Indumenti ignifughi

Abbigliamento ignifugo

Negli ultimi quarant’anni abbiamo assistito ad uno sviluppo tecnico-scientifico impressionante  nel settore tessile antifiamma.

In principio erano utilizzati dei trattamenti ignifughi (a base di composti di Cromo, Titanio)  spalmati sui tessuti, principalmente su cotone.

Tuttavia il cromo godeva di un grande svantaggio: accertata azione tossica e cancerogena; il Titanio e Zirconio invece sono poco resistenti ai lavaggi.

L’azione  ignifugante di questi prodotti, detti FR (Flame Retardant) consiste nell’impedire la formazione di sostanze catramose ed invece favorire quelle carboniose perché bruciano con più difficoltà, evitando il diffondersi della combustione.

A partire dagli anni ’60, parallelamente alla crescita industriale si è giunti ad una strabiliante scoperta: le fibre tessili sintetiche termoresistenti.

I tessuti ignifughi (intrinsecamente ignifughi, oppure trattati con prodotti antifiamma, applicati sulla superficiesono realizzati in maniera tale da bruciare solo in presenza di una quantità di ossigeno molto più alta di quella che si trova normalmente nell'aria - pari a circa il 21% - oppure in grado di ridurre la temperatura dei gas di combustione, in modo che questi  non alimentino la fiamma.

Il  tessuto ignifugo è  autoestinguente in cui le fiamme si spengono dopo l’allontanamento.

giubbetto ignifugo   Pantalone ignifugo

 

 

INTRINSECAMENTE IGNIFUGO  e COTONE IGNIFUGATO

Intrinsecamente ignifugo significa che il tessuto non ha subito trattamenti di finissaggio ignifuganti risultando quindi privo di  sostanze superficiali applicate che possiedono potenziali tossici, permesso dalla  presenza di composti aromatici e di doppi legami particolari nel polimero. Le proprietà antifiamma non decadono perciò né dopo le  manutenzioni ed i lavaggi, né a causa delle condizioni di utilizzo.

Invece nel caso del cotone, altamente infiammabile, è reso ignifugo attraverso un trattamento con prodotti FR. Quelli maggiormente impiegati sono a base di Allumino, Magnesio, Boro, Fosforo Rosso, Azoto (Ritardanti di Fiamma inorganici), con il ruolo di interrompere il ciclo autoalimentato della combustione, riducendo la velocità di trasferimento del calore al polimero ad un valore inferiore del valore minimo per l’autocombustione. Quando l’incendio si propaga con forza, la combustione non può essere interrotta ma solo confinata.

Prima di applicare la protezione al tessuto, il ritardante di fiamma deve essere provato su una piccola zona poco appariscente per assicurarsi che sia compatibile e che non provocherà alcun male. Il tessuto da trattare deve essere accuratamente pulito e asciutto prima di applicare qualsiasi ignifugo, ed il trattamento del tessuto deve essere diluito secondo le specifiche del costruttore.

Per il capo in tessuto ignifugato, la prestazione è influenzata da diversi fattori: l’uso di un solo prodotto ritardante o effetto sinergico, tipo di polimero su cui è effettuato il trattamento, se agiscono nella fase condensata (in cui avviene la degradazione del substrato) o nella fase di gas (in cui avviene la combustione dei prodotti volatili ). Un grande svantaggio dei ritardanti di fiamma oltre a  produrre fumi tossici o oscuranti nel caso di esposizione ad incendio, consiste nel perdere le proprietà ignifughe dopo un certo numero di lavaggi, in quanto si tratta di un trattamento applicato.

Applicato immergendo il tessuto nel ignifugo diluito, con un pennello o spruzzo ignifugo direttamente sul tessuto. Il materiale deve essere accuratamente bagnato, ma non gocciolante. Pezzi di stoffa trattati possono essere appesi bucato o in  asciugatrice.

La stanza  utilizzata  per trattare il tessuto deve essere  ben areata.

La finalità dei prodotti chimici Flame Retardant è quella di creare  dei processi chimici che interferiscono con il processo di combustione  favorendo:

  • rilascio di acqua o gas non infiammabili diluendo i gas che alimentano la combustione
  • assorbimento di energia termica che porta ad un raffreddamento del materiale che brucia
  • la produzione di uno strato resistente e non infiammabile sulla superficie del materiale.

