Objašnjenje aramidnih vlakana: svojstva, struktura tkanja i provjere izvora za kupce tkanina

Jedna para-aramidna nit od 12 mikrona nosi otprilike pet puta veće opterećenje pri kidanju od čelične žice istog promjera, oko jedne petine težine. Taj omjer objašnjava zašto se aramidna vlakna nalaze unutar užeta gume, rukavica otpornih na posjekotine, vatrogasnih školjki, laminata trupa i industrijskih filtarskih vrećica. U nabavi tkanina, aramid se rijetko kupuje na metre. Kupuje se u odnosu na način kvara, bilo da je to kapanje taljenjem, rez, plamen, zamor ili istezanje, a usklađivanje vlakna s tim načinom kvara mnogo je važnije od usporedbe cijene po kilogramu.

Što su zapravo aramidna vlakna

Aramidna vlakna su sintetski poliamidi u kojima se najmanje 85 posto amidnih veza veže izravno na dva aromatska prstena. Ta kruta okosnica poput šipke ono je što ih odvaja od najlona. Aromatični prstenovi odolijevaju rotaciji, tako da polimerni lanac ostaje gotovo ravan, čvrsto se pakira i proizvodi filament s visokom vlačnom čvrstoćom, visokim modulom i točkom razgradnje znatno iznad raspona taljenja običnih termoplasta.

Dvije strukturne grane su komercijalno važne. Para-aramid, kemijski poznat kao PPTA, ispreda se iz tekuće kristalne otopine tako da se molekularni lanci gotovo savršeno poravnaju duž osi vlakana. Meta-aramid, ili MPIA, ispreden je iz konvencionalne otopine i drži savijen, cik-cak lanac. Ta jedina razlika u geometriji lanca objašnjava gotovo svaki broj na tehničkim listovima dvaju vlakana i to je razlog zašto se ta dva vlakna gotovo nikada ne zamjenjuju jedno drugim u kvalificiranom proizvodu.

Oba vlakna dijele isto ponašanje koje pokreće većinu odluka o kupnji: ne tope se. Zagrijane iznad svoje granice upotrebe, aramidne tkanine se karboniziraju i stvaraju pougljeni sloj na površini umjesto da kapaju. U zaštitnoj odjeći ta je razlika cijela poanta, jer se vlakna koja se tope vežu za kožu i produbljuju opekline. Oba su također otporna na većinu organskih otapala, goriva i maziva, iako ih jake kiseline i baze napadaju. Para-aramid je posebno osjetljiv na ultraljubičasto svjetlo, zbog čega su aramidni proizvodi za vanjsku upotrebu obično obloženi, laminirani ili umotani.

Para-aramid protiv meta-aramida

Izbor između para-aramida i meta-aramida svodi se na to treba li aplikacija mehaničku čvrstoću ili inherentnu otpornost na plamen, a vrlo malo aplikacija treba oboje odjednom. Počnite od načina neuspjeha i odabir vlakana obično se slegne sam od sebe.

Ako specificirate zaštitnu odjeću, počnite s meta-aramidom i prijeđite na mješavinu para-aramida samo kada je otpornost na rezove ili habanje ograničavajući faktor. Ako ojačavate gumu, smolu ili kabel, para-aramid je jedino razumno polazište. Miješanje to dvoje je moguće i događa se u radnoj odjeći, ali svaki dodani postotak para-aramida naglo povećava troškove dok vrlo malo doprinosi otpornosti na plamen.

Aramid se ne topi, on karbonizira. Gotovo svaka specifikacija, metoda ispitivanja i certifikacija u ovoj kategoriji potječu iz tog svojstva.

Kako aramidno vlakno postaje tkanina

Aramid dospijeva u mlin kao kontinuirana filamentna pređa ili kao klamana pređa, a tkana struktura ima podjednak utjecaj na gotovu izvedbu kao i samo vlakno. Filamentna pređa ulazi u strukturnu armaturu, uže i uže za gume, gdje se slomljena nit ne može dopustiti da sklizne. Klamana pređa daje mekšu ruku koja se koristi u rukavicama, vatrootpornoj odjeći i mješovitim tkaninama, a meta-aramid se često miješa s pamukom, viskozom ili modakrilom kako bi se smanjio jedinični trošak uz zadržavanje inherentne otpornosti na plamen.

