لباسی با نخ های شیشه ای

یکی از عوامل مهم آتش سوزی ها و صدمات وارده شده در آنها منسوجات هستند. در هر سانحه آتش سوزی خسارت های مالی فراوانی به واسطه از میان رفتن مواد به بار می آید.

کد خبر: ۱۲۵۲۰۱

علاوه بر این ، صدمات جسمی و روحی فراوانی نیز وارد می شود که از نظر مادی قابل ارزیابی نیست. در کشورهای پیشرفته سعی بر این است که در محلهایی که احتمال آتش سوزی می رود، حداقل محافظت در نظر گرفته شود. به طور کلی این که در مکانهای عمومی و اختصاصی مثل منازل برای امن کردن این محیطها کوشش شود ، اقدام خوبی است.
بر این اساس ، یکی از دانش آموختگان کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه امیرکبیر موفق به ساخت نوعی پارچه ضد آتش شده است. گفتگوی ما را با مهندس محسن گرجی بخوانید.

لباسهای نسوز اولیه از چه ترکیباتی و با چه خصوصیاتی ساخته می شدند و به مرور این لباسها دارای چه مزیتهای ویژه ای شدند؛
لباسهای نسوز اولیه از تکمیل شیمیایی پارچه های معمولی مثل پارچه های پنبه ای تولید می شدند. پیشرفت های به وجود آمده در این لباسها در 3 زمینه اصلی رخ داد که عبارتند از:
1- تولید مواد تکمیل شیمیایی جدید با قابلیت بهتر برای نسوز کردن پارچه های معمولی.
2- تولید نخهایی مثل الیاف آرامید، شیشه و کربن که ذاتا نسوز هستند.
3- ارائه روشها و تکنیک های جدید برای بافتن پارچه هایی که دارای خواص حفاظتی و پوششی مناسب باشد که کار صورت گرفته در این تحقیق به این دسته تعلق دارد.

تولید پارچه های نسوز بر پایه چه سیستمی صورت می گیرد؛ تار و پود این لباسها از چه نوعی است؛
تولید این گونه لباسها در هر دو سیستم بافندگی تاری پودی و بافندگی حلقه ای صورت می گیرد که با توجه با خصوصیات مختلفی که از لباس انتظار می رود ، سیستم بافندگی ، طرح بافت ، وزن واحد سطح ، ضخامت و دیگر پارامترهای ساختمانی پارچه تعیین می شوند. همان طور که در بالا اشاره شد ، نخ مورد استفاده برای تولید پارچه یا از نخهای معمولی مانند پنبه ، پنبه پلی استر و... است که پس از بافتن به واسطه تکمیل های شیمیایی نسوز می شوند یا از نخهای ذاتا نسوز مانند نخ آرامیدی نومکس ، نخ شیشه و نخهای کربنی هستند.

تکنیک ارائه شده از سوی شما چه قابلیت ها و مزیتهای ویژه ای در مقایسه با تکنیک های مشابه دارد؛
از عواملی که در تولید منسوجات مقاوم در مقابل شعله باید در نظر گرفته شود ، این است که الیاف و نخهای ساخته شده از آنها دارای خصوصیت های مخصوص خود هستند به صورتی که تنها یک نوع نخ نمی تواند کارایی موردنیاز ما را برآورده کند. برای مثال ، الیاف شیشه ای دارای مقاومت حرارتی خوبی هستند ؛ اما از آنجا که دارای ضریب انتقال حرارتی بالایی هستند هنگام تماس با ذرات مذاب به راحتی گرمای زیادی را از خود منتقل می کنند که این موضوع می تواند باعث صدمه رسیدن به شخص پوشنده لباس شود و در مقابل الیاف پنبه دارای ضریب انتقال حرارتی پایینی هستند ، ولی سریع شعله ور می شوند. لذا با توجه به این خصوصیات باید بررسی هایی نیز روی ترکیب های الیاف نسوز و الیاف معمولی صورت بگیرد تا ترکیب های بهینه ای از نظر مقاومت حرارتی و راحتی پوشش و دیگر موارد به دست آید. ترکیب این مواد می تواند در مرحله مقدمات ریسندگی یعنی مخلوط کردن الیاف یا تولید نخهای مغذی و مرحله بافندگی صورت گیرد. در تکنیک ارائه شده پارچه در سیستم بافندگی تار و پودی انجام می شود و دو نخ پنبه و نخ شیشه ای نسوز در آن به کار می رود که نخ شیشه ای مقاومت حرارتی بالایی دارد و نخ پنبه ای از لحاظ راحتی پوشش و ضریب انتقال حرارتی پایین دارای کیفیت مطلوبی است.
لباس بافته شده از ترکیب این دو نخ دارای حالت بهینه ای از تمام خواص موردنیاز است. البته این تکنیک قابل تعمیم به روش بافندگی حلقه ای نیز است. پارچه تولید شده در این تکنیک علاوه بر این که فرد را در مقابل آتش محافظت می کند ، از کیفیت مطلوب از لحاظ راحتی پوشش و انتقال حرارت برخوردار است و شخص پوشنده در آن لباس احساس راحتی می کند.

