عایق های ضدآتش در نساجی

 

الیاف های ضدآتش، مورد استفاده در نساجی

 

در زیر به انواع الیاف مقاوم به آتش سوزی اشاره می شود. لازم به ذکر است مقاومت در مقابل آتش و داشتن خاصیت عدم اشتعال پذیری، الزاما به منزله عایق حرارتی بودن نیست. به عبارت دیگر، گرچه الیاف های اشاره شده زیر در مقابل شعله مقاوم بوده و دیر شعله ور می شوند، اما ممکن است ضریب انتقال حرارت بالایی داشته باشند. با این وصف، برخی از الیاف اشاره شده، هم عایق ضدآتش هستند و هم خواص عایق حرارتی دارند.

 

Aramid (NomexTwaronKevlar)aramid 3

واژه آرامید (Aramid) در واقع از ترکیب دو واژه آروماتیک پلی آمید (Aromatic Polyamide) ساخته شده است. الیاف آرامید، الیاف سینتتیک بسیار قوی، با مقاومت حرارتی فوق العاده می باشد. از این الیاف در صنایع هوافضا، جلیقه های ضدگلوله، الیاف ضدآتش در لباس های آتش نشانی و محافظ آتش استفاده شده و جایگزین مهمی برای آزبست است. الیاف های دسته آرامید، مقاومت بسیار خوبی در مقابل حرارت از خود نشان می دهند، به طوری که تحت حرارت مستقیم شعله با مقدار اکسیژن نرمال، نه می سوزد و نه ذوب میشود. aramid 1

 

الیاف پلی آمید آروماتیک، برای اولین بار در سال 1960 به صورت تجاری توسط شرکت DuPont و تحت نام Nomex عرضه شد. همچنین این شرکت، با فعالیت های تحقیقاتی Stephanie Kwolek   موفق شد در سال 1973الیاف پارا - آرامید تحت نام Kelvar را عرضه کند. همزمان، در تحقیقات مشابهی، در سال 1978، شرکت Akzo الیاف Twaron را عرضه کرد که آن نیز از ترکیبات پارا - آرامید ساخته شده است.

 

الیاف های Kelvar، Nomex و Twaron همگی برپایه ترکیبات پارا - آرامید با ساختارهای متفاوت ساخته شده و تحت نام های تجاری عرضه می شوند. خواص منحصر به فرد این الیاف ها، از جمله مقاومت در مقابل شرایط بسیار سخت جوی، از جمله نفوذ آب با فشار بالا یا مقاومت در مقابل خلا و فشار صفر، علاوه بر داشتن مقاومت حرارتی عالی، باعث شده است از آنها در صنایع ویژه ای چون نظامی و هوافضا استفاده شود.

 

خواص عمومی آرامید

-          مقاومت عالی در مقابل شعله و دمای بالا

-          مقاومت در مقابل خوردگی و سایش

-          مقاومت در مقابل حلال های آلی

-          نارسانا

-          نقطه ذوب ندارد، اما در دماهای بالاتر از 5000C ممکن است خواص آن کاهش پیدا کند

-          اشتعال ناپذیر

-          حساس به اسیدها و نمک ها

-          حساس به تابش ماوراء بنفش

 

خواص عمومی پارا - آرامیدها

-          الیاف های پارا – آرامید نسبت استحکام به وزن بسیار خوبی از خود نشان می دهند

-          مادول الاستیک بسیار بالا

-          نرخ خزش بسیار پایین

-          نرخ کرنش بسیار بالا تا نقطه شکست (3.5%)

-          به سختی رنگ می شوند

 

عمده کاربری ها و صنایع مروبطه الیاف های آرامید و پارا - آرامید عبارتند از:

-          لباس و پوشش ضدآتش در لباس های آتش نشانی، نظامی، هوافضا

-          جلیقه ضدگلوله

-          ساخت مواد کامپوزیتی – بیشتر به عنوان الیاف تقویت کننده در ترکیب با موادی چون الیاف کربنی و الیاف شیشه.

-          جایگزین آزبست – مثلا در لنت ترمز

-          فیلتر و صافی هوای گرم

-          صنایع تایر سازی

-          الیاف استحکام دهنده در محصولات لاستیکی و بتونی

-          ساخت طناب و کابل - ممکن است تحت نام تجاری پارافیل (Parafil) در ساخت کابل و طناب استفاده شود.

-          پوشش فیبرهای نوری

-          ساخت دیافراگم – مثلا در بلندگوها

-          ساخت لوله های تقویت شده ترموپلاستیک

-          ساخت سیم هایی که باید از نسبت استحکام به وزن بالا برخوردار باشند، مانند سیم راکت تنیس

-          پوشش دریچه های موتور جت

-          استفاده به جای تفلون در بعضی از ظروف نچسب

 

به دلیل پایین بودن ضریب انتقال حرارت Kevlar، از این الیاف در سیستم های سردخانه ای و دماهای بسیار پایین (Cryogenic) نیز استفاده می شود. از دیگر کاربری های خاص Kevlar، استفاده به عنوان عایق حرارتی در سیستم ای مغناطیسی می باشد.

 

الیاف aramid 2M5

الیاف M5 نوعی الیاف سینتتیک مخصوص و مستحکم است که توسط دکتر سیکما در شرکت Akzo Nobel برای اولین ساخته شد. الیاف M5 از چگالش پلیمرسازی تترا آمینوپریدین و دی هیدروکسی ترفتالین اسید، به همراه دی فسفروس پنتو اوکساید به عنوان عامل، تهیه می شود. سپس ترکیب پلیمری ساخته شده، حرارت داده شده و اکسترود می شود و فیبر آبی رنگ پلیمری را تشکیل می دهد. در ادامه، الیاف تشکیل شده با شدت در آب شسته می شود تا تمامی اسید فسفریک آن زدوده شود. برای از بین بردن آب درون ساختار پلیمر و ایجاد امکان خلق اتصالات بین مولکولی هیدروژن، که میزان استحکام کششی الیاف را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد، الیاف تحت حرارت و تنش جزئی قرار می گیرد. 

مقاومت حرارتی و استحکام کششی الیاف M5 از الیاف های پارا – آرامید بیشتر است. در واقع، الیاف M5 مقاوم ترین الیاف آلی ساخته شده تا به امروز، در مقابل آتش است. مقدار تردی آن از الیاف کربنی بیشتر است.

 


Modacrylic

الیاف های مداکریلیک (Modacrylic) از نوع کوپلیمر سینتتیک (Synthetic Copolymer) می باشند و ساختاری بسیار شبیه به الیاف اکریلیک داشته و به الیافی گفته می شوند که از هر نوع پلیمر سینتیتک زنجیره بلند، به اضافه حداقل 35% وزنی اکریلونیتریل (Acrylonitrile) در ساختار آنها استفاده شده باشد. در واقع، الیاف Modacrylic، همان الیاف اکریلیک سنتز شده است که از اکریلونیتریل بدست آمده و به آن یکسری پلیمرهای زنجیره بلند دیگر اضافه می شود تا به copolymer تبدیل شود.

رنگ الیاف مداکریلیک معمولا سفید یا شیری رنگ است. خواص مداکریلیک بسیار شبیه اکریلیک است، با این تفاوت که اشتعال پذیر نیست و در صورت آتش گرفتن، خود به خود خاموش می شود. همچنین، علاوه بر داشتن خواص ضدحریق، چگالی بسیار کمی دارد و بسیار سبک است. استحکام کششی آن در حد پنبه است.

یکی از خواص منحصر به فرد مداکریلیک، قابلیت محافظت بدن، در مقابل قوس الکرتیکی است. همچنین، پایداری ابعادی خوبی دارد و الیاف نرمی است.

 Modacrylic Fiber

 الیاف مداکریلیک در مقابل اسیدها، بازهای ضعیف و حلال های آلی، مقاومت هستند. همچنین، در مقابل حشرات خورنده و نور خورشید، پایدارند.

 

کاربری ها:

از الیاف مداکلیریک بیشتر در کاربری هایی استفاده می شود که مقاومت در مقابل آتش یا مقاومت در مقابل عوامل طبیعی مورد نیاز باشد. با توجه به خواص ضدحریق بودن الیاف مداکلیریک و چگالی پایین آن، مداکلیریک بسیار در پوشش ها و لباس های محافظ کاربرد دارد. همچنین، از الیاف مداکلیریک در ساخت خز مصنوعی و موی مصنوعی استفاده می شود.

 

PBI

الیاف پلی بنز ایمیدازل (Polybenzimidazole) که به اختصار PBI نامیده می شود، یک نوع الیاف سینتتیک با نقطه ذوب بسیار بالا و غیر قابل احتراق نبوده و به سختی شعله ور می شود. ماده اولیه این نوع الیاف، پلیمرهای آروماتیک زنجیره بلند هستند که از گروه های ایمیدازل، به عنوان یک جزء ثابت در زنجیره پلیمری، استفاده شده است.

از PBI در ساخت پوشش ها و لباس های محافظ با کارایی بسیار بالا، از جمله لباس محافظ آتش نشان ها، فضانوردان، تجهیزات مخصوص جوشکاری، البسه ضدحریق رانندگان مسابقات رانندگی و محافظ ضدحریق دیواره های داخلی هواپیماها استفاده می شود.

pbi 1 

 الیاف PBI در مقابل هیدروکربن های آروماتیک، بازها، روغن و هیدروکربن های هالوژنی، مقاومت خوبی دارد، اما در مقابل اسیدهای چرب، اسیدهای غلیظ و الکل، مقاومت خوبی از خود نشان نمی دهد. مقدار استحکام کششی آن 160MPa بوده و چگالی آن تقریبا 1.3gr/cm3 است. الیاف BPI اشتعال پذیر نبوده و مقاوت حرارتی خوبی دارد و در مقابل قوس الکتریکی و جرقه پایدار است.