پنبه نسوز

پنبه نسوز چیست؟ پنبه نسوز الیافی معدنی و سیلیکایی است که به طور طبیعی در معادن و کانسارهای طبیعی وجود دارد. این ماده با نام آزبست نیز شناخته می شود. الیاف این ترکیب بسیار انعطاف پذیر و نرم بوده و در برابر خوردگی،گرما و الکتریسیته مقاوم هستند. این ویژگی ها این ماده را به یک ترکیب مفید تبدیل کرده است. با این حال این ترکیب سرطان زا بوده و همین موضوع منجر به محدودیت در کاربرد آن می شود. آزبست عایق موثری است و می توان از آن در پارچه، کاغذ، سیمان، پلاستیک و سایر مواد برای استحکام بیشتر استفاده کرد. اما وقتی گرد و غبار آن استنشاق یا بلعیده شود، الیاف آن می توانند به طور دائمی در بدن بمانند. 

خصوصیات پنبه نسوز 

 جرم مولکولی آن 277.11 گرم و در رنگ های سبز، قرمز، زرد، سفید، خاکتری و آبی یافت می شود.  این ماده در اثر تبدیل هیدروترمال سنگ آتشفشانی قلیایی و فوق قلیایی (اولیوین و پیروکسن) به سرپنتاین ایجاد می گردد.حین این عمل، فرایند تشکیل آزبست به وقوع می پیونددو دو نوع آزبست با ساختار های متفاوت حاصل می شود. آزبست سرپنتاین و آزبست آمفیبولیت. هر یک از انواع فوق دارای زیر گروه های متعددی می باشند که در جدول زیر می توانید مشاهده نمایید.

انواع آزبست

  • سرپنتاین
  • کریزوتیل (ارتو، کلینو، پاراکریزوتیل) 
  • آمفیبول
  1. آمفیبول بدون قلیا یا حاوی مقادیر کم قلیا 
  • بدون آهک (آنتو فیلیت و آموزیت)
  • آهک دار (ترمولیت و آکتینولیت)

     2. آمفیبول قلیا دار

  • کروسیدولیت 

انواع آزبست

  • آزبست کریزوتیل

هر یک از الیاف میکروسکوپی منفرد آزبست کریزوتیل از تعدادی رشته ی کوچک کم و بیش موازی با قطر 15 تا 40 نانومتر تشکیل شده اندکه در زیر میکروسکوپ الکترونی به صورت الیاف تو خالی با ساختاری شبیه قالی لوله شده به نظر می رسند. جداره ی این لوله ها یا استوانه های کوچک از لایه های دوتایی با ترکیب Mg3(OH)4Si2O5 تشکیل شده است که در آن یک لایه بروسیت Mg(OH)2 و یک لایه SI2O5 به هم فشرده شده اند.

عدم تطابق دقیق دو شبکه ی بلوری با یکدیگر، سبب ایجاد خمیدگی و در نتیجه به وجود آمدن الیاف توخالی خواهد شد. به همین جهت آزبست کریزوتیل را می توان به سهولت به الیاف بسیار ریز خرد نمود.

این الیاف بسیار ریز نرم و انعطاف پذیر هستند و بهتر از سایر انواع پنبه ی نسوز ریسیده می شوند. با این وجود ، کریزوتیل صنعتی همیشه به صورت دسته الیاف می باشد.

  • آزبست آمیفوبیل

اما بر خلاف کریزوتیل، آزبست آمیفوبیل از نوار های Si4O11 به عنوان عوامل حمایت کننده تشکیل شده است. این نوار ها به نوار های هیدروکسید فلزی فشرده شده اند و نوار های دوتایی را ایجاد می کنند که توسط کاتیون ها به هم نگه داشته می شوند.

بنابراین پنبه ی نسوز آمفیبول را نمی توان به صورت الیاف ریز خرد نمود و بخش های خرد شده شباهت زیادی به سوزن های بلورین سخت خواهند داشت.

