الیاف گذشته، حال و آینده. انتخاب مسیر کار آسانی نیست. الیاف و نخ های شیمیایی مواد غیر بافته شده از الیاف شیمیایی

کاربرد: برای تولید الیاف معدنی محلول در مایعات فیزیولوژیکی. الیاف غیر آلی توصیف شده است که پریفرم های خلاء آنها در مواجهه با دمای 1260 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت 3.5٪ یا کمتر کوچک می شود. الیاف دارای ترکیبی شامل SrO، Al 2 O 3 و مقدار کافی افزودنی تشکیل دهنده الیاف برای تشکیل الیاف هستند، اما کافی نیست. برای افزایش انقباض بالای 3.5٪. محدوده ترجیحی الیاف دارای انقباض 3.5٪ یا کمتر در هنگام قرار گرفتن در دمای 1500 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت است و ممکن است حاوی موارد زیر باشد: SrO 53.2-57.6، Al 2 O 3 30.4-40.1، SiO 2 5.06-10.1. وظیفه فنی اختراع کاهش انقباض قطعه کار است. 2 ثانیه و 15 حقوق فایل ها، 4 جدول.

این اختراع مربوط به الیاف مصنوعی اکسید معدنی است. این اختراع همچنین مربوط به محصولات ساخته شده از چنین الیافی است. مواد الیافی غیر آلی به خوبی شناخته شده و به طور گسترده برای اهداف بسیاری استفاده می شوند (به عنوان مثال، به عنوان عایق حرارتی یا صوتی به شکل فله، به شکل حصیر یا پتو، به شکل خلاء، به شکل مقوا و کاغذ وکیوم، و به صورت طناب، نخ یا منسوجات؛ به عنوان الیاف تقویت کننده برای مصالح ساختمانی؛ به عنوان جزئی از لنت ترمز برای وسایل نقلیه). در بیشتر این کاربردها، خواصی که برای آنها از مواد الیافی معدنی استفاده می شود، نیازمند مقاومت در برابر حرارت و اغلب مقاومت در برابر محیط های شیمیایی خشن است. مواد الیافی غیر آلی می توانند شیشه ای یا کریستالی باشند. آزبست یک ماده الیافی غیر آلی است که یکی از اشکال آن در بیماری های تنفسی مشکوک است. هنوز مشخص نیست مکانیسم علتی که برخی از انواع آزبست را به بیماری مرتبط می کند چیست، اما برخی از محققان معتقدند که مکانیسم مکانیکی است و به اندازه ذرات مربوط می شود. آزبست در اندازه ذرات بحرانی می تواند به سلول های بدن نفوذ کند و بنابراین، از طریق آسیب طولانی مدت و مکرر سلولی، اثرات نامطلوبی بر سلامتی ایجاد کند. خواه این مکانیسم درست باشد یا خیر، تنظیم‌کننده‌ها دستور داده‌اند که هر محصول فیبر معدنی دارای بخش تنفسی به عنوان خطرناک طبقه‌بندی شود، صرف نظر از اینکه آیا شواهدی برای حمایت از چنین طبقه‌بندی وجود دارد یا خیر. متأسفانه، برای بسیاری از کاربردهایی که الیاف معدنی برای آنها استفاده می شود، هیچ جایگزین مناسبی وجود ندارد. بنابراین، نیاز به الیاف غیر آلی وجود دارد که کمترین خطر ممکن را داشته باشند (در صورت وجود) و دلایل عینی برای ایمن در نظر گرفتن آنها وجود دارد. یکی از جهت‌گیری‌های تحقیقاتی که پیشنهاد شده است این است که می‌توان الیاف معدنی را ساخت که به اندازه کافی در مایعات بدن حل شوند که زمان ماندن آنها در بدن انسان کوتاه باشد. در این صورت آسیب رخ نمی داد یا حداقل به حداقل می رسید. از آنجایی که به نظر می رسد خطر ابتلا به بیماری های مرتبط با آزبست بسیار به مدت قرار گرفتن در معرض آن بستگی دارد، این ایده منطقی به نظر می رسد. آزبست منحصراً نامحلول است. از آنجایی که مایع بین سلولی به طور طبیعی یک محلول نمکی (فیزیولوژیکی) است، اهمیت انحلال الیاف در محلول نمکی مدتهاست که شناخته شده است. اگر الیاف در سالین فیزیولوژیکی محلول باشند، به شرطی که اجزای محلول سمی نباشند، الیاف باید ایمن تر از الیاف نامحلول باشند. هر چه مدت زمان ماندن فیبر در بدن کمتر باشد، آسیب کمتری می تواند ایجاد کند. چنین الیافی در درخواست های ثبت اختراع بین المللی قبلی WO93/15028 و WO94/15883 که به ترتیب الیاف محلول نمکی مورد استفاده در دماهای 1000 درجه سانتیگراد و 1260 درجه سانتیگراد را توصیف می کنند، مثال زده شده اند. خط دیگری از تحقیقات نشان می دهد که الیاف هیدراته، که ماهیت فیبری خود را در مایعات بدن از دست می دهند، ممکن است مسیر دیگری را برای الیاف "ایمن" نشان دهند، زمانی که آسیب ناشی از شکل و اندازه الیاف باشد. این مسیر در درخواست های ثبت اختراع اروپایی به شماره 0586797 و شماره 0585547 توضیح داده شده است که هدف آنها ارائه ترکیبات بدون سیلیس است و دو ترکیب آلومینات کلسیم را توصیف می کند (یکی حاوی 50/50 درصد وزنی آلومینا / آهک کلسینه شده و دیگری حاوی 63 / 63 / 30 درصد وزنی اکسید آلومینیوم/آهک کلسینه شده با افزودن 5 درصد CaSO4 و 2 درصد سایر اکسیدها). چنین الیافی با از دست دادن ماهیت فیبری خود به راحتی هیدراته می شوند. آزبست هیدراته نمی شود و به نظر می رسد که ساختار فیبری خود را در مایعات بدن به طور موثر به طور نامحدود حفظ می کند. مشخص شده است که ترکیبات آلومینات استرانسیوم در هنگام دمش مذاب الیاف تشکیل نمی دهند، در حالی که چنین ترکیباتی از جمله افزودنی هایی مانند سیلیس هنگام دمش مذاب الیاف را تشکیل می دهند. به نظر می رسد که این الیاف مانند الیاف آلومینات کلسیم هیدراته می شوند و علاوه بر این، پتانسیل استفاده در دمای بالا را نشان می دهند. پریفرم های خلاء برخی از این الیاف در هنگام قرار گرفتن در دمای 1260 درجه سانتی گراد به مدت 24 ساعت انقباض 3.5 درصد یا کمتر را نشان می دهند. برخی از آنها در مواجهه با دمای 1400 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت انقباض 3.5 درصد یا کمتر را نشان می دهند و برخی حتی در هنگام قرار گرفتن در دمای 1500 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت انقباض 3.5 درصد یا کمتر را نشان می دهند. چنین الیافی الیاف آبدار با دمای بالا را فراهم می کند که در محصولات فوق مفید است. بر این اساس، اختراع حاضر یک الیاف معدنی، یک پریفرم (قالب) ریخته گری خلاء که در معرض دمای 1260 درجه سانتی گراد به مدت 24 ساعت، انقباض 3.5 درصد یا کمتر دارد، الیاف حاوی SrO، Al 2 O 3 و مقدار کافی ارائه می کند. افزودنی های عامل تشکیل دهنده الیاف برای تشکیل الیاف، اما به اندازه کافی (نه آنقدر) برای افزایش انقباض بیش از 3.5٪ نیست. ترجیحاً افزودنی تشکیل دهنده الیاف حاوی SiO 2 است و ترکیبات SrO، Al 2 O 3 و SiO 2 حداقل 90 درصد وزنی (ترجیحاً حداقل 95 درصد وزنی) ترکیب الیاف را تشکیل می دهند. دامنه اختراع حاضر به وضوح توسط ادعاهای ضمیمه با اشاره به توضیحات زیر تعریف شده است. در ادامه، جایی که به فیبر محلول نمکی اشاره می‌شود، مشخص می‌شود که فیبر دارای حلالیت کل بیش از 10 ppm در سالین است که به روشی که در زیر توضیح داده شده اندازه‌گیری می‌شود و ترجیحاً حلالیت بالاتری دارد. نتایج تجربی در زیر با اشاره به جداول 1، 2 و 3 توضیح داده شده است. جدول 1 تعدادی از ترکیبات را نشان می دهد که با روش های معمولی ذوب شده و دمیده شده اند. آن ترکیبات نشان داده شده به عنوان "&" به میزان مطلوب الیاف را تشکیل ندادند، اما یک پودر کروی را تشکیل دادند. برای هر یک از این ترکیبات، ترکیب تجزیه و تحلیل شده در وزن نشان داده شده است. % (به دست آمده با آنالیز فلورسانس اشعه ایکس). اگر شماره داده شود "<0,05", это означает, что соответствующий компонент не мог быть обнаружен. Благодаря природе рентгеновских флуоресцентных измерений (которые чувствительны к окружающей среде) общее количество материала, обнаруживаемого этим анализом, может доходить до 100% или превышать 100%, и в данной патентной заявке (в том числе в описании, формуле изобретения и реферате) эти числа не были нормализованы до 100%. Однако для каждой композиции указывается общее количество анализируемого материала и можно видеть, что отклонение от 100% является небольшим. В столбце, названном "Относительный мас. процент", указаны мас. % SrO, Al 2 O 3 и SiO 2 по отношению к сумме этих компонентов. За исключением случаев, когда контекст дает иные указания, любые проценты, указанные в данной заявке, являются процентами, полученными рентгеновским флуоресцентным анализом, а не абсолютными процентами. Таблица 2 показывает (в том же порядке, что и в Таблице 1) данные усадки и растворимости для волокнообразующих композиций. Растворимость выражена как части на млн. В растворе, как измерено описанным ниже способом. Все указанные выше композиции и включая линию A Таблиц 1 и 2 включительно содержат 2,76 мас.% или менее SiO 2 . Можно видеть, что большинство этих композиций не образовывали волокна. Некоторые из этих волокон включают в себя Na 2 O в количествах 2,46 мас.% или более для содействия образованию волокна, но обнаруживают плохие характеристики усадки при температурах более 1000 o C (т.е. имеют усадку более 3,5% при измеренной температуре). Одно волокно (SA5 (2,5% K 2 O/SiO 2)), содержащее 1,96% K 2 O и 2,69% SiO 2 , имеет приемлемую усадку при 1260 o C. Таким образом, можно видеть, что "чистые" алюминаты стронция не образуют волокон, тогда как посредством добавления волокнообразующих добавок, например, SiO 2 и Na 2 O, могут быть образованы волокна. Характеристики усадки полученных волокон зависят от примененных добавок. Волокна, представленные ниже линии A и выше и включая линию В, имеют содержание SrO менее 35 мас.% и имеют плохие характеристики усадки. Волокна, показанные ниже линии В, имеют содержание SrO более 35 мас.% и, в случае измерения, обнаруживают приемлемую усадку при 1260 o C. Волокно линии С содержит 2,52 мас.% CaO и это, по-видимому, вредит характеристикам при 1400 o C. Волокна, представленные ниже линии D и выше и на линии E, имеют содержание Al 2 O 3 более 48,8 мас.%, что, по-видимому, неблагоприятно влияет на характеристики волокон при 1400 o C. Волокно ниже линии E имеет содержание SiO 2 14,9 мас.%, что, по-видимому, плохо для характеристик при 1400 o C (см. ниже для показателя при 1500 o C). Дальнейший ограниченный диапазон композиций (показанных жирным текстом в столбце 1400 o C) проявляет тенденцию к приемлемой усадке при 1400 o C. Эти композиции лежат ниже линии C и выше и на линии D Таблиц 1 и 2. Два волокна, указанных в этом диапазоне, которые не удовлетворяют требованию усадки 3,5%, могут быть просто неправильными результатами. Волокна, лежащие ниже линии C и выше линии D и на линии D, были отобраны по относительному мас.% SrO (как определено выше), и можно видеть, что композиции с относительным мас.% SrO, большим, чем 53,7%, и меньшим, чем 59,6%, имеют тенденцию к приемлемым усадкам при 1500 o C. Волокно в этой области, которое не имеет приемлемой усадки при 1500 o C, является волокном с высоким содержанием SiO 2 (12,2 мас.% SiO 2), что подтверждает неблагоприятное действие слишком большого содержания SiO 2 упомянутое выше. Два волокна (SA5a и SA5aII) обнаруживают приемлемую усадку при 1550 o C. Кроме того, можно видеть, что некоторые из этих волокон проявляют очень высокие растворимости и, таким образом, могут обеспечивать применимые трудно перерабатываемые (устойчивые) волокна, которые будут растворяться в жидкостях тела. Все волокна показали гидратацию при введении в водные жидкости. Действительно, они имели тенденцию к некоторой гидратации при образовании предварительных заготовок, которые были использованы для испытания усадки. После 24 часов испытания растворимости в жидкостях физиологического типа гидратация была очень явной. Гидратация имеет форму видимого растворения и переосаждения кристаллов на поверхности волокон, что приводит к потере их волокнистой природы. Для некоторых из композиций при изготовлении вакуумных предварительных заготовок для испытаний использовали диспергирующий и смачивающий агент (Troy EX 516-2 (Trade markof Troy Chemical Corporation)), который является смесью неионогенных поверхностно-активных веществ и химически модифицированных жирных кислот. Это было попыткой уменьшить время экспонирования с водой и, следовательно, степени гидратации. Из таблицы 3 можно видеть (Таблица 3 показывает тот же тип информации, что и Таблица 2), что композиции, в которых использовали диспергирующий агент (указанный как "troy"), имели тенденцию к более высокой усадке, чем идентичная композиция без диспергирующего агента. Предполагается, что это может быть обусловлено частичным гидратационным "смыканием" волокон вместе, так что любое отдельное волокно должно иметь усадку против растяжения поддерживающих волокон вдоль его длины: такое растяжение может приводить к утончению волокна скорее, чем к продольной усадке. В случае использования диспергирующего агента волокна свободны для усадки вдоль их длины. Далее подробно описаны способы измерения усадки и растворимости. Усадку измеряли посредством предложенного ISO стандарта ISO/TC33/SC2/N220 (эквивалент British Standard BS 1920, part 6.1986) с некоторыми модификациями с учетом малого размера образцов. Способ в кратком изложении содержит изготовление вакуумно отлитых предварительных заготовок, с использованием 75 г волокна в 500 куб. см 0,2% раствора крахмала, в приспособлении 120х65 мм. Платиновые штифты (приблизительно 0,5 мм в диаметре) помещали отдельно в 4 углах в виде прямоугольника 100х45 мм. Самые большие длины (L1 и L2) и диагонали (L3 и L4) измеряли с точностью 1 5 мкм, используя передвижной микроскоп. Образцы помещали в печь и доводили до температуры на 50 o C ниже температуры испытания при скорости 300 o C/час и при скорости 120 o C/час для последних 50 o C до температуры испытания и оставляли в течение 24 часов. Величины усадки даны в виде среднего из 4 измерений. Следует отметить, что хотя это стандартный способ измерения усадки волокна, он имеет присущую ему изменчивость, заключающуюся в том, что конечная плотность предварительной заготовки может меняться в зависимости от условий отливки. Кроме того, следует отметить, что волоконный материал будет обычно иметь более высокую усадку, чем предварительная заготовка, изготовленная из того же самого волокна. Поэтому цифру 3,5%, упоминаемую в данной заявке, следует толковать как более высокую усадку в конечном полотне из этого волокна. Растворимость измеряли согласно следующему способу. Волокно сначала нарезали с использованием сита 10 меш. и сферический порошок удаляли ручным просеиванием также через сито 10 меш. Устройство для испытания растворимости содержало вибрационную термостатную водяную баню и раствор для испытаний имел состав, приведенный в табл. 4. Вышеуказанные вещества разбавляли до 1 литра дистиллированной водой для образования солевого раствора, подобного физиологическому раствору. 0,500 г, "равных" 0,003 г нарезанного волокна, взвешивали в пластиковую пробирку центрифуги и добавляли 25 мл (см 3) указанного выше солевого раствора. Волокно и солевой раствор встряхивали тщательно и вводили в вибрационную термостатную водяную баню, поддерживаемую при температуре тела (37 o C 1 o C). Скорость вибратора устанавливали при 20 оборотов/мин. После 24 часов пробирку центрифуги удаляли, всплывающую жидкость декантировали и жидкость пропускали через фильтр (мембрана из фильтровальной бумаги из нитрата целлюлозы 0,45 микрон [типа WCN из Whatman Labsales Limited]) в прозрачный пластиковый флакон. Затем жидкость анализировали одним из двух способов. Первым используемым способом было атомное поглощение с применением машины Thermo Jarrell Ash Smith - Hiefje II. Условия работы были такие же, какие установлены в более ранних Международных Патентных заявках заявителя WO93,15028 и WO 94/15883. Для SrO условия работы были следующими:

