Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu về sợi carbon hoạt tính, kết hợp với việc nghiên cứu tài liệu về các mẫu áo phòng hóa của nhiều nƣớc, chúng tôi thấy có thể sử dụng vải các bon để chế thử áo phòng hóa. Nghiên cứu kết cấu các mẫu áo phòng hóa của nhiều nƣớc có thể thấy chúng giống nhau về cơ bản. Các áo phòng hóa theo kiểu hấp phụ đều có kết cấu 3 lớp: Lớp ở giữa là vải các bon hoạt tính hoặc vải phủ các bon hoạt tính có tác dụng hấp phụ tác nhân hóa học ở thể khí, sol khí và cả thể lỏng. Lớp ngoài cùng thƣờng làm bằng vải có tẩm chất chống thấm dầu có tác dụng ngăn cản các chất độc ở thể lỏng, còn lớp trong thƣờng bằng vải polyester, cotton hoặc vải bông.
79
Dựa trên nguyên lý trên, chúng tôi đã tiến hành thiết kế chế tạo áo phòng hóa kiểu hấp phụ.
Mô tả kết cấu áo phòng hóa
Kết cấu của áo gồm ba lớp: Lớp ngoài cùng bằng vải cotton màu rằn ri để ngụy trang, lớp ở giữa làm bằng vải carbon hoạt tính đƣợc ghép lại từ các mảnh nhỏ (do thiết bị không cho phép chế tạo đƣợc các tấm vải lớn), lớp trong cùng là vải bông đảm bảo thấm tốt hơi ẩm do cơ thể thoát ra.
Kiểu dáng áo giống nhƣ áo khoác NATO có mũ rời, mũ cũng có kết cấu ba lớp nhƣ áo. Hình 4.1 mô tả kết cấu của áo khoác phòng hóa gồm ba lớp.
Chế tạo phòng hóa sử dụng vải các bon hoạt tính
Vải carbon hoạt tính đƣợc chế tạo theo phƣơng pháp đã đƣợc trình bày trong Chƣơng 3. Các tấm vải các bon đƣợc chế tạo ra có kích thƣớc trong khoảng (20cm x 10cm) - (15cm x 22cm), một số tấm có kích thƣớc nhỏ hơn để tiện lắp ghép. Nhƣ đã nói ở trên do hạn chế của thiết bị hiện có nên chỉ có thể chế tạo đƣợc vải có kích thƣớc nhỏ, còn muốn chế tạo các tấm vải lớn hơn đòi hỏi thiết bị có kích thƣớc lớn hơn. Hình 4.2 trình bày ảnh các tấm vải các bon hoạt tính cho áo phòng hóa.
Hình 4.1. Mô phỏng kết cấu của áo phòng hóa
Hình 4.2. Vải các bon hoạt tính
80
Sau khi chế tạo xong, các tấm vải đƣợc kiểm tra khả năng hấp phụ và các thông số cấu trúc. Kết quả xác định độ hấp phụ và thông số cấu trúc nhƣ sau:
Độ hấp phụ benzen cực đại: 3,02 ÷ 3,78 mM/g Tổng thể tích lỗ nhỏ : 0,270 ÷ 0,283cm3/g Tổng thể tích lỗ trung: 0,040cm3/g
Các điều kiện tiến hành kiểm tra các thông số của vải nhƣ đã trình bày trong Chƣơng 3. Áo đƣợc cắt may giống nhƣ may một áo khoác ba lớp thông thƣờng. Lớp giữa đƣợc ghép bằng các tấm vải các bon hoạt tính. Hình 4.3 trình bày ảnh áo phòng hóa cùng với mũ.
Hình 4.3. Áo phòng hóa bằng vải các bon hoạt tính
Kiểm tra khả năng phòng độc của áo phòng hóa
Chất độc ipêrit dùng để kiểm nghiệm áo ở dạng lỏng có khả năng gây độc chết ngƣời qua tiếp xúc với da. Đây là loại chất độc quân sự còn tồn tại nhiều trong các kho vũ khí hóa học trên thế giới.
Điều kiện tiến hành kiểm nghiệm: Nhiệt độ : 370C
Độ ẩm 85%
Chất độc ipêrit : 2,5mg/cm2 Áp suất: P = 760mmHg
81
- Kết quả đánh giá khả năng phòng độc của vải carbon với chất độc lỏng ipêrit là :
Thời gian kháng độc từ 60 phút đến 75 phút.
Áo phòng độc có thời gian bảo vệ đối với chất độc dạng lỏng còn thấp so với của nƣớc ngoài mặc dù độ hấp phụ của vải carbon khá cao 3,02 ÷ 3,78 mM/g. Nguyên nhân là lớp vải ngoài cùng của áo không đƣợc tẩm tác nhân chống thấm nên khi chất độc dạng lỏng bám vào lập tức thấm qua lớp ngoài vào lớp vải các bon với nồng độ khá cao. Vải các bon lại có khả năng thấm nƣớc tốt nên cho chất lỏng qua và hấp phụ các phân tử chất độc lại. Tuy nhiên thời gian bão hóa đối với chất độc dạng lỏng sẽ ngăn hơn do nồng độ của chất độc thấm vào vải cao. Các áo phòng hóa của nƣớc ngoài có lớp chống thấm dầu ở ngoài cùng nên đã hạn chế về cơ bản chất độc dạng lỏng thấm vào lớp vải các bon. Các phân tử chất độc thẩm thấu qua lớp vải ngoài ở dạng khí và sol khí vào lớp các bon hoạt tính và bị giữ lại ở đây. Nhƣ vậy thời gian mà chất độc thấm đƣợc vào lớp vải các bon tăng lên, nồng độ chất độc ở dạng hơi cũng nhỏ hơn ở dạng lỏng và sợi các bon không (ít) bị thấm ƣớt nên khả năng hấp phụ cũng tốt hơn. Vì vậy thời gian kháng độc của các áo phòng hóa của nƣớc ngoài lâu hơn. Thời gian kháng độc của các loại áo hoạt động theo nguyên lý hấp phụ hiện có trên thế giới nằm trong khoảng 1h30‟ † 2h30‟.
Để có đƣợc áo phòng hóa với thời gian bảo vệ cao thì phải sử dụng vải chống thấm dầu ở lớp ngoài của áo. Thời gian bảo vệ 60 phút đến 75 phút với chất độc dạng lỏng mà không có lớp chống thấm cho thấy vải các bon hoạt tính do đề tài chế tạo có thể thực hiện đƣợc chức năng hấp phụ trong bộ quần áo phòng hóa.
Áo phòng hóa thẩm thấu không khí tốt tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi chất giữa cơ thể và môi trƣờng, nó có khả năng hút tốt các hơi ẩm do ngƣời thoát ra nên khi mặc không có cảm giác nóng hoặc khó chịu. Ngoài ra lớp vải các bon có khả năng hấp phụ hồng ngoại, do đó áo phòng hóa còn có khả năng nguỵ trang đối với khí tài quan sát hồng ngoại và mắt thƣờng. Áo có lớp vải các bon hoạt tính ở giữa còn có khả năng cách nhiệt tốt và khó cháy. Do vậy, tiện lợi trong việc sử dụng chống nóng và rét rất tốt.