ساختار های مختلف انواع آزبست ، خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار متفاوتی را ایجاد می نماید. بر خلاف نوع آمفیبول، الیاف کریزوتیل ” پتانسیل زتا” مثبت از خود نشان می دهد. این ویژگی در کاربرد این نوع الیالف به عنوان صاف کننده و زلال کننده در صنایع غذایی و آشامیدنی و همچنین برای جداسازی ویزوس ها و پیروژن ها از محلول های دارویی حائز اهمیت می باشد. الیاف کریزوتیل ( به دلیل قابلیت خالی بودن الیاف)بر خلاف نوع آمفیبول، در برابر اسید ها ناپایدار اند.

 

بیشتر بخوانید: اسید استئاریک در شمع سازی

خطرات پنبه نسوز و جایگزین های آن

به دلیل مسمومیت الیاف ( الیاف بلند تر از 5 نانومتر و با قطر کمتر از 3 میکرومتر ) در ریه ها و همچنین ایجاد گرد و غبار ریز در خلال فراوری آزبست و مواد آزبست دار (ابتلا به آزبستوزیس، سرطان ریه و مزوتلیوما) مقررات شدیدی برای تامین ایمنی وضع گردیده است. حداکثر غلظت مجاز در مکان های کاری کشور آلمان از سال 1982 برابر یک لیف (Fiber) در هر سانتی متر مکعب بوده است.

الیاف پنبه نسوز و خطرات آن ها 1

این مسئله سبب گردیده است تا در خصوص یافتن مواد جایگزین پنبه کوهی تحقیقات مفصلی به عمل آید و در نتیجه چندین جایگزین برای کاربرد های صنعتی معرفی شده اند.

کاربرد پنبه نسوز

این ماده دارای خواص با ارزش نظیر پایداری حرارتی، اشتعال ناپذیری، مقاومت در برابر پوسیدگی، پایداری در برابر مواد شیمیایی ، قابلیت ریسندگی به صورت الیاف، عایق کاری خوب حرارتی، استحکام مکانیکی و ” تر شوندگی” خوب توسط چسب های معدنی و آلی هستند. به همین جهت در گستره ی وسیعی از کاربرد ها و تقریبا در تمامی بخش های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

به عنوان مثال پنبه نسوز در صفحات و لوله های سیمان آزبستی، لنت ترمز و صفحع کلاچ، منسوجات آزبستی، کف پوش ها، ترکیبات قالب گیری پلاستیک، صفحات آب بندی فشار بالا، تخته و ورقه های آزبستی به عنوان مواد پالایه (صافی)، در ترکیبات قالب گیری، به عنوان ماده ی عایق یا دیافراگم و در بسیاری کاربرد های دیگر به کار می رود.

بیش از 3000 مورد کاربرد برای این ماده وجود دارد. بیشترین مقدار این ماده در مواد چند سازه الیاف برای تقویت مکانیکی مواد اتصال دهنده معدنی (سیمان) یا آلی (پی وی سی، لاستیک، پلاستیک های سخت شونده) مورد استفاده قرار گرفته است. افزایش استحکام کششی ( حدود 10 درصد) الیاف پنبه نسوز تا دمای 400 درجه ی سانتی گراد در برخی از این حوزه های کاربردی حائز اهمیت می باشد. لازم به ذکر است که الیاف شیشه ای در دمای فوق تنها کسری از استحکام خود در دمای اتاق را دارا هستند.

  • کاربرد های الیاف پنبه نسوز در مواد چند سازه ( کامپوزیت)

سیمان آزبستی مهم ترین فراورده ی پایه معدنی تقویت شده با الیاف می باشد که از سال 1900 در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار گرفته است. این الیاف (معمولا کریزوتیل) توسط سیمان پرتلند اتصال داده می شوند و در اثر سفت شدن مخلوط حاصله، ماده تقویت شده ای با 10 تا 20 درصد آزبست همراه با خواص عالی) حاصل می گردد (اترنیت، قولگوریت و…)

در روش سنتی ساخت سیمان آزبستی، دوغاب از سیمان و الیاف این ماده، تهیه شده و در غربال های استوانه ای که به صورت مداوم کار می کنند، به صورت یک ماده ی کرکی لیفی ته نشین می شود. سپس اسن ماده ی کرکی تحت فشار 200 بار فشرده می گردد و برای 24 تا 48 ساعت در قالب ها یاقی می ماند تا سفت شود. فرایند فوق را می توان به وسیله ی سخت گردانی با بخار تسریع نمود.