طول موج، (nm) 460.7

پهنای باند، 0

جریان، (mA) 12

شعله، سوخت بدون چربی

استرانسیوم نسبت به محلول استاندارد جذب اتمی (آلدریچ 970 میکرومتر بر میلی لیتر) اندازه گیری شد. سه استاندارد تهیه شد که 0.1٪ KCl به آن اضافه شد (Sr [ppm] 9.7، 3.9 و 1.9). به طور معمول، رقت های 10 و 20 برابری برای اندازه گیری سطح Sr در نمونه تهیه می شد. سپس SrO به صورت 1.183xSr محاسبه شد. تمام محلول های موجود در بطری های پلاستیکی نگهداری شدند. در روش دوم مورد استفاده (که نشان داده شد نتایجی مطابق با نتایج روش اول به دست می‌دهد)، غلظت عنصر با استفاده از طیف‌سنجی نشری پلاسما-اتمی جفت القایی مطابق با یک روش شناخته شده تعیین شد. آنچه در بالا توضیح داده شد به ما اجازه داد تا در مورد مقاومت انقباضی پریفرم های در معرض دمای 1260 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت بحث کنیم. این حداکثر دمایی است که فیبر می تواند استفاده شود. در عمل، الیاف با حداکثر دمای استفاده مداوم و حداکثر دمای نوردهی بالاتر مشخص می شوند. به طور معمول در صنعت، هنگام انتخاب الیاف برای استفاده در دمای معین، الیافی را انتخاب کنید که دمای استفاده مداوم بالاتر از دمای اسمی مورد نیاز برای استفاده مورد نظر داشته باشد. این برای اطمینان از این است که هر گونه افزایش تصادفی دما به الیاف آسیب نمی رساند. تفاوت 100 تا 150 درجه سانتیگراد کاملاً رایج است. متقاضیان هنوز تعیین نکرده اند که چه مقدار اکسیدهای دیگر یا سایر ناخالصی ها بر خصوصیات الیاف شرح داده شده در بالا تأثیر می گذارد و ادعاهای پیوست در مورد افزودنی الیاف ساز اجازه می دهد. با داشتن SiO 2، تا 10 درصد وزنی مواد غیر از SrO، Al 2 O 3 و SiO 2، اگرچه این نباید محدود کننده در نظر گرفته شود. اگرچه شرح فوق به تولید الیاف ذوب دمیده اشاره دارد، اما این اختراع تنها به ذوب دمنده محدود نمی شود، بلکه طراحی و سایر روش ها (تکنیک ها) که در آن الیاف از مذاب تشکیل می شوند را نیز در بر می گیرد و همچنین شامل الیاف ساخته شده به هر روش دیگری می شود.

مطالبه

1. یک الیاف معدنی حاوی SrO و Al 2 O 3 که مشخصه آن این است که الیاف از پیش ساخته شده در خلاء در دمای 1260 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت انقباض 3.5 درصد یا کمتر دارد و فیبر دارای ترکیب آلومینات استرانسیم شامل SrO و Al 2 است. O 3 و یک افزودنی تشکیل دهنده الیاف برای تشکیل فیبر کافی است، اما نه آنقدر بزرگ که انقباض را به بالای 3.5 درصد افزایش دهد و در مواردی که SiO 2 وجود دارد، مقدار SiO 2 کمتر از 14.9 وزنی است. 2. فیبر معدنی طبق ادعای 1، مشخص می شود که افزودنی تشکیل دهنده الیاف حاوی SiO 2 است و اجزای SrO، Al 2 O 3 و SiO 2 حداقل 90 درصد وزنی ترکیب الیاف را تشکیل می دهند. 3. فیبر معدنی طبق ادعای 2 که مشخصه آن این است که ترکیبات SrO، Al 2 O 3 و SiO 2 حداقل 95 درصد وزنی ترکیب الیاف را تشکیل می دهند. 4. الیاف معدنی مطابق هر یک از پاراگراف های قبل، مشخصه آن این است که حاوی 35 درصد وزنی یا بیشتر SrO است. 5. فیبر معدنی طبق هر پاراگراف قبلی، مشخصه آن این است که حاوی SrO 41.2 - 63.8 درصد وزنی و Al 2 O 3 29.9 - 53.1 درصد وزنی است. 6. فیبر معدنی طبق ادعای 5 که مشخصه آن این است که حاوی بیش از 2.76 درصد وزنی SiO 2 است. 7. الیاف معدنی طبق هر یک از بندهای قبل که مشخصه آن این است که پریفرم خلاء در دمای 1400 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت انقباض 3.5 درصد یا کمتر دارد. مقدار Al 2 O 3 48.8 درصد جرم یا کمتر است. 9. فیبر معدنی طبق هر یک از پاراگراف‌های قبل، مشخص می‌شود که پریفرم خلاء در دمای 1500 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت انقباض 3.5 درصد یا کمتر دارد. جرم % SrO نسبت به مقدار کل SrO به اضافه Al 2 O 3 به اضافه SiO 2 از بیش از 53.7 درصد وزنی تا کمتر از 59.6 درصد وزنی متغیر است. 11. فیبر غیر آلی طبق ادعای 10، مشخصه آن این است که دارای وزنی است. %:

SrO - 53.2 - 57.6

Al 2 O 3 - 30.4 - 40.1

SiO 2 - 5.06 - 10.1

12. الیاف غیر آلی مطابق هر یک از پاراگراف های قبلی، مشخصه آن این است که حاوی Na 2 O به مقدار کمتر از 2.46 درصد وزنی است. 13. فیبر معدنی طبق هر یک از پاراگراف‌های قبل، مشخص می‌شود که پریفرم خلاء در دمای 1550 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت انقباض 3.5 درصد یا کمتر دارد. حاوی وزنی است. %:

SrO - 53.2 - 54.9

Al 2 O 3 - 39.9 - 40.1

SiO 2 - 5.06 - 5.34

15. یک الیاف معدنی طبق هر یک از بندهای قبل که مشخصه آن این است که فیبر محلول در نمک است. 16. طبق هر یک از ادعاهای قبل، یک فیبر معدنی، که مشخصه آن این است که فیبر قابل هیدراتاسیون و محلول در نمک است. 17. روشی برای تولید الیاف از مذاب که مشخصه آن این است که مذاب عمدتاً حاوی SrO و Al 2 O 3 است که مقادیر کمی SiO 2 برای تشکیل الیاف به آن اضافه می شود.

