در مقاله انواع فوم آتش نشانی و کاربرد آن، دریافتیم که فوم آتش نشانی یک عامل خاموش کننده مخصوص حریق‌های کلاس A و B است. این خاموش کننده از طریق ایجاد یک پوشش بر روی حریق و جلوگیری از رسیدن اکسیژن به سوخت باعث مهار شدن آن می‌شود؛ اما مواد تشکیل دهنده فوم آتش نشانی چیست و شامل چه ترکیباتی می‌شود؟ در ادامه این مقاله از گنجینه پاوان، صفر تا صد مشخصات و فرمولاسیون فوم آتش نشانی را باهم بررسی می‌کنیم.
انواع فوم آتش نشانی
به‌طور کلی فوم یا کف آتش نشانی، یک عامل اطفای چند کاربرده است که شامل دو نوع شیمیایی و مکانیکی می‌شود. متناسب با فرمولاسیون‌های متفاوت، انواع مختلفی از این عامل اطفاء وجود دارد که به متداول‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم.
فوم شیمیایی
این مدل، قدیمی‌ترین نوع فوم بوده که حاصل واکنش شیمیایی بین یک اسید (مانند اسید سولفوریک) و یک باز (مانند بی‌کربنات سدیم) است. فوم‌های شیمیایی، به دلیل سختی فرایند آماده‌سازی و ماندگاری کوتاهی که دارند، کمتر استفاده شده و امروزه تقریبا منسوخ شده به حساب می‌آیند.
فوم مکانیکی
در حال حاضر، فوم مکانیکی پرکاربردترین و رایج‌ترین فوم مورد استفاده در سیستم اطفا حریق فوم است. این نوع کف از ترکیب محلول فوم ( آب و کنسانتره) با هوا و در اثر یک فشار مکانیکی از طریق نازل یا ژنراتور فوم ساخته می‌شود. تمام انواع فوم‌های مدرن زیرمجموعه فوم مکانیکی محسوب شده که خود به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:
- فوم طبیعی
- فوم مصنوعی
فوم‌های طبیعی بر پایه پروتئین‌های حیوانی یا گیاهی و فوم‌های مصنوعی بر پایه سورفکتانت‌های شیمیایی ساخته می‌شوند. در بخش بعدی، تعدادی از فوم‌های مکانیکی را با هم مرور می‌کنیم.
فوم تشکیل دهنده فیلم آبی (AFFF)
فوم AFFF یکی از پرکاربردترین کف‌های مصنوعی آتش نشانی بوده که شامل سورفکتانت‌های فلوئوردار است. این نوع فوم با ایجاد یک لایه نازک روی سطح سوخت، اکسیژن را از آنش جدا کرده و آن را مهار می‌کند. AFFF در برابر آتش‌سوزی‌های کلاس B که شامل مایعات قابل اشتعال است موثر بوده و در سیستم‌های فوم تنفسی و غیرتنفسی به کار می‌رود.
نکته: در سیستم فوم تنفسی، محلول فوم با هوا ترکیب شده و کفی سبک اما حجیم تولید می‌کند. در مقابل سیستم فوم غیرتنفسی بدون نیاز به هوادهی پخش شده و کف متراکم و سنگین‌تری داشته که پایداری آن هم بیشتر است.
فوم تشکیل دهنده فیلم آبی مقاوم در برابر الکل (AR-AFFF)
AR-AFFF یک نوع فوم مصنوعی تخصصی، برای مقابله با آتش‌سوزی‌های ناشی از حلال‌های قطبی و سوخت‌های الکلی‌ست. این کف افزودنی‌هایی دارد که یک مانع محافظ بر روی سوخت ایجاد کرده و از نفوذ آب به سوخت جلوگیری و آتش را خاموش می‌کند.
فوم پروتئینی
فوم‌های پروتئینی از منابع طبیعی مثل پروتئین‌های حیوانی تهیه شده و برای خاموش کردن حریق‌های کلاس A استفاده می‌شوند؛ یعنی آتش‌سوزی‌هایی که علتشان سوختن موادی مانند چوب، کاغذ یا سایر مواد جامد قابل احتراق است. این نوع فوم با ایجاد یک لایه ضخیم و پایدار روی سطح سوخت، شعله‌ها را خفه کرده و مانع از شعله‌ور شدن دوباره می‌شود.
فلوئوروپروتئین فوم (FP)
فوم فلوروپروتئین ترکیبی از خواص فوم پروتئینی و AFFF است. این کف در برابر آتش‌سوزی‌های مبتنی بر هیدروکربن موثر بوده و در محیط‌های پرخطر مانند پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های پتروشیمی و… استفاده می‌شود.
