Vysvetlenie aramidových vlákien: Vlastnosti, štruktúra väzby a kontroly zdrojov pre kupujúcich látok

Jedno 12-mikrónové vlákno z para-aramidu nesie približne päťnásobok medzného zaťaženia ako oceľový drôt rovnakého priemeru, pri približne jednej pätine hmotnosti. Tento pomer vysvetľuje, prečo sú aramidové vlákna umiestnené vo vnútri kordu pneumatiky, rukavíc odolných voči prerezaniu, plášťov výhybiek hasičov, laminátov trupu a priemyselných filtračných vreciek. Pri získavaní látok sa aramid zriedka kupuje na metre. Kupuje sa proti poruchovému režimu, či už ide o odkvapkávanie z taveniny, rez, plameň, únavu alebo predĺženie, a prispôsobenie vlákna tomuto poruchovému režimu je oveľa dôležitejšie ako porovnanie ceny za kilogram.

Čo sú to vlastne aramidové vlákna

Aramidové vlákna sú syntetické polyamidy, v ktorých sa najmenej 85 percent amidových väzieb viaže priamo na dva aromatické kruhy. Táto pevná, tyčovitá chrbtica je to, čo ich oddeľuje od nylonu. Aromatické krúžky odolávajú rotácii, takže polymérny reťazec zostáva takmer rovný, tesne sa zbalí a vytvára vlákno s vysokou pevnosťou v ťahu, vysokým modulom a bodom rozkladu vysoko nad rozsahom topenia bežných termoplastov.

Komerčne sú dôležité dve štrukturálne vetvy. Para-aramid, chemicky známy ako PPTA, je zvlákňovaný z tekutého kryštalického roztoku, takže molekulové reťazce sú takmer dokonale zarovnané pozdĺž osi vlákna. Meta-aramid, alebo MPIA, sa spriada z konvenčného roztoku a udržiava zauzlený, cik-cak reťazec. Tento jediný rozdiel v geometrii reťaze vysvetľuje takmer každé číslo na technických listoch dvoch vlákien, a preto sa tieto dve vlákna takmer nikdy nenahrádzajú v kvalifikovanom produkte.

Obe vlákna zdieľajú jedno správanie, ktoré okolo nich riadi väčšinu nákupných rozhodnutí: neroztopia sa. Aramidové tkaniny zahriate za hranicu svojej životnosti karbonizujú a vytvárajú na povrchu zuhoľnatenú vrstvu, a nie kvapkanie. V ochrannom odeve je toto rozlíšenie hlavným bodom, pretože topiace sa vlákno sa spája s pokožkou a prehlbuje popáleniny. Oba tiež odolávajú väčšine organických rozpúšťadiel, palív a mazív, hoci na ne útočia silné kyseliny a zásady. Para-aramid je obzvlášť citlivý na ultrafialové svetlo, a preto sú vonkajšie aramidové výrobky zvyčajne potiahnuté, laminované alebo obalené.

Para-aramid verzus meta-aramid

Voľba medzi para-aramidom a meta-aramidom závisí od toho, či aplikácia potrebuje mechanickú pevnosť alebo prirodzenú odolnosť voči ohňu a len veľmi málo aplikácií potrebuje oboje naraz. Začnite z režimu zlyhania a výber vlákna sa zvyčajne ustáli sám.

Ak špecifikujete ochranný odev, začnite s meta-aramidom a prejdite na para-aramidovú zmes len vtedy, keď je limitujúcim faktorom odolnosť proti prerezaniu alebo oderu. Ak vystužujete gumu, živicu alebo kábel, para-aramid je jediným rozumným východiskovým bodom. Miešanie oboch je možné a deje sa to v pracovných odevoch, ale každé pridané percento para-aramidu prudko zvyšuje náklady, pričom len veľmi málo prispieva k odolnosti voči ohňu.

Aramid sa netaví, karbonizuje. Takmer každá špecifikácia, testovacia metóda a certifikácia v tejto kategórii má pôvod v tejto jednej vlastnosti.

Ako sa z aramidového vlákna stáva tkanina

Aramid sa dostáva do mlyna ako priadza z nekonečných vlákien alebo ako strižová priadza a tkaná štruktúra má rovnaký vplyv na konečný výkon ako samotné vlákno. Vláknová priadza prechádza do štrukturálnej výstuže, lana a kordu pneumatík, kde nie je možné nechať pretrhnuté vlákno skĺznuť. Staplová priadza vytvára mäkšie ruky používané v rukaviciach, ohňovzdorných odevoch a zmesových látkach a meta-aramid sa často mieša s bavlnou, viskózou alebo modakrylom, aby sa znížili jednotkové náklady pri zachovaní prirodzenej odolnosti voči ohňu.

