เส้นใยพาราอะรามิดคืออะไร และวิธีการสังเคราะห์เส้นใยพาราอะรามิดคืออะไร
ชื่อเต็มของเส้นใยอะรามิดคือ "เส้นใยโพลีอะไมด์อะโรมาติก" ซึ่งหมายถึงเส้นใยโพลีอะไมด์สังเคราะห์สายยาวที่มีพันธะอะไมด์มากกว่า 85% เชื่อมต่อโดยตรงกับวงแหวนเบนซีน มีคุณสมบัติเด่นหลายประการ เช่น ทนต่ออุณหภูมิสูง มีความแข็งแรงสูง โมดูลัสสูง เป็นฉนวนไฟฟ้า และอื่นๆ ปัจจุบันมีเส้นใยอะรามิดสองชนิดที่วางจำหน่ายในตลาดและมีการใช้งานเชิงพาณิชย์อย่างกว้างขวาง ได้แก่ เมตาอะรามิดและพาราอะรามิด
1. พารา-อะรามิด คืออะไร
ชื่อเต็มของเส้นใยพาราอะรามิดคือ "โพลีพาราฟีนิลีนเทเรฟทาลาไมด์" (PPTA) ซึ่งเป็นเส้นใยพอลิเมอร์อินทรีย์ที่สังเคราะห์จากเทเรฟทาโลอิลคลอไรด์และพี-ฟีนิลีนไดอะมีน จัดอยู่ในลำดับที่ 1 และ 4 หรือที่รู้จักกันในชื่อ อะรามิด 1414, TAPARAN, KEVLAR, TWARON มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น ความแข็งแรงจำเพาะสูง โมดูลัสจำเพาะสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง และหน่วงไฟ และได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในสามเส้นใยประสิทธิภาพสูงของโลก ร่วมกับเส้นใยคาร์บอนและโพลีเอทิลีนที่มีความแข็งแรงสูงและโมดูลัสสูง
2. วิธีการสังเคราะห์เส้นใยพาราอะรามิดคืออะไร
PPTA ได้มาจากการเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบควบแน่นของ p-phenylenediamine และ terephthaloyl chloride เป็นโมโนเมอร์ใน N-methylpyrrolidone (NMP)-calcium chloride ผ่านกระบวนการควบแน่นของสารละลายที่อุณหภูมิต่ำ
ข้อดีที่โดดเด่นหลักของพาราอะรามิดคือมีความแข็งแรงสูงและโมดูลัสสูง ความแข็งแรงดึงของมันสูงกว่าลวดเหล็กถึง 6 เท่า และโมดูลัสดึงสูงกว่าลวดเหล็กและใยแก้ว 2-3 เท่า ไม่สลายตัว ไม่หลอมเหลว ทนต่อกรดและด่าง ความหนาแน่น (1.44 กรัม/ซม.²) น้อยกว่าลวดเหล็กถึงหนึ่งในห้า มีคุณสมบัติหน่วงไฟได้ดี ดัชนีออกซิเจนจำกัดสูงกว่า 29 จัดอยู่ในกลุ่มวัสดุหน่วงไฟระดับ B1 ส่วนใหญ่ใช้ในงานป้องกันความปลอดภัย วัสดุกันกระสุน การเสริมแรงผลิตภัณฑ์ยาง สายเคเบิลความแข็งแรงสูง และใช้ทดแทนวัสดุเสียดทานแอสเบสตอส
กระบวนการผลิตผ้าสักหลาดพาราอะรามิด
1. ช่องเปิดของเส้นใยพาราอะรามิด
ขั้นตอนแรกคือการคลายเส้นใยพาราอะรามิดเบื้องต้นเพื่อคลายกลุ่มเส้นใยขนาดใหญ่ จากนั้นจึงทำการคลายเส้นใยอย่างละเอียดเพื่อคลายเส้นใยให้มากขึ้น กระบวนการนี้ควรทำอย่างทั่วถึง ผสมให้เข้ากันอย่างสม่ำเสมอ และควรหลีกเลี่ยงการทำลายเส้นใยให้มากที่สุด
2. การปั่นเส้นใย
หลังจากเส้นใยถูกคลี่ออกและผสมเข้ากันอย่างทั่วถึงแล้ว เส้นใยจะเข้าสู่กล่องฝ้ายแรงดันอากาศ และพร้อมที่จะป้อนเข้าสู่เครื่องปั่นด้าย
หลังจากผ่านเครื่องจักรแล้ว เส้นใยจะถูกหวีผ่านการทำงานร่วมกันระหว่างล้อดึงและกระบอกสูบ และสุดท้ายจะถูกส่งต่อโดยตัวดึงเส้นใยเพื่อสร้างเป็นแผ่นเส้นใย ในขั้นตอนนี้ แผ่นเส้นใยที่ผ่านการหวีแล้วจะมีลักษณะเป็นแผ่นบางและเบา
3. การวางอวน
