УП Наполнители. Федеральное агентство по образованию
 Скачать 8.75 Mb.
|
|
18.4 Текстильные формы арамидных волокон Практическое применение армирующие арамидные волокна получили в виде нитей, жгутов, лент, тканей, а также в виде крученых и плетеных изделий. Высокопроизводительные процессы текстильного производства требуют сохранения техническими нитями исходных свойств при значительных механических воздействиях, возникающих в технологическом процессе. Сравнительно высокое удлинение волокон Кевлар, СВМ, Русар при растяжении, практически не меняющееся при резком увеличении скорости деформирования, низкий модуль упругости в поперечном направлении и высокая прочность вдоль оси волокна, повышенная ус тойчивость к воздействию ударных и знакопеременных нагрузок, достаточно высокая прочность волокон в петле (78%) и узле (49%) - всё это, несмотря на высокий модуль упругости при растяжении, обеспечило широкие возможности переработки волокон Кевлар, СВМ, Русар практически всеми методами, принятыми в текстильной промышленности. Арамидные волокна отличаются хорошей способностью к текстильной переработке. Сохранение прочности арамидных волокон после ткачества составляет 90% исходной прочности, что дает возможность применять их в качестве тканых армирующих материалов. В зависимости от соотношения волокон в основе и утке ткани могут обладать анизотропией механических характеристик и варьироваться от равнопрочных до кордных (основных и уточных), в которых основная масса волокон ориентирована в направлении основы (основные) или утка (уточные). Отечественной и зарубежной промышленностью выпускаются ткани на основе арамидных волокон, имеющие различное переплетение, когда каждая нить основы и утка проходит поочередно сверху и снизу пересекающихся нитей. Широко распространенным является полотняное переплетение, когда каждая нить проходит поочередно сверху, а затем снизу пересекающей ее нити. Более сложным является саржевое переплетение (рисунок 18.9), при котором каждая нить основы и утка проходит поочередно сверху и снизу двух и четырех пересекающих ее нитей. При этом на поверхности ткани образуется структура диагональных линий. Возможны и другие типы переплетений, например, трехмерные.   а б Рисунок 18.9 - Схемы полотняного (а) и саржевого переплетения тканей (б) [15]. Незначительное снижение механических свойств арамидных волокон при текстильной и других видах переработок послужило причиной широкого применения метода намотки при изготовлении изделий из органопластика на типовом оборудовании для намотки. В процессе ткачества наблюдаются низкие потери прочности волокон Кевлар, СВМ, Русар благодаря сравнительно слабо выраженной зависимости прочности и удлинения нитей при растяжении от длины и линейной плотности (таблица 18.7) При увеличении длины нитей в 10 раз прочность уменьшается на 16-20%, относительное удлинение на 43-45%, причем это понижение для толстых нитей выражено в большей степени. Прочностьволокон Кевлар, СВМ в процессе ткачества снижается на 10% (стеклянных на 25-40%) (текстильная переработка углеродных и борных волокон возможна только при использовании нитей специальных марок на специальном оборудовании). Таблица 18.7 - Механические свойства при растяжении нитей из волокон Кевлар-49 [1].
*В скобках указан коэффициент вариации На основе волокон СВМ, Армос, Терлон, Русар производится большой ассортимент нитей, жгутов и тканей различной текстуры, свойства которых приведены в таблицах 18.8-18.13. Нити используют для получения органоволокнитов (Органиты 6Н, 6МА, 7Н), ткани - для органотекстолитов (Органиты 5Т, ТС; 6ТЗ, 10Т, 11Т, 12Т, 12ТО, 15Т, 15ТМ, 15ТМО, 16Т), стеклоорганоткани Т-39, Т-42 - для поливолокнистых внутрислоевых стеклоорганопластиков (Органиты 6ТКС, 7ТКС, 7ТКС/42, 8ТКС, 12ТКС/42). Гибридные ткани из волокон СВМ и Армос в сочетании со стеклоровингом изготавливают в ОНТО «Технология». Нити Армос имеют наиболее высокие упруго-прочностные свойства (Армос ВМА - высокомодульные нити и жгуты; Армос ВМН - нити, Армос ТСН — термостойкие нити). На основе комплексных нитей с линейной плотностью 29,4-100 текс выпускают жгуты 600-1000 текс трощением нитей 100 текс (таблица 18.9). Таблица 18.8 - Механические свойства высокомодульных технических нитей Армос [16].
Таблица 18.9 – Упруго-прочностные свойства жгутов Армос [16].
Примечание: К - крученый жгут (из комплексных нитей с круткой 35±15 кр/м); НК - жгут из комплексных нитей с круткой менее 15 кр/м. Таблица 18.10 - Типы и свойства нитей из ароматических полиамидов (ОАО "Каменскволокно") [16].
Примечания: 1) нити предназначены для изготовления органопластиков, полимерной тканевой брони, для изделий радиотехнического назначения; 2) для изготовления тканевой брони. Таблица 18.11 - Свойства однослойных тканей из арамидных нитей СВМ [2].
