Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Kemi

Forskning kommer til undsætning for at gøre brandmændenes tøj sikrere

Forsker Saiful Hoques undersøgelse af stoffer og fibre viser, hvordan man kan gøre brandmænds tøj sikrere. Kredit:Naimur Rahman

Et par nye studier fra University of Alberta viser, hvordan man gør brandmandstøj sikrere at bære, vedligeholde og fremstille.



En undersøgelse viste, at nogle fibre, der bruges i beskyttelsesudstyret, nedbrydes, når de udsættes for varmt vand, hvilket viser, hvad der kan ske med tøjet over tid, under virkelige brandslukningsscenarier og hvidvaskning.

Den anden undersøgelse analyserede vandet, der blev brugt til fremstilling af fibre, og identificerede en håndfuld skadelige farvestoffer, der udvaskes fra stofferne, og som kunne svække deres beskyttende egenskaber.

"Resultaterne af begge undersøgelser viser sårbarheder og potentielle måder at forbedre de materialer, der i øjeblikket bruges i brandmænds beklædning, og til vedligeholdelse," siger Saiful Hoque, som udførte arbejdet for at opnå en ph.d. i tekstil- og beklædningsvidenskab fra Det Jordbrugs-, Livs- og Miljøvidenskabelige Fakultet (ALES).

Blid og pleje

Ved at bruge accelererede ældningsbehandlinger, der afspejler brandsluknings- og hvidvaskningsforhold, blev den første undersøgelse offentliggjort i Journal of Polymer Science , undersøgte virkningerne af varme og vand på 15 forskellige garn i otte stoffer, der typisk bruges til at fremstille beskyttelsestøj.

Fibrene blev nedsænket i både renset neutral pH og surt vand i området fra 40°C til 90°C i op til 1.200 timer ad gangen, derefter kontrolleret for fysisk, kemisk og andre former for forringelse.

Resultaterne af den hydrotermiske ældning viste, at stofblandinger indeholdende en bestemt type fiber, kaldet para-aramid/polybenzimidazol eller PBI, nedbrydes i styrke 68 % hurtigere, når de udsættes for fugt, i modsætning til lignende brandbeskyttende stoffer, der ikke t indeholder PBI.

Højtydende fiberblandinger indeholdende PBI bruges typisk til at lave brandmænds yderjakker og bukser på grund af fiberens fleksibilitet og evne til at modstå ekstreme temperaturer.

Men fordi PBI-fibre er fremstillet ved hjælp af svovlsyre, forbliver spor af kemikaliet tilbage, viser en undersøgelse fra 2022 ledet af Hoque. Det resterende svovl øger et stofs følsomhed over for fugt og kan føre til for tidlig nedbrydning af beskyttende beklædningsgenstande, bemærker Hoque.

Resultaterne kan hjælpe producenter af højtydende fibre og beskyttende stoffer med at forbedre deres processer, foreslår han.

(A) Skematisk diagram af udførelse af XRD på stofprøver. (B) Røntgendiffraktogrammet viser det amorfe og krystallinske område af et para-aramid/PBI fiberblandet stof (Fabric MA). Kredit:Journal of Polymer Science (2024). DOI:10.1002/pol.20230950

"PBI-fibre er stadig gode at bruge, men det er afgørende, at producenterne udvikler måder at fjerne det resterende svovl fra disse fibre."

Vask af brandslukningsudstyr skal også skiftes op, ved at vaske tøj med PBI-fibre separat, råder Hoque. "Dette forhindrer risikoen for beskadigelse af tilstødende stoffer, der ikke indeholder PBI-fibre og ellers ikke ville opleve nedbrydning i varmt vand."

Den samme undersøgelse viste også, for første gang, at meta-aramidfibre, en anden type, der almindeligvis anvendes i beskyttelsesbeklædning, viste "bemærkelsesværdig modstand" over for varme og vandstress, selv når de blev udsat for surt vand, siger Hoque.

For eksempel mistede en stofprøve bestående af 93 % meta-aramidfibre kun 4 % af sin trækstyrke efter at have været nedsænket i vand i 1.200 timer ved 90°C.

Denne opdagelse udfylder et hul i viden om effektiviteten af ​​højtydende fibre til at modstå varme og vand, hvilket giver producenterne mulighed for "mere informerede beslutninger i udvælgelse og design af materialer til mere holdbart udstyr til brandmænd," siger Hoque.

Det åbner også op for muligheder for at bruge meta-aramidfibre i andre produkter, der ofte udsættes for vand, såsom sikkerhedsudstyr til søs, tilføjer han.

Den overordnede udforskning af de forskellige garner og deres fibre giver en bedre forståelse af deres holdbarhed, siger Hoque. "Vi kan nu tilbyde producenterne forslag til optimale fiberblandinger og stofkonfigurationer, der skaber en bedre balance mellem langsigtet beskyttelse og komfort."

Ansvarlig fremstilling

I Hoques anden undersøgelse, offentliggjort i Fibers and Polymers , udviklede han en metode til at analysere det vand, der blev brugt i eksperimenterne, som kan bruges af stofproducenter til at gøre deres produktionsprocesser mere miljømæssigt bæredygtige, siger han.

Analysen identificerede tre farvestof-relaterede forbindelser, der vides at udgøre en vis risiko for miljøet, "især når de udvaskes i vandsystemer," bemærker han.

Selvom det ikke anbefales til brug, "er det muligt, at nogle producenter stadig anvender disse forbindelser, så disse oplysninger kan hjælpe dem med at forhindre miljøforurening og vedtage mere bæredygtig praksis."

Flere oplysninger: Saiful Hoque et al., Hydrotermisk ældningsadfærd af højtydende polymerfibre:Mekanisk ydeevne på garnskalaen og kemisk analyse, Journal of Polymer Science (2024). DOI:10.1002/pol.20230950

Md. Saiful Hoque et al., Analyse af hydrotermisk ældning af vand fra brandbeskyttende stoffer ved hjælp af GC × GC–TOFMS og FID, Fibre og Polymerer (2024). DOI:10.1007/s12221-024-00540-5

Leveret af University of Alberta




Varme artikler