Ett par nya studier från University of Alberta visar hur man gör brandmäns kläder säkrare att bära, underhålla och tillverka.
En studie avslöjade att vissa fibrer som används i skyddsutrustningen går sönder när de utsätts för varmt vatten, vilket visar vad som kan hända med plaggen över tid, under verkliga brandbekämpningsscenarier och tvätt.
Den andra studien analyserade vattnet som användes vid tillverkning av fibrer och identifierade en handfull skadliga färgämnen som läcker från tygerna och som kan försvaga deras skyddande egenskaper.
"Fynden av båda studierna visar sårbarheter och potentiella sätt att förbättra de material som för närvarande används i brandmäns kläder och för underhåll", säger Saiful Hoque, som genomförde arbetet för att ta en doktorsexamen. i textil- och klädvetenskap från fakulteten för jordbruks-, livs- och miljövetenskaper (ALES).
Den första studien, publicerad i Journal of Polymer Science, använder behandlingar för accelererat åldrande som återspeglar brandbekämpnings- och tvättförhållanden. , undersökte effekterna av värme och vatten på 15 olika garn i åtta tyger som vanligtvis används för att tillverka skyddskläder.
Fibrerna nedsänktes i både renat neutralt pH och surt vatten från 40°C till 90°C i upp till 1 200 timmar åt gången och kontrollerades sedan för fysisk, kemisk och andra typer av försämring.
Resultaten av den hydrotermiska åldrandet visade att tygblandningar som innehåller en viss typ av fiber, kallad para-aramid/polybensimidazol, eller PBI, försämrades i styrka 68 % snabbare när de exponerades för fukt, i motsats till liknande brandskyddande tyger som t innehåller PBI.
Högpresterande fiberblandningar som innehåller PBI används vanligtvis för att tillverka brandmäns ytterjackor och byxor, på grund av fiberns flexibilitet och förmåga att motstå extrema temperaturer.
Men eftersom PBI-fibrer tillverkas med svavelsyra, finns spår av kemikalien kvar, visar en studie från 2022 ledd av Hoque. Att kvarvarande svavel ökar ett tygs känslighet för fukt och kan leda till för tidig nedbrytning av skyddsplagg, konstaterar Hoque.
Fynden kan hjälpa tillverkare av högpresterande fibrer och skyddande tyger att förbättra sina processer, föreslår han.
"PBI-fibrer är fortfarande bra att använda, men det är avgörande att producenter utvecklar sätt att ta bort resterande svavel från dessa fibrer."
Tvätt av brandsläckningsutrustning måste också ändras, genom att tvätta kläder med PBI-fibrer separat, tipsar Hoque. "Detta förhindrar risken för skador på närliggande tyger som inte innehåller PBI-fibrer och som annars inte skulle uppleva nedbrytning i varmt vatten."
Samma studie visade också, för första gången, att meta-aramidfibrer, en annan typ som vanligtvis används i skyddskläder, visade "anmärkningsvärt motstånd" mot värme och vattenstress, även när de utsätts för surt vatten, säger Hoque.
Till exempel förlorade ett tygprov bestående av 93 % meta-aramidfibrer endast 4 % av sin draghållfasthet efter att ha varit nedsänkt i vatten i 1 200 timmar vid 90°C.
Den upptäckten fyller en kunskapslucka om effektiviteten hos högpresterande fibrer för att motstå värme och vatten, vilket gör det möjligt för tillverkare "mer välgrundade beslut i valet och designen av material för mer hållbar utrustning för brandmän", säger Hoque.
Det öppnar också för möjligheter att använda meta-aramidfibrer i andra produkter som ofta utsätts för vatten, som marin säkerhetsutrustning, tillägger han.
Den övergripande utforskningen av de olika garnen och deras fibrer ger en bättre förståelse för deras hållbarhet, säger Hoque. "Vi kan nu erbjuda tillverkarna förslag på optimala fiberblandningar och tygkonfigurationer som ger en bättre balans mellan långsiktigt skydd och komfort."
I Hoques andra studie, publicerad i Fibers and Polymers , utvecklade han en metod för att analysera vattnet som används i experimenten, som kan användas av tygtillverkare för att göra deras produktionsprocesser mer miljömässigt hållbara, säger han.
Analysen identifierade tre färgämnesrelaterade föreningar som är kända för att utgöra en viss risk för miljön, "särskilt när de läcker ut i vattensystem", konstaterar han.
Även om det inte rekommenderas för användning, "är det möjligt att vissa tillverkare fortfarande använder dessa föreningar, så denna information kan hjälpa dem att förhindra miljöföroreningar och anta mer hållbara metoder."
Mer information: Saiful Hoque et al, Hydrotermiskt åldringsbeteende hos högpresterande polymerfibrer:Mekanisk prestanda på garnskalan och kemisk analys, Journal of Polymer Science (2024). DOI:10.1002/pol.20230950
Md. Saiful Hoque et al, Analys av hydrotermiskt åldrande vatten av brandskyddande tyger med användning av GC × GC–TOFMS och FID, Fiber och Polymerer (2024). DOI:10.1007/s12221-024-00540-5
Tillhandahålls av University of Alberta
