اخبار و مطالب روز نساجی: نوآوری در منسوجات

الیاف نساجی برای کاربردهای با کارایی بالا

Textile Fibers for High-Performance Applications

1- الیاف با کارایی بالا

الیاف با کارایی بالا توسط عملکردهای فنی خاصی تولید می‌شوند که منجر به ایجاد خواص فیزیکی خاص منحصربه‌فرد در این الیاف می‌شود. این الیاف معمولاً دارای سطوح بسیار بالایی از حداقل یکی از ویژگی‌های زیر هستند که عبارت‌اند از: استحکام کششی، دمای عملیاتی، شاخص محدودکننده اکسیژن و مقاومت شیمیایی.

الیاف با کارایی بالا دسته خاصی از الیاف را نشان می‌دهد که عمدتاً برای محصولات فنی ساخته می‌شوند، اما می‌توان از این الیاف برای تولید برخی از محصولات سنتی (مانند برخی از پوشاک، اثاث یا لوازم داخلی و کف‌پوش‌ها) استفاده کرد. الیاف با کارایی بالا نسبت به الیاف معمولی دارای خواص برتری هستند که توسط عملکرد فنی، مکانیکی و فیزیکی استثنایی آن‌ها هدایت می‌شوند. بسیاری از الیاف با کارایی بالا جایگاه خاص خود را در صنعت نساجی پیدا کرده که دارای خواص برتری نسبت به بقیه الیاف هستند. الیاف با کارایی بالا عمدتاً برای منسوجات فنی مانند طناب‌ها، تسمه‌ها و برای تقویت کامپوزیت‌ها در کاربردهای پوشاک محافظ استفاده می‌شوند.
از دیدگاه طراحی، این دسته از الیاف گزینه‌های طراحی اضافی را در بسیاری از محصولات ارائه می‌دهند. این الیاف را می‌توان در بسیاری از زمینه‌ها از جمله حمل‌ونقل زمینی، هوافضا، بیوتکنولوژی و برنامه‌های ارتباطی استفاده کرد. معیارهای کلیدی الیاف با کارایی بالا شامل استحکام بسیار بالا، مقاومت فوق‌العاده این الیاف در دمای بالا و ویژگی‌های هندسی منحصربه‌فرد این الیاف (مورفولوژی سطح و شکل سطح مقطع) است. این معیارها نتیجه پیشرفت‌های عمده در فناوری پلیمر و الیاف بوده است.

الیاف با کارایی بالا دارای خواص مکانیکی ویژه، مقاوم در برابر آتش و مقاوم در برابر مواد شیمیایی بوده که می‌توانند به شکل لیف، فیلم، غشا و مایع باشند که اغلب در لباس‌های محافظ استفاده می‌شوند. الیاف با کارایی بالا از منابع گسترده‌ای شامل پلیمرهای آلی و مواد معدنی مانند الیاف سرامیکی، کربن و الیاف فولاد ضدزنگ و آلومینیوم ساخته شده‌اند.

2 - لیستی از الیاف با کارایی بالا

برخی از الیاف با کارایی بالا عبارت‌اند از:
•    الیاف آرامید Aramid
•    الیاف پلی‌اتیلنPolyethylene ژل ریسی شده
•    الیاف کربن
•    الیاف متالیک / فلزی Metallic / Metal fibers
•    الیاف شیشه
•    الیاف سرامیکی
•    لیف ملامین Melamine
•    الیاف پلی‌آمید Polyimide
•    لیف پلی بنزیمیدازول Polybenzimidazole
•    الیاف بازالت Basalt
•    پلی فنیلن بنزوبیزوکسازولPolyphenylenebenzobisoxazole
•    لیف پلی سولفونامید Polysulfonamide
•    الیاف بور Boron
•    الیاف پلی‌استر آروماتیک Aromatic polyester
•    فیبرهای نوری
•    فیبر پلی کتون بالا High polyketone
•    فیبر پلی فنیلن سولفید Polyphenylene sulphide
•    فلوروپلیمر (پلی تترا فلوئور و اتیلن) Fluoropolymer (polytetrafluoroethylene)
•    HDPE
•    الیاف مقاوم در برابر مواد شیمیایی
•    الیاف مقاوم در برابر حرارت