جدول زیر مقایسه‌ای از فوم‌هاش آتش نشانی را نشان می‌دهد.
| نوع فوم آتش‌نشانی | مواد تشکیل‌دهنده اصلی | کلاس حریق مناسب | ویژگی‌ها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| فوم شیمیایی | واکنش اسید سولفوریک (H2SO4) با باز | A (محدود) ، B | قدیمی، جایگزین‌های مدرن بهتر؛ مناسبِ تمرینات آموزشی. |
| فوم پروتئینی | پروتئین‌های حیوانی با پایدارکننده‌ها | B | ایجاد لایه ضخیم و پایدار؛ مناسب سوخت‌های مایعِ حاوی هیدروکربن. |
| فوم AFFF (تشکیل‌دهنده فیلم آبی) | سورفکتانت‌های فلوئوردار | B | خاموش‌سازی سریع؛ ایجاد فیلم نازک روی سوخت برای خفگی بخارات. |
| فوم AR-AFFF (مقاوم در برابر الکل) | AFFF + پلیمرهای مقاوم در الکل | B (قطبی و غیرقطبی) | مناسب حلال‌های قطبی (الکل‌ها) و صنایع پتروشیمی. |
| فوم فلوروپروتئینی (FP) | ترکیب پروتئین + سورفکتانت‌های فلوئوردار | B | پایداری بالا در حریق‌های حوضچه‌ای و مخازن؛ مناسب اسکله‌ها و فرودگاه‌ها. |
| فوم مصنوعی (F3 بی‌فلور) | سورفکتانت‌های هیدروکربنی | A (محدود) ، B | دوستدار محیط‌زیست؛ سازنده لایه پایدار بدون مواد فلوئوردار. |
| فوم با انبساط بالا / متوسط / کم | – | A ، B (بسته به کاربرد) | انبساط بالا: فضاهای بسته (تونل، زیرزمین) برای جابجایی اکسیژن؛ انبساط متوسط: مهار نشت‌ها و آشیانه‌ها؛ انبساط کم: لایه متراکم و پایدار برای حریق‌های حوضچه‌ای. |
فرمولاسیون و مواد تشکیل دهنده فوم آتش نشانی
فرمولاسیون فوم آتش نشانی از چندین جزء کلیدی تشکیل شده است که هر کدام هدف خاصی را در خاموش کردن آتش انجام می‌دهند. این اجزا به طور کلی شامل سورفکتانت‌ها، آب، تثبیت‌کننده‌های کف، حلال‌ها و مواد افزودنی هستند. در ادامه درباره هرکدام از این اجزا توضیح خواهیم داد.
آب: آب اصلی‌ترین بخش محلول فوم است که بیش از 90 درصد حجم محلول را تشکیل می‌دهد. این ماده مهم به عنوان حلال و عامل خنک کننده عمل کرده و در کنار آن بستر مناسبی برای ترکیب سایر مواد شیمیایی ایجاد می‌کند. غلظت و کیفیت آب مصرفی (سختی، میزان املاح، شوری) می‌تواند بر عملکرد فوم تأثیر بگذارد.
سورفکتانت‌ها: سورفکتانت‌ها مواد فعال سطحی در فرمولاسیون فوم های آتش نشانی هستند. آن‌ها کشش سطحی آب را کاهش داده و امکان تشکیل یک پوشش پایدار را فراهم می‌کنند. همچنین، این مواد به محصور کردن بخارات قابل اشتعال کمک و از احتراق مجدد آن‌ها جلوگیری می‌کنند. به‌صورت کلی سورفکتانت‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- فلورینه
- هیدروکربنی
نوع فلورینه (AFFF) توانایی تشکیل یک فیلم نازک روی سطح سوخت‌های هیدروکربنی را دارد و به این شکل از تبخیر بخارات جلوگیری می‌کند. نوع هیدروکربنی که امروزه در فوم‌های بی‌فلور (F3) استفاده می‌شود، دوستدار محیط زیست بوده اما نیازمند به تثبیت‌کننده‌های قوی‌تر برای داشتن همان سطح از کارایی فلورینه است.
پلیمرها و تثبیت‌کننده‌های فوم: پایدار‌کننده‌های فوم به دیگر مواد تشکیل دهنده فوم آتش نشانی اضافه می‌شوند تا پایداری و طول عمر آن‌ها را افزایش دهند. به عنوان مثال، در فوم‌های الکل‌مقاوم، پلیمرها با تشکیل یک لایه ژل‌مانند روی سطح سوخت مانع از تجزیه سریع کف توسط سوخت‌های قطبی مثل الکل یا استون می‌شوند.
حلال‌ها: گاهی اوقات حلال‌ها در فرمول فوم برای بهبود سازگاری بین سورفکتانت‌ها و آب، افزایش انبساط کف یا تسهیل گسترش سریع استفاده می‌شوند. حلال‌های رایج مورد استفاده شامل الکل‌ها و گلیکول‌ها هستند.
