تسمه سرامیک

تسمه سرامیک چیست :

این نوار که در دسته نوار های بسیار مقاوم محسوب می شود که ترکیب آنها به صورت دو نوع اکسیدی و غیر اکسیدی است . نوع اکسیدی این ماده ترکیب شیمیایی سیلیس – یا سیلیسیم اکسید SiO₂ - و آلومینا تشکیل شده است به گونه ای که 53 درصد اکسید سیلیسیم در آن وجود دارد و 47 درصد اکسید آلومینیوم یا آلومینا در آن به کار رفته است .

نوع اکسیدی نوار سرامیک دارای منشا معدنی بوده و منبع اولیه آن ترکیبات معدنی است . به دلیل ماهیت سفید رنگ مواد اولیه ، نوار سرامیک معمولا به رنگ سفید می باشد . نوع غیر اکسیدی سرامیک از سیلیسیم کاربید یا SiC ساخته شده است که این نوع سرامیک نیز از استحکام و تحمل حرارتی بالا برخوردار است .

طیف گسترده ای از پیش سازها و تکنیک های پردازش برای تولید الیاف سرامیکی اکسیدی و غیر اکسیدی موجود است . با این تکنیک ها می توان توسعه ریزساختاری و انواع خواص تسمه سرامیک مانند مدول ، تراکم ، ثابت دی الکتریک و مقاومت کششی را تحت کنترل در آورد . علاوه بر این ، فرآیندهای پخت و پیرولیز را می توان برای کنترل ترکیب الیاف غیر اکسیدی یا همون سیلیسیم تهیه شده توسط روش های پلیمریزاسیون از مواد پیش ساخته استفاده کرد .

پردازش تسمه سرامیکی غیر اکسید :

بیشتر تسمه سرامیکی غیر اکسید که مورد مطالعه قرار گرفته اند بر پایه سیلیسیم هستند تا استحکام حرارتی بالایی داشته باشند (در ترکیب نسبت به SiC تمایل دارند) . ریز ساختارهای این الیاف غیر اکسیدی می تواند کریستالی ، آمورف یا ترکیبی از مواد کریستالی و آمورف باشد .

اگرچه ترکیبات دیگری غیر از سیلیسیم کاربید مورد بررسی قرار گرفته اند ، اما ترکیبات دیگری Si₃N₄ ، B ، BN ، HfC و  غیره ، تلاش شده است تا الیاف سرامیکی هایی با درجه حرارت بالا به طور عمده روی سرامیک های مبتنی بر Si تولید شوند . بنابراین ، در این قسمت در مورد پردازش فیبر های غیر اکسید محدود به تکنیک های CVD (ترسیب شیمیایی بخار) ، تبدیل شیمیایی ، اکستروژن / پالایش و پردازش پلیمرهای پیش ساخته خواهد بود .

قدیمی ترین فرایند تجاری برای تولید الیاف غیر اکسید CVD یا روش ترسیب شیمیایی بخار از یک ماده سرامیکی ( که به طور معمول SiC است ) بر روی یک زیر لایه گرم شده (به عنوان مثال ، فیبر کربن یا سیم تنگستن) می باشد .

این فرآیند هنوز توسط بعضی از شرکت ها استفاده می شود . این الیاف در درجه اول برای تقویت کامپوزیت های ماتریس فلزی (MMCs) و کامپوزیت های ماتریس بین فلزی (IMC) استفاده می شوند .

الیاف SiC که توسط CVD تهیه شده است ، معمولاً الیافی یک پارچه با قطر بزرگ هستند (که معمولا داری قطری بین 75 میکرومتر از 0.30 میلی متر هستند ) که برای بافندگی یا سایر تکنیک های پیش سازنده سفت و نامناسب هستند .

علاوه بر این ، تک رشته های سیلیسیم کاربید که با روش CVD  تولید شده اند از نظر تجاری در دسترس هستند و برای استفاده در تولید پارچه گران بوده و مقرون به صرفه نمی باشد . تلاش های اخیر برای قرار دادن SiC (از طریق CVD) بر روی الیاف کربن نیز انجام شده است (تحقیقاتی که توسط لاکی و همکاران در سال 1995 انجام شد این را به نتیجه رساند ) .

تسمه سرامیک از چه موادی ساخته شده است :

 تسمه سرامیک فایبر یک نوع نوار مستحکم حرارتی می باشد که ترکیبی از دو ماده سرامیک و فایبر گلاس غیر قلیاییِ مقاوم به حرارت  ساخته شده است . در واقع در زمان بافت تسمه سرامیکی به آن الیاف فایبر گلاس نیز افزوده می شود که این موجب بهبود خواص مکانیکی آن می شود .

