ألياف بولي أكريلونيتريل مسبقة الأكسدة غير المنسوجة (PAN) هي نسيج غير منسوج عملي مصنوع من بولي أكريلونيتريل (PAN) بعد الغزل والمعالجة بالأكسدة المسبقة. تتميز هذه الألياف بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية، ومقاومة للهب، ومقاومة للتآكل، وقوة ميكانيكية معينة. كما أنها لا تذوب أو تتقطر في درجات الحرارة العالية، بل تتفحم ببطء. لذلك، تُستخدم على نطاق واسع في الظروف ذات المتطلبات العالية للسلامة ومقاومة العوامل الجوية. فيما يلي شرح مفصل لمختلف مجالات التطبيقات الأساسية، يغطي سيناريوهات التطبيق، والوظائف الأساسية، وأشكال المنتجات.
1. مجال الحماية من الحرائق والإنقاذ في حالات الطوارئ
تُعد الحماية من الحرائق من أهم تطبيقات الأقمشة غير المنسوجة مسبقة الأكسجين. فخصائصها المقاومة للهب ودرجات الحرارة العالية تضمن سلامة الأفراد بشكل مباشر. تشمل تطبيقاتها الرئيسية ما يلي:
الطبقة الداخلية/طبقة العزل الحراري للملابس الواقية من الحرائق
يجب أن تلبي بدلات الإطفاء الشرطين المزدوجين المتمثلين في "مقاومة اللهب" و"العزل الحراري": فالطبقة الخارجية عادةً ما تكون مصنوعة من أقمشة عالية القوة مقاومة للهب مثل الأراميد، بينما تستخدم الطبقة العازلة للحرارة الوسطى على نطاق واسع نسيجًا غير منسوج ذي خيوط مؤكسدة مسبقًا. يحافظ هذا النسيج على ثباته الهيكلي في درجات حرارة عالية تتراوح بين 200 و300 درجة مئوية، ويمنع بفعالية الحرارة الإشعاعية والتوصيلية للهب، ويحمي جلد رجال الإطفاء من الحروق. حتى عند تعرضه للهب المكشوف، فإنه لا يذوب أو يتساقط (على عكس الألياف الكيميائية العادية)، مما يقلل من خطر الإصابات الثانوية.
ملحوظة:يمكن تعديل كثافة سطح الأقمشة غير المنسوجة مسبقة الأكسدة (عادةً ما بين 30 و100 جم/م²) وفقًا لمستوى الحماية. تتميز المنتجات ذات الكثافة السطحية الأعلى بعزل حراري أفضل.
إمدادات الهروب في حالات الطوارئ
بطانية نجاة من الحرائق: معدات إطفاء طوارئ للمنازل ومراكز التسوق ومترو الأنفاق وغيرها. مصنوعة من خيوط غير منسوجة مُؤكسجة مسبقًا وألياف زجاجية. عند تعرضها للحريق، تُشكل بسرعة "حاجزًا مقاومًا للهب"، يغطي جسم الإنسان أو يُغلف المواد القابلة للاشتعال لعزل الأكسجين وإطفاء الحريق.
➤ قناع مقاوم للحريق/قناع تنفس: في حالة الحريق، يحتوي الدخان على كمية كبيرة من الغازات السامة. يمكن استخدام قماش غير منسوج مُؤكسج مسبقًا كطبقة أساسية لمرشح الدخان في قناع الوجه. هيكله المقاوم لدرجات الحرارة العالية يمنع تلف مادة المرشح عند درجات الحرارة العالية. وبدمجه مع طبقة الكربون المنشط، يمكنه ترشيح بعض الجسيمات السامة.
2. مجال الحماية الصناعية المقاومة لدرجات الحرارة العالية
في البيئات الصناعية، غالبًا ما تُواجه بيئات قاسية، مثل درجات الحرارة العالية والتآكل والاحتكاك الميكانيكي. تُسهم مقاومة الأقمشة غير المنسوجة المُؤكسجة مسبقًا للعوامل الجوية في حل مشاكل سهولة التلف وقصر عمر المواد التقليدية (مثل القطن والألياف الكيميائية العادية).