แผ่นใยจะเข้าสู่เครื่องวางแผ่นใย โดยรถเข็นวางแผ่นใยจะถูกขับเคลื่อนด้วยสายพานฟันเฟือง และแผ่นใยเดี่ยวที่ออกมาจากเครื่องปั่นด้ายจะถูกพับไขว้กันจนกลายเป็นแผ่นใยหลายชั้นที่มีความกว้างและน้ำหนักต่อหน่วยตามที่ต้องการสำหรับการใช้งานในกระบวนการต่อไป
4. การกดจุดฝังเข็ม
เส้นใยจะเข้าสู่เครื่องทอเข็ม ซึ่งมีเข็มจำนวนมากที่มีตะขอแหลมคมอยู่ เพื่อเจาะเส้นใยซ้ำๆ หลังจากทอซ้ำหลายครั้ง เส้นใยจะฟูมากเมื่อป้อนเข้าเครื่องทอเข็มอีกครั้ง มีความหนาพอสมควร แต่ความแข็งแรงต่ำ
เมื่อเข็มเจาะแทงทะลุแผ่นใยซ้ำๆ เส้นใยจะเคลื่อนที่ขึ้นลง ทำให้เกิดการบีบอัด ส่งผลให้เส้นใยในแผ่นใยชิดกันมากขึ้นและอัดแน่นขึ้น แรงเสียดทานระหว่างเส้นใยเพิ่มขึ้น และความแข็งแรงก็เพิ่มขึ้น ทำให้เกิดผ้าไม่ทอที่มีความแข็งแรงและความหนาแน่นในระดับหนึ่ง
5. การประมวลผลภายหลัง
ตามข้อกำหนดของกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน จะมีการดำเนินการปรับปรุงคุณภาพหลังการผลิตที่แตกต่างกันไปสำหรับเส้นใยสักหลาด โดยวิธีการปรับปรุงคุณภาพมีดังต่อไปนี้:
(1). การรีดร้อน (Calendering) คือการทำให้พื้นผิวของวัสดุไม่ทอเรียบ แบน และมีความหนาสม่ำเสมอโดยการรีดร้อนด้วยเครื่องรีดร้อน จุดประสงค์หลักของการรีดร้อนคือการเพิ่มความเรียบและความแบนของวัสดุไม่ทอ และเพิ่มความแน่นของวัสดุ
(2) การเผา การเผาส่วนใหญ่ใช้ในวัสดุไม่ทอเพื่อกรองฝุ่นหรือวัสดุแห้ง โดยพื้นผิวจะยกขึ้น ขนจะถูกเผาออกเพื่อให้เรียบ
(3) การชุบด้วยอิมัลชัน เข็มสักที่ผลิตแล้วจะถูกชุบด้วยสารเคมีเพื่อปรับปรุงความทนทานต่ออุณหภูมิสูง ความทนทานต่อกรดและด่าง ความทนทานต่อการออกซิเดชัน และคุณสมบัติอื่นๆ ของวัสดุกรองเข็มสัก
(4) การตั้งค่าอุณหภูมิสูง วัสดุกรองเข็มสักจะเข้าสู่เตาอบเพื่อตั้งค่าอุณหภูมิสูงของวัสดุกรอง วัสดุกรองที่มีผลการขึ้นรูปที่ดีจะมีการเสียรูปน้อยระหว่างการใช้งาน มีความเสถียรของมิติสูง และมีอายุการใช้งานยาวนาน
(5) การเคลือบ วัสดุแผ่นกรองสักหลาดแบบเจาะรูที่เตรียมไว้จะถูกเคลือบด้วยฟิล์ม PTFE โดยใช้เครื่องเคลือบ วัสดุแผ่นกรองที่เคลือบแล้วจะมีประสิทธิภาพในการกรองพื้นผิว ปรับปรุงความแม่นยำในการกรอง และสามารถกรองอนุภาคฝุ่นละเอียดได้ดียิ่งขึ้น ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง
คุณสมบัติของพาราอะรามิดที่ผ่านกระบวนการปักเข็ม
แผ่นใยสังเคราะห์พาราอะรามิดมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: การขัดเงา การกรอง การปิดผนึก การบุ การเป็นฉนวน การกันกระแทก การลดแรงสั่นสะเทือน การป้องกันน้ำมัน การรักษาความร้อน การเป็นฉนวนกันความร้อน เป็นต้น
ทนทานต่อความร้อนและเปลวไฟโดยธรรมชาติ มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง และมีความยืดหยุ่นเป็นพิเศษ
ทนไฟ ทนต่ออุณหภูมิสูง มีความแข็งแรงสูง มีค่าโมดูลัสสูง และเป็นฉนวนไฟฟ้า
ทนต่อกรดและด่าง ทนต่อตัวทำละลายอินทรีย์ มีแรงดึงสูง ทนต่อการตัดและการเจาะ
ทนความร้อน ทนการกัดกร่อน ป้องกันการแทง ป้องกันการกระแทก ป้องกันประกายไฟ ฉนวนไฟฟ้า ป้องกันเศษชิ้นส่วน
