Lif - Fiber

Bir demet optik fiber

Lif veya lif (Latince'den: fibra ) , genişliğinden önemli ölçüde daha uzun olan doğal veya insan yapımı bir maddedir. Lifler genellikle diğer malzemelerin imalatında kullanılır. En güçlü mühendislik malzemeleri genellikle karbon fiber ve ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen gibi fiberleri içerir .

Sentetik lifler, doğal liflere kıyasla genellikle çok ucuza ve büyük miktarlarda üretilebilir, ancak giyim için doğal lifler, sentetik muadillerine göre rahatlık gibi bazı faydalar sağlayabilir.

Doğal lifler

Doğal lifler lif şeklinde gelişir veya oluşur ve bitkiler, hayvanlar ve jeolojik süreçler tarafından üretilenleri içerir. Kökenlerine göre sınıflandırılabilirler:

Sentetik lifler

Sentetik veya kimyasal lifler, kimyasal bileşimi, yapısı ve özellikleri üretim sürecinde önemli ölçüde değişen liflerdir. Modada, bir lif, bir kumaşa örülebilen veya dokunabilen uzun ve ince bir iplik veya malzeme ipliğidir. Sentetik lifler, rejenere liflerden ve sentetik liflerden oluşur.

Yarı sentetik lifler

Yarı sentetik lifler, doğal olarak uzun zincirli polimer yapıya sahip hammaddelerden yapılır ve kimyagerin sentezlediği naylon (poliamid) veya dakron (polyester) gibi tamamen sentetik liflerin aksine, yalnızca kimyasal işlemlerle değiştirilir ve kısmen bozulur . polimerizasyon (zincir oluşturma) reaksiyonları ile düşük moleküler ağırlıklı bileşikler. En eski yarı sentetik elyaf, selülozla rejenere edilmiş elyaf olan rayon'dur . Yarı sentetik liflerin çoğu, selülozla yeniden üretilmiş liflerdir.

Selüloz rejenere lifler

Selüloz lifleri , doğal selülozdan yeniden üretilmiş suni liflerin bir alt kümesidir . Selüloz çeşitli kaynaklardan gelir: ağaç odun elyafı, suni ipek gelen bambu elyafı bambu, Seacell gelen deniz yosunu bu liflerin üretiminde, vb selüloz, viskoz bir kütle olarak oldukça saf bir biçimde indirgenir ve ekstrüzyon ile elyaf haline getirilir iplik memeleri aracılığıyla. Bu nedenle, üretim süreci, bitmiş ürünlerde doğal kaynak malzemeden ayırt edici birkaç özellik bırakır.

Bu lif türünün bazı örnekleri şunlardır:

Tarihsel olarak, selüloz diasetat ve -triasetat, rayon terimi altında sınıflandırıldı, ancak şimdi farklı malzemeler olarak kabul ediliyor.

Sentetik elyaflar

Sentetik , selüloz veya protein gibi doğal maddelerden türetilen insan yapımı liflerin aksine, tamamen petrokimya gibi sentetik malzemelerden gelir .

Takviyeli plastiklerde lif sınıflandırması iki sınıfa ayrılır: (i) genel en boy oranı (lif uzunluğunun çapa oranı olarak tanımlanır) 20 ile 60 arasında olan, süreksiz lifler olarak da bilinen kısa lifler ve (ii) uzun lifler, sürekli lifler olarak da bilinir, genel en boy oranı 200 ile 500 arasındadır.

metalik lifler

Metalik lifler bakır, altın veya gümüş gibi sünek metallerden çekilebilir ve nikel, alüminyum veya demir gibi daha kırılgan olanlardan ekstrüde veya biriktirilebilir.

Karbon fiber

Karbon fiberler genellikle oksitlenmiş ve PAN gibi piroliz yoluyla karbonlaştırılmış polimerlere dayanır , ancak nihai ürün neredeyse saf karbondur.

silisyum karbür elyaf

Silikon karbid bazik polimerler olmayan lifler, hidrokarbonlar, karbon atomlarının yaklaşık% 50 silikon atomları ile değiştirildiği, ancak polimerler, poli-karbo- adlandırılan silanlar . Piroliz, çoğunlukla oksijen, titanyum veya alüminyum gibi diğer elementleri içeren, ancak mekanik özellikleri karbon fiberlerinkine çok benzeyen amorf bir silisyum karbür verir.

Fiberglas

Fiberglas özel cam ve yapılmış, fiber optik saflaştırılmış doğal yapılmış, kuvars , doğal ham maddelerin, gelen sentetik elyaflar silika elyaf yapılmış, sodyum silikat (su camı) ve bazalt lifi erimiş bazalt yapılmış.

