شرکت دانش بنیان آذرکاوین

فوم آتش نشانی

• مقالات فنی
• چهارشنبه 3 اسفند 1401
• 5 نظر

در صنعت مقابله با آتش سوزی، فوم آتش نشانی یکی از اصلی ترین موضوعات قابل بحث است. فوم آتش نشانی یک ابزار اطفاء حریق فوق العاده موثر است که به مدیریت و کاهش تأثیر برخی از بدترین حریق های ممکن از جمله آتش سوزی مایعات قابل اشتعال کمک می کند. متأسفانه مؤثرترین فوم های آتش نشانی، فوم های تشکیل شده از فیلم آبی یا AFFF حاوی PFAS است که برخی آن را خطرناک می دانند. اگر می خواهید بیشتر در مورد استفاده از فوم های آتش نشانی بدانید، این مطلب می تواند به بسیاری از سؤالات شما پاسخ دهد و یک نمای کلی از PFAS و تأثیر آن بر صنعت ارائه دهد.

سال‌هاست که از فوم به عنوان یک وسیله اطفاء حریق برای مایعات قابل اشتعال استفاده می‌شود. بر خلاف سایر عوامل خاموش کننده ( نظیر آب، مواد شیمیایی خشک، CO2 و ...)، یک فوم آبی پایدار می تواند آتش مایع قابل اشتعال را با مکانیزم های خنک کننده ترکیبی، جدا کردن منبع شعله/اشتعال از سطح محصول، سرکوب بخارات و خفه شدن خاموش کند. همچنین می تواند برای مدت زمان طولانی در برابر احتراق مجدد ایمن شود. آب، اگر بر روی یک سوخت هیدروکربنی استاندارد استفاده شود، از بسیاری از آن مایعات سنگین‌تر است و اگر مستقیماً روی سطح سوخت اعمال شود، به پایین فرو می‌رود و تأثیر کمی بر خاموش کردن یا سرکوب بخار دارد. اگر سوخت مایع بالاتر از 212 درجه فارنهایت گرم شود، ممکن است آب در زیر سطح سوخت بجوشد و سوخت را از ناحیه تحت کنترل خارج کرده و آتش را گسترش دهد. به همین دلیل، فوم عامل اصلی اطفاء حریق برای تمام خطرات بالقوه یا مناطقی است که مایعات قابل اشتعال در آن ها حمل، پردازش، ذخیره یا به عنوان منبع انرژی استفاده می شود.

به زبان ساده فوم آتش نشانی توده ای پایدار از حباب های کوچک پر از هوا است که چگالی کمتری نسبت به نفت، بنزین یا آب دارند. فوم از سه ماده تشکیل شده است: آب، فوم کنسانتره و هوا. وقتی این سه ماده به نسبت صحیح مخلوط شوند، یک پوشش همگن را تشکیل می دهند. فوم آتش نشانی مجموعه ای از حباب های ریز و فشرده بوده که به علت چگالی کم، بر روی سطح اکثر مواد سوختی شناور می گردد. حباب های کف آتش نشانی در برخورد با سطح مایع مشتعل ضمن کاهش دما، باعث پوشش سطح حریق و همچنین کاهش حجم اکسیژن و نهایتا اطفاء حریق می گردد.

محلول فوم که به عنوان محلول پیش مخلوط نیز شناخته می شود، ترکیب مناسبی از آب و کنسانتره فوم است. نسبت 3 درصد به این معنی است که 3 قسمت کنسانتره فوم به 97 قسمت آب اضافه می شود تا 100 قسمت محلول فوم به دست آید.

مواد اولیه سازنده فوم آتش نشانی چیست؟

به طور کلی فوم های آتش نشانی را از مواردی همچون آب، حلال های مختلف، مواد ضد خورندگی، رنگدانه و … می سازند. در زیر به طور دقیق تر این موارد را شرح داده ایم:

رقیق کننده ها: اصلی‌ترین فاکتور در رقیق کردن فوم آب است.

حلال ها: انواع مختلفی از حلال ها وجود دارند که در ساخت فوم های آتش نشانی مورد استفاده قرار می گیرند. این حلال ها شامل اتانول، بوتوکسی اتانول، تری اتانول آمین، اتیل گلیکول، تترا اتلین گلیکول، پروپانول، ایزو پروپانول، پروپان دی ال، دی متیل اتر و … می باشند. لازم به ذکر است برندهای مختلف در تولید کف آتش نشانی درصد های متفاوتی از این مواد را با هم استفاده می کنند.