Dizajn tkanja tada odlučuje što će tkanina zapravo učiniti na podu.

• Obično tkanje pruža najveću gustoću isprepletanja, tako da daje najbolju otpornost na rezanje i habanje, po cijenu čvršće ruke.
• Keper je mekši i podložniji drapiranju s dobrom čvrstoćom na trganje, zbog čega dominira u radnoj odjeći otpornoj na vatru.
• Saten nudi glatku površinu koja dobro podnosi premaz i laminaciju, a često se koristi kao osnovna tkanina za tehničke laminate.
• Pletene i frotirne strukture rukavice za rukovanje i udobni sloj koji se nosi uz kožu.

Završna obrada je mjesto gdje većina projekata nailazi na probleme. Aramid se uistinu teško boji. Čvrsto zbijena aromatična struktura otporna je na boje topive u vodi, tako da je vlakno obojeno u otopini, s pigmentom koji se dodaje izravno u sredstvo za predenje, ili je obojeno pod visokom temperaturom i pritiskom s nosačima i posebno formuliranim disperznim ili kationskim sustavima. Usklađivanje kemije boje s vrstom vlakana je jedan od najčešćih uzroka odbačenih aramidnih partija.

Završeci naneseni nakon bojenja, uključujući vodoodbojnost, pojačivače plamena, premaze i antistatički tretman, također moraju biti kompatibilni s vlaknom. Premazi se vežu mehanički za aramidnu površinu, a ne kemijski, tako da su površinska energija i predobrada važniji ovdje nego na pamuku.

Gdje aramidna vlakna zarađuju svoju cijenu

Aramidna vlakna pojavljuju se svugdje gdje kvar ima ozbiljne posljedice i nikakva ekonomična zamjena ne prelazi istu ljestvicu performansi. Popis primjena je kratak jer je vlakno skupo, a dug jer je u svakom slučaju alternativa teža, deblja ili jednostavno nesigurna.

• Zaštita ljudi pokriva rukavice otporne na posjekotine, radnu odjeću otpornu na plamen, vatrogasne granate, vojne i policijske tkanine i letačka odijela.
• Transport oslanja se na aramid za užad gume, pojačanje kočionih pločica, pojačanje remena i crijeva i sigurnosne trake.
• Industrija koristi ga u visokotemperaturnim filtarskim vrećicama, pokretnim trakama, užadima i konopima za privez, brtvama i brtvama.
• Kompoziti i strukture uključuju trupove brodova, unutarnje ploče zrakoplova, komponente za energiju vjetra, sportsku opremu i tkanine za strukturalno ojačanje zgrada.
• Električni i optički aplikacije koriste aramid kao element čvrstoće u optičkim kabelima i posebnim sklopovima kabela.

Aramid rijetko pobjeđuje samo snagom. Pobjeđuje jer zadržava svoje dimenzije i oblik na temperaturama na kojima se poliester odavno pretvorio u tekućinu.

U tkanom mediju za filtriranje, aramidna tkanina apsorbira ponovljeni mehanički udar ciklusa čišćenja pulsnim mlazom bez puzanja kao što to čine homopolimerna vlakna, zbog čega se zadržava u postrojenjima za cement, asfalt i obradu metala. Tkanine koje se koriste u industrijskim filterima i sitima ovise upravo o toj kombinaciji dimenzionalne stabilnosti i toplinske tolerancije.

Kada je aramid pretjeran

Aramid je pogrešna kupnja kada se otpornost na plamen koju aplikacija treba može postići završnom obradom, a ne samim vlaknom. Aramid košta nekoliko puta više nego što košta pamuk, teže ga je bojati i dorađivati ​​i često se ne može omekšati na standardnoj opremi.

Za programe odjeće koji zaista ne trebaju aramid, obojena tkanina s mješavinom pamuka kao što je modalni pamuk, viskoza-pamuk i tencel-pamuk nudi jak osjećaj pri ruci, zastor i mogućnost bojanja uz djelić jedinične cijene. Mlin koji radi bojenje i završnu obradu u jednom lancu obično može ponuditi usporedivu konstrukciju brže nego što to može dobavljač specijaliziranih aramida, a raspon boja je daleko širi.

