QC LAB: jak działają kwasy na uprząż wspinaczkową. Bada zespół Quality Crew

Zespół Quality Crew w niniejszym artykule zbada tajemnicze problemy z uprzężami oraz przyjrzy się skutkom chemicznego zanieczyszczenia tekstyliów wspinaczkowych.

***

„Drogie BD,

Od jakiegoś roku wspinam się na ścianie wspinaczkowej. W tym czasie użyłem swojej uprzęży BD około 50-70 razy. Wczoraj wspinałem się na wędkę na ściance i podczas opuszczania na linie usłyszałem trzask. Gdy spojrzałem w dół zobaczyłem, że moja uprząż pękła w pasie. Poczułem, że lecę do tyłu, więc od razu chwyciłem się liny, dzięki czemu asekurantowi udało się opuścić mnie bezpiecznie na dół. Zawsze przechowywałem swoją uprząż w czystej torbie, a do tego nigdy nie używałem jej w skałach lub warunkach ekstremalnych.”

Parafrazując, tak mniej więcej brzmiał fragment e-maila, który niedawno otrzymałem. Zdarza mi się otrzymywać e-maile, które budzą zaniepokojenie, jednak ten był zupełnie odmienny – co oznacza, że uprząż „pękła w pasie”? Czy uprząż nie była odpowiednio zapięta? Czy taśma pękła? Czy może użytkownik popełnił jakiś błąd? A może doszło do jakiegoś błędu po stronie producenta?

Natychmiast skontaktowałem się z użytkownikiem i poprosiłem go o zdjęcia oraz o szczegółowe informacje z metki pozwalające na ustalenie partii produkcyjnej uprzęży. Dzięki temu byłem w stanie ustalić dokładnie, kiedy uprząż została wyprodukowana, prześledzić wszystkie wykorzystane surowce oraz procesy produkcyjne, a do tego porównać dane surowców z wynikami testów danej partii gotowych produktów. Wszystkie szczegółowe dane nie wskazywały na jakiekolwiek nieregularności.

Niewątpliwie określenie „pękła w pasie” była właściwym opisem. Wyglądało na to, że taśma pasa biodrowego w jakiś sposób oderwała się o reszty uprzęży. Warto przy okazji zauważyć, że większość współczesnych uprzęży nie składa się już z jednej, nieprzerwanej taśmy. Coraz częściej taśma, do której przymocowana jest klamra, jest połączona z szerszym, cieńszym i lżejszym materiałem strukturalnym, który tworzy pas biodrowy uprzęży, a cała ta konstrukcja jest opakowana w wygodny i trwały materiał wierzchni. To w tym punkcie łączenia doszło do rozerwania uprzęży. Jednak dlaczego i w jaki sposób?

Wyglądało na to, że oplot taśmy został przeszyty podczas procesu produkcyjnego, jednak nie widać było na nim pozostałości żadnych nici. Niewątpliwie wcześniej uprząż była zszyta, gdyż użytkownik używał jej bez problemów przez 70 dni. Wyglądało na to, że nici były przebarwione na różowo, choć standardowe nici używane w tym typie uprzęży powinny być w kolorze szarym. Poprosiliśmy klienta o przesłanie do nas uprzęży w celu dokładniejszego zbadania sprawy.

***

WSTĘPNE USTALENIA

Wow. To chyba jedna z najdziwniejszych spraw, z którymi mieliśmy do czynienia. W miejscu, gdzie doszło do zerwania, wyglądało na to, że nylonowe nici zostały po prostu przetopione. Pozostała poliestrowa taśma pasa biodrowego nosiła ślady przeszycia z niewielkimi resztkami w kolorze różowym. Nylonowy łącznik uprzęży, czyli pętla do wpinana przyrządu asekuracyjnego, również posiadała różowy odcień, ponadto przeszycia na pętli były przebarwione na różowo. W niektórych obszarach uprzęży nylonowe szwy były wciąż szare, a w innych szwy (i tylko szwy) zmieniały kolor na różowy, jednak wciąż były nienaruszone.

