ไฟเบอร์ PBO เป็นซุปเปอร์ไฟเบอร์ที่ทำจากโพลีเมอร์โพลี (p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) ผ่านกระบวนการปั่นแห้งแบบดรายเจ็ทโครงสร้างโมเลกุลมีความแข็งแกร่งและทิศทางสูง ซึ่งทำให้มีคุณสมบัติทางกลที่เหนือชั้นและมีเสถียรภาพทางความร้อนเส้นใย PBO ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: ประเภทหนึ่งเป็นแบบปั่น (ชนิด AS) ได้มาจากการปั่นโดยตรงอีกประเภทหนึ่งคือโมดูลัสสูง (ชนิด HM) ซึ่งเป็นเส้นใยแบบปั่นหลังการอบชุบด้วยความร้อนซึ่งมีโมดูลัสสูงกว่า
การทอผ้าหมายถึงกระบวนการดั้งเดิมของการพันเส้นด้ายสองชุด (ด้ายยืนและพุ่ง) เข้าด้วยกันเป็นมุมฉากเพื่อสร้างผ้าผ้าทอ PBO เป็นผ้าที่ผลิตโดยใช้เส้นใย PBO เป็นวัตถุดิบผ่านกระบวนการทอผ้าโดยปกติจะใช้โครงสร้างลายทอธรรมดา ซึ่งเป็นวิธีการประสานที่ง่ายที่สุด โดยเส้นด้ายพุ่งแต่ละเส้นจะผ่านเส้นด้ายยืนและผ่านเส้นด้ายยืนสลับกัน ทำให้มีความเสถียรทางโครงสร้างและคุณสมบัติทางกลที่ดี
การผลิตผ้าทอ PBO เป็นกระบวนการที่แม่นยำ ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก ได้แก่ การเตรียมเส้นใย การเตรียมเส้นด้าย และการทอผ้า
โพลีเมอร์ PBO ถูกสังเคราะห์ผ่านปฏิกิริยาควบแน่นระหว่างกรดเทเรฟทาลิกหรือเทเรฟทาโลอิลคลอไรด์และ 4,6-diamino-1,3-benzenediol ไฮโดรคลอไรด์ (DAR) ในตัวทำละลาย เช่น กรดโพลีฟอสฟอริก (PPA)สารละลายโพลีเมอร์ที่ได้จะถูกปั่นเป็นเส้นใยผ่านกระบวนการปั่นแห้งแบบดรายเจ็ท (ปั่นช่องว่างอากาศ)ในกระบวนการนี้ สารละลายคริสตัลเหลวจะถูกอัดออกจากสปินเนอร์ ขั้นแรกจะผ่านชั้นอากาศ (ส่วนแห้ง) ซึ่งมีการวางแนวและการยืดตัวสูง จากนั้นจึงเข้าสู่อ่างจับตัวเป็นก้อน (ส่วนเปียก) เพื่อการแข็งตัวกระบวนการนี้ช่วยลดข้อบกพร่องบนพื้นผิวของเส้นใยให้เหลือน้อยที่สุด จึงช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกลของเส้นใย
การเตรียมเส้นด้ายก่อนทอผ้า PBO และการทอเองมีข้อกำหนดเฉพาะ:
ขั้นตอนสำคัญได้แก่:
ต่อไปนี้เป็นแผนผังของกระบวนการผลิตผ้าทอ PBO:
ประสิทธิภาพของผ้าทอ PBO นั้นยอดเยี่ยมมากพารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักแสดงอยู่ในตารางด้านล่าง:
| คุณสมบัติ | ตัวบ่งชี้พารามิเตอร์ | ข้อมูลอ้างอิงเปรียบเทียบ (เช่น พาราอะรามิด) |
|---|---|---|
| ความหนาแน่นเชิงเส้นของไฟเบอร์ | สเปคต่างๆตั้งแต่ 100D - 1500D | ข้อกำหนดทั่วไปที่คล้ายกัน |
| ความต้านแรงดึง | 30 - 38 cN/dtex | ประมาณสองเท่าของพาราอะรามิด |
| โมดูลัสแรงดึง | 140 - 280 เกรดเฉลี่ย | ประมาณสองเท่าของพาราอะรามิด |
| การยืดตัวที่จุดขาด | 2% - 4% | ค่อนข้างต่ำ |
| ความหนาแน่น | 1.54 - 1.56 ก./ซม.³ | เบากว่าลวดเหล็กมาก (~7.8 ก./ซม.) |
| ทนความร้อน | อุณหภูมิการสลายตัวด้วยความร้อน ~ 650 ℃ การสูญเสียมวลความร้อนใต้พิภพในอากาศที่ 400°C <5% |
สูงกว่าอะรามิดประมาณ 100 ℃ |
| การจำกัดดัชนีออกซิเจน (LOI) | 68 | สูงมาก (อะรามิดประมาณ 29) |
| ทนความร้อนได้ยาวนาน | การเสียรูปของพลาสติก <0.03% หลังจาก 100 ชั่วโมงภายใต้ 50% ของภาระแตกหัก | ยอดเยี่ยม |
| ความคงตัวทางเคมี | ทนทานต่อตัวทำละลายอินทรีย์และด่างส่วนใหญ่ ละลายได้ง่ายด้วยกรดแก่เช่นความเข้มข้นกรดซัลฟูริก, กรดมีเทนซัลโฟนิก |
ดีกว่าอะรามิด (อะรามิดไวต่อสารฟอกขาว) |
นอกจากพารามิเตอร์ข้างต้นแล้ว ไฟเบอร์ PBO ยังมีความต้านทานต่อแรงกระแทก ความต้านทานความล้า ความต้านทานแรงเสียดทาน และความเสถียรของมิติได้ดีเยี่ยม (ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนคือ -6×10⁻⁶/℃)ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของมันต่ำ จึงมีคุณสมบัติในการส่งคลื่นที่ดี ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานหน้าต่างแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น เรโดม
ด้วยประสิทธิภาพที่โดดเด่น การใช้งานผ้าทอ PBO จึงเน้นไปที่อุตสาหกรรมไฮเทคและระดับไฮเอนด์เป็นหลัก:
ผ้าทอ PBO แสดงถึงจุดสุดยอดของวัสดุและเทคโนโลยีสิ่งทอที่ทันสมัยประสิทธิภาพที่ครอบคลุมนั้นเหนือกว่าเส้นใยประสิทธิภาพสูงแบบดั้งเดิม เช่น อะรามิดและโพลีเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นพิเศษมากผลิตผ่านกระบวนการที่ซับซ้อนของพอลิเมอไรเซชัน การปั่นแบบแห้งด้วยเจ็ทเจ็ท การบิด และการทอผ้า มีความแข็งแรง โมดูลัส ทนความร้อน และหน่วงไฟที่ไม่มีใครเทียบได้
แม้ว่าต้นทุนปัจจุบันของเส้นใย PBO จะสูงและความเสถียรในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดแก่ยังไม่เพียงพอ แต่มูลค่าการใช้งานในด้านต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ การป้องกันประเทศ การป้องกันอัคคีภัย และอุตสาหกรรมระดับไฮเอนด์ก็ไม่สามารถทดแทนได้ด้วยเทคโนโลยีการผลิตที่เติบโตอย่างต่อเนื่องและการขยายกำลังการผลิต คาดว่าต้นทุนของวัสดุ PBO จะค่อยๆ ลดลง และขอบเขตการใช้งานจะขยายออกไปอีกคาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในด้านต่างๆ มากขึ้น เช่น ยานพาหนะพลังงานใหม่ และการเสริมกำลังอาคารพิเศษในอนาคต
