Zastosowanie włókniny włókninowej z włókien utlenionych

Włóknina z włókien poliakrylonitrylowych pre-oxidized (w skrócie PAN pre-oxidized fiber nonwoven) to funkcjonalna włóknina wytwarzana z poliakrylonitrylu (PAN) poprzez przędzenie i wstępne utlenianie. Jej główne cechy to doskonała odporność na wysokie temperatury, ognioodporność, odporność na korozję oraz pewna wytrzymałość mechaniczna. Ponadto nie topi się ani nie kapie w wysokich temperaturach, a jedynie powoli karbonizuje. Dlatego jest szeroko stosowana w sytuacjach, w których występują ekstremalnie wysokie wymagania dotyczące bezpieczeństwa i odporności na warunki atmosferyczne. Poniżej znajduje się szczegółowe wyjaśnienie z wielu głównych obszarów zastosowań, obejmujące scenariusze zastosowań, podstawowe funkcje i formy produktów:

1. Ochrona przeciwpożarowa i ratownictwo

Ochrona przeciwpożarowa to jeden z najważniejszych obszarów zastosowań włókniny preoksydowanej. Jej właściwości trudnopalne i odporność na wysokie temperatury bezpośrednio przekładają się na bezpieczeństwo personelu. Główne zastosowania obejmują:

Warstwa wewnętrzna/warstwa izolacji cieplnej odzieży ochronnej przed ogniem

Kombinezony strażackie muszą spełniać zarówno podwójne wymagania dotyczące „niepalności”, jak i „izolacji cieplnej”: warstwa zewnętrzna zazwyczaj wykonana jest z wysokowytrzymałych tkanin trudnopalnych, takich jak aramid, natomiast środkowa warstwa termoizolacyjna w dużej mierze składa się z włókniny z wstępnie utlenionych włókien. Zapewnia ona stabilność strukturalną w wysokich temperaturach 200-300°C, skutecznie blokuje promieniowanie cieplne i przewodzenie płomieni oraz zapobiega poparzeniom skóry strażaków. Nawet w kontakcie z otwartym ogniem nie topi się ani nie kapie (w przeciwieństwie do zwykłych włókien chemicznych), zmniejszając ryzyko obrażeń wtórnych.

Notatka:Gęstość powierzchniową włókniny z włókien utlenionych (zwykle 30-100 g/m²) można dostosować do poziomu ochrony. Produkty o wyższej gęstości powierzchniowej zapewniają lepszą izolację cieplną.

Sprzęt do ewakuacji awaryjnej

➤Koc ewakuacyjny: Awaryjny sprzęt gaśniczy do użytku w domach, centrach handlowych, metrze i innych miejscach. Wykonany jest z włókniny utlenionej i włókna szklanego. W kontakcie z ogniem szybko tworzy „barierę trudnopalną”, osłaniając ludzkie ciało lub owijając materiały łatwopalne, aby odizolować tlen i ugasić pożar.

➤Maska ognioodporna/maska ​​oddechowa: W pożarze dym zawiera dużą ilość toksycznych gazów. Jako materiał bazowy warstwy filtrującej dym maski można zastosować włókninę z włókien pre-oksydowanych. Jej struktura odporna na wysokie temperatury zapobiega uszkodzeniu materiału filtrującego w wysokich temperaturach. W połączeniu z warstwą węgla aktywnego może ona filtrować niektóre toksyczne cząsteczki.

2. Przemysłowe pole ochronne odporne na wysokie temperatury

W środowisku przemysłowym często występują ekstremalne warunki, takie jak wysokie temperatury, korozja i tarcie mechaniczne. Odporność na warunki atmosferyczne włókniny z włókien preoksydowanych rozwiązuje problemy związane z łatwością uszkodzenia i krótką żywotnością tradycyjnych materiałów (takich jak bawełna i zwykłe włókna chemiczne).

➤Izolacja i utrzymanie ciepła rurociągów i urządzeń wysokotemperaturowych

Rurociągi wysokotemperaturowe w przemyśle chemicznym, metalurgicznym i energetycznym (takie jak rurociągi parowe i przewody kominowe pieców) wymagają zewnętrznych materiałów izolacyjnych, które są zarówno „trudnopalne”, jak i „termoizolacyjne”. Włóknina z włókien preoksydowanych może być zwijana w rolki lub rękawy i bezpośrednio owijana wokół powierzchni rur. Jej niska przewodność cieplna (około 0,03-0,05 W/(m·K)) może zmniejszyć straty ciepła i zapobiec paleniu się warstwy izolacyjnej w wysokich temperaturach (tradycyjne warstwy izolacyjne z wełny mineralnej są podatne na wchłanianie wilgoci i wytwarzają dużo pyłu, podczas gdy włóknina z włókien preoksydowanych jest lżejsza i niepyląca).

Materiały filtracyjne do zastosowań przemysłowych (filtracja spalin wysokotemperaturowych)

Temperatura spalin ze spalarni odpadów i hut stali może sięgać 150-250°C i zawiera kwaśne gazy (takie jak HCl, SO₂). Zwykłe tkaniny filtracyjne (takie jak poliester, polipropylen) są podatne na mięknięcie i korozję. Włóknina z włókien preoksydowanych charakteryzuje się wysoką odpornością na kwasy i zasady i może być wykorzystywana do produkcji worków filtracyjnych do bezpośredniego filtrowania spalin o wysokiej temperaturze. Jednocześnie charakteryzuje się ona pewną skutecznością zatrzymywania pyłu i często jest łączona z powłoką PTFE (politetrafluoroetylenową) w celu zwiększenia odporności na korozję.

➤Uszczelka ochronna mechaniczna

Pomiędzy zewnętrznymi powłokami a wewnętrznymi elementami urządzeń wysokotemperaturowych, takich jak silniki i kotły, niezbędne są materiały uszczelniające, które izolują drgania i wysokie temperatury. Uszczelki tłoczone można wykonać z włókniny włókninowej preoksydowanej. Jej odporność na wysokie temperatury (długotrwała temperatura pracy ≤280℃) zapobiega starzeniu się i odkształcaniu uszczelek podczas pracy urządzenia, a jednocześnie amortyzuje tarcie mechaniczne.

3. Elektronika i nowe pola energetyczne

Produkty elektroniczne i nowe produkty energetyczne podlegają surowym wymaganiom dotyczącym „niepalności” i „izolacyjności” materiałów. Włóknina z włókien preoksydowanych może zastąpić niektóre tradycyjne materiały trudnopalne (takie jak trudnopalna bawełna i tkanina z włókna szklanego).

➤Ognioodporna podkładka separująca/izolująca cieplnie do akumulatorów litowych

Akumulatory litowe (zwłaszcza akumulatory mocy) są podatne na „uciekanie termiczne” w przypadku przeładowania lub zwarcia, gdy temperatura nagle wzrasta powyżej 300°C. Włóknina z włókien pre-oksydowanych może być stosowana jako „separator bezpieczeństwa” w akumulatorach litowych, wciskana pomiędzy elektrody dodatnie i ujemne: podczas normalnej pracy posiada ona pewne właściwości izolacyjne, zapobiegające zwarciom między elektrodami dodatnimi i ujemnymi. W przypadku wystąpienia upływania termicznego włóknina nie topi się, zachowuje integralność strukturalną, opóźnia dyfuzję ciepła i zmniejsza ryzyko pożaru i wybuchu. Ponadto, wnętrze obudowy akumulatora również wykorzystuje włókninę z włókien pre-oksydowanych jako podkładkę izolacyjną, zapobiegającą przenoszeniu ciepła między ogniwami akumulatora a obudową.

➤Materiały izolacyjne do pakowania podzespołów elektronicznych

Opakowania podzespołów elektronicznych, takich jak płytki drukowane i transformatory, muszą być izolowane i trudnopalne. Z włókniny włókninowej z włókien preoksydowanych można wykonać cienkie (10-20 g/m²) arkusze izolacyjne, które następnie przykleja się do powierzchni podzespołów. Jej odporność na wysokie temperatury pozwala na adaptację do lokalnego nagrzewania podczas pracy urządzeń elektronicznych (np. temperatura pracy transformatora ≤180°C), a jednocześnie spełnia normę trudnopalności UL94 V-0, zapobiegając zwarciom i pożarom podzespołów.

4. Inne pola specjalne

Oprócz wyżej wymienionych podstawowych scenariuszy, włóknina z włókien nietkanych poddanych utlenianiu odgrywa również rolę w niektórych specjalistycznych i niszowych dziedzinach:

➤Lotnictwo: Podłoża z materiałów kompozytowych odpornych na wysokie temperatury

Lekkie i odporne na wysokie temperatury materiały kompozytowe są niezbędne do budowy komór silnikowych samolotów oraz systemów ochrony termicznej statków kosmicznych. Wstępnie utleniona włóknina z włókien ciągłych może być stosowana jako „preforma” w połączeniu z żywicami (takimi jak żywica fenolowa) w celu utworzenia materiałów kompozytowych. Po karbonizacji można ją następnie przetworzyć na materiały kompozytowe z włókna węglowego, które są wykorzystywane w odpornych na wysokie temperatury elementach statków kosmicznych (takich jak stożki nosowe i krawędzie natarcia skrzydeł), aby wytrzymać erozję pod wpływem przepływów gazów o wysokiej temperaturze powyżej 500°C.

➤Ochrona środowiska: Materiały filtracyjne do oczyszczania odpadów stałych w wysokiej temperaturze

W procesie przetwarzania pozostałości wysokotemperaturowych (o temperaturze około 200-300°C) po spaleniu odpadów medycznych i odpadów niebezpiecznych, niezbędne są materiały filtracyjne do oddzielenia pozostałości od gazu. Wstępnie natleniona włóknina z włókien ciągłych charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję i może być wykorzystywana do produkcji worków filtracyjnych do filtrowania pozostałości wysokotemperaturowych, zapobiegając korozji i uszkodzeniu materiału filtracyjnego. Jednocześnie, jej właściwości trudnopalne zapobiegają zapłonowi materiału filtracyjnego przez substancje łatwopalne zawarte w pozostałościach.

➤Sprzęt ochronny: Akcesoria do kombinezonów do operacji specjalnych

Oprócz kombinezonów gaśniczych, odzież robocza do operacji specjalnych, takich jak operacje w przemyśle metalurgicznym, spawalniczym i chemicznym, również wykorzystuje podszewkę z włókien włókninowych nasyconego tlenkiem w miejscach narażonych na zużycie, takich jak mankiety i dekolty, w celu zwiększenia lokalnej ognioodporności i odporności na zużycie, a także zapobiegania zapaleniu się odzieży od iskier w trakcie operacji.

Podsumowując, istotą zastosowania jestwłóknina z włókien ciągłych wstępnie natlenionychPolega ona na wykorzystaniu jego podstawowych właściwości, czyli „ognioodporności + odporności na wysokie temperatury”, aby wyeliminować zagrożenia bezpieczeństwa lub niedostatki wydajności tradycyjnych materiałów w ekstremalnych warunkach. Wraz z poprawą standardów bezpieczeństwa w branżach takich jak energetyka i produkcja zaawansowana, jego zastosowania będą się rozszerzać na zaawansowane i wysokowartościowe dziedziny (takie jak ochrona podzespołów mikroelektronicznych i izolacja elastycznych urządzeń magazynujących energię itp.).