کند کننده های شعله مقرون به صرفه برای پنبه، پلی استر و ترکیبات آنها

ترجمه: آزاده موحد

به گزارش سرویس خبر و گزارش نساجی امروز،  استفاده از کند کننده های شعله برای هر لیف متفاوت است چون الیاف زمانی که در معرض شعله قرار می گیرند، به دلیل داشتن خواص شیمیایی و فیزیکی متفاوت رفتارهای متفاوتی از خود نشان می دهند.

در نتیجه باید متناسب با مواد اولیه مختلف انواع مختلفی از کند کننده های شعله را بر روی منسوجات به کار گرفت. برای مثال کند کننده ای که برای الیاف سلولزی مناسب است، ممکن است برای الیاف مصنوعی مناسب نباشد و بالعکس. پارچه های پلی استر و ترکیب پنبه-پلی استر جزو منسوجاتی هستند که استفاده از کند کننده شعله بر روی آن ها بسیار دشوار است. ترکیب پنبه پلی استر برای بسیاری از کاربردهای نساجی یک ترکیب رایج می باشد. کمپانی سارکس دو کند کننده شعله متفاوت را برای استفاده بر روی پنبه و پلی استر عرضه کرده است: Saraflam-CWF (M) و Saraflam-PDR.

نوع اول یک کند کننده شعله مقرون به صرفه برای الیاف سلولزی است و نوع دوم یک کندکننده شعله پودری است که غیربادوام بوده و برای تمامی زیرلایه ها مناسب می باشد و یک سری از تست های عمودی کند کنندگی شعله ASTM D6413-94 را پشت سر گذاشته است. پارچه های عمل شده با این ماده نتایج مثبتی از خود نشان دادند. پارچه های پنبه ای عمل شده با کند کننده نوع اولی نیز نتایج پایداری را حتی پس از ده بار شستشو از خود نشان داده اند.

مقدمه

شعله ور شدن یک ماده به سهولت مشتعل شدن آن و گسترش آتش در آن بستگی دارد. پارچه های کند کننده شعله طوری طراحی شده اند که در هنگام قرارگیری در معرض شعله در برابر مشتعل شدن مقاومت کنند و مانع از گسترش شعله شوند و یا دارای خاصیت خود خاموش شوندگی باشند. خاصیت کند کنندگی شعله با استفاده از الیاف کند کننده شعله و یا تکمیل های کند کننده شعله بر روی پارچه ایجاد می شود.

امروزه پارچه های کند کننده شعله در تمامی محیط های کاری صنعتی یا بازرگانی که در آن ها کارگران در تماس مستقیم با جرقه، شعله و یا آتش قرار دارند، از اهمیت زیادی برخوردار شده اند. از این پارچه ها می توان در تهیه یونیفورم های آتش نشان ها، کارگران ریخته گری، جوشکارها، کارگران خودروسازی یا مهندسان شاغل در چند صنعت استفاده کرد. این مشاغل که در آن ها احتمال قرارگیری در معرض شعله یا آتش بیشتر است، بیشتر از مزایای منسوجات کند کننده شعله بهره می برند. هدف از تولید این منسوجات و لباس ها ایجاد مقاومت در ماده مورد نظر در برابر شعله یا جرقه و محافظت از جان انسان ها در برابر آسیب های ناشی از آتش است.

دو نوع اصلی از الیاف و تکمیل های کند کننده شعله وجود دارد: الیاف و تکمیل های کند کننده شعله بادوام که پس از خشکشویی و شستشوهای خانگی هنوز موثر هستند و کند کننده های شعله غیربادوام که حاوی نمک های فسفونات یا فسفات می باشد و برای پارچه هایی استفاده می شوند که زیاد در معرض شستشو قرار نمی گیرند.

تکمیل های بادوام معمولا برای الیاف سلولزی حاوی نمک های فسفونیوم تتراکیس(هیدروکسی متیل) استفاده می شوند که با اوره وارد واکنش شده و با گاز آمونیاک خشک می شود. نسخه های جدیدتر این تکمیل نیز اخیرا توسعه یافته که در آن مواد شیمیایی و فرایندها اصلاح شده اند و دیگر نیازی به پخت با استفاده از گاز نیست.

