انواع الیاف مصنوعی (بخش دوم)

۱ . الیاف مصنوعی از پلیمرهای مصنوعی:

۱.۲ آرامید:

الیاف آرامید از لحاظ نظم فضایی به دو دستۀ کولار و نومکس تقسیم بندی ‌می‌شوند.

کولار

کولار یک لیف بشرساخت است که از خانوادۀ الیاف ‌پلی‌آمیدهای آروماتیک است. خواص منحصر به فرد و ترکیب شیمیایی متمایز ‌پلی‌آمیدهای آروماتیک (آرامیدها) آنها را از سایر الیاف مصنوعی متمایز ‌می‌کند. الیاف کولار ترکیبی منحصر به فردی از استحکام بالا، مدول بالا، چقرمگی و پایداری حرارتی است. در حال حاضر، انواع مختلفی از کولار برای پاسخگویی به طیف وسیعی از کاربران نهایی تولید ‌می‌شود.

کاربرد الیاف کولار:

سپر خودرو،کامپوزیت‌های زیر دریایی، لنت‌های ترمز، واشر

نومکس

شرکتDuPont ، یک مادۀ متاآرامید مقاوم در برابر شعله را در اوایل دهه 1960 توسعه داد که اولین بار در سال 1967 تجاری شد. این لیف به دو صورت الیاف و شیت موجود است و کاربرد آن در منسوجاتی است که نیاز به مقاومت در برابر حرارت دارند.

خواص فیزیکی نومکس:

استحکام = gpd 5.5 - 2.5

ازدیاد طول شکست = 35-20%

چگالی = g/cc 1.8

مدول اولیه = gpd 90- 80

نقطه ذوب = C°350

کاربردهای الیاف نومکس:

کفپوش هواپیما، فضای داخلی هواپیما، تیغه‌های موتور هلیکوپتر، اجزای بدنه هواپیما

۲.۱ الیاف ‌پلی‌استر:

الیاف ‌پلی‌استر از ‌پلی‌ اتیلن ترفتالات تولید ‌می‌شود. الیاف ‌پلی‌استر یکی از مهم‌ترین الیاف در بین الیاف مصنوعی است. وزن مولکولی پلیمر PET مورد استفاده برای تهیه ‌پلی‌استر در محدوده 20000 تا 40000 است. مواد اولیه برای تهیه ‌پلی‌استر دی متیل ترفتالات (DMT) یا اسید ترفتالیک (TPA) و مونو اتیلن گلیکول (MEG) است.

موارد استفاده از الیاف ‌پلی‌استر:

برای ساخت ژاکت و لباس ورزشی و همچنین برای آستر چکمه و دستکش استفاده ‌می‌شود.

در ساخت پارچۀ مبلی و فرش استفاده ‌می‌شود.

از آن ‌می‌توان برای ساخت خز و بسیاری از لباس‌های بافتنی استفاده کرد.

۳.۱ ‌پلی‌آمیدها:

‌پلی‌آمیدها پلیمرهایی هستند که گروه‌های آمیدی به عنوان جزء اصلی زنجیرۀ پلیمری آنها است. به طور طبیعی، ‌پلی‌آمیدها شامل الیاف پروتئینی به عنوان مثال، ابریشم و پشم هستند. الیاف ‌پلی‌آمید مصنوعی یکی از مهمترین رده‌های الیاف نساجی را تشکیل ‌می‌دهد که ما آن را به طور کلی به نام "نایلون" ‌می‌شناسیم. ‌پلی‌آمیدهای مصنوعی با پلیمریزاسیون تراکمی ‌ساخته ‌می‌شوند.

نایلون 66 و نایلون 6 دو عضو مهم گروهی از پلیمرها به نام ‌پلی‌آمید هستند. واحدهای ساختاری یک ‌پلی‌آمید توسط یک گروه آمید -NH-CO- به یکدیگر متصل ‌می‌شوند. ‌پلی‌آمید ساخته شده از مونومرهای آلیفاتیک معمولاً نایلون نامیده ‌می‌شود.

