کف و کفساز ها

مقدمه :

فوم (Foam) یا کف آتش نشانی یکی از بهترین خاموش کننده های حریقهای گروه B (مایعات قابل اشتعال ) می باشد. کفهای اطفاء حریق مجموعه ای از حبابهای مملو از هوا یا گاز می باشند که به روشهای متعدد از محلولهای کف بدست می آیند.

بعلت اینکه چگالی این حبابها از چگالی سبک ترین مایعات قابل اشتعال کمتر است این حبابها در سطح مایعات قابل اشتعال شناور شده و با جایگزینی هوا، سرد کردن، ایجاد لایه پایدار مقاوم در مقابل بخارات متصاعده و تولید مواد جاذب آب (در جداره حباب) موجب اطفاء حریق می گردند. اصولاً کف برای ایجاد یک پوشش یکنواخت و شناور بر روی مایعات آتش گیر و سوختنی که سبک تر از آب هستند جهت جلوگیری از آتش گیری و یا اطفاء آنها بکار می رود و این کاربرد کف همچون جدا کننده هوا از آتش و سرد کننده سطح ماده سوختنی عمل می کند . همچنین با جلوگیری از ایجاد بخارات آتش گیر مایعات سوختنی از عمل احتراق مجدد جلوگیری می کند و با داشتن خاصیت چسبندگی به سطح مایع سوختنی، از آتش سوزی ماده در اثر سرایت آتش های مجاور جلوگیری می کند. کف می تواند به عنوان پیشگیری از حریق ، کنترل کننده آن و همچنین جهت خاموش کردن حریق های ناشی از مایعات سوختنی بکار گرفته شود.

کف مورد نیاز در آتش نشانی می باید با توجه به درصد کف، نوع کف، تناسب ساز مناسب و سرلوله کفساز مناسب تولید و به محل حریق پاشیده شود. لذا در جزوه حاضر به این امر پرداخته می شود.

 

شناخت کف اطفایی

۱-۱- تاریخچه استفاده از کف آتش نشانی

انسان از زمانهای بسیار قدیم با آتش و حریق روبرو بوده است و بالطبع آب را که به راحتی در دسترسش بوده، بعنوان یک خاموش کننده آتش شناخته است. تا اواخر قرن هیجدهم که انقلاب صنعتی بطور وسیعی صورت گرفت و تولید و مصرف انواع مواد ئیدروکربنی (نفتی) در صنعت بطور وسیعی گسترش پیدا نمود و همه گیر شد مشکل آتش سوزی مخازن نفتی و مایعات آتش گیر و سوختنی با توجه به اینکه سطح سوز می باشند، وزن مخصوص آنها پایین‌تر از وزن مخصوص آب می باشد، غیر قابل حل شدن در آب هستند (مایعاتی که روی آب شناورند)، با دریافت حرارت به سادگی تبخیر می شوند و با آب اطفاء نمی شوند بعنوان یک معضل بزرگ خود نمایی نمود.

محققان در جستجوی ماده‌ای بعنوان خاموش کننده مایعات قابل اشتعال بودند؛ در سال ۱۸۷۷ میلادی یک محقق انگلیسی بنام جی جانسون اولین پیشنهاد استفاده از کف بعنوان خاموش کننده آتش را به ثبت رساند. هدف از بکارگیری کف تولید ترکیبی بود که بتواند بر روی مایعات نفتی با توجه به خاصیت کف زایی آن طوری قرار گیرد که آتش را خاموش و از شعله ور شدن مجدد آن جلوگیری نماید.

در سال ۱۹۰۴ میلادی آزمایشهای  عملی برای استفاده از کف های ساخته شده توسط محقق روسی بنام لورنت که امروزه کف شیمیایی (CHEMICAL  FOAM) نامیده می‌شود  انجام شد. این کف در اطفاء حریق آتش سوزی یک مخزن بزرگ (مخزنی به قطر ۳۵ فوت ) در شهر باکو بکار گرفته شد و بطور موفقیت آمیزی عمل نمود که پس از آن مانند سایر ابداعات بشر کف آتش نشانی نیز تکامل یافته و امروزه انواع آن با قدرت و خاصیت های مختلف بسیار ساده در اختیار مصرف کنندگان قرار می گیرد.

۱-۲) تعریف کف

۱-۲-۱- کف ماده‌ای است که برای خاموش‌کردن آتش‌سوزی مایعات قابل اشتعال (گروه B) بکار می رود. اگر چه کف را می توان برای اطفاء بعضی دیگر از گروههای حریق نیز بکار برد، اما اثر کف در اطفاء حریقهای مایعات بیشتر است.

