Korkean lämpötilan tekstiilien valmistus on kehittynyt huomattavasti viimeisten 40–50 vuoden aikana. Nykyisin markkinoilla on laaja valikoima keinotekoisesti valmistetuista kuiduista tehtyjä ratkaisuja, jotka ovat aiemmin käytettyihin perinteisiin raaka-aineisiin verrattuna erittäin turvallisia. Nykyaikaisia vaihtoehtoja ovat lasikuitu, keraaminen kuitu, graniitti, savi, basaltti, rauta, ruostumaton teräs sekä niiden erilaiset yhdistelmät. Näillä materiaaleilla on erilaisia neliömassoja, painoja, tiheyksiä ja ominaisuuksia, ja ne voidaan vaatimusten ja pintakäsittelyjen mukaan valmistaa villaksi, naruiksi, kankaiksi, suojasukiksi, putkiksi ja huoviksi.
Kankaisiin voidaan lisätä PTFE-, vermikuliitti-, grafiitti-, alumiinifolio-, akryyli-, silikoni- ja neopreenipinnoitteita.
Aiemmin korkean lämpötilan kankaiden tärkein raaka-aine kaikkialla maailmassa oli kuitenkin asbesti, jota käytettiin palosuojaukseen, hitsauspeitteisiin ja lämmöneristyssovelluksiin. Asbestilla on monia hyödyllisiä ja ainutlaatuisia ominaisuuksia, ja koska sitä esiintyy luonnossa, siitä tuli lähes yleiskäyttöinen materiaali. Terveysriskien vuoksi se on kuitenkin nykyisin lähes kokonaan poistunut käytöstä.
Uusia teknologioita kehitetään ja parannetaan jatkuvasti, mikä mahdollistaa monenlaisten nykyaikaisten eristystuotteiden valmistuksen. Nämä modernit eristystuotteet kestävät lämpötilavaihteluita.
Monet kuumuutta kestävät kankaat voidaan helposti muokata mittatilaustiivisteiksi ja erikoiseristeiksi. Käyttökohteita ovat esimerkiksi moottorien pakokaasujärjestelmät ja teolliset prosessilaitteet.
Tarvittavan erittelyn mukaan korkean lämpötilan kankaat voidaan käsitellä niin, että ne kestävät erinomaisesti kulutusta, kemikaaleja, likaa, tuulta, melua ja tärinää.
Nykyaikaisen vesileikkauksen ja ompelun avulla kokenut valmistaja pystyy muuttamaan huovat, peitteet ja kankaat tiivisteiksi, paisuntaliitoksiksi ja eristysratkaisuiksi. Näitä kankaita voidaan ommella lasikuitu- tai kevlarlangoilla. Ammattitaitoinen tuotantotiimi voi valmistaa myös erilaisia laminoituja materiaaleja lämpö- ja äänieristykseen.
Näillä kankailla, kuten lasikuitukankaalla, silikakankaalla, akryylipinnoitetuilla tekstiileillä ja laminoiduilla tekstiileillä, on monia hyödyllisiä käyttökohteita sekä kaupallisissa että asuinympäristöissä. Katsotaan niitä tarkemmin.
Perustietoa korkean lämpötilan kankaista
Korkean lämpötilan kankaat ovat kehittyneet viime vuosikymmeninä merkittävästi. Kun asbestin terveysriskit tulivat esiin, lämmöneristysalan oli etsittävä vaihtoehtoja, joilla voitiin vastata kuumuutta kestävien kankaiden kasvavaan kysyntään.
Nykyisin kuumuutta kestävät kankaat valmistetaan pääasiassa synteettisistä kuiduista, ja niiden suorituskyky ylittää aiemmat odotukset. Näitä kuumuutta kestäviä kankaita on saatavana eri kokoisina, mutta yleisiä muotoja ovat levyt, narut ja putket.
Niitä valmistetaan eri menetelmillä, ja niitä on saatavana monenlaisina paksuuksina ja leveyksinä. Seuraavaksi tarkastelemme, miten näitä kankaita käytetään.
Kaupallinen käyttö
Korkean lämpötilan kuitueristysjärjestelmistä on tullut välttämättömiä useimmilla teollisuudenaloilla eri puolilla maailmaa. Alla on muutamia esimerkkejä kaupallisista käyttökohteista.