مواد فعال سطحی: اکتیل فنوکسی پلی اتوکسی اتانول، الکیل دی متیل آمید اسید، الکیل پلی گلیکو ساید، فلور الکیل سورفکتنت، سولفات منیزیم و …

سایر مواد: استیک اسید، سدیم کلرید، سولفات آهن، بیوساید، رزین پلی ساکارید و …

فوم آتش نشانی یا کف ضد حریق به دو دسته کلی تقسیم می گردد:

همان طور که می دانید کف های آتش نشانی را با توجه به عوامل مختلفی تقسیم بندی می کنند. برای مثال، عواملی همچون روش ساخت، ساختار شیمیایی، درجه انبساط و غلظت، کلاس حریقی که می‌توانند اطفا کنند و … همگی در این تقسیم بندی نقش دارند. با این حال، به منظور سادگی، فوم های آتش نشانی در دو دسته اصلی مکانیکی و شیمیایی طبقه بندی می گردند. لازم به ذکر است امروزه تولید فوم‌های شیمیایی تقریبا متوقف شده و به شکل بسیار محدودتری تولید می‌گردد.

فوم‌های آتش نشانی شیمیایی

فوم های شیمیایی از واکنش مواد کف زای شیمیایی با فلوئور تولید می شوند. به بیان دیگر، برای تولید کف آتش نشانی از نوع شیمیایی یک محلول قلیایی نظیر بیکربنات سدیم را در اسیدی مانند سولفات آمونیم حل می کنند و در نهایت کمی آب و مواد پایدار کننده نیز به محلول به دست آمده اضافه می کنند. این فوم ها با ایجاد حباب های درشت سطح آتش را به سرعت پوشانده و لذا سرعت اولیه اطفاء حریق در این رده از فوم ها زیاد می باشد ولی در بازگشت شعله و شعله وری مجدد به مراتب ضعیف تر از فوم های مکانیکی می باشند.

فوم‌های آتش نشانی مکانیکی

همان گونه که پیش تر نیز گفته شد، امروزه غالب فوم های آتش نشانی موجود در بازار از این نوع هستند. فوم های مکانیکی از ترکیب فوم با غلظت بالا با آب تولید می گردند. نسبت این دو ماده از پیش مشخص می شود. در ادامه باید عمل هوادهی صورت گیرد تا کف آتش نشانی آماده شود. توجه داشته باشید که کیفیت نهایی کف های آتش نشانی مکانیکی به صورت مستقیم به به درجه اختلاط آن ها وابسته است.

خود فوم های مکانیکی نیز به دو نوع تقسیم می شوند:

1. نوع طبیعی

2. نوع ساختگی

همچنین بر حسب میزان غلظت فوم ها، سه گروه زیر نیز به منظور طبقه بندی استفاده می شوند:

1. فوم انبساط پایین

2. فوم انبساط متوسط

3. فوم انبساط زیاد

فوم های آتش نشانی نوع طبیعی

فوم های آتش نشانی طبیعی از ترکیبات پروتئین حیوانی و یا گیاهی تولید می شوند؛ از این رو، به فوم های پایه پروتئینه نیز مشهورند. در تولید این فوم ها، دانه های گیاهی و یا ترکیبات حیوانی در راکتورهای تحت فشار و دمای بالا تجزیه و تبدیل به مواد پروتئینه می شوند. توجه داشته باشید که در هیچ رده از فوم های پروتئینی داخلی از خون یا مواد مشابه استفاده نمی گردد.

فوم های پروتئینی منظم (PF): فوم های پروتئینی منظم یکی از نخستین فوم های مکانیکی طبیعی بوده که از زمان جنگ جهانی اول تولید و مورد استفاده قرار گرفته است. معمولا فوم هایی با پایه پروتئینی، در مقایسه با فوم های سنتزی سرعت انتشار پایین تری دارند اما در عوض از مقاومت گرمایی و پوشش مستحکم تری برخوردارند. به علاوه، این فوم ها از خواص زیست محیطی متوسطی بهره می‌برند. به بیان ساده تر، فوم های پروتئینی نسبت به فوم های سنتزی در طبیعت تجزیه پذیرتر هستند.

فوم های پروتئینی، منشأ طبیعی دارند. منابعی که غنی از پروتئین و اسید آمینه باشند. به طور کلی، می توان از موادی نظیر سم و شاخ حیوانات، پر پرندگان و گیاهان به عنوان مواد اصلی تأمین کننده اسید آمینه مورد نیاز برای فوم های پروتئینی یاد کرد. نمونه هایی با درصد غلظت 3 و 6 از این نوع کف های آتش نشانی وجود دارد که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند.