เสถียรภาพเชิงมิติสูง: การคืบตัวต่ำมาก ขนาดเล็ก
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนติดลบ
เสถียรภาพทางความร้อนดีเยี่ยม: สามารถใช้งานได้ในหลากหลายช่วงอุณหภูมิ
ช่วงอุณหภูมิใช้งาน ไม่มีจุดหลอมเหลว ทนความร้อนสูง มีเสถียรภาพ การนำความร้อนต่ำ
ความแตกต่างระหว่างเมตา-อะรามิดและพารา-อะรามิด:
เส้นใยพาราอะรามิดมีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงกว่าเส้นใยเมตาอะรามิด ช่วงอุณหภูมิการใช้งานต่อเนื่องอยู่ที่ -196℃ ถึง 204℃ และจะไม่สลายตัวหรือหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูงถึง 560℃ คุณสมบัติเด่นของเส้นใยพาราอะรามิด ได้แก่ ความแข็งแรงสูง โมดูลัสสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อกรดและด่าง และมีน้ำหนักเบา มีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีและป้องกันการเสื่อมสภาพ และมีอายุการใช้งานยาวนาน ผ้าใยอะรามิดมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น ความแข็งแรงสูง โมดูลัสสูง ทนต่ออุณหภูมิและด่างสูง น้ำหนักเบา เป็นฉนวน ป้องกันการเสื่อมสภาพ อายุการใช้งานยาวนาน โครงสร้างทางเคมีที่เสถียร ไม่เกิดหยดหลอมเหลวเมื่อเผาไหม้ และไม่มีก๊าซพิษ เส้นใยโพลีไอโซฟทาลาไมด์เรียกว่าเส้นใยเมตาอะรามิด และเส้นใยโพลีเทอเรฟทาลาไมด์เรียกว่าเส้นใยพาราอะรามิด
การใช้งานของแผ่นใยพาราอะรามิดมีอะไรบ้าง
1. ผลิตภัณฑ์ผ้าสักหลาดพาราอะรามิดแบบเจาะเข็มมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เครื่องจักรกล อุตสาหกรรมทางทหาร โลหะวิทยา เหมืองแร่ ป่าไม้ สิ่งทอ เครื่องกลไฟฟ้า การสื่อสาร เครื่องมือวัด การขนส่ง การบิน การเดินเรือ อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องใช้ในบ้าน ฮาร์ดแวร์ เฟอร์นิเจอร์ ยาง และผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมอื่นๆ
2. ใช้ในงานอุตสาหกรรม เช่น งานหน่วงไฟและงานทนความร้อนสูง โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับผ้าห่มกันไฟ ผ้าห่มเชื่อม ผ้าห่มหน่วงไฟ และผ้าห่มทนความร้อนสูง ใช้ในโรงงานเหล็ก โรงงานอลูมิเนียม โรงงานโลหะวิทยา เป็นต้น
3. ใช้สำหรับตกแต่งภายในรถยนต์ รถไฟ และเครื่องบิน รวมถึงเสื้อผ้ากันไฟและกันความร้อน แผ่นใยพาราอะรามิดมีคุณสมบัติในการป้องกันไฟ การกรอง ทนต่ออุณหภูมิสูง และเป็นฉนวนกันความร้อน
4. แผ่นใยพาราอะรามิดใช้เป็นชั้นเพิ่มความสบายให้กับชุดดับเพลิง
5. ถุงมือที่ทำจากพาราอะรามิดสามารถป้องกันการบาดเจ็บที่เกิดจากการตัด การเสียดสี การเจาะ อุณหภูมิสูง และเปลวไฟที่นิ้วมือระหว่างการปฏิบัติงานในอุตสาหกรรมได้
6. สายพานลำเลียงที่ใช้ในเหมืองแร่ โรงงานผลิตแก้ว โรงงานผลิตอะลูมิเนียม โรงงานเหล็ก และโรงงานโลหะวิทยา
7. สายพานลำเลียงสำหรับเครื่องพิมพ์ดิจิทัล เนื่องจากเส้นใยพาราอะรามิดมีคุณสมบัติแข็งแรงทนทานและทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดี
