كيف يتم تطبيق تكنولوجيا مثبطات اللهب في أقمشة البوليستر

خلاصة: استناداً إلى خصائص ضعف النفاذية وقابلية الاشتعال لأقمشة البوليستر العادية، ستستكشف هذه المقالة تقنية معالجة أقمشة البوليستر من خلال تجارب مكثفة، وستشرح بالتفصيل آلية مقاومة اللهب، وطرق اختبار مقاومة اللهب، ومعايير مقاومة اللهب ذات الصلة.

في السنوات الأخيرة، بلغ متوسط ​​عدد الحرائق السنوية ما بين 30000 و40000 حريق، ومتوسط ​​عدد الضحايا السنوي ما بين 2000 و3000 شخص، وبلغ متوسط ​​الخسائر السنوية الناجمة عن الحرائق ما بين 200 و300 مليون يوان، ولا تزال هذه الأرقام في ازدياد. وتشير الدراسات التي أجريت حول أسباب الحرائق في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة واليابان إلى أن أكثر من نصفها ينجم عن المنسوجات. لذا، يُولي الناس في جميع أنحاء العالم أهمية بالغة للوقاية من اشتعال المنسوجات.

1. لماذا تعتبر الأقمشة المقاومة للهب مهمة للغاية

بالنظر إلى الاتجاه المتزايد لاستهلاك المنسوجات المدنية والصناعية، وتزايد استخدامها في الديكورات الداخلية، وتزيين المنازل، وأغطية الأسرة، فإن عدد الحرائق الناجمة عن المنسوجات يتزايد تبعًا لذلك. وقد اقترحت دول مثل اليابان وأوروبا وأمريكا منذ ستينيات القرن الماضي تعريفًا للتشطيبات المقاومة للهب، ومعاييرها، وطرق اختبارها، فضلًا عن مؤشراتها الفنية لأنواع مختلفة من المنسوجات، مما أرسى الأساس لمراقبة جودة مقاومة المنسوجات للهب.

مادة BEGOODTEX Aquafyreguad™ المقاومة للهب علاجتعتمد هذه التقنية على قدرة جزيئات صغيرة من المواد المقاومة للهب على اختراق جزيئات البوليستر الكبيرة باستخدام طريقة التبطين أثناء عمليات التثبيت في درجات حرارة عالية. ونتيجة لذلك، تتمتع هذه الأقمشة بمقاومة ممتازة للهب ومقاومة فريدة للغسيل، مما يجعلها ذات أهمية بالغة في صناعات المعادن والكيماويات ومكافحة الحرائق.

2. فهم معالجة ألياف البوليستر بمواد مثبطة للهب

يتطلب احتراق المنسوجات ثلاثة شروط: الحرارة والهواء والمادة القابلة للاحتراق. وخلال عملية الاحتراق، تمر المنسوجات بعدة مراحل تشمل التسخين والانصهار والتحلل الحراري والتفكك والأكسدة والاشتعال.

التحلل الحراري لألياف البوليستر

لتمكين احتراق الألياف الاصطناعية كالبوليستر، يجب أن تستوفي المعايير التالية: أن يتحلل البوليمر مُنتجًا نواتج احتراق غازية، وأن تكون الحرارة المنبعثة من الاحتراق كافية لتكوين هذه النواتج الغازية، وأن يختلط كل من نواتج الاحتراق الغازية والأكسجين الغازي وينتشرا إلى مواقع الاشتعال، وأن ينتشر الجزء المحترق إلى المناطق التي توجد فيها مخاليط غازية من الأكسجين. وللتخفيف من هذه الشروط، تسعى مبادئ مثبطات اللهب إلى تقليل أو منع إنتاج غازات التحلل الحراري، وتثبيط التفاعلات الرئيسية في الاحتراق الغازي، وامتصاص الطاقة في مناطق الاحتراق، وتخفيف تركيز الهواء أو فصله.

آليات مقاومة اللهب في ألياف البوليستر

غالباً ما يتم تحقيق مقاومة اللهب في المواد من خلال آليات مختلفة تشمل إبطاء الاشتعال في الطور الغازي، وإبطاء الاشتعال في الطور المكثف، وتعطيل آليات تبادل الحرارة:

1. تعمل وظائف إبطاء الطور الغازي عن طريق تثبيط الجذور الحرة التي تعزز نمو سلسلة الاحتراق.

2. يؤدي تأخير الطور المكثف إلى تأخير أو منع التحلل الحراري للبوليمر داخل الطور الصلب.

3. إن تعطيل آليات التبادل الحراري يتضمن إزالة جزء من الحرارة المتولدة عن احتراق البوليمر.

