Aramidevezels uitgelegd: eigenschappen, weefstructuur en inkoopcontroles voor kopers van stoffen

Eén enkel para-aramidefilament van 12 micron draagt grofweg vijf keer de breukkracht van een staaldraad met dezelfde diameter, bij ongeveer een vijfde van het gewicht. Deze verhouding verklaart waarom aramidevezels in autobanden, snijbestendige handschoenen, brandweermanchetten, romplaminaten en industriële filterzakken zitten. Bij de inkoop van stoffen wordt aramide zelden per meter gekocht. Het wordt gekocht op basis van een faalwijze, of dat nu gaat om smelten, druppelen, snijden, vlammen, vermoeiing of rek, en het afstemmen van de vezel op die faalwijze is veel belangrijker dan het vergelijken van de prijs per kilogram.

Wat aramidevezels eigenlijk zijn

Aramidevezels zijn synthetische polyamiden waarbij ten minste 85 procent van de amidebindingen rechtstreeks aan twee aromatische ringen hecht. Die stijve, staafachtige ruggengraat is wat ze onderscheidt van nylon. Aromatische ringen zijn bestand tegen rotatie, zodat de polymeerketen vrijwel recht blijft, stevig wordt gepakt en een filament produceert met een hoge treksterkte, hoge modulus en een ontledingspunt dat ruim boven het smeltbereik van gewone thermoplasten ligt.

Twee structurele takken zijn commercieel van belang. Para-aramidee, chemisch bekend als PPTA, wordt gesponnen uit een vloeibaar-kristallijne oplossing, zodat de moleculaire ketens bijna perfect uitgelijnd zijn langs de vezelas. Meta-aramidee, of MPIA, wordt gesponnen uit een conventionele oplossing en houdt een geknikte, zigzagketting vast. Dat ene verschil in kettinggeometrie verklaart bijna elk getal op de gegevensbladen van de twee vezels, en is de reden waarom de twee elkaar bijna nooit vervangen in een gekwalificeerd product.

Beide vezels delen één gedrag dat de meeste koopbeslissingen om hen heen drijft: ze smelten niet. Wanneer aramideweefsels tot voorbij hun gebruikslimiet worden verwarmd, carboniseren ze en vormen ze een verkoolde laag aan het oppervlak in plaats van te druipen. Bij beschermende kleding is dat onderscheid het hele punt, omdat een smeltende vezel zich aan de huid hecht en een brandwond verergert. Beide zijn ook bestand tegen de meeste organische oplosmiddelen, brandstoffen en smeermiddelen, hoewel sterke zuren en basen deze aanvallen. Para-aramide is bijzonder gevoelig voor ultraviolet licht. Daarom worden aramideproducten voor buitengebruik meestal gecoat, gelamineerd of omwikkeld.

Para-aramide versus meta-aramide

De keuze tussen para-aramide en meta-aramide komt neer op de vraag of een toepassing mechanische sterkte of inherente vlambestendigheid nodig heeft, en zeer weinig toepassingen hebben beide tegelijk nodig. Begin vanuit de faalmodus en de vezelselectie regelt zichzelf meestal.

Als u beschermende kleding specificeert, begin dan met meta-aramide en ga pas over op een para-aramidemengsel als snij- of slijtvastheid de beperkende factor is. Als u rubber, hars of kabel versterkt, is para-aramide het enige verstandige uitgangspunt. Het combineren van deze twee is mogelijk en gebeurt ook in werkkleding, maar elk toegevoegd percentage para-aramide verhoogt de kosten sterk terwijl het zeer weinig bijdraagt ​​aan de vlambestendigheid.

Aramide smelt niet, het verkoolt. Vrijwel iedere specificatie, testmethode en certificering in deze categorie is terug te voeren op die ene eigenschap.

Hoe aramidevezels stof worden

Aramide bereikt een fabriek als continu filamentgaren of als stapelgesponnen garen, en de geweven structuur heeft evenveel invloed op de uiteindelijke prestaties als de vezel zelf. Filamentgaren wordt gebruikt voor structurele versterking, touw en bandenkoord, waar een gebroken filament niet kan wegglijden. Stapelgesponnen garen produceert de zachtere hand die wordt gebruikt in handschoenen, vlambestendige kleding en gemengde stoffen, en meta-aramide wordt vaak gemengd met katoen, viscose of modacryl om de kosten per eenheid te verlagen terwijl de inherente vlambestendigheid behouden blijft.

