Что такое металлическое волокно
Технологии получения металлических волокон. Порошковое волокно – это разновидность частиц металлического порошка, у которых один из габаритных размеров не менее чем в пять раз превышает остальные.
В связи с развитием техники высоких температур ускоренными темпами растет производство композиционных материалов, армированных волокнами, усами или проволокой из стали, вольфрама, никеля, молибдена, титана и других металлов, графита, оксидов алюминия, бериллия или кремния, карбидов, нитридов, боридов и других соединений тугоплавких металлов.
Способы производства волокнистой компоненты таких материалов подразделяют на механические и физико-химические.
Механические способы. Эти способы получили наибольшее распространение при получении волокон. На практике тонкую проволоку и/или металлическую стружку («шерсть») металла или сплава получают протяжкой более тонкой проволоки через фильеры или путем шабрения и шевингования на станках, дающих непрерывные пряди металла. Как правило, полученные волокна «шерсть» и проволоку режут на специальных приспособлениях на куски определенной (мерной) длины, а затем их обезжиривают в трихлорэтилене, пероксиде натрия или гидроксиде аммония.
Другой разновидностью механических способов является получение волокна из расплава. Например, расплав подают на быстровращающийся диск, на котором под действием центробежной силы формируются волокна диаметром (поперечным размером) 4–75 мкм, либо выдавливают через отверстие диаметром в несколько десятков микрометров (метод экструзии расплава). При экструзии расплава можно получать как микрокристаллические, так и аморфные волокна большой длины. Процесс экструдирования проводят следующим образом. Исходный материал расплавляют, перегревая на 50–100 °С, после чего в плавильной емкости создают избыточное давление инертного газа 70–140 кПа или такое, при котором скорость истечения металла из отверстия в ее днище составляет около 2 м/с. Струя металла проходит через замкнутое пространство с вакуумом или определенной атмосферой и попадает в трубу, по которой с такой же скоростью движется охлаждающая жидкость. Выбор охлаждающей жидкости и ее температура зависят от тепловой мощности струи металла. Для экструзии металлов с температурой плавления до 700 °С (Al, Zn, Pb, Sn и др.) применяют воду, с температурой плавления 700–1000 °С используют 23 %-й водный раствор NaCl, с температурой плавления 1000–1800 °С – 21,6 %-й раствор MgCl или 51 %-й раствор ZnCl2. Структура затвердевшего волокна зависит от температуры расплава и скорости его охлаждения, которая составляет 10 3 –10 5 К/с.
В последнее время во все более увеличивающихся масштабах производят волокна методами высокоскоростного затвердения расплава (ВЗР). Существует также разработанный почти 60 лет назад непрерывный способ получения тонкой и сверхтонкой проволоки (диаметром < 50 мкм) фонтанированием расплава, разновидностью которого является вытяжка волокон из капли жидкого металла, находящейся в стеклянной трубке-капилляре, подвергаемой вытяжке в длинные нити; стеклянную оболочку с нити затем удаляют травлением.
Физико-химические способы. Их применяют преимущественно для изготовления совершенных нитевидных кристаллов высокой прочности. Среди этой группы способов основным является метод получения усов восстановлением различных соединений металлов.
В качестве исходных материалов используют галогениды, сульфиды, оксиды и газообразные или твердые восстановители. Тонкие нитевидные кристаллы растут при определенных условиях восстановления (температура, парциальное давление восстанавливаемого соединения, свойства восстановителя и др.), причем большинство кристаллов при оптимальных условиях процесса получаются гладкими и прямыми, диаметр их 1–20 мкм, а длина – от нескольких сот микрометров до нескольких десятков сантиметров. На практике применяют следующие температурные режимы восстановления галогенидов: для меди – 650 °С, железа – 730–760 °С, никеля – 740 °С, кобальта – 750 °С, марганца – 940 °С. Повышение температуры восстановления сверх оптимальной приводит сначала к возникновению пластинчатых образований, а затем к росту крупных, хорошо развитых кристаллов, тогда как усы не образуются.
Нитевидные кристаллы могут быть получены выращиванием из пересыщенной газовой фазы. Так как в этом случае усы растут за счет притока атомов из газовой фазы, то с повышением температуры скорость роста и диаметр усов увеличиваются. Процесс проводят в предварительно вакуумированной камере, по длине которой создают перепад температур, зависящий от характера (природы) материала получаемых усов. Испарением в вакууме с последующей конденсацией паров получают усы цинка, серебра, платины, бериллия, кремния и других металлов. Усы железа, серебра, платины, бериллия, кремния и других металлов можно получить электролитическим осаждением. Существует несколько методов выращивания усов в твердой фазе.
Наиболее интересен метод ускоренного выращивания усов под давлением (метод Фишера). Стальную пластинку толщиной 0,3 см покрывают электролитически слоем олова толщиной 5 мкм и зажимают между двумя жесткими стальными пластинками; края полученного образца шлифуют и полируют. Под действием давления, приложенного к стальным пластинкам, на полированных краях слоя олова происходит ускоренный рост усов, достигающих длины 5 мм при 215 °С. После удаления усов с поверхности их рост начинается снова на прежних местах, что указывает на наличие фиксированных источников (центров) роста усов. Диаметр получаемых усов равен 0,05–5 мкм.
