Металлическое волокно
Металлические волокна — это волокна , изготовленные из металла, металлических сплавов, металла с пластиковым покрытием, пластика с металлическим покрытием или сердцевины, полностью покрытой металлом. [1]
Золотые и серебряные волокна, возникшие в текстильной и швейной промышленности, с древних времен использовались в качестве пряжи для украшения тканей. Совсем недавно алюминиевые нити, алюминизированные пластиковые нити и алюминизированные нейлоновые нити заменили золото и серебро.
Сегодняшняя промышленность по производству металлического волокна в основном предлагает волокна из нержавеющей стали, никеля, титана, меди и алюминия для различных применений. [2] Металлические нити можно покрыть прозрачной пленкой, чтобы минимизировать потускнение.
Существует множество методов производства металлических волокон, и каждый из них имеет свои преимущества и ограничения. Наиболее распространенные методы включают бритье из более крупного запаса, [3] отливка непосредственно из расплавленного металла и выращивание вокруг затравки. Несколько волокон также можно сплести или переплести для образования более крупных нитей.
История
[ редактировать ]Золото и серебро с древних времен использовались в качестве украшения одежды и тканей королей, вождей, знати и влиятельных людей. Многие из этих элегантных тканей можно найти в музеях по всему миру. [4] Исторически металлическая нить изготавливалась путем обертывания металлической полосы вокруг сердцевины волокна (хлопка или шелка), часто таким образом, чтобы раскрыть цвет сердцевины волокна и улучшить визуальное качество украшения. [5] Древние ткани и одежду, сотканные полностью или частично из золотых нитей, иногда называют золотой парчой . Их ткали на византийских ткацких станках с 7 по 9 век, а после этого на Сицилии , Кипре , Лукке и Венеции . [6] Ткачество также процветало в XII веке во времена правления Чингисхана , когда искусство и торговля процветали под властью монголов в Китае и некоторых регионах Ближнего Востока. [7] Компания Dobeckmum произвела первое современное металлическое волокно в 1946 году. [4]
В начале 1960-х годов компания Brunswick Corp. провела исследовательскую программу по разработке экономически жизнеспособного процесса формирования металлических нитей. Они начали производить металлические нити на экспериментальной установке в лабораторном масштабе. К 1964 году Brunswick производила тонкие металлические волокна размером всего 1 мкм из нержавеющей стали типа 304. Их первое крупномасштабное производство, расположенное в США, было введено в эксплуатацию в 1966 году. Металлические волокна в настоящее время широко производятся и используются во всех видах технологий. Это зрелый сектор, обладающий широким спектром применений. [3]
В прошлом алюминий часто служил основой металлического волокна. В последнее время нержавеющая сталь стала доминирующим металлом для производства металлических волокон. В зависимости от сплава металлические волокна придают пряже свойства, которые позволяют использовать ее в более высокотехнологичных целях. [8] [2] [ нужны разъяснения ] приложения. [4]
Свойства волокна
[ редактировать ]
Металлические волокна существуют в разных формах и диаметрах. Как правило, этот сектор предлагает металлическое волокно диаметром от 100 мкм до 1 мкм.
Металлические волокна существуют как в виде длинных непрерывных волокон, так и в виде коротких волокон (с соотношением длины к диаметру менее 100).
По сравнению с другими типами волокон, такими как углеродные, стеклянные, арамидные или натуральные волокна, металлические волокна имеют низкое электрическое сопротивление. Это делает их пригодными для любого применения, требующего электропроводности. Их превосходная термостойкость позволяет им выдерживать экстремальные температуры. Коррозионная стойкость достигается за счет использования высококачественных сплавов нержавеющей стали или других металлов. Другие выгодные механические свойства металлических волокон включают высокую деформацию при разрушении, пластичность, ударопрочность, огнестойкость и звукоизоляцию. [3]
Конструкции и изделия из спеченного металлического волокна обладают высокими пористыми свойствами, оставаясь при этом структурно прочными и долговечными. Это улучшает функциональность и структуру конкретных приложений, таких как фильтрация или электроды. [3]
Металлические нити с покрытием помогают минимизировать потускнение. При использовании подходящих клеев и пленок на них не влияют соленая вода, хлорированная вода в бассейнах и климатические условия. Если возможно, вещи, изготовленные из металлических волокон, следует подвергать химической чистке, если на них нет этикетки по уходу. Гладить может быть проблематично, поскольку тепло утюга, особенно при высоких температурах, может расплавить волокна. [4]
Метод производства
[ редактировать ]Существует несколько процессов, которые можно использовать для производства металлических волокон.
