產(chǎn)品展廳
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產(chǎn)品詳請(qǐng)
Nomex 是一種阻燃間位芳綸材料,由杜邦于 1960 年代初開(kāi)發(fā),并于 1967 年 上市。
屬性
Nomex 和相關(guān)芳綸聚合物與尼龍有關(guān),但具有芳香族主鏈,因此更堅(jiān)硬、更耐用。Nomex 是芳綸的元變體的一個(gè)例子(Kevlar 是對(duì)位芳綸)。與 Kevlar 不同,Nomex 鏈在長(zhǎng)絲聚合過(guò)程中無(wú)法對(duì)齊并且強(qiáng)度較低:其極限拉伸強(qiáng)度為 340 MPa (49,000 psi)。然而,對(duì)于聚合物材料,它具有出色的耐熱性、耐化學(xué)性和抗輻射性。它可以承受高達(dá) 370 °C (700 °F) 的溫度。
制作
Nomex 由單體間苯二胺和間苯二甲酰氯縮合反應(yīng)生成。
它以纖維和片狀形式出售,并用作需要耐熱和阻燃性的織物。Nomex 片材實(shí)際上是一種壓光紙,以類似的方式制成。Nomex 410 型紙是開(kāi)發(fā)的 款 Nomex 紙,也是產(chǎn)量較高的紙種之一,主要用于電氣絕緣目的。
Wilfred Sweeny(1926-2011)是杜邦公司科學(xué)家,負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)Nomex,并于2002年獲得了杜邦拉瓦錫獎(jiǎng)?wù)耓4],部分原因是這項(xiàng)工作。
應(yīng)用
Nomex Paper 用于電氣層壓板,例如電路板和變壓器鐵芯,以及用酚醛樹(shù)脂飽和的防火蜂窩結(jié)構(gòu)。諸如此類的蜂窩結(jié)構(gòu)以及聚酯薄膜-Nomex 層壓板在飛機(jī)制造中被廣泛使用。消防、軍事航空和賽車行業(yè)使用 Nomex 來(lái)制造能夠承受高溫的服裝和設(shè)備。
Nomex 引擎蓋是一種常見(jiàn)的賽車和消防設(shè)備。它被放置在消防員面罩頂部的頭部。頭罩可以保護(hù)頭盔和面罩未覆蓋的頭部部分免受火勢(shì)的高溫。
在美國(guó)太空計(jì)劃中,Nomex已被用于艙外移動(dòng)裝置(與Kevlar和Gore-Tex結(jié)合使用)和ACES壓力服上的熱微流星體防護(hù)服,既可用于火災(zāi)和 環(huán)境(水浸至接近真空)保護(hù),也用作有效載荷艙門、機(jī)身和航天飛機(jī)軌道飛行器上翼表面的熱毯。它還被用于火星探路者和火星探測(cè)車任務(wù)的安全氣囊[需要引證],伽利略大氣探測(cè)器,卡西尼 - 惠更斯泰坦探測(cè)器,作為AERCam Sprint的外部覆蓋物,并計(jì)劃被納入美國(guó)宇航局即將推出的乘員探索車。
Nomex 已在紐約州特洛伊的倫斯勒理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)媒體和表演藝術(shù)中心 (EMPAC) 主音樂(lè)廳用作聲學(xué)材料。Nomex 的天花板頂篷反射高頻和中頻聲音,提供混響,同時(shí)讓低頻聲音部分穿過(guò)頂篷。[6]根據(jù) RPI 總裁雪莉·安·杰克遜 (Shirley Ann Jackson) 的說(shuō)法,EMPAC 是 上 個(gè)出于聲學(xué)原因使用 Nomex 作為建筑材料的場(chǎng)所。
Nomex(如 Kevlar)也用于生產(chǎn)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器。
蜂窩狀結(jié)構(gòu)的 Nomex 紙?jiān)?ATLAS 液氬量熱儀中用作鉛層之間的墊片, 并用作定制船只(如 Stiletto 27 等 Stiletto 雙體船)中船體和甲板建造的層壓板芯。
Nomex 在工業(yè)應(yīng)用中用作廢氣過(guò)濾系統(tǒng)(通常是袋式除塵器)中的過(guò)濾器,用于處理瀝青廠、水泥廠、鋼鐵冶煉廠和有色金屬生產(chǎn)設(shè)施中發(fā)現(xiàn)的熱氣體排放。
Nomex 用于一些古典吉他頂部,以創(chuàng)建“復(fù)合”音板。當(dāng) Nomex 層壓在 2 個(gè)云杉或雪松“皮膚”之間時(shí),會(huì)產(chǎn)生剛性輕質(zhì)的板,這可以提高音板的效率。雖然“層壓”技術(shù)是由馬蒂亞斯·達(dá)曼(Matthias Dammann)創(chuàng)造的,但制琴師格諾特·瓦格納(Gernot Wagner)首先采用了Nomex的使用。
歷史
1964 年,夏洛特的賽車手 Fireball Roberts 和印第安納波利斯的 Eddie Sachs 和 Dave MacDonald 在激烈的碰撞中喪生,導(dǎo)致了 Nomex 等阻燃織物的使用。1966年初,《競(jìng)賽出版社》和《汽車周刊》報(bào)道:“在過(guò)去的賽季中,沃爾特·漢斯根、馬斯滕·格雷戈里、馬文·潘奇和44集團(tuán)的鮑勃·圖利烏斯都穿著實(shí)驗(yàn)性的駕駛服;這四個(gè)代表了這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)中相當(dāng)不錯(cuò)的橫截面。目標(biāo)是獲得有關(guān) Nomex 舒適性和洗滌特性的使用測(cè)試信息?？巳R斯勒-普利茅斯車隊(duì)最近在Riverside舉行的Motor Trend 500比賽中也穿著這些西裝。
杜邦™ Nomex 系列產(chǎn)品旨在滿足電氣行業(yè)的多樣化需求。Nomex 是一個(gè)品牌,以幫助提供始終如一的更高水平的可靠電氣絕緣而享有盛譽(yù)。
這就是為什么 Nomex 系列產(chǎn)品(包括紙張和紙板)在多種應(yīng)用中受到信賴的原因,50 多年來(lái)在 范圍內(nèi)得到認(rèn)可。
2014 年推出的全新產(chǎn)品組合
為了支持我們繼續(xù)專注于技術(shù)創(chuàng)新,并突出我們針對(duì)特定終端應(yīng)用量身定制的產(chǎn)品,我們?cè)?2014 年推出了改進(jìn)的產(chǎn)品組合。這種轉(zhuǎn)變旨在為您提供更有條理的產(chǎn)品組合,從而比以往任何時(shí)候都更容易幫助您按應(yīng)用選擇產(chǎn)品。
Nomex 產(chǎn)品系列現(xiàn)在分為五個(gè)系列
在創(chuàng)建這個(gè)改進(jìn)的產(chǎn)品組合時(shí),我們做的主要事情之一是將產(chǎn)品類型分為五個(gè)新系列之一:
Nomex 900 系列——液浸式變壓器的理想絕緣解決方案。
Nomex 800 系列—專為在惡劣條件下運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)機(jī)械和具有特殊防火要求的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。
Nomex 400 系列—性能、可靠性和使用壽命的產(chǎn)品基準(zhǔn)。
Nomex 300 系列—經(jīng)濟(jì)高效的解決方案,適用于要求不高的電氣應(yīng)用。
Nomex 200 系列—用于電池組絕緣和電子應(yīng)用。
創(chuàng)立于1802年的杜邦公司是一家科學(xué)企
業(yè)。我們致力于利用科學(xué)創(chuàng)造可持續(xù)的
解決方案,讓全球各地的人們生活得更
美好、更安全和更健康。杜邦公司業(yè)務(wù)
遍布90多個(gè)國(guó)家和地區(qū),以廣泛的創(chuàng)新
產(chǎn)品和服務(wù)涉及農(nóng)業(yè)、營(yíng)養(yǎng)、電子、通
訊、安全與保護(hù)、家居與建筑、交通和
服裝等眾多領(lǐng)域。
杜邦全球每年用於科研、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工
程的投資超過(guò)10億美元。安全和環(huán)境保
護(hù)是杜邦公司的企業(yè)核心價(jià)值之一。
杜邦TM Nomex 品牌間位芳香族聚酰胺
纖維是杜邦防護(hù)科技部的主流產(chǎn)品系列
之一。
杜邦TM Nomex 是杜邦高性能材料系列的注冊(cè)商標(biāo)。這一
系列包括短纖維、長(zhǎng)絲紗線、紙張以及水刺無(wú)紡布。被廣
泛應(yīng)用於包括防閃燃和防電弧的電工服、消防服、過(guò)濾用
織物和細(xì)紗、防火隔熱服裝的隔熱層、補(bǔ)強(qiáng)橡膠、以及飛