۱-۲-۲) کفهای اطفاء حریق مجموعه ای از حبابهای مملو از هوا یا گاز می باشند که به روشهای متعدد از محلولهای کف بدست می آیند و بعلت اینکه چگالی این حباب ها از چگالی سبک ترین مایعات قابل اشتعال کمتر است این حبابها در سطح مایع شناور شده و با جایگزینی هوا، سرد کردن ، ایجاد لایه پایدار مقاوم در مقابل بخارات متصاعده و تولید مواد جاذب آب ( در جداره حباب) موجب اطفاء حریق می گردند.

 

۱-۲-۲- اصطلاحات کف :

در این جزوه بعلت اینکه برای واژه های انگلیسی برخی از مواد و وسائل کف و کفسازها لغت فارسی معادل که در عین مفهوم بودن ناآشنا نیز نباشد وجود نداشت از کلماتی که رساننده معنی باشد استفاده گردیده است.

مایع کف :

برای آنچه از طرف کارخانه سازنده کف در داخل ظروف عرضه می شود که معادل
FOAM liquid)) ، (FOAM concentrate) ، (FOAM  compound) می باشد.

محلول کف :

برای مایعی که درصدی از مایع کف و آب با هم مخلوط شده اند این عمل در اینداکتور انجام می گیرد که در آن کف با توجه به درصد آن با میزان آب مناسب با هم مخلوط می شوند و تولید محلول کف می گردد که معادل (FOAM  solution) می باشد.

حباب کف :

محصول نهایی کف که از سرلوله کفساز خارج می شود که معادل (FINISHED  FOAM) می باشد.

فصل ۲

شناخت مکانیزم عملکرد کف روی آتش

کف بر روی حریق چهار عمل اصلی انجام می دهد و یک عمل فرعی ، که در ذیل به شرح آنها می پردازیم.

الف ـ مقداری از حرارت حریق را می گیرد (براثر اختلاف دمایی که بین حریق و کف وجوددارد و طبق قوانین تعادل حرارتی دو ماده که در کنار یکدیگر قرار می گیرند، مقداری از حرارت حریق توسط کف جذب می شود).

ب ـ از برخاستن بخارات قابل اشتعال جلوگیری بعمل می آورد.(کف بر روی حریق با تشکیل سدی از برخاستن بخارات قابل اشتعال و اختلاط آن با اکسیژن و ادامه حریق جلوگیری بعمل می آورد).

ج ـ از رسیدن اکسیژن به مایع در حال اشتعال جلوگیری به عمل می آورد (همانطور که کف از برخاستن بخارات قابل اشتعال جلوگیری می کند از نفوذ اکسیژن به سمت بخارات قابل اشتعال جلوگیری می کند).

دـ از برگشت شعله و ایجاد حریق مجدد جلوگیری می نماید. (یکی از مشخصه های خوب کف آن است که با توجه به تشکیل لایه ذکر شده، از شعله وری مجدد، که حتی الامکان انفجار را هم در بر دارد، جلوگیری می کند).

همانطوری که قبلاً گفته شد کف یک عمل فرعی نیز در محیط انجام می دهد . رقیق کردن هوای محیط حریق به علت گرما و تبخیر آب موجود در کف و تبدیل آن به بخار باعث می گردد که عمل رانش هوای محیط اطراف صورت گرفته و باعث رقیق شدن هوای محیط منطقه عملیاتی می گردد.

 

فصل ۳

انواع کف

۳-۱- طبقه بندی کف در ابعاد مختلف:

«انواع مایع کف »

مایع کف بطور کلی از سه نظر دسته بندی می شود:

۳-۱-۱- مایع کف از نظر مواد تشکیل دهنده (مواد اولیه)

۳-۱-۲- مایع کف از نظر تشکیل حباب (مثلث کف)

۳-۱-۳- مایع کف از نظر توسعه حجمی ( انبساط حجمی)

 

۳-۱-۱- مایع کف از نظر مواد تشکیل دهنده:

مایع کف از نظر مواد تشکیل دهنده بطور کلی به دو دسته تقسیم می شوند:

الف ـ مایع کف هایی که پایه پروتئینی دارند :

مایع کف هائی که پایه پروتئینی دارند ممکن است به سه شکل تقسیم شوند:

الف ـ پروتئین حیوانی : از ضایعات گاو و گوسفند مانند شاخ، سم ، استخوان و خون .

ب ـ پروتئین گیاهی : بعضی از گیاهان و قارچ ها دارای مواد پروتئینی هستند که جهت تولید کف از این گیاهان استفاده می گردد.

