รูปแบบการผสมใหม่สำหรับชุดชั้นในกันไฟราคาประหยัด: การสร้างสมดุลระหว่างความปลอดภัยและความสบาย

แรงงานในอาชีพที่มีความเสี่ยงสูง เช่น ดับเพลิงและนักขับรถแข่ง มีความต้องการเร่งด่วนต่อชุดชั้นในที่รวมเอาความต้านทานไฟและการสวมใส่สบายไว้ด้วยกัน ซึ่งไม่เพียงแต่ต้องป้องกันการถูกเผาจากอุณหภูมิสูงได้ แต่ยังต้องสามารถระเหยเหงื่อออกได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน ใช้เส้นใยทนไฟราคาสูง (เช่น เมตา-อะรามิด) ที่มีต้นทุนแพง หรือเลือกใช้เส้นใยผสมระหว่างโมดาคริลิกกับผ้าฝ้าย ซึ่งมีคุณสมบัติในการดูดซับความชื้นต่ำ ทำให้ยากที่จะบรรลุทั้งสองเป้าหมายพร้อมกัน

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ทีมวิจัยได้พัฒนาสูตรการผสมใหม่ ประกอบด้วยเส้นใยโมดาคริลิก (MAC) 55% เส้นใยโพลีอะคริเลต (PAC) 15% และเส้นใยไลโอเซลล์ (CLY) 30% การทดสอบยืนยันแล้วว่า สูตรนี้สามารถสร้างสมดุลระหว่างต้นทุน ความต้านทานไฟ และความสบายในการสวมใส่ ซึ่งเปิดแนวทางใหม่สำหรับการพัฒนาชุดชั้นในทนไฟที่มีราคาประหยัด

I. ปัญหาหลัก: ข้อจำกัดของแนวทางแบบดั้งเดิม

●ความต้องการในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว: อุณหภูมิในเหตุการณ์เพลิงไหม้สามารถสูงถึง 1700°C ดังนั้นชุดชั้นในต้องทนไฟได้เพื่อป้องกันการเกิดแผลไหม้ การทำงานที่ใช้แรงสูงทำให้เหงื่อออกมาก จึงต้องดูดซับความชื้นและระเหยได้อย่างรวดเร็ว เพื่อหลีกเลี่ยงความอับชื้น
●ข้อเสียของแนวทางแบบดั้งเดิม: เส้นใยที่มีต้นทุนสูงมีราคาแพงกว่าโมดาคริลิก 3-4 เท่า ทำให้ยากต่อการเผยแพร่ใช้งานอย่างแพร่หลาย ส่วนผสมของโมดาคริลิก 65% และฝ้าย 35% มีระยะเวลาเปียกนานถึง 480-960 วินาที ส่งผลให้มีประสิทธิภาพในการดูดซับน้ำต่ำ

II. แนวทางการผสมใหม่: เส้นใยและกระบวนการ

1、ข้อได้เปรียบเชิงเสริมของเส้นใย
MAC: ทำหน้าที่เป็นแกนทนไฟ มีคุณสมบัติคาร์บอนไนซ์โดยไม่ละลายเมื่ออุณหภูมิสูง โดยมีดัชนีออกซิเจนต่ำสุด (LOI) ที่ 32.5% นอกจากนี้ยังทนต่อการสึกหรอและทำความสะอาดได้ง่าย
PAC: โดดเด่นทั้งในด้านความต้านทานไฟ (LOI 42%) และการดูดซับความชื้น (moisture regain 15.55%) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับความชื้นโดยรวมของส่วนผสม
CLY: เส้นใยรีไซเคิลที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งมีคุณสมบัติในการดูดซับความชื้นได้ดีกว่าผ้าฝ้าย (อัตราการดูดความชื้น 8-14%) และมีความสามารถในการระบายความชื้นได้ยอดเยี่ยม เพื่อเร่งการระเหยของเหงื่อ

