bugorwiki.info
на главную

Волокно

Волокно или волокно (см. Правописание от латинской фибры) - это натуральное или синтетическое вещество, которое значительно длиннее, чем его ширина. Волокна часто используются при изготовлении других материалов. Самые прочные технические материалы часто содержат волокна, например, углеродное волокно и полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы.

Синтетические волокна могут часто производиться очень дешево и в больших количествах по сравнению с натуральными волокнами, но для одежды натуральные волокна могут дать некоторые преимущества, такие как комфорт, по сравнению с их синтетическими аналогами.

Натуральные волокна

Основная статья: Натуральное волокно

Натуральные волокна развиваются или встречаются в форме волокон и включают те, которые вырабатываются растениями, животными и геологическими процессами. Они могут быть классифицированы в зависимости от их происхождения:

  • Растительные волокна обычно основаны на композициях из целлюлозы, часто с лигнином: примеры включают хлопок, коноплю, джут, лен, рами, сизаль, багассу и банан. Растительные волокна используются в производстве бумаги и текстиля (ткани), а пищевые волокна являются важным компонентом питания человека.
  • Древесное волокно, отличающееся от растительного волокна, происходит из древесных источников. Формы включают древесину, кружевную кору, термомеханическую пульпу (TMP), а также беленую или неотбеленную крафт-или сульфитную пульпу. Крафт и сульфит (также называемый сульфитом) относятся к типу процесса варки целлюлозы, используемого для удаления лигнина, связывающего исходную структуру древесины, таким образом освобождая волокна для использования в бумажных и технических изделиях из древесины, таких как ДВП.
  • Животные волокна состоят в основном из определенных белков. Примерами являются шелк шелкопряда, шелк паука, сухожилие, кетгут, шерсть, морской шелк и волосы, такие как кашемировая шерсть, мохер и ангора, мех, такой как овчина, кролик, норка, лиса, бобр и т. Д.
  • Минеральные волокна включают асбестовую группу. Асбест является единственным природным длинным минеральным волокном. Шесть минералов были классифицированы как «асбест», включая хризотил класса серпантинов и минералов класса амфиболов: амозит, крокидолит, тремолит, антофиллит и актинолит. Короткие волокнистые минералы включают волластонит и палыгорскит.
  • Биологические волокна, также известные как волокнистые белки или белковые нити, состоят в основном из биологически значимых и биологически очень важных белков, мутации или другие генетические дефекты могут привести к серьезным заболеваниям. Примерами являются семейство белков коллагена, сухожилий, мышечные белки, такие как актин, клеточные белки, такие как микротрубочки и многие другие, шелк паука, сухожилия и волосы и т. Д.

Искусственные волокна

Искусственные или химические волокна - это волокна, химический состав, структура и свойства которых значительно изменены в процессе производства. Искусственные волокна состоят из регенерированных волокон и синтетических волокон.

Смотрите также: модификация волокна

Полусинтетические волокна

Полусинтетические волокна производятся из сырья с естественно длинной полимерной структурой и модифицируются и частично разрушаются только химическими процессами, в отличие от полностью синтетических волокон, таких как нейлон (полиамид) или дакрон (полиэстер), из которых химик синтезирует низкомолекулярные соединения путем реакций полимеризации (построения цепей). Самым ранним полусинтетическим волокном является регенерированное целлюлозное волокно, вискоза. Большинство полусинтетических волокон представляют собой волокна, регенерированные целлюлозой.

Регенерированные волокна целлюлозы

Целлюлозные волокна представляют собой подмножество искусственных волокон, регенерированных из натуральной целлюлозы. Целлюлоза поступает из различных источников: вискоза из древесных волокон дерева, модал из буковых деревьев, бамбуковые волокна из бамбука, морские ракушки из морских водорослей и т. Д. При производстве этих волокон целлюлоза превращается в довольно чистую форму в виде вязкой массы и формируется в волокна путем экструзии через фильеры. Таким образом, производственный процесс оставляет мало характеристик, характерных для натурального исходного материала в готовой продукции.

Некоторые примеры этого типа волокна:

  • вискоза
  • бамбуковое волокно
  • Lyocell, бренд района
  • Модальное использование буковых деревьев в качестве входных данных
  • диацетатное волокно
  • триацетатное волокно.

Исторически, диацетат и -триацетат целлюлозы были классифицированы под термином вискоза, но в настоящее время считаются различными материалами.

Синтетические волокна

Основная статья: синтетическое волокно

Синтетика происходит исключительно из синтетических материалов, таких как нефтехимические вещества, в отличие от искусственных волокон, полученных из таких природных веществ, как целлюлоза или белок.