از آن جایی که خواص مکانیکی و حرارتی دو لیف پنبه و پلی استر متفاوت است، تکمیل های کند کننده شعله بر روی ترکیبات این دو لیف نیز با مشکلاتی روبروست.  پنبه در اثر حرارت تبدیل به خاکستر می شود ولی عموما تا حدی یکپارچگی ساختاری خود را حفظ می کند در حالی که پلی استر معمولا در دمای c° 260 ذوب می شود. هنگامی که ترکیب این دو لیف سوزانده می شود، پلی استر مذاب تمایل دارد تا روی ذغال پنبه قرار بگیرد که منجر به ایجاد داربست می شود. کمپانی سارکس با توجه به محدودیت های کند کننده های شعله موجود برای ترکیبات پنبه-پلی استر یک کند کننده بادوام و مقرون به صرفه برای پنبه و یک کند کننده غیربادوام مناسب برای تمام زیرلایه ها از جمله ترکیبات پنبه-پلی استر تولید کرده است.  

کند کننده Saraflam-CWF (M)

این محصول یک کند کننده شعله بادوام برای پارچه صد در صد سلولزی است و از آن جایی که با الیاف وارد واکنش شیمیایی می شود، خاصیت کند کنندگی پایدار در آن ها ایجاد می کند که در برابر خشکشویی و شستشوهای متعدد مقاوم است. کند کننده Saraflam-CWF (M) مانع از انتشار شعله در هنگام آتش گرفتگی می شود. برای به دست آوردن نتایج مطلوب و دقیق باید مقدار کافی از این ماده را بر روی پارچه به کار گرفت. این محصول تست های NFPA-701، BS 3119 و BS 5852 را با موفقیت پشت سر گذاشته است.

کند کننده Saraflam-PDR

این محصول یک کند کننده شعله قابل حل در آب بوده که به شکل پودر موجود است. می توان آن را بر روی الیاف صد در صد پنبه، صد در صد پلی استر و ترکیب پنبه-پلی استر به کار گرفت. این تکمیل در برابر خشکشویی مقاوم است ولی در اثر شستشو تاثیرش از بین خواهد رفت. با به کارگیری آن تغییری در زیردست پارچه ایجاد نخواهد شد ضمن این که کمترین تاثیر را نیز بر شید پارچه به جا خواهد گذاشت. برای به دست آوردن نتایج مطلوب باید مقدار کافی از آن را بر روی پارچه به کار گرفت.

شرایط استفاده

یک تکه پارچه صد در صد پنبه ای پیرهنی و یک تکه پارچه صد در صد پنبه ای با وزن متوسط تا سنگین با استفاده از ماده Saraflam-CWF (M) و به روش پد کردن مورد تکمیل قرار گرفتند. این نمونه ها سپس در دمای c° 1200 به مدت دو دقیقه خشک شدند و در دمای c° 1600 به مدت سه دقیقه مورد عملیات پخت قرار گرفتند. دستورالعمل مورد استفاده در جدول زیر نشان داده شده است:

پس از آن یک تکه پارچه صد در صد پنبه ای پیرهنی، یک تکه پارچه صد در صد پنبه ای با وزن متوسط تا سنگین، یک تکه پارچه ترکیبی پنبه-پلی استر با استفاده از 150 گرم بر لیتر Saraflam-PDR مورد تکمیل قرار گرفتند. سپس این پارچه ها در دمای c° 110 به مدت 4 تا 5 دقیقه خشک شدند.

