Komposiittien ydinajatus on yhdistää eri materiaaleja yhdeksi rakenteeksi, joka on vahvempi ja kestävämpi kuin sen osat erikseen. Tavallisesti komposiitti koostuu kahdesta pääkomponentista, lujitteesta ja matriisista. Lujite tuo nimensä mukaan tuotteeseen lisää lujuutta, kuten esimerkiksi lasi- tai hiilikuidut. Matriisi puolestaan sitoo lujitteen yhteen ja suojaa sitä ympäristön vaikutuksilta, kuten hartsit tai erilaiset polymeerit.
Komposiittimateriaalit ovat mahdollistaneet mitä mielikuvituksellisemmat rakenteet niin ilmailussa kuin autoteollisuudessakin. Entistä kevyempien ja lujempien rakenteiden saapumista markkinoille tervehdittiin ilolla. Mutta jäikö uusien materiaalien kehittämisen innostuksessa huomioimatta, millaisia riskejä komposiitit voivat aiheuttaa onnettomuustilanteissa, joissa pelastushenkilöstö joutuu kohtaamaan tai sammuttamaan niitä?
Pelastajien ja muiden onnettomuustilanteissa työskentelevien henkilöiden oma turvallisuus on itseisarvo monissa onnettomuustilanteissa, kuten tieliikennepelastamisessa. Kuitenkin niin sanotut näkymättömät turvallisuusuhat jätetään helposti liian vähäiselle huomiolle. Vaikka komposiitit parantavat autojen ja ilma-alusten suorituskykyä keveyden ja kestävyyden ansiosta, niiden käsittely pelastustilanteissa vaatii erityistä osaamista ja varusteita.
Komposiitti- ja nanomateriaalit operatiivisessa toiminnassa, altistuminen ja sen vähentäminen -hankkeen lähtökohtana onkin parantaa pelastajien työturvallisuutta onnettomuustilanteissa, joissa esiintyy komposiitteja. Hankkeessa halutaan selvittää, mille pelastustoimen työtehtävillä altistutaan ja kuinka pelastustehtävät sekä suojautuminen tulisi tehdä, jotta altistuminen komposiittien epäpuhtauksille pysyisi mahdollisimman pienenä. Lisäksi on tärkeä selvittää, kuinka nämä kuitumaiset epäpuhtaudet puhdistuvat suojavarusteista.
Komposiittien erityispiirteet onnettomuustilanteissa
Onnettomuustilanteissa komposiitit käyttäytyvät hyvin eri tavoin kuin esimerkiksi metallit. Toisin kuin metalli, joka taipuu ja muovautuu, esimerkiksi hiilikuitu hajoaa helposti teräviksi säleiksi. Tämä tekee pelastustehtävistä haastavampia, sillä terävät säleet voivat vahingoittaa pelastushenkilöstöä tai pelastettavia. Hiilikuitu ei myöskään reagoi vääntämiseen tai painumiseen samalla tavalla kuin perinteiset metallit, joten onnettomuustilanteessa niiden käyttäytymistä on vaikeampi ennakoida. Tämä vaatii pelastajilta erityistietämystä siitä, kuinka komposiittirakenteet käyttäytyvät, kun niitä leikataan tai puretaan. Pelastajilla tulisi olla myös tieto siitä, mitkä leikkausvälineet sopivat erityisesti komposiiteille.
Epäpuhtauksille altistuminen on ehkä yksi hankalimmista komposiittien aiheuttamista riskeistä pelastustilanteissa. Komposiittimateriaalit voivat palaa erittäin korkeissa lämpötiloissa ja vapauttaa palamistuotteita, kuten syanidia, hiilimonoksidia ja muita myrkyllisiä kaasuja. Tämä on erityisen ongelmallista ilmailualan pelastustilanteissa, joissa korkeita lämpötiloja esiintyy tavallista enemmän. Hengityksensuojaimet ovat siis välttämättömiä, jotta pelastajat eivät altistu vaarallisille yhdisteille.
Lisäksi monissa sähköajoneuvoissa käytetään komposiitteja keveytensä vuoksi, ja sähköajoneuvojen akkupalo voi syttyessään reagoida komposiittirakenteiden kanssa arvaamattomasti. Tämä luo uusia vaaratekijöitä. Komposiittimateriaalien leikkaaminen ja murtuminen vapauttaa lisäksi epäpuhtauksia ilmaan. Leikkaustilanteissa vapautuu helposti pieniä kuituja ja pölyä, jotka voivat aiheuttaa vähintäänkin hengitystieongelmia tai ihoärsytystä. Pelastustehtävälle osallistuvien onkin äärimmäisen tärkeää käyttää oikeanlaisia suojavarusteita, kuten riittävää hengityksensuojausta ja palopukua välttääkseen altistumista komposiittipölylle.
Tutkimustuloksista käytäntöön?
Hankkeen ensimmäisten testien alustavat tulokset ovat antaneet jo viitteitä siitä, mitä tutkimushanketta hakiessa epäilimmekin; tälle tutkimukselle on ollut tarvetta. Puukkosahan upotessa komposiittiin, suojavarusteissa työtä tehnyt henkilö peittyi nopeasti komposiittipölyyn. Alustavat tulokset osoittivat, että edes puhallinavusteinen hengityksensuojain ei välttämättä riitä komposiittipölyä vastaan, vaan suojaimen tukkeutumisriski on ilmeinen. Alustavat tulokset antoivat huolestuttavia tuloksia myös siitä, että kuituja löytyy runsaasti palopuvun pinnasta.
Vaikka komposiittien työstöstä muodostuu pölyä ja joskus myös arvaamattoman teräviä murtumapintoja, BMW iX:n hiilikuituvahvisteista pilaria leikatessa saimme hieman esimakua myös siitä, millaisia muita yllätyksiä komposiittirakenteet voivat pitää sisällään. Varmoin ottein valittu puukkosaha ei toiminut pilariin laisinkaan, vaan asianmukainen leikkausterä lähestulkoon suli ensimmäisten senttimetrien aikana. Pilari päätettiin leikata pelastajaopiskelijoiden avustuksella hydraulisin leikkurein. Leikkurit toki purivat hiilikuituvahvisteiseen teräkseen, mutta leikkausääni varoitti materiaalien jännitteistä. Tämä korosti entisestään sitä, että pelastustilanteessa oikeanlainen tekniikka ja taktiikka on suunniteltava tarkasti.
Tutkimusten aikana on noussut esiin huoli myös siitä, ettei eri automerkkien sisältämät hiilikuiturakenteet ole tiedossa, ja että niiden selvittäminen olisi ensiarvoisen tärkeää. Tiedosta olisi erittäin suurta apua tilannepaikanjohtajalle.
Hankkeen loppuessa ja kaikkien tutkimusanalyysien valmistuttua meillä on varmasti antaa suositukset suojavarusteista ja työstömenetelmistä. Meidän tulee myös tutkimustulosten avulla vaikuttaa pelastajien asenteisiin, jotta hankkeella saadaan oikeasti parannettua heidän työturvallisuuttaan.
Riikka Salmi
Tutkija
COMPO-hanke