Тонкие металлические волокна можно также получать химическим травлением проволоки до нужного сечения. Например, травлением медной проволоки в азотной кислоте получают волокна диаметром < 1 мкм. Для получения тонких вольфрамовых волокон успешно применяют метод электролитического травления 15–20 %-м раствором NaOH в поле переменного электрического тока.
Методы определения размеров частиц и гранулометрического состава порошка. Металлический порошок представляет собой совокупность частиц размером от долей микрометра до миллиметра. Практически никогда не встречаются металлические порошки с частицами одного размера.
Совокупность выраженных в процентах количественных содержаний фракций порошка (диапазон размеров частиц между их верхним и нижним значениями) называют гранулометрическим составом порошка; его выражают обычно либо в виде таблиц, либо графически в виде кривой зернистости.
Гранулометрический состав порошка («грансостав») определяют ситовым, микроскопическим, седиментационным, кондуктометрическим и другими методами анализа (рис. 18).
Рис. 18. Диапазоны определения дисперсного состава порошков различными методами
Ситовый анализ. Анализ грансостава порошка проводят сухим просеиванием в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 1831894. Навеску порошка ((100±1) г при насыпной плотности порошка > 1,5 г/см3 или (50±0,5) г в других случаях) просеивают через набор стандартных тканых сеток (сит) с квадратными отверстиями различной величины; номер сетки определяет размер ее отверстия в свету.
Сита должны быть круглыми с диаметром обечайки 200 мм и глубиной от 25 до 50 мм. Для рассева порошков используют специальное устройство, работающее по принципу вращательного движения со скоростью вращения (300±15) мин -1 при одновременном встряхивании с равномерной частотой (180±10) в минуту. Просеивание продолжают до окончания рассева или в течение времени, указанного в нормативной документации на конкретный порошок. Время окончания рассева достигается в момент, когда количество порошка, проходящее в течение одной минуты через сито, задерживающее наибольшую его массу, изменяется менее чем на 0,1 % массы пробы для испытания.
Долю порошка, оставшуюся на сите при просеве, называют плюсовой фракцией, а прошедшую через сито – минусовой фракцией. Кроме того, часто термином «субситовая фракция» обозначают долю порошка, прошедшего через сетку с наименьшим размером отверстий в данном наборе сит.
Сухие и чистые сита устанавливают одно над другим в такой последовательности, чтобы наверху была сетка с самыми крупными отверстиями, а внизу – с самыми маленькими; набор сит снизу заканчивается обечайкой со сплошным дном-поддоном.
После рассева каждую фракцию порошка, находящуюся на сетке с отверстиями определенного размера, высыпают из сит, начиная с сита с наибольшими отверстиями. Содержимое на сите осторожно стряхивают на одну сторону и пересыпают на глянцевую бумагу. Порошок, приставший к сетке или рамке сита, осторожно протирают мягкой кистью через сетку в следующее сито с меньшими отверстиями. Фракцию, высыпанную на глянцевую бумагу, взвешивают с погрешностью < 0,05 г.
Сумма масс всех фракций должна составлять > 98 % от массы анализируемой пробы. Относительное содержание каждой из фракций X, %, вычисляют с точностью до 0, 1 % по формулеДля каждой фракции может быть указан средний размер ее частиц dср, определяемый как среднее арифметическое размеров отверстий плюсового и минусового сит. Зная средний арифметический размер частиц в каждой фракции d1 и ее массу m, можно рассчитать средний размер частиц порошка dn ср.
Возможны и другие приемы воздействия на навеску порошка в наборе сит, например, применение воздушных потоков при ситовом анализе взамен механического воздействия, а также вакуума, ультразвуковых и звуковых колебаний, использование электрического поля и т.д.
Микроскопический анализ. Анализ выполняют по ГОСТ 23402-78 для определения размеров частиц от 1 до 100 мкм при их сферической или полиэдрической форме. Измерение и подсчет количества частиц проводят под оптическим микроскопом визуально или автоматически. За размер частицы принимают при визуальном наблюдении максимальную хорду частицы в горизонтальном или вертикальном направлении; при автоматическом измерении – хорду частицы в горизонтальном направлении.
Для приготовления исследуемого препарата пробу для испытания массой 5–7 г тщательно перемешивают на стеклянной плитке, рассыпают полоской длиной 7–8 см и разделяют на 7 или 8 приблизительно равных частей. Четные части отбрасывают, а нечетные смешивают и повторно сокращают таким же образом, пока не получится проба массой 0,5–1,0 г. Затем переносят на кончике стеклянной палочки небольшое количество порошка на предметное стекло, добавляют 1–2 капли диспергирующей жидкости (вода с 1–2 % поверхностно–активных веществ, глицерин, парафиновое или кедровое масло), распределяют равномерно смесь палочкой по стеклу, накладывают покровное стекло и надавливают на него осторожно во избежание выхода больших частиц за пределы стекла; избыток жидкости удаляют промокательной бумагой.
