طناب سرامیکی چیست؟

طناب سرامیکی فایبر نوعی نخ است که در دسته نسوزهای سبک قرار دارد، این نخ همچنین یک ماده عایق است که برای مصارف بین 650 درجه سانتی گراد تا 1430 درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار می گیرد، طناب سرامیکی از الیاف بافته بلند، انعطاف پذیر و ترکیبی تشکیل شده است.

فیبر سرامیکی از سه عنصر اساسی تشکیل شده است که شامل سیلیس، آلومینا و زیرکونیوم است، این ماده عایق حرارتی برای درجه حرارت بالا به راحتی قابل استفاده است. پتو های و پارچه های تهیه شده از طناب سرامیکی در عایق کاری کوره های صنعتی، دیگ های بخار، لوله و دودکش مورد استفاده قرار می گیرد و همچنین در کلیه عایق های فنی که نیاز به درجه حرارت بالا دارد مورد استفاده قرار می گیرد.

هر چه الیاف تولید شده دارای خلوص بالاتری باشد درای سیلیس و آلومینیوم خالص تری بوده بنابراین در اولین احتراق دود نمی کند و در هنگام احتراق تولید بو نمی کنند. به دلیل داشتن خواص عایق بشتر در ساختار آنها باعث صرفه جویی در مصرف انرژی بیشتر به جای آجرهای آتش نشانی و عایق می شود.

نخ های سرامیک فایبر کمتر تحت تأثیر مواد شیمیایی قرار می گیرد (به جز مواقعی که تحت تأثیر اسید فسفریک، اسید هیدروفلوئوریک و قلیاهای قوی مانند Na2O، K2O قرار می گیرد). خصوصیات حرارتی و مشخصه آن پس از خیس و خشک شدن یکسان است و هنوز هم همان خاصیت عایق حرارتی را دارد. فیبر سرامیک که به دلیل تکنولوژی تولید از ساختار فیبر طولانی برخوردار است، به دلیل این ویژگی، به هیچ عامل اتصال دهنده شیمیایی برای تولید آن نیازی نیست.

به علت توانایی عایق حرارتی این نخ که تا 1430 درجه سانتی گراد در عایق کاری مقاوم است، صرفه جویی زیادی در مصرف انرژی در مصارف صنعتی می شود. این محصول برای عایق بندی صوتی و حریق عالی و همچنین برای عایق بندی دمای بالا بسیار عالی است.طناب سرامیکی فایبر از لحاظ ابعادی الیافی بسیار بلند و دارای سطح مقطع بسیار کمی هستند. به عنوان مثال، طناب سرامیکی که به صورت تجاری در دسترس هستند، دارای قطری حدود 10 میکرومتر می باشند.

با توجه به هندسه و شکل ظاهری این الیاف، خواص الیاف از لحاظ ظاهری با مواد فله ای همان ماده تفاوت زیادی دارند. به طور مثال، الیاف سرامیک نسبت به سرامیک فله از استحکام بسیار بالاتری برخوردار بوده، مقاومت بیشتری نسبت به خرابی دارند اما از آسیب پذیری شیمیایی بیشتری برخوردار است.طناب سرامیکی را می توان به صورت پارچه های فیبری، الیاف نازک، الیاف کوتاه یا بلند تولید کرد.

الیاف ریز عموماً به اصطلاح "ردیف" به یکدیگر بسته می شوند و محکم می شوند، که از 500 تا 10000 رشته منفرد تشکیل شده اند. به هم بستن الیاف، نه تنها انعطاف پذیری آن را کم نکرده، بلکه استفاده از آن را نیز تسهیل می کند و باعث می شود که آنها به فرم های مختلف فیبری ساخته شوند.

طناب سرامیکی که در دسته الیاف معدنی و غیر فلزی هستند از جمله عایق های حرارتی مهم محسوب می شوند و می توان آنها را به دو دسته اکسیدی و غیر اکسیدی طبقه بندی کرد. در نیم قرن گذشته، پیشرفت قابل توجهی در پردازش و استفاده از الیاف سرامیکی با کارایی بالا صورت گرفته است.