3- الیاف با کارایی بالا و کاربردهای آن‌ها

الف) الیاف آرامید

الیاف آرامید پلی‌آمیدهایی هستند که هر گروه آمیدی از واکنش یک گروه آمینه از یک مولکول با یک گروه کربوکسیل مولکول دیگر تشکیل می‌شود. بااین‌حال، وجود حلقه‌های آروماتیک باعث پایداری بیشتر آ‌ن‌ها نسبت به آرایش خطی اتم‌ها می‌شود و استحکام و پایداری حرارتی عالی را فراهم می‌کند. دو نمونه از الیاف آرامید شامل کولارKevlar ، الیاف با استحکام بالا و الیاف نومکسNomex ، الیاف مقاوم در برابر حرارت هستند.

ب) انواع الیاف آرامید

دو نوع اصلی از الیاف آرامید وجود دارد که شامل الیاف متا - آرامیدMeta-aramid  و پارا - آرامیدPara-aramid  هستند.

3-1 الیاف متا - آرامید: نومکس

از بین بسیاری از الیاف موجود، الیاف متا - آرامید جزو شناخته‌شده‌ترین الیاف خانواده آرامیدها هستند. این الیاف دارای مقاومت بالا در برابر حرارت و استحکام بالا هستند. الیاف متا - آرامید شعله‌ور نمی‌شوند و قابلیت ذوب‌شدن یا چکه‌کردن در اثر گرما را ندارند بنابراین، این الیاف در تهیه منسوجات مقاوم در برابر شعله کاربرد منحصربه‌فردی دارند. معروف‌ترین الیاف متا - آرامید، الیاف نومکس نام دارد. نومکس نام تجاری ثبت شده یک ماده متا - آرامید مقاوم در برابر شعله است.

متا - آرامید یا پلی متا فنیلن ایزوفتالامید(Poly m-phenylene isophthalamide) اولین‌بار توسط شرکت دپونتDuPont در دهه 1970 کشف شد. ورق نومکس یک کاغذ کلندری است که معمولاً برای کاربردهای عایق الکتریکی مانند تخته‌های مدار و هسته‌های ترانسفورماتور و سازه‌های لانه‌زنبوری نسوز استفاده می‌شود. درون این ورق‌های نومکس با رزین فنولیکPhenolic اشباع شده است. این سازه‌های لانه‌زنبوری و لایه‌های mylar-nomex به طور گسترده در ساخت هواپیما استفاده می‌شود. علاوه بر این، هر دو صنعت آتش‌نشانی و مسابقات اتومبیل‌رانی از الیاف نومکس برای طراحی لباس و تجهیزاتی استفاده می‌کنند که می‌توانند گرمای شدید را تحمل کنند. بازار اصلی متا - آرامیدها استفاده به‌عنوان مواد مقاوم در برابر حرارت است. از دیگر کاربردهای این الیاف می‌توان کاربردشان در صنایع خودرو، عایق حرارتی، فضای حرارتی، ایمنی و حفاظتی اشاره کرد.

3-2 الیاف پارا - آرامید: کولار

الیاف پارا - آرامید به دلیل ساختار مولکولی سفت‌وسخت خود دارای استحکام بالا، مدول کششی بالا، و خواص حرارتی و مقاوم در برابر حرارت بالا هستند. کولار معمولاً پارا - آرامید یا پلی پارا - فنیلن‌ترفتالامیدPoly(p-phenylene terephthalamide)  نامیده می‌شود. این ماده به دسته‌ای از مواد معروف به پلیمرهای کریستالی مایع تعلق دارد. برخلاف پلیمرهای انعطاف‌پذیر معمولی که در محلول به‌راحتی  انعطاف‌پذیر هستند و در هم می‌پیچند (تشکیل زنجیره‌های پیچیده تصادفی)، پلیمرهای کولار بسیار سفت و میله شکل هستند. در نتیجه، پلیمرهای کولار تنها می‌توانند برای تشکیل دامنه‌های مرتب شده در آرایش موازی تجمع کنند. پارا - آرامیدها را می‌توان در کاربردهای قطعات کامپوزیتی، سازه‌های هواپیما، کامیون‌ها و در حفاظت بالستیک مانند جلیقه ضدگلوله، کلاه ایمنی و بدنه خودرو استفاده کرد. همه الیاف آرامید مستعد تخریب در برابر نور هستند و در خارج از منزل برای جلوگیری از تخریب، نیازمند محافظت در برابر اشعه خورشید هستند.