2、ตัวแปรสำคัญในกระบวนการ
ทำการทดลองควบคุมโดยการปรับเปลี่ยนความละเอียดของเส้นใย (1.7dtex/1.0dtex MAC), กระบวนการปั่นด้าย (ring spinning/compact spinning/siro spinning), และโครงสร้างผ้าถัก (5 ประเภท ได้แก่ ผ้าทอเรียบ, ผ้าลาย 2:1 rib และ pique rib) เพื่อให้มั่นใจว่าผลลัพธ์สามารถนำไปใช้กับการผลิตจริงได้

III. การตรวจสอบประสิทธิภาพ: การปฏิบัติตามมาตรฐานทั้งในด้านการต้านทานไฟและการสวมใส่สบาย

1、คุณสมบัติพื้นฐาน
●เส้นใยถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอในเส้นด้าย และคงตัวในอุณหภูมิต่ำกว่า 200°C (MAC ทนได้สูงสุดถึง 220°C และ CLY ทนได้สูงสุดถึง 250°C) จึงตอบสนองต่อข้อกำหนดสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง
●ความแข็งแรงในการดึงขาดของเส้นด้ายที่ทำจาก MAC ขนาด 1.0dtex สูงกว่าเส้นด้ายทั่วไป 13.7% เส้นด้ายแบบ compact-spun มีเส้นยื่นออกน้อยที่สุด จึงป้องกันการเกิดขุยได้ดี

2. การดูดซับความชื้นและการนำเหงื่อออก
ส่วนผสมใหม่มีเวลาการเปียกเพียง 5-14.6 วินาที และเวลารับน้ำ 4.6-21.4 วินาที ซึ่งดีกว่าส่วนผสมแบบดั้งเดิม (480-960 วินาที) อย่างมาก โครงสร้างแบบ triple tuck มีความสามารถในการดูดซับความชื้นได้ดีที่สุด ในขณะที่โครงสร้าง rib แบบ 2:1 จะช้ากว่าในระดับหนึ่ง

3. ความต้านทานไฟและการปลอดภัย
ตัวอย่างทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐาน ISO 15025 โดยมีเวลาการลุกไหม้ต่อเนื่องและเวลาเรืองแสงไม่เกิน 2 วินาที ไม่มีการละลายหรือหยดลงมา โครงสร้าง rib แบบ 2:1 ให้ความต้านทานไฟได้ดีที่สุด PAC และ MAC ทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการต้านทานไฟ และการปรับปรุงการดูดซับความชื้นไม่ทำให้ความปลอดภัยลดลง

IV. คุณค่าในการประยุกต์ใช้และการปรับปรุงในอนาคต

จุดเด่นหลัก
1. ต้นทุนต่ำ: ต้นทุนวัสดุเพียง 1/3 ถึง 1/4 ของเมตา-อะรามิด และไม่จำเป็นต้องผ่านกระบวนการเคลือบสารกันไฟด้วยเคมีเพิ่มเติม
2. ปลอดภัยและเชื่อถือได้: ไม่ละลายที่อุณหภูมิสูง ช่วยป้องกันการเกิดแผลไหม้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3. สบายและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: มีคุณสมบัติในการดูดซับความชื้นและระเหยเหงื่อได้ดีเยี่ยม ไลโอเซลล์ช่วยเพิ่มความนุ่มสบายและรับประกันความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

การปรับปรุงในอนาคต
โครงสร้างสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการของอาชีพ (เช่น ผ้าถักแบบ 2:1 สำหรับนักดับเพลิง หรือผ้าถักแบบ triple tuck สำหรับนักแข่งรถ) หรือสามารถปรับกระบวนการปั่นเส้นด้ายเพื่อลดเส้นด้ายฟูและเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ ซึ่งจะช่วยให้วัสดุสิ่งทอเชิงหน้าที่สามารถสมดุลระหว่าง "ความปลอดภัย ความสบาย และต้นทุน"
(หมายเหตุ: ข้อมูลมาจากบทความเรื่อง Quality of Fine Yarns from Modacrylic/Polyacrylate/Lyocell Blends... (เอกสารหมายเลข: materials-16-04386.pdf) และได้มีการเขียนถ้อยคำใหม่จากต้นฉบับ)