تاریخچه پارچه های مقاوم

به طور کلی تاکنون 4 راه برای توقف احتراق پیشنهاد شده است:
- از میان بردن حرارت یا سرد کردن آن که به وسیله تکمیل مواد با محصولات جاذب حرارت که مانع از تمرکز حرارت در یک نقطه خاص می شوند، قابل دستیابی است.
- افزایش دمای تجزیه ، مواد را ضد حرارت می کند. الیاف آرامید ، شیشه و الیاف شبه کربنی بطور مطلوبی پایدار و ضد حرارت هستند.
- سومین راه توقف احتراق جلوگیری از تبخیر است. به این صورت که محصولات احتراق اجزای غیرفراری هستند که آنها را ذغال می نامیم. این قانون در مواد ضد آتش فعال در فاز جامد(Solid-phase-active) که بر پایه سولفور ، فسفر یا برم هستند ، استفاده می شود. این گونه مواد ضد آتش به اسیدهای سولفوریک ، فسفریک و بوریک که استرهای پایدار غیر فعالی با گروههای هیدروکسیل با بنیان های سلولزی تشکیل می دهند، تجزیه می شوند.
- احتراق را می توان به واسطه جلوگیری از رسیدن اکسیژن به منطقه احتراق و جلوگیری از اکسیداسیون متوقف کرد. این قاعده در خاموش کننده های دی اکسید کربن و تترااکسید کربن و همچنین تکمیل های ضد آتشی که در فاز گازی عمل می کنند ، صادق است.
مواد شیمیایی که برای تکمیل ضد آتش منسوجات استفاده می شوند ، به 3 دسته اصلی تقسیم می شوند که عبارتند از:
ضدآتش های اولیه بر پایه سولفورها و هالوژن ها که غالبا با محصولات دیگر ترکیب می شوند ، ترکیبات فسفری معمولا در فاز جامد عمل می کنند و غالبا به همراه نیتروژن تاثیرات مکمل بر همدیگر می گذارند.
محصولات هالوژنی (Halogenated products) مثل کلراید ، بروماید ، در فاز گازی عمل می کنند و در بسیاری از حالات ، به همراه همدیگر با اجزای آنتیمونی برای تاثیر مضاعف به کار می روند.
ترکیباتی که به دسته سوم تعلق دارند مثل هیدرات آلومینا یا ترکیبات برم ، به عنوان کمک کننده عمل و واکنش های گرماگیر(Endothermic reaction) را فراهم می کنند

تکنیک جدید ، سرعت انتشار شعله ها در پارچه را کنترل می کند و در واقع پارچه دیرسوز می شود. با این تکنیک می توان لباسهایی طراحی کرد که خواص بسیار مناسبی داشته باشند به طوری که داخل لباس از نخ پنبه ای استفاده شود که حرارت را به خود جذب نمی کند و بیرون لباس از نخ شیشه ای استفاده شود که مانع از آتش سوزی خواهد شد.