機(jī)地毯類的運(yùn)輸用紡織品。
紙類產(chǎn)品主要用於電動(dòng)機(jī)和變壓器的絕
緣、繞包線以及飛行器的蜂窩核心結(jié)構(gòu)。
杜邦作為高性能纖維的主要生產(chǎn)商,自
1960年以來(lái),已將紡織技術(shù)應(yīng)用于高溫
氣體過(guò)濾,成為行業(yè)的先鋒。通過(guò)持續(xù)科
研和開(kāi)發(fā),杜邦公司正在不斷開(kāi)發(fā)和改良
過(guò)濾產(chǎn)品,這些產(chǎn)品集科技和經(jīng)濟(jì)效益最
優(yōu)化為一身,符合或超越世界各國(guó)的環(huán)境
和安全規(guī)范。
杜邦TM Nomex 纖維的生產(chǎn)企業(yè)都執(zhí)行與
ISO 9002相符的質(zhì)量系統(tǒng)。用100%杜邦
纖維製成的過(guò)濾器材都貼有杜邦公司標(biāo)簽
(圖1),以區(qū)別于宣稱使用芳綸和其他纖
維材料做成的產(chǎn)品。
濾袋 (圖2) 上的這些標(biāo)簽保証它們僅使
用杜邦纖維,并且應(yīng)用了最新的科技。
使用杜邦TM Nomex 標(biāo)簽的過(guò)濾產(chǎn)品僅能
由經(jīng)過(guò)杜邦授權(quán)生產(chǎn)商製造,這些授權(quán)
生產(chǎn)商必須遵守杜邦公司的規(guī)范
和質(zhì)量規(guī)定。
1. 杜邦TM Nomex 纖維的特性
1.1 合成反應(yīng)
杜邦的一支科研小組設(shè)想開(kāi)發(fā)一種纖維,使其能在尼龍的性能
基礎(chǔ)上更具有耐熱的物理特性,從而開(kāi)發(fā)出了杜邦TM Nomex
纖維。這種纖維起初被稱為HT-1,對(duì)它的研究開(kāi)始于上世紀(jì)50
年代末,隨后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)及大量的測(cè)試與評(píng)估。1963
年,試驗(yàn)工廠開(kāi)始生產(chǎn)。到1967年,杜邦開(kāi)始商業(yè)化供應(yīng)杜邦
TM Nomex 纖維。
杜邦TM Nomex 間位芳香族聚酰胺纖維 (多聚間位一苯二胺一異
鄰苯二甲酰胺),是從間位-亞苯基二胺與異鄰苯二酰氯化物的
一種氨基化合物溶液中製備出來(lái)的。(圖3) 它是一個(gè)長(zhǎng)鏈的聚酰
胺化合物,其中至少有85%的酰胺基直接連接在兩個(gè)芳香環(huán)
上。間位的亞苯基結(jié)構(gòu)使聚合物分子鏈形成彎曲,與化學(xué)結(jié)構(gòu)
相似的杜邦TM Kevlar 對(duì)位芳香族聚酰胺纖維的對(duì)位結(jié)構(gòu)相比,
該結(jié)構(gòu)降低了鏈的剛性。這一柔性多聚體鏈結(jié)構(gòu)使杜邦TM
Nomex 既具有與杜邦TM Kevlar 相似的耐高溫性,又使其具有
更多的與紡織品類似的特性。
這些芳香族環(huán)以及在它們之間連接的共軛胺鍵非常牢固,可以
1.4 杜邦TM Nomex
纖維的耐摩擦及耐疲勞
性質(zhì)
在常溫的時(shí)候,杜邦TM Nomex 和滌綸及尼龍具有相同的耐磨
擦及耐疲勞性質(zhì),但是卻優(yōu)於腈綸 (壓克力,Acrylic) 纖維。
如果溫度在120?C以上則杜邦TM Nomex 具有2倍優(yōu)於滌綸及尼
龍的耐磨擦及耐疲勞性質(zhì)。
1.5 質(zhì)量參數(shù)
任何織物過(guò)濾材料的性能指標(biāo)主要是:對(duì)粉塵的過(guò)濾性能、壓
降以及使用壽命。為了達(dá)到這些指標(biāo)的最佳平衡效果,過(guò)濾材
料生產(chǎn)商應(yīng)根據(jù)過(guò)濾應(yīng)用的具體要求來(lái)選擇纖維,以生產(chǎn)出最
適合的過(guò)濾材料。
主要的纖維質(zhì)量參數(shù)是:
? 纖維聚合體及其均一性
? 常規(guī)纖維纖度 (dtex)、卷曲度和切割長(zhǎng)度
? 纖維橫切面和纖維表面的光滑度 (圖7)
2.1 杜邦TM Nomex
無(wú)紡布的過(guò)濾性
杜邦TM Nomex 纖維所織成的無(wú)紡布具有非常好的過(guò)濾粉塵性
能。如 (圖8) 所示,380g/m2 杜邦TM Nomex 無(wú)紡布具有較滌綸
布 (530g/m2) 及晴綸布 (600g/m2) 更好的過(guò)濾性能。其粉塵濃
度在過(guò)濾速度為2m/min時(shí),小於3mg/Nm3
。
2.2 杜邦TM Nomex
布的耐溫及抗酸性
先前我們討論過(guò)杜邦TM Nomex 纖維的抗化學(xué)品性質(zhì),在一般的
弱酸及弱堿下,杜邦TM Nomex 纖維具有非常好的抵抗性?，F(xiàn)今
我們?cè)龠M(jìn)一步探討不同酸濃度及水氣濃度對(duì)杜邦TM Nomex 布的
影響。(圖9) 顯示杜邦TM Nomex 布及滌綸布在120?C,水份濃
度6%及二氧化硫100ppm下其強(qiáng)力變化的情形。其中滌綸在經(jīng)
過(guò)1500小時(shí)後其強(qiáng)度幾乎趨近於零。而杜邦TM Nomex 卻趨於
穩(wěn)定,其強(qiáng)力保持率約為58%。
為了更進(jìn)一步研討杜邦TM Nomex 針刺氈在不同的水份濃度下其
受水解的狀況,我們作了一系列的實(shí)驗(yàn)。(圖10) 表示杜邦TM
Nomex 纖維濾袋的壽命受不同的水份及溫度的影響。此圖告
訴我們?cè)谠O(shè)計(jì)一個(gè)集塵室時(shí)必須將集塵室內(nèi)的操作溫度及水份
濃度考慮進(jìn)去,才能使得所選擇的濾袋有一個(gè)最適合的使用
時(shí)限。
一般在高溫廢氣裡,除了水份外也常常夾雜著酸堿廢氣及雜
質(zhì),例如硫氧化物、氮氧化物、鹽酸、氫氧化鈣等。這些酸堿
氣體常常會(huì)加速布的水解反應(yīng)。尤其當(dāng)整個(gè)集塵室處?kù)端釅A露
點(diǎn)下,此水解破壞效應(yīng)更為嚴(yán)重。因此使用集塵室時(shí)必須保持
在露點(diǎn)以上20?C的操作溫度。
3. 杜邦TM Nomex 纖維與同類產(chǎn)品的性能比較
為了更進(jìn)一步說(shuō)明酸氣濃度對(duì)杜邦TM Nomex 濾布的影響,我們
以475g/m2
的濾布作為樣本,在水份濃度為10%及氧濃度為
20%,改變二氧化硫氣體的濃度並測(cè)量布的強(qiáng)度保存率,如
(圖11) 所示杜邦TM Nomex 濾布強(qiáng)度的保存率會(huì)隨著水份及酸氣
濃度的不同,呈現(xiàn)出曲線的變化。而溫度的變化也會(huì)對(duì)其強(qiáng)度
有所影響。在200?C且沒(méi)有二氧化硫的情況下,杜邦TM Nomex
濾布幾乎保持著一定的強(qiáng)力。在120?C時(shí),雖然二氧化硫的濃
度介於50到400ppm之間,杜邦TM Nomex 濾布仍舊保持著一定
約50%的強(qiáng)度。但當(dāng)溫度增加至180?C時(shí),二氧化硫的濃度高
低,50ppm或者400ppm,則對(duì)於其強(qiáng)力產(chǎn)生很大的變化。我
們可從此結(jié)果得到一個(gè)結(jié)論,亦即杜邦TM Nomex 濾布的使用時(shí)
限是受到操作溫度、水份以及酸氣濃度的綜合影響。
對(duì)於克重為500g/m2
的杜邦TM Nomex 基布式針刺過(guò)濾氈,在如
下兩種具有指導(dǎo)性的條件下使用將至少有兩年的預(yù)期壽命。
抵抗化學(xué)攻擊。它們也為多聚體主鏈提供了高強(qiáng)度的耐高溫
性。因此,杜邦TM Nomex 既不熔化,也不融滴,即使長(zhǎng)時(shí)間暴
露在高溫下時(shí),也只會(huì)燒焦而已。(表1)
商業(yè)化供應(yīng)的杜邦TM Nomex 纖維的尺寸規(guī)格為1.1、1.7、2.2、
6.1及11 dtex (1 dtex = 1g/10000m)。較細(xì)纖度意味著相對(duì)更大
的用於阻擋微小顆粒的纖維表面積。特細(xì)纖維可以用於生產(chǎn)
低克重且高透過(guò)率的氈,以提高過(guò)濾效率從而具有節(jié)省成本的
潛能。
1.2 耐溫性質(zhì)
杜邦TM Nomex 纖維的耐溫特性示於 (圖5) 中。由圖可知杜邦TM
Nomex 在一般高溫狀態(tài)下仍保持著很大的強(qiáng)力。例如在177?C
至200?C的操作溫度下,既使長(zhǎng)達(dá)20,000小時(shí)仍維持90%左右
的強(qiáng)度。它的強(qiáng)力及模量 (modulus) 更優(yōu)於滌綸 (Polyester) 及