➤العزل والحفاظ على الحرارة لأنابيب ومعدات درجات الحرارة العالية
تتطلب خطوط الأنابيب عالية الحرارة في الصناعات الكيميائية والمعدنية وصناعات الطاقة (مثل أنابيب البخار ومداخن الأفران) مواد عزل خارجية مقاومة للهب وعازلة للحرارة. يمكن تصنيع الأقمشة غير المنسوجة مسبقة التأكسج على شكل لفات أو أكمام، ثم لفها مباشرةً حول سطح الأنابيب. تقلل موصليتها الحرارية المنخفضة (حوالي 0.03-0.05 واط/م² · كلفن) من فقدان الحرارة وتمنع احتراق طبقة العزل في درجات الحرارة العالية (طبقات عزل الصوف الصخري التقليدية عرضة لامتصاص الرطوبة وتولد الكثير من الغبار، بينما تتميز الأقمشة غير المنسوجة مسبقة التأكسج بوزن أخف وخلوها من الغبار).
مواد الترشيح الصناعية (ترشيح غازات المداخن عالية الحرارة)
يمكن أن تصل درجة حرارة غازات المداخن الصادرة من محارق النفايات ومصانع الصلب إلى 150-250 درجة مئوية، وتحتوي على غازات حمضية (مثل حمض الهيدروكلوريك وكبريتات الكبريت). أقمشة الترشيح العادية (مثل البوليستر والبولي بروبيلين) عرضة للتليين والتآكل. تتميز الأقمشة غير المنسوجة مسبقة التأكسج بمقاومة عالية للأحماض والقلويات، ويمكن استخدامها في أكياس الترشيح لترشيح غازات المداخن عالية الحرارة مباشرةً. كما تتميز بكفاءة عالية في احتجاز الغبار، وغالبًا ما تُضاف إليها طبقة من البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) لتعزيز مقاومة التآكل.
➤الحشية الواقية الميكانيكية
بين الأغلفة الخارجية والمكونات الداخلية للمعدات عالية الحرارة، مثل المحركات والغلايات، تُستخدم مواد الحشيات لعزل الاهتزازات ودرجات الحرارة المرتفعة. يمكن استخدام قماش غير منسوج مُؤكسج مسبقًا في صناعة الحشيات المختومة. بفضل مقاومته لدرجات الحرارة العالية (درجة حرارة تشغيل طويلة الأمد ≤280 درجة مئوية)، يمنع الحشيات من التلف والتشوه أثناء تشغيل المعدات، ويخفف في الوقت نفسه من الاحتكاك الميكانيكي.
3. الإلكترونيات ومجالات الطاقة الجديدة
تخضع المنتجات الإلكترونية ومنتجات الطاقة الجديدة لمتطلبات صارمة فيما يتعلق بمقاومة اللهب وعزل المواد. يمكن للأقمشة غير المنسوجة مسبقة الأكسجين أن تحل محل بعض المواد التقليدية المقاومة للهب (مثل القطن المقاوم للهب وقماش الألياف الزجاجية).
➤وسادة عازلة للحرارة/فاصلة مقاومة للهب لبطاريات الليثيوم
بطاريات الليثيوم (وخاصةً بطاريات الطاقة) معرضة لـ"الهروب الحراري" عند الشحن الزائد أو قصر الدائرة، حيث ترتفع درجة الحرارة فجأةً فوق 300 درجة مئوية. يمكن استخدام قماش غير منسوج مُؤكسج مسبقًا كـ"فاصل أمان" لبطاريات الليثيوم، حيث يُوضع بين القطبين الموجب والسالب: يتميز بخصائص عزل معينة أثناء التشغيل العادي لمنع حدوث قصر الدائرة بين القطبين الموجب والسالب. عند حدوث "الهروب الحراري"، لا يذوب، ويحافظ على سلامة هيكل البطارية، ويؤخر انتشار الحرارة، ويقلل من خطر الحريق والانفجار. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم الجزء الداخلي من غلاف حزمة البطارية قماشًا غير منسوجًا مُؤكسج مسبقًا كطبقة عازلة لمنع انتقال الحرارة بين خلايا البطارية والغلاف.