Het weefontwerp bepaalt vervolgens wat de stof daadwerkelijk op de vloer zal doen.

• Plat geweven levert de hoogste verweven dichtheid, dus het geeft de beste snij- en slijtvastheid, ten koste van een stijvere hand.
• Keperstof is zachter en soepeler en heeft een goede scheursterkte. Daarom domineert het de vlambestendige werkkledingschalen.
• Satijn biedt een glad oppervlak dat goed kan worden gecoat en gelamineerd, en wordt vaak gebruikt als basisdoek voor technische laminaten.
• Gebreide en badstofstructuren handschoenen met handvat en de comfortlaag die op de huid wordt gedragen.

Bij de afwerking komen de meeste projecten in de problemen. Aramide is echt moeilijk te verven. De dicht opeengepakte aromatische structuur is bestand tegen in water oplosbare kleurstoffen, dus de vezel wordt ofwel in de oplossing geverfd, waarbij pigment rechtstreeks aan de spindope wordt toegevoegd, of onder hoge temperatuur en druk geverfd met dragers en speciaal samengestelde disperse of kationische systemen. Matching van de kleurstofchemie met het vezeltype is een van de meest voorkomende oorzaken van afgekeurde partijen aramide.

Afwerkingen die na het verven worden aangebracht, inclusief waterafstotendheid, vlamvertragende boosters, coatings en antistatische behandeling, moeten ook compatibel zijn met de vezel. Coatings hechten zich mechanisch aan een aramideoppervlak in plaats van chemisch, dus oppervlakte-energie en voorbehandeling zijn hier belangrijker dan bij katoen.

Waar aramidevezels hun prijs verdienen

Aramidevezels verschijnen overal waar falen ernstige gevolgen heeft en geen enkel economisch substituut dezelfde prestatielat haalt. De toepassingslijst is kort omdat de vezel duur is, en lang omdat het alternatief in beide gevallen zwaarder, dikker of simpelweg onveilig is.

• Bescherming van mensen omvat snijbestendige handschoenen, vlambestendige werkkleding, brandweeruitrusting, militaire en politiestoffen en vluchtpakken.
• Vervoer vertrouwt op aramide voor het bandenkoord, de remblokversterking, de riem- en slangversterking en de banden van het veiligheidsharnas.
• Industrie gebruikt het in filterzakken voor hoge temperaturen, transportbanden, touwen en landvasten, pakkingen en afdichtingen.
• Composieten en structuren omvatten scheepsrompen, interieurpanelen van vliegtuigen, windenergiecomponenten, sportartikelen en structurele versterkende stoffen voor gebouwen.
• Elektrisch en optisch toepassingen gebruiken aramide als sterktelid in optische kabels en speciale kabelassemblages.

Aramid wint zelden alleen op kracht. Het wint omdat het zijn afmetingen en vorm behoudt bij temperaturen waarbij polyester al lang vloeibaar is geworden.

In geweven filtratiemedia absorbeert aramidedoek de herhaalde mechanische schokken van een pulsstraalreinigingscyclus zonder te kruipen zoals homopolymeervezels dat doen. Daarom houdt het stand in cement-, asfalt- en metaalverwerkingsfabrieken. Geweven stoffen die worden gebruikt in industriële filters en schermen zijn afhankelijk van precies die combinatie van maatvastheid en hittetolerantie.

Wanneer aramide overspecificatie heeft

Aramide is de verkeerde aankoop als de vlambestendigheid die een toepassing nodig heeft, kan worden geleverd door een afwerking in plaats van door de vezel zelf. Aramide kost meerdere malen zoveel als katoen, is moeilijker te verven en af ​​te werken en kan vaak niet verzacht worden met standaardapparatuur.

Voor kledingprogramma's die niet echt aramide nodig hebben, bieden gemengd geverfde katoenen stoffen zoals modal-katoen, viscose-katoen en Tencel-katoen een sterk handgevoel, drapering en verfbaarheid tegen een fractie van de eenheidskosten. Een fabriek die het verven en afwerken in één keten draait, kan doorgaans sneller een vergelijkbare constructie leveren dan een leverancier van gespecialiseerde aramideproducten, en het kleurengamma is veel breder.

