ضد آتش کردن پارچه های سلولزی

تکمیل ضد آتش تنها برای انواعی از منسوجات که دمای اشتعال پایینی دارند به کار برده می شود . برای آنکه بتوان یک تکمیل ضد آتش را به درستی درک کرد در ابتدا باید مکانیزم سوختن را بررسی نماییم .

اولین نکته ای که می توان به ان اشاره نمود آن است که سوختن یک واکنش شیمیایی است که برای رخ دادن به سه عامل اکسیژن، گرما و ماده سوختی مناسب نیاز دارد . اگر به هر دلیلی سوختن شروع شود معمولاً واکنش خودش را کاتالیز کرده و به آن ادامه می دهد تا زمانی که یکی از عوامل فوق از منطقه در حال سوختن خارج شود . مکانیزم این عمل را می توان به صورت شماتیک در شکل زیر نشان داد .

زمانی که الیاف تحت حرارت قرار می گیرند دمایشان افزایش می یابد تا زمانی که به دمای پیرولیز میرسند . در این دما زنجیره های مولکولی الیاف تجزیه شده وترکیبی از گاز های غیر قابل اشتعال (دی اکسید کربن ، بخار آب ، ترکیبات اکسیده نیتروژن و گرگرد ) و ذغال و همچنین گاز های قابل اشتعال (مونوکسید کربن ،هیدروژن و تعداد زیادی از مواد آلی قابل اشتعال )را تولید میکنند . با افغزایش دما این روند ادامه داشته و میزان بیشتری از این مواد تولید می شود تا جایی که به دمای اشتعال Tc می رسد . در این دما گاز های قابل اشتعال تولید شده با اکسیژن هوا ترکیب شده و یک سری از واکنش های رادیکالی شکل می گیرد .

در طی این فر آیند که گرماده است مقدار زیادی نور و حرارت آزاد می شود . بنابر این مقدار انرژی بیشتری برای پیرولیز الیاف و تولید گاز های قابل اشتعال در اختار قرار گرفته و واکنش به این ترتیب شدت می یابد .

بنابر این برای ضد آتش کردن و یا به بیان درست تر مقاوم کردن کالا در مقابل آتش باید به یک ترتیب این چرخه را شکست که در تکمیل از روشهای مختلفی برای این کار کمک گرفته می شود .

یکی از این روشها آن است که از موادی در الیاف استفاده شود که دارای فرآیند تجزیه شیمیایی گرماگیر باشند . اگر میزان جذب حررت این مواد برای تجزیه به حدی باشد که دما را به زیر دمای پیرولیز کاهش دهد واکنش متوقف خواهد شد .مثال این روش را می توان به استفاده از هیدروکسید آلومینیوم و یا کربنات کلسیم اسم بر د .

روش دیگر استفاده از موادی است که در دمای اندکی کمتر از دمای پیرولیز لایه ای غیر قابل نفوذ را روی کالا تشکیل دهند تا زا خارج شدن گاز های تشکیل شده در دمای پیرولیز جلوگیری کرده اجازه ترکیب شدن آنها با اکسیژن هوا را ندهد . اسید بوریک و نمک های هیدراته آن این خاصیت را دارند . این مواد در مجاورت حررت دمای ذوب پایینی داشته بخار آب از دست می دهند و یک لایه شیشه ای مانند روی کالا ایجاد میکنند .

روش سومی که مورد استفاده قرار میگیرد آن است که واکنش پیرولیز را طوری کنترل کنیم تا گاز های قابل اشتعال و فرار کمتری تولید شده و در ازای آن میزان ذغال بیشتری شکل بگیرد . این عمل می تواند توسط ترکیبات فسفر دار صورت بگیرد . اگر اسید فسفریک را در مجاورت کالا سلولزی مورد حرارت قرار دهیم با گروههای هیدروکسیل واکنش داده و در نتیجه جلو تشکیل مواد جانبی کمتری در طی فرآیند پیرولیز می شود .