Классификация волокон в армированных пластмассах подразделяется на два класса: (i) короткие волокна, также известные как прерывистые волокна, с общим аспектным отношением (определяемым как отношение длины волокна к диаметру) между 20 и 60, и (ii) длинные волокна, также известный как непрерывные волокна, общее соотношение составляет от 200 до 500.

Металлические волокна
Основная статья: Металлическое волокно

Металлические волокна могут быть вытянуты из пластичных металлов, таких как медь, золото или серебро, и вытеснены или нанесены из более хрупких, таких как никель, алюминий или железо. Смотрите также Волокна из нержавеющей стали.

Углеродное волокно

Углеродные волокна часто основаны на окисленных и пиролизных карбонизованных полимерах, таких как ПАН, но конечный продукт представляет собой практически чистый углерод.

Карбид кремния

Карбидокремниевые волокна, где основными полимерами являются не углеводороды, а полимеры, где около 50% атомов углерода заменены атомами кремния, так называемыми поли-карбо-силанами. Пиролиз дает аморфный карбид кремния, включающий в основном другие элементы, такие как кислород, титан или алюминий, но с механическими свойствами, очень похожими на свойства углеродных волокон.

стекловолокно
Смотрите также: Стекло § Стекловолокно

Стекловолокно, изготовленное из специального стекла, и оптическое волокно, изготовленное из очищенного природного кварца, также являются искусственными волокнами, которые получены из натурального сырья, кварцевого волокна, изготовленного из силиката натрия (жидкое стекло), и базальтового волокна, изготовленного из расплавленного базальта.

Минеральные волокна

Минеральные волокна могут быть особенно прочными, потому что они сформированы с небольшим количеством поверхностных дефектов, асбест является распространенным.

Полимерные волокна
  • Полимерные волокна представляют собой подмножество искусственных волокон, которые основаны на синтетических химических веществах (часто из нефтехимических источников), а не на основе природных материалов в результате чисто физического процесса. Эти волокна сделаны из:
    • полиамид нейлон
    • ПЭТ или ПБТ полиэстер
    • фенолформальдегид (ПФ)
    • поливинилхлоридное волокно (ПВХ) виньон
    • полиолефины (ПП и ПЭ) олефиновое волокно
    • акриловые полиэфиры, чистые полиэфирные ПАН-волокна используются для производства углеродного волокна путем обжига в среде с низким содержанием кислорода. Традиционное акриловое волокно чаще используется в качестве синтетического заменителя шерсти. Углеродные волокна и волокна PF отмечены как два волокна на основе смолы, которые не являются термопластичными, большинство других можно расплавить.
    • ароматические полиамиды (арамиды), такие как тварон, кевлар и номекс, термически разлагаются при высоких температурах и не плавятся. Эти волокна имеют прочную связь между полимерными цепями
    • полиэтилен (PE), в конечном итоге с очень длинными цепями / HMPE (например, Dyneema или Spectra).
    • Можно даже использовать эластомеры, например спандекс, хотя уретановые волокна начинают заменять технологию спандекса.
    • полиуретановое волокно
    • Elastolefin
  • Соэкструдированные волокна имеют два разных полимера, образующих волокно, обычно в виде сердцевины-оболочки или бок о бок. Существуют волокна с покрытием, такие как никелевое покрытие для обеспечения статического устранения, серебряное покрытие для обеспечения антибактериальных свойств и алюминиевое покрытие для обеспечения радиочастотного отклонения для радара. Радар - это на самом деле катушка из непрерывного стеклянного жгута с алюминиевым покрытием. Установленный на самолете высокоскоростной резак измельчает его, извергая из движущегося самолета, чтобы сбить с толку радиолокационные сигналы.
микроволокна

Микроволокна в текстиле относятся к волокну ниже денье (например, полиэстер тянется до 0,5 денье). Denier и Dtex - два измерения выхода волокна, основанные на весе и длине. Если плотность волокна известна, у вас также есть диаметр волокна, иначе проще измерить диаметры в микрометрах. Микроволокна в технических волокнах относятся к ультратонким волокнам (термопластам, выдуваемым из стекла или выдувания из расплава), часто используемым при фильтрации. Более новые конструкции волокон включают в себя экструдированное волокно, которое расщепляется на несколько более мелких волокон. Большинство синтетических волокон имеют круглое поперечное сечение, но специальные конструкции могут быть полыми, овальными, звездообразными или трилобальными. Последний дизайн обеспечивает более оптически отражающие свойства. Синтетические текстильные волокна часто обжаты, чтобы обеспечить объем в тканой, нетканой или вязаной структуре. Волокнистые поверхности также могут быть тусклыми или яркими. Тусклые поверхности отражают больше света, а яркие имеют тенденцию пропускать свет и делают волокно более прозрачным.