Katoen gemengd geverfde stoffen voor kledingprogramma's Ontdek met katoen gemengde geverfde stoffen, waaronder Tencel, modal en rayon-katoen, voor kledingprogramma's die handgevoel, drapering en verfbaarheid vereisen. Bekijk Product →

Aan de industriële kant zorgt een met katoen gecoate, geverfde stof voor slijtvastheid en waterafstotendheid op een geweven basis, die een groot deel van dezelfde ondergrond bedekt als een aromatische stof tegen veel lagere kosten per meter.

Gecoate, geverfde stoffen en met katoen gecoate stoffen Zie gecoate geverfde stof, inclusief GS3170 katoenen keperstofcoating, voor functioneel textielgebruik dat waterdichte, oliebestendige of UV-bestendige eigenschappen nodig heeft. Bekijk Product →

Wat u moet bevestigen voordat u koopt

De herkomst van aramideweefsel is afhankelijk van een korte lijst met parameters, en geen enkele daarvan kan worden bevestigd op basis van een algemeen specificatieblad alleen. Werk ze in volgorde door.

1. Definieer eerst de faalmodus. Schrijf op wat de stof moet overleven, of het nu gaat om blootstelling aan vlammen, snijgevaar, een vermoeidheidscyclus of een UV-levensduur, voordat je naar een vezel kijkt.
2. Bevestig het vezeltype en de mengverhouding. Para-aramide en meta-aramide zijn niet uitwisselbaar, en een percentage dat bij benadering wordt vermeld, is geen specificatie.
3. Vergrendel de constructie. Bevestig het aantal garens, het grijze gewicht, de breedte en het weefsel. De prestatiekloof tussen gewoon en twill-aramide met hetzelfde gewicht is groot genoeg om een ​​testresultaat te veranderen.
4. Ga akkoord met de kleurroute. Beslis tussen oplossingsgeverfd, stukgeverfd of kledingstukgeverfd voordat u een monster neemt, omdat elke route verschillende toleranties op kleur en krimp kent.
5. Gegevens over de voltooide status vereisen. Vraag naar de sterkte, rek, krimp en ontvlambaarheid gemeten na de definitieve afwerking, niet op greige of op een laboratoriumhandmonster.

Veelgestelde vragen

Tegen welke temperaturen zijn aramidevezels bestand?

Para-aramide begint te ontleden bij ongeveer 500 C en meta-aramide bij ongeveer 400 C. Geen van beide vezels smelt. Beide verkolen en vormen een verkoolde laag die de stof erachter isoleert. Dit is de reden dat aramide wordt gespecificeerd voor beschermende kleding waarbij een smeltend polymeer zich aan de huid zou hechten en een brandwond veel erger zou maken.

Kunnen aramidevezels worden geverfd?

Ja, maar het is moeilijk. Kleurstofmoleculen hebben moeite om de sterk georiënteerde aromatische structuur te penetreren, dus vertrouwen producenten op oplossingsverven, dragerverven op hoge temperatuur of geformuleerde disperse en kationische systemen. Oplossingsverven is de gebruikelijke route voor kleuren met een hoog volume, omdat het pigment in de spindope gaat en de kleurvastheid veel beter is. Bevestig altijd een match tussen kleurstof en vezel met een laboratoriumdip voordat u besluit tot bulk.

Waarom wordt aramide buitenshuis afgebroken?

Aromatische polyamiden zijn gevoelig voor ultraviolet licht. Langdurige blootstelling aan de zon breekt het buitenoppervlak van de vezel af en daarmee neemt de sterkte af. Coatings, films, verpakking en laminering vertragen allemaal het verlies. Als een programma langdurige blootstelling aan de buitenlucht omvat, voer dan een test van de reststerkte uit na versnelde verwering, in plaats van te vertrouwen op laboratoriumbasiswaarden.

Kunnen aramidevezels worden gerecycled?

Alleen met moeite. Thermoplastische vezels kunnen worden gesmolten en opnieuw tot pellets worden gemaakt, maar aramide smelt niet. Mechanische recycling kan het in korte vezels snijden voor pulp, frictiematerialen of non-woven vulstof, en chemische recycling blijft op pilotschaal. Behandel aramideafval als een downgradestroom en begroot het dienovereenkomstig.