Нетканый материал спанлейс из предварительно насыщенного кислородом волокна
Сегмент рынка:
Характеристики предварительно насыщенной кислородом клетчатки:
· Максимальная огнестойкость: предельный кислородный индекс (ПКИ) обычно > 40 (доля кислорода в воздухе составляет около 21%), что значительно превышает аналогичный показатель для обычных огнестойких волокон (например, огнестойкого полиэфира с ПКИ около 28–32). Он не плавится и не капает при воздействии огня, затухает после удаления источника огня и выделяет мало дыма и не выделяет токсичных газов при горении.
· Высокотемпературная стабильность: при длительном использовании температура может достигать 200–250 °C, а при кратковременном – 300–400 °C (в зависимости от сырья и степени предварительного окисления). Сохраняет структурную целостность и механические свойства в условиях высоких температур.
· Химическая стойкость: обладает определенной устойчивостью к кислотам, щелочам и органическим растворителям, не подвержен разрушению химическими веществами, пригоден для использования в агрессивных средах.
· Определенные механические свойства: он обладает определенной прочностью на разрыв и ударной вязкостью и может быть преобразован в материалы со стабильной структурой с помощью технологий обработки нетканых материалов (таких как иглопробивание, спанлейс).
II. Технология переработки преоксигенированных нетканых материалов
Предварительно насыщенное кислородом волокно необходимо переработать в непрерывные листовые материалы с помощью технологий производства нетканых материалов. Распространенные процессы включают:
· Метод иглопробивания: путем многократного прокалывания волоконной сетки иглами иглопробивного станка волокна переплетаются и укрепляют друг друга, образуя нетканый материал определенной толщины и прочности. Этот процесс подходит для производства высокопрочных, высокоплотных предварительно пропитанных кислородом безволоконных тканей, которые могут использоваться в конструкциях, требующих структурной поддержки (например, огнестойкие панели, высокотемпературные фильтрующие материалы).
· Метод спанлейсинга: воздействие струй воды под высоким давлением на сетку волокон приводит к их переплетению и склеиванию. Спанлейсированная ткань, пропитанная кислородом, более мягкая на ощупь и обладает лучшей воздухопроницаемостью, поэтому подходит для изготовления внутреннего слоя защитной одежды, гибких огнестойких подкладок и т. д.
· Термическое склеивание/химическое склеивание: используя волокна с низкой температурой плавления (например, огнестойкий полиэстер) или клеи для усиления, можно снизить жесткость чистой предварительно обработанной кислородом ткани без волокон и улучшить ее технологичность (однако следует отметить, что термостойкость клея должна соответствовать среде использования предварительно обработанной кислородом ткани).
В реальном производстве предварительно окисленные волокна часто смешивают с другими волокнами (такими как арамид, огнестойкая вискоза, стекловолокно) для баланса стоимости, тактильных ощущений и эксплуатационных характеристик (например, чистый предварительно окисленный нетканый материал жесткий, но добавление 10–30 % огнестойкой вискозы может улучшить его мягкость).
III. Конкретные варианты применения нетканого материала из предварительно окисленных волокон
Благодаря своим огнестойким свойствам и стойкости к высоким температурам нетканый материал из предварительно окисленного волокна играет ключевую роль во многих областях:
1. Пожаротушение и средства индивидуальной защиты
· Внутренний/внешний слой пожарной одежды: предварительно окисленный нетканый материал является огнестойким, устойчивым к высоким температурам и воздухопроницаемым, может использоваться в качестве основного слоя пожарной одежды для блокировки распространения пламени и высоких температур, защищая кожу пожарных; в сочетании с арамидом он также может улучшить износостойкость и сопротивление разрыву.
· Защитные средства для сварки/металлургии: используются для подкладок сварочных масок, термостойких перчаток, фартуков металлургов и т. д., чтобы противостоять искрам и высокотемпературному излучению (с кратковременной термостойкостью более 300 °C).
· Средства для аварийной эвакуации: такие как противопожарные одеяла, фильтрующие материалы для спасательных масок, которые могут обернуть тело или отфильтровать дым во время пожара (особенно важны малодымность и нетоксичность).
2. Промышленная высокотемпературная защита и изоляция
· Промышленные изоляционные материалы: используются в качестве внутреннего покрытия высокотемпературных труб, изоляционных прокладок котлов и т. д. для снижения потерь или теплопередачи (длительная устойчивость к температурам до 200 °C и выше).
· Огнестойкие строительные материалы: в качестве заполняющего слоя противопожарных завес и противопожарных стен в высотных зданиях или материалов покрытия кабелей для замедления распространения огня (соответствующие требованиям стандарта GB 8624 к классу огнестойкости B1 и выше).
· Защита высокотемпературного оборудования: например, защитные экраны для духовок, теплоизоляционные покрытия для печей и духовок, предотвращающие ожоги персонала от высокотемпературной поверхности оборудования.
3. Высокотемпературные поля фильтрации
· Фильтрация дымовых газов в промышленности: температура дымовых газов от мусоросжигательных заводов, сталелитейных заводов и печей химических реакций часто достигает 200–300 °C и содержит кислые газы. Предварительно окисленный нетканый материал устойчив к высоким температурам и коррозии и может использоваться в качестве основы для фильтровальных рукавов или цилиндров, обеспечивая эффективную фильтрацию.
4. Другие особые сценарии
Вспомогательные материалы для аэрокосмической отрасли: используются в качестве огнестойких изоляционных слоев внутри кабин космических аппаратов и теплоизоляционных прокладок вокруг ракетных двигателей (которые необходимо армировать высокотемпературными смолами).
Электроизоляционные материалы: Используются в качестве изолирующих прокладок в высокотемпературных двигателях и трансформаторах, могут заменить традиционные асбестовые материалы (не являются канцерогенными и более безопасны для окружающей среды).
IV. Преимущества и тенденции развития нетканых материалов из предварительно окисленных волокон
Преимущества: По сравнению с традиционными огнестойкими материалами (такими как асбест и стекловолокно), нетканый материал на основе преоксигенизированных волокон не является канцерогенным и обладает большей гибкостью. По сравнению с дорогостоящими волокнами, такими как арамид, он имеет более низкую стоимость (примерно в 3–2 раза меньше арамида) и подходит для серийного применения в условиях средней и высокой степени огнестойкости.
Тенденция: Повышение плотности и эффективности фильтрации нетканых материалов за счет усовершенствования волокон (например, получение предварительно насыщенных кислородом волокон малого размера, диаметром < 10 мкм); Разработка экологически безопасных технологий обработки с низким содержанием формальдегида и без использования клея; В сочетании с наноматериалами (например, графеном) дополнительно повышается устойчивость к высоким температурам и антибактериальные свойства.
В заключение следует отметить, что применение предварительно окисленных волокон в нетканых материалах обусловлено их комплексными свойствами «огнестойкостью и стойкостью к высоким температурам», которые позволяют устранить недостатки традиционных материалов в условиях высоких температур и открытого пламени. В будущем, с повышением требований промышленной безопасности и пожарной безопасности, области их применения будут расширяться.