Примечания: 1) Также атлас 8/3 из нитей СВМ 14,3 текс; 2) Аналог Кевлар 285; 3) Также из нитей 29,4 текс; 58,8 текс; 4) Также Т-42/1-76 (50% СВМ 58,8 текс + 43 % ВМПС 40 текс). Таблица 18.12 - Характеристики тканей на основе арамидных волокон СВМ [2].
Таблица 18.13 - Структура и свойства тканей из полиарамидных волокон [16].
На рисунке 18.10 показано штапельное волокно, изготовленное из свежесформированной нити Русар, Русар–“О”. Используется для производства смесовой пряжи специального назначения. Физико-механические показатели штапельного волокна на основе нити Русар приведены в таблице 18.14 [16].   Рисунок 18.10 - Штапельное волокно [16]. Таблица 18.14 - Физико-механические показатели штапельного волокна [16].
Пряжа крученая из смеси 75% параарамидного волокна и 25% хлопка линейной плотности 27.1 текс х 2 предназначена для изготовления боевой одежды пожарного, средств спасения и других технических целей. Пряжа выпускается в виде трёхконусных бобин на полимерных конусных патронах (рисунок 18.11) с физико-механическими показателями представленными в таблице 18.15.  Рисунок 18.11 - Форма намотки на патрон [16]. Таблица 18.15 - Физико-механические показатели крученой пряжи [16].
На рисунке 18.12 и таблице 18.16 представлены виды переплетения и физико-механические характеристики суровой ткани на основе нити Русар, выпускаемой в ОАО «Каменскволокно», соответственно.   а б Рисунок 18.12 – Виды переплетения тканей: а – саржа 2/2; б – рогожка 2/2 [16]. Таблица 18.16 - Физико-механические показатели суровой ткани [16].
Фирма Du Pont выпускает некрученые нити 21,6 и 42,2 текс, рубленые волокна, ровницу 506 и 844 текс., ткань 181 (структура аналогична структуре стеклянной ткани 181, но органоткань на 44% легче; масса стеклянной ткани 181-297 г/м2, и в 2 раза прочнее ее, разрывная нагрузка 600 кгс/5 см), 120 (органоткань на 26% легче, масса органоткани ткани 82 г/м2 и в 2 раза прочнее - 220кгс/5см), равнопрочные ткани сатинового (181) и полотняного (120, 220, 281, 285, 328) переплетения, однонаправленные кордные ленты с редким утком (143, 243). Большинство тканей изготовлено из толстых нитей (126-157 текс), однако толщина тканей из них сравнительно невелика (250 - 330 мкм). Из самых тонких нитей (21,6 текс) производится равнопрочная ткань типа 120 полотняного переплетения массой 60 г/м2 толщиной 114 мкм [2]. Помимо большой экономической эффективности, применение тканей из толстых нитей позволяет повысить прочность при сжатии органотекстолитов. Увеличение линейной плотности нити К-29 в полотняных тканях 120 и 220 в 2 раза, с 21,6 до 42,2 текс, повышает прочность при сжатии на 32% со 140 до 210-220 МПа. Для предотвращения коррозии ткацкого оборудования необходимо использовать нити из волокон, рН которых находится на уровне 6,5-7 (тщательная нейтрализация карбонатом натрия и промывка водой после формирования нитей из растворов в концентрированной H2SO4). Волокно Кевлар-29 (Nomex) выпускается в виде технических нитей с различной линейной плотностью и структурой, с круткой и без крутки, с ворсом. Пряжу из волокон Кевлар-29 типа 964 (правая крутка 80 см–1) изготавливают из нитей с числом филаментов 134, 267, 666, 1000 (соответственно линейная плотность 22,2; 44,4; 111,0; 166,6 текс). Пряжу из волокон Кевлар-29 типа 960 (для канатов и корда) изготавливают из нитей с числом филаментов 660, 1000 (со шлихтовкой), 10000 (соответственно линейная плотность 111,0, правая крутка 80 см–1; 166,7, правая крутка 80 см–1; 1666,7 текс. Волокно Кевлар-49 выпускается в виде пряжи (линейная плотность 21,6, 42,2, 157,7 текс, соответственно число филаментов 134, 267, 1000), ровинга (жгуты) 506,6 (авиационно-космическое назначение) текс; 788,8 текс (общее назначение) и тканей. При одинаковой толщине наиболее высокая трещиностойкость органопластиков, тканой брони достигается при использовании тканей с высокой степенью извитости нитей (в броне меньше слоев более толстых тканей с высокой извитостью нитей, разрушение локальное, аналогично разрушению вязких металлов). Нетканые материалы различной толщины (0,05-3,0 мм) и плотности (24-470 г/м2) из штапельных волокон легче аналогичных стеклянных на 20-30% (эффективная химически стойкая облицовка трубопроводов для защиты их от коррозии). Разработаны и анизотропные однонаправленные нетканые и тканые материалы с сочетанием арамидных, стеклянных и углеродных волокон (фирма «Дайтрик сейлз энд сёвис», США). Разработан большой ассортимент рубленых волокон Кевлар (резка пропитанных нитей предпочтительна) и нетканых материалов (холсты, маты, войлок). Литература:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||