Увеличение микроскопа подбирают в зависимости от размеров измеряемых частиц; оно должно быть таким, чтобы измеряемые изображения частиц имели размер > 1 мм; для измерения частиц размером 1 мкм требуется увеличение 1 400. Измерение частиц проводят в поле зрения, ограниченном прямоугольником или кругом с нанесенным диаметром; в нем должно находиться < 150 частиц, причем расстояние между ними должно быть не меньше размера большей из соседствующих между собой частиц.
Частицу считают принадлежащей к рассмотренному полю, если она находится внутри его или на половине периметра окружности или прямоугольника, ограничивающего поле зрения. Если порошок содержит частицы в большом интервале размеров и это из-за недостаточной глубины резкости объектива микроскопа не позволяет получать отчетливое изображение одновременно всех частиц, то малые и большие частицы наблюдают при разных увеличениях, но не более трех. При малом увеличении учитывают только большие частицы, а при большом увеличении – только малые.
Количественное распределение частиц по размерам получают, относя количество измеренных частиц 1-го класса к общему количеству измеренных частиц или к их общему расчетному количеству (если измерения проводили при двух или трех различных увеличениях). Под расчетным количеством измеренных частиц Nрасч понимают их количество, отнесенное к одному выбранному увеличению. Число полей зрения, просмотренных при разных увеличениях, должно быть одинаковым.
Если результатом испытаний должно быть массовое (объемное) распределение частиц по размерам, то класс самых крупных частиц, составляющих > 5 %, принимают за контрольный, в котором количество измеренных частиц должно составлять:Если после измерения 625 частиц число их в контрольном классе меньше, чем требуется, как указано выше, то следует на дополнительно выбранных полях зрения или на дополнительных площадях препарата провести дальнейшее измерение частиц с размерами только контрольного класса с тем, чтобы получить необходимое количество частиц.
Средний размер частиц класса равен среднеарифметическому значению размеров верхнего и нижнего пределов класса. Массовое (объемное) распределение частиц по размерам определяют так: возводят в третью степень средний размер частиц класса и умножают результат на количество частиц в этом классе; полученное произведение относят к сумме произведений для всех классов частиц.
Для оценки размеров частиц в интервале 0,001–10 мкм применяют методы электронной микроскопии, которые еще более трудоемки, чем оптическая микроскопия. Продолжительность микроскопического анализа резко уменьшается при использовании современных сканирующих вспомогательных систем, в том числе на основе обработки информации по телевизионному экрану.
Классификацию частиц в потоке газа можно провести в приборах разных типов. Один из подобных приборов – элютриатор. Все элютриаторы дают возможность оценивать грансостав порошка только приближенно. Несовершенства разделения порошков на фракции в элютриаторах устранены в приборах, сочетающих газодинамическое воздействие на порошок с центробежным (центрифуга Бако, коническая воздушная центрифуга, коническая аэрозольная центрифуга Гетца и др.).
Кондуктометрический анализ. Метод импульсной кондуктометрии предложен в 1949 г. Коултером. Он предусматривает определение фракционного состава порошка в электрическом поле. Идея метода проста, но чрезвычайно эффективна: если электропроводящую суспензию (взвесь порошка в электролите) перекачивать из одного объема в другой через короткий канал очень малого диаметра, а металлические электроды поместить раздельно в каждый из этих объемов, то при прохождении частицы через этот канал объем электролита в межэлектродной области изменится и на короткое время резко изменится электросопротивление в канале, что вызовет токовый импульс в цепи нагрузки. Длительность токового импульса зависит от скорости прохождения частицы по каналу, а амплитуда – от объема частицы (значит, и от ее линейного размера), электропроводности ее материала и некоторых других факторов. При последовательном прохождении по каналу частиц различного размера возникает последовательность импульсов разной амплитуды, что фиксируется соответствующей аппаратурой. Зная функциональную зависимость, связывающую эти амплитуды с линейным размером частиц, можно определить величину последних. Кондуктометрический анализ позволяет определять размеры частиц с отношением их диаметра (поперечного размера) к диаметру канала от 0,02 до 0,4–0,5.
Лазерный и рентгеновский методы. Лазерный метод определения фракционного состава порошка основан на явлении рассеивания когерентного монохроматического лазерного луча частицами порошка; величина углового рассеяния лазерных лучей частицами тем больше, чем они мельче. Диапазон размеров частиц, в котором эффективна работа лазерного анализатора, составляет от 2 до 170 мкм. Продолжительность анализа – около 2 мин.
На анализе рассеяния рентгеновских лучей, проходящих через среду со взвешенными в ней частицами, основан рентгеновский метод определения малых углов рассеяния (МУР); величина углового рассеяния узкого параллельного пучка рентгеновских лучей может достигать десятков угловых минут на частицах размером 2–100 нм (0,002–0,1 мкм).
Металлические нити
один из древних видов нитей. В древних Египте, Вавилоне и Аравии выковывали чистое, очень мягкое золото, которое вытягивали в нити. Золотыми нитями украшали роскошные ткани и одежду. В древней литературе часто упоминаются "золототканые одежды". Однако среди археологических находок встречаются лишь небольшие их фрагменты. Основная причина этого заключается в том, что если такая одежда становилась непригодной или ее хотели использовать для другой особы, то наряд попросту сжигали, переплавляя металл для повторного использования.
Известны два способа получения М. Н. в старину. Первый заключается в том, что из тонкой пластины золота или серебра нарезали узкие полоски, которые использовали для изготовления тканей или ими обматывали стержневые нити. Другой способ начали применять в IX в., он был позаимствован у злато-кузнецов. Канитель - тонкую проволоку получали протягиванием через ряд постепенно уменьшающихся отверстий. Примерно с XIII в. в шелкоткачестве стали применять позолоченную расплющенную серебряную канитель, которой обвивали шелковую нить. Использование таких нитей имело два существенных недостатка: одежда была дорогой и тяжелой.
В настоящее время М. Н. вырабатывают путем постепенного вытягивания (волочения) проволоки из меди и ее сплавов или путем нарезания плоской алюминиевой ленты (фольги). Для придания стойкости блеска на поверхность нитей наносят тончайший слой золота или серебра. Иногда нити покрывают цветными пигментами и тонкой защитной синтетической пленкой.
В нашей стране вырабатывают М. Н. следующих видов: волокна - округлая М. Н.; плющенка - плоская нить в виде ленточки; канитель - волокна или плющенка в виде спирали; мишура - крученая нить из волокон или плющенки; прядево - плющенка, скрученная с хлопчатобумажной или шелковой нитью. В импортных изделиях используются круглые проволочные нити или металлические полоски чаще всего из красной меди или латуни, платированные золотом или серебром, позолоченные огневым способом или покрытые цинком под блестящее серебро.
М. Н. используют для выработки тканей (как правило, в качестве утка) с определенным эффектом - парчи, для вечерних платьев, театральных занавесей, трикотажа, для изготовления погон, знаков отличия, золотошвейных изделий и для др. целей.
Энциклопедия моды и одежды . EdwART . 2011 .
Полезное
Смотреть что такое "Металлические нити" в других словарях:
Нити кранового пути — – состыкованные торцами направляющие, определяющие направление движения крана. [Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей РД 50:48:0075.01.05.] Рубрика термина: Крановое оборудование Рубрики энциклопедии:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА — получают из металлов (напр., Аl, Сu, Аu, Ag, Mo, W) и сплавов (латуни, стали, тугоплавких, напр. нихрома). Имеют поликристаллич. структуру (о М. в. монокристаллич. структуры см. Нитевидные кристаллы).Выпускают волокна, мононити (тонкие проволоки) … Химическая энциклопедия
Алюнит — металлические нити, получаемые из листов алюминиевой фольги, которые с двух сторон покрывают защитной полиэтилентерефталатной пленкой или предохраняющей винилацетатной эмульсией. Защищенный от окисления полуфабрикат разрезают на полоски… … Энциклопедия моды и одежды
Ковёр — художественное текстильное изделие, обычно с многоцветными узорами или изображениями, служащее главным образом для украшения и утепления помещений, а также для звукопоглощения (бесшумности). Самые ранние из сохранившихся ворсовых … Большая советская энциклопедия
МИШУРА — (араб.). 1) тончайшая серебряная или золоченая медная проволока (канитель), из котор. изготовляют парчу, бассонные изделия, галуны т. п. вещи низшего качества. 2) в переносном смысле: обманчивый блеск, обстановка, бьющая на роскошь, не имея… … Словарь иностранных слов русского языка
Ткань — У этого термина существуют и другие значения, см. Ткань (биология). Эта статья или раздел нуждается в переработке. текст не энциклопедичен … Википедия
Список типов тканей — Содержание 1 А 2 Б 3 В 4 Г 5 Д … Википедия
парча — и; ж. [перс. parca] Плотная шёлковая сложно узорчатая ткань, затканная золотыми или серебряными нитями. Узорчатая п. Золотая, серебряная п. ● В русских сказках парча выступает в качестве очень дорогого подарка девушке, женщине и является символом … Энциклопедический словарь
Мишура — (араб. ) несколько металлических ниток (обычно три) на бумажной основе, скрученных вместе. Цвета разнообразные. В старину это были позолоченные и посеребренные (позже использовалось поддельное золото и серебро) металлические нити, идущие на… … Энциклопедия моды и одежды
Гёбель, Генрих — Генрих Гёбель нем. Heinrich Göbel Род деятельности: часовщик, изобретатель первой пригодной для практического применения электрической лампы накаливания Дата рождения … Википедия
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
получают из металлов (напр., Аl, Сu, Аu, Ag, Mo, W) и сплавов (латуни, стали, тугоплавких, напр. нихрома). Имеют поликристаллич. структуру (о М. в. монокристаллич. структуры см. Нитевидные кристаллы).Выпускают волокна, мононити (тонкие проволоки), очень узкие полоски (обычно шириной 0,5-1,5 мм). Осн. методы получения: волочение проволок. строгание металлич. заготовок, разрезание фольги на очень узкие полоски; охлаждение струи расплава на холодной пов-сти; растяжение расплава; о др. методах см. Неорганические волокна. На М. в. иногда наносят поверхностные защитные (барьерные) слои др. металлов или их соединений.
