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碳化硅陶瓷材料在紡織工業中的應用
添加時間：2020-11-28
材料是人類生產和生活的物質基礎，是人類進步與人類文明的標志。目前，碳化硅陶瓷材料與金屬材料、有機材料并稱為現代三大材料。由于碳化硅陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐腐蝕、耐高溫等許多優良的性能，因而已成為許多高新技術領域的關鍵材料。
碳化硅陶瓷材料在紡織工業中的應用主要體現在：一是陶瓷紡織零件，一類是陶瓷紡織織物。陶瓷紡織零件具有耐磨性高、化學穩定性好等特點，被安裝在紡織機設備的關鍵部位上，大幅度提高合成纖維和紗的速度和質量，使得陶瓷材料受到紡織業的青睞。近年來，研究人員采用特殊工藝將陶瓷粉末與紡織品相結合，制備了具備各種功能的織物，進一步促進陶瓷材料在紡織工業中的應用。
紡織陶瓷零件種類繁多，下面我們主要介紹3類常見的：摩擦盤、切線器具和導絲器。
1、陶瓷摩擦盤
在偌大的加彈機上，假捻器就像人類的“心臟”，而摩擦盤則是假捻機的心臟，可調節速度、張力、彈性、韌性等其他變形特性。摩擦盤的材質、排列方式和組裝形式對拉伸變形加工過程的穩定性以及產品的質量有著重要的影響。摩擦盤按材質可分為兩類：一類是硬材質盤，如全陶瓷盤、等離子涂陶瓷盤和金剛砂盤等；一類是軟材質盤，如聚氨酯摩擦盤。
陶瓷摩擦盤優點為：
1、耐磨，能長久保持其表面結構，可以確保長絲質量；
2、固定盤片對絲線的運行情況不敏惑，盤表面與金屬零件（切割器或喂入鉤）的接觸不敏感，摩擦盤對紡絲油劑的種類不敏感，可以自由選擇潤滑劑，易于操縱，尤其在高變形速度下，比其它種類盤片容易引絲。
當然，陶瓷摩擦盤也存在一些缺點，主要是因為陶瓷表面和長絲表面之間并非單純的滾動摩擦，也有滑動摩擦，因此接觸區的長絲顯然會受到影響。和聚氨酯盤相比，長絲強度損失較大；作緯紗時，長絲斷裂率太高；磨下的纖維粒子使變形機發生故障。
2、切線器
切線器具常見于自動絡筒機風門剪刀與張力剪刀等。自動絡筒機是紡織業提高絡紗質量的關鍵設備。為了保證絡紗斷頭正常退捻，必須經過陶瓷剪切剪起斷頭后，才能進入退捻工序。陶瓷剪刀硬度高達1300～3000HV，具有高溫性能好、硬性好、抗粘結性優良、化學穩定好等優點。
碳化硅陶瓷剪的制備方法主要有兩種：
一種是利用涂層技術在硬質合金基體表面沉積一層或多層陶瓷；
另一種是直接利用陶瓷原料通過冷壓、熱壓、熱等靜壓等方法壓制而成。
一般自動絡筒機共裝3把陶瓷剪刀，其中最大的一把就是通常所說的風門陶瓷大剪刀，形狀為長葫蘆形大刀片，一般采用Zr02陶繞材料制備，強度高，韌性好，工作面光滑如鏡面，刀口鋒利，比傳統金屬剪刀的使用壽命高10倍，并且適應于較多的工作環境，尤其在水織機、噴氣織機及空氣捻接器上使用時不卷刀，不磨損，不生銹。
3、導絲器
絲織設備離不開導絲器，生產的高速化和纖維的多樣化，需要更高精度、更高光潔度和更低能耗的陶瓷導絲器。近幾年來紡織陶瓷導絲器不但品種繁多，而且磨損、耐高溫、不玷污。陶瓷導絲器的材料主要有Al2O3、TiO2、ZrO2。其中TiO2陶瓷作為高速紡機導絲器，其優點是可以防止使用過中絲線與陶瓷間因摩擦靜電而產生的“白粉”聚集而造成絲線品位下降或者斷絲的現象。這是利用鈦質陶瓷材料的半導性，同時鈦質材料具有比較高的硬度，耐磨較好。
陶瓷在紡織工程中的應用范圍較廣，除了上述主要零件外，還包括：陶瓷噴絲嘴，可使紡紗更穩定。高密陶瓷旋轉元件，用于拉伸、變形、卷繞和伸張紗工序，有助于減少連續生產中的故障，簡化或減少操作程序。陶瓷滑板是針織橫機上必不可少的部件，具有很低的靜態和動態摩擦，以及極好的干態運轉性。
碳化硅陶瓷紡織品
1、陶瓷纖維織品
陶瓷纖維是一種具有保溫和耐火雙重功能的無機纖維。陶瓷纖維的主要成份是Al2O3和SiO2，一般根據Al2O3的含量分為硅酸鋁纖維和氧化鋁纖維兩大類。硅酸鋁纖維是將原料熔融后用噴吹法或甩絲法制取的散狀纖維，而氧化鋁纖維是將原料熔融后經紡絲而成的連續長絲纖維。陶瓷纖維紡織品同時具有陶瓷材料和紡織制品的特性，如耐高溫、化學穩定性好、良好的保溫性能、良好的吸音性能、較高的強度等，因而在石化、電力、冶金等行業的保溫耐火工程中得到大量的應用。
2、陶瓷功能織品
碳化硅陶瓷功能織品是指含新型陶瓷微粉的遠紅外纖維、蓄熱保溫纖維(能吸收太陽輻射中的可見光與紅外線，并轉化成熱能，且可反射人體熱輻射)、防紫外線纖維、抗菌防臭纖維、消臭纖維、發熱纖維、磁性纖維等等。
陶瓷功能紡織品生產技術目前主要有兩大類：
一是在加工生產化學纖維時，將陶瓷粉體加入，即釆用熔融法紡絲時，加入陶瓷粉體，使生產出的化纖長絲或短纖維本身就具有定的功能作用；
碳化硅陶瓷材料在紡織工業中的應用主要體現在：一是陶瓷紡織零件，一類是陶瓷紡織織物。陶瓷紡織零件具有耐磨性高、化學穩定性好等特點，被安裝在紡織機設備的關鍵部位上，大幅度提高合成纖維和紗的速度和質量，使得陶瓷材料受到紡織業的青睞。近年來，研究人員采用特殊工藝將陶瓷粉末與紡織品相結合，制備了具備各種功能的織物，進一步促進陶瓷材料在紡織工業中的應用。
紡織陶瓷零件種類繁多，下面我們主要介紹3類常見的：摩擦盤、切線器具和導絲器。
1、陶瓷摩擦盤
在偌大的加彈機上，假捻器就像人類的“心臟”，而摩擦盤則是假捻機的心臟，可調節速度、張力、彈性、韌性等其他變形特性。摩擦盤的材質、排列方式和組裝形式對拉伸變形加工過程的穩定性以及產品的質量有著重要的影響。摩擦盤按材質可分為兩類：一類是硬材質盤，如全陶瓷盤、等離子涂陶瓷盤和金剛砂盤等；一類是軟材質盤，如聚氨酯摩擦盤。
陶瓷摩擦盤優點為：
1、耐磨，能長久保持其表面結構，可以確保長絲質量；
2、固定盤片對絲線的運行情況不敏惑，盤表面與金屬零件（切割器或喂入鉤）的接觸不敏感，摩擦盤對紡絲油劑的種類不敏感，可以自由選擇潤滑劑，易于操縱，尤其在高變形速度下，比其它種類盤片容易引絲。
當然，陶瓷摩擦盤也存在一些缺點，主要是因為陶瓷表面和長絲表面之間并非單純的滾動摩擦，也有滑動摩擦，因此接觸區的長絲顯然會受到影響。和聚氨酯盤相比，長絲強度損失較大；作緯紗時，長絲斷裂率太高；磨下的纖維粒子使變形機發生故障。