Наиболее распространенная технология известна как связочное волочение. Несколько тысяч нитей связаны вместе в так называемую композитную проволоку — трубку, которую протягивают через фильеру для дальнейшего уменьшения ее диаметра. Покрывающая трубка позже растворяется в кислоте, в результате чего образуются отдельные непрерывные металлические волокна. Эту композитную проволоку тянут дальше до тех пор, пока не будет получен желаемый диаметр отдельных нитей в пучке. Технология волочения пучков позволяет производить непрерывные жгуты металлического волокна длиной до нескольких километров. В силу особенностей процесса поперечное сечение волокон восьмиугольное. Для получения высококачественных волокон эту технологию можно точно настроить, в результате чего получаются однородные, очень тонкие волокна с очень узким разбросом эквивалентных диаметров. Специальные разработки последних нескольких лет позволили использовать эту технологию для производства волокон диаметром всего 200 нм и менее. [3]
В процессе ламинирования слой алюминия запечатывается между двумя слоями ацетатной или полиэфирной пленки. Эти волокна затем разрезаются на продольные полоски для пряжи и наматываются на бобины. Металл можно покрасить и запечатать прозрачной пленкой, клей можно покрасить, а пленку можно покрасить перед ламинированием. Существует множество различных вариаций цвета и эффекта, которые можно создать из металлических волокон, создавая широкий спектр образов. [4]
Благодаря технологии бритья фольги возможны волокна диаметром до 14 мкм и более прямоугольным поперечным сечением. При этом получаются полунепрерывные пучки волокон или штапельные волокна. [3]
Обработка штапельных волокон позволяет производить полунепрерывные пучки волокон толщиной до 10 мкм. Улучшение производства штапельного волокна позволяет обеспечить узкий диапазон диаметров этих типов волокон, а также настройку геометрии волокна. Эта технология уникальна по сравнению со стружкой фольги или волокнами, полученными методом прядения из расплава , благодаря небольшому диаметру, которого можно достичь, и относительно небольшому разбросу диаметров. [3]
Металлические волокна также могут быть изготовлены с использованием процесса металлизации . Этот процесс включает нагрев металла до его испарения , а затем нанесение его под высоким давлением на полиэфирную пленку. [4] В результате этого процесса получаются более тонкие, более гибкие, более прочные и удобные волокна. [9]
Металлическое волокно также может быть вырезано из проволоки (стальной ваты), из фольги или вытянуто в пучок для получения проволоки большего диаметра. [3]
Виды изделий из металлического волокна
[ редактировать ]
Спеченные металлические волокна
[ редактировать ]Металлические волокна преобразуются в волокнистые материалы в виде нетканого нетканого полотна или спеченных структур, состоящих из волокон диаметром от 1,5 до 80 мкм. Эти пористые материалы из металлического волокна благодаря своей уникальности использовались в самых требовательных приложениях. Высоко ценится преимущество сочетания превосходного проницаемого материала (пористость до 90% для спеченных и до 99% для нетканых структур) в сочетании с высокой коррозионной и температурной стойкостью. Спеченная пористая структура не имеет связующего вещества, поскольку отдельные волокна прочно связаны друг с другом за счет межметаллической диффузионной связи. 3D-спеченные структуры также стали стандартным продуктом. Последние разработки включают фильтрующие материалы, в которых используются комбинации металлических и неметаллических волокон.
Короткие волокна
[ редактировать ]
Специально разработанный процесс позволяет производить отдельные порошкообразные металлические волокна, известные как короткие волокна, с диапазоном длины по диаметру (L/D) 100. Эти короткие волокна можно использовать как таковые или в сочетании с металлическими порошками для производства спеченной фильтрации. структуры со сверхвысоким уровнем фильтрации, обеспечивающие уникальный уровень проницаемости.
Полимерные гранулы
[ редактировать ]Другие продукты из металлических волокон представляют собой полимерные гранулы или зерна, состоящие из металлических волокон. Несколько пучков волокон склеиваются вместе с различными размерами и наносится подходящее совместимое экструзионное покрытие. После измельчения этих связок с покрытием на гранулы их можно использовать в качестве добавок при производстве инженерных проводящих/экранирующих пластиковых деталей путем литья под давлением и экструзии. Уникальным преимуществом металлических волокон является формирование проводящей сети с относительно ограниченным объемом проводящих добавок.
Нетканые волокна
[ редактировать ]Нетканые материалы или войлок можно производить из металлических волокон, как и из традиционных текстильных волокон. В очень ограниченном числе случаев для перепутывания волокон и получения иглопробивного войлока можно применить иглопробивную обработку.
