إمکانية تحسين خواص الأقمشة القطنية بهدف رفع کفاءتها لمقاومة الاحتراق ونفاذية الماء باستخدام مواد آمنة بيئياً

مقدمة : Introduction

يعتبر القطن من إحدى الخامات النسجية الهامة التي استطاعت أن تحل مکان الصدارة على امتداد العصور ، حتى ظهور الألياف التحويلية ويرجع ذلک إلى أسباب هامة لا يمکن تجاهلها وهى رخص ثمنه والراحة عند الاستعمال .

نظراً لأهمية الملابس المنزلية في حياتنا جميعاً فإنه لابد من تطوير صناعة الملابس المنزلية وذلک من خلال دمج خواص جديدة داخل المنتج الملبسى للوصول به إلى أعلى جودة ممکنة بتکلفة اقتصادية بسيطة باستخدام مواد آمنة بينه .

منذ فترة زمنية طويلة وظهر الاحتياج إلى وجود أقمشة سيلوزية تحمل خواص مختلفة مثل البلل والاشتعال مقاومة للکهربة الاستاتيکية مقاومة للأشعة الفوق بنفسيجية ومقاومة للانکماش .

وتعتبر الأقمشة السليلوزية من أکثر الخامات النسيجية قابلية للاشتعال ويرجع السبب فى ذلک إلى اختلاف هذه الخامة عن بقية الخامات النسجية الأخرى عند الاشتعال فالقطن يشتعل عند درجة حرارة 400ْم وهذه الدرجة تعتبر أقل درجة حرارة اشتعال بالنسبة للألياف النسيجية(1) .

وتعتبر عملية التجهيز من أهم العمليات التي يمر بها القطن ، حيث تشتمل على مجموعة العمليات التى يمر بها المنسوج بعد خروجه من ماکينة النسيج من تبيض وصياغة والغرض منها هو إعداد القماش ليکون جذاباً وذو مظهر مقبول ، کذلک فإن عمليات التجهيز تهدف إلى إکساب الخامة خواص وصفات معينة تصلح للأغراض المختلفة(13) .

ونظراً لتداخل عمليات التجهيز بعضها ببعض فإنه لا يوجد تقسيم مطلق لعمليات التجهيز فمن الممکن إکساب الخامة خاصتين أو أکثر في وقت واحد وقد زادت التطورات الحديثة في مجال التجهيز .

حيث أصبح هذا مطلباً أساسياً فى صناعة الملابس الجاهزة ففي کثير من بلاد العالم يحذر استخدام أقمشة غير مقاومة للاحتراق وأيضاً توجد أقمشة تقاوم البلل ولکن لم توجد دراسات قامت بإنتاج أقمشة معالجة بمواد آمنة بيئية وفى نفس الوقت مقاومة للبلل والاشتعال فى آن واحد وکانت هذه هى هدف البحث هو إنتاج أقمشة مقاومة للبلل والاشتعال وفى نفس الوقت آمنة بيئية معالجة باستخدام مواد آمنة .

ويهدف هذا البحث إلى دراسة الآثار الطبيعية والميکانيکية للقماش المعالج حيث تحتاج صناعة الملابس الجاهزة إلى مواکبة الأساليب التکنولوجية والتطبيق الحديثة حتى تصبح لها القدرة على المنافسة العالمية فى ظل التکتلات الاقتصادية ومن أجل إتاحة فرصة تسويقية وتصديرية لتلک الصناعة الهامة .

مشکلة البحث : Research Problem

ونظراً للصعوبات التي تواجه الصناعة في استخدام خامات غير قابلة للاشتعال نظراً لارتفاع تکلفتها الاقتصادية وکذلک صعوبة الحصول عليها وأيضاً استخدام بعض المواد الکيمائية الغير مطابقة للمواصفات البيئية في ترکيبها وکذلک عدم القدرة على استخدامها في مجال الصناعة على نطاق واسع . نظراً لارتفاع تکلفتها الاقتصادية .

لذلک دعت الحاجة إلى استحداث بعض المعالجات الکيميائية التي توفر للخامة خاصية مقاومة الاحتراق والبلل وذلک بتکلفة اقتصادية أقل حتى يمکن استخدام الخامات في مجال الصناعة بشکل واسع وفى نفس الوقت تکون غير مکلفة اقتصادياً وأيضاً يتميز ميثان عال ضد الغسيل المتکرر وأيضاً مراعاة فى ذلک المعايير البيئة التي تنص على الشهادات الدولية للحفاظ على البيئة .

أهداف البحث : Research Aims

1.   تهدف هذه الدراسة إلى إيجاد معالجة کيميائية لخام القطن والقطن المخلوط بهدف إکسابها مقاومة الاحتراق باستخدام مواد آمنة بيئية .

2.   تهدف هذه الدراسة إلى إيجاد معالجة کيميائية لخام القطن والقطن المخلوط بهدف إکسابها مقاوم للبلل وباستخدام مواد آمنة بيئية .

3. تهدف هذه الدراسة إلى إيجاد معالجة کيميائية لخام القطن والقطن المخلوط بهدف إکسابها مقاومة للاحتراق والبلل سوياً باستخدام مواد آمنة بيئية .

أهمية البحث :Research Importance

1. إنتاج أقمشة قطن وقطن مخلوط مقاومة للبلل والاحتراق تتناسب ومتطلبات الجودة .

2. إمکانية استخدام الأقمشة المعالجة لأغراض إنتاج الملابس المنزلية .

فروض البحث : Research Assumptions

1.     توجد علاقة بين ترکيز مادة الأکوافوب وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100% .

2.     توجد علاقة بين ترکيز مادة الفلوروکربون وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100%.

3.     توجد علاقة بين المادة المستخدمة لنفاذية الماء وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100% .

4.     توجد علاقة بين ترکيز مادة الاکوافوب وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن ، 50% بولى استر .

5.     توجد علاقة بين ترکيز مادة الفلوروکربون وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن ، 50% بولى استر .

6.     توجد علاقة بين المادة المستخدمة لنفاذية الماء وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن ، 50% بولى استر .

7.     توجد علاقة بين ترکيز مادة الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100%

8.     توجد علاقة بين ترکيز مادة الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن ، 50% بولى استر .

9.     توجد علاقة بين ترکيز مادتي الأکوافوب + الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100%.

10.  توجد علاقة بين ترکيز مادتي الفلوروکربون + الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100% .

11.  توجد علاقة بين المادة المستخدمة لنفاذية الماء ومقاومة الاشتعال وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100% .

12.  توجد علاقة بين ترکيز مادتى الکوافوب + الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن ، 50% بولى استر .

13.  توجد علاقة بين ترکيز مادتي الفلوروکربون + الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن ، 50% بولى استر .

حدود البحث : Research Limits

• ·    حدود مکانية : شرکة المحلة الکبرى للغزل والنسيج .
• ·    حدود نوعية : قماش قطن 100% ترکيب نسجى سادة 1/1 ، وقماش قطن مخلوط 50% قطن و50% بولى استر ترکيبه النسجي 3/1 ومبرد
• ·    خامات مستخدمة : مادة الأکوافوب – مادة الفلوروکربون – مادة الشبة .

أدوات البحث : Research Tools

مادة الأکوافوب – مادة الفلوروکربون– مادة الشبة– الاختبارات– الأسلوب الإحصائى

منهج البحث : Research Curcumas

المنهج الوصفي التجريبي التحليلي لتحقيق أهداف البحث .

مصطلحات البحث : Research Idioms

(1) التجهيز المقاوم للاحتراق : Falme-Retardant fin

تعالج الخيوط والأقمشة بمواد مقاومة للاحتراق لإنتاج منتجات مختلفة مثل الملابس الجاهزة ، وملابس الحماية الصناعية ، وملابس الأطفال والأقمشة ذات الوبرة وأقمشة المفروشات والسجاد ، والستائر . وهناک نوعين من المعالجات التي تمر بها الأقمشة القطنية بهدف إکسابها خاصية المقاومة ضد الاحتراق وهما :

• ·    أولاً : المعالجات الغير دائمة . 
• ·    ثانياً : المعالجة الدائمة . (17)

(2) التجهيز المقاوم للابتلال بالماء Water proofing finishes

ويشتمل هذا النوع من التجهيزات على نوعين من المقاومة الأولى المقاومة ضد نفاذ الماء (Water proofing) والثانية المقاومة ضد الابتلال بالرش (Water repellency) .

والتجهيز بالنوع الأول يتسبب في تغطية الخامات بطبقة غير منفذة تغطية محکمة لتصبح الخامة مانعة لنفاذ الماء وهذا التجهيز له تأثير غير صحي للملابس المعالجة إذ أنها تمنع عملية التهوية کلياً والمواد المستخدم في هذه الطريقة هى الزيوت الثقيلة والخفيفة والبارامين والمطاط .

أما التجهيز بالنوع الثاني يقصد به طرد الماء أو مقاومة الابتلال وتکون مسامية القماش تسمح بمرور الهواء وبخار الماء . وقبل التجهيز ضد الابتلال فإنه يلزم إزالة جميع الشوائب والنشا وبعد ذلک تتم معالجة الأقمشة . (14)

(3) البعد البيئى :

ويتمثل ذلک في شروط مواصفات الأيزو والأيکو وکافة معايير الجودة لنوع ومواد التجهيز وکذلک جودة وکفاءة المنتج الذي سوف يستهلکه المستهلکون ومدى ملائمته للغرض الوظيفي وتوفير السلامة الصحية للمستهلکين . (18)

(4) البعد الاقتصادي :

أي أنه يجب أن يتوافر في مواد التجهيز البعد الاقتصادي من انخفاض في سعر التکلفة للمواد الکيميائية المستخدمة کذلک اختيار خامة نسجية واسعة الانتشار وفى نفس الوقت منخفضة السعر . (16)

(5) کفاءة المنتج :

وتتمثل في الحصول على منتج ملبسى مقاوم للاحتراق والبلل وتتوافر فيه کافة المتطلبات الوظيفية من راحة في الارتداد والقيام بالوظيفة على أکمل وجه . وکذلک الثبات الدائم لعمليات الغسيل المتکرر . (14)

(6) الملابس الوقائية : Protective Clothing

يمکن تعريف الملابس الوقائية على أنها الملابس التي تحمى الإنسان من الملوثات والظروف البيئية المحيطة به ومن تأثيرها الضار الذي يؤذى إلى إصابته أو موته والملابس الوقائية عموماً تهدف إلى حماية جسم الإنسان من الملوثات التي يمکن أن يتعرض لها بطريقة مباشرة أو غير مباشرة من خلال الجلد أو الجهاز التنفسى وذلک وفق مستويات الحماية التي أقرتها وکالة حماية البيئة العالمية . (18)

الإطار النظرى للبحث :

ويمکن تقسيم عمليات التجهيز عموماً إلى قسمين :

1.   تجهيزات فيزيائية Physical Finishes

2.   تجهيزات کيمائيةChemical Processes

(1) التجهيزات الفيزيائية : Physical Finishes

وتشتمل تلک التجهيزات على مجموعة من التجهيزات المختلفة في عملية الکسترة والتي تهدف إلى توبير بعض تغيرات الخامة باستخدام ماکينات مزوده بأسلاک وفرش وعمليات التطرية والتنعيم لتحسين نعومة الملمس وعمليات يطلق عليها التجهيزات المرئية حيث يهدف هذا النوع من التجهيز إلى إکساب النسيج صفة اللمعان عن طريق تحرير الأقمشة بين درافيل ماکينة خاصة مع رفع معدل الضغط عليه وبذلک يکتسب القماش صفة اللمعان بطريقة فيزيائية متعلقة بطبيعة عمل الماکينة(11).

(2) التجهيزات الکيمائية : Chemical Processes

وهى معاملة الخامة ببعض المواد الکيمائية والتي تتلائم مع الترکيب البنائى للنسيج والتجهيزات الکيمائية الأساسية التي يمکن وصفها في الجدول الآتي :

يمکن تقسيم الألياف تبعاً لسرعة احتراقها إلى نوعين أساسيين هما :

(1) الألياف سريعة الاحتراق :

1.   الألياف التى تتکون أساساً من السليلوز مثل القطن والفسکوز والأيون والکتان.

2.   اسيتات السليلوز .

3.   الصوف فى أخف تراکبه البنائية .

4.   الألياف التي تتکون أساساً من البولى أکريل ستريل مثل الاکريلان .

5.   البولى برويلين .

6.   مخلوط القطن / بولى استر .

(2) الألياف ذات المقاومة المحدودة للاحتراق :

1.   الصوف .

2.   الحرير .

3.   البولى أميد .

4.   البولى استر .

5.   مخلوط الصوف / بولى استر .

ويمکن تقسيم أنواع المعالجات المقاومة للاحتراق إلى أربعة أنواع هى :

1.   المعالجة الغير دائمة       Non Durable Flame Retardants

2.   المعالجة شبه الدائمة        Semi-Durable Flame Retardants       

3.   المعالجة الدائمة           Durable flame Retardants

4.   المعالجة المقاومة للعوامل الجوية      Weather Resistance

إن خاصية مقاومة الاحتراق من الممکن أن تکون خاصية موجودة بالفعل في الألياف بصورة طبيعية أو من الممکن إکسابها للخامة عن طريق بعض المعالجات الکيمائية التي تعطى للخامة مناعة غير مباشرة للاحتراق .

ويعتبر استخدام أکثر من معالجة للخامة مثل مقاومة البلل والاشتعال يزيد من قابلة استخدام القماش إلى أکثر من منتج ملبس .

يعتبر ارتداد الملابس الوقائية من العوامل الهامة والأساسية لإتمام مختلف الأعمال والوظائف المختلفة ، وإخراجها بالصورة اللائقة والعالية الجودة وفى نفس الوقت توفير الأمان والراحة النفسية لمرتديها وتکون هذه الملابس الوقائية آمنة بيئياً لأنها منتجة باستخدام مواد آمنة بيئياً . (14)

نظريات مقاومة الاحتراق :

تتلخص نظريات مقاومة الاحتراق إلى ستة نظريات وهى :

(نظرية التغطية – والنظرية الغازية – النظرية الحرارية – نظرية الروابط الهيدروجينية – نظرية العوامل المساعدة فى انتزاع جزئ ماء من السليلوز – النظرية الکيميائية) . (20)

(1) نظرية التغطية :

وترجع هذه النظرية إلى العالم "جاى لوسلک" عام 1861 ، وتنص على أن المواد التي تستخدم في مقاومة الاحتراق يجب أن تنکسر عند درجات حرارة منخفضة، لتکون مجموعة من الغازات الغير قابلة للاحتراق ، وتکون أيضاً طبقة رغوية زجاجية تعمل على حماية الأقمشة من الهواء اللازم لعملية الاحتراق ، بالإضافة إلى أنها تعمل على عزل اللهب المباشر بعيداً عن الأقمشة . (19)

(2) النظرية الغازية :

تنص هذه النظرية على أن المادة التي تستخدم لإکساب الأقمشة مقاومة للاحتراق يجب أن تتحول عند درجات الاحتراق إلى غازات قابلة للاحتراق ، تخفف من ترکيز الأوکسجين اللازم لبدء عملية الاحتراق ، وهذه الغازات مثل (ثاني أکسيد الکربون، والأمونيا، وغاز حمض الهيدروکلوريک، وثاني أکسيد الکبريت ، وبخار الماء) . (2)

(3)النظرية الحرارية :

تنص تلک النظرية على أن المواد التي لها القدرة على إکساب الأقمشة القطنية خاصية مقاومة الاحتراق يمکن أن تؤدى وظيفتها من خلال تشتيت المحتوى الحراري لمصدر اللعب أو الحرارة ، عن طريق تغير حراري ينتج عن هذه المواد ، وبالتالي لا تصل الحرارة إلى الدرجة التي تحترق عندها الألياف . (3)

(4) نظرية الروابط الهيدروجينية :

تنص هذه النظرية على أن المادة المقاومة للاحتراق هى مادة لها القدرة على عمل روابط هيدروجينية ، وبالتالي تعمل على إحداث روابط هيدروجينية بين سلاسل السليلوز وعدم تکسيرها عند الاحتراق .

