Il tessuto aramidico viene utilizzato principalmente per realizzare dispositivi di protezione individuale come giubbotti antiproiettile, indumenti antitaglio, caschi, ecc. Può essere utilizzato anche per realizzare prodotti resistenti alle alte temperature e alla corrosione, come materiali filtranti per alte temperature, coperchi valvole e guarnizioni di tenuta.
Che cosa è la fibra aramidica?
Il nome completo della fibra aramidica è "fibra poliammidica aromatica", che si riferisce alla fibra poliammidica sintetica a catena lunga il cui legame ammidico è direttamente collegato all'anello benzenico. Il legame ammidico è collegato all'anello aromatico o ai suoi derivati. Si tratta di un nuovo tipo di materiale polimerico speciale con proprietà eccezionali come resistenza alle alte temperature, elevata resistenza, elevato modulo elastico e isolamento. Attualmente, sono disponibili sul mercato due tipi di fibre aramidiche che hanno trovato ampia applicazione e produzione commerciale: la meta-aramidica e la para-aramidica.
Meta-aramide Presenta un'eccellente stabilità termica, ignifugazione, isolamento elettrico, stabilità chimica e resistenza alle radiazioni. Il nome completo della fibra meta-aramide è fibra di "poli-m-fenilene isoftalammide" (MPIA), una fibra polimerica organica sintetizzata da cloruro di isoftaloile e m-fenilendiammina. La meta-aramide ha una stabilità termica a lungo termine, che è la sua caratteristica più importante. Può essere utilizzata a temperature elevate di 200 °C per lungo tempo senza invecchiamento e presenta un'eccellente stabilità dimensionale. La meta-aramide ha un'intrinseca ignifugazione, il suo indice limite di ossigeno (LOI) è >28%, non si accende spontaneamente, non si fonde né produce goccioline fuse nell'aria e si estingue una volta espulsa dalla fiamma. La fibra meta-aramide ha un eccellente isolamento elettrico e la tensione di rottura della carta isolante che la compone può raggiungere i 20 kV/mm; la fibra meta-aramide ha un'eccellente resistenza alla corrosione e alle radiazioni. Inoltre, la fibra meta-aramide presenta anche una bassa rigidità e un elevato allungamento e può essere lavorata con macchinari tessili convenzionali.
Para-aramide Presenta eccellenti proprietà come elevata resistenza specifica, elevato modulo specifico, resistenza alle alte temperature e ignifugazione, ed è nota come la terza fibra ad alte prestazioni al mondo, insieme alla fibra di carbonio e al polietilene ad alta resistenza e alto modulo. La resistenza alla trazione della para-aramide è 6 volte superiore a quella del filo d'acciaio, 2-3 volte superiore a quella della fibra di vetro e del filato industriale di nylon ad alta resistenza; il modulo di trazione è 2-3 volte superiore a quello del filo d'acciaio e della fibra di vetro e 10 volte superiore a quello del filato industriale di nylon ad alta resistenza; la sua densità è solo circa 1/5 di quella del filo d'acciaio. La para-aramide ha una buona resistenza agli urti, alla corrosione e alla fatica, ed è nota come "fibra antiproiettile". La resistenza al calore della para-aramide è superiore a quella della meta-aramide. Dopo centinaia di ore a temperature elevate di 200 °C, mantiene ancora la sua resistenza originale e non si decompone né fonde a temperature elevate di 560 °C. Dal punto di vista della tutela ambientale, il para-aramide ha una struttura stabile e non si degrada facilmente, il che lo rende difficile da riciclare e da gestire, con un impatto sull'ambiente nella fase successiva.
Aeronautica
La fibra aramidica presenta bassa densità, elevata resistenza e buona resistenza alla corrosione. Può essere utilizzata per produrre involucri di motori a razzo per missili, materiali per la trasmissione di onde a banda larga per fusoliere, ali principali e impennaggi di aeromobili e veicoli spaziali, nonché componenti strutturali in grado di resistere alle forze d'impatto. La fibra aramidica può anche essere utilizzata per realizzare materiali strutturali secondari per aeromobili di grandi dimensioni, come porte di cabina, finestrini, ali, superfici di carenatura, ecc., e può essere utilizzata per realizzare soffitti e pareti di magazzino all'interno dell'aeromobile, riducendone il peso.