قابل ذکر است تسمه های سرامیکی گرد و مربع با وزن مخصوص بالا در اطراف یک مرکز تسمه سرامیکی برای رسیدن به حداکثر مقاومت در برابر کاربرد های مکانیکی تولید می شوند . علاوه بر استحکام بسیار خوب آن ها ، نوار های گرد و مربع نیز هنگام برش ، کمترین از هم گسیختگی را نشان می دهند .

پارچه تسمه سرامیکی بافته شده ، نوار های فایبرسرامیکی و الیاف سرامیکی همگی از خانواده مواد سرامیکی بوده و دارای ساختاری بسیار انعطاف پذیر هستند . برای بهبود خواص مقاومت کششی نوار ها قبل و بعد از قرار گرفتن در معرض گرما ، می توان سیم اینکونل نیز در آن ها به کار  برد .

از کاربردهای معمولی برای نوار های تسمه سرامیک می توان  به استفاده از آن به عنوان واشر ، درزگیر کوره ها و پرده های جوشکاری یا درزگیری و عایق بندی لوله ها اشاره کرد . این نوار ها را می توان با انواع سیم و مفتول ضد زنگ مقاوم سازی کرد .

سرامیک ها ترکیبات اکسید فلزی معدنی هستند که استحکام حرارتی بسیار بالا و متعاقبا نقطه ذوب بسیار بالایی دارند . این نوع ماده معدنی از زمان های قدیم به عنوان یک ماده مستحکم و مقاوم حرارتی برای تهیه ظورف سفالی استفاده می شده است .

به طور کلی سرامیک ها دارای خواص عایق بندی الکتریکی بسیار خوبی دارند ، مقاومت شیمیایی در آنها بسیار بالا است  ، و خواص مکانیکی خوبی از خود نشان می دهند . تسمه  سرامیکی به دست آمده از ماده سرامیکی ،

فایبرگلاس و اینکونل در شرایط عادی هیچ گونه دود مضر یا سمی را منتشر نمی کنند . اما اگر این ماده انبار شود ، باید اطلاعات فنی مربوط به شرایط استفاده از آن در نظر گرفته شود .

در روش های عادی کار با این نوار به دلیل اندازه الیاف میکرومتری سرامیک ، در سیستم های تنفسی خللی ایجاد نکرده و خطرناک نیست . برای شیوه کار ایمن تر بهتر است در حین کار با این الیاف از دستکش ، محافظت از چشم در هنگام استفاده از این محصولات از ماسک تنفسی استفاده شود . تسمه سرامیکی به خودی خود دارای خواص مقاومت حرارتی عالی ، مقاومت در برابر مواد شیمیایی ، مقاومت در برابر دمای بالا ، عایق الکتریکی حرارتی ، استحکام کششی و هدایت حرارتی کم است .

کاربرد تسمه سرامیک   :

 تسمه سرامیک فایبر یک نوار انعطاف پذیر و مناسب برای درزگیری ، عایق کاری و مهر و موم تجهیزات صنعتی می باشد چرا که با توجه به انعطاف پذیری خوبی که دارد نصب و استفاده از آن را بسیار راحت کرده است . همچنین از این محصول می توان به عنوان عایق برای مفصل های اتصال ، لوله های حامل محلول های داغ ، اگزوز ها ، سیم ها ، کابل ها و انواع محصولات دیگر استفاده کرد .

مهر و موم استاتیک دیگ های بخار و کوره های شیشه ای ، صنعت سرامیک و متالورژی ، تهیه واشر برای مبدل های حرارتی ، درزگیری ماشین کوره ، واشر برای مبدل های حرارتی ، آب بندی عناصر فیلتر ، قالب واشر ، درزگیری های فشار کم ، آب بندی یا روکش لوله های اگزوز و غیره نیز استفاده می شود .

ویژگی تسمه سرامیک :

این نوار ویژگی هایی دارد که آن را به عنوان یک عایق حرارتی تخصیص داده است که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :

استحکام مکانیکی بالا ، مقاومت شیمیایی عالی در برابر انواع اسید ها و مواد قلیایی ، مقاومت خوردگی بسیار خوب ، انعطاف پذیری  خوب ، توانایی و استحکام بالا در فرآیند های قوی می توان نام برد .

همچنین این نوار نه تنها از عملکرد عایق کاری بالا برخوردار است بلکه به میزان پارچه های معمولی از انعطاف پذیری برخوردار است . خط تولید محصولات تسمه سرامیکی شامل طناب های الیاف سرامیکی ، توری ، پارچه ، نوار و آستین های ساخته شده از تسمه سرامیکی آلومینا سیلیکا و عاری از آزبست می باشد .