Очень короткие и / или неправильные волокна были названы фибриллами. Натуральная целлюлоза, такая как хлопок или отбеленная крафт-бумага, демонстрирует меньшие фибриллы, выступающие из основной структуры волокон.

Типичные свойства выбранных волокон

Волокна можно разделить на натуральные и искусственные (синтетические) вещества, их свойства могут влиять на их производительность во многих областях применения. В настоящее время искусственные волокнистые материалы заменяют другие традиционные материалы, такие как стекло и дерево, в ряде областей применения. Это связано с тем, что искусственные волокна могут быть сконструированы химически, физически и механически в соответствии с конкретными техническими условиями. Выбирая тип волокна, производитель должен сбалансировать свои свойства с техническими требованиями приложений. Различные волокна доступны для выбора для производства. Вот типичные свойства образцов натуральных волокон по сравнению со свойствами искусственных волокон.

Тип волокна Диаметр волокна

(в)

Удельная прочность на растяжение

(Ksi)

Модуль упругости

(Ksi)

Относительное удлинение при разрыве

(%)

Впитывание воды

(%)

Древесное волокно

(Крафт Палп)

0,001-0,003 1,5 51-290 1500-5800 N / A 50-75 Musamba N / AN / A 12 130 9,7 N / A Coconut 0,004-0,016 1.12-1.15 17,4-29 2750-3770 10-25 130-180 Сизаль 0,008- 0,016 1,45 40-82,4 1880-3770 3-5 60-70 сахарный тростник Bagasse 0,008-0,016 1,2-1,3 26,7-42 2175-2750 1,1 70-75 бамбук 0,002-0,016 1,5 50,8-72,5 4780-5800 не применимо 40-45 Джут 0,004-0,008 1,02-1,04 36,3-50,8 3770-4640 1,5-1,9 28,64 Трава слона 0,003-0,016 0,818 25,8 710 3,6 Н / А a Адаптировано из ACI 544. IR-96 P58, ссылка P240 и

b N / A означает свойства, которые не всегда доступны или неприменимы


Тип волокна Диаметр волокна

(0,001 дюйма)

Удельный вес Прочность на растяжение (Ksi) Модуль упругости

(Ksi)

Относительное удлинение при разрыве

(%)

Впитывание воды

(%)

Температура плавления

(℃)

Максимальная рабочая

Temp (℃)

Сталь 4-40 7,8 70-380 30000 0.5-3.5 ноль 1370 760
Стакан 0,3-0,8 2.5 220-580 10,400-11,600 2-4 N / A 1300 1000
углерод 0,3-0,35 0,90 260-380 33,400-55,100 0,5-1,5 ноль 3652-3697 N / A
нейлон 0.9 1,14 140 750 20-30 2.8-5.0 220-265 199
Акрил 0.2-0.7 1.14-1.18 39-145 2,500-2,800 20-40 1,0-2,5 разл 180
Арамидного 0,4-0,5 1,38-1,45 300-450 9,000-17,000 2-12 1.2-4.3 разл 450
Полиэстер 0,4-3,0 1,38 40-170 2500 8-30 0,4 260 170
полипропилен 0.8-8.0 0.9 65-100 500-750 10-20 ноль 165 100
полиэтилен

Низкий

Высоко

1.0-40.0



0,92

0,95


11-17

50-71

725



25-50

20-30


ноль

ноль


110

135


55

65

Адаптировано из ACI 544. IR-96 P40, ссылка P240, P209 и

b N / A означает свойства, которые не всегда доступны или неприменимы

Приведенные выше таблицы просто показывают типичные свойства волокон, на самом деле есть еще несколько свойств, которые можно назвать следующими (от a до z):

Сопротивление дуги, Биоразлагаемый, Коэффициент линейного теплового расширения, Непрерывная рабочая температура, Плотность пластмасс, Температура пластичного / хрупкого перехода, Удлинение при разрыве, Удлинение при выходе, Огнестойкость, Гибкость, Сопротивление гамма-излучению, Блеск, Температура стеклования, Твердость, Температура прогиба, усадка, жесткость, предел прочности при растяжении, теплоизоляция, ударная вязкость, прозрачность, стойкость к ультрафиолетовому излучению, удельное объемное сопротивление, водопоглощение, модуль Юнга


просмотров: 207