Pilotska jakna otporna na plamen jeste odevni predmet za letačko osoblje izrađen od vlakana koja se ugljenišu umesto da se tope i kaplju u vidu rastopljenog polimera po nosiocu; njena spoljna tkanina, izolacija ako je ima i gotova konstrukcija moraju da ispune važeću vojnu specifikaciju. Glavna korist jeste protivpožarna zaštita bez topljenja: spoljni sloj tokom požara u kokpitu ili požara goriva nakon pada formira termičku barijeru umesto da se topi i kaplje po nosiocu. Glavne primene su letačka služba posade i hitno napuštanje letelice nakon pada, gde ishod odlučuju sekunde zaštite. Glavne komponente su FR spoljna tkanina sa FR koncem i FR zatvaračima; jakna za hladno vreme kakva je CWU-45/P dodaje paket FR izolacije i postavu, dok je i lakša letnja CWU-36/P postavljena, a ne jednoslojna. Raff Military Textile tka i projektuje ove FR tkanine, razvija izolacioni sistem i izrađuje gotovu jaknu prema vojnoj specifikaciji kupca, u sopstvenim pogonima u Türkiye. Ovaj tekst prati taj redosled: šta znači FR, vlakna, izolacija, konstrukcija, metode ispitivanja i okvir standarda.
Šta znači „otporno na plamen“: inherentno naspram tretiranog, ugljenisanje naspram topljenja
Otpornost na plamen je svojstvo kojim se plameno sagorevanje sprečava, prekida ili usporava nakon delovanja plamenog ili neplamenog izvora paljenja; ono ne znači da se materijal ne može zapaliti. Do tog svojstva vode dva puta.
Inherentni FR nosi otpornost na plamen u samoj hemiji polimera od kog je vlakno napravljeno. DuPont u tehničkom vodiču za vlakno marke Nomex navodi da ta zaštita „neće oslabiti tokom veka vlakna“ i da se ne može isprati. U inherentna FR vlakna spadaju Nomex (meta-aramid), Kevlar (para-aramid), PBI (polibenzimidazol) i modakril.
Tretirani FR jeste obično vlakno koje je hemijski obrađeno usporivačem gorenja. Uobičajen primer je FR pamuk, proizveden hemijskim postupcima kakvi su Proban ili Pyrovatex; Westex prodaje linije tretiranog pamuka sa garancijom. DuPont izričito suprotstavlja inherentni FR materijalima tretiranim usporivačem gorenja (FRT). Postojanost tretiranog FR na pranje zavisi od konkretne obrade i specifikacije proizvoda: za trajne sisteme kakav je Westex INDURA garantuje se zadržavanje otpornosti na plamen tokom upotrebnog veka odevnog predmeta uz pravilnu negu, dok se netrajne površinske obrade mogu isprati ili istrošiti.
Druga razlika tiče se načina otkazivanja. Aramidi i PBI se ugljenišu: DuPont navodi da Nomex „ne topi se i ne kaplje, već se samo ugljeniše pri dugotrajnom izlaganju visokim temperaturama“, pretvarajući se u čvrst ugljenisani sloj. Termoplastična vlakna kao što su najlon i poliester tope se i kaplju. Prve vojne najlonske letačke jakne otkazivale su upravo tako — topile su se i stapale s pilotom, što je i dovelo do prelaska na Nomex letačku opremu koja se i danas izdaje posadama američkog ratnog vazduhoplovstva i mornarice.
FR vlakna: Nomex, Kevlar, PBI, modakril, FR pamuk
Nomex nosi najveći deo termičke i protivpožarne zaštite u letačkoj jakni. Kao meta-aramid inherentno je FR i ugljeniše se umesto da se topi. DuPont navodi granični kiseonični indeks (LOI) Nomexa od približno 28; pošto je to iznad otprilike 21% kiseonika u vazduhu, Nomex neće nastaviti da gori kada se plamen ukloni. Njegovo termičko ponašanje zavisi od vremena i temperature, a ne od jedne tačke topljenja: pri kratkom izlaganju se ugljeniše, a iznad približno 427 °C (800 °F) prema podacima DuPonta stvara čvrst ugljenisani sloj i pritom ni u jednom trenutku ne kaplje.
