Włóknina typu spunlace z włókien wstępnie utlenionych
Rynek segmentowy:
Charakterystyka włókna pre-oksygenowanego:
· Maksymalna ognioodporność: Wskaźnik graniczny tlenu (LOI) wynosi zazwyczaj > 40 (zawartość tlenu w powietrzu wynosi około 21%), znacznie przewyższając wartość konwencjonalnych włókien trudnopalnych (takich jak poliester trudnopalny o LOI około 28-32). Nie topi się ani nie kapie pod wpływem ognia, gaśnie samoczynnie po usunięciu źródła ognia i wydziela niewiele dymu oraz żadnych toksycznych gazów podczas spalania.
· Stabilność w wysokich temperaturach: Długotrwała temperatura użytkowania może sięgać 200-250℃, a krótkotrwała – 300-400℃ (w zależności od surowców i stopnia utlenienia). Materiał zachowuje integralność strukturalną i właściwości mechaniczne w środowiskach o wysokiej temperaturze.
· Odporność chemiczna: Posiada pewną odporność na kwasy, zasady i rozpuszczalniki organiczne, nie ulega łatwo erozji pod wpływem substancji chemicznych, nadaje się do stosowania w trudnych warunkach.
· Określone właściwości mechaniczne: Posiada określoną wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość, a dzięki technikom przetwarzania tkanin włókninowych (takim jak igłowanie, przędzenie metodą spunlace) można z niego wytwarzać materiały o stabilnej strukturze.
II. Technologia przetwarzania włóknin preoksygenowanych
Włókna wstępnie natlenione muszą zostać przetworzone na ciągłe materiały o strukturze arkusza za pomocą technik przetwarzania włóknin. Typowe procesy obejmują:
· Metoda igłowania: Poprzez wielokrotne przebijanie siatki włókien igłami igłownicy, włókna zazębiają się i wzmacniają, tworząc włókninę o określonej grubości i wytrzymałości. Proces ten nadaje się do produkcji wysokowytrzymałych, bezwłóknowych tkanin o wysokiej gęstości, wstępnie utlenionych, które mogą być stosowane w zastosowaniach wymagających wsparcia konstrukcyjnego (takich jak panele ognioodporne, materiały filtracyjne wysokotemperaturowe).
· Metoda spunlaced: Wykorzystując strumienie wody pod wysokim ciśnieniem, które oddziałują na siatkę włókien, włókna przeplatają się i łączą ze sobą. Tkanina spunlaced, wstępnie utleniona, jest bardziej miękka w dotyku i lepiej oddycha, i nadaje się do stosowania w wewnętrznej warstwie odzieży ochronnej, elastycznych wyściółkach ognioodpornych itp.
· Wiązanie termiczne / chemiczne: Dzięki zastosowaniu włókien o niskiej temperaturze topnienia (takich jak poliester trudnopalny) lub klejów wspomagających wzmocnienie, sztywność czystej, bezwłóknistej tkaniny wstępnie utlenionej może zostać zmniejszona, a wydajność przetwarzania może zostać poprawiona (należy jednak pamiętać, że odporność kleju na temperaturę musi odpowiadać środowisku użytkowania tkaniny wstępnie utlenionej).
W rzeczywistej produkcji wstępnie utlenione włókna są często mieszane z innymi włóknami (takimi jak aramid, wiskoza trudnopalna, włókno szklane) w celu zrównoważenia kosztów, odczuć i wydajności (na przykład czysta, wstępnie utleniona tkanina włókninowa jest twarda, ale dodanie 10–30% wiskozy trudnopalnej może poprawić jej miękkość).
III. Specyficzne scenariusze zastosowań włókniny z włókien wstępnie utlenionych
Ze względu na właściwości trudnopalne i odporność na wysokie temperatury, włóknina z włókien poddanych utlenianiu odgrywa kluczową rolę w wielu dziedzinach:
1. Gaszenie pożarów i ochrona osobista
· Wewnętrzna podszewka strażaka / warstwa zewnętrzna: Wstępnie utleniona tkanina włókninowa jest trudnopalna, odporna na wysokie temperatury i oddychająca. Może być stosowana jako warstwa rdzeniowa kombinezonów strażackich w celu blokowania przenoszenia płomieni i wysokich temperatur, chroniąc skórę strażaków; w połączeniu z aramidem może również poprawić odporność na zużycie i rozdarcie.