روش آزمایش

پارچه های تکمیل شده با استفاده از تست سوختن عمودی ASTM D 6413-94 که یک معیار صنعتی برای سنجش کندکنندگی شعله است، مورد آزمایش قرار گرفتند. وزن نمونه ها پیش از سوار شدن بر روی چارچوب و قرار گرفتن در محفظه شعله اندازه گیری شد. ارتفاع شعله متان 52/1 اینچ بود و نمونه ها نیز 75/0 اینچ بالای شعله قرار گرفتند. انتهای نمونه ها به مدت 12 ثانیه در معرض شعله قرار گرفت تا زمانی که شروع به ذوب شدن و چکه کردند. زمان پس از فروزش یعنی مدت زمانی که یک ماده پس از برداشته شدن منبع احتراق همچنان به شعله زدن ادامه می دهد، ثبت شد. علاوه بر آن مدت زمانی که درخشش پس از از بین رفتن شعله در نمونه باقی می ماند نیز ثبت شد.

بحث و نتیجه گیری

در جدول 1 مشاهده می شود که پارچه های عمل شده با 300 گرم در لیتر Saraflam-CWF (M) ، کند کنندگی شعله بسیار عالی بر روی تکه های پارچه صد در صد پنبه ای پیرهنی و صد در صد پنبه ای با وزن متوسط تا سنگین از خود نشان دادند.

همچنین می توان مشاهده کرد که زمان باقی ماندن درخشش پس از از بین رفتن شعله در پارچه عمل شده صفر است که نشان می دهد نمونه شعله را پس از دور شدن منبع احتراق پخش نمی کند. مهم ترین علت کند کنندگی شعله شکل گیری یک داربست کربنی در اثر دی هیدراته شدن سلولز عمل شده با کند کننده شعله می باشد که با مقابله در برابر نفوذ حرارت از گسترش آتش جلوگیری می کند.

ثبات شستشویی پارچه های عمل شده با استفاده از تست AATCC-61 2A(شستشوی تسریع شده) که در آن یک شستشو معادل پنج بار شستشو است، مورد بررسی قرار گرفتند که نتایج آن به طور خلاصه در جدول 1 آورده شده است. مشاهده شده است که تمامی پارچه های عمل شده با کند کننده های شعله دوام خوبی را حتی پس از ده بار شستشوی خانگی از خود نشان دادند.

جدول1-عملکرد کند کنندگی شعله Saraflam-CWF (M) بر روی پارچه های صد در صد سلولزی

در جدول 2 مشاهده می شود که پارچه های عمل شده با 150 گرم بر لیتر Saraflam-PDR خواص کند کنندگی شعله عالی بر روی تکه های پارچه صد در صد پنبه ای پیرهنی، پارچه صد در صد پنبه ای با وزن متوسط تا سنگین، پارچه صد در صد پلی استر و پارچه ترکیب پنبه و پلی استر دارد. همچنین زمان درخشش پارچه های عمل شده صفر است که نشان می دهد پس از دور شدن شعله به هیچ وجه آتش پخش نخواهد شد.

جدول 2-عملکرد کندکنندگی شعله بر روی پارچه ها صددرصد پنبه ای(پیرهنی و وزن متوسط تا سنگین)، صددرصد پلی استر و ترکیب پنبه پلی استر عمل شده با Saraflam-PDR

نتیجه گیری

پنبه یکی از کاربردی ترین الیاف در زمینه های مختلفی مانند منسوجات نظامی یا منسوجات خانگی است و در نتیجه توسعه تکمیل های کند کننده شعله با دوام و مقرون به صرفه برای پنبه از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد. تکمیل کند کننده شعله Saraflam-CWF (M) کمپانی سارکس که یک روش تکمیلی اقتصادی است، نتایج پایداری را در این زمینه از خود نشان داده است. این روش تکمیلی در بعضی موارد و زمانی که 18-25 درصد افزودنی خشک بر روی پارچه به کار گرفته شود، پس از 50 بار شستشو خانگی نیز موثر خواهد بود.

علاوه بر آن کند کننده های شعله غیر بادوام نظیر Saraflam-PDR سارکس را می توان بر روی تمامی زیرلایه ها از جمله ترکیب پنبه-پلی استر که مشکل ترین پارچه از نظر ایجاد خواص کند کنندگی شعله بر روی آن است، به کار گرفت. این اقدام در زمینه تکمیل های کند کننده شعله نسبتا جدید است.