Chwyciłem uprząż za różowe szwy, które na oko wyglądały na nietknięte, i z ŁATWOŚCIĄ rozerwałem je w rękach. Przebarwione na różowo nici nie miały żadnej wytrzymałości strukturalnej. Wyglądało na to, że różowe przebarwienia wskazywały na jakiś rodzaj zanieczyszczenia. Dodatkowo aluminiowa klamra również wykazywała widoczne oznaki korozji. A zatem nadszedł czas, by do akcji wkroczył Zespół ds. Badania Miejsc Wypadków Wspinaczkowych (CSI – Climbing Scene Investigation)!

BADANIE

Naszą pierwszą myślą było zanieczyszczenie chemiczne. Faktycznie dotyczyło to jedynie fragmentów uprzęży oraz były na niej jakieś plamy i przebarwienia materiału – dlatego doszliśmy do wniosku, że uprząż została zamoczona w jakimś płynie lub coś zostało na nią wylane. Jednak ta substancja musiałaby mieć bardzo silne działanie, by unicestwić nylonowe nici z taką łatwością.

Niezwykle interesującym faktem było to, że zanieczyszczenie zdawało się wpływać głównie na nić nylonową, a równocześnie nie wpłynęło na poliestrową taśmę pasa biodrowego uprzęży. A zatem, jakie substancje chemiczne oddziałują na nylon, a nie wpływają na poliester?

Na szczęście Kevin – jeden z członków naszego zespołu Inżynierii Jakości – posiada doświadczenie w inżynierii chemicznej. Od razu zaczął zarzucać nas takimi pojęciami jak: „stężenie molowe”, „reagent”, „polimer” i „wiązania kowalencyjne”. Dałem mu zatem wolną rękę w prowadzeniu dochodzenia nad różnymi substancjami chemicznymi oraz ich wpływem na nylon i poliester.

Dzięki szybkim konsultacjom internetowym oraz wstępnej analizie Kevina, wszystko zdawało się wskazywać na kwas solny lub siarkowy. Odrobina dalszych badań pozwoliła Kevinowi stworzyć listę powszechnie dostępnych substancji domowych, które zawierają różne stężenia tych kwasów.

• Baza danych substancji toksycznych przeznaczonych do domowego użytku – Kwas siarkowy
• Baza danych substancji toksycznych przeznaczonych do domowego użytku – Kwas solny

Po kilku wypadach do sklepu spożywczego, zoologicznego i chemicznego Kevin stworzył zaimprowizowane laboratorium chemiczne. Oczywiście nie byliśmy w stanie przetestować wszystkiego, jednak staraliśmy się wybierać środki chemiczne z największą zawartością kwasu, dzięki czemu zwiększało się prawdopodobieństwo zaobserwowania jakiegoś rodzaju reakcji.

Postanowiliśmy zastosować te środki na podobnych uprzężach tak by:

a) sprawdzić, czy nylonowe nici zabarwią się na różowo (uważaliśmy to za istotny wskaźnik), a równocześnie poliestrowe taśmy pozostaną bez zmian;

b) ustalić, czy te substancje osłabiają wytrzymałość strukturalną uprzęży tak bardzo, że przy dużych obciążeniach będzie dochodzić do zerwania.

Równocześnie utrzymywaliśmy stały kontakt z naszym klientem, starając się uzyskać od niego bardziej szczegółową historię użytkowania uprzęży – w jaki sposób była stosowana, jak była przechowywana, czy były jakieś możliwości zanieczyszczenia jej środkami chemicznymi? Użytkownik poinformował nas, że uprząż zawsze była w torbie, która leżała w bagażniku samochodu, na ścianie wspinaczkowej lub w jego domu, no i oczywiście była używana na ściance wspinaczkowej. Nigdy nie była pozostawiana gdzieś indziej oraz nigdy nie była używana na zewnątrz. Oczywiście mogło się zdarzyć przy sporadycznych okazjach, że uprząż miała kontakt z jakimiś zakupami spożywczymi lub środkami czyszczącymi, które w tym samym czasie znalazły się w bagażniku samochodu. Jednak użytkownik nie zauważył żadnych wycieków lub zalań substancjami o wystarczająco wysokim stężeniu kwasu, aby uszkodzić nici nylonowe.