Il pannello multistrato a nido d'ape, ottenuto impregnando un tessuto aramidico con resina epossidica per formare un preimpregnato aramidico e legandolo direttamente alla struttura a nido d'ape o alla schiuma, offre un'eccezionale resistenza agli urti e permeabilità alle onde elettromagnetiche. Il laminato composito superibrido, ottenuto sovrapponendo e pressando a caldo fibre aramidiche, una sottile lastra di alluminio e un tessuto non tessuto epossidico, presenta un modulo specifico e una resistenza specifica estremamente elevati, e la sua resistenza alla fatica è da 100 a 1000 volte superiore a quella di una lastra in lega di alluminio. Può essere utilizzato nella fusoliera di aeromobili e in altri componenti. Il materiale composito rinforzato a base di resina, preparato con fibre aramidiche, viene applicato alla carrozzeria dell'aereo, riducendone notevolmente il peso totale.
Il loro principale vantaggio è la loro elevata resistenza e leggerezza, il che può ridurre il peso complessivo del velivolo, aumentare la sicurezza, migliorare l'efficienza dei consumi e ridurre l'inquinamento atmosferico. Inoltre, l'aramide e i suoi materiali compositi sono resistenti alla corrosione, garantendo la sicurezza degli aeromobili in ambienti difficili senza problemi come accumulo di acqua, congelamento o corrosione.
Anche il futuro trend di sviluppo della fibra aramidica e dei suoi materiali compositi nella progettazione di aerostrutture è molto interessante. Grazie ai numerosi vantaggi dell'aramide e dei suoi materiali compositi nella progettazione di aerostrutture, possono quasi sostituire i materiali in acciaio e alluminio in termini di efficienza e sicurezza, e consentono una maggiore flessibilità nella progettazione strutturale e nel processo produttivo. Inoltre, anche il peso dell'aramide e dei suoi materiali compositi sta diminuendo, rendendo gli aeromobili più leggeri e manovrabili in volo.
Campo militare
I materiali compositi aramidici possono essere utilizzati per realizzare involucri di motori a propellente solido per missili, recipienti a pressione, cabine di pilotaggio di veicoli spaziali, sottomarini, veicoli blindati antiproiettile, veicoli antiproiettile per il trasporto di denaro, pannelli antiproiettile, caschi antiproiettile, giubbotti antiproiettile, ecc.
Le fibre aramidiche, le fibre di carbonio e le fibre di polietilene ad altissimo peso molecolare sono definite le tre fibre ad alte prestazioni. Sono ampiamente utilizzate nella difesa nazionale e nell'industria civile e rappresentano materiali strategici per un paese e un esercito forti. I prodotti sono utilizzati principalmente nei settori delle fibre ottiche e dei cavi, dei nastri di corda, dei materiali scheletrici, dei materiali compositi, dei materiali di tenuta ad attrito, dei tessuti e della protezione antiproiettile, e la configurazione standard è il giubbotto antiproiettile.
I giubbotti antiproiettile e gli elmetti antiproiettile realizzati in fibre aramidiche possono sostituire i vecchi giubbotti in nylon e gli elmetti da carro armato. L'aggiunta di una quantità adeguata di aramide a giubbotti antiproiettile e caschi può non solo renderli più piccoli e leggeri, ma anche aumentarne le prestazioni antiproiettile del 40%. Il giubbotto antiproiettile morbido, realizzato in tessuto non tessuto aramidico antiproiettile di alta qualità e film in polietilene ad alte prestazioni, offre prestazioni antiproiettile e resistenza al calore migliori rispetto alla fibra di polietilene ad altissimo peso molecolare. Le fibre aramidiche possono anche essere combinate con altri materiali (come metalli, ceramiche, ecc.) per realizzare vari carri armati antideflagranti ad alta resistenza e resistenza agli urti, scudi antiproiettile e piastre antiproiettile, ecc. Inoltre, il tessuto in fibra aramidica è incollato alla parete interna della struttura, il che può assorbire efficacemente l'onda d'urto e prevenire i danni causati dalle schegge al corpo umano.
Campo elettronico ed elettrico
Grazie all'avvio relativamente tardivo della ricerca sui materiali aramidici nel mio Paese, la tecnologia si è sviluppata rapidamente. Il satellite APSTAR-2R attualmente in fase di sviluppo utilizza un interstrato a nido d'ape come superficie riflettente dell'antenna. I rivestimenti interno ed esterno dell'antenna utilizzano materiali para-aramidici e l'interposizione utilizza aramide a nido d'ape. Nel processo di produzione del radome dell'aereo, il para-aramidico viene utilizzato per sfruttare le buone prestazioni di trasmissione delle onde di questo materiale e il basso coefficiente di dilatazione, in modo che la frequenza del riflettore possa soddisfare il duplice requisito della sua struttura e funzione. L'ESA ha sviluppato un riflettore bicolore di tipo sub-aramidico con un diametro di 1,1 m. Utilizza una struttura a sandwich a meta-nido d'ape e materiale aramidico come rivestimento. La temperatura della resina epossidica di questa struttura può raggiungere i 25 °C e la costante dielettrica è di 3,46. Il fattore di perdita è 0,013, la perdita di riflessione del collegamento di trasmissione di questo tipo di riflettore è di soli 0,3 dB e la perdita del segnale di trasmissione è di 0,5 dB.
