Czym jest włókno meta-aramidowe i jaka jest metoda jego syntezy?
Pełna nazwa włókna aramidowego to „aromatyczne włókno poliamidowe”, co odnosi się do długołańcuchowego syntetycznego włókna poliamidowego, w którym ponad 85% wiązań amidowych jest bezpośrednio połączonych z pierścieniem benzenowym, odporności na wysoką temperaturę, wysokiej wytrzymałości, wysokiego modułu, izolacji i innych wyjątkowych właściwości. Jest to nowy rodzaj specjalnego materiału polimerowego. Obecnie na rynku dostępne są dwa rodzaje włókien aramidowych, które osiągnęły szeroki zakres zastosowań komercyjnych i produkcji, mianowicie meta-aramid i para-aramid.
1. Czym jest meta-aramid
Meta-aramid jest rodzajem aromatycznego włókna poliamidowego (włókna aramidowe), jego pełna nazwa to włókno polifenylenoizoftalamidowe, angielska nazwa meta-aramidu jest określana jako PMIA, aramid 1313 nazywany jest także meta-aramidem. Głównymi surowcami są chlorek izoftaloilu (IPC) i m-fenylenodiamina (MPD).
2. Jaka jest metoda syntezy włókna meta-aramidowego
Otrzymywanie polikondensatu m-fenylenoizoftalamidu Aramid 1313 powstaje w wyniku polikondensacji chlorku izoftaloilu (ICI) i m-fenylenodiaminy (MPD).
Polim-fenylenoizoftalamid jest regularnie ułożoną zygzakowatą makrocząsteczką, która uległa rozkładowi przed stopieniem. Temperatura zeszklenia Tg wynosi 270°C, a poniżej 350°C nie nastąpi żaden widoczny rozkład ani karbonizacja. Gdy temperatura przekroczy 400°C, włókna stopniowo stają się kruche, karbonizowane i rozkładają się.
Ale nie wytwarza stopionych kropelek; nie pali się w płomieniach i ma dobrą trudnopalność. Ograniczający indeks tlenowy LOI wynosi 29%-32%, a jego wydajność jest doskonała.
Proces produkcji filcu igłowanego meta-ara-aramidowego
1. Otwarcie włókna meta-aramidowego
Najpierw wykonuje się wstępne rozluźnienie włókien para-aramidowych, aby poluzować duże skupiska włókien, a następnie wykonuje się drobne otwarcie, aby jeszcze bardziej poluzować włókna. Proces ten powinien być całkowicie otwarty, równomiernie wymieszany, a uszkodzenia włókien należy unikać w jak największym stopniu.
2. Karbowanie włókien
Po otwarciu i całkowitym wymieszaniu włókna trafiają do pojemnika na bawełnę pod ciśnieniem powietrza i są gotowe do wprowadzenia do maszyny karczującej.
Po maszynie włókno jest karbowane poprzez interakcję między kołem ściągającym a cylindrem, a na końcu przenoszone przez ściągacz, aby utworzyć wstęgę włókien. W tym momencie karbowana wstęga włókien jest lekką i cienką pojedynczą wstęgą
3. Rozkładanie sieci
Włóknista taśma wchodzi do maszyny do układania wstęgi, a wózek do układania wstęgi napędzany jest paskiem zębatym. Pojedyncza wstęga włókien wychodząca z maszyny do karczowania jest składana na krzyż, tworząc wielowarstwową wstęgę włókien o wymaganej szerokości i wadze jednostkowej do dalszego procesu.
4. Zagęszczanie akupunkturowe
Włóknista sieć wchodzi do krosna igłowego, a w krośnie igłowym znajduje się duża liczba igieł z haczykami z zadziorami, które wielokrotnie przebijają włóknistą sieć. Po wielokrotnym ułożeniu włóknista sieć jest bardzo puszysta, gdy jest podawana do krosna igłowego, o znacznej grubości, ale słabej wytrzymałości.
Gdy igła nakłuwająca wielokrotnie przebija wstęgę włókien, włókna poruszają się w górę i w dół, powodując wytłaczanie, które powoduje, że włókna w wstędze włókien zbliżają się do siebie i są ściskane. Tarcie między włóknami wzrasta, a wytrzymałość wzrasta, tworząc włókninę o określonej wytrzymałości i gęstości.
5. Postprodukcja
W zależności od wymagań procesowych, filc igłowany poddawany jest różnym rodzajom obróbki końcowej. Oto metody obróbki:
- Kalandrowanie. Powierzchnia materiału włókninowego jest gładka, płaska i jednolita pod względem grubości dzięki walcowaniu na gorąco za pomocą kalandra. Głównym celem kalandrowania jest zwiększenie gładkości i płaskości materiałów włókninowych oraz zwiększenie zwartości materiału.
- przypalanie. Opalanie stosuje się głównie w przypadku materiałów włókninowych do filtracji pyłu lub materiałów suchych. Powierzchnia materiału ulega uniesieniu, a włoskowatość zostaje wypalona, co sprawia, że staje się gładka.
- Impregnacja emulsją. Wytworzony filc igłowy jest impregnowany środkami chemicznymi w celu poprawy odporności na wysoką temperaturę, odporności na kwasy i zasady, odporności na utlenianie i innych właściwości materiału filtracyjnego filcu igłowego.
