WikiDer > Вулканизированное волокно - Википедия

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален Найдите источники: «Вулканизированное волокно» – Новости · газеты · книги · ученый · JSTOR (Май 2020 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Сформирован рыбная бумага (электрический класс вулканизированное волокно) изолирующий экран

Вулканизированное волокно или же красное волокно это ламинированный пластик, состоящий только из целлюлоза. Материал - прочный, упругий, похожий на рог материал, который легче алюминий, жестче, чем натуральная кожаи жестче, чем большинство термопласты. Более новый сорт вулканизированного волокна для ламинирования древесины используется для усиления деревянных пластин, используемых в лыжи, скейтборды, опорные балки и в качестве суб-ламината под тонкие шпон.

Продукт, очень похожий на вулканизированное волокно, кожзаменитель. Однако кожзаменитель производится с помощью другого химического процесса. С 2004 года научное сообщество вновь заинтересовалось этим материалом благодаря его возобновляемости и отличным физическим свойствам, что положило начало области полностью целлюлозных композитов.^[1] Все эти композиты состоят из матрицы, состоящей из растворенной или частично растворенной целлюлозы, а армированием остается целлюлозные волокна. Были исследованы различные растворители, кроме хлорида цинка, включая гидроксид натрия при низких температурах и ионные жидкости.^{[2] [3]}Первоначальная идея заключалась в использовании длинных армирующих волокон (рами, лен, вискоза, так далее), чтобы придать композитам анизотропные механические свойства, в данной области также исследовалось использование наноцеллюлоза.

Приложения

Вулканизованное волокно имеет долгую историю инженерного искусства, начиная с викторианского периода. Несмотря на то, что сейчас существует множество материалов, в основном синтетических полимеров, с более высокими характеристиками, волокно широко применяется и все еще сохраняет многие применения. Поскольку он прочнее в тонких сечениях между механически жесткими компонентами, а не полагается на собственную силу, он в основном использовался в качестве шайбы, прокладки, а также различные прокладки или уплотнительные детали.

Волокнистые шайбы - одни из самых дешевых конформных эластомерных прокладок для герметизации. трубные соединения и общие сантехнические работы. Они слегка набухают под воздействием воды, обеспечивая хорошую герметичность. Их также можно использовать с углеводородами, если температура не слишком высока. В отличие от резины, уплотнения с волоконными шайбами ​​считаются одноразовым.

Лист волокна легко высеченный до сложных форм, поэтому он широко используется для фасонных прокладок. Их можно использовать для уплотнения, как теплоизоляторы или как механические прокладки.

До появления современных пластиков в 1930-х годах волокно было стандартным электроизоляционным материалом для многих мелких компонентов. Его можно было легко разрезать по размеру, либо в массовом производстве, либо вручную обрезать по размеру. Это было особенно распространено при сборке больших машин, таких как обмотка двигателя.

История

Британский патент для вулканизированного волокна был получен в 1859 году англичанином Томасом Тейлором.^[4] Он получил патент после введения целлулоид в 1856 г. и до изобретения вискоза (регенерированная целлюлоза) в 1894 году. В 1871 году Томас Тейлор получил патент США на вулканизированное волокно.^[5][6] Первой организованной промышленной компанией, производившей вулканизированное волокно, была компания Vulcanized Fiber Company, зарегистрированная как нью-йоркская корпорация, образованная 19 июня 1873 года, вместе с президентом Уильямом Куртенэ и секретарем Чарльза Ф. Кобби.^[7] Первая корпорация Нью-Йорка была также обнаружена в Городском справочнике Нью-Йорка 1873 года.^[8] в котором также значились президент Уильяма Куртенэ и секретарь Чарльза Ф. Кобби в 1873 году. С 1873 по 1878 год компания Vulcanized Fiber Co. имела адрес офиса в Нью-Йорке: 17 Dey St., а фабрика располагалась в Уилмингтоне, штат Делавэр. Это можно увидеть во многих рекламных объявлениях, размещенных в различных изданиях в то время.^[9] Особый устав^[10] был предоставлен штатом Делавэр в 1873 году, пока корпорация Делавэр не была окончательно зарегистрирована 8 февраля 1875 года. ^[11] в котором теперь указаны Уильям Куртенэ президент и Клемент Б. Смит секретарь.

В 1884 году компания Courtenay & Trull Co. N.Y. была объединена в компанию Vulcanized Fiber Co.^[12] что дало компании контроль над новым изобретением под торговым названием «Желатинизированное волокно».

