Fibras de aramida explicadas: propriedades, estrutura de trama e verificações de fornecimento para compradores de tecidos

Um único filamento de para-aramida de 12 mícrons carrega cerca de cinco vezes a carga de ruptura de um fio de aço do mesmo diâmetro, com cerca de um quinto do peso. Essa proporção explica por que as fibras de aramida ficam dentro dos cordões dos pneus, das luvas resistentes a cortes, das carcaças dos bombeiros, dos laminados do casco e das bolsas de filtro industrial. No fornecimento de tecidos, a aramida raramente é comprada por metro. Ela é comprada contra um modo de falha, seja por gotejamento, corte, chama, fadiga ou alongamento, e combinar a fibra com esse modo de falha é muito mais importante do que comparar o preço por quilograma.

O que realmente são as fibras de aramida

As fibras de aramida são poliamidas sintéticas nas quais pelo menos 85% das ligações amida se ligam diretamente a dois anéis aromáticos. Essa espinha dorsal rígida em forma de haste é o que os separa do náilon. Os anéis aromáticos resistem à rotação, de modo que a cadeia do polímero permanece quase reta, compacta-se firmemente e produz um filamento com alta resistência à tração, alto módulo e um ponto de decomposição bem acima da faixa de fusão dos termoplásticos comuns.

Dois ramos estruturais são importantes comercialmente. A para-aramida, conhecida quimicamente como PPTA, é fiada a partir de uma solução líquida cristalina de modo que as cadeias moleculares se alinham quase perfeitamente ao longo do eixo da fibra. A meta-aramida, ou MPIA, é produzida a partir de uma solução convencional e mantém uma corrente torcida em zigue-zague. Essa única diferença na geometria da cadeia explica quase todos os números nas folhas de dados das duas fibras, e é por isso que os dois quase nunca são substituídos um pelo outro em um produto qualificado.

Ambas as fibras compartilham um comportamento que orienta a maioria das decisões de compra: elas não derretem. Aquecidos além do limite de serviço, os tecidos de aramida carbonizam e formam uma camada carbonizada na superfície, em vez de pingar. Nas roupas de proteção, essa distinção é o ponto principal, porque uma fibra derretida se liga à pele e aprofunda a queimadura. Ambos também resistem à maioria dos solventes orgânicos, combustíveis e lubrificantes, embora ácidos e bases fortes os ataquem. A para-aramida é notavelmente sensível à luz ultravioleta, razão pela qual os produtos de aramida para exteriores são geralmente revestidos, laminados ou embalados.

Para-aramidaa versus meta-aramida

A escolha entre para-aramida e meta-aramida depende se uma aplicação precisa de resistência mecânica ou resistência inerente à chama, e muito poucas aplicações precisam de ambos ao mesmo tempo. Comece no modo de falha e a seleção da fibra geralmente se estabiliza.

Se você estiver especificando roupas de proteção, comece com meta-aramida e somente passe para uma mistura de para-aramida quando a resistência ao corte ou à abrasão for o fator limitante. Se você estiver reforçando borracha, resina ou cabo, a para-aramida é o único ponto de partida sensato. A mistura dos dois é possível e acontece em roupas de trabalho, mas cada porcentagem adicionada de para-aramida aumenta drasticamente os custos, ao mesmo tempo que contribui muito pouco para a resistência à chama.

A aramida não derrete, ela carboniza. Quase todas as especificações, métodos de teste e certificações nesta categoria remontam a essa propriedade.

Como a fibra de aramida se transforma em tecido

A aramida chega à fábrica como fio de filamento contínuo ou como fio fiado básico, e a estrutura tecida tem tanta influência no desempenho final quanto a própria fibra. O fio do filamento vai para o reforço estrutural, corda e cordão do pneu, onde um filamento quebrado não pode escorregar. O fio fiado básico produz um toque mais macio usado em luvas, roupas resistentes a chamas e tecidos mistos, e a metaaramida é frequentemente misturada com algodão, viscose ou modacrílico para reduzir o custo unitário e, ao mesmo tempo, manter a resistência inerente à chama.

O design da trama decide então o que o tecido realmente fará no chão.

• Tecido liso oferece a mais alta densidade de entrelaçamento, proporcionando a melhor resistência ao corte e à abrasão, ao custo de um toque mais rígido.
• Sarja é mais macio e mais drapeado, com boa resistência ao rasgo, e é por isso que domina os revestimentos de vestuário de trabalho resistentes a chamas.
• Cetim oferece uma superfície lisa que aceita bem o revestimento e a laminação e é frequentemente usado como pano de base para laminados técnicos.
• Estruturas de malha e felpudas manuseie as luvas e a camada de conforto usada junto à pele.

O acabamento é onde a maioria dos projetos enfrenta problemas. Aramida é genuinamente difícil de tingir. A estrutura aromática compacta resiste a corantes solúveis em água, de modo que a fibra é tingida em solução, com pigmento adicionado diretamente na massa de fiação, ou tingida sob alta temperatura e pressão com transportadores e sistemas dispersos ou catiônicos especialmente formulados. Combinando a química do corante com o tipo de fibra é uma das causas mais comuns de lotes de aramida rejeitados.

Os acabamentos aplicados após o tingimento, incluindo repelência à água, reforços retardadores de chama, revestimentos e tratamento antiestático, também devem ser compatíveis com a fibra. Os revestimentos aderem mecanicamente a uma superfície de aramida, em vez de quimicamente, portanto, a energia superficial e o pré-tratamento são mais importantes aqui do que no algodão.