尼龍 (Nylon)。這也說(shuō)明了為何杜邦TM Nomex 可在204?C高溫下
連續(xù)操作 (瞬間溫度240?C)。另外在高溫濾材的應(yīng)用中,纖維
的收縮性也須考慮到。(圖6) 表示杜邦TM Nomex 在不同溫度下
的收縮率。在204?C的連續(xù)操作溫度,它只有小於1%的收縮
率,在285?C時(shí) (靠近玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg),收縮率仍舊小於2.5%。
由此顯示杜邦TM Nomex 對(duì)於高溫廢氣溫度的突然增加情況
下,仍舊具有相當(dāng)?shù)陌踩?。若與其它纖維比較,顯然杜邦TM
Nomex 具有極佳的高溫穩(wěn)定性。
1.3 耐化學(xué)藥品性質(zhì)
化學(xué)性能方面,杜邦TM Nomex 具有很高的抗氧化性。對(duì)於弱酸
及弱堿及大部份的有機(jī)物如酮及醇類,杜邦TM Nomex 具有非常
好的抵抗性。在高溫的煙道氣中,對(duì)於含硫氧化物的抵抗性,
杜邦TM Nomex 則優(yōu)於滌綸及尼龍。
簡(jiǎn)介
當(dāng)設(shè)計(jì)上要求重量輕、強(qiáng)度高、剛度高的材料解決方案時(shí),杜邦" Nomex”蜂窩結(jié)構(gòu)的芯材都能有效滿足·隨著航空燃油成本的飛速增長(zhǎng),航空業(yè)率先開(kāi)發(fā)和使用Nomex材料的蜂窩夾板,以期達(dá)到減低重量,提高燃油效率的目的。例如波音公司23%的外層材料和100%的內(nèi)室飾材料都使用了Nomex“蜂窩材料以減輕重量。本手冊(cè)旨在幫助您享受到采用杜邦" Nomex“蜂窩板帶來(lái)的獨(dú)特之處。
什么是Nomex?
Nomex是美國(guó)杜邦公司的注冊(cè)商標(biāo)。在這一品牌下有具有高強(qiáng)度耐高溫特性的片材、短纖維和長(zhǎng)絲。Nomex'產(chǎn)品耐高溫,而且機(jī)械和化學(xué)性能俱佳可滿足工業(yè)、航空航天、航海、軍事以及娛樂(lè)業(yè)的廣泛需求。
什么是蜂窩結(jié)構(gòu) ?
蜂窩是由多個(gè)六角形單元構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體,外觀類似蜂箱的橫截面。蜂窩的90%到99%是空的。蜂窩的最佳應(yīng)用是結(jié)構(gòu)制造,同時(shí)也能滿足非結(jié)構(gòu)件制造的需要。
蜂窩結(jié)構(gòu)的制作
Nomex°蜂窩通常用拉伸擴(kuò)展形成。在Nomex紙上用膠印上結(jié)點(diǎn)線,切割片材并層層堆疊,膠線固化后,形成HOBE膨脹前的蜂窩結(jié)構(gòu)塊。把HOBE塊拉伸擴(kuò)展到所需大小的單元,經(jīng)穩(wěn)定和樹(shù)脂浸漬用酚醛樹(shù)脂或其他合適的樹(shù)脂)。然后,把HOBE塊片切成厚度合適的板。
為何使用Nomex"蜂窩結(jié)構(gòu)?
Nomex'蜂窩是公認(rèn)的用途多樣的出色的蜂窩芯材。Nomex蜂窩極易制成比傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)更輕的結(jié)構(gòu)。Nomex蜂窩芯材用上下兩個(gè)蒙皮粘合后形成的夾芯板材具有極高的比強(qiáng)度,同等重量的強(qiáng)度是實(shí)心鋼的10倍以上。Nomex°蜂窩擁有獨(dú)特的綜合性能。當(dāng)設(shè)計(jì)要求復(fù)雜時(shí),就會(huì)發(fā)現(xiàn)Nomex蜂窩能提供比其他任何蜂窩都輕的結(jié)構(gòu)。
Nomex蜂窩的優(yōu)點(diǎn)
耐高溫,因此可在200℃℃(~400°F)以上的溫度下進(jìn)行熱壓罐成形
密度范圍廣,從24-160千克/米3,可滿足不同的容量結(jié)構(gòu)要求
具有極高的剪切強(qiáng)度,尤其與泡沫芯材相比,更適合在輕質(zhì)結(jié)構(gòu)中使用
高韌性,與其他蜂窩芯材相比,抗損性能高
阻燃、低煙、低毒性(符合航空最嚴(yán)格的阻燃和煙毒標(biāo)準(zhǔn))
優(yōu)異的蠕變和疲勞性能,可在要求苛刻的應(yīng)用中長(zhǎng)期使用
極高的濕強(qiáng)度,可在高濕度環(huán)境中使用
易于加工,降低生產(chǎn)成本
Nomex°蜂窩具有耐腐蝕性,這在芯材要接觸碳纖維增強(qiáng)的板材的應(yīng)用中尤為重要,因?yàn)樘祭w面層與鋁總會(huì)形成電位差,產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。當(dāng)芯材與層面之間出現(xiàn)密封開(kāi)裂,芯材會(huì)接觸水分或其他腐蝕性介質(zhì)。這方面,Nomex蜂窩也表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性。
出眾的隔熱隔音性,相對(duì)于金屬和玻璃纖維材料而言在相同重量下有更好的隔熱和隔音性能,更舒適和節(jié)能環(huán)保
易成型易加工,和金屬蜂窩板相比,Nomex蜂窩可彎曲,加工更方便,操作更便捷
蜂窩夾芯板的制作圖1顯示如何制作蜂窩夾芯板。用膠膜把蒙皮與芯材粘在一起。Nomex蜂窩芯與上下蒙皮緊密粘合就形成蒙皮夾芯板結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了板材剛度和強(qiáng)度的完美結(jié)合。Nomex°蜂窩芯材可顯著提高彎曲剛度和強(qiáng)度,剛度提高了37倍,強(qiáng)度提高了9倍,而總重量?jī)H增加6%(圖2)。而且Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)的比強(qiáng)度和比剛度優(yōu)于同等密度的其他材料
蜂窩夾芯層板的設(shè)計(jì)要求從結(jié)構(gòu)上來(lái)看,蜂窩夾芯板結(jié)構(gòu)類似于二維的“工字梁”形狀。上下蒙皮可承受彎曲時(shí)的壓縮和拉伸載荷。蜂窩芯材類似于“工字形”梁二維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),可承受剪切載荷,使面板保持幾何形狀。這可給予面板連續(xù)可靠的支持,從而提高了結(jié)構(gòu)剛度。夾層結(jié)構(gòu)梁的總撓度是由彎曲應(yīng)力和剪切力引起的撓度的總和(圖5)。彎曲撓度與蒙皮材料的模量有關(guān),剪切撓度與芯材的剪切模量有關(guān)。因此,如跨度較大時(shí),夾層結(jié)構(gòu)梁彎曲會(huì)更多作用于上下面板的壓縮和擴(kuò)展變形。如跨度較小,夾層結(jié)構(gòu)梁彎曲會(huì)作用于芯材的變形。
蜂窩夾芯層壓板的設(shè)計(jì)應(yīng)該符合一定載荷下基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。這些夾芯層壓板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求包括:
蒙皮應(yīng)足夠厚,以承受載荷施加的拉伸和壓縮應(yīng)力芯材必須有足夠的強(qiáng)度,以承受載荷施加的剪切應(yīng)力
夾芯層壓板應(yīng)該有足夠的彎曲和剪切剛度,以防止載荷產(chǎn)生過(guò)大撓度
芯材必須有足夠的抗壓強(qiáng)度,以防止面板垂直方向的設(shè)計(jì)載荷使之破壞
芯材必須足夠厚,有足夠的強(qiáng)度、足夠的硬度,以防止夾層結(jié)構(gòu)在邊緣受壓時(shí)發(fā)生整體彎曲、剪切卷邊、面板起皺和結(jié)構(gòu)單元間凹陷粘結(jié)必須足夠強(qiáng),以承受載荷施加的平面拉伸和剪切應(yīng)力
夾層板材緊固件必須有足夠的強(qiáng)度,并與芯材和面板結(jié)合,把載荷傳遞到結(jié)構(gòu)的其余部分。
Nomex”芯材與其他芯材的性能比較
剪切強(qiáng)度:在任何特定密度下,Nomex'的剪切強(qiáng)度均超過(guò)硬質(zhì)泡沫和輕木,類似于鋁質(zhì)和玻纖布蜂窩。圖6比較了幾種主要芯材在不同密度下的剪切強(qiáng)度·
剪切模量:圖7比較了各種芯材的剪切模量與密度的關(guān)系。Nomex”的剪切模量類似于輕木,遠(yuǎn)大于硬質(zhì)泡沫,而且,由于密度低于輕木,如需考慮減重時(shí),Nomex通常是首選。鋁質(zhì)蜂窩的剪切模量約是Nomex”的六倍。然而,如撓度范圍較大時(shí)這可能并不會(huì)致使撓度發(fā)生顯著變化(圖7A)。如撓度范圍較小,鋁質(zhì)芯材面板的撓度會(huì)有略微降低但韌性會(huì)顯著降低(圖7B)。