إلا أن هناک اعتراضات کثيرة على هذه النظرية نتيجة لأن أقوى الروابط الهيدروجينية هي بين الهيدروجين والفلور ، وقوتها 9 : 10 کيلو سعر/جزئى ، وأضعفها هي 4-6 سعر/جزء ، وبالتالي فهي روابط ضعيفة لا تستطيع الثبات عند درجات الحرارة المرتفعة . (4)

(5) نظرية تحويل السليلوز إلى ماء وکربون من خلال إزالة الماء باستخدام العوامل المساعدة :

تفترض هذه النظرية أن المادة التى تستخدم لإکساب الأقمشة خاصية مقاومة الاحتراق يجب أن تساعد على تحويل السليلوز إلى کربون وماء . والمقاومة المثالية للألياف السليلوزية هى تلک التى تکون فحم وماء ، وهذا يمکن حدوثه من خلال انتزاع أجزاء الماء من جزئ السليلوز ، ومن المعروف أن مواد انتزاع الماء هى مواد جيدة لإکساب الألياف السليلوزية مقاومة الاشتعال ، وفى هذه الحالة ، فإن الغازات القابلة للاشتعال وکذلک الأبخرة تقل بدرجة ملحوظة فى الألياف المعالجة ضد الاحتراق والتى تتعرض لمصدر اللهب ، وهى النظرية الأقرب إلى التفسير العلمى والمنطقى .

وقد وجد أن الناتج من الأقمشة المقاومة للاشتعال لا يحتوى على مادة (Levoglocosan) بينما تتواجد تلک المواد بکمية کبيرة فى السليلوز الغير معالج عند تعرضه لمصدر اللهب ، وعليه فإن أى من مواد المعالجة تقلل من تکوين مادة (Levoglocosan) أو تمنعها ليصبح النسيج السليلوزى مقاوم للاشتعال . (2)

الملابس المقاومة للاحتراق : Flame Retardant Clothing

يمکن تقسيم نوعية الألياف المستخدمة لصناعة تلک الملابس کالتالى :

(أ) الألياف المقاومة ذاتياً للاحتراق مثل : (Modacrylic fibers), (Aramid of fibers), (Semi-Carbon fibers), (Polybenzimidazed fibers), (Phenolic fibers).

(ب) الألياف والخامات المعالجة کيميائياً ، أمثلة ذلک القطن المعالج ضد الاحتراق ، وکذلک الصوف المقاوم للاحتراق ، والألياف الصناعية المعالجة ضد الاحتراق .

وهناک ثلاث مستويات لمقاومة الاحتراق معتمدة على خصائص وسرعة انتشار اللهب داخل الخامة ، وهى :

• ·   المستوى الأول : المستوى المقاوم للاحتراق حيث يبدأ انتشار اللهب فى غضون أربعة ثوان أو أکثر.
• ·   المستوى الثاني : المستوى المتوسط ، حيث يکون معدل انتشار اللهب داخل الخامة بصورة متدرجة .
• ·   المستوى الثالث : وهو المستوى سريع الاحتراق حيث يبدأ انتشار اللهب في زمن أقل من أربعة ثوان .

ميکانيکية مقاومة الاحتراق :

إن معرفة ميکانيکية عملية الاحتراق تساعد فى معرفة تأثير مواد مقاومة الاحتراق على إکساب الألياف مقاومة الاحتراق . (2)

وتعتمد عملية احتراق الألياف السليلوزية فى المقام الأول على الخواص الحرارية والکيميائية لجزئ الجلوکوز فى الألياف السليلوزية وکمية الأوکسجين والمواد الغير سيلوزية الموجودة معه ، کما تعتمد أيضاً على درجة الاشتعال وکمية الطاقة المستخدمة ومعدل الرطوبة ، وکلها عوامل تؤثر على عملية الاحتراق .

وخلال عمليات احتراق الألياف السليلوزية تتکون بعض الغازات المتطايرة والفحم ، وکذلک بخار الماء ، ورماد .

ونواتج التکسير الحرارى للألياف السليلوزية الغير معالجة تعتبر بخار الماء وثانى أکسيد الکربون .

ونواتج احتراق الألياف السليلوزية لإکسابها خاصية مقاومة الاحتراق تختلف کثيراً عن تلک التى تتصاعد من الألياف الغير معالجة .

ويمکن توضيح ميکانيکية مقاومة الاحتراق من خلال مرحلتين أساسيتين هما :

أ-احتراق السليلوز .           ب-دور مواد التجهيز .

أ- احتراق السليلوز :

تحدث عملية احتراق السليلوز من خلال طريقتين أساسيتين هما :

الاشتعال ، والتوهج وکلاهما يتم من خلال التعرض للهب المباشر ، أو التعرض إلى سطح ساخن لأکثر من 300ْم ، وکما سبق التنويه عن أن نواتج التکسير الحرارى للألياف السليلوزية الغير معالجة عبارة عن غازات وسوائل وقطران ومواد صلبة منها ما احترق ، ويبقى فيها قليل جداً من الرماد .