4- الیاف پلی‌اتیلن ژل ریسی شده

این دسته از الیاف نشان‌دهنده مواد فوق قوی و با مدول بالا بوده که از مولکول پلی‌اتیلن ساده و انعطاف‌پذیر مشتق شده است. آن‌ها معمولاً الیاف پلی‌اتیلن با کارایی بالاHigh-Performance Polyethylene ، الیاف پلی‌اتیلن با مدول بالاHigh-Modulus Polyethylene  و یا گاهی الیاف پلی‌اتیلن با زنجیره گستردهUltra-High-Molecular-Weight Polyethylene  نامیده می‌شوند. ساختار مولکولی این دسته از الیاف با الیاف پارا - آرامید متفاوت است؛ زیرا ساختارشان میله‌ای شکل نبوده و برای تشکیل الیاف قوی باید در یک‌جهت قرار گیرند. از طرفی، پلی‌اتیلن دارای مولکول‌های بسیار طولانی‌تر و انعطاف‌پذیرتر است که می‌توان با تکمیل‌های فیزیکی آن‌ها را مجبور کرد تا به جهت‌گیری مستقیم (گسترده) در امتداد محور الیاف درآیند.

انواع رایج الیاف پلی‌اتیلن با کارایی بالا شامل الیاف دینیماDyneema و اسپکترا Spectra هستند.

اولین‌بار الیاف دینیما در کشور ژاپن توسعه‌یافته است. الیاف دینیما در سال 1963 اختراع شد؛ اما در سال 1990 توسط DSM به‌صورت تجاری در دسترس قرار گرفت و به‌عنوان قوی‌ترین الیاف جهان شناخته شد که بر اساس وزن خود 15 برابر قوی‌تر از فولاد هستند. این الیاف بسیار انعطاف‌پذیر بوده و محافظت بالایی در برابر آسیب‌های مکانیکی ارائه می‌دهند.

برخی از خواص الیاف دینیما عبارت‌اند از:

•    نسبت استحکام بالا به کم
•    وزن مخصوص کم، به‌طوری‌که روی آب شناور می‌شوند
•    مقاومت شیمیایی عالی
•    مقاومت بالا در برابر اشعه ماورای‌بنفش
•    مقاوم در برابر رطوبت
•    دوام بالا

از کاربردهای الیاف دینیما می‌توان به استفاده از این الیاف در صنایع گوناگونی نظیر صنایع خودروسازی، شیشه، کاغذ، مواد غذایی، تجهیزات خانگی، فولاد، ساختمان و خدمات اضطراری اشاره کرد.

5- الیاف کربن

الیاف کربن در برابر دماهای بالا بسیار مقاوم هستند و تا دمای 800 درجه سانتیگراد در هوا پایدار می‌مانند. این الیاف همچنین ممکن است به‌عنوان الیاف مقاوم در برابر شعله در نظر گرفته شوند؛ زیرا مقاومت نسبتاً خوبی را در برابر شعله از خود نشان می‌دهند. ازاین‌رو منسوجات تهیه شده از الیاف کربن، به‌عنوان فیلترهای آهن مذاب به کار می‌روند. انواع مختلفی از الیاف کربن وجود دارد که بر اساس مدول، استحکام کششی و مقاومت حرارتشان طبقه‌بندی می‌شوند. الیاف کربن حداقل 90 درصد وزنی کربن دارند. آنها معمولاً از چندین پلیمر آلی مانند ابریشم مصنوعی و پلی اکریلونیتریلPolyacrylonitrile (PAN) مشتق می‌شوند. اولین الیاف کربن تجاری بر پایه ریونRayon  بود که در سال 1959 معرفی شد. این الیاف عمدتاً در صنایع نظامی کاربرد دارند. همچنین الیاف گرافیت را می‌توان از مشتقات الیاف کربن در نظر گرفت. کاربرد عمده الیاف کربن، استفاده از آن‌ها به‌منظور مواد تقویت‌کننده در کامپوزیت‌های پلیمری، فلزی و سرامیکی است. به دلیل استفاده از الیاف کربن به‌عنوان جز تقویت‌کننده در کامپوزیت‌ها و همچنین وجود خاصیت مقاومت در برابر حرارت، این الیاف در صنایع گوناگونی نظیر تجهیزات هواپیما و هوافضا، تجهیزات دریایی، ورزشی و تفریحی، وسایل جراحی شامل دریچه‌های قلب و تعویض مفصل ران کاربرد دارند.