Il substrato laminato in fibra aramidica e resine epossidiche, fenoliche, poliimmidiche e di altro tipo presenta un elevato coefficiente di dilatazione lineare, in linea con quello della ceramica, e non causa crepe sotto l'azione di dilatazione e contrazione termica, potendo essere utilizzato per la tecnologia a montaggio superficiale. Il circuito stampato speciale al suo interno favorisce la miniaturizzazione e la leggerezza delle apparecchiature elettroniche. Sfruttando le caratteristiche di elevata resistenza e resistenza alle alte temperature della fibra aramidica, questa viene utilizzata come "elemento di tensione" nella fibra ottica, proteggendo la piccola e fragile fibra ottica da allungamenti e deformazioni quando sottoposta a tensione, senza compromettere la trasmissione della luce. Il prodotto composito di fibra aramidica e fibra di carbonio presenta una buona lavorabilità e proprietà semiconduttive, ed è in grado di resistere alle alte temperature. Viene utilizzato principalmente per realizzare materiali per la riduzione dei campi elettrici nei dispositivi ad alta tensione. Dopo essere stata impregnata con vernice isolante, la carta aramidica presenta buone proprietà isolanti e, combinata con un foglio di mica naturale, viene utilizzata come materiale isolante per motori resistenti al calore.
Altri campi
Le fibre aramidiche contengono un gran numero di anelli benzenici nelle loro molecole, che presentano una buona stabilità chimica, resistenza alla corrosione, elevata resistenza specifica, leggerezza e resistenza, e possono essere utilizzate per produrre cavi per imbarcazioni marittime e pozzi petroliferi profondi. Sfruttate la resistenza alle alte temperature e alla fatica delle fibre aramidiche per realizzare racchette di alta qualità, canne da pesca, slitte, sci, bastoncini da sci, archi e frecce, barche a remi, mazze da golf, ecc. e possono anche essere utilizzate per realizzare scarpe da alpinismo adatte a condizioni sportive difficili: stivali, guantoni da boxe, caschi da corsa, carrozzerie di auto da corsa, ecc. Poiché l'amianto rappresenta un grave pericolo per le vie respiratorie umane, le fibre aramidiche possono essere utilizzate al posto dell'amianto per realizzare piastre di tenuta in gomma rinforzata e altre guarnizioni, utilizzate per le guarnizioni e gli anelli dei freni delle automobili.
Con l'aumento delle tipologie di macchinari tessili, anche la tecnologia di produzione dell'industria tessile si è evoluta. Il tessuto aramidico è una fibra precocemente sviluppata, ampiamente utilizzata, di ampia produzione e in rapida evoluzione. Il tessuto aramidico è un tessuto in fibra ad alte prestazioni con caratteristiche di resistenza al calore, alla corrosione chimica, alle radiazioni, ignifugo ed elevata resistenza. Pertanto, trova un'ampia gamma di applicazioni in ambito industriale, militare, antincendio, aerospaziale e in altri settori.
Industria: Il tessuto aramidico può essere utilizzato per realizzare prodotti resistenti alle alte temperature e alla corrosione, come materiali filtranti per alte temperature, coperchi valvole e guarnizioni di tenuta. Inoltre, il tessuto aramidico è un materiale comunemente utilizzato anche nei settori tessile, petrolchimico, elettronico, navale e in altri settori.
Aspetti militari: I tessuti aramidici sono utilizzati principalmente nella produzione di dispositivi di protezione individuale come giubbotti antiproiettile, giubbotti antitaglio e caschi. Grazie all'eccellente resistenza e resistenza al calore, il tessuto aramidico può proteggere efficacemente i soldati da proiettili, granate e altri attacchi.
In termini di protezione antincendio: il tessuto aramidico può essere utilizzato come cintura antincendio, tenda antincendio e altri materiali. Grazie alle sue proprietà ignifughe, il tessuto aramidico può prevenire efficacemente gli incendi.
Aerospaziale: I tessuti aramidici possono essere utilizzati per realizzare prodotti ad alta resistenza e resistenti alle alte temperature, come sedili per aerei, tute spaziali e paracaduti. I tessuti aramidici possono anche essere utilizzati come materiali per parasole satellitari, materiali isolanti termici per razzi, ecc.
