תוכנית ערבוב חדשה לבגדי יסוד דליקים כלכלית: שיווי משקל בין ביטחון לנוחות

עובדים בתפקידים מסוכנים כמו כבאים ונהגי מכוניות מרוץ צריכים תחתונים שמשלבים עמידות בפני להט ונוחות. הם חייבים לא רק להגן מפני חבלות קיצון בטמפרטורות גבוהות, אלא גם לספוג זיעה במהירות. עם זאת, המוצרים הקיימים או משתמשים בסיבי דלק בעלי עלות גבוהה (למשל, מטא-ארמיד) שמחירם יקר, או משתמשים בתערובת של מודאקריליק וכותנה שיש לה ספיגת לחות ירודה – מה שמקשה להשיג את שני המטרות.

כדי לפתור את הבעיה, פיתחה קבוצת המחקר תבנית תערובת חדשה הכוללת 55% סיבי מודאקרייליק (MAC), 15% סיבי פוליאקרילט (PAC) ו-30% סיבי ליוסל (CLY). בדיקות אישרו שתבנית זו מאוזנת בין עלות, עמידות בפני להט ונוחות, ומספקת נתיב חדש לפיתוח תחתונים עמידים בפני להט ובמחיר משתלם.

I. נקודות כאב ליבה: מגבלות של תבניות מסורתיות

●צרכים בסביבות קיצוניות: במקרים של שריפה, הטמפרטורות יכולות להגיע ל-1700°C, ולכן הלבנים חייבים להיות עמידים בפני להט כדי למנוע פגיעות. עבודה בפיזור גבוה גורמת להזעה כבדה, ודורשת ספיגת לחות מהירה והעברתה החוצה, כדי למנוע תחושת חנק.
●חסרונות של סכימות מסורתיות: סיבים יקרים הם בעלי עלות גבוהה פי 3-4 מאשר מודאקרייליק, מה שמקשה על הפצתם. התערובת של 65% מודאקרייליק ו-35% כותנה מאופיינת בזמן הרטבה ארוך (480–960 שניות), מה שמוביל לספיגת מים לא יעילה.

II. סכימת תערובת חדשה: סיבים ותהליכים

1. יתרונות משלימים של סיבים
MAC: משמש ליבה עמידה בפני להט. הסיב חורף ללא התכה בטמפרטורות גבוהות, עם אינדקס חמצן מוגבל (LOI) של 32.5%. בנוסף, הוא עמיד לשחיקה וקל לניקוי.
PAC: Sobav be'omet ba'admat lahata (LOI 42%) uvesipuat lechut (shi'ur sifuga 15.55%), mehader et kochat hasifuga hakolelet shel hate'aroves.
CLY: סיב מוחזר ידידותי לסביבה בעל ספיגת לחות טובה יותר (החזרת לחות 8-14%) מאשר כותנה. בעל חדירות לחות מעולה המאיצה את אידור הזיעה.

2. משתנים מרכזיים בתהליך
בוצעו ניסויים מבוקרים על ידי התאמת דקיקות הסיב (1.7dtex/1.0dtex MAC), תהליכי ארוג (ארוג טבעתי/ארוג קומפקטי/ארוג סיירו) ומבני בד סרוגים (5 סוגים הכוללים רשת פשוטה, 2:1 ריבועית, וריבועית פיקיה), כדי להבטיח שהתוצאות ישימות לייצור מעשי.

III. אימות ביצועים: עמידה בדרישות של עמידות באש ונוחות

1. ביצועים בסיסיים
●הסיבים מתפזרים באופן אחיד בחוט ושומרים על יציבות מתחת ל-200°C (MAC עמיד עד 220°C, CLY עד 250°C), וכך עומדים בדרישות של סביבות חמות במיוחד.
●חוזק השבירה של חוט שמיוצר מסיב 1.0dtex MAC גבוה ב-13.7% מזה של חוט רגיל. חוט ארוג קומפקטי מכיל את הכמות הנמוכה ביותר של שערות, ולכן מונע היווצרות קליפות.

2. ספיגת לחות והעברת זיעה
התערובת החדשה בעלת זמן רטיבה של 5–14.6 שניות בלבד, וזמן ספיגת מים של 4.6–21.4 שניות, טוב בהרבה מתערובות מסורתיות (480–960 שניות). המבנה الثلاثי עוטף את הספיגה הטובה ביותר של לחות, בעוד שהמבנהRib 2:1 יחסית איטי יותר.

3. עמידות בפני להט ובטיחות
בהתאם לתקן ISO 15025, לכל הדוגמאות יש זמן בעירה מאוחר וזמן התלקחות של פחות משני שניות, ללא התכה או טפטוף. המבנה Rib 2:1 מספק את העמידות הגבוהה ביותר בפני להט. PAC ו-MAC פועלים בצורה סינרגטית כדי לשפר את העמידות בפני להט, ושיפור בספיגת הלחות אינו פוגע בבטיחות.

IV. ערך יישומי ואופטימיזציה עתידית

היתרים עיקריים
1. עלות נמוכה: עלות החומר היא רק שליש עד רבע מעלות הפוליאramid מסוג meta, ולא נדרשת עיבוד כימי נוסף למניעת בעירה.
2. בטוח ואמין: אינו מתплав בטמפרטורות גבוהות, ומונע באופן יעיל חבלות קרצות.
3. נוח וידידותי לסביבה: יש לו תכונות מצוינות של ספיגת לחות ופינוי זיעה. הליאוסל מחזק את הריכוך ומבטיח ידידותיות לסביבה.

אופטימיזציה עתידית
ניתן להתאים את המבנה בהתאם לצורכי מקצוע מסוים (למשל, ריב 2:1 לכבאיים, טאק משולש לנהגי מכוניות מרוץ). לחלופין, ניתן לכוון את תהליכי הטיולין כדי להפחית את שיערנות החוט ולשפר את עמידותו לשימוש, ובעזרתם להשיג איזון בחומרי הטקסטיל הפונקציונליים בין "בטיחות, נוחות ועלות".
(הערה: הנתונים נלקחו מהמאמר Quality of Fine Yarns from Modacrylic/Polyacrylate/Lyocell Blends... (מס' מסמך: materials-16-04386.pdf) והוצגו מחדש לאחר עריכת הגה מחדש.)