همچنین از مهم‌ترین خواص الیاف کربن عبارت‌اند از:

• غیر قابل‌اشتعال و عدم ذوب‌شدن الیاف کربن
• مقاومت فوق‌العاده بالا در برابر دماهای بالا (نقطه ذوب 4000 درجه سانتیگراد)
• مقاوم در برابر شعله

6- متالیک/ الیاف فلزی

الیاف فلزی به‌عنوان نخ رشته‌ای، الیاف درهمRovings ، حصیر و یا الیاف بافته شده در بازار موجود است و مزیت مشترک آنها مقاومت در برابر دماهای بالا است. به جز فولاد، الیاف فلزی آلومینیوم، منیزیم، مس، مولیبدنMolybdenum  و تنگستنTungsten  برای کاربردهای خاص ساخته می‌شوند. الیاف فلزی مانند الیاف فلزی آنجلینا آلومینیوم Angelina Aluminum  (تولید شده توسط شرکت Meadowbrook Inventions)، از آلومینیوم بازیافتی تولید می‌شوند و مقاومت خوبی در برابر حرارت دارند. همچنین این الیاف دارای ویژگی‌های محافظتی از جمله تنظیم حرارتی، محافظت در برابر اشعه ماورای‌بنفش و الکترومغناطیس، ضدباکتری، ضد استرس و آنتی استاتیک هستند. شکل 1 اغلب الیاف فلزی سطحی درشت را نشان می‌دهند.

شکل 1 شماتیکی از الیاف فلزی

یکی دیگر از الیاف فلزی تولید شده توسط این شرکت، الیاف فلزی مس آنجلینا است. این نوع الیاف را می‌توان برای کاربردهایی در دمای بالا استفاده کرد. علاوه بر این، خواص دیگری نظیر ضدباکتریایی، ضدالتهابی، ضد آرتریتAntiarthritic ، ضد الکتریسیته ساکن، وجود فواید سلامت دارویی و مقاومت در برابر حلال سبب شده است تا این الیاف در زمینه‌های گوناگونی مانند ملحفه و اثاثیه منزل، منسوجات ضدباکتری، فرش‌های ضد الکتریسیته ساکن، فیلتراسیون و کاربردهای تزیینی گسترش یابند.

الیاف فلزی نقره و طلا هزاران سال است که برای تزیین پارچه‌ها استفاده می‌شود. امروزه الیاف فلزی اهداف کاربردی و تزیینی دارند. این الیاف با کشیدن سیم‌های فلزی از طریق قالب‌های ریزتر برای رسیدن به قطر موردنظر تهیه می‌شوند. اگرچه کشیدن طلا و نقره جزو آسان‌ترین روش‌ها است، اما روش‌های مدرن امکان ساخت الیاف فولاد، تانتالیوم و زیرکونیوم را نیز فراهم کرده است. ازآنجایی‌که الیاف فلزی دارای خواص رسانای الکتریکی خوبی هستند، می‌توان از آن‌ها برای کاهش تمایل به ایجاد بارهای الکتریکی ساکن در منسوجات استفاده کرد.

7- الیاف شیشه

الیاف شیشه قدیمی‌ترین و معروف‌ترین الیاف با کارایی بالا هستند. شیشه یک لیف معدنی است که جهت‌دار نبوده و کریستالی نیست. الیاف شیشه یکی از اولین الیاف ساخته شده توسط انسان به‌حساب می‌آید. این الیاف به طور گسترده برای عایق‌کاری و مواد تقویت‌کننده استفاده می‌شوند. الیاف شیشه عموماً دارای استحکام کششی بالا در ازدیاد طول کم و چگالی بسیار کم هستند. به دلیل وجود خواص حرارتی خوب در الیاف شیشه، آنها را برای عایق‌کاری می‌کند. همچنین این الیاف غیرقابل‌احتراق هستند و در هنگام قرارگرفتن در معرض گرما هیچ‌گونه بخار یا مواد سمی آزاد نمی‌کنند. آنها همچنین در برابر روغن‌ها، چربی‌ها و محلول‌ها مقاوم بوده و در برابر اسیدها و قلیایی‌شدن مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهند.