موارد استفاده از الیاف ‌پلی‌آمید:

‌پلی‌آمیدهای مصنوعی معمولاً در منسوجات صنعت نساجی، صنعت خودرو، فرش، لوازم آشپزخانه، لباس ورزشی

استفاده ‌می‌شود.

صنعت حمل و نقل مصرف کننده اصلی این الیاف است و 35 درصد از مصرف ‌پلی‌آمید (PA) را به خود اختصاص ‌می‌دهد.

۴.۱ الیاف اکریلیک:

در کنار ‌پلی‌استر و ‌پلی‌آمیدها، الیاف اکریلیک جایگاه برجسته‌‌‌ای در خانواده الیاف مصنوعی دارند. الیاف اکریلیک در بسیاری از کاربردهای عمده، به ویژه در منسوجات بافتنی خانگی و منسوجات جوراب بافی، جایگزین پشم شده است. الیاف اکریلیک به دلیل خاصیت ارتجاعی بالا، درخشندگی رنگ، سهولت در شستشو و مقاومت در برابر پیلینگ با پشم رقابت ‌می‌کند. الیاف اکریلیک از زمان معرفی آنها توسط Du Pont، رشد فوق العاده‌‌‌ای را تجربه کرده اند. الیاف اکریلیک با استفاده از اکریلونیتریل به عنوان یکی از مونومرهای اصلی، ساخته ‌می‌شوند.

۵.۱ مداکریلیک:

مداکریلیک‌ها الیاف پلیمر مصنوعی هستند که کمتر از 85 درصد اما حداقل 35 درصد وزنی اکریلونیتریل دارند. یک الیاف مداکریلیک بر پایه 60% وینیل کلرید و40% اکریلونیتریل است. خواص اساسی در طول فرآیند تشکیل الیاف در مداکریلیک‌ها شکل ‌می‌گیرد. متغیرهای پردازش به ویژه در عملیات پس از ریسندگی عوامل اصلی در تعیین خوصیت‌های مداکریلیک هستند.

موارد استفاده از الیاف اکریلیک و مداکریلیک:

این الیاف به طور گسترده‌‌‌ای در موی مصنوعی و موهای عروسک استفاده ‌می‌شود. هر دو الیاف به دلیل مقاومت بالای خود در برابر نور خورشید برای کاربردهای خارج از منزل مانند سایبان مفید هستند و موداکریلیک‌ها مقاومت بیشتری در برابر شعله ایجاد ‌می‌کنند. موداکریلیک‌ها به دلیل دمای نرم شدن پایین و اشتعال پذیری کم، معیاری از ایمنی را فراهم ‌می‌کند که بر اساس این ویژگی‌ها در صنعت هواپیمایی و صنایع نظامی استفاده ‌می‌شوند. الیاف اکریلیک به عنوان مادۀ اولیه در ساخت الیاف کربن (گرافیت) استفاده ‌می‌شود.

۶.۱ الیاف ‌پلی‌اتیلن:

از نظر شیمیایی ‌پلی‌اتیلن (PE) ساده‌ترین پلیمر است زیرا واحد تکرار شونده پلیمر اتیلن (-CH2-CH-) است. با این حال، به دلیل اتم کربن چهار ظرفیتی، ساختار ‌می‌تواند ساختار خطی یا شاخه‌‌‌ای داشته باشد.

موارد استفاده از الیاف ‌پلی‌اتیلن:

ایمپلنت‌های پزشکی، صنایع زیردریایی، بادبان، تور ماهی گیری، تقویت کننده بتن، لباس‌های محافظ

۷.۱ لیف ‌پلی‌پروپیلن:

‌پلی‌پروپیلن از پلیمریزاسیون پروپیلن با استفاده از کاتالیزور در فاز محلول تولید ‌می‌شود. مونومر پروپیلن برای تولید ‌پلی‌پروپیلن پلیمریزه ‌می‌شود.

موارد استفاده از الیاف ‌پلی‌پروپیلن:

تقویت کننده بتن، تونل‌ها، جاده‌ها، بتن پیش ساخته.

3. الیاف مصنوعی از مواد معدنی:

۱.۳ الیاف بور:

الیاف بور با رسوب شیمیایی بخار در راکتورهای تک رشته‌‌‌ای ساخته ‌می‌شود و دارای ترکیبی منحصر به فردی از استحکام فشاری بالا، مدول بالا و قطر زیاد است.

خواص فیزیکی الیاف بور:

استحکام کششی = 520 مگاپاسکال

مدول کششی = 58 گیگا پاسکال

قدرت فشرده سازی =1000 مگاپاسکال

ضریب انبساط حرارتی = PPM/°C 2.5

چگالی = g/cm³2.57

موارد استفاده از الیاف بور:

استفاده رایج از الیاف بور در ساخت نوارهای با مقاومت کششی بالا است. استفاده از الیاف بور منجر به موادی با استحکام بالا و وزن سبک ‌می‌شود که عمدتاً برای سازه‌های پیشرفته در صنعت هوافضا و همچنین تولید کالاهای مصرفی و ورزشی مانند چوب گلف و میله ماهیگیری استفاده ‌می‌شود.

یکی از موارد استفاده از کامپوزیت‌های الیاف بور، در جنگنده F-14 است. این کار از زمانی انجام ‌می‌شد که کامپوزیت‌های الیاف کربنی هنوز به حدی توسعه نیافته بودند که بتوان از آنها استفاده کرد.

۲.۲ الیاف شیشه:

بسته به مواد خام مورد استفاده و نسبت آنها برای ساخت الیاف شیشه (فایبرگلاس)، فایبر گلاس را ‌می‌توان به انواع زیر ‌طبقه‌بندی کرد:

:A-glass در برابر مواد شیمیایی مقاوم است. ترکیب الیاف شیشه A نزدیک به شیشه پنجره است. در برخی از نقاط جهان از آن برای ساخت تجهیزات فرآیندی استفاده ‌می‌شود.

C-glass : مقاومت بسیار خوبی در برابر اثر شیمیایی دارد و به آن شیشه شیمیایی نیز ‌می‌گویند.

:E-glass به آن شیشه برق نیز ‌می‌گویند و عایق بسیار خوبی برای الکتریسیته است.

:AE-glass این الیاف مقاوم در برابر قلیایی است.

:S-glass به دلیل خواص مکانیکی خوب مشهور شده است.

موارد استفاده از الیاف شیشه:

· صنعت نوشیدنی

· کارواش

· صنایع شیمیایی

· برج‌های خنک کننده

· اسکله‌ها

· فواره‌ها و آکواریوم‌ها

· فلزات و معادن

· صنعت برق

· آبیاری گیاهان

· صنعت خمیر و کاغذ

· صنعت خودرو

· هوافضا و دفاع

۳.۲ الیاف کربن:

الیاف کربن، الیاف گرافیت هستند و بیشتر از اتم‌های کربن تشکیل شده‌اند. الیاف کربن دارای چندین مزیت از جمله سختی بالا، استحکام کششی بالا ، مقاومت شیمیایی بالا، تحمل دمای بالا و انبساط حرارتی کم هستند. این ویژگی‌ها باعث شده است که الیاف کربن در هوافضا، مهندسی عمران، صنایع نظامی و موتوراسپرت‌ها و سایر ورزش‌های رقابتی محبوبیت زیادی پیدا کند. با این حال، در مقایسه با الیاف مشابه، مانند الیاف شیشه، الیاف بازالت یا الیاف پلاستیک، نسبتاً گران هستند.