Мех., термич., хим. и др. св-ва большинства М. в. близки к таковым для соответствующих металлов и сплавов. Металлич. мононити, получаемые волочением, имеют осевую ориентацию кристаллов, менее дефектны, чем др. виды М. в., и обладают высокой прочностью и упругостью. Все виды М. в. электропроводны, негигроскопичны.
К М. в. близки также металлизир. орг. волокна и нити, св-ва к-рых определяются как св-вами подложки, так и металлич. слоя. Широкое распространение получили покрытые металлами очень узкие полоски, нарезаемые из полимерных пленок (выпускают под назв. люрекс, алюнит, ламе).
М. в. и металлизир. волокна и нити используют для изготовления текстильных изделий и их отделки (напр., парчовые ткани, трикотаж с люрексом, нетканые материалы, войлок, антистатич. ткани и ковры, галуны, шнуры, воинские знаки различия, шитье золотом и серебром, елочные украшения). Высокопрочные и термостойкие М. в. (молибденовые, вольфрамовые, стальные) - армирующие наполнители для легких металлов и сплавов, а также керамич. материалов, что существенно повышает их мех. св-ва и теплостойкость. Металлич. нити, а также ткани и сетки из них - наполнители полимерных композиц. материалов (напр., фрикционных-для тормозных колодок транспортных ср-в); сетки применяют также для разделения дисперсных систем (сита), в произ-ве бумаги и картона, сетки и войлоки-для фильтрации жидкостей и газов (в т. ч. агрессивных и горячих); войлоки - прокладочные и уплотнит. материалы. Мн. виды М. в. (нити, сетки, жгуты и др.) используют в электро- и радиотехнике.
Лит.: Алюминиевые и магниевые сплавы, армированные волокнами, М., 1974; Косторнов А. Г., Проницаемые металлические волокновые материалы, К., 1983; Наполнители для полимерных композиц. материалов, пер. с англ., М., 1981; Moncrieff R.W., Man-made fibres, 6 ed., N. Y.-Toronto, 1975.
К. Е. Перепелкин.
Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .
Смотреть что такое "МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА" в других словарях:
Волокна химические — волокна, получаемые из органических природных и синтетических полимеров. В зависимости от вида исходного сырья В. х. подразделяются на синтетические (из синтетических полимеров) и искусственные (из природных полимеров). Иногда к В. х.… … Большая советская энциклопедия
Металлические нити — один из древних видов нитей. В древних Египте, Вавилоне и Аравии выковывали чистое, очень мягкое золото, которое вытягивали в нити. Золотыми нитями украшали роскошные ткани и одежду. В древней литературе часто упоминаются золототканые одежды … Энциклопедия моды и одежды
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА — волокнистые материалы, получаемые из нек рых элементов (В, металлы), их оксидов (Si, Аl или Zr), карбидов (Si или В), нитридов (Аl) и др., а также из смесей указанных соед., напр. разл. оксидов или карбидов. См. также Стеклянное волокно,… … Химическая энциклопедия
Химические волокна — Химические волокна волокна, получаемые из природных и синтетических органических полимеров. Содержание 1 История 1.1 Основные этапы в развитии химических волокон … Википедия
Химические волокна — текстильные волокна и нити, вырабатываемые в заводских условиях путем формования их из природных или синтетических полимеров. Искусственные химические волокна получают из высокомолекулярных соединений, встречающихся в природе в готовом виде,… … Энциклопедия моды и одежды
Стекловата из супертонкого волокна — – имеет плотность 25 кг/м3, теплопроводность 0,03 Вт/(м·К), температурах эксплуатации от 60 до +450°С., звукопоглощение 0,65–0,95 в диапазоне частот 400–2000 Гц. Стекловата из супертонкого волокна, а также изделия на ее основе… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
index — 01 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ТЕРМИНОЛОГИЯ. СТАНДАРТИЗАЦИЯ. ДОКУМЕНТАЦИЯ 01.020 Терминология (принципы и координация) 01.040 Словари 01.040.01 Общие положения. Терминология. Стандартизация. Документация (Словари) 01.040.03 Услуги. Организация фирм,… … Стандарты Международной организации по стандартизации (ИСО)
индекс — 01 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ТЕРМИНОЛОГИЯ. СТАНДАРТИЗАЦИЯ. ДОКУМЕНТАЦИЯ 01.020 Терминология (принципы и координация) 01.040 Словари 01.040.01 Общие положения. Терминология. Стандартизация. Документация (Словари) 01.040.03 Услуги. Организация фирм,… … Указатель национальных стандартов 2013
ВОЛОКНО — ВОЛОКНО, фиброзное вещество, состоящее из длинных узких клеток животного, растительного, минерального или синтетического происхождения. В волокнах животного происхождения содержатся молекулы протеина; такими волокнами являются шерсть, шелк, мохер … Научно-технический энциклопедический словарь
59.060 — Текстильные волокна 59.060.01 Текстильные волокна в целом 59.060.10 Натуральные волокна 59.060.20 Химические волокна 59.060.30 Минеральные и металлические волокна 59.060.99 Текстильные волокна прочие см.также index … Стандарты Международной организации по стандартизации (ИСО)
Металлическое волокно - Metallic fiber
Металлические волокна изготовлены волокна , состоящие из металла, металлические сплавы с пластиковым покрытием металл, металл-пластик с покрытием, или сердечник полностью покрыт металлом.