وتعتبر درجة حرارة 400ْم : 450ْم هى الدرجة التى يبدأ عندها السليلوز فى الاحتراق ، بينما تصل درجة التوهج إلى 600ْم ، وتصاحب عملية احتراق السليلوز عند درجات الحرارة المنخفضة عملية تکسير روابط الجلوکوز فى جزئ السليلوز ، ويتم تکوين ما يسمى بـ(Levoglocosan) التى يتحول إلى قطران بعد انتزاع جزء ماء منه ، واستمرار تعرضه للحرارة المرتفعة . (13)

ويمکن توضيح ذلک من خلال المعادلة الآتية :

سليلوز ^{(تکسير حرارى)} ماء + فحن کربونى + أبخرة قابلة للاشتعال + قطران

والمادتان الأخيرتان فى الميکانيزم السابق تساعدان على استمرار الاشتعال ، وإذا کان الاحتراق عند درجة حرارة عالية ، فإن الفحم الکربونى يستمر فى التوهج حتى بعد انتهاء نيران الاشتعال ، مما قد يتسبب فى توليد الاحتراق مرة أخرى .

وعلى هذا فدور مواد التجهيز ضد الاحتراق هو منع أو تقليل تکون المواد المساعدة على استمرار الاشتعال أو تغيير توزيع المواد الناتجة من التکسير الحرارى.

ب- دور مواد التجهيز :

هناک اثنان من الميکانيزمات الشهيرة التى يمکن بها تفسير مواد التجهيز ضد الاحتراق وهما إعاقة تکون المواد القابلة للاشتعال أما بالطور الصلب (أو المتکاتف)، وإما إحداث تلک الإعاقة بالطور الغازى . (11)

• · الميکانيزم الأول : يشمل على زيادة تکون المواد المتفحمة وثاني أکسيد الکربون والماء ، وهذا معناه تقليل تکون المواد المساعدة على استمرار الاشتعال ، وذلک عن طريق عملية تعرف بسحب الماء (Dehydration) أو عن طريق عملية أخرى تعرف بطريقة الربط العرضي (Crosslinking) .
• · الميکانيزم الثانى : فيتضمن إعاقة عملية الأکسدة في الطور الغازي ، عن طريق الشقوق الحرة (Free radicals) ، مما ينشأ عنه تقليل إمداد الحريق بالوقود اللازم له ، وبالتالي تقل کمية الطاقة الحرارية الناتجة عن الاحتراق ، وتعتبر المرکب الهالوجينية من المواد التي تنصرف طبقاً للميکانيزم الثاني .

طرق قياس مقاومة الاحتراق :

تصميم طريق مقاومة المواد للاشتعال طبقاً لنوعية وغرض استخدام هذه المواد ، وفى تلک الطرق يتم تحديد مقاومة الاحتراق ، وکذلک مقاومة التوهج ، ويجرى العمل فى العديد من المدارس العلمية لتطوير الطرق المستخدمة ، ولکن هناک مبادئ عامة تحکم هذه الطرق وهى : (2)

1- سهولة الاشتعال .     2- زمن التوهج .

3- سرعة انتشار اللهب .    4- کمية الطاقة الناتجة من الاشتعال .

ومن أهم طرق قياس مقاومة الاحتراق :

1- الطريقة القياسية الرأسية :

وفى هذه الطريقة تقاس مساحة الجزء المتفحم ، وکذلک زمن التوهج للأقمشة المعرضة فى الوضع الرأسى ، وتکون مساحة العينة 7سم× 30.5سم ، وتعرض لمصدر لهب لمدة 12 ثانية ، وقد تمت بعض التعديلات فى العديد من البلدان لهذه الطريقة تبعاً للغرض ونوع الأقمشة المقاومة للاحتراق کما تعتبر هذه الطريقة أکثر طرق القياس انتشاراً ونجاحاً .

2- طرق زاوية 45ْم للاحتراق :

وفيها تستخدم عينة جافة ، وتثبت وتعرض بزاوية 45ْم لمصدر اللهب وذلک فى صندوق ذات تهوية ، يحتوى على وسيلة قياس وقت آلية ووسط احتراق مناسب ، ويکون طول اللهب 16.5 بوصة ويکون وقت التعرض للهب حوالى ثانية واحدة ، ثم يحسب وقت انتشار اللهب . (3)

3- طريقة الزاوية المتغيرة :

وفيها توضع العينة المراد اختبارها فى محور متحرک من الوضع الأفقى ، ومعرض طرفها إلى مصدر اللهب ، وتقاس الزاوية التى تبدأ عندها العينة فى انتشار اللهب ، وتمر أيضاً فى الاختبار الرأسى .

4- قياس مقاومة الاحتراق للسجاد والموکيت والأثاث :

فى تلک الطريقة ، يسخن قرص من الصلب حتى درجة 800ْم (درجة الاحمرار) ويوضع على العينة المراد اختبارها لمدة 12 ثانية ، ثم يقاس بعدها زمن الاشتعال ، والمساحة المتفحمة من العينة المختبرة .

5- طريقة المعدل الأوکسجينى (LOI) :

بدأ استخدام هذه الطريقة فى عام 1966 ، وقد کانت هذه الطريقة مخصصة لقياس مدى قابلية البوليمرات للاحتراق ، ثم تم تعميمها على جميع أنواع المنسوجات ، وهذه الطريقة قائمة على حساب نسبة الأوکسجين الموجودة فى الوسط المحيط بالعينة عند بداية حدوث الاحتراق .