يمكن معالجة أقمشة ألياف البوليستر بمواد مقاومة للهب من خلال ثلاث طرق رئيسية:

1. تصميم مثبطات اللهب ذات بنية امتصاص مشابهة للأصباغ المشتتة وتطبيقها باستخدام عملية الصباغة النهائية في حمام واحد.

٢- استخدام طرق الترمس لتثبيت مثبطات اللهب ذات الألفة العالية لألياف البوليستر. هذه الطريقة محدودة في أنواع مثبطات اللهب المناسبة، لكنها لا تؤثر بشكل كبير على ملمس القماش، وتتميز بثبات جيد للألوان بعد الغسيل.

3. استخدام مثبطات اللهب القابلة للذوبان، وهي سهلة الاستخدام وفعالة ولكنها غير مقاومة للغسيل. وهي مناسبة للأقمشة المصنوعة من الألياف الطبيعية والكيميائية، وكذلك للورق المستخدم في مواد الديكور الداخلي مثل تلك الموجودة فيtelوالسيارات.

3. استكشاف عمليات معالجة مثبطات اللهب

معالجات مثبطات اللهب غير الدائمة

تشمل العلاجات غير الدائمة عمليات مثل:

• المعالجة بالرش: رش 50-80% مباشرة على الستائر وورق الجدران والأرائك والسجاد وما إلى ذلك، متبوعًا بالتجفيف بالهواء لتحقيق تأثيرات جيدة في مقاومة اللهب.
• طريقة التبطين: تتضمن النقع (بنسبة 50-80%)، ثم التجفيف، ثم التثبيت/التمديد. ويمكن دمج هذه الطريقة مع معالجات نهائية أخرى مثل التنعيم.

معالجات مقاومة للهب متينة

يمكن استخدام تقنية Aquafyreguad™ من BEGOODTEX®لتحقيق مؤشرات مستوى B2 لمعيار مقاومة اللهب الوطني مع إمكانية غسلها لأكثر من 50 مرة.

• عملية المعالجة المسبقة. يُقترح إجراء معالجة الاختزال القلوي قبل التشطيب المقاوم للهب، مما يمكن أن يحل عيوب خاصية امتصاص الماء العالية وحمل السوائل المنخفض لألياف البوليستر، ويزيل المواد الغريبة على سطح الأقمشة، وينتج عنه تأثير تشطيب جيد مقاوم للهب.
• عملية معالجة الأقمشة بمواد مقاومة للهب. يجب أن تتغير كمية المادة المقاومة للهب تبعًا لسمك القماش. يُستخدم Aquafyreguad™ fr91-180 غ/لتر، ويُضبط الرقم الهيدروجيني إلى 6-6.5 باستخدام محلول هيدروكسيد الصوديوم بتركيز 5-10%. يمكن إضافة عوامل الربط المتشابك، وعوامل منع الهجرة، والمنعمات حسب الحاجة، ولكن يلزم إجراء اختبار للتأكد من التوافق.

4. المعايير المشتركة للأقمشة المقاومة للهب

الولايات المتحدة الأمريكية

منذ عام 1953، سنّت الولايات المتحدة تشريعات مثل قانون الأقمشة القابلة للاشتعال، وعدّلته في عامي 1954 و1967. وقد أقرّ الكونغرس الأمريكي هذا القانون، ونفّذته لجنة سلامة المنتجات الاستهلاكية الأمريكية. ويتضمن هذا القانون بشكل أساسي المواصفات الفنية للاحتراق

• معيار قابلية الاشتعال للمنسوجات المستخدمة في الملابس والديكور الداخلي (16C.F.R1610)
• معيار قابلية الاشتعال لأغشية البولي إيثيلين البلاستيكية: (F.R1611)
• معايير قابلية الاشتعال لبيجامات الأطفال: 0-6X (16C.F.R1615) و7-14
• معايير قابلية اشتعال منتجات السجاد: (F.R1630)؛
• معيار أداء قابلية الاشتعال لمنتجات السجاد (16C.F.R1631)
• معيار أداء الاحتراق للمراتب (16C.F.R1632)

كندا

في كندا، تُنظَّم التشريعات المتعلقة بمقاومة المنسوجات والملابس للهب ضمن لوائح وقواعد البضائع الخطرة. وتقوم الهيئة التشريعية في المقاطعة الكندية بسنّ ما يُسمى "لوائح البضائع الخطرة"، مع الحفاظ على قدرتها على الالتزام الصارم بعدد متزايد باستمرار من اللوائح، بما في ذلك "لوائح البضائع الخطرة (ملابس نوم الأطفال)"، و"لوائح البضائع الخطرة (السجاد)"، و"لوائح البضائع الخطرة (الخيام)"، و"لوائح البضائع الخطرة (الألعاب)"، و"لوائح البضائع الخطرة (المراتب)"، وغيرها. وتُعدّ هذه الهيئة الأخيرة التي تُصدر هذه اللوائح مسارًا غير مباشر بطبيعته نحو التعقيد والبيروقراطية.