Золотые и серебряные волокна, берущие свое начало в текстиле и одежде, с древних времен использовались в качестве пряжи для украшения тканей. В последнее время алюминиевая пряжа, пряжа из алюминизированного пластика и нейлоновая пряжа из алюминия заменили золото и серебро.
Сегодняшняя промышленность по производству металлических волокон в основном предлагает волокна из нержавеющей стали, никеля, титана, меди и алюминия для различных применений. Металлические нити можно покрыть прозрачными пленками, чтобы минимизировать потускнение.
Металлическое волокно также может быть срезано из проволоки (стальной ваты), срезано из фольги, пучок может быть вытянут из проволоки большего диаметра, изготовлен из слитка, отлит из расплавленного металла или выращен вокруг затравки (часто углерода).
СОДЕРЖАНИЕ
История
Золото и серебро с древних времен использовались в качестве украшения в одежде и тканях королей, вождей, знати и людей со статусом. Многие из этих элегантных тканей можно найти в музеях по всему миру. Исторически металлическая нить создавалась путем обертывания металлической полосы вокруг сердцевины волокна (хлопка или шелка), часто таким образом, чтобы раскрыть цвет сердцевины волокна, чтобы улучшить визуальное качество украшения. Древние ткани и одежда, сотканные полностью или частично из золотых нитей, иногда называют тканью из золота . Их ткали на византийских ткацких станках с VII по IX века, а затем на Сицилии , Кипре , Лукке и Венеции . Ткачество также процветало в XII веке во времена правления Чингисхана, когда искусство и торговля процветали при монгольском правлении в Китае и некоторых регионах Ближнего Востока. Компания Dobeckmum произвела первое современное металлическое волокно в 1946 году.
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 лабораторной установке. 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 запущено в 1966 году. В настоящее время металлические волокна широко производятся и используются во всех видах технологий. Это зрелый сектор с широким спектром приложений.
В прошлом алюминий часто служил основой металлического волокна. В последнее время нержавеющая сталь стала доминирующим металлом для металлических волокон. В зависимости от сплава металлические волокна придают пряже свойства, которые позволяют использовать ее в более высокотехнологичных областях.
Свойства волокна
Металлические волокна существуют в разных формах и диаметрах. Как правило, этот сектор предлагает металлические волокна диаметром от 100 мкм до 1 мкм.
Металлические волокна существуют как в длинных, непрерывных, так и в коротких волокнах (с соотношением длина / диаметр 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 отличная термическая стойкость позволяет им выдерживать экстремальные температуры. Коррозионная стойкость достигается за счет использования высококачественных сплавов в нержавеющих сталях или других металлах. Другие полезные механические свойства металлических волокон включают высокую деформацию разрушения, пластичность, ударопрочность, огнестойкость и звукоизоляцию.
Структуры и изделия из спеченных металлических волокон обладают высокой пористостью, но при этом остаются прочными и долговечными. Это дает преимущества функции и структуре конкретных приложений, таких как фильтрация или электроды.
Металлические нити с покрытием помогают минимизировать потускнение. При использовании подходящих клеев и пленок на них не влияет соленая вода, хлорированная вода в плавательных бассейнах или климатические условия. Если возможно, все, что сделано из металлических волокон, следует подвергнуть химчистке, если на них нет этикетки по уходу. Глажка может быть проблематичной, поскольку тепло от утюга, особенно при высоких температурах, может расплавить волокна.
Способ производства
Есть несколько процессов, которые можно использовать для производства металлических волокон.
Наиболее распространенная технология известна как рисование пучков. 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 протягивают до тех пор, пока не будет получен желаемый диаметр отдельных нитей в жгуте. Технология волочения пучков позволяет изготавливать непрерывные пучки металлических волокон длиной до нескольких километров. Из-за характера процесса поперечное сечение волокон восьмиугольное. Чтобы получить высококачественные волокна, эту технологию можно отрегулировать, чтобы получить однородные, очень тонкие волокна с очень узким разбросом эквивалентных диаметров. Специальные разработки за последние пару лет позволили использовать эту технологию для производства волокон диаметром от 200 нм и ниже.
В процессе ламинирования слой алюминия герметизируется между двумя слоями ацетатной или полиэфирной пленки. Эти волокна затем разрезаются на продольные полосы для пряжи и наматываются на бобины. Металл может быть окрашен и запечатан в прозрачную пленку, клей может быть окрашен или пленка может быть окрашена перед ламинированием. Есть много различных вариантов цвета и эффекта, которые могут быть выполнены из металлических волокон, что позволяет создавать самые разные образы.
При использовании технологии фольгирования возможны волокна диаметром до 14 мкм и с более прямоугольным поперечным сечением. Таким образом получаются полунепрерывные пучки волокон или штапельных волокон.