پنبه نسوز چیست 1

تخته های پنبه نسوز مورد استفاده در پوشش کاری بام و قطعات قالب گیری شده ی دیگر صنایع (شامل لوله های فشار بالا برای کاربرد در فشار های تا 40 بار) نیز به همین شیوه یا روش های مشابه تولید می شوند.

  • کاربرد پنبه نسوز در سیمان

سیمان آزبستی به دلیل داشتن خواص مکانیکی خوب، رسانایی حرارتی پایین، پایداری در برابر هوا، یخ زدگی و پوسیدگی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. دوغاب این ماده و سیمان نیز می تواند برای لایه های عایق حرارتی (داغ و سرد) و صوتی به کمک روش پاشیدن اعمال گردد.

در راستای دستیابی به مواد جایگزین این ماده در سیمان ( نظیر الیاف شیشه، الیاف فولادی، الیاف آلی) کوشش های چشم گیری به عمل آمده است، هر چند که به دلیل قیمت بالای الیاف جایگزین و یا ناپایداری آن ها نسبت به مواد قلیایی موجود در سیمان ، اساسا هیچگونه ماده ی جایگزین مناسبی پیشنهاد نگردیده است.

ضریف اصطحکاک بالای پنبه ی کوهی (0.4 تا 0.5 در مقایسه با کمتر از 0.1 برای الیاف شیشه ) در حوزه ی کاربردی آستر اصطحکاکی حائز اهمیت است. در تولید لنت کلاچ و ترمز ، از 20 تا 60 درصد پنبه نسوز همراه با پر کننده ، تراشه های فلزی و ترجیحا رزین های فنلی و لاستیک ( به صورت یک ماده ی چند سازه) استفاده می شود.

  • لنت ها

در حال حاضر، لنت ترمز های بدون آزبست معروف به ” لنت ترمز نیمه فلزی” نیز ساخته می شوند. این محصولات از مخلوط الیاف فلزی، پودر های فلزی، الیاف سلولزی، الیاف سیلیکات آلومینیوم و پشم سنگ پیوند داده شده به رزین های مصنوعی تشکیل شده اند.

مواد آلی تقویت شده با این ماده ( ترموپلاستیک ها، دورا پلاستیک ها و الاستومر ها) به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله آنها می توان به مواد قالب گیری سخت شونده بر پایه ی رزین های فنلی یا ملامین تقویت شده با پنبه نسوز برای تولید قطعات عایق کاری در موتور های احتراقی، قطعات مورد استفاده در تاسیسات الکتریکی و چرخ دنده ها اشاره نمود. الیاف شیشه ای ، الیاف کرنی و دیگر الیاف مصنوعی به عنوان مواد جایگزین الیافی و کربنات کلسیم، رس یا تالک به عنوان مواد جایگزین غیر الیافی مورد استفاده قرار می گیرند.

  • کفپوش ها

در تولید کف پوش ها و کاشی های پلی وینیل کلراید ، به ترموپلاستیک ها ، آزبست افزوده می شود. اگر چه این ماده سریعا در حال جایگزین شدن با الیاف شیشه ای است. لاستیک تقویت شده با این ماده به عنوان درزگیر به کار می رود. و در تولید ورقه های ” آی تی” که با نام ” کلینگریت” نیز عرضه می شوند، مورد استفاده قرار می گیرد. برای درزگیر های مقاوم در برابر اسید (مانند اسید فسفریک)، این ماده در نوع آمفیبول بر کریزوتیل ارجحیت دارد.