Kevlar je DuPontov para-aramid. Njegov doprinos jesu zatezna čvrstoća, modul elastičnosti i otpornost na cepanje, sečenje i habanje, čime dopunjuje meta-aramidni Nomex, koji preuzima zaštitu od plamena. Oba aramida su inherentno FR i ugljenišu se.
PBI (polibenzimidazol) predstavlja zasebnu klasu visokotemperaturnih vlakana, a ne aramid. Njegov LOI od približno 41 spada među najviše kod inherentnih FR tekstilnih vlakana, mada oksidisani poliakrilonitrilni materijal u CarbonX-u dostiže oko 55. PBI nema tačku topljenja, ne kaplje i daje visok prinos ugljenisanog sloja, pa se ceni zbog izuzetne termičke stabilnosti, a ne zbog zatezne čvrstoće.
Modakril je inherentno FR, sa LOI vrednošću pri kraju dvadesetih i na početku tridesetih. Sam se gasi kada se izvor paljenja ukloni i često se meša sa FR pamukom ili aramidom radi udobnosti i cene.
FR pamuk je tretirani pamuk. Netretirani pamuk ima nizak LOI, blizu 18, i lako gori; hemijskom obradom ta vrednost se može podići na otprilike 26–32, a postojanost na pranje zavisi od konkretne obrade i specifikacije proizvoda.
| Vlakno | Tip | Osnova FR svojstva | Osnovna uloga u pilotskoj jakni |
|---|---|---|---|
| Nomex | Meta-aramid | Inherentan (ugljeniše se) | Glavna termička / protivpožarna zaštita, spoljna tkanina |
| Kevlar | Para-aramid | Inherentan (ugljeniše se) | Zatezna čvrstoća, ojačanje protiv cepanja i habanja |
| PBI | Polibenzimidazol | Inherentan (ugljeniše se) | Izuzetna termička stabilnost, visok LOI (~41) |
| Modakril | Modakril | Inherentan (sam se gasi) | Udobnost i cena, u mešavini sa aramidom ili FR pamukom |
| FR pamuk | Tretirana celuloza | Hemijska obrada (FRT) | Sloj udobnosti tamo gde inherentni FR nije neophodan |
Vlakna Nomex i Kevlar proizvodi DuPont; PBI vlakno proizvodi PBI Performance Products. Raff Military Textile od njih projektuje i tka aramidne FR tkanine koje se koriste za spoljni sloj i postavu jakne.
FR izolacija: toplotna zaštita bez gubitka otpornosti na plamen
Kod izolovanih jakni izazov je sledeći: i izolacija i postava moraju se ocenjivati kao deo gotove jakne prema važećoj specifikaciji, jer ubacivanje običnog sintetičkog punjenja unutar FR spoljnog sloja narušava otpornost gotovog odevnog predmeta na plamen. Standardni 3M Thinsulate i standardni PrimaLoft obične su sintetičke izolacije od mikrovlakana poliolefinskog ili poliesterskog tipa. One nisu inherentno otporne na plamen, tope se ili gore i ne može se na njih računati kada je reč o FR svojstvima letačke jakne.
Izolacije koje se u praksi koriste jesu FR već po samoj zamisli. U aramidnim vatama i filcevima meša se meta-aramidni Nomex sa para-aramidnim Kevlarom; istu ulogu imaju i paketi vate od aramida i FR viskoze (na primer oko 90% aramida sa 10% FR viskoze) i vate od 100% modakrila. CarbonX se pravi od oksidisanih poliakrilonitrilnih (O-PAN) vlakana, čiji LOI dostiže oko 55 — više nego kod gore navedenih tekstilnih vlakana — uz izražena svojstva otpornosti na plamen i toplotu, ali uz nisku zateznu čvrstoću, pa se obično ojačava ili meša sa vlaknom koje mu daje čvrstoću. 3M nudi vatrootporne linije kao što je 3M Thinsulate Flame-Resistant Insulation Type FR, namenjene kratkotrajnom izlaganju plamenu, toploti ili električnom luku; to su zasebne proizvodne oznake, odvojene od standardnog Thinsulatea, a 3M zahteva ispitivanje celog gotovog odevnog predmeta radi utvrđivanja usaglašenosti. Raff Military Textile razvija FR izolacioni sistem tako da odgovara spoljnoj tkanini, pa se otpornost na plamen neprekidno prenosi od spoljne strane sve do postave.