➤مواد عازلة لتغليف المكونات الإلكترونية
يجب أن تكون أغلفة المكونات الإلكترونية، مثل لوحات الدوائر والمحولات، معزولة ومقاومة للهب. يمكن تصنيع صفائح عازلة رقيقة (10-20 غ/م²) من قماش غير منسوج مُؤكسج مسبقًا، ثم لصقها على سطح المكونات. تتميز هذه الصفائح بمقاومتها العالية للحرارة، مما يجعلها تتكيف مع التسخين الموضعي أثناء تشغيل المعدات الإلكترونية (مثل درجة حرارة تشغيل المحول ≤180 درجة مئوية)، وفي الوقت نفسه، تتوافق مع معيار UL94 V-0 المقاوم للهب، مما يمنع حدوث قصر كهربائي وحرائق في المكونات.
4. مجالات خاصة أخرى
بالإضافة إلى السيناريوهات الأساسية المذكورة أعلاه، تلعب الأقمشة غير المنسوجة ذات الخيوط المؤكسدة مسبقًا دورًا أيضًا في بعض المجالات المتخصصة والمحددة:
➤الفضاء الجوي: ركائز المواد المركبة المقاومة لدرجات الحرارة العالية
تُعدّ المواد المركبة خفيفة الوزن ومقاومة للحرارة العالية ضروريةً لحجرات محركات الطائرات وأنظمة الحماية الحرارية للمركبات الفضائية. يُمكن استخدام الأقمشة غير المنسوجة ذات الخيوط المؤكسدة مسبقًا كـ "تشكيل مسبق"، مع راتنجات (مثل راتنجات الفينول) لتشكيل مواد مركبة. بعد الكربنة، يُمكن تحويلها إلى مواد مركبة من ألياف الكربون، تُستخدم في مكونات المركبات الفضائية المقاومة للحرارة العالية (مثل مخاريط المقدمة والحواف الأمامية للأجنحة) لمقاومة تآكل تدفقات الغاز عالية الحرارة التي تزيد عن 500 درجة مئوية.
➤حماية البيئة: مواد ترشيح معالجة النفايات الصلبة ذات درجة الحرارة العالية
عند معالجة بقايا درجات الحرارة العالية (حوالي ٢٠٠-٣٠٠ درجة مئوية) بعد حرق النفايات الطبية والنفايات الخطرة، يلزم استخدام مواد ترشيح لفصل البقايا عن الغاز. يتميز النسيج غير المنسوج المُؤكسج مسبقًا بمقاومة عالية للتآكل، ويمكن استخدامه في أكياس الترشيح لترشيح بقايا درجات الحرارة العالية، مما يمنع تآكل مادة الترشيح وتلفها. كما أن خاصيته المقاومة للهب تمنع المواد القابلة للاشتعال الموجودة في البقايا من اشتعال مادة الترشيح.
➤معدات الحماية: ملحقات بدلات العمليات الخاصة
بالإضافة إلى بدلات مكافحة الحرائق، تستخدم ملابس العمل للعمليات الخاصة مثل الصناعات المعدنية واللحام والكيميائية أيضًا أقمشة غير منسوجة ذات خيوط مؤكسجة مسبقًا كبطانة للأجزاء التي يسهل ارتداؤها مثل الأصفاد وخطوط العنق لتعزيز مقاومة اللهب المحلية ومقاومة التآكل، ومنع الشرر من اشتعال الملابس أثناء العمليات.
وفي الختام، جوهر التطبيققماش غير منسوج بخيوط مؤكسدة مسبقًاتكمن أهمية هذه المادة في الاعتماد على خصائصها الأساسية المتمثلة في "مقاومة اللهب ومقاومة درجات الحرارة العالية" لمعالجة مخاطر السلامة أو عيوب الأداء للمواد التقليدية في البيئات القاسية. ومع تحسين معايير السلامة في صناعات مثل الطاقة الجديدة والتصنيع عالي الجودة، ستتوسع تطبيقاتها لتشمل مجالات متطورة وذات قيمة مضافة عالية (مثل حماية المكونات الإلكترونية الدقيقة وعزل أجهزة تخزين الطاقة المرنة، إلخ).
وقت النشر: ١٨ سبتمبر ٢٠٢٥