چندین ترکیب از الیاف با قطر ریز (کمتر از 20 میکرومتر) از نظر تجاری در دسترس هستند و مورد استفاده قرار می گیرند و سایر سایز های این الیاف در حال توسعه هستند.به دلیل قطر خوب الیاف سرامیک، این الیاف از مقاومت بسیار بالایی نیز برخوردار هستند ( به طوری که استحکام کششی آنها در محدوده 1.5 تا 3 گیگا پاسکال تخمین زده می شود) و می توان آنها را بافته کرد.از دیگر ویژگی های می توان به قابلیت استفاده از آنها در دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی و مدول بالا نیز اشاره کرد.

طناب سرامیکی بیشتر در موارد استفاده می شود که نیاز به دمایی بیش از 1000 درجه سانتی گراد باشد و به عنوان الیاف نسوز مورد استفاده قرار می گیرند و از مشخصه های اصلی این الیاف ساختار پلی کریستالی آن است به جای الیاف آمورف.

الیاف سرامیکی نسوز بیشتر برای استفاده به عنوان عایق حرارتی در دماهای بالا و ساخت کامپوزیت های خاص استفاده می شوند. الیاف سرامیکی در دسته الیاف گران قیمت هستند زیرا تنها مقدار کمی از آن تولید می شود و از آنها در زمینه های خاصی مانند هوافضا استفاده می شود.موادی که در ساختار طناب سرامیکی استفاده می شوند معمولا شامل بور، سیلیس، کاربید، آلومینا و زیرکونیا هستند که به صورت رشته یا الیاف بسیار نازک (ویسکر) هستند.

از مونو فیلامنت های بزرگ تر یا چند کاناله می توان در صنعت نساجی (نخ، طناب، قسمت هایی از کامپوزیت ها) استفاده کرد. مشخصات آنها با توجه به نوع فیبر به ساختار نازک مواد محدود می شود. در نهایت، انواع پیچیده تری از الیاف سرامیک نیز وجود دارند بر پایه بورات، کاربید، نیترات سیلیکون و نیترات بورات هستند.

طناب سرامیکی مطابق شکل و ضخامت خود عمل می کنند. هرچه نازک تر باشند، انعطاف پذیر تر بوده و برای نسوز های سبک و نرم مورد استفاده قرار می گیرند. هنگامی که قطر الیاف بیش از 1 میلی متر است، طبق سیستم نساجی می توان آنها را به عنوان الیاف قابل تغییر در نظر گرفت.

ویسکرها یا همان الیاف سرامیکی بسیار نازک، دارای استحکام مناسبی هستند (مدول> 600 گیگاپاسکال، سختی> 20000 مگا پاسکال). الیاف نسوز سرامیک دارای مقامت شیمیایی خوب و واکنش شیمیایی کم با مواد اسیدی و قلیایی هستند. از بهترین خصوصیات آنها می توان به مقاومت آنها در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا و عدم فعالیت آنها در برابر خوردگی در کامپوزیت هایی با ماتریس فلزی اشاره کرد.

برای تولید سرامیک فایبر باید در نظر داشت فرآیند فیبرسازی با ترکیبی از آلومینا و سیلیس با خلوص بالا با نسبت مشخص آغاز می شود و در میکسر های خاص تحت حرارت قرار می گیرند جنس طناب سرامیک فایبر از نوع آلومینیوم سیلیکات است این دو ماده اولیه یعنی سیلیس و آلومینا تحت دمای 1926 درجه سانتی گراد ذوب می شود.

یک جریان مذاب از این ترکیب برش داده می شود که مواد را به الیاف تبدیل می کند. سپس یک اتصال دهنده یا بایندر اضافه می شود و سپس توسط اکسترودر هایی با مش خاص، الیاف فرم دهی می شوند و در نهایت تحت حرارت اصلاح می شوند.