抗壓強(qiáng)度:在比較抗壓強(qiáng)度和密度之間關(guān)系時(shí)Nomex°蜂窩略優(yōu)于鋁質(zhì)蜂窩和輕木,明顯優(yōu)于硬質(zhì)泡沫·抗壓強(qiáng)度/密度比較見(jiàn)圖8。
韌性:Nomex·蜂窩芯材擁有獨(dú)特的特性,可局部超載,而不會(huì)發(fā)生永久性損壞。與玻璃(脆)和鋁(延伸)不同,Nomex°蜂窩具有極好的韌性。這種韌性使Nomex°蜂窩具有優(yōu)良的抗機(jī)械損傷性,從而提高了可靠性。
用Nomex®蜂窩芯材制造夾芯板制造蜂窩夾芯板應(yīng)滿足三個(gè)條件:模具或夾具必須保持所需的形狀應(yīng)力必須均勻,在固化過(guò)程中使結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起加熱必須均勻,以均勻固化樹(shù)脂
制造Nomex'夾層結(jié)構(gòu)有很多步驟。我們接下來(lái)將概述符合上述要求的典型的預(yù)浸料熱壓罐固化。
1.取一塊干凈、光滑的工具板。注意:工具板上的任何缺陷或不規(guī)則形狀將顯示在固化層壓板上用
2.1英寸寬的膠帶把工具板固定好。在準(zhǔn)備封邊膠帶時(shí),保持干凈,無(wú)任何脫模劑。
3.在工具板表面直接涂上脫模劑。
4.剝離預(yù)浸料上的聚乙烯膜,再把預(yù)浸料鋪在工具板上。
5.把第一層放在工具板中心,確保光滑、無(wú)皺紋未變形。
6,把此后各層直接放在第一層上,對(duì)齊邊緣。確保纖維方向正確。如果預(yù)浸料不能相互粘附添加膠膜。
7.可用滾筒去除氣泡和皺折。
8.芯材放置方式與預(yù)浸料相同,邊緣與預(yù)浸料對(duì)齊。9.后續(xù)預(yù)浸料以同樣的方式鋪在芯材上。同樣,滾筒可用于去除氣泡和皺折,使之平整。
10.在層壓板上放置離型膜。這一層膜至少每側(cè)突出層板3-4英寸(8到10厘米)。防粘膜需既不影響揮發(fā)份揮發(fā),又包住樹(shù)脂。
11.圍繞層壓板邊緣放置支撐物,防止芯材在真空和壓力下破損。支撐物應(yīng)放置在防粘膜上,這樣才不會(huì)粘住層壓板。此處使用112英寸金屬條(扁材)。
12.在層壓板上放置平整的隔板。與工具板一樣,此板應(yīng)既干凈又光滑
13.把4-6層的透氣材料放置頂部,以保證夾芯板固化的空氣流通,揮發(fā)物揮發(fā)。
14.取下工具板邊緣的膠帶。
15.更換密封條,去除密封條隔膜。16.在密封帶上部插入熱電偶。必須剝除熱電偶護(hù)套與密封帶的接觸處的防護(hù)套以防止漏氣。在熱電偶上放置密封帶,以確保密封完整。
17.把真空袋材料放在組件上。真空袋層應(yīng)足夠大,可以裝下組件。
18.把真空袋材料向下按在密封帶上,以確保密封良好 。
19.檢查確認(rèn)無(wú)泄漏后,打開(kāi)真空泵,連接真空管線。抽氣至5英寸汞柱(17千帕),并保持20至30分鐘。不可超過(guò)5英寸汞柱時(shí)界限限制,高真空可能會(huì)使面板在蜂窩單元上出現(xiàn)微凹。在抽氣之前20至30分鐘,必須檢查泄漏。
20.把零件放入熱壓罐,接通真空管線。啟動(dòng)熱壓罐。
21.固化后,從熱壓罐取出零件。
22.清除真空袋、透氣層和離型膜。
23.蜂窩夾芯層合板制件完成成型
Nomex°蜂窩,適用任何要求低重量、高強(qiáng)度的應(yīng)用
除了航空應(yīng)用外,杜邦"Nomex“在列車上也成功應(yīng)用了20年。到目前為止,在世界各地Nomex“蜂窩板已成功應(yīng)用在高速列車、雙層列車、地鐵、輕軌等5000多輛客車上除此之外,國(guó)際知名的客車制造商Alstom,Fiat,Breda,Rotem和中國(guó)長(zhǎng)春客車廠都普遍采用了Nomex“蜂窩板作為列車的頂部、窗框、行李架、隔板,地板和櫥柜等內(nèi)飾部件·
如今,杜邦” Nomex在要求大幅度減低重量的應(yīng)用中將繼續(xù)發(fā)揮重要的作用,如以下案例所示:
案例1:法國(guó)ANF隧道列車
用穿越海峽的隧道將法國(guó)和英格蘭連接起來(lái)的夢(mèng)想隨著運(yùn)送乘客的列車的貫通而成為現(xiàn)實(shí)。整個(gè)車箱內(nèi)部都采用了輕質(zhì)的Nomex蜂窩夾芯層和玻璃酚醛蒙皮的三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)以減輕重量。
案例2:中國(guó)客車和諧號(hào)5和諧號(hào)5列車采用了Nomex°蜂窩芯材的側(cè)板、行李架、天花板、隔板和璧柜。
案例3:德國(guó)Transrapid列車磁懸浮列車對(duì)車體重量非常敏感。德國(guó)Transrapid列車的內(nèi)飾,在車體的天花板和地板中采用了Nomex蜂窩。
案例4:美國(guó)海灣高速列車(BART)著名的 舊金山海灣高速列車(BART)其內(nèi)飾和地板采用了Nomex*蜂窩芯材和玻璃酚醛蒙皮。
此處將介紹Nomex°蜂窩典型的應(yīng)用案例。它們都有一個(gè)共同點(diǎn):Nomex蜂窩使其在最輕的重量下實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度與長(zhǎng)壽命。
船艇制造商采用了Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)。例如,船艇的船體用此高強(qiáng)度輕質(zhì)材料進(jìn)行加固。蜂窩不僅提高了船艇的性能,也有利于生產(chǎn)加工。它為生產(chǎn)加工提供了更好的操作性和一致性,使得生產(chǎn)加工更加方便簡(jiǎn)單。
新的美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)快艇的重量減少了15噸多,因?yàn)榭团摳舭宀捎昧薔omex°蜂窩結(jié)構(gòu)取代了過(guò)去的石棉板,從而消除了可能出現(xiàn)的健康危害。
用Nomex蜂窩制成的軍用隱蔽所便于運(yùn)輸和搭建。蜂窩芯材結(jié)合鋁制面板的夾芯結(jié)構(gòu),可用于制作天花板、地板和壁板。在給定密度下,Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)的抗沖擊性優(yōu)于其它材料
Nomex'蜂窩芯材可用于制成最堅(jiān)韌、最有彈性且最輕的雪橇,以滿足速降滑雪賽的高性能要求。
Nomex'蜂窩具有高度耐沖擊、耐腐蝕和耐疲勞性使之成為直升機(jī)螺旋槳的理想材料。它也可以用來(lái)制成直升機(jī)的許多非承重零件。
現(xiàn)代商業(yè)飛機(jī)的多處內(nèi)板使用Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)包括地板、側(cè)板、行李架、天花板、隔板、廚房和廁所。
用 Nomex 蜂窩制作而成的航天飛機(jī)貨艙門具有重量輕、高強(qiáng)度和高剛度的獨(dú)特性能。Nomex蜂窩也可用來(lái)制成航天飛機(jī)的外殼和儲(chǔ)物箱。
用Nomex制成的飛機(jī)外部蜂窩板可用于整流罩、尾翼、襟翼、副翼、蓋板、艙門、補(bǔ)翼、擾流板進(jìn)氣管道、縫翼、翼端、引擎罩、外掛架和雷達(dá)天線罩等。
屬性
Nomex 和相關(guān)芳綸聚合物與尼龍有關(guān),但具有芳香族主鏈,因此更堅(jiān)硬、更耐用。Nomex 是芳綸的元變體的一個(gè)例子(Kevlar 是對(duì)位芳綸)。與 Kevlar 不同,Nomex 鏈在長(zhǎng)絲聚合過(guò)程中無(wú)法對(duì)齊并且強(qiáng)度較低:其極限拉伸強(qiáng)度為 340 MPa (49,000 psi)。然而,對(duì)于聚合物材料,它具有出色的耐熱性、耐化學(xué)性和抗輻射性。它可以承受高達(dá) 370 °C (700 °F) 的溫度。
制作
Nomex 由單體間苯二胺和間苯二甲酰氯縮合反應(yīng)生成。
它以纖維和片狀形式出售,并用作需要耐熱和阻燃性的織物。Nomex 片材實(shí)際上是一種壓光紙,以類似的方式制成。Nomex 410 型紙是開(kāi)發(fā)的 款 Nomex 紙,也是產(chǎn)量較高的紙種之一,主要用于電氣絕緣目的。
Wilfred Sweeny(1926-2011)是杜邦公司科學(xué)家,負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)Nomex,并于2002年獲得了杜邦拉瓦錫獎(jiǎng)?wù)耓4],部分原因是這項(xiàng)工作。
應(yīng)用
Nomex Paper 用于電氣層壓板,例如電路板和變壓器鐵芯,以及用酚醛樹(shù)脂飽和的防火蜂窩結(jié)構(gòu)。諸如此類的蜂窩結(jié)構(gòu)以及聚酯薄膜-Nomex 層壓板在飛機(jī)制造中被廣泛使用。消防、軍事航空和賽車行業(yè)使用 Nomex 來(lái)制造能夠承受高溫的服裝和設(shè)備。
Nomex 引擎蓋是一種常見(jiàn)的賽車和消防設(shè)備。它被放置在消防員面罩頂部的頭部。頭罩可以保護(hù)頭盔和面罩未覆蓋的頭部部分免受火勢(shì)的高溫。
在美國(guó)太空計(jì)劃中,Nomex已被用于艙外移動(dòng)裝置(與Kevlar和Gore-Tex結(jié)合使用)和ACES壓力服上的熱微流星體防護(hù)服,既可用于火災(zāi)和 環(huán)境(水浸至接近真空)保護(hù),也用作有效載荷艙門、機(jī)身和航天飛機(jī)軌道飛行器上翼表面的熱毯。它還被用于火星探路者和火星探測(cè)車任務(wù)的安全氣囊[需要引證],伽利略大氣探測(cè)器,卡西尼 - 惠更斯泰坦探測(cè)器,作為AERCam Sprint的外部覆蓋物,并計(jì)劃被納入美國(guó)宇航局即將推出的乘員探索車。
Nomex 已在紐約州特洛伊的倫斯勒理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)媒體和表演藝術(shù)中心 (EMPAC) 主音樂(lè)廳用作聲學(xué)材料。Nomex 的天花板頂篷反射高頻和中頻聲音,提供混響,同時(shí)讓低頻聲音部分穿過(guò)頂篷。[6]根據(jù) RPI 總裁雪莉·安·杰克遜 (Shirley Ann Jackson) 的說(shuō)法,EMPAC 是 上 個(gè)出于聲學(xué)原因使用 Nomex 作為建筑材料的場(chǎng)所。
Nomex(如 Kevlar)也用于生產(chǎn)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器。
蜂窩狀結(jié)構(gòu)的 Nomex 紙?jiān)?ATLAS 液氬量熱儀中用作鉛層之間的墊片, 并用作定制船只(如 Stiletto 27 等 Stiletto 雙體船)中船體和甲板建造的層壓板芯。
Nomex 在工業(yè)應(yīng)用中用作廢氣過(guò)濾系統(tǒng)(通常是袋式除塵器)中的過(guò)濾器,用于處理瀝青廠、水泥廠、鋼鐵冶煉廠和有色金屬生產(chǎn)設(shè)施中發(fā)現(xiàn)的熱氣體排放。
Nomex 用于一些古典吉他頂部,以創(chuàng)建“復(fù)合”音板。當(dāng) Nomex 層壓在 2 個(gè)云杉或雪松“皮膚”之間時(shí),會(huì)產(chǎn)生剛性輕質(zhì)的板,這可以提高音板的效率。雖然“層壓”技術(shù)是由馬蒂亞斯·達(dá)曼(Matthias Dammann)創(chuàng)造的,但制琴師格諾特·瓦格納(Gernot Wagner)首先采用了Nomex的使用。
歷史
1964 年,夏洛特的賽車手 Fireball Roberts 和印第安納波利斯的 Eddie Sachs 和 Dave MacDonald 在激烈的碰撞中喪生,導(dǎo)致了 Nomex 等阻燃織物的使用。1966年初,《競(jìng)賽出版社》和《汽車周刊》報(bào)道:“在過(guò)去的賽季中,沃爾特·漢斯根、馬斯滕·格雷戈里、馬文·潘奇和44集團(tuán)的鮑勃·圖利烏斯都穿著實(shí)驗(yàn)性的駕駛服;這四個(gè)代表了這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)中相當(dāng)不錯(cuò)的橫截面。目標(biāo)是獲得有關(guān) Nomex 舒適性和洗滌特性的使用測(cè)試信息?？巳R斯勒-普利茅斯車隊(duì)最近在Riverside舉行的Motor Trend 500比賽中也穿著這些西裝。
杜邦™ Nomex 系列產(chǎn)品旨在滿足電氣行業(yè)的多樣化需求。Nomex 是一個(gè)品牌,以幫助提供始終如一的更高水平的可靠電氣絕緣而享有盛譽(yù)。
這就是為什么 Nomex 系列產(chǎn)品(包括紙張和紙板)在多種應(yīng)用中受到信賴的原因,50 多年來(lái)在 范圍內(nèi)得到認(rèn)可。
2014 年推出的全新產(chǎn)品組合
為了支持我們繼續(xù)專注于技術(shù)創(chuàng)新,并突出我們針對(duì)特定終端應(yīng)用量身定制的產(chǎn)品,我們?cè)?2014 年推出了改進(jìn)的產(chǎn)品組合。這種轉(zhuǎn)變旨在為您提供更有條理的產(chǎn)品組合,從而比以往任何時(shí)候都更容易幫助您按應(yīng)用選擇產(chǎn)品。
Nomex 產(chǎn)品系列現(xiàn)在分為五個(gè)系列
在創(chuàng)建這個(gè)改進(jìn)的產(chǎn)品組合時(shí),我們做的主要事情之一是將產(chǎn)品類型分為五個(gè)新系列之一:
Nomex 900 系列——液浸式變壓器的理想絕緣解決方案。
Nomex 800 系列—專為在惡劣條件下運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)機(jī)械和具有特殊防火要求的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。
Nomex 400 系列—性能、可靠性和使用壽命的產(chǎn)品基準(zhǔn)。
Nomex 300 系列—經(jīng)濟(jì)高效的解決方案,適用于要求不高的電氣應(yīng)用。
Nomex 200 系列—用于電池組絕緣和電子應(yīng)用。
創(chuàng)立于1802年的杜邦公司是一家科學(xué)企
業(yè)。我們致力于利用科學(xué)創(chuàng)造可持續(xù)的
解決方案,讓全球各地的人們生活得更
美好、更安全和更健康。杜邦公司業(yè)務(wù)
遍布90多個(gè)國(guó)家和地區(qū),以廣泛的創(chuàng)新
產(chǎn)品和服務(wù)涉及農(nóng)業(yè)、營(yíng)養(yǎng)、電子、通
訊、安全與保護(hù)、家居與建筑、交通和
服裝等眾多領(lǐng)域。
杜邦全球每年用於科研、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工
程的投資超過(guò)10億美元。安全和環(huán)境保
護(hù)是杜邦公司的企業(yè)核心價(jià)值之一。
杜邦TM Nomex 品牌間位芳香族聚酰胺
纖維是杜邦防護(hù)科技部的主流產(chǎn)品系列
之一。
杜邦TM Nomex 是杜邦高性能材料系列的注冊(cè)商標(biāo)。這一
系列包括短纖維、長(zhǎng)絲紗線、紙張以及水刺無(wú)紡布。被廣
泛應(yīng)用於包括防閃燃和防電弧的電工服、消防服、過(guò)濾用
織物和細(xì)紗、防火隔熱服裝的隔熱層、補(bǔ)強(qiáng)橡膠、以及飛
機(jī)地毯類的運(yùn)輸用紡織品。
紙類產(chǎn)品主要用於電動(dòng)機(jī)和變壓器的絕
緣、繞包線以及飛行器的蜂窩核心結(jié)構(gòu)。
杜邦作為高性能纖維的主要生產(chǎn)商,自
1960年以來(lái),已將紡織技術(shù)應(yīng)用于高溫
氣體過(guò)濾,成為行業(yè)的先鋒。通過(guò)持續(xù)科
研和開(kāi)發(fā),杜邦公司正在不斷開(kāi)發(fā)和改良
過(guò)濾產(chǎn)品,這些產(chǎn)品集科技和經(jīng)濟(jì)效益最
優(yōu)化為一身,符合或超越世界各國(guó)的環(huán)境
和安全規(guī)范。
杜邦TM Nomex 纖維的生產(chǎn)企業(yè)都執(zhí)行與
ISO 9002相符的質(zhì)量系統(tǒng)。用100%杜邦
纖維製成的過(guò)濾器材都貼有杜邦公司標(biāo)簽
(圖1),以區(qū)別于宣稱使用芳綸和其他纖
維材料做成的產(chǎn)品。
濾袋 (圖2) 上的這些標(biāo)簽保証它們僅使
用杜邦纖維,并且應(yīng)用了最新的科技。
使用杜邦TM Nomex 標(biāo)簽的過(guò)濾產(chǎn)品僅能
由經(jīng)過(guò)杜邦授權(quán)生產(chǎn)商製造,這些授權(quán)
生產(chǎn)商必須遵守杜邦公司的規(guī)范
和質(zhì)量規(guī)定。
1. 杜邦TM Nomex 纖維的特性
1.1 合成反應(yīng)
杜邦的一支科研小組設(shè)想開(kāi)發(fā)一種纖維,使其能在尼龍的性能
基礎(chǔ)上更具有耐熱的物理特性,從而開(kāi)發(fā)出了杜邦TM Nomex