نخهای شیشه ای به کار رفته در این پارچه ها باید تا چه اندازه در برابر افزایش دما مقاومت داشته باشند؛ تستهای شعله پذیری براساس چه استانداردهایی تدوین می شوند؛ چه فاکتورهایی در این راستا مدنظر قرار می گیرد؛
معمولا این نوع نخها دارای دمای احتراق بیش از 500 درجه سانتی گراد هستند.
استانداردهای مختلفی در این زمینه ارائه شده است که یکی از مهمترین و کاربردی ترین آنها تست شعله پذیری عمودی بریتانیا BS5438 است که دلیل مقبولیت گسترده این استاندارد شباهت آن به حالت طبیعی منسوجات است. سرعت انتشار شعله در نمونه ها از سوی این استاندارد اندازه گیری شد. همچنین در این تحقیق روشی برای شبیه سازی سوختن پوشاک ارائه شد به این صورت که در این شبیه سازی پارچه های مورد آزمایش روی قابهای فلزی قرار می گیرند. به طوری که چند سانتی متر از پارچه در پایین قاب به طور آزاد معلق است.
شعله را به پایین پارچه نزدیک کرده که باعث شعله گرفتن قسمت آزاد پارچه می شود. مشاهده شد هنگامی که شعله به قسمت قاب فلزی می رسد ، پس از مدتی خاموش شده و به صورت خودسوزی ادامه پیدا می کند. این حالت می تواند شبیه حالتی باشد که قسمتی از لباس آزاد و قسمتی از آن لباس به بدن چسبیده باشد و اکسیژن فقط از یک جهت به منسوج برسد یا حالتی که شخص پس از آتش گرفتن لباس شروع به دویدن می کند و لباس از یک طرف به بدن وی می چسبد. سپس 3 پارامتر زمان خود خاموشی شعله ، میزان یا درصد متلاشی شدن پارچه و سرعت انتشار خودسوزی تعریف و اندازه گیری شدند.

ذرات نانویی امروزه تا چه اندازه در ارتقای فناوری ساخت این لباسها به خدمت گرفته شده اند؛
یکی از زمینه های بسیار مناسب در بهبود مقاومت در برابر آتش مواد پلیمری ازجمله الیاف و محصولات لیفی حوزه نانوکامپوزیت های پلیمری است. ذرات غیرآلی که عموما سیلیکونی هستند ، می توانند در کنار خواص متعددی که به نانوکامپوزیت ها می دهند ، خواص ضدآتش آنها را نیز تعدیل کنند. برای مثال ، یک لیف نانوکامپوزیتی براحتی می تواند خواص مقاومت احتراقی بالایی از خود نشان دهد که در نهایت می تواند به تولید یک پارچه مقاوم در برابر آتش هم منجر شود که انجام این کار در کشور ما کار دور از دسترسی نیست.

کاربردهای اصلی این لباسها چیست؛ این کاربردها امروزه در چه حوزه هایی توسعه یافته اند؛
زمینه هایی که منسوجات نسوز دارای کاربرد هستند ، صنایع مختلفی ازجمله کارخانجات شیشه سازی در کوره های ذوب شیشه ، صنایعی که بافلز مذاب سر و کار دارند مثل ریخته گری ، در لباس کسانی که جوشکاری صنعتی می کنند و ذرات جوش به طور مداوم ریزش می کند ، در صنایع نظامی مثل تانک سازی و لباس سربازانی که در بارش مداوم ترکشها و ذرات با حرارت بالا قرار می گیرند و از همه مهمتر در لباسهایی که آتش نشان ها در هنگام اطفای حریق بر تن می کنند ، است.

آیا طرح شما اجرایی شده است؛
بله. از آنجایی که این روش یک روش جامع و کاربردی است ، می توان از آن برای تولید لباسهای محافظ با خصوصیات مورد نیاز در شرایط مختلف بهره برد.