Οι ίνες αραμιδίου είναι το γενικό όνομα μιας ομάδας συνθετικών ινών. Οι ίνες προσφέρουν ένα σύνολο ιδιοτήτων που τις καθιστούν ιδιαίτερα χρήσιμες σε θωράκιση, ρούχα και ένα ευρύ φάσμα άλλων εφαρμογών. Η πιο γνωστή εμπορική μάρκα είναι το Kevlar ™, αλλά υπάρχουν και άλλα όπως το Twaron ™ και το Nomex ™ στην ίδια ευρεία οικογένεια.
Ιστορία
Οι αραμίδες έχουν εξελιχθεί από έρευνα που εκτείνεται στο νάιλον και πολυεστέρας. Η οικογένεια είναι γνωστή ως αρωματικά πολυαμίδια. Το Nomex αναπτύχθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1960 και οι ιδιότητές του οδήγησαν σε ευρεία χρήση σε προστατευτικά ρούχα, μόνωση και ως αντικατάσταση του αμιάντου. Περαιτέρω έρευνα με αυτό το μετα-αραμίδιο οδήγησε στην ίνα που γνωρίζουμε τώρα ως Κέβλαρ. Ο Kevlar και ο Twaron είναι παρα-αραμίδες. Το Kevlar αναπτύχθηκε και εμπορικό σήμα από την DuPont και έγινε εμπορικά διαθέσιμο το 1973.
Το 2011 η παγκόσμια παραγωγή Aramids ήταν πάνω από 60.000 τόνους και η ζήτηση αυξάνεται σταθερά καθώς η παραγωγή αυξάνεται, το κόστος μειώνεται και οι εφαρμογές διευρύνονται.
Ιδιότητες
Η χημική δομή των μορίων αλυσίδας είναι τέτοια ώστε οι δεσμοί να ευθυγραμμίζονται (ως επί το πλείστον) κατά μήκος του άξονα των ινών, δίνοντάς τους εξαιρετική αντοχή, ευκαμψία και ανοχή στην τριβή. Με εξαιρετική αντοχή στη θερμότητα και τη χαμηλή αναφλεξιμότητα, είναι ασυνήθιστα επειδή δεν λιώνουν - αρχίζουν απλώς να υποβαθμίζονται (στους 500 βαθμούς Κελσίου). Έχουν επίσης πολύ χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα καθιστώντας τους ιδανικούς ηλεκτρικούς μονωτές.
Με υψηλή αντοχή σε οργανικούς διαλύτες, οι παντός τύπου «αδρανείς» πτυχές αυτών των υλικών προσφέρουν εξαιρετική ευελιξία για ένα τεράστιο φάσμα εφαρμογών. Η μόνη κηλίδα στους ορίζοντές τους είναι ότι είναι ευαίσθητα στην υπεριώδη ακτινοβολία, τα οξέα και τα άλατα. Κατασκευάζουν επίσης στατικό ηλεκτρισμό, εκτός εάν έχουν υποστεί ειδική επεξεργασία.
Οι εξαιρετικές ιδιότητες που απολαμβάνουν αυτές οι ίνες παρέχουν πλεονεκτήματα που τα καθιστούν ιδανικά για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Ωστόσο, με οποιοδήποτε σύνθετο υλικό, είναι σημαντικό να προσέχετε κατά το χειρισμό και την επεξεργασία. Χρησιμοποιώντας γάντια, μάσκες κ.λπ. είναι σκόπιμο.
Εφαρμογές
Η αρχική χρήση του Kevlar ήταν για ενίσχυση ελαστικών αυτοκινήτων, όπου κυριαρχεί η τεχνολογία, αλλά στις μεταφορές, οι ίνες χρησιμοποιούνται ως αντικατάσταση του αμιάντου - για παράδειγμα σε επενδύσεις φρένων. Πιθανώς η πιο ευρέως γνωστή εφαρμογή είναι στην πανοπλία του σώματος, αλλά άλλες προστατευτικές χρήσεις περιλαμβάνουν πυρίμαχα στολές για πυροσβέστες, κράνη και γάντια.
Η υψηλή αναλογία αντοχής / βάρους τους τα καθιστά ελκυστικά για χρήση ως ενίσχυση (για παράδειγμα σε σύνθετα υλικά ιδιαίτερα όπου η ανοχή κάμψης είναι σημαντική, όπως τα φτερά του αεροσκάφους). Στην κατασκευή, έχουμε οπλισμένο σκυρόδεμα και θερμοπλαστικούς σωλήνες. Η διάβρωση είναι ένα σημαντικό πρόβλημα για τους ακριβούς υποθαλάσσιους αγωγούς στο βιομηχανία πετρελαίου, και η τεχνολογία θερμοπλαστικών σωλήνων αναπτύχθηκε για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του αγωγού και να μειώσει το κόστος συντήρησης.
Οι χαμηλές τους ιδιότητες τεντώματος (συνήθως 3,5% σε θραύση), η υψηλή αντοχή και η αντοχή στην τριβή καθιστούν τις ίνες αραμιδίου ιδανικές για σχοινιά και καλώδια, και χρησιμοποιούνται ακόμη και για αγκυροβόληση πλοίων.
Στον αθλητικό χώρο, τα κορδόνια, οι χορδές ρακέτας του τένις, τα μπαστούνια του χόκεϊ, τα σκι και τα παπούτσια για τρέξιμο είναι μερικοί από τους τομείς εφαρμογής για αυτά εξαιρετικές ίνες, με τους ναυτικούς να απολαμβάνουν τα οφέλη των ενισχυμένων με αραμιδικό κύτος, αραμιδικών γραμμών και Kevlar μπαλώματα στους αγκώνες, τα γόνατά τους και κουράζει!
Ακόμα και στον κόσμο της μουσικής, οι ίνες αραμιδίου ακούγονται ως καλάμια οργάνων και τύμπανα, με τον ήχο να μεταδίδεται μέσω κώνων ηχείων από ίνες αραμιδίου.
Το μέλλον
Νέες εφαρμογές ανακοινώνονται τακτικά, για παράδειγμα, μια υψηλής απόδοσης προστατευτική επίστρωση για σκληρά περιβάλλοντα που ενσωματώνει ίνες Kevlar σε έναν εστέρα. Αυτό είναι ιδανικό για την επίστρωση νέων αγωγών χάλυβα - για παράδειγμα σε επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας όπου οι σωλήνες νερού μπορεί να θάβουν υπόγεια και οι προϋπολογισμοί δεν επιτρέπουν τις πιο ακριβές θερμοπλαστικές εναλλακτικές λύσεις.
Με βελτιωμένα εποξικά και άλλα εισάγονται ρητίνες σε τακτική βάση και δεδομένης της συνεχούς αύξησης της παγκόσμιας παραγωγής αραμιδίων σε πολλές μορφές (ίνες, πολτός, σκόνη, τεμαχισμένες ίνες και υφασμένα στρώματα) η αυξημένη χρήση του υλικού είναι εγγυημένη τόσο στην πρώτη του μορφή όσο και σε σύνθετα υλικά.