Podczas gdy Kevin wykonywał swoje chemiczne eksperymenty porównawcze, wysłaliśmy uprząż przysłaną nam przez klienta do laboratorium specjalizującego się w analizie składu chemicznego substancji i zanieczyszczeń. Mieliśmy nadzieję, że uda im się zawęzić możliwe rodzaje skażenia i zasugerować powszechnie dostępne substancje o stężeniu kwasu wystarczająco wysokim, aby wywołać zaobserwowany przez nas efekt na niciach nylonowych.

WSTĘPNE WYNIKI

No i mamy dowód – a może raczej dowody – winy! Spośród wszystkich testowanych przez nas substancji chemicznych tylko dwie zaróżowiły nici nylonowe od razu po kontakcie z uprzężą – roztwór kwasu solnego zawierający 14,5% kwasu chlorowodorowego oraz regulator kwasowości, który stosowany jest do czyszczenia akwariów i zawiera różne stężenia kwasu siarkowego w zależności od tego, jak zostanie rozcieńczony. Próbki uprzęży, na których przetestowano obie substancje, wyglądały praktycznie tak samo jak uszkodzona uprząż nadesłana nam przez użytkownika.

Po wystawieniu uprzęży na długotrwałe oddziaływanie tych substancji (np. poprzez zanurzenie uprzęży w płynie) udało nam się odtworzyć stopień uszkodzenia nici nylonowych – po lekkim pociągnięciu szwy z łatwością rozrywały się, podobnie jak to miało miejsce w przypadku uszkodzonej uprzęży.

Biorąc pod uwagę wyniki naszych testów byliśmy praktycznie pewni, że incydent z zanieczyszczeniem musiał zdarzyć się na kilka dni przed wypadkiem. Mieliśmy nadzieję, że pomoże to klientowi na zawężenie możliwych źródeł skażenia.

Ustalenie przyczyn uszkodzenia to była pierwsza kwestia – byliśmy zdecydowanie przekonani o tym, że uprząż została zanieczyszczona albo kwasem siarkowym albo kwasem chlorowodorowym. Jednak wciąż nie wiedzieliśmy, w jaki sposób uprząż klienta została wystawiona na działanie tych chemikaliów.

Kolejne badania i rozmowy telefoniczne:

• Kwas solny był kiedyś używany do czyszczenia chwytów wspinaczkowych na ścianach wspinaczkowych. Skontaktowaliśmy się z wieloma ścianami i profesjonalnymi routesetterami, którzy od 20 lat pracowali na ścianach na zachodnim wybrzeżu USA – okazało się, że już od lat nikt nie stosuje kwasu solnego do czyszczenia chwytów. Klient poinformował nas, że nigdy nie był w pobliżu czyszczenia chwytów, nie przenosił wiader z chwytami, itd.
• Dowiedziałem się również, że kwas solny jest kluczowym składnikiem stosowanym przy produkcji metaamfetaminy. Wyglądało na to, że nasz użytkownik nie produkuje metaamfetaminy, choć nie był zbyt szczęśliwy, kiedy go o to zapytałem.
• Kwas solny jest stosowany przy czyszczeniu betonu i narzędzi budowlanych. Według klienta nie było szans na takie źródło zanieczyszczenia.
• Kwas siarkowy powszechnie występuje w akumulatorach samochodowych. Nasz klient miał ZUPEŁNIE NOWY akumulator w bagażniku samochodu, jednak kontakt z uprzężą mógł trwać tylko kilka minut, a do tego nie było objawów wycieku i miało to miejsce na wiele miesięcy przed wypadkiem.
• Kwas siarkowy występuje w środkach chemicznych, które są stosowane do czyszczenia akwariów (regulatory kwasowości). Nasz klient jednak nie posiada akwarium.