Обработка штапельных волокон позволяет получать полунепрерывные пучки волокон толщиной до 10 мкм. Улучшение производства штапельного волокна позволяет уменьшить разброс по диаметру для этих видов волокон, а также настроить геометрию волокна. Эта технология уникальна по сравнению со стружкой из фольги или прядением из расплава из-за небольшого достижимого диаметра и относительно небольшого разброса диаметров.
Металлические волокна также можно изготавливать с помощью процесса металлизации . Этот процесс включает нагревание металла до его испарения, а затем нанесение его под высоким давлением на полиэфирную пленку. В результате этого процесса получаются более тонкие, гибкие, прочные и удобные волокна.
Металлическое волокно также может быть вырезано из проволоки (стальной ваты), отлито из расплавленного металла или выращено вокруг семени (часто углеродного).
Виды изделий из металлического волокна
Спеченная среда
металлические волокна превращаются в волокнистую среду в виде нетканого полотна или спеченных структур, состоящих из волокон диаметром от 1,5 до 80 мкм. Эти пористые материалы из металлических волокон из-за их уникальности использовались в самых требовательных приложениях. Высоко ценится преимущество сочетания превосходной проницаемости материала (пористость до 90% для спеченных и до 99% для нетканых конструкций) в сочетании с высокой коррозионной и температурной стойкостью. Спеченная пористая структура не имеет связующего, поскольку отдельные волокна прочно связаны между собой межметаллическим диффузионным соединением. Трехмерные спеченные конструкции также стали стандартным продуктом. Некоторые из последних разработок относятся к фильтрующим средам, использующим комбинацию металлических и неметаллических волокон, что позволяет использовать лучшее из обоих миров.
Короткие волокна
Специально разработанный процесс позволяет производить отдельные порошкообразные металлические волокна, известные как короткие волокна с диапазоном длины по диаметру (L / D), равным 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
Другие изделия из металлического волокна представляют собой полимерные гранулы или зерна, состоящие из металлических волокон. Несколько пучков волокон склеиваются вместе с различными размерами и наносится соответствующее совместимое экструзионное покрытие. После измельчения этих покрытых пучков на гранулы их можно использовать в качестве добавок при производстве специальных проводящих / защитных пластмассовых деталей путем литья под давлением и экструзии. Уникальное преимущество металлических волокон заключается в формировании проводящей сети с относительно ограниченным объемом проводящих добавок.
Нетканые материалы или войлоки могут производиться из металлических волокон, как и из традиционных текстильных волокон. В очень ограниченном количестве случаев можно применять иглопробивку, чтобы спутать волокна и получить войлок с иглопробивным отверстием.
Пучок бесконечных волокон из нержавеющей стали можно превратить в пряжу с помощью процессов текстильного прядения. Существует две формы пряжи: одна с небольшим количеством волокон, а другая с большим количеством волокон. Первый с числом нитей около 275 может быть преобразован в филаментную пряжу путем добавления скрутки к жгуту. Пучки из нескольких тысяч волокон обычно используются для преобразования волокон в пряжу. Это может быть достигнуто за счет разрушения при растяжении и последующих традиционных технологий прядения. В результате получается 100% металлическая пряжа. В процессе прядения можно смешивать жгуты, а также производить смешанные пряжи. Возможны смеси с хлопком, полиэстером и шерстью. Впоследствии металлическая пряжа может быть преобразована в различные текстильные изделия с использованием текстильных процессов. Возможны вязание (круговое, плоское, основное) и плетение, а также плетение. Смешанные текстильные изделия можно получить, комбинируя металлические пряжи с другими пряжами или используя пряжу, которая имеет внутри два вида волокон и, следовательно, уже сама по себе является смешанной.
Для изготовления кабелей две или более нити скручиваются вместе несколько раз. При этом контролируется кручение и прямолинейность кабеля. Кабель можно точно настроить для определенного применения, комбинируя нити разной силы, диаметра или количества витков, или путем предварительного формования.
Металлическое волокно может использоваться в качестве армирующего волокна для композитных материалов, улучшая характеристики разрушения при ударе и улучшая электрическую проводимость. Традиционные армирующие волокна из углеродного или стекловолокна имеют очень ограниченные возможности удлинения, что приводит к хрупкому и взрывному разрушению. Металлические волокна прекрасно дополняют это действие и могут поглотить гораздо больше энергии, прежде чем сломаться. Обработка не отличается от любой другой армирующей фибры для композитного материала. Можно даже комбинировать металлические волокна с другими волокнами в «гибридную» композитную структуру, сочетающую в себе все преимущества углерода, стекла и стали.
Продюсеры
В настоящее время металлические волокна производятся в основном в Европе. Крупнейшим и наиболее интегрированным производителем металлического волокна в мире является многонациональная компания Bekaert со штаб-квартирой в Бельгии, но с производственными площадками в Европе, Азии и Америке. Три производителя по-прежнему производят металлическую пряжу в США. Metlon Corporation - один из оставшихся производителей в США, который предлагает широкий ассортимент ламинированной и неламинированной металлической пряжи, а также Brightex Corporation, Reiko. Co из Японии и Южной Кореи, такая как Hwa Young, также производит металлические волокна. Китай также производит металлическую пряжу; В городе Дунъян насчитывается более 100 фабрик, хотя некоторые из них являются домашними производственными площадками, а не обычными фабриками. Двумя наиболее популярными фабриками являются Salu Metallic Yarn и Aoqi Textile.