در این نوع کاربرد ها استفاده از الیافی با خطرات کمتر نظیر الیاف گرافیتی یا پلی تترافلوئورواتن رو به افزایش است. منسوجات بافته شده با این ماده، فلوکوله شده یا تابیده شده، غالبا اساس اجزا آب بندی نظیر لایی واشر ها و درزگیرهای حلقوی را تشکیل می دهند.

کاغذ و تخته های ساخته شده با این ماده که از طریق فیلتر کردن و فشرده نمودن دوغاب الیاف ( مشابه تولید کاغذ) تولید می شوند جهت واشر سرسیلندر موتور های احتراقی خنک شونده با آب مورد استفاده قرار می گیرند.

کاربرد پنبه نسوز در کفپوش

  • کاربرد های الیاف پنبه نسوز در منسوجات و مواد صاف کننده

کریزوتیل مناسب ترین نوع آزبست برای منسوجات است. فقط 0.8 درصد ماده ی خام قابل ریسندگی است. در تولید محصولات بافتنی آزبستی، برای دستیابی به استحکام مورد نیاز بایستی الیاف معروف به الیاف حامل افزوده شوند. این عمل حداکثر دمای کار منسوجات را از حدود 480 درجه ی سانتی گراد ( که مربوط به نخ 99 تا 100 درصد آزبستی است) کاهش می دهد. این کاهش دما تابعی از مقدار الیاف حامل خواهد بود. در حوزه ی کاربردی دمالی بالا، استفاده از منسوجات الیاف کانی بدون آزبست روبه افزایش است.

از کریزوتیل به عنوان ماده صاف کننده، در خالص سازی مواد خوراکی، نوشابه ها، جداسازی ویروس ها و پیروژن ها از محلول های دارویی شدیدا حساس استفاده می شود. سطح ویژه بالا، پتانسیل زتای مثبت و خواص تبادل یونی کریزوتیل، تلفیق فوق العاده مطلوبی از خواص به شمار می آیند. بنابراین یافتن ماده ای جایگزین عاری از آزبست یا چنین ویژگی هایی مشکل است. پلایه های سلولزی مخلوط شده با خاک دیاتومه (زتا، پلاس، فیلتر) به عنوان جایگزین پنبه نسوز پیشنهاد شده اند.

 

بیشتر بخوانید: فیلتر کربن

آیا آزبست منجر به سرطان می شود؟

همانطور که گفته شد الیاف آزبست می توانند وارد بدن شده و برای همیشه آن جا بمانند. طی دهه ها، الیاف آزبست به دام افتاده می توانند باعث التهاب، زخم و در نهایت آسیب ژنتیکی شوند. مزوتلیوما یک سرطان نادر و تهاجمی است که در اثر قرار گرفتن در معرض آن ایجاد می شود. این ترکیب همچنین باعث سایر اشکال سرطان و همچنین بیماری پیشرونده ریه می شود.

جمع بندی

  • این ماده مقاومت در برابر خوردگی، گرما، عایق بودن و… در محصولات زیادی مورد استفاده قرار می گیرد.
  • استنشاق و یا بلعیدن این ماده می تواند خطرات زیادی را پدید آورد
  • این ماده بی مزه و بی بو می باشد و با چشم مشاهده نمی گردد. شناسایی این ترکیب تنها با کمک آزمایش های خاص امکان پذیر می باشد
  • مطالعات نشان می دهد که این ترکیب می تواند سرطان های گوناگونی را به وجود آورد
  • شایع ترین سرطان مربوط به آزبست مزوتلیوما است. اما این ترکیب ارتباط خاصی با بیماری هایی نظیر سرطان ریه ، سرطان تخمدان و سرطان حنجره نیز دارد.
  • سایر بیماری هایی که با این ماده به وجود می آیند شامل آزبستوز، پلورال پلور، پلاک های پلوری ، COPD و… است.
  • استفاده از این ماده در آمریکا ممنوع نمی باشد

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.