Sotilaalliset puolustussovellukset
Teollisuuseristykset
Hydrauliset sovellukset
Henkilönsuojaimet:
Teollisuus ja rakentaminen
Ensihoito ja pelastusala
Autoteollisuus
Ilmailu- ja avaruusteollisuus
Metalliteollisuus
Vaateteollisuus
Eristys sotilaskäytössä
Joustavia, irrotettavia ja tehokkaita eristyspeitteitä on käytetty jo toisesta maailmansodasta lähtien. Niitä käytettiin ennen kaikkea kuumien putkistojen, moottoriosien ja pakokaasuosien lämmöneristykseen sotilas- ja rannikkovartioston aluksissa.
1970-luvulla öljynviejämaiden järjestö OPEC sopi öljyn viennistä Yhdysvaltojen mantereelle. Tämän jälkeen Yhdysvaltojen teollisuussektori alkoi suunnitella irrotettavien ja uudelleenkäytettävien eristeiden käyttöä.
Tuohon aikaan useimmissa kaupallisissa tuotantolaitoksissa putkistoihin ja sisäisiin koneisiin ei kiinnitetty paljon huomiota, ellei prosessinohjaus tai tuotteen laatu ollut välittömässä vaarassa. Nykyisin eristämättömällä, paljon huoltoa vaativalla ja 150 °C:ssa toimivalla koneella takaisinmaksuaika voi olla noin yksi vuosi.
Yli 260 °C:n lämpötiloissa tai kevyellä irrotettavalla tai uudelleenkäytettävällä eristeellä suojattuna tämä aika lyhenee kuuteentoista–kahdeksaantoista viikkoon. Nykyaikaiset kankaat ja valmistusmenetelmät mahdollistavat kevyiden irrotettavien peitteiden helpon uudelleenkäytön useita kertoja. Jopa 760 °C:n prosesseissa niitä voidaan käyttää uudelleen useita kertoja ilman tärinää, joka tavallisesti hajottaisi muita eristetyyppejä.
Lämmöneristys
Nykyiset markkinat tarjoavat erinomaisia korkean lämpötilan tekstiilivaihtoehtoja, jotka kestävät helposti erilaisia emäksisyystasoja korkean lämpötilan prosesseissa ilman värinää tai ravistelua.
Saatavana on myös parannettuja korkean lämpötilan tekstiilejä peitteiden valmistukseen, kun tarvitaan täydellistä äänieristystä. Joustavat kertakäyttöiset tai uudelleenkäytettävät tekstiilinauhat ovat vain yksi esimerkki korkean lämpötilan kuitujen käyttökohteista.
Kuumien johtimien ja hydrauliletkujen eristys
Korkean lämpötilan punotut suojasukat on valmistettu laadukkaasta amorfisesta piidioksidista, hiilestä tai useiden vastaavien aineiden yhdistelmästä.
Nämä kudotut tai punotut materiaalit tarjoavat helposti erinomaiset eristysominaisuudet korkean lämpötilan ja suurjännitteen johtimille sekä ilmalla täytetyille putkille.
Eristetyt johtimet, putkistot ja putket sijaitsevat yleensä koneiden sisällä ja ovat olennaisia järjestelmän oikean toiminnan kannalta. Kun laitteisto täytyy suojata palolta tai eristää korkeista lämpötiloista, käytetään tekstiilejä, joilla on erinomaiset eristysominaisuudet.
Henkilösuojaus ja muut käyttökohteet
Teollisuus ja rakentaminen
Korkean lämpötilan kudottuja tekstiilejä käytetään teollisuudessa ja rakentamisessa. Näitä kudottuja tekstiilejä käytetään erittäin kuumuutta kestävinä verhoina ja hitsauspeitteinä, jotka suojaavat käyttäjiä ja koneita kipinöiltä tai muilta lämmönlähteiltä, jotka voisivat aiheuttaa tulipalon.
Tehtaat voivat seisokkien, korjausten tai tarkastusten aikana merkitä tietyt tuotannon osat vaarallisiksi. Tällöin näitä kankaita käytetään lämpösuojina työntekijöiden, muiden paikalla olevien henkilöiden ja laitteiden suojaamiseksi.
Rasvapalon sattuessa useimmat ammattikeittiöt käyttävät nykyaikaisia palamattomia sammutuspeitteitä liekkien tukahduttamiseen, koska veden lisääminen vain pahentaisi paloa.
Tulipalon varalta monet elokuvateatterit ja muut tilat käyttävät korkean lämpötilan kankaita suojaavana ratkaisuna. Palamattomien verhojen viimeaikainen kehitys on johtanut PU-pinnoitetun materiaalin käyttöön, joka päästää valoa läpi ja suojaa samalla savulta.