برخی از خواص الیاف شیشه عبارت‌اند از:
•  نسبت قدرت به وزن عالی
•  بازیابی الاستیک عالی
• خواص حرارتی خوب
•  مقاومت عالی در برابر نور خورشید
•  مقاومت خوب در برابر اسیدها (الیاف شیشه می‌تواند توسط برخی از اسیدها مانند اسید هیدروفلوئوریک و اسیدسولفوریکHydrofluoric and sulfuric acid  غلیظ و همچنین اسیدهای فسفریکPhosphoric acids  داغ مورد حمله قرار گیرند)
•  مقاومت بالا در برابر اکثر مواد شیمیایی
• مقاومت بالا در برابر حلال‌های آلی
•  خواص آکوستیک Acoustic عالی

از کاربردهای الیاف شیشه می‌توان به عایق حرارتی، عایق الکتریکی، عایق صدا، و استفاده جهت تقویت مواد مختلف مانند تیرهای چادر، جذب صدا، گرما و تولید پارچه‌های مقاوم در برابر خوردگی اشاره کرد. از کاربردهای دیگر می‌توان به تولید پارچه‌هایی با استحکام بالا، میله‌های خرک چوبی، پیکان، کمان و کفش‌های رقص استپ ایرلندیIrish step dance اشاره نمود.

8- الیاف سرامیکی

سرامیک‌ها مواد معدنی غیرفلزی هستند که از عناصر فلزی و غیرفلزی تشکیل شده‌اند. طیف وسیعی از مواد متشکل از مواد معدنی خاک رس، سیمان و شیشه در این طبقه‌بندی گنجانده شده است. مواد سرامیکی اغلب از طریق فرایند سوزاندن تهیه می‌شوند؛ بنابراین این مواد در مقایسه با فلزات و مواد آلی در برابر دماهای بالا و محیط‌های خشن مقاومت بیشتری دارند. علاوه بر این، سرامیک‌ها عایق‌های خوبی برای الکتریسیته و گرما محسوب می‌شوند.

الیاف سرامیکی به دودسته الیاف غیراکسیدی و الیاف اکسیدی تقسیم می‌شوند. کاربید سیلیکونSilicon carbide  و آلومیناAlumina به ترتیب متداول‌ترین الیاف سرامیکی غیراکسیدی و اکسیدی هستند. الیاف بور و الیاف سیلیکون معمولاً به‌عنوان الیاف سرامیکی طبقه‌بندی می‌شوند و این در حالی است که حتی اگر بور و سیلیکون عناصر متالوئیدیMetalloid باشند، باز هم جزو الیاف سرامیکی هستند. امروزه سه نوع الیاف سرامیکی شامل الیاف کوتاه، الیاف بلند و الیاف پیوسته در بازار موجود است. الیاف سرامیکی پیوسته عمدتاً از طریق فرایندهای ریسندگی مذاب یا ریسندگی خشک تولید می‌شوند.

9- ملامین: بازوفیلMelamine: Basofil (BASF)

الیاف بازوفیل اخیراً وارد بازار الیاف با دمای بالا شده است. این الیاف جزو جدیدترین الیافی است که به طور کامل تجاری‌سازی شده است. بر اساس ساختار شیمیایی ملامین، بازوفیل دمای عملیاتی بالا و یک شاخص محدودکننده اکسیژن  بالایی را ارائه می‌کند و معمولاً بازارهای پوشاک محافظ و فیلتراسیون را مورد هدف قرار می‌دهد. به دلیل متغیر بودن طول دنیر و منگنه، استحکام کششی کم و دشواری در پردازش، بازوفیل به‌طورکلی با الیاف قوی‌تری مانند آرامیدها ترکیب می‌شود. این الیاف بیشتر در محصولات سوزنی یا نخ‌های ساخته شده از تکنیک‌های ریسندگی پیچیده استفاده می‌شود.