Металлическая пряжа
[ редактировать ]Пучки волокон нержавеющей стали можно преобразовать в пряжу с помощью процессов прядения тканей. Существует две формы пряжи: одна с небольшим количеством волокон, другая с большим количеством волокон. Первую, с количеством нитей около 275, можно превратить в комплексную пряжу, добавив к пучку скрутку. Пучки из нескольких тысяч волокон обычно используются для переработки волокон в пряжу. Это можно сделать путем разрыва пряжи и последующих традиционных технологий прядения пряжи. В результате получается 100% металлическая пряжа. В процессе прядения можно смешивать жгуты, а также производить смешанную пряжу. Возможны смеси с хлопком, полиэстером и шерстью. Впоследствии металлическую пряжу можно дополнительно перерабатывать в различные текстильные изделия с помощью текстильных процессов. Возможно вязание (круговое, плоское, основа) и плетение, а также плетение. Смесовые текстильные изделия могут быть получены путем объединения металлических нитей с другими нитями или путем использования нитей, которые содержат внутри два типа волокон и, следовательно, сами по себе являются смесями.
Электрические кабели
[ редактировать ]
Чтобы сделать кабели, две или более нити скручивают вместе несколько раз. В ходе процесса контролируется скручивание и прямолинейность кабеля. Кабель можно настроить для конкретного применения, комбинируя нити различной прочности, диаметра или количества витков, либо путем предварительной формовки.
Армированные волокном композиты
[ редактировать ]
Металлическое волокно можно использовать в качестве армирующего волокна для композитных материалов, улучшая его разрушающую способность при ударе и улучшая электропроводность. Традиционные армирующие волокна из углеродного или стекловолокна имеют очень ограниченную возможность удлинения, что приводит к хрупкому и взрывному разрушению. Металлические волокна прекрасно дополняют это и могут поглотить гораздо больше энергии, прежде чем сломаться. Обработка ничем не отличается от любого другого армирующего волокна для композитного материала. Можно даже объединить металлические волокна с другими волокнами в «гибридную» композитную структуру, сочетающую в себе все преимущества углерода, стекла и стали.
Продюсеры
[ редактировать ]В настоящее время металлические волокна производятся преимущественно в Европе. Крупнейшим и наиболее интегрированным производителем металлического волокна в мире является транснациональная компания Bekaert со штаб-квартирой в Бельгии, но с производственными мощностями в Европе, Азии и Америке. [2] Три производителя по-прежнему производят металлическую пряжу в США. Metlon Corporation — один из оставшихся производителей в США, предлагающий широкий ассортимент ламинированной и неламинированной металлической пряжи, а также Brightex Corporation, Reiko. Компании из Японии и Южной Кореи, такие как Hwa Young, также производят металлические волокна. [10] Китай также производит металлическую пряжу; В городе Дунъян расположено более 100 заводов, хотя некоторые из них являются домашними, а не обычными фабриками. [ нужна ссылка ] Двумя наиболее популярными фабриками являются Salu Metallic Yarn и Aoqi Textile.
В 2020 году Fibrecoat немецкий стартап из Аахена начал производство базальтовых волокон с алюминиевым покрытием в Германии. Их запатентованная технология нанесения покрытия позволяет экспоненциально увеличить скорость производства, а также сократить количество этапов процесса, энергопотребление и цену.
Товарные знаки
[ редактировать ]
Bekaert производит металлические волокна и многие производные продукты, такие как непрерывное волокно, спеченные материалы, нетканые конструкции, полимерные гранулы, оплетки, тканые материалы, кабели, пряжа и короткие волокна. Хорошо зарекомендовавшие себя торговые марки: Bekipor, Beki-shield и Bekinox.
Компания Lurex производит металлические волокна в Европе уже более пятидесяти лет. Они производят широкий спектр изделий из металлических волокон, включая волокна, используемые в одежды тканях , вышивке , тесьме , вязании, военных регалиях, отделке, веревках, шнурах и украшении кружевной поверхности. Большинство волокон с люрексом имеют полиамидную пленку, покрывающую металлическую нить, но также используются полиэстер и вискоза. Волокна также обрабатываются смазкой под названием PW, маслом на минеральной основе , которая помогает [ нужны разъяснения ] обеспечить удобство использования. [4]
Metlon Corporation является торговой маркой Metallic Yarns в США и производит металлическую пряжу уже более шестидесяти лет. Metlon производит металлическую пряжу, оборачивая нити с одинарной щелью двумя концами нейлона. Один конец нейлона обернут вокруг металлической нити по часовой стрелке, а другой конец - против часовой стрелки. Чаще всего используется нейлон плотностью 15 или 20 ден, но для специальных целей используются более тяжелые ден. [10]
Использование [2]
[ редактировать ]Металлические волокна используются в широком спектре отраслей и сегментов.
Автомобильная промышленность
Спеченные листы из металлического волокна используются для фильтрации твердых частиц дизельных и бензиновых двигателей, а также фильтров вентиляции картера .
Термостойкие текстильные материалы изготавливаются из металлических волокон для процессов гибки автомобильных стекол. Эти ткани из металлического волокна защищают стекло во время процесса гибки при высоких температурах и высоких давлениях.