Weave design potom rozhoduje o tom, čo bude látka na podlahe skutočne robiť.

• Hladká väzba poskytuje najvyššiu hustotu prepletania, takže poskytuje najlepšiu odolnosť proti prerezaniu a oderu za cenu tuhšej ruky.
• Keper je mäkšia a priliehavejšia s dobrou pevnosťou proti roztrhnutiu, a preto dominuje v horľavých plášťoch pracovných odevov.
• satén ponúka hladký povrch, ktorý dobre znáša náter a lamináciu a často sa používa ako základná tkanina pre technické lamináty.
• Pletené a froté štruktúry manipulujte s rukavicami a komfortnou vrstvou, ktorá sa nosí pri pokožke.

Dokončovanie je miesto, kde sa väčšina projektov dostáva do problémov. Aramid je skutočne ťažké farbiť. Pevne zbalená aromatická štruktúra odoláva farbivám rozpustným vo vode, takže vlákno je buď farbené v roztoku, s pigmentom pridávaným priamo do zvlákňovacieho roztoku, alebo farbené pri vysokej teplote a tlaku s nosičmi a špeciálne formulovanými disperznými alebo katiónovými systémami. Prispôsobenie chémie farbiva typu vlákna je jednou z najčastejších príčin odmietnutých aramidových šarží.

Povrchové úpravy aplikované po farbení, vrátane vodoodpudivosti, nehorľavých zosilňovačov, náterov a antistatickej úpravy, musia byť tiež kompatibilné s vláknom. Povlaky sa na aramidový povrch viažu skôr mechanicky ako chemicky, takže povrchová energia a predúprava tu záleží viac ako na bavlne.

Kde aramidové vlákno získava svoju cenu

Aramidové vlákna sa objavujú všade tam, kde má zlyhanie vážne následky a žiadna ekonomická náhrada neprekoná rovnakú výkonnostnú latku. Zoznam aplikácií je krátky, pretože vlákno je drahé, a dlhý, pretože v každom prípade je alternatíva ťažšia, hrubšia alebo jednoducho nebezpečná.

• Ochrana ľudí sa vzťahuje na rukavice odolné proti prerezaniu, pracovné odevy odolné voči ohňu, mušle pre hasičov, vojenské a policajné látky a letecké obleky.
• Doprava spolieha na aramid pre kord pneumatiky, vystuženie brzdových doštičiek, vystuženie pásov a hadíc a popruhy bezpečnostných postrojov.
• priemysel používa sa vo vysokoteplotných filtračných vreckách, dopravníkových pásoch, lanách a kotviacich linkách, tesneniach a tesneniach.
• Kompozity a štruktúry zahŕňajú trupy lodí, vnútorné panely lietadiel, komponenty veternej energie, športové potreby a konštrukčné spevňujúce tkaniny pre budovy.
• Elektrické a optické aplikácie používajú aramid ako výstužný prvok v optických kábloch a špeciálnych káblových zostavách.

Aramid málokedy vyhrá len silou. Vyhráva, pretože drží svoje rozmery a tvar pri teplotách, kde sa polyester už dávno zmenil na tekutý.

Vo tkaných filtračných médiách absorbuje aramidová tkanina opakované mechanické otrasy cyklu čistenia pulzným prúdom bez toho, aby sa plazila tak, ako to robia homopolymérne vlákna, a preto sa udrží v cementárňach, závodoch na spracovanie asfaltu a kovov. Tkaniny používané v priemyselných filtroch a sitách závisí presne od tejto kombinácie rozmerovej stability a tepelnej tolerancie.

Keď je aramid nadmerná špecifikácia

Aramid je nesprávna kúpa, keď odolnosť voči ohňu, ktorú aplikácia potrebuje, môže byť dosiahnutá skôr povrchovou úpravou než samotným vláknom. Aramid stojí niekoľkonásobok toho, čo stojí bavlna, je ťažšie farbiť a upravovať a často sa nedá zmäkčiť na štandardnom vybavení.

Pre odevné programy, ktoré skutočne nepotrebujú aramid, zafarbená tkanina so zmesou bavlny, ako je modal-bavlna, viskóza-bavlna a Tencel-bavlna, ponúka silný pocit na dotyk, splývavosť a možnosť farbenia za zlomok jednotkovej ceny. Farbenie a konečná úprava v jednom reťazci zvyčajne dokáže ponúknuť porovnateľnú konštrukciu rýchlejšie ako špeciálny dodávateľ aramidu a rozsah odtieňov je oveľa širší.