10- الیاف پلی‌آمید

الیاف پلی‌آمید از یک پلیمر هتروسیکلیک آروماتیکAromatic heterocyclic polymer  ساخته شده است و P84 نام تجاری پلی‌آمیدهای تولید شده توسط Evonik Fibers با سطح مقطع الیاف سه‌لوبالTrilobal fiberاست. P84 یک پلی‌آمید کاملاً ایمیدImidized polyimide شده است که از دی‌ان‌هیدریدهای آروماتیکAromatic dianhydrides  ودی ایزوسیانات‌های آروماتیکAromatic diisocyanates به دست می‌آید و دمای انتقال شیشه‌ای آن 315 درجه سانتی‌گراد است. الیاف پلی‌آمید در دمای بالاتر از 370 درجه سانتیگراد شروع به کربن شدن می‌کنند. به دلیل ساختار آروماتیک در الیاف پلی‌آمید، پلیمر و الیاف ذاتاً غیر قابل‌اشتعال هستند. در این حالت شاخص محدودکننده اکسیژن 38% قابل‌اندازه‌گیری است. P84 بسته به محیط برای دماهایی تا 260 درجه سانتیگراد قابل‌استفاده است.

به دلیل پایداری شیمیایی و حرارتی و خواص فیزیکی برجسته، الیاف P84 را می‌توان برای کاربردهای مختلفی مانند فیلترها برای فیلتراسیون در دمای بالا، لباس‌های محافظ، مواد آب‌بندی برای فضاپیماها و همچنین در صنایع حرارتی و عایق استفاده کرد.

11- پلی بنزیمیدازول ( PBI–PBI  (Celanese)) 

پلی بنزیمیدازول یک لیف آلی با خواص مقاوم در برابر حرارت و زیر دست خوب است. پلی بنزیمیدازول در اثر حرارت بالا ذوب نمی‌شود و نمی‌سوزد. شاخص اکسیژن محدود بالا به همراه با مقاومت شیمیایی خوب و بازیابی رطوبت خوب، پلی بنزیمیدازول را به یک فیبر عالی برای کاربرد ضدحریق، مانند لباس‌های ایمنی و محافظ و پارچه‌های مقاوم در برابر آتش تبدیل کرده است.

پلی بنزیمیدازول دارای خواص فیزیکی نسبتاً ضعیفی است، اما روی اکثر مواد نساجی پردازش می‌شود. این الیاف به دلیل عملکرد خوب و هزینه پایین می‌توانند به‌خوبی با مواد دیگر مانند الیاف کربن و آرامید ترکیب شوند. الیاف پلی بنزیمیدازول موفقیت قابل‌توجهی در بازار پوشاک آتش‌نشانان داشته است. نتایج بیانگر آن است که ترکیب 60-40 پارا - آرامید - پلی بنزیمیدازول، می‌تواند یک منسوج استاندارد برای آتش‌نشانان باشد. الیاف پلی بنزیمیدازول دارای قابلیت ترکیب با دیگر الیاف را داشته تا بتوانند ظاهری دلپذیر را ایجاد کنند.

12- الیاف بازالت

الیاف بازالت از مواد معدنی پلاژیوکلازPlagioclase ، پیروکسنPyroxene و الیوین Olivine  تشکیل شده‌اند. این الیاف مشابه الیاف کربن و الیاف شیشه هستند، ولی دارای خواص فیزیکی مکانیکی بهتری نسبت به الیاف شیشه بوده و به طور قابل‌توجهی ارزان‌تر از الیاف کربن هستند.

13- پلی فنیلن بنزوبیزوکسازول - PBO: Zylon (Toyobo)

پلی فنیلن بنزوبیزوکسازول یکی دیگر از الیاف جدید در بازار الیاف ارگانیک با کارایی بالا است.Toyobo’s Zylon  تنها لیف پلی فنیلن بنزوبیزوکسازول در حال تولید است. پلی فنیلن بنزوبیزوکسازول دارای خواص حرارتی بالا و استحکام کششی خوبی (تقریباً دوبرابر الیاف پارا - آرامید معمولی) است. مدول بالای در این الیاف، آن‌ها را به یک گزینه عالی برای تقویت کامپوزیت‌ها تبدیل کرده است. LOI بالا در این الیاف سبب شده است تا الیاف پلی فنیلن بنزوبیزوکسازول دارای بیش از دوبرابر خاصیت ضد شعله نسبت به الیاف متا - آرامید باشند.

