Fibrele de aramidă explicate: proprietățile, structura țesăturii și verificările de aprovizionare pentru cumpărătorii de țesături

Un singur filament de para-aramid de 12 microni suportă de aproximativ cinci ori sarcina de rupere a unui fir de oțel de același diametru, la aproximativ o cincime din greutate. Acest raport explică de ce fibrele de aramidă se află în interiorul cordonului anvelopelor, mănușilor rezistente la tăiere, carcasele de prezență a pompierilor, laminatele de carcasă și pungile industriale. În aprovizionarea cu țesături, aramida este rareori cumpărată la metru. Este cumpărat împotriva unui mod de defecțiune, indiferent dacă acesta este topire-picurare, tăiere, flacără, oboseală sau alungire, iar potrivirea fibrei la acel mod de defecțiune contează mult mai mult decât compararea prețului pe kilogram.

Ce sunt de fapt fibrele de aramid

Fibrele de aramidă sunt poliamide sintetice în care cel puțin 85% din legăturile amidice se atașează direct la două inele aromatice. Acea coloană vertebrală rigidă, ca o tijă, este ceea ce îi separă de nailon. Inelele aromatice rezistă la rotație, astfel încât lanțul polimeric rămâne aproape drept, se împachetează strâns și produce un filament cu rezistență ridicată la tracțiune, modul mare și un punct de descompunere cu mult peste intervalul de topire al termoplasticelor obișnuite.

Două ramuri structurale contează comercial. Para-aramida, cunoscută chimic sub numele de PPTA, este filată dintr-o soluție cristalină lichidă, astfel încât lanțurile moleculare se aliniază aproape perfect de-a lungul axei fibrei. Meta-aramidăul sau MPIA este filat dintr-o soluție convențională și păstrează un lanț îndoit, în zig-zag. Acea diferență unică în geometria lanțului explică aproape fiecare număr de pe fișele de date ale celor două fibre și acesta este motivul pentru care cele două aproape niciodată nu sunt înlocuite unul cu celălalt într-un produs calificat.

Ambele fibre au un comportament care determină majoritatea deciziilor de cumpărare în jurul lor: nu se topesc. Încălzite depășind limita de utilizare, țesăturile de aramid se carbonizează și formează un strat de carbon la suprafață, mai degrabă decât să picure. În îmbrăcămintea de protecție, această distincție este esențială, deoarece o fibră care se topește se leagă de piele și adâncește arsurile. Ambele rezistă, de asemenea, la majoritatea solvenților organici, combustibililor și lubrifianților, deși acizii și bazele puternice îi atacă. Para-aramida este deosebit de sensibilă la lumina ultravioletă, motiv pentru care produsele aramidă de exterior sunt de obicei acoperite, laminate sau împachetate.

Para-aramid versus meta-aramid

Alegerea dintre para-aramidă și meta-aramidă se reduce la faptul dacă o aplicație are nevoie de rezistență mecanică sau rezistență inerentă la flacără și foarte puține aplicații au nevoie de ambele simultan. Începeți de la modul de eșec și selecția fibrei se stabilește de obicei de la sine.

Dacă specificați îmbrăcăminte de protecție, începeți cu meta-aramidă și treceți la un amestec de para-aramid numai atunci când rezistența la tăiere sau la abraziune este factorul limitativ. Dacă întăriți cauciuc, rășină sau cablu, para-aramidul este singurul punct de plecare sensibil. Amestecarea celor două este posibilă și se întâmplă în îmbrăcămintea de lucru, dar fiecare procent adăugat de para-aramid crește semnificativ costurile, contribuind în același timp foarte puțin la rezistența la flacără.

Aramida nu se topește, se carbonizează. Aproape fiecare specificație, metodă de testare și certificare din această categorie provine din acea proprietate.

Cum fibra de aramidă devine țesătură

Aramida ajunge la o moara ca fire de filament continuu sau ca fire de filare discontinue, iar structura țesută are la fel de multă influență asupra performanței finite ca și fibra în sine. Firele de filament intră în armături structurale, frânghie și cordon de anvelope, unde un filament rupt nu poate fi lăsat să alunece. Firul filat cu capse produce mâna mai moale folosită în mănuși, articole de îmbrăcăminte rezistente la flacără și țesături amestecate, iar meta-aramida este frecvent amestecată cu bumbac, viscoză sau modacrilic pentru a reduce costul unitar, păstrând în același timp rezistența inerentă la flacără.

Designul țesăturii decide apoi ce va face materialul pe podea.

• Țesătură simplă oferă cea mai mare densitate de împletire, astfel încât oferă cea mai bună rezistență la tăiere și abraziune, cu prețul unei mâini mai rigide.
• Twill este mai moale și mai drapabil, cu o rezistență bună la rupere, motiv pentru care domină învelișurile de îmbrăcăminte de lucru rezistente la flacără.
• Satin oferă o suprafață netedă care preia bine acoperirea și laminarea și este adesea folosită ca o cârpă de bază pentru laminate tehnice.
• Structuri tricotate și terry mănuși de mâner și stratul de confort purtat lângă piele.

Finisarea este locul în care majoritatea proiectelor au probleme. Aramida este cu adevărat greu de vopsit. Structura aromatică strânsă rezistă coloranților solubili în apă, astfel încât fibra este fie vopsită în soluție, cu pigment adăugat direct în dopa de filare, fie vopsită la temperatură și presiune ridicată cu purtători și sisteme dispersate sau cationice special formulate. Potrivirea chimiei coloranților cu tipul de fibre este una dintre cele mai frecvente cauze de respingere a loturilor de aramidă.

Finisajele aplicate după vopsire, inclusiv hidrofugă, amplificatoare ignifuge, acoperiri și tratament antistatic, trebuie să fie, de asemenea, compatibile cu fibra. Acoperirile se leagă mecanic de o suprafață aramidă, mai degrabă decât chimic, astfel încât energia de suprafață și pretratarea contează mai mult aici decât pe bumbac.

Unde fibra de aramidă își câștigă prețul

Fibrele de aramidă apar oriunde defecțiunea are consecințe grave și niciun substitut economic nu depășește aceeași bară de performanță. Lista de aplicații este scurtă pentru că fibra este scumpă și lungă pentru că în fiecare caz alternativa este mai grea, mai groasă sau pur și simplu nesigură.

• Protecția oamenilor acoperă mănuși rezistente la tăiere, îmbrăcăminte de lucru rezistentă la flacără, obuze de prezență a pompierilor, țesături militare și de poliție și costume de zbor.
• Transport se bazează pe aramidă pentru cordonul anvelopei, întărirea plăcuțelor de frână, întărirea curelei și furtunurilor și a curelei de siguranță.
• Industria îl folosește în saci filtranți de temperatură înaltă, benzi transportoare, frânghii și linii de ancorare, garnituri și etanșări.
• Compozite și structuri includ corpuri de bărci, panouri interioare de aeronave, componente de energie eoliană, articole sportive și țesături de întărire structurală pentru clădiri.
• Electrice și optice aplicațiile folosesc aramida ca element de rezistență în cablurile optice și ansamblurile de cabluri speciale.

Aramid câștigă rareori doar cu putere. Câștigă pentru că își menține dimensiunile și forma la temperaturi în care poliesterul s-a transformat de mult în lichid.

În mediile de filtrare țesute, pânza de aramidă absoarbe șocul mecanic repetat al unui ciclu de curățare cu jet de impulsuri, fără a se strecura așa cum o fac fibrele homopolimer, motiv pentru care rezistă în fabricile de prelucrare a cimentului, asfaltului și metalelor. Țesături utilizate în filtre și ecrane industriale depinde exact de acea combinație de stabilitate dimensională și toleranță la căldură.

Când aramida este supraspecificată

Aramida este o achiziție greșită atunci când rezistența la flacără de care are nevoie o aplicație poate fi furnizată printr-un finisaj, mai degrabă decât prin fibra în sine. Aramida costă de câteva ori mai mult decât costă bumbacul, este mai greu de vopsit și de finisat și adesea nu poate fi înmuiată cu echipamentul standard.

Pentru programele de îmbrăcăminte care nu au nevoie cu adevărat de aramidă, țesătura vopsită în amestec de bumbac, cum ar fi bumbacul modal, bumbacul viscoză și bumbacul Tencel, oferă o senzație puternică de mână, draperie și vopsire la o fracțiune din costul unitar. O moară care rulează vopsirea și finisarea într-un singur lanț poate cita de obicei o construcție comparabilă mai rapid decât o poate face un furnizor de aramidă de specialitate, iar gama de nuanțe este mult mai largă.