纖維。這種纖維起初被稱為HT-1,對(duì)它的研究開(kāi)始于上世紀(jì)50
年代末,隨后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)及大量的測(cè)試與評(píng)估。1963
年,試驗(yàn)工廠開(kāi)始生產(chǎn)。到1967年,杜邦開(kāi)始商業(yè)化供應(yīng)杜邦
TM Nomex 纖維。
杜邦TM Nomex 間位芳香族聚酰胺纖維 (多聚間位一苯二胺一異
鄰苯二甲酰胺),是從間位-亞苯基二胺與異鄰苯二酰氯化物的
一種氨基化合物溶液中製備出來(lái)的。(圖3) 它是一個(gè)長(zhǎng)鏈的聚酰
胺化合物,其中至少有85%的酰胺基直接連接在兩個(gè)芳香環(huán)
上。間位的亞苯基結(jié)構(gòu)使聚合物分子鏈形成彎曲,與化學(xué)結(jié)構(gòu)
相似的杜邦TM Kevlar 對(duì)位芳香族聚酰胺纖維的對(duì)位結(jié)構(gòu)相比,
該結(jié)構(gòu)降低了鏈的剛性。這一柔性多聚體鏈結(jié)構(gòu)使杜邦TM
Nomex 既具有與杜邦TM Kevlar 相似的耐高溫性,又使其具有
更多的與紡織品類似的特性。
這些芳香族環(huán)以及在它們之間連接的共軛胺鍵非常牢固,可以
1.4 杜邦TM Nomex
纖維的耐摩擦及耐疲勞
性質(zhì)
在常溫的時(shí)候,杜邦TM Nomex 和滌綸及尼龍具有相同的耐磨
擦及耐疲勞性質(zhì),但是卻優(yōu)於腈綸 (壓克力,Acrylic) 纖維。
如果溫度在120?C以上則杜邦TM Nomex 具有2倍優(yōu)於滌綸及尼
龍的耐磨擦及耐疲勞性質(zhì)。
1.5 質(zhì)量參數(shù)
任何織物過(guò)濾材料的性能指標(biāo)主要是:對(duì)粉塵的過(guò)濾性能、壓
降以及使用壽命。為了達(dá)到這些指標(biāo)的最佳平衡效果,過(guò)濾材
料生產(chǎn)商應(yīng)根據(jù)過(guò)濾應(yīng)用的具體要求來(lái)選擇纖維,以生產(chǎn)出最
適合的過(guò)濾材料。
主要的纖維質(zhì)量參數(shù)是:
? 纖維聚合體及其均一性
? 常規(guī)纖維纖度 (dtex)、卷曲度和切割長(zhǎng)度
? 纖維橫切面和纖維表面的光滑度 (圖7)
2.1 杜邦TM Nomex
無(wú)紡布的過(guò)濾性
杜邦TM Nomex 纖維所織成的無(wú)紡布具有非常好的過(guò)濾粉塵性
能。如 (圖8) 所示,380g/m2 杜邦TM Nomex 無(wú)紡布具有較滌綸
布 (530g/m2) 及晴綸布 (600g/m2) 更好的過(guò)濾性能。其粉塵濃
度在過(guò)濾速度為2m/min時(shí),小於3mg/Nm3
。
2.2 杜邦TM Nomex
布的耐溫及抗酸性
先前我們討論過(guò)杜邦TM Nomex 纖維的抗化學(xué)品性質(zhì),在一般的
弱酸及弱堿下,杜邦TM Nomex 纖維具有非常好的抵抗性?，F(xiàn)今
我們?cè)龠M(jìn)一步探討不同酸濃度及水氣濃度對(duì)杜邦TM Nomex 布的
影響。(圖9) 顯示杜邦TM Nomex 布及滌綸布在120?C,水份濃
度6%及二氧化硫100ppm下其強(qiáng)力變化的情形。其中滌綸在經(jīng)
過(guò)1500小時(shí)後其強(qiáng)度幾乎趨近於零。而杜邦TM Nomex 卻趨於
穩(wěn)定,其強(qiáng)力保持率約為58%。
為了更進(jìn)一步研討杜邦TM Nomex 針刺氈在不同的水份濃度下其
受水解的狀況,我們作了一系列的實(shí)驗(yàn)。(圖10) 表示杜邦TM
Nomex 纖維濾袋的壽命受不同的水份及溫度的影響。此圖告
訴我們?cè)谠O(shè)計(jì)一個(gè)集塵室時(shí)必須將集塵室內(nèi)的操作溫度及水份
濃度考慮進(jìn)去,才能使得所選擇的濾袋有一個(gè)最適合的使用
時(shí)限。
一般在高溫廢氣裡,除了水份外也常常夾雜著酸堿廢氣及雜
質(zhì),例如硫氧化物、氮氧化物、鹽酸、氫氧化鈣等。這些酸堿
氣體常常會(huì)加速布的水解反應(yīng)。尤其當(dāng)整個(gè)集塵室處?kù)端釅A露
點(diǎn)下,此水解破壞效應(yīng)更為嚴(yán)重。因此使用集塵室時(shí)必須保持
在露點(diǎn)以上20?C的操作溫度。
3. 杜邦TM Nomex 纖維與同類產(chǎn)品的性能比較
為了更進(jìn)一步說(shuō)明酸氣濃度對(duì)杜邦TM Nomex 濾布的影響,我們
以475g/m2
的濾布作為樣本,在水份濃度為10%及氧濃度為
20%,改變二氧化硫氣體的濃度並測(cè)量布的強(qiáng)度保存率,如
(圖11) 所示杜邦TM Nomex 濾布強(qiáng)度的保存率會(huì)隨著水份及酸氣
濃度的不同,呈現(xiàn)出曲線的變化。而溫度的變化也會(huì)對(duì)其強(qiáng)度
有所影響。在200?C且沒(méi)有二氧化硫的情況下,杜邦TM Nomex
濾布幾乎保持著一定的強(qiáng)力。在120?C時(shí),雖然二氧化硫的濃
度介於50到400ppm之間,杜邦TM Nomex 濾布仍舊保持著一定
約50%的強(qiáng)度。但當(dāng)溫度增加至180?C時(shí),二氧化硫的濃度高
低,50ppm或者400ppm,則對(duì)於其強(qiáng)力產(chǎn)生很大的變化。我
們可從此結(jié)果得到一個(gè)結(jié)論,亦即杜邦TM Nomex 濾布的使用時(shí)
限是受到操作溫度、水份以及酸氣濃度的綜合影響。
對(duì)於克重為500g/m2
的杜邦TM Nomex 基布式針刺過(guò)濾氈,在如
下兩種具有指導(dǎo)性的條件下使用將至少有兩年的預(yù)期壽命。
抵抗化學(xué)攻擊。它們也為多聚體主鏈提供了高強(qiáng)度的耐高溫
性。因此,杜邦TM Nomex 既不熔化,也不融滴,即使長(zhǎng)時(shí)間暴
露在高溫下時(shí),也只會(huì)燒焦而已。(表1)
商業(yè)化供應(yīng)的杜邦TM Nomex 纖維的尺寸規(guī)格為1.1、1.7、2.2、
6.1及11 dtex (1 dtex = 1g/10000m)。較細(xì)纖度意味著相對(duì)更大
的用於阻擋微小顆粒的纖維表面積。特細(xì)纖維可以用於生產(chǎn)
低克重且高透過(guò)率的氈,以提高過(guò)濾效率從而具有節(jié)省成本的
潛能。
1.2 耐溫性質(zhì)
杜邦TM Nomex 纖維的耐溫特性示於 (圖5) 中。由圖可知杜邦TM
Nomex 在一般高溫狀態(tài)下仍保持著很大的強(qiáng)力。例如在177?C
至200?C的操作溫度下,既使長(zhǎng)達(dá)20,000小時(shí)仍維持90%左右
的強(qiáng)度。它的強(qiáng)力及模量 (modulus) 更優(yōu)於滌綸 (Polyester) 及
尼龍 (Nylon)。這也說(shuō)明了為何杜邦TM Nomex 可在204?C高溫下
連續(xù)操作 (瞬間溫度240?C)。另外在高溫濾材的應(yīng)用中,纖維
的收縮性也須考慮到。(圖6) 表示杜邦TM Nomex 在不同溫度下
的收縮率。在204?C的連續(xù)操作溫度,它只有小於1%的收縮
率,在285?C時(shí) (靠近玻璃轉(zhuǎn)移溫度Tg),收縮率仍舊小於2.5%。
由此顯示杜邦TM Nomex 對(duì)於高溫廢氣溫度的突然增加情況
下,仍舊具有相當(dāng)?shù)陌踩?。若與其它纖維比較,顯然杜邦TM
Nomex 具有極佳的高溫穩(wěn)定性。
1.3 耐化學(xué)藥品性質(zhì)
化學(xué)性能方面,杜邦TM Nomex 具有很高的抗氧化性。對(duì)於弱酸
及弱堿及大部份的有機(jī)物如酮及醇類,杜邦TM Nomex 具有非常
好的抵抗性。在高溫的煙道氣中,對(duì)於含硫氧化物的抵抗性,
杜邦TM Nomex 則優(yōu)於滌綸及尼龍。
簡(jiǎn)介
當(dāng)設(shè)計(jì)上要求重量輕、強(qiáng)度高、剛度高的材料解決方案時(shí),杜邦" Nomex”蜂窩結(jié)構(gòu)的芯材都能有效滿足·隨著航空燃油成本的飛速增長(zhǎng),航空業(yè)率先開(kāi)發(fā)和使用Nomex材料的蜂窩夾板,以期達(dá)到減低重量,提高燃油效率的目的。例如波音公司23%的外層材料和100%的內(nèi)室飾材料都使用了Nomex“蜂窩材料以減輕重量。本手冊(cè)旨在幫助您享受到采用杜邦" Nomex“蜂窩板帶來(lái)的獨(dú)特之處。
什么是Nomex?