Barijera protiv vlage, konac i konstrukcija
Konstrukcija štiti FR sistem na svakom spoju i u svakom sloju. Barijera protiv vlage održava nosioca suvim: Gore-Tex je marka kompanije W. L. Gore za vodonepropusne, paropropusne membranske laminate; njene membranske platforme obuhvataju ekspandirani PTFE (ePTFE) i, od 2022, ekspandiranu polietilensku (ePE) membranu. U FR jakni taj laminat obezbeđuje vodonepropusnu i paropropusnu funkciju. Standardni Gore-Tex nije element otporan na plamen; FR funkciju daju aramidna spoljna tkanina i postava. Gore ipak proizvodi i namenski laminat sa FR ocenom, GORE-TEX PYRAD, za zaštitu od plamena i toplote, koji se razlikuje od standardnog Gore-Texa.
Šavovi su česta slaba tačka. FR odeća i letačka odela šiju se FR koncem — meta-aramidnim (Nomex), para-aramidnim (Kevlar) ili drugim namenski projektovanim FR koncem — kako bi linije šava zadržale otpornost na plamen; običan poliesterski ili najlonski konac istopio bi se i otkazao na šavovima čak i na FR spoljnoj tkanini. Letačka odela od Nomexa po vojnoj specifikaciji izrađuju se od Nomex tkanine od otprilike 152 g/m² (4,5 oz/yd²), sa Nomex koncem, a predeni Nomex konac odoleva toploti do oko 371 °C (700 °F) i zadržava svoja FR svojstva nakon pranja. Sistem zaokružuju FR patent-zatvarači i ostali FR zatvarači, usklađeni sa FR zahtevima. Raff Military Textile izrađuje jaknu sa FR koncem i FR okovom, tako da se unutar inače vatrootpornog odevnog predmeta ne nađe nijedna komponenta koja se topi.
Kako se ispituje FR tkanina
FR tkanina se kvalifikuje nizom standardizovanih ispitivanja materijala i gotovog odevnog predmeta, od kojih svako meri drugo svojstvo. Vertikalno ispitivanje plamenom meri naknadno gorenje, naknadno žarenje i dužinu ugljenisanog dela; termička zaštitna svojstva (TPP) i ispitivanja na termičkoj lutki procenjuju prenos toplote i predviđene opekotine tela; LOI daje najmanju koncentraciju kiseonika koja održava plameno sagorevanje; a konusna kalorimetrija meri oslobađanje toplote.
| Ispitivanje | Standard | Šta meri |
|---|---|---|
| Vertikalno ispitivanje plamenom | ASTM D6413/D6413M | Dužinu ugljenisanog dela, vreme naknadnog gorenja i vreme naknadnog žarenja; granice prihvatljivosti proističu iz važeće specifikacije |
| Termička zaštitna svojstva (TPP) | ASTM F2700 / F2703 | Prenos toplote pri konvektivnom + radijacionom izlaganju; F2700 ne predviđa opekotine kože, dok F2703 uključuje i akumuliranu energiju nakon izlaganja i predviđa opekotine drugog stepena |
| Granični kiseonični indeks (LOI) | ASTM D2863 | Najmanji % kiseonika koji održava plameno sagorevanje |
| Konusni kalorimetar | ASTM E1354 | Brzinu oslobađanja toplote, ukupnu toplotu, vreme do paljenja, gubitak mase, dim |
| Termička lutka | ASTM F1930 | Ispitivanje celog odevnog predmeta na iznenadni požar, predviđeni procenat opečene površine tela |
| Ocena otpornosti na električni luk (ATPV / EBT) | ASTM F1959 | Vrednost termičkih svojstava pri luku u cal/cm² |
Dužina ugljenisanog dela jeste rastojanje od kraja uzorka izloženog plamenu do kraja pocepanog dela kroz ugljenisanu površinu, uz opterećenje pri cepanju propisano metodom; kraća dužina ugljenisanog dela ukazuje na bolji učinak. Ispitivanje termičkom lutkom podrazumeva oblačenje lutke opremljene senzorima, izlaganje simuliranom iznenadnom požaru i predviđanje opekotina drugog i trećeg stepena, što je osnova industrijske sertifikacije celog odevnog predmeta za slučaj iznenadnog požara. Raff Military Textile projektuje svoje FR tkanine prema ovim metodama ispitivanja, tako da spoljna tkanina i izolacija ispune učinak koji je kupac odredio specifikacijom.