Țesături vopsite în amestec de bumbac pentru programe de îmbrăcăminte Explorați țesăturile vopsite în amestec de bumbac, inclusiv opțiunile Tencel, modal și raion-bumbac, pentru programele de îmbrăcăminte care necesită senzație manuală, drapaj și posibilitatea de vopsire. Vizualizare produs →

Pe partea industrială, pânza vopsită acoperită cu bumbac acoperă rezistența la abraziune și rezistența la apă pe o bază țesătă, care acoperă o mare parte din același teren ca o țesătură aromatică la un cost mult mai mic pe metru.

Pânză vopsită acoperită și țesături acoperite cu bumbac Consultați pânză vopsită acoperită, inclusiv acoperirea din twill de bumbac GS3170, pentru utilizări textile funcționale care necesită proprietăți rezistente la apă, ulei sau UV. Vizualizare produs →

Ce trebuie să confirmați înainte de a cumpăra

Aprovizionarea cu țesături de aramidă trăiește sau moare pe o listă scurtă de parametri și niciunul dintre ei nu poate fi confirmat doar dintr-o fișă de specificații generale. Lucrați prin ele în ordine.

1. Definiți mai întâi modul de eroare. Scrieți ceea ce trebuie să supraviețuiască materialul, fie că este vorba despre o expunere la flăcări, un pericol de tăiere, un ciclu de oboseală sau o durată de viață UV, înainte de a vă uita la orice fibră.
2. Confirmați tipul de fibre și raportul de amestec. Para-aramid și meta-aramid nu sunt interschimbabile, iar un procent citat ca aproximativ nu este o specificație.
3. Blocați construcția. Confirmați numărul de fire, greutatea gri, lățimea și țesutul. Diferența de performanță dintre aramida simplă și twill de aceeași greutate este suficient de mare pentru a modifica rezultatul testului.
4. Acordați calea de colorare. Decideți între vopsit în soluție, vopsit în bucată și vopsit în îmbrăcăminte înainte de eșantionare, deoarece fiecare cale are toleranțe diferite la umbră și contracție.
5. Necesită date de stare finală. Cereți rezistența, alungirea, contracția și inflamabilitatea măsurate după finisarea finală, nu pe greige sau pe o probă de mână de laborator.

Întrebări frecvente

La ce temperatură poate rezista fibra de aramidă?

Para-aramida începe să se descompună la aproximativ 500 C și meta-aramida la aproximativ 400 C. Nici fibrele nu se topesc. Ambele carbonizează, formând un strat de carbon care izolează țesătura din spatele ei, motiv pentru care aramida este specificată pentru îmbrăcămintea de protecție, unde un polimer care se topește s-ar lega de piele și ar face o arsură mult mai gravă.

Fibra de aramidă poate fi vopsită?

Da, dar este dificil. Moleculele de colorant se luptă să pătrundă în structura aromatică foarte orientată, astfel încât producătorii se bazează pe vopsirea în soluție, pe vopsirea purtătorului la temperatură înaltă sau pe sistemele cationice și dispersate formulate. Vopsirea în soluție este calea obișnuită pentru culorile cu volum mare, deoarece pigmentul intră în substanța de filare și rezistența culorii este mult mai bună. Confirmați întotdeauna o potrivire colorant cu fibră cu o scufundare de laborator înainte de a vă angaja în vrac.

De ce se degradează aramida în aer liber?

Poliamidele aromatice sunt sensibile la lumina ultravioletă. Expunerea susținută la soare descompune suprafața exterioară a fibrei și rezistența scade odată cu ea. Acoperirile, filmele, împachetarea și laminarea încetinesc pierderea. Dacă un program implică expunere pe termen lung în aer liber, specificați testarea rezistenței reziduale după intemperii accelerate, mai degrabă decât să vă bazați pe cifrele de bază ale laboratorului.

Fibra de aramidă poate fi reciclată?

Doar cu dificultate. Fibrele termoplastice pot fi topite și repelletizate, dar aramida nu se topește. Reciclarea mecanică îl poate tăia în fibre scurte pentru celuloză, materiale de frecare sau materiale de umplutură nețesute, iar reciclarea chimică rămâne la scară pilot. Tratați deșeurile de aramidă ca pe un flux de downgrade și bugetați-le în consecință.