Effects of Heat Treatment on the Mechanical and Thermal Performance of Fabric Used in Firefighter Protective Clothing

With excellent thermal stability and resistance, X-fiper® fabric has been applied in firefighter protective clothing. In this paper, X-fiper® fabric was subjected to heat treatment at 6.5 kW/m2 and 9.7 kW/m2 for durations between 0 to 30 min. Effects of the heat intensity and exposure duration on mechanical properties, thermal protective performance, surface morphology, and structural properties were studied and analysed. The results showed that the intensity of heat flux had significant effects on the tensile strength, elongation at break, and tear strength. The tear strength of X-fiper® fabric was less than 100 N after 5-minute’s exposure at 300 °C. The thermal protective performance, however, did not change considerably. From the scanning electron microscope (SEM) analysis, specimens showed grooves, peel-offs and deposits as a result of heat treatment. The results observed by SEM and FTIR-Raman spectroscopy revealed the mechanisms of changes in mechanical properties and thermal protection.

W odzieży ochronnej strażaków zastosowano tkaninę X-fiper®, która charakteryzuje się doskonałą odpornością i stabilnością termiczną. W prezentowanej pracy tkaninę tę poddano działaniu energii cieplnej 6,5 kW/m2 i 9,7 kW/m2, w czasie od 0 do 30 min. Badano i analizowano wpływ intensywności i czasu trwania ekspozycji cieplnej na właściwości mechaniczne, zdolność ochrony przed efektem cieplnym, morfologię powierzchni i właściwości strukturalne. Wyniki pokazują, że intensywność strumienia ciepła ma znaczący wpływ na wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie przy zerwaniu i wytrzymałość na rozrywanie. Wytrzymałość na rozrywanie tkaniny była mniejsza niż 100N po 5 minutach ekspozycji w temperaturze 300 °C. Jednakże, zdolność ochrony przed efektem cieplnym nie zmieniła się znacząco. Na zdjęciach SEM powierzchni próbek widoczny jest peeling i bruzdy oraz inne zmiany strukturalne. Wyniki obserwacji SEM i spektroskopii FTIR-Ramana pozwalają na określenie mechanizmu zmian właściwości mechanicznych i termicznych próbek.