14- فیبر پلی سولفونامید

الیاف پلی سولفونامید یک لیف ویژه با کارایی بالا است که در چین ساخته شده است. الیاف پلی سولفونامید دارای مقاومت حرارتی عالی، پایداری حرارتی، اکسیداسیون حرارتی، مقاومت ویژه بالا، حجم بالا، مدول اولیه مناسب، ناپایداری در برابر چین‌خوردگی و ضریب اصطکاک کم هستند.

15- الیاف بور

به‌طورکلی، الیاف بور با استفاده از متراکم شدن بخار بور روی برخی از مواد حامل مانند سیم‌های تنگستن، شیشه، گرافیت، آلومینیوم و مولیبدن تهیه می‌شوند و این الیاف قطر الیاف معمولی با پوشش‌دهی بر روی سیم‌های تنگستن به‌عنوان مواد حامل، حدود 12 میلی‌متر است. الیاف بور برای ساخت برخی کامپوزیت‌ها ارجحیت دارند.

16- الیاف پلی‌استر آروماتیک

الیاف پلی‌استر آروماتیک مانند الیاف آرامید دارای کریستالیته بالایی هستند که در آن تعداد زیادی از پیوندهای استری مستقیماً به حلقه‌های آروماتیک متصل است. وکترانVectran یک پلیمر کریستالی مایعLiquide Crystal Polymer (LCP)  با کارایی بالا و مبتنی بر پلی‌استر است که توسط تیکوناTicona تولید می‌شود. مدول الیاف وکتران شبیه کولار و حدود 29 است، اما افت استحکام کمتری دارد. لیف وکتران دارای خواصی مانند خزش 02/0% در 30% حداکثر بار پس از 10000 ساعت، مقاومت شیمیایی و سایشی بالا و استحکام کششی بالا هستند. مقاومت در برابر اشعه ماورای‌بنفش در الیاف وکترن نسبت به PET و PEN پایین‌تر است، اما تخریب کمتری را نسبت به آرامیدها در برابر نور دارند.

الیاف پلی‌استر آروماتیک در طناب قایق بادبانی، پارچه بادبانی، بند کمانی، قاب دوچرخه و کابل‌های کنترل در دستگاه‌های جراحی استفاده می‌شود. علاوه بر وجود استحکام بالا در این الیاف که کاربرد این الیاف را در صنایع گوناگون ممکن می‌سازد، کاربردهایی که بیان شد نشان‌دهنده وجود خواصی مانند مقاومت بالای در برابر سایش، مقاومت برشی و مقاومت در برابر ضربه در این الیاف است.

17- الیاف پلی‌آمید آروماتیک

الیاف پلی‌آمید آروماتیک الیاف بسیار کریستالی هستند که در این الیاف حداقل 85% پیوندهای آمیدی به طور مستقیم به دو حلقه آروماتیک متصل شده‌اند و دارای کمترین چگالی و بالاترین نسبت استحکام کششی به وزن در میان الیاف با کارایی بالا را دارند. الیاف پلی‌آمید آروماتیک دارای ضریب انبساط حرارتی منفی در جهت طولی بوده که در طراحی کامپوزیت‌هایی با انبساط حرارتی کم استفاده می‌شوند. همچنین از معایب عمده الیاف پلی‌آمید آروماتیک می‌توان به مقاومت در برابر آب‌وهوا، مقاومت فشاری کم و مشکل در برش یا ماشین‌کاری در کامپوزیت‌ها اشاره کرد.

18- الیاف نوری

الیاف نوری بر اساس نوع مواد هسته به سه گروه، الیاف نوری کوارتزQuartz ، چندجزئی و پلاستیکیPlastic optical fibers (POF)  طبقه‌بندی می‌شوند. الیاف نوری کوارتز برای ارتباطات نوری از راه دور از جمله خطوط عمومی استفاده می‌شوند. الیاف نوری چندجزئی برای ارتباطات از راه دور، 2-1 کیلومتر، از جمله شبکه‌های محلیLocal area networks (LAN)  در گیاهان و فیبرسکوپ‌هاFiberscopes  استفاده می‌شوند. فیبر نوری شیشه‌ای دارای معایبی از جمله گران‌بودن، شکنندگی بالا و پردازش سخت است. از مزایای الیاف نوری پلاستیکی می‌توان به ارزان‌بودن، انعطاف‌پذیری، سبکی و پردازش آسان اشاره کرد. باید توجه داشت که الیاف نوری پلاستیکی دارای معایب بیشتری نسبت به الیاف نوری شیشه‌ای هستند.