Choć wydawało nam się, że zawęziliśmy pole dochodzenia do jedynie dwóch substancji, okazało się, że utknęliśmy w martwym punkcie w kwestii tego, jak doszło do zanieczyszczenia tej konkretnej uprzęży.

Następnie otrzymaliśmy analizę z laboratorium wraz z szeregiem fajnych zdjęć wykonanych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego i spektroskopii w podczerwieni – test wykazał śladowe ilości siarki na przebarwionych na różowo niciach oraz skorodowanej klamrze. Patrząc na te zdjęcia widać, że skażone nici wydają się być roztopione lub przeżarte przez kwas, podczas gdy szare nici, które nie zostały zanieczyszczone, pozostają nietknięte. Skutki działania kwasu siarkowego na aluminiowej klamrze były również bardzo widoczne.

A zatem wygląda na to, że mieliśmy do czynienia z zanieczyszczeniem kwasem siarkowym, jednak wciąż nie wiedzieliśmy, jak do tego doszło.

DALSZE TESTY

Biorąc pod uwagę, że zgromadziliśmy już te wszystkie środki chemiczne w naszym laboratorium i trochę zorientowaliśmy się w ich oddziaływaniu na nylon i poliester, postanowiliśmy przeprowadzić kontrolne eksperymenty w celu zbadania stopnia, w jakim te chemikalia osłabiają taśmy nylonowe oraz przy okazji te wykonane z Dyneema (polietylenu). Naszym celem było ustalenie odpowiedzi na często zadawane nam pytania w stylu: „Rozlałem trochę acetonu na lonże…” albo „Zabrudziłem przez przypadek pętle od camów smarem WD-40 – czy powinienem się niepokoić?”.

Oczywiście nie był to poważny eksperyment godny pracy doktorskiej, po prostu przetestowaliśmy różne substancje na naszych próbkach.

Runda I: każda próbka została zanurzona w substancji chemicznej na 30 minut, wysuszona przez 15 minut, a następnie poddana obciążeniom. Na podstawie tych wyników udało nam się wyselekcjonować substancje, które wykazywały znaczne oddziaływanie na materiały.

Następnie przeprowadziliśmy drugą, bardziej intensywną rundę eksperymentów.

Runda II: każda próbka została zanurzona w substancji na 72 godziny, suszona przez 24 godziny, a na koniec poddana testom obciążeniowym.

Trudno na podstawie tych eksperymentów wyciągać jakieś definitywne wnioski, biorąc pod uwagę, że dotyczyły one tylko jednej próbki. Jednak wygląda na to, że środki chemiczne, które najsilniej osłabiają wytrzymałość materiałów to:

1) kwas solny (kwas chlorowodorowy)
2) substancja do czyszczenia akwariów (regulator kwasowości, który zawierał kwas siarkowy)
3) wybielacz

TESTY FINALNE

Skoro już udało nam się potwierdzić katastrofalne skutki oddziaływania kwasu solnego i siarkowego na materiały, a do tego ustaliliśmy, że obie substancje wywołują zmianę koloru włókien, postanowiliśmy wykonać testy wytrzymałości strukturalnej całej uprzęży, która była wystawiona na ich działanie. Kevin poddał działaniu substancji kilka nowych uprzęży i przeprowadził na nich testy wytrzymałości na zerwanie, aby przekonać się jak sobie poradzą z obciążeniem.

Polecamy do obejrzenia poniższy film, który stanowi wizualne podsumowanie naszych badań pasów biodrowych uprzęży za pomocą naszego zakładowego testera włókienniczego.