Onde a fibra de aramida ganha seu preço

As fibras de aramida aparecem onde quer que a falha tenha consequências graves e nenhum substituto econômico supere o mesmo padrão de desempenho. A lista de aplicações é curta porque a fibra é cara e longa porque em cada caso a alternativa é mais pesada, mais espessa ou simplesmente insegura.

• Proteção de pessoas cobre luvas resistentes a cortes, roupas de trabalho resistentes a chamas, escudos para bombeiros, tecidos militares e policiais e trajes de voo.
• Transporte depende de aramida para cordão de pneu, reforço de pastilha de freio, reforço de cinto e mangueira e cinto de segurança.
• Indústria utiliza-o em bolsas filtrantes de alta temperatura, correias transportadoras, cabos e cabos de amarração, juntas e vedações.
• Compósitos e estruturas incluem cascos de barcos, painéis interiores de aeronaves, componentes de energia eólica, artigos esportivos e tecidos de reforço estrutural para edifícios.
• Elétrica e óptica aplicações usam aramida como membro de resistência em cabos ópticos e conjuntos de cabos especiais.

Aramid raramente vence apenas pela força. Ele vence porque mantém suas dimensões e formato em temperaturas onde o poliéster já se transformou em líquido há muito tempo.

Em meios filtrantes tecidos, o tecido de aramida absorve o choque mecânico repetido de um ciclo de limpeza por jato pulsante sem se espalhar como acontece com as fibras homopolíméricas, e é por isso que ele se mantém em fábricas de processamento de cimento, asfalto e metal. Tecidos usados em filtros e telas industriais dependem exatamente dessa combinação de estabilidade dimensional e tolerância ao calor.

Quando a aramida é superespecificada

Aramida é a compra errada quando a resistência à chama que uma aplicação necessita pode ser fornecida por um acabamento e não pela própria fibra. A aramida custa várias vezes mais que o algodão, é mais difícil de tingir e dar acabamento e muitas vezes não pode ser amaciada em equipamentos padrão.

Para programas de vestuário que não precisam genuinamente de aramida, tecidos tingidos com mistura de algodão, como algodão modal, algodão viscose e algodão Tencel, oferecem forte toque ao toque, caimento e capacidade de tingimento por uma fração do custo unitário. Uma fábrica que executa tingimento e acabamento em uma cadeia geralmente pode cotar uma construção comparável mais rapidamente do que um fornecedor especializado em aramida, e a gama de tonalidades é muito mais ampla.

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No lado industrial, o tecido tingido revestido de algodão oferece resistência à abrasão e repelência à água sobre uma base tecida, que cobre grande parte do mesmo terreno que um tecido aromático a um custo por metro muito menor.

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O que confirmar antes de comprar

O fornecimento de tecido de aramida vive ou morre com base em uma pequena lista de parâmetros, e nenhum deles pode ser confirmado apenas a partir de uma folha de especificações gerais. Trabalhe com eles em ordem.

1. Defina primeiro o modo de falha. Anote o que o tecido precisa para sobreviver, seja a exposição a chamas, risco de corte, ciclo de fadiga ou vida útil de UV, antes de examinar qualquer fibra.
2. Confirme o tipo de fibra e a proporção de mistura. A para-aramida e a meta-aramida não são intercambiáveis ​​e uma porcentagem citada como aproximada não é uma especificação.
3. Bloqueie a construção. Confirme a contagem do fio, peso cinza, largura e trama. A diferença de desempenho entre a aramida lisa e a sarja do mesmo peso é grande o suficiente para alterar o resultado de um teste.
4. Combine a rota de coloração. Decida entre tingimento em solução, tingimento em peça e tingimento em roupa antes da amostragem, porque cada rota carrega diferentes tolerâncias de tonalidade e encolhimento.
5. Exigir dados de estado finalizado. Solicite resistência, alongamento, encolhimento e inflamabilidade medidos após o acabamento final, não em cinza ou em amostra manual de laboratório.

Perguntas frequentes

Que temperatura a fibra de aramida pode suportar?

A para-aramida começa a se decompor a aproximadamente 500 C e a meta-aramida a aproximadamente 400 C. Nenhuma das fibras derrete. Ambos carbonizam, formando uma camada carbonizada que isola o tecido por trás dele, razão pela qual a aramida é especificada para roupas de proteção, onde um polímero derretido se ligaria à pele e pioraria muito a queimadura.

A fibra de aramida pode ser tingida?

Sim, mas é difícil. As moléculas de corante lutam para penetrar na estrutura aromática altamente orientada, por isso os produtores dependem de tingimento em solução, tingimento de transportador de alta temperatura ou sistemas dispersos e catiônicos formulados. O tingimento em solução é o caminho usual para cores de alto volume porque o pigmento vai para a massa giratória e a estabilidade da cor é muito melhor. Sempre confirme a correspondência entre corante e fibra com um mergulho de laboratório antes de começar a usar o volume.

Por que a aramida se degrada ao ar livre?

As poliamidas aromáticas são sensíveis à luz ultravioleta. A exposição prolongada ao sol quebra a superfície externa da fibra e a resistência diminui com ela. Revestimentos, filmes, embalagens e laminação retardam a perda. Se um programa envolver exposição externa de longo prazo, especifique testes de resistência residual após intemperismo acelerado, em vez de confiar em valores de referência de laboratório.

A fibra de aramida pode ser reciclada?

Apenas com dificuldade. As fibras termoplásticas podem ser fundidas e peletizadas, mas a aramida não derrete. A reciclagem mecânica pode cortá-la em fibras curtas para celulose, materiais de fricção ou enchimento não tecido, e a reciclagem química permanece em escala piloto. Trate os resíduos de aramida como um fluxo de downgrade e faça um orçamento adequado.