اليابان

تصنيف	تحديد المعايير	الطريقة التجريبية	وحدة التركيب	تاريخ التنفيذ أو المراجعة (السنة)
الستائر، الخيام، الأغطية الهندسية	المادة 4 (3) من أمر تنفيذ قانون الحريق	طريقة الإمالة بزاوية 45 درجة، الغسيل، التنظيف الجاف	وزارة الدفاع	1968
	الإشعار رقم 11 الصادر عن إدارة الإطفاء			1973
مستلزمات النوم، بيجامات	إدارة الإطفاء رقم 65	مقاومة الغسيل بطريقة الإمالة بزاوية 45 درجة، سمية فموية، حساسية جلدية	إدارة الإطفاء	1974
المنسوجات المنزلية (الستائر، الشراشف)	تمثيل عالي الجودة للمنتجات المنزلية	JIS L 1091A، B		1972
ورق جدران	الإشعار رقم 1271 والإشعار رقم 3415 من قانون معايير البناء	الدخان، الحرارة، سمية غازات الاحتراق	إدارة الإنشاءات	1971
أقمشة ديكور داخلية	المادة 1 من ملحق قواعد تنفيذ قانون الطيران	الطريقة الأفقية، الطريقة الرأسية	وزارة النقل، مكتب الطيران	1969
أقمشة الزينة الداخلية للعبّارات وغيرها من السفن	السفينة رقم 367، رقم 481	JIS L 1091A، B	وزارة النقل، مكتب الطيران	1971
قماش زخرفي في السيارة	JIS D 1201.	FMVSS302.	اجتماع الصناعة	1973
الأقمشة المزخرفة وأدوات النوم في القطارات والحافلات	التعليمات الإدارية رقم 81 الصادرة عن مكتب الإشراف على السكك الحديدية	JIS Z 2150، طريقة الميل بزاوية 45 درجة	وزارة النقل، مكتب السكك الحديدية	1969
ألعاب	معايير حرق الألعاب	الطريقة الأفقية	رابطة الألعاب	1973
المنسوجات العسكرية	مواصفات وزارة الدفاع	طريقة JIS L 1091B	وزارة الدفاع

أستراليا

الإطار التنظيمي: حددت كل ولاية في أستراليا متطلباتها الخاصة بتقنية مثبطات اللهب التي تنظم أداء مثبطات اللهب وطرق اختبار ملابس النوم للأطفال من مقاس 00-14: يجب اختبار ملابس النوم للأطفال وقمصان النوم الخاصة بالتخييم واليوكاتا وأكياس نوم الأطفال وفقًا للطرق الواردة في AS/NZS 1249 ويجب أن تتوافق مع متطلبات السلامة لملابس النوم للأطفال في هذا المعيار.

المملكة المتحدة

يجب أن تجتاز ملابس السهرة للأطفال (من عمر 3 أشهر إلى 13 عامًا) اختبار مقاومة الاحتراق وفقًا للمعيار البريطاني BS5722، بينما يجب أن تحمل ملابس السهرة للبالغين ملصقًا دائمًا يوضح ما إذا كانت الملابس مطابقة لمعيار الاحتراق. ويجب أن تحمل ملابس السهرة التي قد تكون معالجة بمواد مثبطة للهب ملصقًا يوضح كيفية تنظيفها أو نوع المنظف المناسب. وقبل إجراء اختبار مقاومة الاحتراق، يجب اتباع إجراءات الغسيل وفقًا للمعيار BS5651.