WNIOSKI

Odkryliśmy, że szare włókna nylonowe przebarwiają się na różowo po zanieczyszczeniu kwasem. Nie wnikaliśmy w przyczyny tego zjawiska na poziomie molekularnym, jednak było to ciekawe spostrzeżenie, a przy okazji świetny wskaźnik, który pozwolił nam szybko zawęzić nasze dochodzenie do kwasów.

Udało nam się odtworzyć uszkodzenia wizualne i strukturalne występujące na uprzęży użytkownika poprzez wystawienie podobnych uprzęży na oddziaływanie kwasu siarkowego. I chociaż jesteśmy przekonaniu, że uprząż klienta została zanieczyszczona jakąś formą kwasu siarkowego, niestety nie udało nam się ustalić dokładnie, jaka to była substancja chemiczna i w jaki sposób weszła w kontakt z uprzężą.

Dalsze badania potwierdziły nasze przypuszczenia, że kwasy mają o wiele większy efekt niszczący na włókna nylonowe i Dyneema, niż inne testowane przez nas substancje chemiczne. Również czas wystawienia materiału na oddziaływanie substancji odgrywał znaczną rolę w osłabieniu wytrzymałości nylonu i włókien Dyneema, w szczególności w przypadku kwasów.

Oczywiście, jak to zazwyczaj bywa, można było przeprowadzić szereg innych testów:

– dalsze badania nad tym na jakie kolory przebarwiają się różne włókna po kontakcie z kwasami i z czego to wynika;
– bardziej wnikliwe zbadanie tego, czemu kwas wpływa na nylon, a nie na poliester;
– przetestowanie innych środków chemicznych na nylonie i Dyneema.

KONKLUZJA

Wiele lat temu doszło do pewnego wypadku linowego. Po dochodzeniu okazało się, że lina wyglądała na zanieczyszczoną kwasem. Jednak nigdy nie udało nam się ustalić, w jaki sposób ta lina weszła w kontakt z kwasem. A zatem jest to już drugi przypadek, który osobiście badam, dotyczący chemicznego zanieczyszczenia sprzętu wspinaczkowego – na szczęście w obu przypadkach nikt nie ucierpiał. Również w obu przypadkach użytkownikom nie udało się ostatecznie ustalić, w jaki sposób doszło do skażenia chemicznego. Przerażające…

Fakt, że ani użytkownik, ani nasz zespół nie byli w stanie ustalić dokładnej przyczyny zanieczyszczenia jest tutaj kluczowy – chronienie swojego sprzętu przed kontaktem z materiałami niebezpiecznymi oraz częsta wizualna inspekcja szpeju są niezwykle ważne. Wszyscy producenci podkreślają to w instrukcjach wielokrotnie. Nie wolno dopuszczać do możliwości zanieczyszczenia. Przechowuj swój sprzęt z dbałością, stosuj torby na linę i znaj pełną historię użytkowania sprzętu. Jeśli nie jesteś pewny, czy sprzęt mógł być wystawiony na działanie szkodliwych chemikaliów, wycofaj sprzęt z użycia. Dlatego też kupowanie tekstylnego sprzętu wspinaczkowego z drugiej ręki nie jest zalecane.

Kiedyś otrzymałem od mojego przyjaciela i guru wspinaczkowego fajną, zdroworozsądkową poradę: „Jeśli możesz zastosować substancję na własnej skórze, to prawdopodobnie nie uszkodzi ona nylonu lub innych tekstyliów”. Oczywiście nigdy nie można być tego pewnym – jeśli zachodzą jakiekolwiek wątpliwości należy zapytać producenta o to, czy dany środek chemiczny może naruszyć wytrzymałość strukturalną sprzętu wspinaczkowego. Jeśli dalej masz wątpliwości, najlepiej jest postępować zachowawczo i wycofać sprzęt z użycia.

Uważajcie na siebie!

Kolin Powick

Wywiad z Kolinem Powickiem, dyrektorem działu wspinaczkowego w firmie Black Diamond znajdziecie TUTAJ.