Ensihoito ja pelastusala
Kuumissa ympäristöissä ja vaativissa olosuhteissa ensihoitajat ja palomiehet käyttävät erittäin kuumuutta kestävästä villasta valmistettuja vaatteita. Julkisella sektorilla erikoisvalmisteiset keinokuidut ja lasikuituseokset ovat nykyisin yleistymässä.
Uusia keinoja etsitään jatkuvasti, jotta palomiehiä voidaan suojata eri puolilla maailmaa esiintyviltä maastopaloilta.
Kankaita, kuten puuvillaa, lasikuitua, piidioksidia, hiiltä ja huopaa, käytetään myös sellaisenaan jalkineiden, esiliinojen ja muiden työntekijöiden henkilökohtaisten lämpösuojavaatteiden valmistukseen.
Autoteollisuus
Useimmissa ajoneuvoissa autonvalmistajat käyttävät eristäviä ja kuumuutta kestäviä tekstiilejä polttoainejärjestelmän osissa ja pakokaasujärjestelmissä.
Tehokkaammissa moottoreissa turboahtimet ja pakokaasujärjestelmän osat voivat saavuttaa 760 °C:n lämpötilan. Siksi moottorin ja pakokaasujärjestelmien erottaminen hyötyajoneuvoissa, kuten kuorma-autoyhdistelmissä, kaupallisissa traktoreissa ja rakennuskoneissa, esimerkiksi nostureissa, on yhä tärkeämpää.
Nykyaikaisissa kilpa-autoissa käytetään erinomaisesti eristäviä kankaita mukavana ja kestävänä tapana pitää kuljettaja viileänä, turvassa ja suojattuna ajon aikana kilparadalla.
Ilmailu- ja avaruusteollisuus
Ilmailu- ja avaruusteollisuus käyttää kankaita, jotka kestävät erittäin korkeita lämpötiloja. Lentokoneissa käytetään eristyspeitteitä varmistamaan kaiken rahtitilassa olevan turvallisuus ja suojaus. Lentokoneiden ja matkustajakoneiden komposiittimateriaalien valmistuksessa käytetään erittäin lujaa hiilikuitukangasta.
Monissa paineistetuissa ilma-aluksissa käytetään moottorista otettua kuumaa paineilmaa ilmastointiin, ilmanvaihtoon ja muiden toimintojen ohjaukseen. Kuumuutta kestävät kankaat tarjoavat tehokkaan eristyksen ja turvallisuuden ilma-alusten paineilmanottojärjestelmien eristämisessä, mukaan lukien ilmanotto- ja irrotusputket, letkut, kanavat, moottoriosat ja pakokaasujärjestelmät.
Metalliteollisuus
Metallivalmistajat käyttävät korkean lämpötilan eristystekstiilejä monenlaisissa hyödyllisissä prosesseissa.
Korkean lämpötilan tekstiileistä valmistetaan eristysmattoja, jotka suojaavat terästehtaiden ja valimoiden työntekijöitä sulien metallien käsittelyssä syntyvältä liialliselta kuumuudelta sekä lämpöherkkien laitteiden läheisyydessä. Näitä kankaita käytetään usein myös lämpökäsittelyssä ja hehkutuksessa, jossa ne auttavat ylläpitämään tasaista ja hallittua jäähtymistä.
Vaateteollisuus
Korkean lämpötilan tekstiilejä käytetään valmistuksessa silloin, kun työntekijöiden on käytettävä lämpösuojaavia vaatteita. Käytettiinpä näitä tekstiilejä jalkineissa, esiliinoissa tai kokonaisissa työasuissa, ne vähentävät merkittävästi syttyvyyttä ja tarjoavat erinomaisen suojan korkeita lämpötiloja vastaan. Näiden kudottujen materiaalien yleinen käyttökohde on moottoriurheilu, jossa kilpa-ajajien ja jopa varikkomekaanikkojen on käytettävä lämpösuojaavia ajohaalareita.
Kuumat putkistot
Kuumat putkistot ovat olennainen osa tuotantoa, olipa kyse rakentamisesta, kemiallisesta prosessoinnista tai jopa merenkulusta. Korkean lämpötilan tekstiilejä käytetään peittämään putkia, jotka voisivat siirtää lämpöä viereisiin koneisiin, vahingoittaa niitä tai vaikuttaa käynnissä oleviin toimintoihin. Työturvallisuuden korostuessa on kuitenkin otettu käyttöön kuumuutta kestäviä suojuksia ja vastaavia ratkaisuja, jotka auttavat ehkäisemään työntekijöiden tapaturmia ja parantamaan työolosuhteita.