4 декабря 1901 года во время слияния и консолидации компании Vulcanized Fiber Co.^[13] изменила свое название на «Американская компания по вулканизированному волокну». который был сформирован с целью объединения: Kartavert Mfg. Company, Уилмингтон, Делавэр; American Hard Fiber Company, Ньюарк, Делавэр; Компания по производству вулканизированного волокна, Уилмингтон, Делавэр. и Laminar Fiber Company из Северного Кембриджа, штат Массачусетс.

В 1922 году название было снова изменено, когда оно было приобретено напрямую Национальной волоконно-изоляционной компанией Йорклина Делавэра (которая также была владельцем Keystone Fiber Co.). Президентом National Fiber Company в это время был Дж. Уоррен Маршалл, который занял тот же пост после объединения в новую компанию «National Vulcanized Fiber Company».

В 1965 году название было снова изменено на NVF Company, чтобы избежать путаницы с новой и изменяющейся линейкой продуктов.^[14]

Водная сила Пьемонт ручьи в северных Делавэр привело к увеличению числа компаний, занимающихся вулканизированным волокном. С годами эти компании реорганизовались и объединились. В 1922 г. Национальное вулканизированное волокно Компания стала основным конкурентом Spaulding Fiber, который начал разрабатывать вулканизированные продукты в Рочестер, Нью-Гэмпшир и Тонаванда, Нью-Йорк, почти через четверть века после того, как эта отрасль началась в Делавэре.

Некоторыми из компаний, участвовавших в разработке вулканизированного волокна в регионе Уилмингтон, были Nunsuch Fiber Company, American Hard Fiber Company, American Vulcanized Fiber Company, Continental Fiber Co., Diamond State Fiber Co. и Franklin Fiber Company. В Справочнике по целлюлозно-бумажной промышленности за 1965 год компания National Vulcanized Fiber Co. была указана как имеющая две фабрики по производству тряпичной бумаги для вулканизированного волокна. Они были в Ньюарке, производя 15 тонн в день; и Yorklyn, производящие 18 тонн в день. По сравнению с Spaulding Fibre’s Тонаванда завод, производящий 40 тонн в день (справочник Post). Конкуренты также произвели бакелит, но продавали их под разными названиями: Spaulding’s назывался Spauldite, а бренд National - Phenolite, а бренд Iten Industries - Resiten или Itenite.

Процесс

Процесс начался с бумага из хлопчатобумажной тряпки. До обработки древесной массы и химической древесной массы в середине 19 века основным источником волокна для изготовления бумаги были хлопчатобумажные и льняные тряпки. Лист хлопковой тряпки, изготовленный для преобразования в вулканизированное волокно, сделан как лист, пригодный для пропитывания. Бумага изготавливается для пропитывания за счет исключения каких-либо проклеивающих добавок, будь то добавление битера или нанесение на поверхность. Сегодня большинство листов бумаги, предназначенных для письма, печати и нанесения покрытий, имеют внутренние (колотушка добавлен) калибровка предоставленный канифоль, алкилянтарный ангидрид (ASA) или димер алкилкетена (AKD) и поверхностная проклейка крахмалом. Лист, сделанный для пропитывания, не будет содержать ни одного из этих химических ингредиентов. Негабаритная пропитывающая бумага из хлопкового волокна, приготовленная для вулканизированного волокна, будет пропущена через чан, содержащий раствор хлорида цинка.

Хлорид цинка

Хлорид цинка хорошо растворяется в воде. Раствор, использованный для пропитывания бумаги, был 70 Baumé по плотности (1,93 удельный вес) и около 43,3 ° C (109,9 ° F; 316,4 K).^[15] Это примерно 70% -ный раствор хлорида цинка. Хлорид цинка - мягкий льюисовая кислота с pH раствора около 4. Хлорид цинка может растворять целлюлозу, крахмал и шелк. Хлорид цинка, используемый для изготовления вулканизированного волокна, набухает и желатинизированный целлюлоза. Набухание волокон объясняет, почему бумажные фильтры нельзя использовать для фильтрации растворов хлорида цинка. Это также является причиной того, почему для получения желаемой толщины вулканизированного волокна использовали несколько слоев бумаги, а не только картон одной толщины. Например, практика заключалась в использовании 8 слоев бумаги толщиной 4 мм каждый, в отличие от одного слоя картона толщиной 32 мм.