ويتم إجراء الاختبار بهذه الطريقة بواسطة جهاز خاص ارتفاعه 15 بوصة ، وقطره 3.5 بوصة ، وتکون مساحة العينة المختبرة 6 بوصة × 2.5 بوصة وتقوم فکرة هذا الجهاز على استخدام نسب مختلفة من کل من غازى النيتروجين والأوکسجين ممتزجة تمام الامتزاج ، ولهذا يتم استخدام اسطوانتين ، إحداهما بها غاز النيتروجين والأخرى بها غاز الأوکسجين مثبت على کل منهما عداد ذو دقة عالية لحساب کمية الغاز المسحوب من الأنبوبة ، ثم يمر کل من غازى النيتروجين والأوکسجين معاً فى أنبوبة على شکل حرف (L) ، وذلک حتى يتم امتزاج الغازين بشکل متجانس ، وبعد ذلک يمر خليط الغازين على مجموعة من الکرات الزجاجية لضمان تمام الامتزاج ثم يحيط هذا الخليط بالعينة المراد اختبارها، والمعلقة على إطار على شکل حرف U ، ويتم تثبيتها من ثلاث جهات بينما يظل الظرف العلوى سائب .

الاستخدامات المختلفة للأقمشة المقاومة للاحتراق :

الأقمشة المقاومة للاحتراق ، يمکن استخدامها فى العديد من الأغراض المختلفة منها :

1.   الملابس الجاهزة ، وملابس النوم ، وملابس الأطفال بالأماکن المعرضين فيها لحوادث الحريق .

2.   الملابس الخاصة برجال الإطفاء .

3.   الجواکت والأطقم الخاصة (الملابس الوقائية) والخاصة للعاملين فى المصانع المختلفة .

4.   أقمشة الأثاث المنزلى مثل مفارش الأسرة والستائر والأثاث .

5.   الأغراض الصناعية الخاصة .

6.   الملابس الخاصة برجال الجيش ، وأقمشة الباراشوت ، وملابس رجال الشرطة .

7.   أقمشة الفنادق والمطاعم والمسارح ودور السينما والمستشفيات . (20)

التجارب والاختبارات العملية :

تتضمن عينات البحث استخدام قماش قطن 100% ترکيب نسجى سادة 1/1 وأيضاً استخدام قماش قطن مخلوط 50% قطن و50% بولى استر ترکيبه النسجى 3/1 ومبرد ومواصفاته موضحه فى الجدول التالى :

جدول رقم (1) يوضح مواصفات الخامات المستخدمة فى البحث

المعالجات المستخدمة لأقمشة البحث :

• ·    أولاً : معالجة ضد نفاذية الماء .
• ·    ثانياً : معالجة ضد الاشتعال .
• ·    ثالثاً : معالجة ضد نفاذية الماء والاشتعال .

مواصفات المواد المستخدمة فى تجهيز الأقمشة :

1.   مادة الأکوافوب Aquafobe :

• ·  اللون milky
• Ph 6
• ·  الترکيب تکاثفات من شمع البرافين

2.   مادة الفلوروکربون Fluorocarbon

• ·  اللون Milky
• Ph 6
• ·  الترکيب عديد الجزيئات اسم الوحدة فلوروکربون

3.   مادة الشبه :

• ·  اللون بلورات بيضاء کبيرة الحجم
• Ph 4
• ·  الترکيب کبريتات الومونيوم

هذه المادة ينتج عنها عند تعرضها للحرارة غاز ثاني أکسيد الکبريت الذي يمنع دخول الأکسجين الذي يساعد على الاحتراق.

الترکيزات المستخدمة :

تم إعداد ثلاث ترکيزات من کل معالجة

1.   معالجة ضد نفاذية الماء

(أ) باستخدام مادة الأکوافوب

200جم أکوافوب /لتر + 1جم aceticacid/ لتر

300جم أکوافوب /لتر + 1جم aceticacid/ لتر

400جم أکوافوب /لتر + 1جم aceticacid/ لتر

(ب) باستخدام مادة الفلوروکربون:

50جم فلوروکربون /لتر + 1سم aceticacid/ لتر

75جم فلوروکربون /لتر + 1سم aceticacid/ لتر

100جم فلوروکربون /لتر +1 سمaceticacid/ لتر

2.   معالجة ضد الاشتعال باستخدام الشبه:

• ·  100جم شبه /لتر
• ·  150جم شبه /لتر
• ·  200جم شبه /لتر

3.   معالجة ضد نفاذية الماء والاشتعال:

(أ) باستخدام مادتى الاکوافوب والشبه:

• ·  200جم أکوافوب /لتر + 100جم شبه /لتر + 1جم aceticacid/ لتر
• ·  300جم أکوافوب /لتر + 150جم شبه /لتر + 1جم aceticacid/ لتر
• ·  400جم أکوافوب /لتر +200جم شبه /لتر + 1جم aceticacid/ لتر

(ب) باستخدام مادتى الفلورکربون والشبه:

• ·  50جم فلوروکربون /لتر+ 100جم شبه /لتر + 1سم aceticacid/ لتر
• ·  75جم فلوروکربون /لتر + 150جم شبه /لتر + 1سم aceticacid/ لتر
• ·  100جم فلوروکربون /لتر + 200جم شبه /لتر +1 سمaceticacid/ لتر

الأدوات والأجهزة المستخدمة :

تم تحضير المواد بمعامل شرکة مصر للغزل والنسيج بالمحلة الکبرى .