Suojaseinät
Korkean lämpötilan tekstiilejä käytetään henkilöstön suojaamiseen kipinöiltä ja roiskeilta teollisuusverhoina ja muina suojarakenteina. Ne suojaavat myös työntekijöitä, jotka työskentelevät suuren lämpökuorman tuottavien koneiden, kuten uunien ja moottorilaitteiden, läheisyydessä.
Lasikuituhuovat ja -peitteet
Markkinoilla on saatavana kahdenlaisia korkean lämpötilan huopia ja mattoja, jotka ovat palamattomia, asbestittomia ja muokattavissa käyttökohteen mukaan. Neulatut E-lasista valmistetut materiaalit kestävät jopa 650 °C:n lämpötiloja.
Niitä käytetään usein koneissa, koska E-lasi vähentää tärinää. Silikatekstiilit auttavat tarjoamaan laitteille riittävän lämmöneristyksen ja kestävät samalla jatkuvaa käyttölämpötilaa jopa 980 °C:een saakka. Korkean lämpötilan käyttönsä ansiosta ne sopivat hyvin myös moottorien pakokaasujärjestelmiin.
Silika- ja lasikuitukomposiitit yhdistävät lasikuidun kustannustehokkuuden silikakuitujen materiaaliominaisuuksiin. Käyttökohteita ovat prosessilaitteiden ja moottorien pakokaasujärjestelmien lämmöneristys sekä jännityksenpoistoon tarkoitetut alustat.
Koska kyseessä on kestävä materiaali, se sopii käyttökohteisiin, joissa tarvitaan kertakäyttöisiä tai uudelleenkäytettäviä tekstiilejä. Mittatilaustuotteisiin voidaan lisätä hihnoja, jotta ne on helppo asentaa ja irrottaa.
Käsitellyt kankaat
Kankaita voidaan myös käsitellä korkean lämpötilan käyttöä varten. Silikonipinnoitetut lasikuitukankaat ovat hyvä valinta eristysvaippoihin. Lämmönkestävyyden lisäksi ne tarjoavat kulutuskestävyyttä ja vesitiiviin suojan. PTFE-pinnoitettuja lasikuitukankaita käytetään silloin, kun tarvitaan kemikaalinkestävyyttä. PTFE on fluoropolymeerimuovi, joka on kemiallisesti inertti useimpia happoja ja emäksiä vastaan.
Lämpökäsiteltyihin materiaaleihin kuuluvat myös silikakankaat, lasikuitukalvot ja punotut ruostumattomasta teräksestä valmistetut matot. Erittäin puhtaista, pölyämättömistä silikalangoista valmistetuilla silikakankailla voi olla hyödyllinen vetolujuus 980 °C:ssa ja sulamispiste 1650 °C.
Aluminoidut lasikuitumateriaalit muodostavat tehokkaan höyrynsulun kosteutta ja muita aineita vastaan. Ne koostuvat hopeanvärisistä folioista ja kalvoista, jotka on laminoitu lasikuitumateriaaleihin. Punotut ruostumattomat suojasukat koostuvat pienistä mutta vahvoista ruostumattomista teräslangoista.
Grafiittitiivisteet
Toisin kuin monilla muilla tiivistetuotteilla, korkeassa lämpötilassa käsitellyn grafiitin mekaaniset ominaisuudet paranevat lämpötilan noustessa. Grafiittia voidaan yhdistää kerrosrakenteessa muihin tiivistemateriaaleihin, esimerkiksi kalvoihin, monikerroskomponenteiksi ja valmistaa näin mittatilaustiivisteitä ja eristysratkaisuja. Grafiitti on myös joustavaa ja erittäin kestävää, mikä tekee siitä sopivan vaativiin käyttökohteisiin ilman täyteaineita tai sideaineita, jotka voisivat heikentää tiivistyskykyä.
Lämpöpeitteet
Ilmanvaihtosuojukset koostuvat silikonipinnoitetuista lasikuitulevyistä, kestävistä kankaista sekä kevlar-/aramidi- tai lasikuitunarusta.
Monissa tuotteissa käytetään painonappeja, kun taas toisissa käytetään tarranauhaa täysin metallittomana ratkaisuna, joka ei ruostu. Toimittamamme integroidut kiinnikkeet on helppo kiinnittää ja ne pysyvät tukevasti paikoillaan, mutta ne voidaan myös irrottaa vaivatta, kun moottori tarvitsee huoltoa.