Нажатие

После того как слои бумаги пропитались желатинизирующимся хлоридом цинка, их спрессовали. Нажатие позволяло интимный контакт целлюлозные волокна, таким образом, способствуя связыванию цепей целлюлозы. Как только соединение было установлено, можно было начать процесс выщелачивания хлорида цинка из вулканизированного волокна. Выщелачивание (удаление путем диффузии) хлорида цинка осуществляли путем воздействия на вулканизованное волокно последовательно менее концентрированных ванн с хлоридом цинка. Скорость, с которой это могло произойти, была ограничена осмотическими силами. Если скорость, с которой вулканизированное волокно подвергалось воздействию все более и более низких концентраций раствора хлорида цинка, была слишком высокой, осмотические силы могли привести к разделению слоев. Конечная концентрация ванны для выщелачивания составляла 0,05% хлорида цинка. Толщина до 0,093 дюйма может быть получена на непрерывных линиях длиной до 1000 футов (305 м).

Чаны

Для толщины от 0,093 дюйма до 0,375 дюйма дискретный многослойный лист (аналогичный по размеру (l x w) фанере) был изготовлен в процессе резки. Обрезанные листы складывались и перемещались из чана в чан с помощью мостовых гусеничных кранов. В каждой чане последовательно снижалась концентрация до достижения желаемого 0,05%. Чем толще материал, тем больше времени требовалось для выщелачивания хлорида цинка до 0,05%. Для самых толстых продуктов требовалось время от 18 месяцев до 2 лет. Хлорид цинка, используемый в этих процессах, по большей части не расходуется для достижения желаемого связывания. Действительно, любое разбавление хлорида цинка, возникающее в результате выщелачивания, устранялось с помощью испарителей, чтобы довести раствор хлорида цинка до уровня 70 Бом, необходимого для его повторного использования для насыщения. В некотором смысле хлорид цинка можно рассматривать как катализатор при производстве вулканизированного волокна.

Сушеный и прессованный

После выщелачивания вулканизированного волокна от хлорида цинка его сушат до влажности 5-6% и прессуют или каландрированный до плоскостности. Полученное непрерывным технологическим процессом вулканизированное волокно затем можно было раскатать или свернуть в рулоны. Плотность готового вулканизированного волокна в 2–3 раза больше плотности бумаги, с которой оно начинается. Увеличение плотности является результатом усадки в продольном направлении на 10%, усадки в поперечном направлении на 20% и усадки на 30% по толщине.

Характеристики

Конечный продукт - это однородный почти 100% целлюлозная масса без каких-либо искусственных клеев, смол или связующих. Готовое вулканизированное волокно обладает полезными механическими и электрическими свойствами. Он обеспечивает высокую прочность на разрыв и растяжение, а меньшая толщина обеспечивает гибкость, необходимую для изгибов и изгибов. При большей толщине его можно формовать под действием пара и давления. Одно из применений вулканизированного волокна, которое свидетельствует о его физической прочности, заключается в том, что это предпочтительный материал для тяжелых шлифовальных дисков. Физическая прочность анизотропна из-за процесса валкового каландрирования, при этом она обычно на 50% сильнее в продольном направлении листа, а не в поперечном.^[16]

Электрические свойства, проявляемые вулканизированным волокном, включают высокие изолирующие свойства, дуговое и дорожное сопротивление при рабочих температурах от 110 до 120 ° C. Волокно было популярно как электрический изолятор на протяжении большей части середины 20-го века не потому, что его сопротивление как изолятора было особенно хорошим, особенно при высоком уровне влажности, но оно показало гораздо лучшую устойчивость к трекингу и разрушению, чем ранняя древесина. наполненные мукой полимеры, такие как Бакелит.

Вулканизированное волокно демонстрирует высокую устойчивость к проникновению большинства органических растворителей, масел и нефтепродуктов.

Оценки

• Товарный сорт; стандартный серый, черный или красный, используемый во многих сферах применения, таких как шайбы, прокладки, шестерни, ручки и т. д.
• Электрический сорт: серый с высокой диэлектрической проницаемостью, 100% хлопок, очень гибкий (исторически называемый рыбьей бумагой), этот сорт подходит для многослойной и заземляющей изоляции и имеет различные вариации, в том числе сорт верхнего приклеивания, используемый для клиньев в небольших двигателях.
• Магистральное волокно: прочное и устойчивое к истиранию; используется для облицовки корпусов пароварок, корпусов барабанов, изнашиваемых и опорных панелей.
• Костное волокно: Исключительно твердое и плотное, используется для плотной обработки, трубок, наконечников бильярдных киев, вырезанных предохранителей.
• Ламинирование древесины: прочная, многонаправленная прочность на растяжение и скручивание, обеспечивает поддержку и прочность везде, где используются деревянные ламинаты, особенно используемые под тонким и экзотическим шпоном в качестве стабилизатора / усилителя.

Рекомендации