Nomex是美國(guó)杜邦公司的注冊(cè)商標(biāo)。在這一品牌下有具有高強(qiáng)度耐高溫特性的片材、短纖維和長(zhǎng)絲。Nomex'產(chǎn)品耐高溫,而且機(jī)械和化學(xué)性能俱佳可滿足工業(yè)、航空航天、航海、軍事以及娛樂(lè)業(yè)的廣泛需求。
什么是蜂窩結(jié)構(gòu) ?
蜂窩是由多個(gè)六角形單元構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體,外觀類似蜂箱的橫截面。蜂窩的90%到99%是空的。蜂窩的最佳應(yīng)用是結(jié)構(gòu)制造,同時(shí)也能滿足非結(jié)構(gòu)件制造的需要。
蜂窩結(jié)構(gòu)的制作
Nomex°蜂窩通常用拉伸擴(kuò)展形成。在Nomex紙上用膠印上結(jié)點(diǎn)線,切割片材并層層堆疊,膠線固化后,形成HOBE膨脹前的蜂窩結(jié)構(gòu)塊。把HOBE塊拉伸擴(kuò)展到所需大小的單元,經(jīng)穩(wěn)定和樹(shù)脂浸漬用酚醛樹(shù)脂或其他合適的樹(shù)脂)。然后,把HOBE塊片切成厚度合適的板。
為何使用Nomex"蜂窩結(jié)構(gòu)?
Nomex'蜂窩是公認(rèn)的用途多樣的出色的蜂窩芯材。Nomex蜂窩極易制成比傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)更輕的結(jié)構(gòu)。Nomex蜂窩芯材用上下兩個(gè)蒙皮粘合后形成的夾芯板材具有極高的比強(qiáng)度,同等重量的強(qiáng)度是實(shí)心鋼的10倍以上。Nomex°蜂窩擁有獨(dú)特的綜合性能。當(dāng)設(shè)計(jì)要求復(fù)雜時(shí),就會(huì)發(fā)現(xiàn)Nomex蜂窩能提供比其他任何蜂窩都輕的結(jié)構(gòu)。
Nomex蜂窩的優(yōu)點(diǎn)
耐高溫,因此可在200℃℃(~400°F)以上的溫度下進(jìn)行熱壓罐成形
密度范圍廣,從24-160千克/米3,可滿足不同的容量結(jié)構(gòu)要求
具有極高的剪切強(qiáng)度,尤其與泡沫芯材相比,更適合在輕質(zhì)結(jié)構(gòu)中使用
高韌性,與其他蜂窩芯材相比,抗損性能高
阻燃、低煙、低毒性(符合航空最嚴(yán)格的阻燃和煙毒標(biāo)準(zhǔn))
優(yōu)異的蠕變和疲勞性能,可在要求苛刻的應(yīng)用中長(zhǎng)期使用
極高的濕強(qiáng)度,可在高濕度環(huán)境中使用
易于加工,降低生產(chǎn)成本
Nomex°蜂窩具有耐腐蝕性,這在芯材要接觸碳纖維增強(qiáng)的板材的應(yīng)用中尤為重要,因?yàn)樘祭w面層與鋁總會(huì)形成電位差,產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。當(dāng)芯材與層面之間出現(xiàn)密封開(kāi)裂,芯材會(huì)接觸水分或其他腐蝕性介質(zhì)。這方面,Nomex蜂窩也表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性。
出眾的隔熱隔音性,相對(duì)于金屬和玻璃纖維材料而言在相同重量下有更好的隔熱和隔音性能,更舒適和節(jié)能環(huán)保
易成型易加工,和金屬蜂窩板相比,Nomex蜂窩可彎曲,加工更方便,操作更便捷
蜂窩夾芯板的制作圖1顯示如何制作蜂窩夾芯板。用膠膜把蒙皮與芯材粘在一起。Nomex蜂窩芯與上下蒙皮緊密粘合就形成蒙皮夾芯板結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了板材剛度和強(qiáng)度的完美結(jié)合。Nomex°蜂窩芯材可顯著提高彎曲剛度和強(qiáng)度,剛度提高了37倍,強(qiáng)度提高了9倍,而總重量?jī)H增加6%(圖2)。而且Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)的比強(qiáng)度和比剛度優(yōu)于同等密度的其他材料
蜂窩夾芯層板的設(shè)計(jì)要求從結(jié)構(gòu)上來(lái)看,蜂窩夾芯板結(jié)構(gòu)類似于二維的“工字梁”形狀。上下蒙皮可承受彎曲時(shí)的壓縮和拉伸載荷。蜂窩芯材類似于“工字形”梁二維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),可承受剪切載荷,使面板保持幾何形狀。這可給予面板連續(xù)可靠的支持,從而提高了結(jié)構(gòu)剛度。夾層結(jié)構(gòu)梁的總撓度是由彎曲應(yīng)力和剪切力引起的撓度的總和(圖5)。彎曲撓度與蒙皮材料的模量有關(guān),剪切撓度與芯材的剪切模量有關(guān)。因此,如跨度較大時(shí),夾層結(jié)構(gòu)梁彎曲會(huì)更多作用于上下面板的壓縮和擴(kuò)展變形。如跨度較小,夾層結(jié)構(gòu)梁彎曲會(huì)作用于芯材的變形。
蜂窩夾芯層壓板的設(shè)計(jì)應(yīng)該符合一定載荷下基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。這些夾芯層壓板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求包括:
蒙皮應(yīng)足夠厚,以承受載荷施加的拉伸和壓縮應(yīng)力芯材必須有足夠的強(qiáng)度,以承受載荷施加的剪切應(yīng)力
夾芯層壓板應(yīng)該有足夠的彎曲和剪切剛度,以防止載荷產(chǎn)生過(guò)大撓度
芯材必須有足夠的抗壓強(qiáng)度,以防止面板垂直方向的設(shè)計(jì)載荷使之破壞
芯材必須足夠厚,有足夠的強(qiáng)度、足夠的硬度,以防止夾層結(jié)構(gòu)在邊緣受壓時(shí)發(fā)生整體彎曲、剪切卷邊、面板起皺和結(jié)構(gòu)單元間凹陷粘結(jié)必須足夠強(qiáng),以承受載荷施加的平面拉伸和剪切應(yīng)力
夾層板材緊固件必須有足夠的強(qiáng)度,并與芯材和面板結(jié)合,把載荷傳遞到結(jié)構(gòu)的其余部分。
Nomex”芯材與其他芯材的性能比較
剪切強(qiáng)度:在任何特定密度下,Nomex'的剪切強(qiáng)度均超過(guò)硬質(zhì)泡沫和輕木,類似于鋁質(zhì)和玻纖布蜂窩。圖6比較了幾種主要芯材在不同密度下的剪切強(qiáng)度·
剪切模量:圖7比較了各種芯材的剪切模量與密度的關(guān)系。Nomex”的剪切模量類似于輕木,遠(yuǎn)大于硬質(zhì)泡沫,而且,由于密度低于輕木,如需考慮減重時(shí),Nomex通常是首選。鋁質(zhì)蜂窩的剪切模量約是Nomex”的六倍。然而,如撓度范圍較大時(shí)這可能并不會(huì)致使撓度發(fā)生顯著變化(圖7A)。如撓度范圍較小,鋁質(zhì)芯材面板的撓度會(huì)有略微降低但韌性會(huì)顯著降低(圖7B)。