فوم های فلوروپروتئین (FPF): این دسته از فوم ها نوعی کنسانتره فوم فلوروپروتئینی هستند و به آن ها  اگرچه همچنان از پایه پروتئین استفاده می کنند اما مبتنی بر فناوری پیشرفته تری ساخته می شوند و برای خاموش کردن و ایمن سازی حریق های مایع هیدروکربنی قابل اشتعال ایده آل هستند. پایه پروتئینی این فوم ها یک روکش فوم چسبنده سخت با مقاومت بالا در برابر گرما ایجاد می کند که به سرعت آتش را خفه می کند، آن را خنک می کند و از بین می برد.

فوم های فلوئوروپروتئینی از کنسانتره های فوم پروتئینی به دست می آیند اما مقادیر کمی سورفکتانت فلوروشیمیایی نیز به آن اضافه می گردد. این مواد تقریبا مشابه همان ترکیباتی هستند که در کنسانتره های فوم AFFF به کار گرفته می شود اما غلظت آن ها بسیار پایین تر است. همین غلظت کمتر سبب می شود تا فوم های فلوروئروتئینی در مقایسه با با فوم های پروتئینی منظم روان تر باشد و با جریان آسان‌تری حرکت کند؛ چرا که سورفکتانت ها میزان کشش سطحی را کاهش می دهند و بر خاصیت اولئوفوبیسم (خواص ریزش روغن) آن می افزایند. که آن را برای تزریق زیرسطحی مناسب می‌سازد.

فوم فلوروپروتئین تشکیل دهنده فیلم (FFFP):  درست مانند فوم فلوروپروتئینی (FPF)، فوم های FFFP (تری اِف پی) نیز بر پایه پروتئین تولید می شوند و برای خاموش کردن و ایمن سازی آتش های مایع هیدروکربنی قابل اشتعال ایده آل هستند. فوم های FFFP به دلیل توانایی تشکیل فیلم می توانند به صورت غیر تنفسی استفاده شوند. پایه پروتئینی این فوم ها یک پوشش یکدست سخت با مقاومت بالا در برابر گرما ایجاد می کند که به سرعت آتش را خفه می کند و خطر را از بین می برد. توانایی تشکیل فیلم در این فوم ها صرفا باعث سرعت بخشیدن به این عمل می شود.

فوم های فلورپروتئین تشکیل دهنده فیلم برای استفاده در موقعیت های پرخطر که در آن هیدروکربن ها (مانند نفت سفید هواپیمایی، نفت خام، بنزین و سوخت دیزل) ذخیره، پردازش یا حمل می شوند، ایده آل هستند. این فوم ها به طور گسترده در وسایل نقلیه در فرودگاه های بزرگ بین المللی و پایگاه های نظامی که در آن اطفاء سریع آتش و امنیت پس از آتش سوزی با مقادیر محدود کف آتش نشانی ضروری است، استفاده می شوند.

فوم فلوروپروتئین با تشکیل فیلم مقاوم در برابر الکل (AR- FFFP): فوم های AR-FFFP برای ایمن سازی و اطفای حریق های مایع قابل اشتعال هیدروکربن و حلال قطبی ایده آل هستند. این فوم ها یک پوشش فومی چسبنده سخت با مقاومت بالا در برابر گرما ارائه می دهند که قادر است به عنوان یک فلوروپروتئین با کیفیت عالی، امنیت پس از آتش سوزی را  فراهم نماید. عوامل فعال سطحی فلوروشیمیایی ترکیب شده با پایه پروتئینی، سبب ایجاد یک فیلم آبی بخار بند روی هیدروکربن ها می شوند که مشابه فوم های AFFF خیلی سریع حریق را مهار می کند. لازم به ذکر است یک غشای پلیمری نامحلول روی حلال های قطبی این ترکیب ایجاد می گردد که از پوشش فوم در برابر حل شدن محافظت می نماید.

فوم های آتش نشانی مصنوعی

فوم های مصنوعی یا سنتزی عمدتاً فوم های اطفاء حریق بر پایه سورفکتانت ها (مواد فعال سطحی) هستند. فوم های چند منظوره مصنوعی برای تولید فوم با انبساط کم، متوسط و زیاد مناسب می باشند. این فوم های چند منظوره همچنین می توانند به عنوان عوامل مرطوب کننده مورد استفاده قرار گیرند چرا که کشش سطحی آب را کاهش می دهند. به علاوه، در ساختار فوم های سنتزی مقادیر قابل توجهی مواد شیمیایی اعم از سورفکتانت ها به کار می رود؛ از این رو، در مقایسه با فوم های طبیعی درجه سمیت بالاتری داشته و می توانند به محیط زیست آسیب بیشتری وارد نمایند.