Tkanine obojene mješavinom pamuka za programe odjeće Istražite obojene tkanine s mješavinom pamuka, uključujući opcije Tencel, modal i rayon-pamuk, za programe odjeće koji zahtijevaju dodir na dodir, drapiranje i mogućnost bojanja. Pogledajte proizvod →

S industrijske strane, pamučno obojena tkanina nanosi otpornost na habanje i vodoodbojnost na tkanu podlogu, koja pokriva dobar dio istog tla kao i aromatična tkanina po mnogo nižoj cijeni po metru.

Obložena obojena tkanina i tkanine obložene pamukom Pogledajte presvučenu obojenu tkaninu, uključujući GS3170 premaz od pamučnog kepera, za funkcionalnu tekstilnu upotrebu koja zahtijeva svojstva otporna na vodu, ulje ili UV zračenje. Pogledajte proizvod →

Što potvrditi prije kupnje

Izvor aramidne tkanine živi ili umire na kratkom popisu parametara, a nijedan od njih ne može se potvrditi samo iz opće specifikacije. Proradite kroz njih redom.

1. Najprije definirajte način kvara. Zapišite što tkanina mora preživjeti, bilo da je to izloženost plamenu, opasnost od posjekotina, ciklus zamora ili životni vijek UV zračenja, prije nego što pogledate bilo koje vlakno.
2. Potvrdite vrstu vlakana i omjer mješavine. Para-aramid i meta-aramid nisu međusobno zamjenjivi, a postotak naveden kao približan nije specifikacija.
3. Zaključajte konstrukciju. Potvrdite broj pređe, sivu težinu, širinu i tkanje. Razlika u performansama između običnog i keper aramida iste težine dovoljno je velika da promijeni rezultat ispitivanja.
4. Dogovorite put bojanja. Prije uzorkovanja odlučite između bojanja otopinom, bojanja po komadu i bojanja odjeće, jer svaka ruta nosi različite tolerancije na nijansu i skupljanje.
5. Zahtijevati podatke o gotovom stanju. Zatražite čvrstoću, istezanje, skupljanje i zapaljivost izmjerene nakon završne obrade, a ne na sivoj boji ili na uzorku iz laboratorijske ruke.

Često postavljana pitanja

Koju temperaturu mogu izdržati aramidna vlakna?

Para-aramid se počinje raspadati na otprilike 500 C, a meta-aramid na otprilike 400 C. Nijedno se vlakno ne topi. Oba se karboniziraju, stvarajući pougljeni sloj koji izolira tkaninu iza sebe, što je razlog zašto je aramid specificiran za zaštitnu odjeću gdje bi se polimer koji se otapa povezao s kožom i dodatno pogoršao opekline.

Mogu li se aramidna vlakna bojati?

Da, ali je teško. Molekule boje teško prodiru u visoko usmjerenu aromatsku strukturu, pa se proizvođači oslanjaju na bojenje u otopini, bojenje nosačem na visokoj temperaturi ili formulirane disperzne i kationske sustave. Bojanje otopinom uobičajeni je put za boje velikog volumena jer pigment ulazi u sredstvo za predenje i postojanost boja je daleko bolja. Uvijek potvrdite podudarnost boje i vlakna laboratorijskim umakanjem prije nego što krenete u masovnu proizvodnju.

Zašto se aramid razgrađuje na otvorenom?

Aromatični poliamidi osjetljivi su na ultraljubičasto svjetlo. Dugotrajno izlaganje suncu razgrađuje vanjsku površinu vlakna i zajedno s tim opada čvrstoća. Premazi, filmovi, omatanje i laminacija usporavaju gubitak. Ako program uključuje dugotrajno izlaganje na otvorenom, odredite ispitivanje preostale čvrstoće nakon ubrzanog trošenja, umjesto da se oslanjate na laboratorijske osnovne brojke.

Mogu li se aramidna vlakna reciklirati?

Samo s mukom. Termoplastična vlakna se mogu rastopiti i ponovno peletizirati, ali aramid se ne topi. Mehaničko recikliranje može ga izrezati u kratka vlakna za celulozu, frikcijske materijale ili netkano punilo, a kemijsko recikliranje ostaje na pilot razini. Tretirajte otpad od aramida kao tok za nižu razinu i proračunajte ga u skladu s tim.