الصين

• المعيار GB17591 "الأقمشة المنسوجة المقاومة للهب": يحدد هذا المعيار تصنيف المنتج، والمتطلبات الفنية، وطرق الاختبار، وقواعد الفحص، والتعبئة والتغليف، ووضع العلامات على الأقمشة المنسوجة المقاومة للهب. ويصنف المعيار هذه الأقمشة إلى درجتين وفقًا لأدائها في مقاومة اللهب. وبالنظر إلى أنواع محددة من الأقمشة، فإن الدرجة B1 مناسبة عمومًا للملابس والأقمشة الزخرفية ذات الاحتياجات الخاصة، بينما الدرجة B2 مناسبة لمعظم الأقمشة الزخرفية.
• يجمع معيار GB8965 "الملابس الواقية المقاومة للهب" المتطلبات الفنية للملابس الواقية المقاومة للهب من مختلف العلامات التجارية، وطرق الاختبار، وإجراءات الفحص، بالإضافة إلى معايير الشعار والتغليف والنقل والتخزين. ويقتصر هذا المعيار على الملابس المقاومة للهب التي يرتديها العاملون في الأعمال التي تتضمن التعامل مع اللهب المكشوف، والشرر، والمعادن المنصهرة، والمناطق التي توجد بها مواد قابلة للاشتعال ومصادر إشعال. ويجب أن يتم اختبار أداء مقاومة اللهب للنسيج وفقًا لمعيار GB/T5545 وأن يفي بمستوى B1 من معيار GB17591.
• المعيار GB50222 "كود تصميم الحماية من الحرائق للديكورات الداخلية للمباني": يحدد هذا المعيار قواعد أداء مقاومة اللهب وطرق اختبار أنواع الأقمشة المستخدمة في الديكور المنزلي، مثل الستائر وأغطية الأسرة وأغطية الأثاث. وقد أظهرت الأبحاث أنه في اختبار GB/T5545 الرأسي للأقمشة الزخرفية، يجب أن تصل الأقمشة الزخرفية في المباني المدنية تحت الأرض إلى المستوى B1، وكذلك الأقمشة الزخرفية في المباني المدنية الشاهقة، وأغطية الأسرة في المباني السكنية والفندقية، وأغطية الأسرة في المباني المدنية الشاهقة، وأغطية الأسرة في المباني السكنيةtel ، وستائر المباني المدنية الشاهقة، ويجب أن تصل إلى المستوى B1 أو B2 وفقًا لمتطلبات فصل المبنى وموقع الأثاث.

5. طرق اختبار تقييم الأقمشة المقاومة للهب

طريقة مؤشر الأكسجين المحدود (LOI)

يُعدّ مؤشر حد الأكسجين (O2) أقل تركيز مطلوب لاحتراق القماش بشكل مشابه لاحتراق الشمعة، حيث يُحرق القماش في خليط من غازي الأكسجين والنيتروجين. كلما زاد مؤشر حد الأكسجين، تحسّنت مقاومة المنتج للاشتعال. وعلى العكس، إذا انخفض مؤشر حد الأكسجين، فمن المرجح أن تكون فعالية مقاومة الاشتعال ضعيفة أو معدومة.

اختبار قابلية الاشتعال العمودي

في اختبار الاحتراق العمودي، تُعرَّض قطعة من القماش الموضوعة عموديًا للهب مكشوف، ثم يُقاس زمن اشتعال اللهب، وطول منطقة التفحم، وغيرها. يساعد هذا الاختبار في تقييم الوقت اللازم لاشتعال القماش والمسافة التي يقطعها اللهب على سطحه، مما يوفر معلومات قيّمة حول القماش لاستخداماته المختلفة. يُعدّ الاحتراق العمودي من أكثر طرق اختبار أداء مثبطات اللهب شمولًا محليًا وعالميًا، وقد اعتُمد كمعيار إرشادي في العديد من الصناعات، مثل المعيار الصيني GB8965 98 "ملابس واقية مقاومة للهب"، والمعيار GB17591 1996 "أقمشة منسوجة مقاومة للهب"، وغيرها.

اختبار قابلية الاشتعال بزاوية 45 درجة

تُوضع العينات بزاوية 45 درجة وتُشعل لمدة ثانية واحدة، وفقًا للشروط المذكورة سابقًا. تُقاس شدة احتراق النسيج بالوقت اللازم لانتشار اللهب لأعلى مسافة محددة. يصف هذا بشكل أساسي مدى مقاومة النسيج للهب، ويُقاس بناءً على بيانات الاختبار مثل مدة استمرار الاحتراق البطيء، ومساحة التلف، وطوله.

اختبار قابلية الاشتعال الأفقي

تتوافق مسافة انتشار اللهب على العينة والوقت اللازم لهذه المسافة مع مسافة انتشار اللهب والوقت اللازم لهذه المسافة في ظل الظروف الأفقية لمدة 15 ثانية عند إشعال عينة القماش، ثم يتم قياس مسار حالة انتشار اللهب بالإضافة إلى وظيفة مقاومة اللهب للنسيج بترتيب وقت انتشار اللهب ومعدل انتشار اللهب.

6. منتجات بيغودتكس تضمن أداءً مقاومًا للهب

مادة BEGOODTEX المقاومة للهب بوليسترمنتجات يتم تصنيعها لتتوافق مع المعايير الدولية، ومع ذلك توفر حماية طويلة الأمد طوال دورات الغسيل.

عن طريق توظيف وعاجِز رetardant اختبار من خلال اختبارات مثل مؤشر الأكسجين المحدود واختبارات قابلية الاشتعال العمودية، أثبتت منتجاتنا قدرتها على الحد من الحرائق في مجموعة واسعة من التطبيقات. وقد واصلت BEGOODTEX ابتكاراتها في مجال تكنولوجيا سلامة المنسوجات، موفرةً قماش متعدد الوظائف مقاوم للهب مكملاً للمعايير الوطنية GB8965-1998 في الصين ومعايير NFPA في الولايات المتحدة الأمريكية.