1.   أدوات معملية لإعداد محاليل التجهيز

2.   جهاز عصر ذو اسطوانات دوارة Pardderاستخدم في التجهيز وتم استخدامه بسرعة 80 لفة لکل دقيقة وضغط 2.5 بار وعرض الدرفيل 45سم

3.   وحدة معالجة حرارية للتجفيف والتحميص.

خطوات التجربة:

1.  إعداد عينات القماش من خاماتى (قطن 100% - قطن مخلوط "50% قطن 50% بولى استر") بعرض 45 سم وطول 150 سم .

2.  إعداد المحاليل بالترکيزات المطلوبة .

3.  مراحل التجهيز غمر – عصير- تجفيف- تحميص:

• ·  ( لف القماش على رول الماکينة استعدادا لإجراء عملية التجهيز يتم ترکيب رول القماش بماکينة الثيرموزول " pad- thermosol " ويمر القماش فى حوض غمر به المحلول والقماش مشدود ثم يدخل على مرحلة العصر بين درفلين .
• ·  تجفيف القماش فى الفرن لتبخير المذيبات (الماء) عند درجة حرارة 90° م لمدة ثلاث دقائق.
• ·  مرحلة التثبيت الحرارى (التحميص) يتم إعادة القماش إلى الفرن على درجة 150° م لمدة ثلاث دقائق .
• · تجرى المراحل السابقة على قماش قطن 100% - قماش قطن مخلوط کلاهما على حده لاستخدام جميع الترکيزات لکل من اختبارات( عدم النفاذية ومقاومة الاشتعال) .

الاختبارات التى تم إجراءها بعد الانتهاءمن المعالجات :

أجريت بعض الاختبارات العملية على الأقمشة المعالجة تحت البحث وذلک لتحديد خواصها المختلفة وعلاقة هذه الخواص بمتغيرات عوامل الدراسة وذلک بمعامل الفحص والجودة بشرکة مصر للغزل والنسيج بالمحلة الکبرى فى الجو القياسى ونسبة الرطوبة (65 + 2%) ودرجة حرارة (20 + 5ْم) وقد تم الابتعاد عن طرف القماش بمسافة لا تقل عن عشر عرض القماش وهذه الاختبارات هى کما يلى :

1.   وزن المتر المربع وفقا للمواصفة القياسية المصرية 359 /2005م (وزن المتر مربع)

2.   نفاذ الماء "رش الماء" قبل وبعد الغسيل وفقا للمواصفة AATCC, 22-1961 washingresistance to spray test

3.   التمزق قبل وبعد الغسيل وفقا للمواصفة ASTMD,1442-59-1959

"Standard Method O           f Test for Tear-Resistance of woven fabrics by falling pendulum "Elmendorf Apparatus"

4.   الاشتعال قبل وبعد الغسيل وفقا للمواصفة fire resistance"" AATCC, 34-1972

وفى هذا الاختبار تعرض القطعة لمصدر اشتعال طول 2سم لمدة 10 ثوان ثم يبعد اللهب ثم محاولة الإطفاء بالرج وتقييم کل محاولة إطفاء بنسبة 25% .

5.   احتکاک للقطع وفقا للمواصفة .

test Method for color fastness to perspiration of fabrics P. 15 " " AATCC, 1973

6.   قوة الشد والاستطالة وفقا للمواصفة القياسية المصرية 235/2005 م (مقاومة الشد والاستطالة)

7.   الغسيل:

test Method for color fastness to washing of fabrics p. 61 " " AATCC, 1972

النتائج والمناقشة :

• ·    الفرض الأول :

توجد علاقة بين ترکيز مادة الاکوافوب وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100%

جدول رقم (2)

يتضح من الجدول رقم ( 2) والشکل رقم (1) ان ترکيز 400جم أکوافوب /لتر أفضل بالنسبة لخامة قطن 100% يليها ترکيز 200 جم أکوافوب /لتر ثم ترکيز 300جم أکوافوب / لتر .

• الفرض الثانى :

توجد علاقة بين ترکيز مادة الفلورکربون وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100% .

جدول رقم (3)

يتضح من الجدول رقم ( 3) والشکل رقم (2) ان ترکيز 50جم فلوروکربون /لتر أفضل بالنسبة لخامة قطن 100% يليها ترکيز 75 جم فلوروکربون /لتر ثم ترکيز 100جم فلوروکربون / لتر .

• ·    الفرض الثالث :

توجد علاقة بين المادة المستخدمة لنفاذية الماء وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100%

يتضح من جدول رقم (2) وجدول رقم (3) أن مادة الفلوروکربون بترکيز 50جم /لتر أفضل من مادة الأکوافوب 400جم /لتر.

• ·    الفرض الرابع :

توجد علاقة بين ترکيز مادة الاکوافوب وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50 % قطن ، 50% بولى استر.

جدول رقم (4)

يتضح من الجدول رقم ( 4) والشکل رقم (3) ان ترکيز 200جم أکوافوب /لتر أفضل بالنسبة لخامة قطن 100% يليها ترکيز 400 جم أکوافوب /لتر ثم ترکيز 300جم أکوافوب / لتر .