Также нагревательные кабели для обогрева автомобильных сидений и селективного каталитического восстановления трубки , баки для Adblue . Нагревательные кабели с металлическим волокном демонстрируют чрезвычайно высокую гибкость и долговечность по сравнению с медными проводами.
Аэрокосмическая промышленность
Фильтры из металлического волокна используются для фильтрации гидравлической жидкости в гидравлических системах самолетов. По сравнению с фильтрующими материалами из стекловолокна металлические волокна демонстрируют превосходную долговечность, поскольку волокна металлически связаны друг с другом путем спекания, а не удерживаются вместе связующим материалом.
Спеченные пористые листы из металлического волокна используются в качестве звукопоглощающей среды в салоне самолета, снижая систем отопления, вентиляции и кондиционирования шум вспомогательной силовой установки , а также шум .
Технический текстиль
Металлические волокна могут служить антистатическими волокнами для текстиля, которые можно использовать, среди прочего, в электрозащитной одежде или антистатических биг-бэгах.
не только антистатический эффект, но и защиту от электромагнитных помех С помощью текстиля из металлического волокна можно обеспечить (ЭМИ).
Текстильные волокна из нержавеющей стали можно нагревать с помощью электрического тока, а также использовать для изготовления устойчивой к порезам одежды (перчаток).
Власть
Фильтры из металлического волокна могут достигать очень высокой пористости при очень маленьком размере пор, что делает их пригодными для HEPA и ULPA фильтрации . Эти фильтры используются, в частности, на атомных электростанциях в качестве меры безопасности для предотвращения возможного выброса радиоактивного пара.
Морской
Фильтры из металлического волокна используются для очистки судового топлива и смазочного масла.
Другое применение металлических волокон
Еще одним распространенным применением металлических волокон является обивочная ткань и текстиль, такой как ламе и парча . Многие люди также используют металлические волокна в ткачестве и вышивании . Сегодня металлические волокна становятся все более распространенными в одежде: от вечерней и вечерней одежды до клубной одежды, одежды для холодной погоды и выживания, а также повседневной одежды. Из металлической пряжи ткут, плетут и вяжут многие модные ткани и отделку. Для дополнительного разнообразия металлическую пряжу скручивают с другими волокнами, такими как шерсть, нейлон, хлопок и синтетические смеси, для получения пряжи, которая придает новизну торцевой ткани или отделке. [10]
Нержавеющая сталь и другие металлические волокна используются в линиях связи , таких как телефонные линии и линии кабельного телевидения.
Волокна нержавеющей стали также используются в коврах . Они рассеяны по всему ковру вместе с другими волокнами, поэтому их невозможно обнаружить. Наличие волокон помогает проводить электричество, что снижает статический шок. Эти типы ковров часто используются в компьютерных помещениях или других местах, где накопление статического электричества может повредить оборудование. Другие области применения включают шнур для шин, носовые обтекатели ракет, рабочую одежду, такую как защитные костюмы, скафандры, а также устойчивые к порезам перчатки для мясников и других людей, работающих рядом с лезвиями или опасными машинами.
Металлические волокна можно использовать в качестве армирующего волокна или волокна электропроводности для армированных волокном композитов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Свод федеральных правил (CFR); Раздел 16: Коммерческая практика; Глава I: Федеральная торговая комиссия; Подраздел B: Руководства и правила торговой практики» (PDF) . Федеральная торговая комиссия . Август 2009. с. 226 (стр. 26 в формате PDF). Архивировано (PDF) из оригинала 22 октября 2022 г. Проверено 5 мая 2023 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д «Металловолоконные изделия» . Бекарт . Проверено 4 июня 2019 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г час Введение в технологию металлического волокна — технический документ — https://www.bekaert.com/en/product-catalog/content/Metal-fibers/replacement-of-glass-fiber-media-by-metal-fiber-media
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г «Научная библиотека Галереи костюмов» . www.costumegallery.com . Архивировано из оригинала 13 марта 2006 года.
- ^ Смитсоновский национальный музей естественной истории
- ^ «AllRefer — интересные факты и мелочи» . ВсеСсылка . Архивировано из оригинала 2 сентября 2006 года.
- ^ Ким, Кэролайн «Гуманитарные науки» Сокровища Чингисхана: сентябрь-октябрь 2002 г. Том. 23 #5
- ^ «Обзор применения металлического волокна» - Технический документ - Дж. Де Бердемакер, Дж. Флейринк - https://www.bekaert.com/en/product-catalog/content/Metal-fibers/replacement-of-glass- волокно-среда-по-металлу-волокно-среда
- ^ Кадольф, Сара Дж. и Лэнгфорд, Анна Л. «Текстиль, девятое издание», стр. 129-130.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с «Корпорация Метлон – Металлическая пряжа» . Архивировано из оригинала 17 мая 2008 г. Проверено 27 марта 2008 г.