ج ـ پروتئین آزمایشگاهی : بعضی از کشورها به دلیل نداشتن پروتئین قوی، پروتئین لازم در تولید مایع کف را در آزمایشگاه از ترکیب مواد یا تجزیه بعضی مواد دیگر بدست می‌آورند.

د ـ تحت عنوان کف های مصنوعی (سینتاتیک) شهرت دارند که بنیان آنها از مواد مصنوعی می باشد. مایع کف‌های پروتئینی معمولاً جهت خاموش کردن حریق‌هایی که در سطوح آزاد اتفاق می افتد ، بکار می روند.

 

مایع کفهای پروتئینی به دو دسته تقسیم می شوند:

الف ـ مقاوم در برابر الکلها

ب ـ غیر مقاوم در برابر الکلها

مایع کفهای پروتئینی که در برابر حل شدن در الکلها مقاومت می کنند ، مقاوم در برابر الکلها نامیده می شوند، جهت خاموش کردن آتش سوزی الکلها از این نوع مایع کف‌ها استفاده می گردد.

این نوع مایع کف‌ها جزء مایع کف‌های مخصوص محسوب می شوند.

مایع کف‌های پروتئینی که در الکلها حل می شوند غیر مقاوم در برابر الکلها خوانده شده، جزء مایع کفهای معمولی محسوب می گردند و جهت خاموش کردن مایعات قابل اشتعال که در آنها حل نمی شوند مورد استفاده قرار می گیرند.

 

ب ) مایع کف‌هایی که پایه غیر پروتئینی دارند :

این نوع مایعات کفی را به نام مایع کف‌های سینتاتیک (مصنوعی) می شناسند. از مواد شیمیایی تشکیل شده و توسعه حجمی آنها زیاد می باشد.

این کف معمولاً جهت خاموش کردن حریق هایی بکار می رود که در محیط های بسته صورت گرفته است و جایگزین اکسیژن می گردد.

 

نمودار انواع مایع کف از نظر مواد تشکیل دهنده:

انواع مایع کف از نظر مواد تشکیل دهنده

 

 

سایر مایع کف‌های ساخته شده از این دسته بندی خارج نیستند و فقط ممکن است مواد شیمیایی آنها کمی با یکدیگر اختلاف داشته باشد.

۳-۱-۲- مایع کف از نظر تشکیل مثلث کف :

جهت دستیابی به حبابهای کف به دخالت سه عامل، مایع کف، آب و هوا نیاز می باشد.

 

 

 

مایع کف‌ها بطور کلی از نظر تشکیل مثلث به دو دسته تقسیم می شوند:

الف ) مایع کف شیمیایی

ب ) مایع کف مکانیکی

 

الف ـ مایع کف شیمیایی :

مایع کف شیمیایی از ترکیب شیمیایی دو محلول سولفات آلومینیوم و بی‌کربنات سدیم (محلول جوش شیرین) بدست می آید . این نوع مایع کف معمولاً در خاموش کننده های دستی که ظرفیت آنها ۲ گالن بوده ، ساخته شده و بزرگتر و کوچکتر از دو گالن به صرفه نبوده و اکنون نسبت به ساخت و تهیه این نوع خاموش کننده ها چندان توجهی نمی گردد.

مثلث تشکیل حباب این نوع مایع کف در داخل خاموش کننده تشکیل می شود یعنی از ترکیب محلول سولفات آلومینیوم و بی کربنات سیدیم تولید هیدرات آلومینیوم و سولفات سدیم و گاز CO_۲ (گاز کربنیک) می گردد. فرمول واکنش بصورت زیر می باشد:

۶CO_۳H Na  + (SO_۴) _۳AL_۲                 ۳SO_۴Na_۲ + ۲AL (OH)_۳ + ۶CO_۲

در نتیجه مثلث آن بصورت زیر خواهد شد:

از این رو این نوع مایع کف، مایع کف شیمیایی گفته می شود.

توجه: هیدرات آلومینیوم و سولفات سدیم موادی هستند که عمل تولید کف را بر روی حریق انجام می دهند.

 

ب ـ مایع کف مکانیکی :

تولید حباب کف در این نوع مایع کف بصورت مکانیکی انجام می گیرد.

یعنی وقتی که مایع کف با آب مخلوط شده، به سر لوله کفساز می رود و در آنجا با جذب هوا به صورت حباب در می آید.

در این حالت مثلث آن به شکل زیر خواهد بود.

تمام کف‌های مایع پروتئینی و غیر پروتئینی چون مثلث کف آنها بطور مکانیکی تشکیل می‌گردد مایع کف مکانیکی محسوب می شوند.

نمودار زیر انواع مایع کف از نظر تشکیل مثلث کف را نشان می دهد.