انواع فوم های مصنوعی

فوم کلاس A: فوم کلاس A به طور ویژه برای مؤثرتر کردن آب جهت اطفای حریق فرموله شده است. سورفکتانت های موجود در فوم کلاس A به طور قابل توجهی کشش سطحی آب را کاهش می دهند و هنگامی که با هوا مخلوط می شوند، یک پوشش فومی ضخیم و چسبنده ایجاد می کنند که مواد سوختنی و بخارات قابل احتراق آن ها را احاطه می کند. به این ترتیب، یک مانع بین سوخت و آتش ایجاد می شود و حریق را مهار می کند. این فوم بسیار سریع تر از آب خالی آتش را خاموش می کند و بر خلاف آب، به آتش نشانان اجازه می دهد مناطقی که فوم روی آن ها پاشیده است را تشخیص دهند.

همان طور که گفته شد، فوم کلاس A در استفاده با آب، قدرت خاموش کنندگی آن را به طور قابل توجهی افزایش می دهد؛ این موضوع همچنین میزان آب مورد نیاز برای خاموش کردن آتش را نیز کاهش می دهد و به دلیل کاهش نیاز به پاک‌سازی و تعمیرات اساسی، ایمنی آتش نشانان را فراهم می آورد.

فوم های پر توسعه: کنسانتره های فوم پر توسعه، مواد کف کننده کم انرژی هستند که برای استفاده با مولدهای ویژه فوم پر توسعه طراحی شده اند. این فوم از زیر مجموعه های فوم کلاس A به حساب می آید و در مبارزه با آتش سوزی داخل ساختمان ها، انبارها و آشیانه هواپیماها مورد استفاده قرار می گیرد. 

فوم تشکیل دهنده فیلم آبی (AFFF):  این نوع فوم مصنوعی برای خاموش کردن و ایمن سازی حریق های مایع هیدروکربنی قابل اشتعال بهترین گزینه به شمار می روند. فوم AFFF دارای ترکیبی منحصر به فرد از هیدروکربن‌ها و عوامل فعال سطحی فلوروشیمیایی است؛ این ترکیب خاص، قادر است فیلم یا لایه نازکی ایجاد کند که روی مواد سوختنی را می پوشاند و با ایجاد مانعی بین آتش و اکسیژن، جلوی سوختن بیشتر را گرفته و سطح را خنک می کند تا از احتراق مجدد سوخت های داغ جلوگیری شود. فوم های AFFF مدت هاست که محبوب ترین و مؤثرترین راه برای خاموش کردن حتی چالش برانگیزترین حریق ها شمرده می شوند.

فوم تشکیل دهنده فیلم آبی مقاوم در برابر الکل (AR-AFFF): این دسته از فوم های سنتزی از کنسانتره های با کارایی بالا هستند که از فلوروسورفکتانت ها، سورفاکتانت های هیدروکربنی، پلیمرهای محلول در آب، فلوروپلیمرها و صمغ های پلی ساکارید تشکیل شده اند. فوم های AR-AFFF برای استفاده در آتش سوزی های هیدروکربنی بزرگ کلاس B، حلال های قطبی نظیر الکل ها و کتون ها و دیگر مواد سوختنی و محلول در آب مناسب هستند. این گونه مواد می توانند خیلی سریع با آب ترکیب شوند؛ به همین دلیل، به منظور مقابله با آتش سوزی ناشی از چنین موادی، عملیات های پیچیده تری مورد نیاز است.

مایعات آتش زایی همچون حلال های قطبی، الکل ها و دیگر هیدروکربن هایی که از قابلیت انحلال پذیری مناسبی با آب برخوردارند، به سبب خاصیت آب دوستی می توانند هرگونه پوشش تولید شده توسط فوم های AFFF یا فلوئورپروتئین ها را که جهت اطفای حریق یا فرونشاندن بخارات ساطع شده از آن ها به کار گرفته می شود، تخریب کنند چرا که آب موجود در پوشش این گونه فوم ها تمایل جذب و کشیده شدن به سمت بخش آب دوست مواد سوختنی (مانند OH) را دارند.