این مواد نساجی با تسمه سرامیک می توانند برای کاربردهای مختلف صنعتی در دمای حداکثر 2300 درجه فارنهایت (1260 درجه سانتی گراد) مورد استفاده قرار گیرند و از پایداری شیمیایی عالی و مقاومت قوی در برابر شوک حرارتی و حمله مواد خورنده برخوردار باشند .

البته استثنائاتی نیز وجود دارد که نشان می دهد این نوار نسبت به همه مواد شیمیایی مقوم نیست و در برابر ترکیباتی چون اسیدهای هیدروفلوریک و فسفریک و قلیاهای غلیظ دچار خوردگی می شود . همچنین منسوجات تسمه سرامیکی در برابر فرایند اکسیداسیون و احیا مقاومت می کنند . اگر توسط آب یا بخار مرطوب شود ، با خشک شدن ، خصوصیات حرارتی کاملاً احیا می شوند .

قابل ذکر است در این محصول آب هیدراته وجود ندارد . این خانواده از منسوجات سرامیکی حاوی 15٪ مواد ارگانیک هستند که به ثبات شکل گیری فیزیکی آنها کمک می کند .

نوار نسوز فایبر سرامیک را می توان با افزودن سیم اینکونل یا رشته های فایبرگلاس مقاوم سازی کرد به طوری که  تا دمای دارای درجه حرارت 2000 درجه فارنهایت (1093 درجه سانتی گراد) برای سیم اینکونل و 1200 درجه فارنهایت (649 درجه سانتی گراد) است .

سوالات متداول

1. نوار سرامیک فایبر چه جایگاهی در میان نوار های نسوز دارد؟

نوار نسوز سرامیک فایبر یکی از مهمترین نوار های نسوز صنعت به حساب می آید. این نوار نسوز با ساختار پارچه ای متشکل از الیاف سرامیک و فایبرگلاس و توانایی تحمل دمای 1260 درجه سانتیگراد از اهمیتی ویژه ای در میان نوار های نسوز برخوردار است. یکی دیگر از ویژگی های مهم نوار  نسوز سرامیک فایبر استفاده زیاد آن در صنایع مربوط به فولاد است.

2. آیا نوار سرامیک فایبر از برش رول های پارچه سرامیک فایبر حاصل می شود؟

هرچند که نوار های نسوز سرامیکی ساختار بسیار مشابهی به پارچه های سرامیک فایبر دارند اما به صورت کاملا جداگانه از این پارچه ها تولید می شوند و نوار سرامیک فایبر حاصل از برش پارچه های نسوز سرامیکی نمی باشد.

3. طول عمر نوار سرامیک فایبر چقدر است؟

به صورت کلی طول عمر تمامی محصولات مصنوعی وابسته به کیفیت ساخت و نوع استفاده از آن ها می باشد. در نوار های نسوز سرامیکی نیز میزان طول عمر وابسته به کیفیت متریال و ساخت نوار سرامیک فایبر مورد نظر و نحوه استفاده از در محیط های مختلف می باشد. در صورتی که از یک نوار نسوز سرامیک فایبر با کیفیت ساخت مطلوب در شرایط مناسب با دماب کم و عدم شئوک حرارتی و رطوبت استفاده کنید ممکن است طول عمر آن به چند سال افزایش یابد و در غیر این صورت امکان دارد ظرف چند هفته نوار نسوز از بین برود.

4. نوار سرامیک فایبر در چه ضخامت هایی تولید می شود؟

نوار نسوز سرامیک فایبر در ضخامت های 1.5 تا 5 میلیمتر تولید می شوند که هرکدام با توجه به نیاز مصرف کنند قایل استفاده می باشد. باید توجه داشت که با افزایش ضخامت در نوار سرامیک فایبر میزان انعطلف آن کاهش می یابد.

5. تفاوت های اصلی نوار سرامیک فایبر با نوار فایبرگلاس چیست؟

مهمترین تفاوت های موجود در میان نوار نسوز فایبرگلاس و نوار نسوز سرامیک فایبر شامل؛ متريال سازنده و الیاف، درخشندگی بیشتر نوار نسوز فایبرگلاس نسبت به سرامیک فایبر، بافت ریز و ضخامت کمتر در نوار های نسوز فایبرگلاس که در نوار های سرامیکی موجود نیست و تحمل حرارت بیشتر نوارسرامیک فایبر می باشد.

منابع : 

http://www.morganmms.com/media/2597/textiles.pdf

http://www.firesleeveandtape.com/AB-Thermal-catalog-T-C-W.pdf

http://www.inheat.cz/doc/td/en/102/ceramic-tape-an.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Ceramic

http://www.jiuqiangbaowen.cn/en/product/show/17.html