در ضمن اسید قوی چون فسفریک اسید باعث می شود که اتم کربن شماره 6 سلولز مورد واکنش قرار گرفته و درگر قادر به تولید لوگلوکوزان نشود . این ماده به سرعت تجزیه شده و کاز های فرار تولید میکند . پس با این روش ما فرآیند پیرولیز را به سمت تولید ذغال بیشتر سوق داده ایم . فسفریک اسید به صورت متداول برای کند کننده آتش گیری پنبه به کار میرود.

در چهارمین روش می توان از هالوژن ها استفاده نمود . این مواد در حرارت بالا آزاد شده و با رادیکال های آزاد تشکیل شده واکنش داده و آنها را به مواد پایدار تبدیل می کنند و به این ترتیب به واکنش رادیکالی سوختن پایان میدهند و یا آن را کند میکنند .

تکمیل های استفاده شده برای ضد آتش کردن کالا سلولزی از نظر دوام به چند دسته تقسیم می شوند .

تگمیل های بدون دوام (یک بار مصرف):

نمک های معدنی چون مخلوط بوراکس و سولفات آمونیم می تواند کالا را در مقابل آتش مقاوم کند که البته برای کالاهایی گاربرد دارد که در معرض آب ، باران و یا عرق بدن قرارنگیرند .مقدار برداشت 10% از این مواد لازم می باشد .

استفاده از نمک های آمونیوم به همراه یک اسید قوی بالاخص فسفریک اسید نیز به منظور کاهش سرعت اشتعال به کار می رود .

تکمیل های پایدار ضد آتش :

ترکیباتی بر پایه فسفر و نیتروژن که قادر باشند با الیاف نیز واکنش داده پیوند کووالانس ایجاد کنند به عنوان ضد آتش پایدار استفاده می شوند . ترکیبی از اسید فسفریک و اوره این قابلیت را دارند . همچنین می توان به ترکیباتی چون تتراکیس فوسفونیوم کلراید (THPC)نیز نام برد .

تست ضد آتش :

به منظور تست نمونه ها را به ابعاد 3x6 سانتی متر بریده و بر روی شعله قرار میدهیم و رفتار آن را در داخل شعله و بعد از خارج کردن آن از شعله بررسی میکنیم . موارد یچون زمان سوختن ، رنگ شعله و پس فروزش از موارد مهم می باشد .

در آزمایشگاه به عنوان تکمیل موقت یک با ر از اسیدفسفریک و یک بار از براکس استفاده کرده بعد از 10 دقیقه عمل کردن در دمای محیط و با برداشت 100% پارچه را پد میکنیم سپس در دمای 60 درجه نمونه رار خشک می کنیم . نتایج تست ضد آتش در جدولی ارائه شده است .

برای تهیه یک نمونه با دوام از مخلوط فسفریک اسید و اوره استفاده شد . اوره از آنجایی که دارای نیتروژن است خود خاصیت ضد آتش کنندگی دارد در این روش از محلول 4 مول بر لیتر اوره و 1 مول بر لیتر اسید فسفریک استفاده شد . بعد از 10 دقیقه عمل کردن پارچه در دمای محیط با برداشت 100% پد کرده نمونه را در دمای 60 درجه خشک میکنیم آنگاه آن را در دمای 125 درجه و به مدت 5 دقیقه پخت انجام میدهیم تا تکمیل به صورت پایدار درآید .

جدول نتایج تست سوختن :

	رفتار در شعله	دود	رنگ شعله	After glow	رفتار در خروج از شعله
اسید فسفریک	شعله زیادی ندارد	سفید	زرد رنگ	دارد	به ارامی و بدن شعله به سوختن ادامه می دهد
براکس	شعله زیادی ندارد	سفید	--	دارد	بدون شعله به آرامی به سوختن ادامه میدهد .
اسید فسفریک /اوره	شعله ور نشد	سفید	---	ندارد	تنها ناحیه ای که مستقیم با شعله در ارتباط بوده است سیاه رنگ می شود .
شاهد	شعله ور می شود	ندارد	زرد رنگ	دارد