Mineral lifler

Mineral lifler özellikle güçlü olabilir çünkü az sayıda yüzey kusuru ile oluşturulurlar, asbest yaygındır.

polimer lifler

  • Polimer lifler, tamamen fiziksel bir işlemle doğal malzemelerden ortaya çıkmak yerine sentetik kimyasallara (genellikle petrokimyasal kaynaklardan) dayanan, sentetik liflerin bir alt kümesidir . Bu liflerden yapılır:
    • poliamid naylon
    • PET veya PBT polyester
    • fenol-formaldehit (PF)
    • polivinil klorür elyaf (PVC) vinyon
    • poliolefinler (PP ve PE) olefin lifi
    • akrilik polyesterler, saf polyester PAN elyafları, karbon elyafı düşük oksijen ortamında kavrularak yapmak için kullanılır . Geleneksel akrilik elyaf, yün için sentetik bir ikame olarak daha sık kullanılır. Karbon fiberler ve PF fiberler, termoplastik olmayan reçine bazlı iki fiber olarak belirtilmektedir , diğerlerinin çoğu eritilebilir.
    • Twaron , Kevlar ve Nomex gibi
    aromatik poliamidler (aramidler) yüksek sıcaklıklarda termal olarak bozunur ve erimezler. Bu lifler, polimer zincirleri arasında güçlü bir bağa sahiptir.
  • polietilen (PE), sonunda aşırı uzun zincirler / HMPE (örn. Dyneema veya Spectra).
  • Üretan lifleri spandex teknolojisinin yerini almaya başlasa da , elastomerler , örneğin spandeks bile kullanılabilir .
  • poliüretan elyaf
  • elastolefin
  • Birlikte ekstrüde edilmiş lifler, genellikle bir çekirdek kılıf veya yan yana olarak lifi oluşturan iki farklı polimere sahiptir. Statik eleme sağlamak için nikel kaplamalı, antibakteriyel özellikler sağlamak için gümüş kaplamalı ve radar sapması için RF sapması sağlamak için alüminyum kaplamalı gibi kaplamalı lifler mevcuttur . Radar samanı aslında alüminyumla kaplanmış sürekli bir cam kıtık makarasıdır. Uçağa monteli yüksek hızlı bir kesici, radar sinyallerini karıştırmak için hareket halindeki bir uçaktan püskürürken onu parçalar.
  • mikrofiberler

    Mikrodenye lifleri olarak da bilinen mikro lifler. Akrilik, naylon, polyester, liyosel ve suni ipek elyaflar mikro elyaf olarak üretilebilir. 1980'lerin başında Japonya'da Mikrofiberler icat edildi. 1986'da Almanya'nın Hoechst AG şirketi Avrupa'da mikrofiber üretti. Fiber, 1990 yılında DuPont tarafından Amerika Birleşik Devletleri'ne girdi.

    Mikrolitler, içinde tekstil alt denyeli lif (örneğin bakınız , polyester , 0.5 denye çekilmiş). Denye ve Dtex , ağırlık ve uzunluk bazında iki lif verimi ölçümüdür. Elyaf yoğunluğu biliniyorsa, bir lif çapınız da vardır, aksi takdirde çapları mikrometre cinsinden ölçmek daha kolaydır. Teknik liflerdeki mikro lifler, genellikle filtrasyonda kullanılan ultra ince liflere (cam veya eritilerek şişirilmiş termoplastikler ) atıfta bulunur . Daha yeni elyaf tasarımları, birden fazla daha ince elyafa ayrılan ekstrüde elyafı içerir. Sentetik liflerin çoğu yuvarlak kesitlidir, ancak özel tasarımlar içi boş, oval, yıldız şeklinde veya trilobal olabilir . İkinci tasarım, daha optik olarak yansıtıcı özellikler sağlar. Sentetik tekstil lifleri genellikle dokuma, dokuma olmayan veya örgü bir yapıda hacim sağlamak için kıvrılır. Fiber yüzeyler ayrıca mat veya parlak olabilir. Donuk yüzeyler daha fazla ışığı yansıtırken, parlak, ışığı iletme ve lifi daha şeffaf hale getirme eğilimindedir.

    Çok kısa ve/veya düzensiz liflere fibriller denir. Pamuk veya ağartılmış kraft gibi doğal selüloz , ana lif yapısından dışarı doğru çıkıntı yapan daha küçük lifler gösterir.