2、切線器
切線器具常見于自動絡筒機風門剪刀與張力剪刀等。自動絡筒機是紡織業提高絡紗質量的關鍵設備。為了保證絡紗斷頭正常退捻，必須經過陶瓷剪切剪起斷頭后，才能進入退捻工序。陶瓷剪刀硬度高達1300～3000HV，具有高溫性能好、硬性好、抗粘結性優良、化學穩定好等優點。
碳化硅陶瓷剪的制備方法主要有兩種：
一種是利用涂層技術在硬質合金基體表面沉積一層或多層陶瓷；
另一種是直接利用陶瓷原料通過冷壓、熱壓、熱等靜壓等方法壓制而成。
一般自動絡筒機共裝3把陶瓷剪刀，其中最大的一把就是通常所說的風門陶瓷大剪刀，形狀為長葫蘆形大刀片，一般采用Zr02陶繞材料制備，強度高，韌性好，工作面光滑如鏡面，刀口鋒利，比傳統金屬剪刀的使用壽命高10倍，并且適應于較多的工作環境，尤其在水織機、噴氣織機及空氣捻接器上使用時不卷刀，不磨損，不生銹。
3、導絲器
絲織設備離不開導絲器，生產的高速化和纖維的多樣化，需要更高精度、更高光潔度和更低能耗的陶瓷導絲器。近幾年來紡織陶瓷導絲器不但品種繁多，而且磨損、耐高溫、不玷污。陶瓷導絲器的材料主要有Al2O3、TiO2、ZrO2。其中TiO2陶瓷作為高速紡機導絲器，其優點是可以防止使用過中絲線與陶瓷間因摩擦靜電而產生的“白粉”聚集而造成絲線品位下降或者斷絲的現象。這是利用鈦質陶瓷材料的半導性，同時鈦質材料具有比較高的硬度，耐磨較好。
陶瓷在紡織工程中的應用范圍較廣，除了上述主要零件外，還包括：陶瓷噴絲嘴，可使紡紗更穩定。高密陶瓷旋轉元件，用于拉伸、變形、卷繞和伸張紗工序，有助于減少連續生產中的故障，簡化或減少操作程序。陶瓷滑板是針織橫機上必不可少的部件，具有很低的靜態和動態摩擦，以及極好的干態運轉性。
碳化硅陶瓷紡織品
1、陶瓷纖維織品
陶瓷纖維是一種具有保溫和耐火雙重功能的無機纖維。陶瓷纖維的主要成份是Al2O3和SiO2，一般根據Al2O3的含量分為硅酸鋁纖維和氧化鋁纖維兩大類。硅酸鋁纖維是將原料熔融后用噴吹法或甩絲法制取的散狀纖維，而氧化鋁纖維是將原料熔融后經紡絲而成的連續長絲纖維。陶瓷纖維紡織品同時具有陶瓷材料和紡織制品的特性，如耐高溫、化學穩定性好、良好的保溫性能、良好的吸音性能、較高的強度等，因而在石化、電力、冶金等行業的保溫耐火工程中得到大量的應用。
2、陶瓷功能織品
碳化硅陶瓷功能織品是指含新型陶瓷微粉的遠紅外纖維、蓄熱保溫纖維(能吸收太陽輻射中的可見光與紅外線，并轉化成熱能，且可反射人體熱輻射)、防紫外線纖維、抗菌防臭纖維、消臭纖維、發熱纖維、磁性纖維等等。
陶瓷功能紡織品生產技術目前主要有兩大類：
一是在加工生產化學纖維時，將陶瓷粉體加入，即釆用熔融法紡絲時，加入陶瓷粉體，使生產出的化纖長絲或短纖維本身就具有定的功能作用；
二是采用表面涂層法，即將陶瓷粉體均勻地分散于粘合劑中，涂在織物上形成功能性薄膜遠紅外陶瓷。其吸收外界能量輻射遠紅外線被人體接收時，使人體細胞產生共振活性現象，具有保溫和促進血液循環的作用。
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