مواد هسته و پوسته الیاف نوری پلاستیکی به شفافیت بالایی نیاز دارند. به‌طورکلی، پلی متیل متاکریلاتPolymethylmethacrylate (PMMA) و پلی‌کربناتPolycarbonate (PC)  به‌عنوان ماده هسته استفاده می‌شوند. ازآنجایی‌که ضریب شکست مواد پوسته باید کمتر از مواد هسته باشد، فلوروپلاستیک‌هاییFluoroplastics  مانند پلی وینیلیدین فلورایدPolyvinylidene fluoride ، تفلون FEP، تفلون AF، متاکریلات فلوئوردارFluorinated methacrylate  و پلی‌کربنات فلوئوردارFluorinated polycarbonate  به‌عنوان ماده پوسته استفاده می‌شوند.

19- الیاف پلی کتون بالا

پلی کتون تولید شده توسط آساهی کاسیAsahi Kasei  به‌عنوان یک لیف جدید با مقاومت بالا و مشابه الیاف آرامید می‌باشد، اما قیمت آن از الیاف آرامید کمتر است. ساختار مولکولی الیاف پلی کتون شامل مونوکسید کربن و همچنین اتیلن است. بنابراین نتیجه می‌شود که این الیاف تنها دارای کربن، اکسیژن و هیدروژن هستند که در مقایسه با سایر الیاف با استحکام بالا به هزینه ساخت پایین‌تری نیاز دارند.

20- الیاف پلی فنیلن سولفید

پلی فنیلن سولفید یک پلیمر آلی متشکل از حلقه‌های آروماتیک است که با سولفیدها پیوند خورده است. این الیاف نوع دیگری از الیاف با کارایی بالا هستند که مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر حرارت، مواد شیمیایی، هیدرولیز، آتش و غیره ارائه می‌دهند. الیاف پلی فنیلن سولفید را می‌توان در فیلتر دیگ‌های زغال‌سنگ، نمدهای کاغذسازی، عایق‌های الکتریکی، غشاهای ویژه، واشرها و بسته‌بندی‌ها استفاده کرد.

TORCON محصولی از پلی فنیلن سولفید است که توسط توریToray ساخته شده است. به دلیل دمای مذاب بالا (حدود 285 درجه سانتیگراد)، پلی فنیلن سولفید را می‌توان به طور مداوم در حدود 190 درجه سانتیگراد استفاده کرد. همچنین این الیاف در برابر هیدرولیز در دمای بالا و در حلال‌های اسیدی، قلیایی و آلی مقاوم هستند که خواصشان از الیاف دیگر که دارای مدول بالایی هستند، بهتر است. بلورینگی الیاف پلی فنیلن سولفید از 50% تا 65% متفاوت است. الیاف پلی فنیلن سولفید با سطح مقطع مثلثی تولید می‌شوند و می‌توانند برای فیلتراسیون با راندمان بالا استفاده شوند.

منابع:

1. High Performance Apparel: Materials, Development and Applications Edited by John McLoughlin and Tasneem Sabir
2. Engineering of High-Performance Textiles  Edited by Menghe Miao and John H. Xin
3. Structure and Properties of High-Performance Fibers Edited by Gajanan Bhat
4. High Performance Technical Textiles Edited by Roshan Paul
5. Physical Properties of Textile Fibres (Fourth edition) by W. E. Morton and J. W. S. Hearle

♦ منابع مرتبط :

►https://www.textileblog.com/

 
♦ لینک اشتراک گذاری :

https://b2n.ir/nassajyar976►

♦ مطالب پیشنهادی :

-الیاف با عملکرد بالا و ویژه

-منسوجات کاربردی در صنعت نساجی

-انواع الیاف با کارایی بالا: خواص و کاربردهای آن‌ها

-طبقه‌بندی، خواص و کاربرد نانوکامپوزیت‌های پلیمری

-موارد استفاده و خواص الیاف نومکس چیست
 

.

.

لطفاً ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.