В 2020 году Fibrecoat, немецкий стартап из Аахена, начал производить базальтовые волокна с алюминиевым покрытием в Германии, их запатентованная технология покрытия позволяет экспоненциально увеличить скорость производства и снизить этапы процесса, потребление энергии и цену.
Товарные знаки
Bekaert производит металлические волокна и многие производные продукты, такие как непрерывное волокно, спеченный материал, нетканые структуры, полимерные гранулы, тесьму, тканые материалы, кабели, пряжу и короткие волокна. Хорошо зарекомендовавшие себя торговые марки - Bekipor, Beki-shield и Bekinox.
Компания Lurex производит металлические волокна в Европе более пятидесяти лет. Они производят широкий спектр изделий из металлических волокон, включая волокна, используемые в тканях одежды , вышивке , тесьме , вязании, военных регалиях, отделке, веревках, шнурах и украшении кружевной поверхности. Большинство волокон люрекса имеют полиамидную пленку, покрывающую металлическую прядь, но также используются полиэстер и вискоза. Волокна также обрабатываются смазкой PW, маслом на минеральной основе , которая способствует простоте использования.
Metlon Corporation является товарным знаком Metallic Yarns в США и производит металлическую пряжу более шестидесяти лет. Metlon производит свою металлическую пряжу, обматывая пряжу с одним разрезом двумя концами нейлона. Один конец нейлона оборачивают по часовой стрелке, а другой конец оборачивают против часовой стрелки вокруг металлической пряжи. Чаще всего используется нейлон 15 денье или 20 денье, но более тяжелые денье используются для специальных целей.
Использует
Металлические волокна используются в самых разных секторах и сегментах.
Автомобильная промышленность
Спеченные листы из металлического волокна используются для фильтрации твердых частиц дизельного топлива и бензина, а также фильтров вентиляции картера .
Термостойкие текстильные материалы изготавливаются из металлических волокон для процессов гибки автомобильных стекол. Эти ткани из металлического волокна защищают стекло в процессе гибки при высоких температурах и давлении.
Также нагревательные кабели для обогрева автомобильных сидений и трубки избирательного каталитического восстановления , баки adblue . Греющие кабели с металлическим волокном демонстрируют чрезвычайно высокую гибкость и долговечность по сравнению с медной проволокой.
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 соединяются металлическим способом путем спекания, а не удерживаются вместе связующим материалом.
Пористые пористые листы из спеченного металлического волокна используются в качестве шумопоглощающей среды в салоне самолета, уменьшая звуки HVAC и шум вспомогательной силовой установки .
Технический текстиль
Металлические волокна могут служить антистатическими волокнами для текстильных изделий, которые, в частности, могут использоваться в электрозащитной одежде или антистатических биг-бегах.
Не только антистатические, но и экранирование от электромагнитных помех (EMI) может быть достигнуто с помощью текстиля из металлического волокна.
Текстильные изделия из волокна из нержавеющей стали можно нагревать с помощью электрического тока, а также использовать для изготовления устойчивой к порезам одежды (перчаток). Допустим, это современная кольчуга .
Фильтры из металлического волокна могут достигать очень высокой пористости при очень малых размерах пор, что делает их пригодными для фильтрации HEPA и ULPA . Эти фильтры используются, среди прочего, на атомных электростанциях в качестве меры безопасности для предотвращения возможного выброса радиоактивного пара.
Фильтры из металлического волокна используются для очистки судового топлива и смазочного масла.
Другое использование металлических волокон
Другим часто используемым для металлических волокон обивки ткани и текстильные изделия , такие как Ламэ и парчи . Многие люди также используют металлические волокна в ткачестве и вышивании . Сегодня все чаще встречаются металлические волокна в одежде, от одежды для вечеринок и вечеринок до клубной одежды, одежды для холодной погоды и выживания, а также повседневной одежды. Металлическую пряжу ткут, плетут и вяжут во многие модные ткани и отделки. Для дополнительного разнообразия металлическая пряжа скручивается с другими волокнами, такими как шерсть, нейлон, хлопок и синтетические смеси, для получения пряжи, которая добавляет эффекты новизны к конечной ткани или отделке.
Нержавеющая сталь и другие металлические волокна используются в линиях связи, таких как телефонные линии и линии кабельного телевидения.
Волокна из нержавеющей стали также используются в коврах . Они рассредоточены по ковру вместе с другими волокнами, поэтому не обнаруживаются. Наличие волокон помогает проводить электричество, уменьшая статический шок. Эти типы ковров часто используются в компьютерных областях, где вероятность образования статического электричества намного выше. Другие применения включают шинный шнур, носовые обтекатели ракет, рабочую одежду, такую как защитные костюмы, космические костюмы и устойчивые к порезам перчатки для мясников и других людей, работающих рядом с лезвиями или опасными механизмами.
Металлические волокна могут использоваться в качестве армирующего волокна или волокна для электропроводности для армированных волокном композитов.
Читайте также: