دستکش ضدبرش : الیاف و پارچه ها

خطرات فیزیکی در محیط کار عمده ترین تهدیدات برای سلامت جسمانی هستند. کار با ابزار آلات و ماشین ها، جابجایی وسایل و فعالیت های مربوط به شیشه و فلز چنین خطراتی را در پی دارد. در این میان خراش و بریدگی دستان عمده ترین مساله ای است که برای کارگران اتفاق می افتد که در بدترین حالت ممکن است باعث نقص عضو شود. برای حفاظت از دستان در برابر خراش و بریدگی دستکش های گوناگونی بسته به شدت تهدیدات ساته شده است. از دستکش های فلزی زره پوش که برای کار با چاقو و بریدن گوشت بکار می رود تا دستکش های کار بافته شده از الیاف ویژه و تقویت شده.

الیافی که در دستکش های کار مقاوم در برابر برش که اصطلاحا آن را ضد برش می نامیم به دو نوع الیاف ویژه و الیاف مهندسی شده تقسیم می گردد.الیاف ویژه ساختار تقویت شده ای از مواد پلیمری دارد و نسبت به ساختار ملوکولیشان از مقاومت متفاوتی برخوردارند، اما الیاف مهندسی شده ترکیبی از الیاف انعطاف پذیر با مواد بسیار مقاوم همچون الیاف شیشه یا فولاد که به هم تنیده می شود و یک رشته ترکیبی را تشکیل می دهد ساخته شده است. در زیر به توضیح چند نمونه از این الیاف که در صنایع پر کاربردترند می پردازیم.

الیاف HPPE

الیاف HPPE که از پلی اتیلن با کارایی فزاینده ساخته می شود (High performance Poly Ethylen) در بافت دستکش های مختص مقاومت در برابر برش و خراش بکار می رود این الیاف همچنین در روکش و پارچه ی جلیقه های پلیس و پوشش های ایمن سخره نوردی استفاده می شود. دستکش Hppe از دستان در برابر بریدگی و سایش محافظت می کند که طبق استاندارد En388 بیشتر در سطح مقاومت برشی 3 و 5 تولید و عرضه می شود. این الیاف همچنین در بافت های کامپوزیتی در کنار الیاف دیگر نیز بکار می روند.

الیاف UHMWPE

این الیاف از پلی اتیلن با وزن ملوکولی بسیار بالا (Ultra-high molecular weight polyethylene) ساخته میشود که پارچه بافته شده از آن دارای مقاومت بالایی در برابر برش می باشد. ترکیب نوآورانه این الیاف با پلی استر یا الیاف مکمل دیگر در دستکش های ضد برش بکار می رود. این الیاف نیز تحت استاندارد EN388: 2016 آزمایش می شوند. یکی از خصوصیا ویژه این الیاف نسبت وزن به استحکام و توان آن است که باعث میشود در سبکترین حالت بیشترین کارآیی را ارائه دهد. نسبت وزن به استحکام الیاف UHMWPE در مقابل فولاد 10 برابر بیشتر است. نسبت سختی این ماده تنها از فیبر کربن پایینتر است.

برخی از کاربردهای بیشمار پارچه های UHMWPE :

لباس های مقاوم در برابر برش مخصوص ماموران زندان ها ، مراکز اصلاح ، امنیت و پلیس ، از نفوذ چاقو و سلاح های کشنده جلوگیری می کند

ساخت لباس کار مقاوم برای کارگران کارگاه شیشه، فلز و خودروسازی ها

لباس های مقاوم ورزشکاران: شمشیربازی، قواصی، موتورسواران، سخره نوردان و …

اخیراً از این قبیل پارچه های مقاوم در برابر برش در ساخت صندلی های مقاوم در وسایل حمل و نقل عمومی استفاده شده است.

الیاف پارا آرامید

در سال 1930 توسط شیمیدان استفانی کولک در شرکت DuPont الیاف مقاوم آرامیدی ساخته و توسعه داده شد. آن الیاف در دهه 1970 بصورت تجاری به عنوان جایگزینی برای فولاد در لاستیک های اتومبیلرانی مورد استفاده قرار گرفت. شرکت دوپونت در سال 1985 داراحی 86 نمایندگی در 32 گشور جهان بود. امروزه شرکت Kevlar تولید کننده اصلی این الیاف است و به همین جهت این الیاف که گونه های مختلفی را شامل می شود در اصطلاح عامیانه الیاف کولار نامیده می شود.

درجه قابلیت الیاف پاراآرامید برای مواد کامپوزیت با بالاترین درجه مدول الاستیسیته مشخص می شود. پاراآرامیدها با درجه مدول الاستیسیته پائین برای طناب ها، لباس حفاظت بدن لباس ضد گلوله و همچنان رقیب پنبه نسوز (Asbestos) استفاده می شود.