به این ترتیب، در چنین شرایطی حباب های فوم از بین رفته و کل سطح ماده سوختنی از پوشش فوم بی بهره می شود؛ در نتیجه، شرایط سوختن عوامل اشتعال زا دوباره محل احیا می شود. به منظور مقابله با این معضل فوم های تشکیل دهنده فیلم آبی مقاوم در برابر الکل طراحی شده‌ اند که مبنای ساخت و تولید آن ها همان اصول به کار گرفته شده در فوم AFFF است اما در نسبت و درصد مواد شیمیایی مصنوعی و مواد فلوئوردار موجود در آن ها تغییراتی داده می شود. به علاوه، یکی از مهم ترین تغییرات و ترکیباتی که به فوم های AR AFFF اضافه شده وجود ترکیبی به صورت پلیمر است که جرم مولکولی نسبتا بالایی دارد و بنا به دلایل متعددی اغلب از پلیمرهای پلیساکار بدی انتخاب می شود. این ترکیب همان چیزی است که خاصیت مقاومت در برابر الکل را به فوم می دهد.

خصوصیات فوم

بدیهی است تا به حال هیچ فومی ساخته نشده است که بتواند پاسخگوی مقابله با همه نوع آتش سوزی باشد؛ به عبارت دیگر، چیزی به نام کف آتش نشانی همه کاره وجود ندارد. به این ترتیب، هر فوم خصوصیات فیزیکی و مشخصه هایی دارد که برای رده های مختلف حریق به ترکیب متفاوتی از آن ها نیاز است. به این منظور، در ادامه به شرح خصوصیات مهم و اصلی فوم های آتش نشانی می پردازیم. 

قطعه قطعه شدن فوم: زمانی که فوم آتش نشانی را روی حریق بپاشید ممکن است به سبب برخورد با موانع فیزیکی، مقاومت و هم چسبی آن از بین برود. به این ترتیب، به جای این که به شکل یک پوشش یکپارچه سطح حریق را احاطه کند، تکه تکه می شود و میان آن منافذی برای اکسیژن رسانی مجدد به آتش به وجود می آید. از سوی دیگر، اگر گرانروی فوم بالا باشد، آن گاه نمی تواند به خوبی سطح مواد را بپوشاند. پس فوم های آتش نشانی باید از خواص چسبندگی مطلوبی برخوردار باشند تا در چنین شرایطی نه سطح یکپارچه آن ها از بین برود و نه آن قدر ویسکوزیته زیادی داشته باشند که قادر به پوشش درست نباشند.

مقاومت گرمایی فوم: فوم های آتش نشانی در تماس مستقیم با شعله های آتش قرار می گیرند و اگر مقاومت گرمایی بالایی نداشته باشند، خیلی زود از بین رفته و خواص خود را از دست می دهد. بنابراین، فوم ها را از موادی می سازند که مقاومت کف را در برابر دما های بالا افزایش دهد و هنگام پاشش روی سطح حریق، کمترین تخریب در حباب های آن به وجود آید.

قدرت تحمل فوم در برابر مواد سوختنی: با توجه به این که مواد شیمیایی مختلف، تمایلات مختلفی برای واکنش با یکدیگر دارند، ممکن است طی یک واکنش ناخواسته مواد سوختنی به ساختار و ترکیب خود فوم وارد شود و به جای این که مواد قابل اشتعال را از آتش دور کند، آن را دو دستی به آتش تقدیم نماید. به این ترتیب، قدرت تحمل فوم در برابر مواد سوختنی یکی از اصلی ترین ویژگی هایی است که نشان می دهد کدام نوع فوم برای کدام رده آتش سوزی مناسب تر است. 

فرونشاندن بخارات: تنها مایعات و مواد جامد نیستند که امکان احتراق آن ها وجود دارد. گاز ها نیز اگر به دمای مشخصی برسند و شرایط سوختن آن ها پدید آید می توانند شعله ور شوند. بنابراین، فوم های آتش نشانی از خصوصیتی جهت مهار کردن و جلوگیری از آزاد شدن بخارات قابل اشتعال از سطح مایعات برخوردارند.

از این که در این مقاله همراه آذرکاوین بودید از شما قدردانی می کنیم. در صورت وجود هرگونه پرسش یا ابهام و یا نیاز به مشاره جهت خرید انواع فوم های آتش نشانی می توانید از کارشناسان آذرکاوین درخواست کمک کنید. شرکت آذرکاوین تولید کننده انواع فوم های آتش نشانی پروتئینه و شیمیایی است و شما در صورت تمایل می توانید با کلیک بر روی این لینک به صفحه مربوطه مراجعه کرده و انواع فوم های باکیفیت این شرکت را مشاهده نمایید.