علاوه بر موارد ذکر شده، الیاف ساخته شده از ترکیبات معدنی طبیعی نیز وجود دارد. آنها به طبیعی و شیمیایی تقسیم می شوند.

الیاف معدنی طبیعی شامل آزبست، یک ماده معدنی سیلیکات الیاف ریز است. الیاف آزبست در برابر آتش (نقطه ذوب آزبست به 1500 درجه سانتیگراد می رسد)، مقاوم در برابر قلیایی و اسیدی و غیر حرارتی هستند.

الیاف اولیه آزبست در الیاف فنی ترکیب می شوند که به عنوان پایه ای برای نخ های مورد استفاده برای اهداف فنی و در تولید پارچه هایی برای لباس های خاص که می توانند در برابر درجه حرارت بالا و آتش باز مقاومت کنند، استفاده می شود.

الیاف معدنی شیمیایی به الیاف شیشه (سیلیکون) و الیاف حاوی فلز تقسیم می شوند.

الیاف سیلیکون یا الیاف شیشه از شیشه مذاب به شکل الیاف ابتدایی با قطر 100-3 میکرون و طول های بسیار بلند ساخته می شوند. علاوه بر آنها فایبرگلاس منگنه با قطر 0.1-20 میکرون و طول 10-500 میلی متر تولید می شود. فایبرگلاس غیر قابل اشتعال، مقاوم در برابر مواد شیمیایی و دارای خواص عایق الکتریکی، حرارتی و صوتی است. برای تولید نوار، پارچه، مش، پارچه های نبافته، بوم الیافی، پشم پنبه برای نیازهای فنی در بخش های مختلف اقتصاد کشور استفاده می شود.

الیاف مصنوعی فلزی با کشش تدریجی (کشیدن) سیم فلزی به صورت نخ تولید می شوند. نخ های مس، فولاد، نقره و طلا از این طریق به دست می آید. نخ های آلومینیومی با برش نوار آلومینیومی مسطح (فویل) به صورت نوارهای نازک ساخته می شوند. نخ های فلزی را می توان با زدن لاک های رنگی به آن ها رنگ های مختلفی داد. برای استحکام بیشتر به نخ های فلزی، آنها را با نخ های ابریشمی یا پنبه ای در هم می بندند. هنگامی که نخ ها با یک فیلم مصنوعی محافظ نازک پوشانده می شوند، نخ های فلزی شفاف یا رنگی به دست می آیند - متلون، لورکس، آلونیت.

انواع رزوه های فلزی زیر تولید می شود: نخ فلزی گرد. نخ مسطح به شکل روبان - مسطح؛ نخ پیچ خورده - قلوه سنگ؛ گوشت نورد پیچ ​​خورده با نخ ابریشم یا پنبه - رشته.

علاوه بر فلزات، نخ های متالایزه نیز تولید می شود که نوارهای باریکی از فیلم ها با پوشش فلزی هستند. بر خلاف رزوه های فلزی، رزوه های متالایز انعطاف پذیرتر و قابل ذوب تر هستند.

از نخ های فلزی و متالایز برای تولید پارچه و لباس بافتنی برای لباس شب، گلدوزی طلا و همچنین برای تکمیل تزئینی پارچه، لباس بافتنی و کالاهای تکه استفاده می شود.

پایان کار -

این موضوع متعلق به بخش:

اطلاعات کلی در مورد الیاف طبقه بندی الیاف ویژگی های اساسی الیاف و ویژگی های ابعادی آنها

در تولید پوشاک از مواد بسیار متنوعی استفاده می شود: پارچه های بافتنی، مواد نبافته، طبیعی و مصنوعی... آگاهی از ساختار این مواد، توانایی تعیین خواص آنها، درک ... بیشترین حجم در صنعت پوشاک از محصولات ساخته شده از مواد نساجی تشکیل شده است.

اگر به مطالب اضافی در مورد این موضوع نیاز دارید یا آنچه را که به دنبال آن بودید پیدا نکردید، توصیه می کنیم از جستجو در پایگاه داده آثار ما استفاده کنید:

با مطالب دریافتی چه خواهیم کرد:

اگر این مطالب برای شما مفید بود، می توانید آن را در صفحه خود در شبکه های اجتماعی ذخیره کنید:

توییت

تمامی موضوعات این بخش:

سخنرانی 1
معرفی. مواد الیافی 1. اهداف و اهداف درس "علوم مواد تولید پوشاک". 2. اطلاعات کلی در مورد

الیاف پنبه
پنبه فیبری است که دانه های گیاه پنبه یک ساله را می پوشاند. پنبه گیاهی گرما دوست است که مقدار زیادی رطوبت مصرف می کند. در مناطق گرم رشد می کند. Izv

الیاف طبیعی با منشاء حیوانی
ماده اصلی تشکیل دهنده الیاف طبیعی با منشاء حیوانی (پشم و ابریشم) پروتئین های حیوانی سنتز شده در طبیعت - کراتین و فیبروئین است. تفاوت در ساختار مولکولی

ابریشم طبیعی
ابریشم طبیعی نامی است که به رشته های نازک پیوسته ای گفته می شود که از غدد کرم ابریشم در هنگام پیچاندن پیله قبل از شفیره شدن ترشح می شود. ارزش اصلی صنعتی ابریشم توت اهلی است

ب- الیاف شیمیایی
ایده ایجاد الیاف شیمیایی در پایان قرن نوزدهم محقق شد. به لطف توسعه شیمی نمونه اولیه فرآیند تولید الیاف شیمیایی، تشکیل نخ کرم ابریشم بود.

الیاف مصنوعی
الیاف مصنوعی شامل الیاف ساخته شده از سلولز و مشتقات آن است. اینها الیاف ویسکوز، تری استات، استات و تغییرات آنها هستند. فیبر ویسکوز از سلولز تولید می شود

الیاف مصنوعی
الیاف پلی آمید الیاف نایلون که بیشترین استفاده را دارد از زغال سنگ و فرآورده های نفتی به دست می آید. در زیر میکروسکوپ، الیاف پلی آمید هستند

انواع نخ های نساجی
عنصر اصلی پارچه یا پارچه بافتنی نخ است. نخ های نساجی با توجه به ساختارشان به نخ، نخ پیچیده و تک رشته تقسیم می شوند. به این رشته ها اولیه می گویند

فرآیندهای پایه ریسندگی
توده الیافی الیاف طبیعی پس از جمع آوری و پردازش اولیه وارد کارخانه ریسندگی می شود. در اینجا از الیاف نسبتاً کوتاه برای تولید یک نخ - نخ مستحکم و مستحکم استفاده می شود. این ص

تولید بافندگی
پارچه پارچه ای نساجی است که از درهم آمیختن دو سیستم عمود بر یکدیگر از نخ ها بر روی یک ماشین بافندگی تشکیل می شود. فرآیند ایجاد پارچه را بافندگی می گویند

تکمیل پارچه
به پارچه هایی که از ماشین بافندگی برداشته می شود، پارچه خاکستری یا پارچه خاکستری می گویند. حاوی ناخالصی ها و آلاینده های مختلف، ظاهری نامناسب و نامناسب برای تولید پوشاک هستند.

پارچه های پنبه ای
در حین تمیز کردن و آماده‌سازی، پارچه‌های پنبه‌ای در معرض پذیرش و مرتب‌سازی، آویز کردن، رنگ‌زدایی، سفید کردن (سفید کردن)، مرسریزاسیون و چرت زدن قرار می‌گیرند. نظافت و

پارچه های کتان
تمیز کردن و آماده‌سازی پارچه‌های کتان معمولاً به همان روشی که در تولید پنبه انجام می‌شود، اما با دقت بیشتری انجام می‌شود و این عملیات چندین بار تکرار می‌شود. این به دلیل این واقعیت است که دانه کتان

پارچه های پشمی
پارچه های پشمی به دو دسته شانه دار (آتش) و پارچه ای تقسیم می شوند. آنها در ظاهر با یکدیگر تفاوت دارند. پارچه های شانه شده نازک، با الگوی بافت شفاف هستند. پارچه - ضخیم تر

ابریشم طبیعی
تمیز کردن و تهیه ابریشم طبیعی به ترتیب زیر انجام می شود: پذیرش و مرتب سازی، آویز کردن، جوشاندن، سفید کردن، احیای پارچه های سفید شده. کی کی

پارچه های الیاف شیمیایی
پارچه های ساخته شده از الیاف مصنوعی و مصنوعی ناخالصی طبیعی ندارند. آنها ممکن است حاوی موادی باشند که به راحتی قابل شستشو هستند، مانند پانسمان، صابون، روغن معدنی و غیره. روش چشم

ترکیب فیبری پارچه ها
برای تولید لباس از پارچه های طبیعی (پشم، ابریشم، پنبه، کتان)، مصنوعی (ویسکوز، پلی نوز، استات، مس آمونیوم و غیره)، مصنوعی (لاوسا) استفاده می شود.

روشهای تعیین ترکیب الیاف پارچه
ارگانولپتیک روشی است که در آن ترکیب فیبری بافت ها با استفاده از حواس - بینایی، بویایی، لامسه تعیین می شود. ظاهر پارچه، نرمی و چین خوردگی آن را ارزیابی کنید

پارچه بافی
محل تار و پود نسبت به یکدیگر و رابطه آنها ساختار پارچه را مشخص می کند. لازم به تاکید است که ساختار پارچه ها متاثر از: نوع و ساختار نخ های تار و پود است.

تکمیل پارچه
پرداختی که به پارچه ها ظاهری قابل فروش می دهد، بر ویژگی هایی مانند ضخامت، سفتی، چسبندگی، چروک شدن، قابلیت تنفس، مقاومت در برابر آب، درخشش، جمع شدگی، مقاومت در برابر آتش تأثیر می گذارد.