- Ustawienie wysokiej temperatury. Materiał filtracyjny z filcu igłowego wchodzi do pieca rozprężającego, aby uzyskać wysoką temperaturę materiału filtracyjnego. Materiał filtracyjny o dobrym efekcie kształtowania ma niewielkie odkształcenia podczas użytkowania, wysoką stabilność wymiarową i długą żywotność.
- Laminowanie. Przygotowany materiał filtracyjny z igłowanego filcu jest powlekany folią PTFE przez maszynę powlekającą. Powlekany materiał filtracyjny będzie miał efekt filtracji powierzchniowej, poprawi dokładność filtracji i może filtrować drobniejsze cząsteczki pyłu. Poprawiona odporność na korozję i odporność na wysoką temperaturę.
Właściwości filcu igłowanego z meta-aramidu
- Polerowanie, filtrowanie, uszczelnianie, wykładanie, izolacja, ochrona przed wstrząsami, tłumienie, ochrona olejowa, konserwacja cieplna, izolacja cieplna itp.
- Naturalna odporność na ciepło i ogień, doskonały stosunek wytrzymałości do wagi, wyjątkowa elastyczność.
- Ognioodporność, odporność na wysoką temperaturę, wysoka wytrzymałość, wysoki moduł sprężystości, izolacja elektryczna.
- Odporność na kwasy i zasady, odporność na rozpuszczalniki organiczne, wytrzymałość na rozciąganie, odporność na przecięcia i przebicia.
- Odporność na ciepło, odporność na korozję, odporność na przebicie, odporność na kolce, odporność na błyski Acr, izolacja elektryczna, odporność na odłamki
- Wysoka stabilność wymiarowa: bardzo niskie pełzanie, małe.
- Ujemny współczynnik rozszerzalności cieplnej.
- Doskonała stabilność termiczna: możliwość stosowania w szerokim zakresie.
- Zakres temperatur, brak temperatury topnienia, wysoka odporność na ciepło, stabilność, niska przewodność cieplna.
Różnica między meta-aramidem i para-aramidem:
Odporność na temperaturę włókna para-aramidowego jest wyższa niż włókna meta-aramidowego. Zakres temperatur ciągłego użytkowania wynosi -196℃～204℃ i nie rozkłada się ani nie topi w wysokiej temperaturze 560℃. Najbardziej zauważalnymi cechami włókna para-aramidowego są wysoka wytrzymałość, wysoki moduł, odporność na wysoką temperaturę, odporność na kwasy i zasady oraz lekkość. Ma dobrą izolację i właściwości przeciwstarzeniowe oraz długi cykl życia. Tkanina z włókna aramidowego ma doskonałe właściwości, takie jak wysoka wytrzymałość, wysoki moduł, odporność na wysoką temperaturę i zasady, lekkość, izolację, odporność na starzenie, długi cykl życia, stabilną strukturę chemiczną, brak stopionych kropelek podczas spalania i brak toksycznych gazów. Włókno poliizoftalamidowe jest określane jako włókno meta-aramidowe; włókno politereftalamidowe jest określane jako włókno para-aramidowe.
Jakie są zastosowania filcu meta-aramidowego
- Stosowane głównie do filtracji wysokotemperaturowej, taśm przenośnikowych wysokotemperaturowych, koców do druku transferowego, węży samochodowych itp.
- Produkty z filcu igłowanego z meta-aramidu znajdują szerokie zastosowanie w: przemyśle maszynowym, zbrojeniowym, metalurgicznym, górniczym, leśnym, tekstylnym, elektromechanicznym, komunikacyjnym, pomiarowym, transportowym, lotnictwie, żeglarstwie, elektronice, sprzęcie gospodarstwa domowego, sprzęcie, meblach, gumie i innych produktach przemysłowych.
- Jest stosowany w dziedzinach przemysłowych, takich jak materiały trudnopalne i odporne na wysokie temperatury. Jest stosowany głównie do koców przeciwpożarowych, koców spawalniczych, koców trudnopalnych i koców odpornych na wysokie temperatury. Jest stosowany w hutach stali, zakładach aluminiowych, zakładach metalurgicznych itp.
- Jest stosowany do dekoracji wnętrz samochodów, pociągów i samolotów oraz do odzieży ognioodpornej i termoizolacyjnej. Filc para-aramidowy ma funkcje zapobiegania pożarom, filtracji, odporności na wysoką temperaturę i izolacji cieplnej.
- Filc z włókien meta-aramidowych stosowany jest jako warstwa komfortowa w odzieży strażackiej.
- Rękawice wykonane z meta-aramidu mogą zapobiegać obrażeniom palców spowodowanym przecięciem, tarciem, przekłuciem, wysoką temperaturą i płomieniami podczas operacji przemysłowych.
- Taśmy przenośnikowe stosowane w kopalniach, hutach szkła, fabrykach aluminium, hutach stali i zakładach metalurgicznych.
- Taśmociąg do maszyn do druku cyfrowego. Dzięki filcowi meta-aramidowemu charakteryzuje się dużą wytrzymałością i odpornością na wysokie temperatury.