الیاف کولار و وارن (Twaron) دانسیته ای در حدود ۰/۴۵ گرم بر سانتی متر مکعب دارند و الیاف Technora در حدود ۱/۳۹ گرم بر سانتی متر مکعب که کمتر از الیاف کربن که حدود می باشد ۱/۷۵ – ۲ گرم بر سانتی متر مکعب دارد. بنابراین مقاومت (تنش) کششی مخصوص آن بالا است هر چند که مقاومت کششی مخصوص بوسیله الیاف کربن اخیر مثل الیاف کربن با درجه IM بیشتر شده است. با این وجود تنش کششی الیاف کربن ۱۳۸ مگا پاسکال و تنش فشاری الیاف کربن ۱۱۰۰ مگاپاسکال می باشد.

مزایای الیاف آرامید

دارا بون مقاومت کششی ویژه عالی
دارا بودن دانسیته پایین
ضریب انبساط حرارتی منفی و یا نداشتن ضریب انبساط حرارتی
به خوبی ارتعاشات را جذب می کند.
در مقابل ضربه (Impact) و خستگی مقاومت خیلی خوب از خود نشان می دهد.
مقاومت در برابر عوامل شیمیایی
ارزانتر از کربن است.

معایب الیاف آرامید

برش این الیاف بسیار مشکل بوده و نیاز به ابزار مخصوص به هنگام کار با این ها دارد.
خصوصیات فشاری ضعیفی دارد یعنی مقاومت فشاری (Compressive – Strength) آن پایین است.
به مقدار زیاد رطوبت جذب می کند حدودا ۴% که باعث کاهش خصوصیات ماده مرکب می گردد.
میزان چسبندگی آن با رزین کم است. با این حال اپوکسی رزین ها پیشنهاد می گردد.
حساسیت داشتن نسبت به اشعه ماوراء بنفش: این اشعه باعث تغییر رنگ آن از زرد روشن به رنگ قهوه ای برنزی می شود. اگر این الیافبه مدت طولانی در معرض اشعه قرار بگیرند. ۵۰% مقاومت خودشان را از دست می دهند و شل می شوند. لایه های کامپوزیتی باید با ژل کت (Gel Coat) سفید رنگ و به ضخامت ۲ میلی متر پوشانده شوند تا مقاومت لازم را در برابر اشعه داشته باشند.
ذوب نمی شوند ولی در درجه حرارت ۴۰۰ درجه سانتی گراد مجددا ترکیب می گردد. تا هیچگونه تغییری در مقاومت آن انجام نمی گردد.
این الیاف در مقابل آتش شعله ور می شود ولی اگر آتش از آن دور شود خودبخود خاموش می شود.

الیاف مهندسی شده

الیاف مهندسی شده یا کامپوزیتی به ترکیبی از مواد مقاوم با الیاف کنترل شده و الیاف انعطاف پذیر ساخته می شود.

الیاف شیشه

قطر تار ها در الیاف پشم شیشه غیر یکنواخت و طول آن محدود است. الیاف شیشه با قطر ثابت حدود ۵ تا ۲۵ میکرون و طول نامحدود تولید می شوند. مصرف الیاف شیشه در بالا بردن مقاومت کششی و تقویت کامپوزیت های مقاوم سازی ساختمانی است و نیزبه عنوان عایق حرارتی رواج دارد. الیاف شیشه به دلیل دارا بودن الاستیسیته ی عالی ، دانسیته ی پایین، مقاومت در برابر شوک های ناگهانی، قیمت پایین و عایق الکتریکی در صنایع عایق کاری، صنایع ورزشی، صنایع هوافضا، خودروسازی، نیروگاه های بادی و عایق الکتریکی و صوتی و … مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده در ساخت الیاف کامپوزیتی نقش تقویت کننده مقاومتی را ایفا می کند.

سه نوع از محصولات الیاف شیشه در ساخت کامپوزیت ها بکار می روند.

۱-شیشه E

۲-شیشه S

۳-شیشهC

الیاف کربن

الیاف های کربن مقاومت بالایی در برابر حرارت دارند، در نتیجه از جمله الیاف غیر قابل انفجار محسوب می شوند. سبک بودن فیبر کربن باعث می شود مقاومت و مدول داشته باشند که این همین امر سبب شده است که کاربرد گسترده ای در صنعت کامپوزیت و مقاوم سازی داشته باشد. بهترین مزایای الیاف کربنی مقاومت کششی بسیار بالای ان نسبت به وزن است. الیاف کربن در برابر اشعه X نفوذناپذیر است. رشته های الیاف کربن از فیبر کربنی ساخته می شود که در اشکال بلوری گوناگونی ساخته می شود. فیبر کربن ضریب الاستیک بالاتری نسبت به الیاف شیشه و کولار دارد. همچنین ضریب انبساط گرمایی الیاف کربن در دماهای مختلف کم است که این امر باعث میشود که اندازه ی الیاف کربن در دماهای مختلف ثابت و پایدار بماند.