تراکم پارچه
تراکم یک شاخص اساسی برای ساختار بافت است. چگالی وزن، مقاومت در برابر سایش، قابلیت تنفس، ویژگی های محافظ حرارتی، سفتی و چسبندگی پارچه را تعیین می کند. هر کدام از

مراحل ساختار بافت
در هنگام بافت، تارها و تارهای پود متقابلاً یکدیگر را خم می‌کنند و در نتیجه آرایش مواج پیدا می‌کنند. درجه خمش نخ های تار و پود بستگی به ضخامت و سختی آنها دارد.

ساختار سطح پارچه
بسته به ساختار ضلع جلویی، پارچه ها به صاف، پرز، پرزدار و نمدی تقسیم می شوند. پارچه های صاف آنهایی هستند که دارای الگوی بافت شفاف هستند (کالیکو، چینتز، ساتن). در روند

خواص پارچه
طرح: خواص هندسی خواص مکانیکی خواص فیزیکی خواص فنی پارچه های ساخته شده از نخ و نخ از انواع مختلف

خواص هندسی
این موارد شامل طول پارچه، عرض، ضخامت و وزن آن است. طول پارچه با اندازه گیری در جهت نخ های تار مشخص می شود. هنگام گذاشتن پارچه قبل از برش، طول قطعه

ویژگی های مکانیکی
در حین استفاده از لباس و همچنین در هنگام پردازش، پارچه ها تحت تأثیرات مکانیکی مختلفی قرار می گیرند. تحت این تأثیرات، بافت ها کشیده می شوند، خم می شوند و اصطکاک را تجربه می کنند.

مشخصات فیزیکی
خواص فیزیکی پارچه ها به دو دسته بهداشتی، محافظ حرارت، نوری و الکتریکی تقسیم می شود. ویژگی های بهداشتی به ویژگی هایی گفته می شود که پارچه ها به طور قابل توجهی بر چه کسی تأثیر می گذارد

مقاومت در برابر سایش پارچه
مقاومت در برابر سایش پارچه ها با توانایی آنها در مقاومت در برابر عوامل مخرب مشخص می شود. در فرآیند استفاده از لباس ها تحت تأثیر نور، خورشید، رطوبت، کشش، فشرده سازی، پیچش قرار می گیرند.

ویژگی های تکنولوژیکی پارچه ها
در طول فرآیند تولید و در حین استفاده از لباس، چنین ویژگی هایی از پارچه ظاهر می شود که باید در طراحی لباس به آنها توجه کرد. این ویژگی ها به طور قابل توجهی بر فناوری تأثیر می گذارد

مواد لایی
5. مواد چسبنده. 1. طیف وسیعی از پارچه ها بر اساس نوع مواد اولیه، کل طیف پارچه ها به پنبه، کتان، پشم و ابریشم تقسیم می شود. ابریشم شامل

مواد چسبنده
پارچه داخلی نیمه سفت با روکش پلی اتیلن نقطه‌دار پارچه‌ای پنبه‌ای (کالیکو یا ماداپولام) است که از یک طرف با پودر پلی اتیلن فشار قوی پوشانده شده است.

انتخاب مواد برای پوشاک
در تولید پوشاک از مواد مختلفی استفاده می شود: پارچه، پارچه های بافتنی و نبافته، کپی شده، مواد فیلم، خز طبیعی و مصنوعی، طبیعی و مصنوعی.

کیفیت محصول
در ساخت پوشاک و سایر پوشاک، پارچه، پارچه های بافتنی و نبافته، مواد فیلم، چرم مصنوعی و خز استفاده می شود. به کل مجموعه این مواد مجموعه ای می گویند

کیفیت مواد لباس
برای درست کردن لباس های خوب باید از مواد باکیفیت استفاده کنید. کیفیت چیست؟ کیفیت محصول به عنوان ترکیبی از ویژگی هایی درک می شود که درجه مناسب بودن را مشخص می کند

درجه مواد
تمام مواد در مرحله نهایی تولید تحت کنترل هستند. در عین حال، سطح کیفی مواد ارزیابی می شود و درجه هر قطعه تعیین می شود. تنوع درجه بندی کیفیت محصول است

درجه پارچه
تعیین درجه پارچه ها از اهمیت بالایی برخوردار است. درجه پارچه با یک روش جامع برای ارزیابی سطح کیفیت تعیین می شود. در عین حال، انحراف شاخص های خواص فیزیکی و مکانیکی از هنجارها،

نقص در ظاهر پارچه
نقص نوع عیب شرح مرحله تولید که در آن نقص Zaso رخ می دهد

مقاله توسط G.E. Krichevsky، دکترای علوم فنی، پروفسور، دانشمند ارجمند فدراسیون روسیه

معرفی

در حال حاضر، توسعه‌یافته‌ترین کشورها به سمت رتبه ششم فناوری حرکت می‌کنند و کشورهای در حال توسعه عقب‌تر از آنها هستند. این شیوه زندگی (جامعه فراصنعتی) مبتنی بر فناوری‌های جدید و پیشرفت‌کننده و بالاتر از همه فناوری‌های نانو، زیستی، اطلاعاتی، شناختی و اجتماعی است. این پارادایم جدید برای توسعه تمدن بر تمام حوزه های عمل انسانی تأثیر می گذارد و بر تمام فناوری های سفارشات قبلی تأثیر می گذارد. دومی ناپدید نمی شوند، اما به طور قابل توجهی اصلاح و مدرن شده اند. اما مهمتر از همه، یک تغییر کیفی ظهور فن آوری های جدید، انتقال آنها به سطح تجاری، معرفی محصولات این فناوری ها و فن آوری های سنتی اصلاح شده در زندگی روزمره یک فرد متمدن (پزشکی، حمل و نقل از همه نوع، ساخت و ساز است. ، پوشاک، دکوراسیون داخلی خانه و لوازم جانبی، ورزش، ارتش، وسایل ارتباطی و غیره).

کریچفسکی G.E. - پروفسور، دکترای علوم فنی، کارگر محترم فدراسیون روسیه، کارشناس یونسکو، آکادمیک RIA و MIA، برنده جایزه دولتی MSR، عضو انجمن فناوری نانو روسیه.

این تغییر تکتونیکی و تکنولوژیکی زمینه تولید الیاف را نیز دور نگذاشت که بدون آن نه تنها تولید انواع منسوجات، بلکه بسیاری از محصولات فنی با کاربردهای سنتی و غیر سنتی (کامپوزیت ها، ایمپلنت های پزشکی، نمایشگرها و غیره) وجود ندارد. ممکن است.

داستان

تاریخ الیاف تاریخ بشریت است، از وجود اولیه تا جامعه مدرن فراصنعتی. بدون لباس، فضای داخلی خانه، بدون منسوجات فنی، زندگی روزمره، فرهنگ، ورزش، علم، فناوری و پزشکی غیرقابل تصور است. اما همه انواع منسوجات بدون الیاف وجود ندارند که در عین حال فقط مواد اولیه هستند، اما بدون آن تولید انواع منسوجات و سایر مواد حاوی الیاف غیرممکن است.

جالب است بدانید که هزاران سال پیش، از پایان دوران پارینه سنگی (~ 10-12 هزار سال قبل از میلاد) تا پایان قرن 18، بشر منحصراً از الیاف طبیعی (منشا گیاهی و حیوانی) استفاده می کرد. و تنها اولین انقلاب صنعتی (ساختار فن آوری دوم - اواسط قرن 19) و البته پیشرفت در علم و بالاتر از همه، شیمی و فن آوری های شیمیایی باعث ظهور اولین نسل از الیاف شیمیایی (هیدرات سلولز - مس-آمونیاک و ویسکوز). از آن زمان تا به امروز، تولید الیاف شیمیایی از نظر کمی (پیش از تولید الیاف طبیعی در 100 سال) و در تعدادی از موقعیت ها از نظر کیفیت (بهبود قابل توجه خواص مصرف کننده) بسیار سریع توسعه یافته است. تاریخچه الیاف به اختصار در جدول 1 ارائه شده است که از آن نتیجه می شود که تاریخچه الیاف شیمیایی سه مرحله را پشت سر گذاشته است و مرحله آخر هنوز به پایان نرسیده است و سومین نسل جوان الیاف شیمیایی مرحله شکل گیری خود را طی می کند. . یک دستگاه اصطلاحی کوچک

در اصطلاحات روسی (شوروی سابق) و بین المللی اختلافاتی وجود دارد. طبق اصطلاحات شوروی و روسی، الیاف به طبیعی (گیاهی، حیوانی) و شیمیایی (مصنوعی و مصنوعی) تقسیم می شوند.

بیایید این سوال را از خود بپرسیم: "آیا هر چیزی که ما را احاطه کرده است از عناصر و مواد شیمیایی تشکیل نشده است؟" و بنابراین آنها شیمیایی هستند و بنابراین الیاف طبیعی نیز شیمیایی هستند. دانشمندان برجسته شوروی که این اصطلاح "شیمیایی" را پیشنهاد کردند، اول از همه، شیمیدان-تکنولوژیست بودند و به این معنی اشاره کردند که آنها توسط طبیعت (بیوشیمی) تولید نمی شوند، بلکه توسط انسان با استفاده از فناوری های شیمیایی تولید می شوند. فناوری شیمیایی در جایگاه اول قرار دارد و در این دوره غالب است.

اصطلاحات بین المللی به تمام الیاف مصنوعی و مصنوعی (پلیمرها) اشاره می کند، برخلاف الیاف طبیعی - که توسط دست ساخته نمی شوند، همانطور که توسط دست انسان (ساخته انسان) ساخته شده اند. این تعریف از دید من درست تر است. با توسعه شیمی پلیمر و فن آوری های تولید الیاف، اصطلاحات در این زمینه نیز توسعه می یابد، دقیق تر می شود و پیچیده تر می شود. اصطلاحاتی مانند الیاف پلیمری و غیر پلیمری، آلی، معدنی، الیاف با اندازه نانو، الیاف پر شده با نانوذرات به دست آمده با استفاده از مهندسی ژنتیک و غیره استفاده می شود.

تطبیق اصطلاحات با پیشرفت های تولید الیاف نسل سوم ادامه خواهد یافت. این باید توسط تولید کنندگان و مصرف کنندگان فیبر نظارت شود تا یکدیگر را درک کنند.

نسل سوم الیاف با کارایی بالا (HEF)

الیاف نسل سوم با چنین خواصی در ادبیات خارجی HEF - High Performance Fibers (HPF - High Performance Fibers) نامیده می شوند و در کنار الیاف پلیمری جدید، شامل کربن، سرامیک و انواع جدید الیاف شیشه می شوند.

سومین نسل جدید الیاف در پایان قرن بیستم شروع به شکل‌گیری کرد و در قرن بیست و یکم به توسعه خود ادامه داد و مشخصه آن افزایش تقاضا برای خواص عملکردی آنها در حوزه‌های کاربردی سنتی و جدید (هوا فضا، خودرو، سایر حالت‌ها) است. حمل و نقل، پزشکی، ورزش، ارتش، ساخت و ساز). این مناطق کاربرد باعث افزایش تقاضا برای خواص فیزیکی و مکانیکی، مقاومت حرارتی، آتش سوزی، زیستی، شیمیایی و تشعشع می شود.