· Sprzęt ochronny do spawania/metalurgii: Stosowany do podszewek masek spawalniczych, rękawic odpornych na ciepło, fartuchów pracowników hutnictwa itp. w celu zabezpieczenia przed iskrami i promieniowaniem o wysokiej temperaturze (z krótkotrwałą odpornością na temperaturę ponad 300°C).
· Sprzęt do ewakuacji w sytuacjach awaryjnych: takie jak koce gaśnicze, maski ucieczkowe, materiały filtrujące, którymi można owinąć ciało lub filtrować dym w razie pożaru (szczególnie ważne jest, aby dym był mało zadymiony i nietoksyczny).
2. Przemysłowa ochrona i izolacja wysokotemperaturowa
· Materiały izolacyjne przemysłowe: stosowane jako wewnętrzna wyściółka rur wysokotemperaturowych, podkładki izolacyjne kotłów itp. w celu zmniejszenia utraty lub transferu ciepła (długotrwała odporność na temperatury 200°C i wyższe).
· Materiały budowlane ognioodporne: Jako warstwa wypełniająca ognioodpornych kurtyn i ścian ogniowych w wysokich budynkach lub materiały do powłok kablowych w celu opóźnienia rozprzestrzeniania się ognia (spełniające wymagania klasy odporności ogniowej B1 i wyższej określone w normie GB 8624).
· Ochrona urządzeń wysokotemperaturowych: np. zasłony piekarnikowe, osłony izolacyjne do pieców i pieców, zapobiegające poparzeniom personelu spowodowanym przez powierzchnię urządzenia o wysokiej temperaturze.
3. Pola filtracji wysokotemperaturowej
· Przemysłowa filtracja gazów dymnych: Temperatura gazów dymnych ze spalarni odpadów, hut stali i pieców do reakcji chemicznych często sięga 200–300°C i zawiera kwaśne gazy. Wstępnie utleniona włóknina jest odporna na wysokie temperatury i korozję i może być stosowana jako materiał bazowy do produkcji worków filtracyjnych lub cylindrów filtracyjnych, zapewniając skuteczną filtrację.
4. Inne szczególne scenariusze
Materiały pomocnicze w przemyśle kosmicznym: stosowane jako ognioodporne warstwy izolacyjne wewnątrz kabin statków kosmicznych oraz uszczelki izolacyjne wokół silników rakietowych (które muszą być wzmocnione żywicami odpornymi na wysokie temperatury).
Materiały elektroizolacyjne: Stosowane jako uszczelki izolacyjne w silnikach i transformatorach pracujących w wysokich temperaturach, mogą zastąpić tradycyjne materiały azbestowe (nie są rakotwórcze i bardziej przyjazne dla środowiska).
IV. Zalety i trendy rozwojowe włóknin z włókien wstępnie utlenionych
Zalety: W porównaniu z tradycyjnymi materiałami trudnopalnymi (takimi jak azbest i włókno szklane), włóknina z włókien preoksydowanych jest nierakotwórcza i charakteryzuje się większą elastycznością. W porównaniu z drogimi włóknami, takimi jak aramid, charakteryzuje się niższym kosztem (około 1/3 do 1/2 aramidu) i nadaje się do zastosowań wsadowych w zastosowaniach wymagających średniej i wysokiej ognioodporności.
Tendencja: Zwiększenie zwartości i wydajności filtracji materiałów włókninowych poprzez rafinację włókien (np. poprzez zastosowanie cienkich, wstępnie natlenionych włókien o średnicy < 10 μm); Opracowanie przyjaznych dla środowiska technik przetwarzania z niską zawartością formaldehydu i bez klejów; W połączeniu z nanomateriałami (np. grafenem) dodatkowo zwiększa odporność na wysokie temperatury i właściwości antybakteryjne.
Podsumowując, zastosowanie wstępnie utlenionych włókien w włókninach opiera się na ich właściwościach kompozytowych, takich jak „niepalność i odporność na wysokie temperatury”, co pozwala na wyeliminowanie niedociągnięć w zakresie wydajności tradycyjnych materiałów w środowiskach o wysokiej temperaturze i otwartym ogniu. W przyszłości, wraz z unowocześnianiem norm bezpieczeństwa przemysłowego i ochrony przeciwpożarowej, ich zastosowania ulegną dalszemu rozszerzeniu.