• ·    الفرض الخامس :

توجد علاقة بين ترکيز مادة الفلورکربون وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن ، 50% بولى استر

جدول رقم (5)

يتضح من الجدول رقم ( 5) والشکل رقم (4) ان ترکيز 75 جم فلوروکربون /لتر أفضل بالنسبة لخامة قطن 100% يليها ترکيز 50 جم فلوروکربون /لتر ثم ترکيز 100جم فلوروکربون / لتر

• ·    الفرض السادس :

توجد علاقة بين المادة المستخدمة لنفاذية الماء وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن 50% بولى استر .

يتضح من جدول رقم (4) وجدول رقم (5) أن مادة الفلوروکربون بترکيز 75جم /لتر أفضل من مادة الأکوافوب 200 جم /لتر.

• ·    الفرض السابع :

توجد علاقة بين ترکيز مادة الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100%

جدول رقم (6)

يتضح من الجدول رقم ( 6) والشکل رقم (5) ان ترکيز 150جم شبه /لتر أفضل بالنسبة لخامة قطن 100% يليها ترکيز 200 جم شبه /لتر ثم ترکيز 100جم شبه / لتر.

• الفرض الثامن :

توجد علاقة بين ترکيز مادة الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن ، 50% بولى استر.

جدول رقم (7)

يتضح من الجدول رقم ( 7) والشکل رقم (6) ان ترکيز 150جم شبه /لتر أفضل بالنسبة لخامة قطن 100% يليها ترکيز 100جم شبه /لتر ثم ترکيز 200جم شبه / لتر.

• الفرض التاسع :

توجد علاقة بين ترکيز مادتي الأکوافوب + الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100%

جدول رقم (8)

يتضح من الجدول رقم ( 8) والشکل رقم (7) ان ترکيز 300 جم أکوافوب/لتر +150جم شبه /لتر أفضل بالنسبة لخامة قطن 100% يليها ترکيز 400جم أکوافوب /لتر+ 200جم شبه /لتر ثم ترکيز 200جم أکوافوب /لتر+ 100جم شبه /لتر.

• ·    الفرض العاشر :

توجد علاقة بين ترکيز مادتي الفلوروکربون + الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش
قطن 100%

جدول رقم (9)

يتضح من الجدول رقم ( 9) والشکل رقم (8) ان ترکيز 50جم فلورکربون /لتر + 100جم شبه /لتر أفضل بالنسبة لخامة قطن 100% يليها ترکيز 100جم فلورکربون /لتر + 200جم شبه /لتر ثم ترکيز 75جم فلورکربون /لتر + 150جم شبه /لتر .

• الفرض الحادى عشر :

توجد علاقة بين المادة المستخدمة لنفاذية الماء ومقاومة الاشتعال وأفضلية الاستخدام مع قماش قطن 100%.

يتضح من الجدول رقم (8) والجدول رقم (9) أن مادتي الفلوروکربون + الشبه بترکيز 50جم فلورکربون /لتر + 100جم شبه /لتر أفضل من مادتي الأکوافوب + الشبة بترکيز 300 جم أکوافوب/لتر +150جم شبه /لتر.

• ·    الفرض الثانى عشر :

توجد علاقة بين ترکيز مادتى الأکوافوب + الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن ، 50% بولى استر

جدول رقم (10)

يتضح من الجدول رقم ( 10) والشکل رقم (9) ان ترکيز 300 جم أکوافوب/لتر +150جم شبه /لتر أفضل بالنسبة لخامة قطن 100% يليها ترکيز 400جم أکوافوب /لتر+ 200جم شبه /لتر ثم ترکيز 200جم أکوافوب /لتر+ 100جم شبه /لتر.

• الفرض الثالث عشر :

توجد علاقة بين ترکيز مادتى الفلوروکربون + الشبه وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن ، 50% بولى استر

جدول رقم (11)

يتضح من الجدول رقم ( 11) والشکل رقم (10) ان ترکيز 100جم فلورکربون /لتر + 200جم شبه /لتر أفضل بالنسبة لخامة قطن 100% يليها ترکيز 75جم فلورکربون /لتر + 150جم شبه /لتر ثم ترکيز 50جم فلورکربون /لتر + 100جم شبه /لتر .

• الفرض الرابع عشر :

توجد علاقة بين المادة المستخدمة لنفاذية الماء ومقاومة الاشتعال وأفضلية الاستخدام مع قماش مخلوط 50% قطن ، 50% بولى استر.

يتضح من الجدول رقم (10) والجدول رقم (11) أن مادتي أکوافوب + الشبه بترکيز 300 جم أکوافوب/لتر +150جم شبه /لتر أفضل من ترکيز مادتي الفلوروکربون + الشبه بترکيز 100جم فلورکربون /لتر + 200جم شبه /لتر

التوصيات :

1.   ضرورة الاهتمام باستخدام الأقمشة المعالجة ودمج أکثر من معالجة فى آن واحد باستخدام مواد آمنة بيئياً .

2.   ضرورة توظيف هذه الأقمشة في مجال الملابس بما يفي بمتطلبات الملبس .

3.   ضرورة وضع في الاعتبار توافق المنتج المجهز في الحفاظ على البيئة بحيث يکون آمن بيئياً .

4.   الاهتمام بتدريس مواد التجهيز المختلفة لطالبات کلية التربية النوعية بما يتوافق مع المنتج الملبسى .