ارضای کامل این مجموعه الزامات با طیف وسیعی از الیاف طبیعی و شیمیایی نسل 1 و 2 امکان پذیر نیست. پیشرفت در زمینه شیمی و فیزیک پلیمرها، فیزیک حالت جامد و تولید الکترونیک پرانرژی بر این اساس به کمک می آید.

پلیمرها با ساختارهای شیمیایی و ساختارهای فیزیکی جدید با استفاده از فناوری های جدید در حال ظهور (سنتز) هستند. ایجاد رابطه، روابط علت و معلولی بین شیمی، فیزیک الیاف و خواص آنها زمینه ساز ایجاد الیاف نسل سوم با خواص از پیش تعیین شده و بالاتر از همه، مقاومت کششی بالا، مقاومت در برابر اصطکاک، خمش، فشار، کشش، حرارتی است. و مقاومت در برابر آتش

همانطور که از جدول 1 که تاریخچه الیاف را نشان می دهد، مشاهده می شود، توسعه الیاف به گونه ای اتفاق می افتد که انواع قبلی الیاف با ظاهر شدن الیاف جدید از بین نمی روند، بلکه همچنان استفاده می شوند، اما از اهمیت آنها کاسته می شود. جدید افزایش می یابد. این قانون دیالکتیک تاریخی و انتقال محصولات از یک ساختار تکنولوژیکی به ساختار دیگر با تغییر اولویت ها است. همه الیاف طبیعی، الیاف شیمیایی نسل 1 و 2 هنوز استفاده می شوند، اما الیاف نسل سوم جدید شروع به افزایش قدرت می کنند.

تولید الیاف مصنوعی، پلیمرهای تشکیل دهنده الیاف، مانند اکثر مواد آلی مدرن کم مولکولی و بالا، بر اساس شیمی نفت و گاز است. نمودار شکل 1 محصولات متعدد فرآوری اولیه و پیشرفته گاز طبیعی و نفت، تا پلیمرهای الیاف ساز، الیاف نسل 2 و 3 را نشان می دهد.

همانطور که می بینید، پلاستیک، فیلم، الیاف، دارو، رنگ و سایر مواد را می توان از نفت و گاز طبیعی از طریق پردازش عمیق به دست آورد.

در زمان اتحاد جماهیر شوروی، همه اینها تولید شد و اتحاد جماهیر شوروی در تولید الیاف، رنگ و پلاستیک جایگاه های پیشرو (2-5) را در جهان اشغال کرد. متأسفانه در حال حاضر تمام اروپا و چین از گاز و نفت روسیه استفاده می کنند و از مواد اولیه ما محصولات با ارزش زیادی از جمله الیاف تولید می کنند.

قبل از ظهور الیاف شیمیایی، الیاف طبیعی (پنبه) با ویژگی های استحکام 0.1-0.4 N/tex و مدول الاستیک 2-5 N/tex در تعدادی از زمینه های فنی استفاده می شد.

اولین الیاف ویسکوز و استات استحکامی بالاتر از الیاف طبیعی نداشتند (0.2-0.4 N/tex)، اما در دهه 60 قرن بیستم امکان افزایش استحکام آنها به 0.6 N/tex و ازدیاد طول آنها در هنگام شکست تا 13 وجود داشت. % (به دلیل نوسازی تکنولوژی کلاسیک).

یک راه حل جالب در مورد فیبر فورتیسان یافت شد: فیبر استات الاستومری به سلولز هیدراته صابونی شد و قدرت 0.6 N/tex و مدول الاستیسیته 16 N/tex به دست آمد. این نوع الیاف در طول دوره 1939-1945 در بازار جهانی دوام آورد.

شاخص های استحکام بالا نه تنها به دلیل ساختار شیمیایی خاص زنجیره های پلیمری پلیمرهای تشکیل دهنده الیاف (پلی آمیدهای معطر، پلی بنزوکسازول ها و غیره)، بلکه به دلیل ساختار فوق مولکولی فیزیکی خاص (قالب گیری از حالت کریستالی مایع) نیز به دست می آیند. ) به دلیل وزن مولکولی بالا (انرژی کل بالای پیوندهای بین مولکولی) مانند نوع جدیدی از الیاف پلی اتیلن.

از آنجایی که ایده های مدرن در مورد مکانیسم های تخریب مواد و الیاف پلیمری به طور خاص به نسبت استحکام پیوندهای شیمیایی در زنجیره های اصلی پلیمر و پیوندهای بین مولکولی بین ماکرومولکول ها (هیدروژن، واندروالس، آبگریز، یونی و غیره مربوط می شود. .)، سپس بازی برای افزایش قدرت در دو جبهه ادامه دارد: پیوندهای تک کووالانسی با استحکام بالا در زنجیره و استحکام بالای کل پیوندهای بین مولکولی بین ماکرومولکول ها.

الیاف پلی آمید و پلی استر در سال 1938 وارد بازار جهانی (Dupont) شد و هنوز هم وجود دارد و جایگاه بزرگی را در منسوجات سنتی و در بسیاری از زمینه های فناوری به خود اختصاص داده است. الیاف پلی آمید مدرن دارای استحکام 0.5 N/tex و مدول الاستیک 2.5 N/tex هستند؛ الیاف پلی استر دارای استحکام مشابه و مدول الاستیک بالاتر 10 N/tex هستند.

افزایش بیشتر خواص مقاومتی این الیاف در چارچوب فناوری های موجود غیرممکن بود.

سنتز و تولید الیاف پاراآرامید چرخانده شده از حالت کریستالی مایع با ویژگی های استحکام (قدرت 2 n/tex و مدول الاستیک 80 n/tex) توسط DuPont در دهه 60 قرن بیستم آغاز شد.

در دهه های آخر قرن گذشته، الیاف کربن با قدرت ~ 5 hPa (~ 3 N/tex) و مدول الاستیک 800 hPa (~ 400 N/tex)، الیاف شیشه نسل جدید (مقاومت ~ 4 hPa, 1.6 N/tex)، ظاهر شد. مدول الاستیک 90 hPa (35 N/tex)، الیاف سرامیکی (مقاومت ~ hPa 3، 1 N/tex)، مدول الاستیک 400 hPa (~100 N/tex).

جدول 1 تاریخچه الیاف

*مورد شماره.**	*نوع فیبر**	*زمان استفاده**	ساختار تکنولوژیکی	منطقه برنامه
من	طبیعی – ساخته شده
1a	سبزیجات: پنبه، کتان، کنف، رامی، سیزال و غیره.	10-12 هزار سال پیش توسعه یافته است. امروزه نیز مورد استفاده قرار می گیرند	تمام تکنولوژیک پیش صنعتی و تمام تکنولوژیک صنعتی	پوشاک، خانه، ورزش، پزشکی، ارتش، تکنولوژی محدود و غیره.
1b	حیوانات: پشم، ابریشم
II	شیمیایی – ساخته شده
1	نسل 1
1a	مصنوعی: هیدرات سلولز، مس آمونیاک، ویسکوز	پایان قرن 19 - نیمه اول قرن 20 تا کنون	ساختارهای فن آوری 1-6	پوشاک، خانه، ورزش، پزشکی، تکنولوژی محدود
1b	استات
2	نسل 2
2a	مصنوعی: لیوسل (هیدرات سلولز)	ربع چهارم قرن بیستم تا به امروز	ساختارهای فناورانه چهارم تا ششم	پوشاک، دارو و غیره
2b	مصنوعی: پلی آمید، پلی استر، اکریلیک، پلی وینیل کلراید، پلی وینیل الکل، پلی پروپیلن	دهه 30 تا 70 قرن بیستم تا به امروز		پوشاک، خانه، لوازم خانگی و غیره
3	نسل 3
3a	مصنوعی: پلی آمیدهای معطر (پارا، متا)، پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا، پلی بنزوکسازول، پلی بنزیمیدازول، کربن		ساختارهای تکنولوژیکی پنجم تا ششم	فناوری، پزشکی
3b	غیر ارگانیک: انواع جدید الیاف شیشه، سرامیک	اواخر قرن 20 - اوایل قرن 21	ساختار فناوری ششم	تکنیک
3 ولت	الیاف در اندازه نانو و نانو پر شده

نسل سوم الیاف شیمیایی در ادبیات خارجی نه تنها بسیار کارآمد (HEF)، بلکه چند منظوره و هوشمند نیز نامیده می شود. همه اینها و نامها و اصطلاحات دیگر دقیق، بحث برانگیز، حداقل علمی نیستند. زیرا تمام الیاف موجود، اعم از طبیعی و شیمیایی، البته به یک درجه یا آن درجه، بسیار موثر و چند منظوره و هوشمند هستند. به عنوان مثال، الیاف طبیعی مانند پنبه، کتان و پشم را در نظر بگیرید؛ حتی یک فیبر شیمیایی نمی تواند از خواص بهداشتی بالای آنها پیشی بگیرد (آنها تنفس می کنند، عرق را جذب می کنند و کتان هنوز از نظر بیولوژیکی فعال است). همه الیاف نه یک، بلکه چندین عملکرد دارند (چند عملکردی). همانطور که می بینید، شرایط فوق بسیار مشروط هستند.

خواص فیزیکی و مکانیکی VEV

از آنجایی که زمینه های اصلی استفاده از نسل جدید الیاف (طناب برای لاستیک، کامپوزیت برای هواپیما، موشک، خودرو، ساخت و ساز) مطالبات زیادی را در مورد خواص الیاف و مهمتر از همه در مورد خواص فیزیکی و مکانیکی مطرح می کند. در مورد این ویژگی های HEV ها با جزئیات بیشتری صحبت کنید.

خواص فیزیکی و مکانیکی برای مناطق جدید استفاده از الیاف مهم است: استحکام کششی، مقاومت سایشی، مقاومت فشاری، مقاومت پیچشی. در عین حال، برای الیاف مهم است که اثرات تغییر شکل مکرر (چرخه ای) مناسب با شرایط عملکرد محصولات حاوی الیاف را تحمل کنند. شکل 2 به وضوح تفاوت الزامات خواص فیزیکی و مکانیکی (مقاومت کششی، مدول الاستیک) را نشان می دهد که سه حوزه استفاده بر الیاف تحمیل می کند: منسوجات سنتی، منسوجات فنی سنتی، حوزه های کاربردی جدید در فناوری.

همانطور که مشاهده می شود، تقاضا برای خواص مقاومتی الیاف از کاربردهای جدید و سنتی به طور قابل توجهی در حال افزایش است و این روند با گسترش حوزه های استفاده از الیاف ادامه خواهد داشت. نمونه بارز آن آسانسور فضایی است که نه تنها توسط نویسندگان علمی تخیلی، بلکه توسط مهندسان نیز صحبت می شود. و این پروژه تنها با استفاده از کابل های فوق قوی ساخته شده از نانوالیاف نسل سوم و الیاف ابریشم عنکبوت (محکم تر از نخ فولادی) قابل تحقق است.

شکل 2

توضیحات شکل 2: مدول الاستیسیته و استحکام کششی در واحدهای مشابه ارزیابی شده است. مدول الاستیک معیاری برای سفتی یک ماده است که با مقاومت آن در برابر ایجاد تغییر شکل های الاستیک مشخص می شود. برای الیاف، به عنوان رابطه خطی اولیه بین بار و ازدیاد طول تعریف می شود. Den (دنیر) واحد اندازه گیری چگالی خطی یک نخ (الیاف) = جرم 1000 متر بر حسب گرم است. Tex یک واحد (غیر سیستم) اندازه گیری چگالی خطی یک الیاف (ریسه) = g است. / کیلومتر

جدول 2 مشخصات مقایسه ای خواص فیزیکی و مکانیکی الیاف مختلف از جمله VEV را نشان می دهد.

جدول 2. مشخصات مقایسه ای خواص فیزیکی و مکانیکی الیاف مختلف

باید در نظر داشت که خواص فیزیکی و مکانیکی باید نه با یک شاخص، بلکه حداقل با ترکیبی از دو شاخص ارزیابی شود. استحکام و کشش تحت انواع مختلف اثرات تغییر شکل.

بنابراین، طبق داده های جدول 2، رزوه فولادی از نظر کشسانی برنده می شود، اما در چگالی خاص (بسیار سنگین) ضرر می کند. با در نظر گرفتن همه شاخص ها با هم، می توانید مناطق استفاده از الیاف را انتخاب کنید. بنابراین کابل یک آسانسور فضایی نه تنها باید بسیار قوی باشد، بلکه باید سبک نیز باشد.

پارچه جلیقه ضد گلوله باید سبک، الاستیک (پرده) و قادر به جذب انرژی جنبشی گلوله باشد (بسته به انرژی انفجار، یعنی توانایی اتلاف انرژی). کامپوزیت ماشین های مسابقه ای باید در برابر ضربه مقاوم و در عین حال سبک باشد. کمربندهای ایمنی باید از الیاف با استحکام بالا با قابلیت ارتجاعی بالا ساخته شوند.

الزامات مشخصات فیزیکی و مکانیکی الیاف، به عنوان مجموعه یا ترکیبی از دو یا چند نشانگر، قابل ادامه است. این مجموعه از خواص و عوامل توسط کاربر بر اساس شرایط عملکرد محصولات حاوی الیاف فرموله می شود. اجازه دهید تغییر در نسل‌های الیاف را با استفاده از مثال طناب لاستیک ردیابی کنیم که الزامات مشخصات فیزیکی و مکانیکی آن همیشه در حال افزایش است.

هنگامی که اولین خودروها ظاهر شدند (1900)، نخ پنبه به عنوان طناب لاستیک استفاده شد. با ظهور الیاف ویسکوز سلولز هیدراته در دوره 1935-1955. آنها کاملا جایگزین پنبه شده اند. به نوبه خود، الیاف پلی آمید (انواع مختلف نایلون) جایگزین الیاف ویسکوز شدند. اما حتی الیاف پلی آمید کلاسیک امروزه خواص استحکامی صنعت خودرو را ندارند، به ویژه در مورد تایرهای وسایل نقلیه سنگین و هوانوردی. بنابراین، سیم پلی آمید در حال حاضر با نخ های فولادی جایگزین شده است.

حداکثر استحکام الیاف پلی آمید و پلی استر تجاری به ~ 10 گرم در دن (~ 1 GPa, ~ 1 N/tex) می رسد. ترکیبی از استحکام و الاستیسیته نسبتاً بالا انرژی گسیختگی بالایی (کار گسیختگی) و مقاومت بالایی در برابر تغییر شکل ضربه های مکرر ایجاد می کند. با این حال، این شاخص های عملکرد الیاف پلی آمید و پلی استر الزامات برخی از کاربردهای جدید الیاف را برآورده نمی کند.

به عنوان مثال الیاف پلی آمید و پلی استر به دلیل افزایش سختی زیاد در نرخ کرنش بالا، اجازه استفاده از آنها را در محصولات ضد بالستیک نمی دهند.

در عین حال، الیاف پلی استر برای تجهیزات ماهیگیری با استحکام بالا (طناب، کابل، تور و غیره) بسیار مناسب هستند، زیرا آنها با استحکام و آبگریزی نسبتاً بالا (با آب خیس نمی شوند) مشخص می شوند. طناب های ساخته شده از الیاف پلی استر در دکل های حفاری برای کار در عمق 1000 تا 2000 متر استفاده می شود، جایی که می توانند بارهای تا 1.5 تن را تحمل کنند.

ترکیبی از استحکام بالا و مدول الاستیسیته بالا توسط سه گروه از مواد پر انرژی ارائه می شود: 1. بر اساس آرامیدها، پلی اتیلن با مولکولی بالا، سایر پلیمرهای خطی، الیاف کربن. 2. الیاف معدنی (شیشه، سرامیک). 3. بر اساس پلیمرهای ترموست که یک ساختار شبکه سه بعدی را تشکیل می دهند.

VEV بر اساس پلیمرهای خطی

اولین گروه از VEV ها بر پایه پلیمرهای خطی (1 بعدی) و ساده ترین آنها پلی اتیلن است.

برای مواد ساخته شده از پلیمرهای خطی، در سال 1930، استودینگر یک مدل ایده آل از ساختار فوق مولکولی ارائه کرد که مدول الاستیسیته بالایی را در امتداد زنجیره های اصلی (11000 کیلوگرم بر میلی متر مربع) و تنها 45 کیلوگرم بر میلی متر مربع بین ماکرومولکول های محدود شده توسط واندروالس ارائه می کند. نیروها

شکل 3. ساختار فیزیکی ایده آل یک پلیمر خطی بر اساس استودینگر.

همانطور که می بینید (شکل 3)، استحکام ساختار با ازدیاد طول و جهت گیری زیاد زنجیره های ماکرومولکول ها در امتداد محور فیبر تعیین می شود.

فن آوری (وضعیت محلول ریسندگی و مذاب، شرایط کشش) برای تولید الیاف باید به گونه ای طراحی شود که چین های ماکرومولکول ها تشکیل نشوند. پلیمرهای تشکیل دهنده الیاف، با ساختار شیمیایی خاصی از ماکرومولکول ها، در حال حاضر در محلول، ساختارهای کشیده و جهت دار را در بلوک ها (کریستال های مایع) تشکیل می دهند. هنگامی که الیاف از چنین حالتی تشکیل می شوند، با درجه ای از ازدیاد طول تقویت می شوند، ساختاری نزدیک به ایده آل مطابق با استودینگر تشکیل می شود (شکل 3). این فناوری برای اولین بار توسط شرکت DuPont (آمریکا) در تولید الیاف کولار بر پایه پلی پاراآرامید و پلی فنیلن ترفتالامید اجرا شد. در این الیاف با استحکام بالا، حلقه‌های معطر توسط گروه‌های آمیدی به هم متصل می‌شوند

وجود چرخه ها در زنجیره خاصیت ارتجاعی ایجاد می کند و گروه های آمیدی پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی را تشکیل می دهند که مسئول استحکام کششی هستند.

با استفاده از تکنولوژی مشابه (حالت کریستالی مایع در محلول، درجه ازدیاد طول در هنگام قالب گیری، VEV ها از پلیمرهای مختلف توسط شرکت های مختلف، در کشورهای مختلف با نام های تجاری مختلف تولید می شوند: Technora (Taijin، ژاپن)، Vectran (Gelanese، ایالات متحده)، Tverlana، Terlon (اتحادیه شوروی، روسیه)، Mogelan-HSt و دیگران.

الیاف کربن و لایه های گرافن

مولکول های بزرگ دو بعدی در طبیعت وجود ندارند. مولکول های تک عملکردی در واکنش ها مولکول های کوچکی تولید می کنند. دو منظوره پلیمرهای خطی (1 بعدی) تولید می کنند. معرف‌های سه‌بعدی یا بیشتر، ساختارهای شبکه‌ای سه بعدی و متقاطع (ترموپلاستیک) را تشکیل می‌دهند. فقط هندسه خاص جهت پیوندهایی که اتم های کربن می توانند تشکیل دهند به مولکول های لایه ای منتهی می شود. گرافن، یک شبکه هگزونال و مسطح از اتم های کربن، اولین نمونه از چنین ساختاری است.

الیاف کربن معمولاً با عملیات حرارتی بالا (ترک) الیاف آلی (سلولز، پلی اکریلونیتریل) تحت کشش تولید می شوند. الیاف قوی و الاستیک به دست می آید که در آن لایه های یک بعدی به موازات محور فیبر جهت گیری می کنند.

ساختارهای مشبک سه بعدی

پلیمرهای با ساختار شبکه سه بعدی معمولاً ترموپلاستیک نامیده می شوند زیرا در واکنش های تراکم ترموکاتالیستی مونومرهای چند عملکردی تشکیل می شوند.

ترموپلاستیک های سه بعدی را می توان به صورت الیاف تولید کرد. اگرچه این الیاف مقاوم در برابر حرارت هستند، اما چندان قوی نیستند. نمونه هایی از این الیاف الیاف مبتنی بر پلیمرهای ملامین فرمالدئید و فنل آلدئید * هستند.

ساختارهای مشبک سه بعدی غیر آلی (شیشه و سرامیک) و الیاف بر اساس آنها و همچنین بر اساس اکسیدهای فلزی و کاربیدها با استحکام، کشش، مقاومت در برابر حرارت و آتش بالا مشخص می شوند.

• پلیمر اصلی الیاف پشم، کراتین، نیز یک پلیمر طبیعی شبکه‌ای و کم پیوند متقابل است. دارای خواص الاستیک-الاستیک منحصر به فرد (مقاومت در برابر فشار). اتصال عرضی یک پلیمر سلولزی خطی با پیوندهای عرضی نادر به الیاف و پارچه های ساخته شده از آن در برابر چروک شدن مقاومت می کند، که الیاف سلولزی در ابتدا فاقد آن هستند. اما در عین حال، استحکام کششی و سایشی کاهش می یابد (~15٪).

  شکل های 4-10 ویژگی های فیزیکی و مکانیکی مقایسه ای VEV ها را نشان می دهد.

جدول 3 مشخصات عملکرد اصلی الیاف طبیعی و شیمیایی را نشان می دهد.

شکل 4. منحنی های ازدیاد طول برای الیاف معمولی و HEV.

شکل 5. رابطه بین استحکام ویژه و مدول الاستیک HEV.

شکل 6. وابستگی مقاومت جرمی به قدرت/حجم برای VEV.

شکل 8. منحنی های بار-کرنش یک کامپوزیت بر اساس HEV در یک ماتریس اپوکسی.

شکل 9. طول شکست بر حسب کیلومتر برای VEV.

شکل 10. VEV. زمینه های اصلی استفاده

جدول 3. مشخصات عملکردی پایه الیاف طبیعی و شیمیایی (Hearle).

№	نوع فیبر	چگالی g/cm3	رطوبت، در رطوبت 65٪	نقطه ذوب، درجه سانتیگراد	قدرت، N/Tex	مدول الاستیسیته، N/tex	کار گسیختگی، J/g	ازدیاد طول در نقطه شکستن، ٪
1	پنبه	1,52	7	185*	0,2–0,45	4–7,5	5–15	6–7
2	کتانی	1,52	7	185*	0,54	18	8	3
3	پشم	1,31	15	100**/300*	0,1–0,15	2–3	25–40	30–40
4	ابریشم طبیعی	1,34	10	175*	0,38	7,5	60	23
5	ویسکوز	1,49	13	185*	0,2–0,4	5–13	10–30	7–30
6	پلی آمید	1,14	4	260***	0,35–0,8	1,–5	60–100	12–25
7	پلی استر	1,93	0,4	258	0,45–0,8	7,–13	20–120	9–13
8	پلی پروپیلن-نو	0,91	0	165	0,6	6	70	17
9	n-aramid	1,44	5	550*	1,7–2,3	50–115	10–40	1,5–4,5
10	m-aramid	1,46	5	415*	0,49	7,5	85	35
11	وکتران	1,4	< 0,1	330	2–2,5	45–60	15	3,5
12	H.P.E.	0,97	0	150	2,5–3,7	75–120	45–70	2,9–3,8
13	PBO	1,56	0	650*	3,8–4,8	180	30–90	1,5–3,7
14	کربن	1,8–2,1	0	>2500	0,4–3,9	20–370	4–70	0,2–2,1
15	شیشه	2,5	0	1000–12000****	1–2,5	50–60	10–70	1,8–5,4

ادامه جدول 3

16	سرامیک	2,4–4,1	0	>1000	0,3–0,95	55–100	0,5–9	0,3–1,5
17	مقاوم در برابر شیمیایی	1,3–1,6	0–0,5	170–375*****	0–0,65	0,5–5	15–80	15–35
18	مقاوم در برابر گرما	1,25–1,45	5–15	200–500****	0,1–1,3	2,5–9,5	10–45	8–50

• - تخریب؛ ** – نرم شدن؛ *** – برای نایلون 66، نایلون 6 – 216 درجه؛ **** - تبدیل به مایع؛

***** - محدوده دما

اقتصاد VEV

در دهه 50 قرن گذشته، الیاف پلی آمید و پلی استر به معنای واقعی کلمه یک "معجزه" برای مصرف کنندگانی بود که تشنه محصولات نساجی فراوان با خواص جدید بودند. پس از توسعه صنعتی الیاف از این نوع توسط بزرگترین شرکت شیمیایی جهان DuPont (ایالات متحده آمریکا)، تمام شرکت های شیمیایی پیشرو در کشورهای پیشرفته سرمایه داری به دنبال آنها شتافتند و شروع به تولید الیاف مشابه با نام های مختلف کردند.

صنایع شیمیایی اتحاد جماهیر شوروی نیز کنار نرفت و بر روی یک نوع الیاف پلی آمید - نایلون مبتنی بر پلی کاپروآمید تمرکز کرد. این فناوری برای جبران خسارت در سال 1945 از آلمان صادر شد. یک دانشمند برجسته پلیمر شوروی، پروفسور زاخار الکساندرویچ روگووین، در برچیدن کارخانه های آلمانی که این الیاف به نام پرلون را تولید می کردند، شرکت کرد. او به همراه گروهی از دانشمندان و مهندسان شوروی تولید نایلون را در تعدادی از کارخانه ها در شهرهای مختلف اتحاد جماهیر شوروی (کلین، کالینین (Tver)) تأسیس کرد.

الیاف پلی استر مبتنی بر پلی اتیلن ترفتالات در مقیاس بزرگ در اتحاد جماهیر شوروی با علامت تجاری Lavsan - مخفف آزمایشگاه ترکیبات مدول بالا آکادمی علوم - تولید شد. این دو الیاف اصلی ترین الیاف تناژ بالا شدند و هنوز هم در جهان باقی مانده اند. این الیاف به طور گسترده به تنهایی یا در مخلوط با الیاف دیگر در هر دو بخش پوشاک، منسوجات خانگی و فنی استفاده می شود.

تراز جهانی تولید و مصرف فیبر در سال 2010 در شکل 11 نشان داده شده است.

شکل 11.

شکل 12.

پلی استر. 2000 – 19.1 میلیون تن.

2010 – 35 میلیون تن.

2020 – 53.4 میلیون تن.

پنبه. 2000 – 20 میلیون تن؛

2010 – 25 میلیون تن.

2020 – 28 میلیون تن.

شکل 13.

شکل 14.

شکل 15.

شکل 16.

شکل 17.

شکل 18.

قبل از اینکه به اقتصاد VEV بپردازیم، بیایید بگوییم که سیاست قیمت گذاری و سرمایه گذاری برای تولید الیاف پلی آمید و پلی استر چگونه ساخته شده است. در آغاز (دهه 30 تا 40 قرن بیستم) الیاف پلی آمید و پلی استر چندین برابر گرانتر از الیاف پنبه طبیعی و حتی پشم بودند. در حال حاضر باور کردن سخت است، زمانی که تصویر برعکس است و با هزینه واقعی تولید این الیاف مطابقت دارد. اما این یک سیاست قیمت گذاری کاملاً صحیح بود که برای شروع ورود یک محصول بالقوه انبوه به بازار معمول بود. این سیاست قیمت گذاری اجازه می دهد تا درآمد قابل توجهی به تحقیقات بعدی در مورد توسعه و بهبود تولید انواع جدید الیاف از جمله VEV اختصاص یابد. در حال حاضر، الیاف پلی آمید و پلی استر توسط بسیاری از شرکت ها در بسیاری از کشورها در مقادیر زیاد تولید می شود. چنین رقابتی و تعداد زیاد این الیاف منجر به قیمت‌های بسیار نزدیک به هزینه شده است.

وضعیت در مورد اقتصاد VEV متفاوت و پیچیده تر است. DuPont با شروع تحقیقات در زمینه پلی آمیدهای معطر که منجر به ایجاد الیاف کولار از آنها (بر اساس n-polyaramid) شد، در ابتدا آنها را بر روی بازار طناب تایر متمرکز کرد.

ظاهر خودروهای سنگین و پرسرعت و هواپیماهای سنگین به سیم با استحکام بالا نیاز داشت. نه تنها الیاف پنبه و ویسکوز این الزامات را برآورده نمی کنند، بلکه الیاف پلی آمید و پلی استر بسیار قوی تر نیز هستند.

افزایش استحکام طناب به طور متناسب باعث افزایش طول عمر لاستیک ها ("مسافت پیموده شده") و صرفه جویی در مصرف الیاف برای تولید بند ناف شد.

کولار و سایر خودروهای برقی با استحکام بالا برای لاستیک‌های مخصوص (ماشین‌های مسابقه، تریلرهای سنگین) استفاده می‌شوند. با توجه به ویژگی های بازار مصرف آنها، VEV ها به سفارش در دسته های کوچک، توسط تعداد کمی از تولیدکنندگان با استفاده از فناوری بسیار پیچیده تر (سنتز چند مرحله ای، مواد اولیه گران قیمت، فناوری قالب گیری پیچیده، نسبت کشش بالا، حلال های عجیب و غریب تولید می شوند. ، سرعت قالب گیری کم) و البته با قیمت های بالا. اما حوزه‌هایی از فناوری که در آنها از HEV استفاده می‌شود (تولید هواپیما و موشک) می‌توانند الیاف را با قیمت‌های بالا مصرف کنند که در مورد تولید پوشاک و منسوجات خانگی غیرقابل قبول است.

تولید پرکاربردترین توربین های بادی به ~ 10 هزار تن در سال می رسد، توربین های بسیار تخصصی - 100 تن در سال یا کمتر (شکل 19).

شکل 19.

استثنا HEV های مبتنی بر پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا هستند، زیرا هم ماده خام (اتیلن) ​​و هم پلیمر با استفاده از یک فناوری شناخته شده و نسبتا ساده تولید می شوند. فقط در مرحله پلیمریزاسیون لازم است از تشکیل پلیمری با وزن مولکولی بالا اطمینان حاصل شود که مشخصه های فیزیکی و مکانیکی عالی این نوع الیاف را تعیین می کند. قیمت الیاف پرانرژی در بازار جهانی بالا است، اما بسیار متفاوت است و به عوامل زیادی (ظرافت الیاف، استحکام، نوع نخ و غیره) و شرایط بازار (مواد اولیه) بستگی دارد. بنابراین در منابع مختلف شاهد نوسانات زیادی در قیمت ها هستیم (جدول 4). بنابراین برای الیاف کربن قیمت از 18 DS/kg تا 10000 DS/kg متغیر است.

پیش‌بینی پویایی تغییرات قیمت برای VEVها بسیار دشوارتر از الیاف سنتی با تناژ بالا است (ده‌ها میلیون تن در سال تولید می‌شود)، و سرمایه‌گذاری در تولید در مقیاس بزرگ VEV یک تجارت بسیار پرخطر است. بزرگ ترین بازار برای VEV ها تولید و مصرف نسل جدیدی از مواد کامپوزیتی است که کار را برای بهبود فناوری تولید VEV ها تسریع می کند.

تاکنون کارخانه‌های جدیدی برای تولید VEV ساخته نشده‌اند، اما آنها در کارخانه‌های موجود در تاسیسات و خطوط آزمایشی ویژه تولید می‌شوند.

البته ارتش، ورزش، پزشکی (ایمپلنت)، ساخت و ساز و البته هوانوردی و هوانوردی از کاربران واقعی و بالقوه VEV ها هستند. بنابراین، کاهش 100 کیلوگرمی وزن هواپیما به دلیل نسل جدید کامپوزیت های سبک و بادوام، هزینه سوخت سالانه را 20000 DS برای هر هواپیما کاهش می دهد.

برای هر نوآوری ریسک سرمایه گذاری وجود دارد، اما بدون ریسک هیچ موفقیتی وجود ندارد. فقط در یک پروژه دانشجویی است که می توان یک طرح تجاری را به طور دقیق محاسبه کرد. کاغذ هر چیزی را تحمل می کند.

بنیانگذار شرکت خودروسازی معروف جهان هوندا، سوئیچیرو هوندا، در این باره به خوبی گفت: «به یاد داشته باشید، موفقیت را می توان با آزمون و خطای مکرر به دست آورد. موفقیت واقعی نتیجه 1% کار و 99% شکست شماست." البته این هذل گویی است، اما دور از واقعیت نیست.

جدول 4 قیمت انواع VEV در مقایسه با الیاف فنی پلی استر

№№	نوع فیبر	قیمت بر حسب DS/kg
1	2	3
1.	پلی استر	3
2.	الیاف پلیمری با مدول بالا
	n-aramid	25
	m-aramid	20
	پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا	25
	وکتران	47
	زایلون (پلی بنزوکسازول RBO)	130
	تنسیلون (SSPE)	22–76
3.	الیاف کربن
	بر اساس الیاف PAN	14–17
	بر اساس زمین های نفتی (معمولی)	15
	بر اساس گام نفتی (مدول بالا)	2200
	بر اساس الیاف اکریلیک اکسید شده	10

ادامه جدول 4

1	2	3
4.	الیاف شیشه
	نوع الکترونیکی	3
	نوع S-2	15
	سرامیک
	نوع SiC: Nicolan NI، Tyrinno Lox-M، ZM	1000–1100
	نوع سنگ سنجی	5000–10000
	از نوع آلومینا	200–1000
	نوع بور	1070
5.	مقاوم در برابر حرارت و مواد شیمیایی
	REEK	100–200
	ترموپلاستیک بازوفیل	16
	ترموپلاستیک کینول	15–18
	PBI	180
	PTFE	50

تولید انواع مدرن الیاف (پلی استر، پلی آمید، اکریلیک، پلی پروپیلن و البته VEV) در فدراسیون روسیه از نقطه نظر ذخایر عظیم مواد خام طبیعی (نفت، گاز) برای تولید بسیار توجیه پذیر است. الیاف و نیاز شدید آنها به نوسازی تعداد قابل توجهی از صنایع (نفت، فرآوری گاز، نساجی، کشتی سازی، صنعت خودرو). نیمی از جهان (به استثنای ایالات متحده آمریکا، کانادا، آمریکای لاتین) از مواد اولیه ما برای ساختن همه اینها استفاده می کنند و با ارزش افزوده بالایی به ما می فروشند. تولید الیاف شیمیایی نسل جدید می تواند نقش یک لوکوموتیو را برای توسعه صنعت داخلی ایفا کند و به یکی از عوامل مهم در امنیت ملی فدراسیون روسیه تبدیل شود.

منابع:

• G.E. کریچفسکی. فناوری های نانو، زیستی، شیمیایی و تولید نسل جدیدی از الیاف، منسوجات و پوشاک. م.، انتشارات ایزوستیا، 2011، 528 ص.
• الیاف با کارایی بالا هرل جی دبلیو اس. (ویرایش). Woodhead Publishing Ltd, 2010, p.329.

منسوجات نظامی ویرایش شده توسط E Wilusz، مرکز سرباز ارتش ایالات متحده Natick، ایالات متحده آمریکا. مجموعه انتشارات وودهد در منسوجات. 2008، 362 روبل.

• فیبرهای PCI اقتصاد فیبر در کنفرانس چشم انداز جهانی همیشه در حال تغییر. www.usifi.com/…look_2011pdf

مخفف نام فیبر

انگلیسی	روسی
کربن HS	کربن
HPPE	پلی اتیلن با استحکام بالا
آرامید	آرامید
E-S-Glass	شیشه
فولاد	فولاد
پلی آمید	پلی آمید
PBO	پلی بنوزگزازول
پلی پروپلین	پلی پروپیلن
پلی استر	پلی استر
سرامیک	سرامیک
بور	بر پایه بور
کولار 49,29,149	آرامید
نومکس	m-aramid
لیکرا	پلی اورتان الاستومری
تفلون	پلی تترا فلوئورواتیلن
آلومینیوم	بر اساس ترکیبات آلومینیوم
پاراآرامید	p-aramid
m-aramid	m-aramid
Dyneema	پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا HMPE
پنبه	پنبه
اکریلیک	اکریلیک
پشم	پشم
نایلون	پلی آمید
سلولزی	سلولز مصنوعی
PP	پلی پروپیلن
P.P.S.	پلی فنیلن سولفید
PTFE	پلی تترا فلوئورواتیلن
سرمل	پلی آرامیدیمید
زیرچشمی نگاه کردن	پلی اترکتون
PBI	پلی بنزیمیدازول
P-84	پلی آریمید
وکتران	پلی استر آروماتیک

مواد مرتبط

• "سایر مطالب نویسنده در وب سایت ما":

قرن نوزدهم با اکتشافات مهم در علم و فناوری مشخص شد. یک رونق فنی شدید تقریباً بر تمام زمینه های تولید تأثیر گذاشت؛ بسیاری از فرآیندها خودکار شدند و به سطح کیفی جدیدی منتقل شدند. انقلاب فنی از تولید نساجی نیز عبور نکرد - در سال 1890، الیاف ساخته شده با استفاده از واکنش های شیمیایی برای اولین بار در فرانسه تولید شد. تاریخچه الیاف شیمیایی با این اتفاق آغاز شد.

انواع، طبقه بندی و خواص الیاف شیمیایی

طبق طبقه بندی، تمام الیاف به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: آلی و معدنی. الیاف ارگانیک شامل الیاف مصنوعی و مصنوعی است. تفاوت آنها در این است که مصنوعی ها از مواد طبیعی (پلیمرها) اما با استفاده از واکنش های شیمیایی ایجاد می شوند. الیاف مصنوعی از پلیمرهای مصنوعی به عنوان مواد اولیه استفاده می کنند، اما فرآیندهای تولید پارچه تفاوت اساسی ندارند. الیاف غیر آلی شامل گروهی از الیاف معدنی است که از مواد خام معدنی به دست می آیند.

هیدرات سلولز، استات سلولز و پلیمرهای پروتئینی به عنوان مواد اولیه برای الیاف مصنوعی و پلیمرهای زنجیره کربن و هتروزنجیره برای الیاف مصنوعی استفاده می شود.

با توجه به اینکه در تولید الیاف شیمیایی از فرآیندهای شیمیایی استفاده می شود، در صورت استفاده از پارامترهای مختلف فرآیند تولید، خواص الیاف، عمدتاً مکانیکی، قابل تغییر است.

خواص متمایز اصلی الیاف شیمیایی در مقایسه با الیاف طبیعی عبارتند از:

• استحکام بالا؛
• توانایی کشش؛
• استحکام کششی و بارهای طولانی مدت با استحکام متفاوت؛
• مقاومت در برابر نور، رطوبت، باکتری ها؛
• مقاومت در برابر چین و چروک

برخی از انواع خاص در برابر دماهای بالا و محیط های تهاجمی مقاوم هستند.

نخ های شیمیایی GOST

طبق GOST همه روسیه، طبقه بندی الیاف شیمیایی بسیار پیچیده است.

الیاف و نخ های مصنوعی طبق GOST به دو دسته تقسیم می شوند:

• الیاف مصنوعی؛
• نخ های مصنوعی برای پارچه بند ناف؛
• نخ های مصنوعی برای محصولات فنی؛
• نخ های فنی برای ریسمان؛
• نخ های نساجی مصنوعی

الیاف و نخ های مصنوعی به نوبه خود از گروه های زیر تشکیل می شوند: الیاف مصنوعی، نخ های مصنوعی برای پارچه بند ناف، برای محصولات فنی، نخ های مصنوعی فیلم و نساجی.

هر گروه شامل یک یا چند زیرگونه است. هر زیرگونه کد خود را در کاتالوگ اختصاص می دهد.

فناوری به دست آوردن و تولید الیاف شیمیایی

تولید الیاف شیمیایی مزایای زیادی نسبت به الیاف طبیعی دارد:

• اولا، تولید آنها به فصل بستگی ندارد.
• ثانیاً، خود فرآیند تولید، اگرچه بسیار پیچیده است، اما کار فشرده‌تری ندارد.
• ثالثاً می توان فیبر را با پارامترهای از پیش تعیین شده به دست آورد.

از نقطه نظر فن آوری، این فرآیندها پیچیده هستند و همیشه شامل چندین مرحله هستند. ابتدا ماده اولیه به دست می آید، سپس به محلول مخصوص ریسندگی تبدیل می شود، سپس تشکیل الیاف و تکمیل آنها اتفاق می افتد.

تکنیک های مختلفی برای تشکیل الیاف استفاده می شود:

• استفاده از محلول مرطوب، خشک یا خشک و مرطوب؛
• استفاده از برش فویل فلزی؛
• استخراج از مذاب یا پراکندگی؛
• نقاشی؛
• مسطح کردن؛
• قالب گیری ژل.

کاربرد الیاف شیمیایی

الیاف شیمیایی کاربردهای بسیار گسترده ای در بسیاری از صنایع دارند. مزیت اصلی آنها هزینه نسبتا کم و عمر طولانی آنها است. پارچه های ساخته شده از الیاف شیمیایی به طور فعال برای دوخت لباس های خاص و در صنعت خودرو برای تقویت لاستیک ها استفاده می شود. در انواع مختلف فناوری، بیشتر از مواد غیر بافته ساخته شده از الیاف مصنوعی یا معدنی استفاده می شود.

الیاف شیمیایی نساجی

محصولات گازی پالایش نفت و زغال سنگ به عنوان مواد خام برای تولید الیاف نساجی با منشاء شیمیایی (به ویژه برای تولید الیاف مصنوعی) استفاده می شود. بنابراین، الیافی سنتز می شوند که از نظر ترکیب، خواص و روش احتراق متفاوت هستند.

در میان محبوب ترین ها:

• الیاف پلی استر (lavsan، crimplen)؛
• الیاف پلی آمید (نایلون، نایلون)؛
• الیاف پلی اکریلونیتریل (نیترون، اکریلیک)؛
• الیاف الاستین (لیکرا، دورلاستان).

در بین الیاف مصنوعی، رایج ترین آنها ویسکوز و استات است. الیاف ویسکوز از سلولز، عمدتاً از درختان صنوبر به دست می آید. با استفاده از فرآیندهای شیمیایی، می توان به این الیاف شباهت بصری به ابریشم طبیعی، پشم یا پنبه داد. فیبر استات از ضایعات تولید پنبه ساخته می شود، بنابراین رطوبت را به خوبی جذب می کند.

منسوجات نبافته ساخته شده از الیاف شیمیایی

مواد نبافته را می توان هم از الیاف طبیعی و هم از الیاف شیمیایی به دست آورد. مواد نبافته اغلب از مواد بازیافتی و ضایعات صنایع دیگر تولید می شوند.

پایه الیافی که با روش های مکانیکی، آیرودینامیکی، هیدرولیکی، الکترواستاتیکی یا الیافی تهیه می شود، باند می شود.

مرحله اصلی در تولید مواد منسوجات، مرحله چسباندن پایه فیبری است که به یکی از روش های زیر به دست می آید:

1. مواد شیمیایی یا چسب (چسب)- تار تشکیل شده با یک جزء اتصال دهنده به شکل محلول آبی آغشته، پوشانده یا آبیاری می شود که کاربرد آن می تواند پیوسته یا تکه تکه باشد.
2. حرارتی- این روش از خواص ترموپلاستیک برخی الیاف مصنوعی بهره می برد. گاهی اوقات از الیاف تشکیل دهنده مواد منسوج استفاده می شود، اما در اغلب موارد مقدار کمی الیاف با نقطه ذوب پایین (دو جزئی) به طور ویژه در مرحله قالب گیری به مواد منسوج اضافه می شود.

تاسیسات صنعت الیاف شیمیایی

از آنجایی که تولیدات شیمیایی حوزه های مختلفی از صنعت را پوشش می دهد، کلیه تاسیسات صنایع شیمیایی بسته به مواد اولیه و کاربرد به 5 کلاس تقسیم می شوند:

• مواد آلی؛
• مواد معدنی؛
• مواد سنتز آلی؛
• مواد خالص و مواد شیمیایی؛
• گروه دارویی و پزشکی

بر اساس نوع هدف، تاسیسات صنعت الیاف شیمیایی به اصلی، کارخانه عمومی و کمکی تقسیم می شوند.