    Seçilen liflerin tipik özellikleri

    Lifler, doğal ve insan yapımı (sentetik) maddelere ayrılabilir, özellikleri birçok uygulamada performanslarını etkileyebilir. Günümüzde, insan yapımı fiber malzemeler bir dizi uygulamada cam ve ahşap gibi diğer geleneksel malzemelerin yerini almaktadır. Bunun nedeni, suni ve sentetik liflerin belirli teknik mühendisliğe uyacak şekilde kimyasal, fiziksel ve mekanik olarak tasarlanabilmesidir. Bir elyaf türü seçerken, bir üretici, özelliklerini, uygulamaların teknik gereksinimleri ile dengeleyecektir. Üretim için seçilebilecek çeşitli lifler mevcuttur. Sentetik liflerin özelliklerine kıyasla örnek doğal liflerin tipik özellikleri aşağıda verilmiştir.

    Tablo 1. Seçilmiş Doğal Liflerin Tipik Özellikleri
    lif türü Elyaf Çapı

    (içinde)

    Spesifik yer çekimi Gerilme direnci

    (Ksi)

    Elastik modülü

    (Ksi)

    Kopma Uzaması

    (%)

    Su soğurumu

    (%)

    odun lifi

    (Kraft Hamuru)

    0.001-0.003 1.5 51-290 1500-5800 Yok 50-75
    musamba Yok Yok 12 130 9.7 Yok
    Hindistan cevizi 0.004-0.016 1.12-1.15 17.4-29 2750-3770 10-25 130-180
    Sisal 0.008-0.016 1.45 40-82.4 1880-3770 3-5 60-70
    şeker kamışı küspesi 0.008-0.016 1.2-1.3 26.7-42 2175-2750 1.1 70-75
    Bambu 0.002-0.016 1.5 50.8-72.5 4780-5800 Yok 40-45
    Jüt 0.004-0.008 1.02-1.04 36,3-50,8 3770-4640 1.5-1.9 28.64
    fil otu 0.003-0.016 0.818 25.8 710 3.6 Yok
    a ACI 544'ten uyarlanmıştır. IR-96 P58, referans [12] P240 ve [13]

    b N/A, hazır olmayan veya uygulanamayan mülkler anlamına gelir


    Tablo 2. Seçilmiş Sentetik Elyafların Özellikleri
    lif türü Elyaf Çapı

    (0,001 inç)

    Spesifik yer çekimi Çekme Dayanımı (Ksi) Elastikiyet Modülü  

    (Ksi)

    Kopma Uzaması

    (%)

    Su soğurumu

    (%)

    Erime noktası

    (℃)

    Maksimum Çalışma

    Sıcaklık (℃)

    Çelik 4-40 7.8 70-380 30.000 0,5-3,5 sıfır 1370 760
    Bardak 0.3-0.8 2.5 220-580 10.400-11.600 2-4 Yok 1300 1000
    Karbon 0.3-0.35 0.90 260-380 33.400-55.100 0,5-1,5 sıfır 3652-3697 Yok
    Naylon 0.9 1.14 140 750 20-30 2.8-5.0 220-265 199
    Akrilikler 0.2-0.7 1.14-1.18 39-145 2.500-2.800 20-40 1.0-2.5 ayrıştırma 180
    Aramid 0.4-0.5 1.38-1.45 300-450 9.000-17.000 2-12 1.2-4.3 ayrıştırma 450
    Polyester 0.4-3.0 1.38 40-170 2.500 8-30 0,4 260 170
    polipropilen 0.8-8.0 0.9 65-100 500-750 10-20 sıfır 165 100
    polietilen

       Düşük

       Yüksek

    1.0-40.0

    0.92

    0.95

    11-17

    50-71

    725

    25-50

    20-30

    sıfır

    sıfır

    110

    135

    55

    65

    a ACI 544'ten uyarlanmıştır. IR-96 P40, referans [12] P240, [11] P209 ve [13]

    b N/A, hazır olmayan veya uygulanamayan mülkler anlamına gelir

    Yukarıdaki tablolar sadece liflerin tipik özelliklerini göstermektedir, aslında aşağıdaki gibi (a'dan z'ye) ifade edilebilecek daha fazla özellik vardır:

    Ark Direnci, Biyobozunur , Lineer Termal Genleşme Katsayısı , Sürekli Servis Sıcaklığı, Plastiklerin Yoğunluğu , Sünek / Gevrek Geçiş Sıcaklığı, Kopmada Uzama, Akmada Uzama, Yangına Dayanım, Esneklik, Gama Işınım Direnci, Parlaklık, Cam Geçiş Sıcaklığı , Sertlik , Isı Sapma Sıcaklığı , büzülme, Sertlik , Nihai gerilme mukavemeti , termal izolasyon , pekliği , Asetat , UV Direnç, Cilt direnç , su emme, Young Modülü

    Ayrıca bakınız

    Referanslar