Le qualità ignifughe di questi tessuti sono espresse da un numero, accompagnato dalla sigla ILO, oppure LOI (Limit Oxigen Index) (Indice limite di ossigeno ), che rappresenta la  misura fisica con la quale si quantifica il grado infiammabilità dei materiali. Se il valore dell’ ILO è nettamente  superiore al tenore dell’ossigeno nell’aria ( mediamente intorno a 28 ) la combustione del prodotto è altamente sfavorita, quindi il tessuto è definito ignifugo (Flame Retardant ) ( FR ). L’indice L.O.I. non garantisce da solo il superamento dei singoli test : infatti un ruolo importante è dato anche dal peso, dalla struttura e dalle  composizioni  miste.

Un livello ancora superiore di L.O.I. (da oltre 30 a 50) caratterizza un terzo gruppo di fibre, quelle  resistenti al calore, quali le fibre di carbonio,  le fibre aramidiche e altre costituite da polimeri a nuclei aromatici o ciclici condensati.

Le fibre aramidiche sono fibre polimeriche ottenute per lavorazioni di poliammidi aromatiche.

Le poliammidi possono contenere nella loro struttura un certo numero di "anelli aromatici". In chimica organica si da il nome di anello aromatico alla struttura caratteristica della molecola del benzene costituita da 6 atomi di carbonio posti ai vertici di un esagono regolare e legati tra loro e ad un atomo di idrogeno esterno.

Se il contenuto di anelli aromatici risulta maggiore dell'85%   si parla di  ARAMIDI.

Nomex e Kevlar sono le aramidi  prevalentemente utilizzate , entrambe scoperte nei laboratori Dupont .

Nomex  è una fibra meta-aramidica  che oltre ad essere intrinsecamente resistente alla fiamma (derivante dalla sua struttura unica ), non fonde, non gocciola e non alimenta la combustione in aria. La protezione assicurata da Nomex  è attribuibile in larga misura alla capacità del tessuto di carbonizzare ed ispessirsi quando viene esposto a  calore intenso ( prove a 400 °C ).

Questa reazione  aumenta la barriera protettiva tra la sorgente di calore e la pelle di chi indossa gli indumenti in Nomex  e riduce drasticamente le ustioni.

Dato che il comportamento termico di questo materiale è dovuto alla struttura molecolare e non all’applicazione di una sostanza chimica antifiamma sul tessuto, filato, fibra o polimero,  Nomex  offre una protezione permanente che non viene meno con il lavaggio o con l’usura.


kevlar composizione chimica


Kevlar è una fibra para-aramidica. Negli indumenti considerati DPI è addizionato al Nomex in quantità generalmente parti al 5-7%, aumentandone la resistenza meccanica, diminuendone l'usura.

Ovviamente anche il logo sarà in fibra kevlar, così da non alterare la resa del prodotto

fibra kevlar

 

PROVE DI EFFICIENZA PROTETTIVA  CONTRO IL CALORE

Il gruppo DuPont ha sviluppato altri due metodi di prova che misurano il livello di protezione termica offerta da un tessuto o da un indumento: Thermal Protection Performance ( TPP ) e Thermo Man .

THERMAL PROTECTION PERFORMANCE , TPP

La prima prova si effettua sottoponendo un campione di tessuto a condizioni tipiche che si riscontrano negli incendi, vale a dire una combinazione costante di 50% di calore radiante e 50% di calore convettivo, con un flusso di calore costante di 84 kW/cm2.

La prova misura il tempo e la quantità di energia termica (valore TPP) necessari affinché la temperatura sulla superficie posteriore (interna) del tessuto raggiunga un livello tale da causare un’ustione di 2° grado.  Dividendo il valore TPP (cal/cm²) per il peso base del tessuto (in g/m²) si ottiene il fattore FFF (Fabric Failure Factor o fattore di cedimento del tessuto), che indica la capacità di isolamento termico del tessuto. Un fattore FFF elevato comporta una migliore protezione termica per kg di tessuto. Questa prova consente quindi un confronto obiettivo tra materiali a parità di condizioni, tenendo conto del rapporto protezione / peso  .  La prova non è in grado di prevedere l’efficienza termica dell’indumento, perché questa dipende anche da  altri fattori quali la linea dell’indumento e gli accessori.

 

THERMO MAN

La seconda prova sviluppata da DuPont si effettua sugli indumenti.

Thermo-Man è un manichino in scala naturale munito di 122 sensori termici; vestito con gli indumenti di prova e quindi totalmente avvolto dalle fiamme generate  da bruciatori a propano.

La superficie degli indumenti viene esposta al fuoco, che è alimentato da vapori infiammabili (flash fire) e produce temperature fino a 1000°C:  in questo modo possibile simulare le condizioni di calore e fuoco tipicamente riscontrabili negli incidenti industriali al fine di verificare l’efficienza protettiva e l’integrità degli indumenti  .

I sensori termici registrano l’aumento della temperatura di superficie , mentre un programma computerizzato calcola :

l’estensione delle ustioni di 2° e 3° che potrebbero verificarsi

la posizione delle ustioni e l’estensione

l’evoluzione delle ustioni nell’arco di tempo della valutazione, quindi la % di sopravvivenza dell’infortunato anche in funzione dell’età.

 

Riassumendo - Differenza tra nomex e cotone ignifugo
Nomex Cotone ignifugo
Intrinsecamente ignifugo Ignifugo dopo trattamento
Resistenza permanente alla fiamma Trattamenti non permanenti
Non continua a bruciare in atmosfera normale Agente chimico può estinguersi
cotone continuerà a bruciare
Leggero Pesante

 

Test indumenti ignifughi

 

LAVAGGIO E MANUTENZIONE  INDUMENTI INTRINSECAMENTE IGNIFUGHI e COTONE TRATTATO

I capi possono essere lavati o puliti a secco, ricorrendo a metodi convenzionali,  senza che vengano alterate le loro caratteristiche protettive dal calore e dalla fiamma .        

Temperatura e durata dei cicli di lavaggio e asciugatura:

  • Si raccomanda di lavare i capi a 60°C . L’utilizzo di temperature più elevate non offre alcun vantaggio ; al contrario, aumenta soltanto i consumi energetici. Attenersi sempre alle raccomandazioni di lavaggio fornite dal fabbricante dell’indumento .
  • Il ciclo di lavaggio non deve durare più di 1 ora .
  • È importante prevedere un ciclo di risciacquo onde eliminare adeguatamente i residui di detersivo .
  • È possibile asciugare il capo in un’asciugabiancheria ad una temperatura di 60°C , o di 90°C qualora la manutenzione venga effettuata in lavanderie industriali. È importante non asciugare eccessivamente il capo . È meglio programmare un ciclo di asciugatura più breve e togliere il capo dall’asciugabiancheria quando è ancora umido, piuttosto che toglierlo quando è troppo asciutto. Infatti, l’eccessiva centrifugazione può causare danni localizzati, come l’abrasione del tessuto .
     

pH del detersivo

  • Si consiglia di utilizzare un detersivo liquido, con un pH praticamente neutro, non   superiore a 9.0. I detersivi liquidi possono essere misurati più facilmente rispetto a quelli in polvere.
  • Qualora sia difficile rimuovere macchie di grasso o sporco localizzate, è possibile trattarle, prima di mettere il capo in lavatrice, applicando sapone liquido smacchiante sulla macchia e strofinando leggermente per agevolarne l’azione.
  • Una particolare attenzione deve essere prestata al pH dei saponi qualora siano utilizzati su indumenti di colore blu, verde e grigio ; in questi casi, è meglio scegliere saponi e detersivi con un pH pari a 8.0 o inferiore.
  • Gli indumenti non devono mai essere candeggiati con cloro o agenti ossidanti forti come un perossido e in nessun caso devono essere lavati con agenti caustici

 

TABELLA RIASSUNTIVA MATERIALI FLAME RETARDANT - L.O.I. LIMIT OXYGEN INDEX
(INDICE LIMITE DI OSSIGENO) superiore a 28 sono da considerarsi Flame Retardanti.
Tipo di fibra L.O.I. %
ACETATO 18
ACRILICO 18
POLIPROPILENICA 18
COTONE 19
VISCOSA 19
POLIESTERE 22
LANA 25
COTONE TRATTATO FR 28
RAION FR 28
POLIESTERE FR 29
MODACRILICA 31
LANA TRATTATA FR 31
CLOROVINILICA 40
ARAMIDICHE 29-34
POLIAMMIDE-IMMIDE 30-32
POLIACRILICATO RETICOLATO 45
POLIBENZENIMIDAROLO 48
ACRILICI PREOSSIDATI 50

 

Il primo gruppo comprende fibre sia naturali che man made, di facile infiammabilità, caratterizzate da un indice L.O.I. intorno a 18 (cotone, acrilico, polipropilene, fibre cellulosiche).

Altre fibre sintetiche hanno un L.O.I. intorno a 22 (poliammide, poliestere), e garantiscono un comportamento accettabile solamente nelle applicazioni meno critiche (pavimentazione, rivestimenti murali, ecc.). In questo gruppo la lana è l’unica fibra che, con un valore intorno a 25, si può quasi definire una flame retardant naturale.

Esistono poi le fibre man-made, caratterizzate da valori L.O.I. compresi tra 28 e 31, che presentano un comportamento flame retardant. Sono quelle che hanno avuto la maggiore diffusione per la produzione di manufatti tessili, destinati agli utilizzi più diversi, in tutti i settori a rischio sottoposti alle specifiche normative sulla prevenzione incendi . Queste fibre, come la modacrilica, e altre contraddistinte dalla sigla FR grazie alla loro struttura molecolare ottenuta durante il processo di polimerizzazione, hanno il vantaggio di conferire ai tessuti proprietà ignifughe permanenti , esplicando un’azione di ritardo o di inibizione della fiamma . Con queste fibre modificate sono realizzati i tessili antifiamma più diffusi e sviluppati sul mercato perché, a proprietà di reazione al fuoco adeguate, uniscono costi, doti di processabilità e qualità tessili ed estetiche adatte alla maggior parte delle esigenze espresse dal mercato .

Un livello ancora superiore di L.O.I. (da oltre 30 a 50) caratterizza un terzo gruppo di fibre, quelle definite “resistenti al calore”, quali le fibre di carbonio, le meta e para aramidiche e altre costituite da polimeri a nuclei aromatici o ciclici condensati. I prodotti tessili realizzati con esse, nella combustione, tendono a carbonizzare e non emettono gas infiammabili.

Sono le materie prime per manufatti  tecnici di costo elevato, che richiedono particolari accorgimenti per la produzione e la trasformazione: di conseguenza il loro impiego, in significativa crescita, è riservato a settori specifici disposti a pagare il prezzo di prestazioni superiori.

IL FUTURO

Le fibre Poliammide-immide , PAI, fibra termoplastica possiede alta resistenza meccanica, buona  resistenza all’abrasione ed ha una bassa dilatazione  termica ( fino a 250°C ). Evidenzia stabilità dimensionale al calore e resistenza alle temperature estremamente elevate. Ha eccellente resistenza alle radiazioni e non è ammesso per il contatto con alimenti. Naturalmente ritardante di fiamma. Applicate nel settore dell’ equipaggiamenti high-tech, componenti elettriche, guarnizioni, gabbie di cuscinetti e particolari per compressori a moto alternato.

Il Polibenzimidarolo, PBI, che dovrebbe competere con le fibre di tipo Kevlar, presenta :

  • elavata resistenza ad agenti chimici e ai solventi
  • è incombustibile
  • ( 310°C in impiego continuo, con punte fino a 500°C )
  • eccellente comportamento all'attrito e all'usura
  • buone proprietà dielettriche e di isolamento elettrico
  • eccellente resistenza alle forti radiazioni di energia
     

Impiegato per tute per astronauti, vigili del fuoco e soprattutto nei guanti per proteggere dal contatto diretto ad  alte temperature.
Ha un costo elevato, e per abbassare il prezzo, senza compromettere le prestazioni, si pensa di usarlo insieme ad altre fibre con caratteristiche analoghe (per es. il kevlar).

Generalmente  ad un capo ignifugo ( intrinsecamente o con processo chimico ) è associata la fibra di carbonio  conferendo capacità antistatiche.

 

TUTA INTRINSECAMENTE IGNIFUGA

 

NORME e CERTIFICAZIONI

 EN ISO 11612:2008 Indumenti per la protezione contro il calore e la fiamma 
Nel nostro caso A1+A2 , B1, C1, F1

 

EN 1149-5:2008  Indumenti di protezione contro i pericoli causati da elettricità statica

 

IEC EN 61482-1-2 Classe 1 Determinazione delle classi di protezione dell’arco   elettrico di materiale ed indumento usando il metodo dell’arco forzato e  diretto – box test (metodo europeo) 

 

Marcatura CE, si tratta di un DPI di terza categoria 

 

 

 

  Livelli prestazionali
  1 2 3 4
Propagazione limitata della fiamma (A) Max. Protezione      
Resistenza al calore convertito (B) > 4 e < 10 > 10 e < 20 > 20  
Resistenza al calore radiante (C) > 7 e < 20 > 20 e < 50 > 50 e < 95 > 95
Spruzzi di alluminio fuso (D) > 100 e < 200 > 200 e < 350 > 350  
Spruzzi di ferro fuso (E) > 60 e < 120 > 120 e < 200 > 200  
Calore per contatto (F) > 5 e < 10 > 10 e < 15 > 15  
A1+A2: propagazione limitata di fiamma D: spruzzi di alluminio fuso (g)
B: gamma di valori RHTI *24 (s) E: spruzzi di ferro fuso (g)
C: gamma di valori RHTI *24 (s) F: calore per contatto - tempo di soglia (s)

 

Ha il fine è di proteggere l’operatore  accidentalmente avvolto dalle  fiamme in modo che lo stesso possa allontanarsi, o essere tratto in salvo, in tempi brevi e di  salvaguardare l’intero corpo da scintille o materiale incandescente. La tuta non protegge da tagli, perforazioni o da aggressioni chimiche come acidi e solventi (se l’operatore sta lavorando con la motosega, deve quindi indossare i pantaloni antitaglio). 


Le caratteristiche salienti della tuta ignifuga sono:

  • Fatta per il 93% in Nomex , 5% Kevlar , 2% Fibra di carbonio
  • Bande retroriflettenti- visibilità dall’alto
  • Tessuto ignifugo (compresi i sistemi di chiusura, applicazioni,  imbottiture, elastici, accessori e filo cucirino)
  • Soffietti dorsali e fori di aerazione ascellari
  • Chiusura ai polsi con elastico, o regolabile mediante fascetta con il velcro FR
  • Cintura elasticizzata in vita
  • Dalla caviglia fin sotto il ginocchio  ghetta in maglia ignifuga
  • Bande fluoro retroriflettenti


Prima di ogni utilizzo della tuta, l’operatore deve effettuare un  controllo visivo per accertarsi che la stessa sia in perfette condizioni (integra, pulita e priva di alterazioni di qualsiasi natura) .

 La tuta va indossata in modo da coprire completamente gli indumenti sottostanti (zona collo, caviglie, polsi). Nelle tasche della tuta non devono essere riposti utensili (cacciaviti, martelli, pinze, ecc…) perché questi potrebbero essere causa di ferite o di danno alle persone, oltre che all’indumento stesso.

Sotto la tuta da intervento deve essere indossata solo biancheria in fibra di cotone e/o pura lana 100%, nelle circostanze in cui la  temperatura ambientale sia piuttosto bassa, si può abbinare con il sottotuta appartenente all’equipaggiamento individuale da intervento e non capi di vestiario realizzati con materiali infiammabili (indumenti in fibre sintetiche non ignifughe, “pile” sintetico).

Per quanto riguarda la manutenzione e il lavaggio della tuta resa ignifuga con trattamento bisogna attenersi alle istruzioni riportate in etichetta.
Se si incorre in imbrattamenti con materiali infiammabili o tossici, il capo deve essere lavato immediatamente ma, se la cosa risulta impossibile, la tuta va messa fuori uso.

 

 

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