افزودنی‌ها: افزودنی‌های مختلفی ممکن است به سایر مواد تشکیل دهنده اضافه شود تا عملکرد آن‌ها را با خطرات خاص آتش سوزی یا شرایط محیطی مطابقت دهد. این افزودنی‌ها می‌تواند شامل بازدارنده‌های خوردگی، مواد ضد یخ، مواد غلیظ‌کننده و رنگ‌ها باشد. برخی افزودنی‌ها مانند رنگ یا بو، برای شناسایی سریع نوع فوم به آن اضافه می‌شوند.
اهمیت چگالی فوم آتش نشانی در اطفای حریق
تنظیم چگالی فوم آتش نشانی شامل تنظیم دقیق غلظت کنسانتره فوم و آب است. چگالی فوم آتش نشانی معمولا بر حسب حجم آن واحد اندازه‌گیری شده که به طور معمول از واحد کیلوگرم بر لیتر یا پوند بر گالن استفاده می‌کنند. این شاخص بیان می‌کند که حجم کف تولیدشده چند برابر حجم محلول اولیه (آب و کنسانتره) است. هرچه نسبت انبساط بالاتر باشد، کف سبک‌تر و حجیم‌تر است و هرچه این نسبت پایین‌تر باشد، کف سنگین‌تر و متراکم‌تر خواهد بود. بر اساس این معیار، فوم‌ها در سه دسته اصلی طبقه‌بندی می‌شوند:
- فوم با انبساط کم: چگالی آن زیاد بوده و کاربرد اصلی‌اش در مهار آتش‌سوزی‌های بزرگ مایعات قابل اشتعال است.
- فوم با انبساط متوسط: تعادلی میان چگالی و حجم ایجاد کرده و کاربردهای عمومی دارد.
- فوم با انبساط بالا: چگالی کمی دارد و برای فضاهای بسته و کنترل گازهای احتراق مناسب است.
عوامل موثر بر تراکم کف
عواملی که بر تراکم کف آتش نشانی تاثیر می‌گذارد شامل موارد زیر می‌شود.
غلظت کنسانتره فوم
غلظت کنسانتره فوم در محلول آب، عامل اولیه موثر بر تراکم کف است. افزایش غلظت فوم کنسانتره باعث افزایش چگالی و کاهش آن منجر به کاهش چگالی فوم می شود (رابطه مستقیم). تنظیم غلظت کنسانتره را با استفاده از تجهیزات مخصوص انجام می‌دهند.
کیفیت آب
کیفیت آب مورد استفاده برای رقیق کردن کنسانتره فوم، بر تراکم کف تأثیر می‌گذارد. آب سخت یا آب حاوی سطوح بالای مواد معدنی ممکن است بر پایداری و چگالی فوم تأثیر بگذارد. استفاده از آب نرم یا دیونیزه شده، به حفظ عملکرد کف کمک کند.
روش استفاده
نحوه استفاده از فوم، مانند استفاده از دستگاه‌های مکش هوا یا برون ده، بر تراکم فوم تأثیر می‌گذارد. دستگاه‌های هواکش، هوا را به محلول فوم وارد کرده و باعث افزایش انبساط و کاهش چگالی آن می‌شوند، درحالی که دستگاه‌های غیرمکشی، فوم متراکم‌تر و با چگالی بالاتر تولید می‌کنند.
تاریخ انقضا و ماندگاری فوم آتش نشانی
فوم آتش‌نشانی به عنوان یک ماده شیمیایی دارای تاریخ انقضای خاصی‌ست و پس از مدتی کیفیت خود را از دست می‌دهد. فوم‌های مصنوعی یا سنتتیک معمولا تا 10 سال ماندگاری دارند، در حالی‌که فوم‌های پروتئینی حداکثر 5 تا 7 سال قابل استفاده هستند. البته شرایط نگهداری تأثیر مستقیم بر عمر فوم دارد. نگهداری در دمای مناسب بین 5 تا 45 درجه سانتی‌گراد، دور بودن از نور مستقیم خورشید و جلوگیری از یخ‌زدگی، همگی برای حفظ کیفیت ضروری هستند.
نتیجه‌گیری
فوم آتش نشانی یکی از پرکاربردترین خاموش‌کننده‌ها در سیستم‌های اطفای حریق است. فوم‌های شیمیایی که در گذشته استفاده می‌شدند، کارایی و پایداری کمی داشتند و رفته رفته جای خود را به فوم‌های مکانیکی دادند. این فوم‌ها از ترکیبی از آب، سورفکتانت‌ها، پلیمرهای تثبیت‌کننده، حلال‌ها و افزودنی‌های مختلف ساخته شده که هر یک نقش مهمی در افزایش کیفیت و پایداری کف ایفا می‌کند. همچنین عواملی مانند غلظت کنسانتره، کیفیت آب، روش استفاده و شرایط نگهداری تأثیر مستقیمی بر عملکرد و ماندگاری فوم دارند.