Höyrysovellukset
Energiantuotanto
Voimalaitokset käyttävät korkean lämpötilan tekstiilejä laajasti. Useimmissa lauhdutuslaitteistoissa käytetään eristysmattoja putkille, venttiileille ja laitteille.
Höyrylaitteistoissa käytetään nykyaikaisia ja mittatilaustyönä valmistettuja kuumuutta kestäviä mattoja turbiinialueella kondenssin muodostumisen estämiseksi. Generaattorit, pakokaasujärjestelmät ja maakaasukäyttöiset järjestelmät käyttävät näitä tekstiilejä niin ikään niiden eristysominaisuuksien vuoksi.
Elintarviketeollisuus
Korkean lämpötilan kankaita käytetään elintarviketeollisuudessa uunien ja muiden laitteiden, kuten savuhormien, eristämiseen.
PTFE-kankaita käytetään jalostettujen elintarvikkeiden valmistukseen tarkoitettujen kuljetinhihnojen valmistuksessa. Erityisesti kyllästettyjä PTFE- tai teflonpohjaisia korkean lämpötilan tekstiilejä käytetään myös laajasti prosessiteollisuudessa kemikaaliroiskeilta suojaavina tuotantosuojina.
Sellu- ja paperiteollisuus
Sellu- ja paperiteollisuus käyttää prosesseissaan lämmönkestäviä tekstiilejä. Säteilylämmöltä suojaavien ominaisuuksiensa ja aggressiivisten kemikaalien kestävyyden ansiosta PTFE-kyllästettyjä lasikuitukankaita käytetään usein suojuksina.
Suuret kattilalaitokset tuottavat paperinvalmistuksessa runsaasti höyryä kuivausprosessia varten ja tuovat prosessiin myös muita etuja. Irrotettavia peitteitä käytetään tällöin varmistamaan, ettei höyry aiheuta vaaraa kenellekään prosessin aikana.
Korkean lämpötilan eristystekstiilit
Kuitueristys on auttanut erottamaan toisistaan suuren osan ihmisen rakentamista vahvimmista ja monimutkaisimmista laitteista.
Tulevien vuosien tavoitteena on kehittää korkean lämpötilan kuituja entistä paremmiksi niin, että ne kestävät korkeita lämpötiloja, kemikaaleja ja ovat turvallisia, olipa kyse silkkikuidusta, lasikuitulangoista, satiinisidoksesta tai keraamisista kankaista.
Mitä tästä voidaan todeta?
Korkean lämpötilan tekstiileillä, kuten lasikuitukankailla, teräslangalla vahvistetuilla keraamisilla kankailla, pinnoitetuilla kankailla ja laminoiduilla tuotteilla, on nykyisin suuri kysyntä. Nämä tuotteet kestävät hyvin lämpöä, lämpötilavaihteluita ja sähkölaitteiden häiriötilanteita.
Korkeissa lämpötiloissa käsiteltyjä kankaita käytetään joustavien eristyssuojien, putkivuorausten, generaattorien suojalevyjen, venttiili- ja laippasuojusten, hitsausverhojen sekä moottorien pakoputkisuojien valmistuksessa.
Korkean lämpötilan kankaat soveltuvat 150 °C:n ja 1260 °C:n väliselle alueelle. Monet niistä on valmistettu kuumuutta kestävistä langoista, ja niihin voidaan lisätä erilaisia lisäaineita ja pinnoitteita.
Monet teollisuudenalat käyttävät näitä kankaita päivittäisissä rutiinitoiminnoissaan suojatakseen koneita ja henkilöstöä kuumuuteen liittyviltä tapaturmilta. Ilmailu- ja avaruusteollisuus, puolustusala, terveydenhuolto, liikkuva kalusto, ruostumattoman teräksen teollisuus ja elintarviketeollisuus käyttävät näitä kankaita päivittäin suojautuakseen sähkölaitteiden äkillisiltä häiriöiltä ja lämpökuormitukselta.
Näitä kankaita voidaan käyttää myös aloilla, joilla hyödynnetään päivittäin suuria lämpömääriä erilaisten tuotteiden valmistukseen. Kuumuutta kestävät käsitellyt kankaat pitävät lämmön suojatun alueen ulkopuolella ja suojaavat sen sisällä olevia kohteita. Ne soveltuvat käytettäväksi kuumissa ympäristöissä.