Kontekst standarda: MIL-SPEC naspram industrijskih FR referenci
Vojna letačka jakna prati vojnu specifikaciju, a ne civilni standard za FR odeću. Letačka jakna za hladno vreme CWU-45/P jeste jakna od aramida Nomex izrađena prema američkoj vojnoj specifikaciji, zimski parnjak letnje jakne CWU-36/P, iz porodice odeće za letačke posade CWU uvedene 1972. Reč je o standardu u odbrambenim nabavkama, a ne o civilnoj sertifikaciji.
NFPA 2112 i ASTM F1506 korisni su referentni okviri za FR tkanine, ali nijedan od njih ne uređuje vojnu pilotsku jaknu. NFPA 2112 nosi naziv „Standard za odeću otpornu na plamen za zaštitu industrijskog osoblja od kratkotrajnih termičkih izlaganja požaru“ i predstavlja industrijski standard za odeću namenjenu iznenadnom požaru u naftnoj, gasnoj i petrohemijskoj delatnosti. ASTM F1506 je specifikacija za FR odeću sa ocenom otpornosti na električni luk namenjenu elektroenergetskim radnicima, na koju se pozivaju OSHA 1910.269, NFPA 70E i CSA Z462. Oba su standardi za industrijske ili elektroenergetske radnike, dragoceni kao reference za svojstva tkanine, ali nisu sertifikati za letačku jaknu. Tkanine sa ocenama prema ovim standardima proizvode i tkačnice kao što su Westex (marka kompanije Milliken) i TenCate Protective Fabrics; Lenzing FR je FR celulozno vlakno koje se meša u tkanine i partner Westexa u kolekcijama usmerenim na udobnost.
Stvarna nadležnost FAA odnosi se na zapaljivost materijala u vazduhoplovu, a ne na odeću. Propis 14 CFR 25.853 zahteva da materijali kabine i enterijera vazduhoplova transportne kategorije ispune odgovarajuće kriterijume iz Priloga F — niz ispitivanja (vertikalno i horizontalno Bunzenovim gorionikom, uljni gorionik za sedišta, oslobađanje toplote i gustinu dima) koja se razlikuju prema komponenti, umesto jednog univerzalnog vertikalnog ispitivanja. Savetodavni cirkular FAA 20-53C, koji je 2018. stavio van snage raniji 20-53B, bavi se „zaštitom sistema goriva vazduhoplova od paljenja para izazvanog udarom groma“ i nema nikakve veze sa tkaninama za letačke jakne; ne treba ga navoditi kao merodavan za odeću. O istoriji i modelima koji stoje iza ovih jakni pročitajte Raffov vodič kroz istoriju i modele pilotskih jakni.