Bavlnené zmiešané farbené látky pre odevné programy Preskúmajte farbené tkaniny so zmesou bavlny, vrátane možností Tencel, modal a hodváb-bavlna, pre odevné programy, ktoré vyžadujú dotyk na dotyk, zakrytie a možnosť farbenia. Zobraziť produkt →

Na priemyselnej strane bavlnou potiahnutá zafarbená tkanina navrství odolnosť proti oderu a vodoodpudivosť na tkaný základ, ktorý pokrýva veľkú časť rovnakého povrchu ako aromatická tkanina pri oveľa nižších nákladoch na meter.

Potiahnuté zafarbené tkaniny a bavlnené tkaniny Pozrite si potiahnutú zafarbenú tkaninu, vrátane bavlneného keprového poťahu GS3170, kde nájdete funkčné textilné použitie, ktoré vyžaduje vodotesné, olejovzdorné alebo UV odolné vlastnosti. Zobraziť produkt →

Čo je potrebné pred nákupom potvrdiť

Zdroj aramidových tkanín žije alebo zomiera podľa krátkeho zoznamu parametrov a žiadny z nich nie je možné potvrdiť len z listu všeobecných špecifikácií. Pracujte cez ne v poradí.

1. Najprv definujte režim zlyhania. Skôr ako sa pozriete na akékoľvek vlákno, zapíšte si, čo musí tkanina prežiť, či už je to vystavenie plameňom, nebezpečenstvo porezania, cyklus únavy alebo životnosť UV žiarenia.
2. Potvrďte typ vlákna a pomer zmesi. Para-aramid a meta-aramid nie sú zameniteľné a percento uvedené ako približné nie je špecifikáciou.
3. Uzamknite konštrukciu. Potvrďte počet priadze, hmotnosť šedej, šírku a väzbu. Výkonnostná medzera medzi obyčajným a keprovým aramidom rovnakej hmotnosti je dostatočne veľká na to, aby zmenila výsledok testu.
4. Dohodnite sa na trase farbenia. Pred odberom vzoriek sa rozhodnite medzi farbením v roztoku, farbením v kúsku a farbením na odeve, pretože každá cesta má rôzne tolerancie odtieňa a zrážania.
5. Vyžadovať údaje o hotovom stave. Požiadajte o pevnosť, ťažnosť, zmršťovanie a horľavosť meranú po konečnej povrchovej úprave, nie na greige alebo na laboratórnej ručnej vzorke.

Často kladené otázky

Akú teplotu znesie aramidové vlákno?

Para-aramid sa začína rozkladať pri približne 500 °C a meta-aramid približne pri 400 °C. Ani jedno vlákno sa neroztopí. Obidva karbonizujú a vytvárajú zuhoľnatenú vrstvu, ktorá izoluje tkaninu za nimi, čo je dôvod, prečo je aramid určený pre ochranné odevy, kde by sa topiaci polymér prilepil na pokožku a zhoršoval popáleniny.

Dá sa aramidové vlákno farbiť?

Áno, ale je to ťažké. Molekuly farbiva sa snažia preniknúť do vysoko orientovanej aromatickej štruktúry, takže výrobcovia sa spoliehajú na farbenie v roztoku, farbenie na vysokoteplotnom nosiči alebo formulované disperzné a katiónové systémy. Roztokové farbenie je obvyklou cestou pre veľkoobjemové farby, pretože pigment prechádza do zvlákňovacieho roztoku a farebná stálosť je oveľa lepšia. Vždy potvrďte zhodu medzi farbivom a vláknom pomocou laboratórneho ponoru predtým, ako sa rozhodnete pre hromadnú výrobu.

Prečo aramid degraduje vonku?

Aromatické polyamidy sú citlivé na ultrafialové svetlo. Trvalé vystavenie slnku narúša vonkajší povrch vlákna a spolu s ním klesá pevnosť. Nátery, filmy, obaľovanie a laminácia spomaľujú stratu. Ak program zahŕňa dlhodobé vystavenie vonkajším vplyvom, špecifikujte testovanie zvyškovej pevnosti po zrýchlenom zvetrávaní a nespoliehajte sa na laboratórne základné hodnoty.

Dá sa aramidové vlákno recyklovať?

Len s ťažkosťami. Termoplastické vlákna sa dajú roztaviť a znovu peletizovať, ale aramid sa neroztopí. Mechanická recyklácia ho môže rozrezať na krátke vlákna na buničinu, trecie materiály alebo netkané plnivo a chemická recyklácia zostáva v pilotnom meradle. Zaobchádzajte s aramidovým odpadom ako s tokom zníženia kvality a podľa toho naň započítajte.