抗壓強(qiáng)度:在比較抗壓強(qiáng)度和密度之間關(guān)系時(shí)Nomex°蜂窩略優(yōu)于鋁質(zhì)蜂窩和輕木,明顯優(yōu)于硬質(zhì)泡沫·抗壓強(qiáng)度/密度比較見(jiàn)圖8。
韌性:Nomex·蜂窩芯材擁有獨(dú)特的特性,可局部超載,而不會(huì)發(fā)生永久性損壞。與玻璃(脆)和鋁(延伸)不同,Nomex°蜂窩具有極好的韌性。這種韌性使Nomex°蜂窩具有優(yōu)良的抗機(jī)械損傷性,從而提高了可靠性。
用Nomex®蜂窩芯材制造夾芯板制造蜂窩夾芯板應(yīng)滿足三個(gè)條件:模具或夾具必須保持所需的形狀應(yīng)力必須均勻,在固化過(guò)程中使結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起加熱必須均勻,以均勻固化樹(shù)脂
制造Nomex'夾層結(jié)構(gòu)有很多步驟。我們接下來(lái)將概述符合上述要求的典型的預(yù)浸料熱壓罐固化。
1.取一塊干凈、光滑的工具板。注意:工具板上的任何缺陷或不規(guī)則形狀將顯示在固化層壓板上用
2.1英寸寬的膠帶把工具板固定好。在準(zhǔn)備封邊膠帶時(shí),保持干凈,無(wú)任何脫模劑。
3.在工具板表面直接涂上脫模劑。
4.剝離預(yù)浸料上的聚乙烯膜,再把預(yù)浸料鋪在工具板上。
5.把第一層放在工具板中心,確保光滑、無(wú)皺紋未變形。
6,把此后各層直接放在第一層上,對(duì)齊邊緣。確保纖維方向正確。如果預(yù)浸料不能相互粘附添加膠膜。
7.可用滾筒去除氣泡和皺折。
8.芯材放置方式與預(yù)浸料相同,邊緣與預(yù)浸料對(duì)齊。9.后續(xù)預(yù)浸料以同樣的方式鋪在芯材上。同樣,滾筒可用于去除氣泡和皺折,使之平整。
10.在層壓板上放置離型膜。這一層膜至少每側(cè)突出層板3-4英寸(8到10厘米)。防粘膜需既不影響揮發(fā)份揮發(fā),又包住樹(shù)脂。
11.圍繞層壓板邊緣放置支撐物,防止芯材在真空和壓力下破損。支撐物應(yīng)放置在防粘膜上,這樣才不會(huì)粘住層壓板。此處使用112英寸金屬條(扁材)。
12.在層壓板上放置平整的隔板。與工具板一樣,此板應(yīng)既干凈又光滑
13.把4-6層的透氣材料放置頂部,以保證夾芯板固化的空氣流通,揮發(fā)物揮發(fā)。
14.取下工具板邊緣的膠帶。
15.更換密封條,去除密封條隔膜。16.在密封帶上部插入熱電偶。必須剝除熱電偶護(hù)套與密封帶的接觸處的防護(hù)套以防止漏氣。在熱電偶上放置密封帶,以確保密封完整。
17.把真空袋材料放在組件上。真空袋層應(yīng)足夠大,可以裝下組件。
18.把真空袋材料向下按在密封帶上,以確保密封良好 。
19.檢查確認(rèn)無(wú)泄漏后,打開(kāi)真空泵,連接真空管線。抽氣至5英寸汞柱(17千帕),并保持20至30分鐘。不可超過(guò)5英寸汞柱時(shí)界限限制,高真空可能會(huì)使面板在蜂窩單元上出現(xiàn)微凹。在抽氣之前20至30分鐘,必須檢查泄漏。
20.把零件放入熱壓罐,接通真空管線。啟動(dòng)熱壓罐。
21.固化后,從熱壓罐取出零件。
22.清除真空袋、透氣層和離型膜。
23.蜂窩夾芯層合板制件完成成型
Nomex°蜂窩,適用任何要求低重量、高強(qiáng)度的應(yīng)用
除了航空應(yīng)用外,杜邦"Nomex“在列車上也成功應(yīng)用了20年。到目前為止,在世界各地Nomex“蜂窩板已成功應(yīng)用在高速列車、雙層列車、地鐵、輕軌等5000多輛客車上除此之外,國(guó)際知名的客車制造商Alstom,Fiat,Breda,Rotem和中國(guó)長(zhǎng)春客車廠都普遍采用了Nomex“蜂窩板作為列車的頂部、窗框、行李架、隔板,地板和櫥柜等內(nèi)飾部件·
如今,杜邦” Nomex在要求大幅度減低重量的應(yīng)用中將繼續(xù)發(fā)揮重要的作用,如以下案例所示:
案例1:法國(guó)ANF隧道列車
用穿越海峽的隧道將法國(guó)和英格蘭連接起來(lái)的夢(mèng)想隨著運(yùn)送乘客的列車的貫通而成為現(xiàn)實(shí)。整個(gè)車箱內(nèi)部都采用了輕質(zhì)的Nomex蜂窩夾芯層和玻璃酚醛蒙皮的三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)以減輕重量。
案例2:中國(guó)客車和諧號(hào)5和諧號(hào)5列車采用了Nomex°蜂窩芯材的側(cè)板、行李架、天花板、隔板和璧柜。
案例3:德國(guó)Transrapid列車磁懸浮列車對(duì)車體重量非常敏感。德國(guó)Transrapid列車的內(nèi)飾,在車體的天花板和地板中采用了Nomex蜂窩。
案例4:美國(guó)海灣高速列車(BART)著名的 舊金山海灣高速列車(BART)其內(nèi)飾和地板采用了Nomex*蜂窩芯材和玻璃酚醛蒙皮。
此處將介紹Nomex°蜂窩典型的應(yīng)用案例。它們都有一個(gè)共同點(diǎn):Nomex蜂窩使其在最輕的重量下實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度與長(zhǎng)壽命。
船艇制造商采用了Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)。例如,船艇的船體用此高強(qiáng)度輕質(zhì)材料進(jìn)行加固。蜂窩不僅提高了船艇的性能,也有利于生產(chǎn)加工。它為生產(chǎn)加工提供了更好的操作性和一致性,使得生產(chǎn)加工更加方便簡(jiǎn)單。
新的美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)快艇的重量減少了15噸多,因?yàn)榭团摳舭宀捎昧薔omex°蜂窩結(jié)構(gòu)取代了過(guò)去的石棉板,從而消除了可能出現(xiàn)的健康危害。
用Nomex蜂窩制成的軍用隱蔽所便于運(yùn)輸和搭建。蜂窩芯材結(jié)合鋁制面板的夾芯結(jié)構(gòu),可用于制作天花板、地板和壁板。在給定密度下,Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)的抗沖擊性優(yōu)于其它材料
Nomex'蜂窩芯材可用于制成最堅(jiān)韌、最有彈性且最輕的雪橇,以滿足速降滑雪賽的高性能要求。
Nomex'蜂窩具有高度耐沖擊、耐腐蝕和耐疲勞性使之成為直升機(jī)螺旋槳的理想材料。它也可以用來(lái)制成直升機(jī)的許多非承重零件。
現(xiàn)代商業(yè)飛機(jī)的多處內(nèi)板使用Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)包括地板、側(cè)板、行李架、天花板、隔板、廚房和廁所。
用 Nomex 蜂窩制作而成的航天飛機(jī)貨艙門具有重量輕、高強(qiáng)度和高剛度的獨(dú)特性能。Nomex蜂窩也可用來(lái)制成航天飛機(jī)的外殼和儲(chǔ)物箱。
用Nomex制成的飛機(jī)外部蜂窩板可用于整流罩、尾翼、襟翼、副翼、蓋板、艙門、補(bǔ)翼、擾流板進(jìn)氣管道、縫翼、翼端、引擎罩、外掛架和雷達(dá)天線罩等。