Kako nastaje vatrootporna letačka jakna koja se ugljeniše umesto da se topi
Pilotska jakna otporna na plamen svoju zaštitu stiče sloj po sloj. FR spoljna tkanina od meta-aramidnog Nomexa i para-aramidnog Kevlara ugljeniše se umesto da se topi i tokom požara u kokpitu ili požara goriva nakon pada formira termičku barijeru. Tamo gde je jakna izolovana, FR izolacija i postava — aramidna vata, modakril ili CarbonX materijal od oksidisanog PAN-a — moraju se ocenjivati kao deo gotove jakne, a ne unapred smatrati usaglašenim na osnovu naziva vlakna, kako bi se otpornost na plamen prenela kroz ceo odevni predmet; obično sintetičko punjenje ubačeno unutra prekida taj lanac. Barijera protiv vlage nije obavezan deo svake FR pilotske jakne; tamo gde je specifikacija traži, vodonepropusnu i paropropusnu zaštitu obezbeđuje laminat, koji sam po sebi nije FR element. FR konac — meta-aramidni ili para-aramidni — zajedno sa FR zatvaračima štiti šavove i okov. Raff Military Textile tka i projektuje FR tkanine, formira izolacioni sistem i izrađuje vatrootpornu letačku jaknu prema vojnoj specifikaciji kupca, oslanjajući se na više od 80 godina proizvodnje u preko 60 zemalja, uz ISO 9001:2015. Pogledajte Raffove pilotske jakne otporne na plamen za potrebe letačkih posada.
Često postavljana pitanja
Da li je letačka jakna sa standardnim Thinsulateom ili PrimaLoftom otporna na plamen?
Ne. Standardni 3M Thinsulate i standardni PrimaLoft obične su sintetičke izolacije od mikrovlakana poliolefinskog ili poliesterskog tipa. Nisu inherentno otporne na plamen i tope se ili gore. FR letačka jakna koristi FR izolaciju — aramidnu vatu, vatu od modakrila, CarbonX materijal od oksidisanog PAN-a ili namensku FR liniju kakva je 3M Thinsulate Type FR — a njena usaglašenost utvrđuje se ispitivanjem gotovog odevnog predmeta, a ne samim nazivom vlakna.
Da li se Nomex topi u požaru?
Ne. Nomex je meta-aramid koji se ugljeniše umesto da se topi ili kaplje. Podaci DuPonta pokazuju da se iznad približno 427 °C (800 °F) pretvara u čvrst ugljenisani sloj i da mu je LOI blizu 28, pa prestaje da gori kada se plamen ukloni. Upravo je to ponašanje razlog što je Nomex u letačkim jaknama zamenio najlon koji se topi.
Koja je razlika između inherentnog i tretiranog FR?
Inherentni FR nosi otpornost na plamen u polimeru vlakna, pa traje koliko i samo vlakno i ne može se isprati; primeri su Nomex, Kevlar, PBI i modakril. Tretirani FR podrazumeva nanošenje hemijskih sredstava za usporavanje gorenja na inače zapaljivo vlakno kao što je pamuk, a njegova postojanost na pranje zavisi od obrade i specifikacije proizvoda; trajni sistemi poput Westex INDURA zadržavaju otpornost na plamen tokom upotrebnog veka odevnog predmeta uz pravilnu negu.
Da li NFPA 2112 sertifikuje vojnu pilotsku jaknu?
Ne. NFPA 2112 je industrijski standard za FR odeću namenjenu iznenadnom požaru kod osoblja u naftnoj, gasnoj i petrohemijskoj delatnosti, a ASTM F1506 je FR standard sa ocenom otpornosti na električni luk za elektroenergetske radnike. Oba su korisni referentni okviri za FR tkanine, ali ne uređuju vojnu letačku jaknu, koja prati vojnu specifikaciju; CWU-45/P je jakna od Nomexa izrađena prema MIL-SPEC-u.
Koje vlakno ima najviši granični kiseonični indeks?
Među uobičajenim FR tekstilnim vlaknima jednu od najviših vrednosti ima PBI (polibenzimidazol), približno 41. Materijal od oksidisanog poliakrilonitrila (OPAN) koji se koristi u CarbonX-u dostiže oko 55, dakle više nego PBI, mada je reč o specijalnom izolacionom vlaknu, a ne o uobičajenom tekstilu za odeću. PBI predstavlja zasebnu klasu visokotemperaturnih vlakana, a ne aramid, nema tačku topljenja, ne kaplje i daje visok prinos ugljenisanog sloja.