Aramidi

Aramidi on aromaattinen polyamidikuitu. Se on synteettisesti valmistettu, joten sitä ei esiinny luonnossa sellaisenaan. Aramidi on erittäin vahvaa ja kulutusta kestävää materiaalia. Sitä käytetään sotilas- ja lentokonetekniikassa, koska sillä on erinomaisia kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia. Aramidi eroaa luonnollisista parakuiduista siten, että se on kemiallisesti tuotettu, eli se on synteettinen kuitu, jota kutsutaan myös metakuiduksi.

Historia

Aromaattiset polyamidit otettiin ensimmäistä kertaa kaupalliseen käyttöön 1960-luvulla muutamilla erilaisilla sovelluksilla. Yhdysvaltalainen monikansallinen kemian yhtiö DuPont kehitti silloin meta-aramidikuidun (HT-1) joka tunnetaan nimellä Nomex. Kuitua alettiin käyttämään tavallisten tekstiilivaatekuitujen sijasta. Tavallisiin tekstiilivaatekuituihin verrattuna kehitetyllä kuidulla oli erinomainen lämmönjohtavuus, sillä se ei sula eikä syty normaaleissa happipitoisuuksissa. Normaalilla happipitoisuudella tarkoitetaan tässä tapauksessa sellaisia olosuhteita, joissa happea on noin viidesosa ilman kokonaistilavuudesta. Aramidia alettiinkin nopeasti käyttämään suojavaatteiden valmistuksessa, ilmanvaihdossa, lämpö- ja sähköeristyksessä sekä myös asbestin korvikkeena.

Yhdysvaltalaisen Monsanto Company ja Saksalaisen Bayerin aikaisemman tutkimuksen perusteella DuPont ja Hollantilainen AkzoNobel kehittivät 1970-luvulla myös para-aramidikuituja, joilla on paljon suurempi lujuus sekä joustavuus. Molemmat valmistajat hyödynsivät rayonin, polyesterin ja nailonin kehityksestä saatuja oppeja. Vuonna 1973 DuPont esitteli aikaisempaa Nomexia jäykemmän para-aramidikuidun Kevlarin, joka on edelleen yksi tunnetuimmista aramideista ja para-aramideista. Sen suosioon ja nopeasti kasvaneeseen maineeseen ovat vaikuttaneet sen poikkeukselliset lujuusominaisuudet suhteessa painoon, sekä liekin- ja kulutuskestävyyden ansiosta. Nykyään se onkin avain asemassa monilla teollisuuden aloilla kuten ilmailu-, puolustus ja autoteollisuudessa.

Kemiallinen rakenne

Aramidi koostuu aromaattisista renkaista, jotka ovat kiinnittyneet toisiinsa amidisidoksilla. Amidi sidokset muodostuvat CO ja NH ryhmien välille. Jotta yhdistettä voidaan kutsua aramidiksi, niin tulee amidisidoksista vähintään 85 % olla yhdistyneenä aromaattiseen renkaaseen. Yhdisteitä, jotka eivät täytä tätä vaatimusta kutsutaan nailoniksi.

Para-aramidin kemiallinen rakenne.

Valmistus

Tyypillisesti aramidit valmistetaan para- ja meta-fenyleenidiamiinista ja tereftaalihaposta kemiallisen reaktion avulla. Raaka-aineet kuumennetaan kuumaksi ja ne kehrätään kuiduksi. Kuidut kudotaan tai neulotaan kankaaksi. Kankaita voidaan käsitellä ja jatkojalostaa samalla tavalla kuin normaaleja tekstiilejä. Aramidikankaan värjäys tulee suorittaa kehruuvärjäämällä. Nämä kankaat ovat monesti värjätty maltillisilla väreillä, kuten mustalla.

Ominaisuuksia

Aramidikuidut ovat ominaisuuksiltaan ja olemukseltaan tavallisen kankaan tapaista, joten sen käyttäminen on helppoa. Se kestää todella hyvin rasitusta ja taivuttelua. Aramideilla on erinomainen kemikaalien kestokyky, mutta vahvat hapot saattavat heikentää kankaan ominaisuuksia ja rakennetta. Aramidien lämmönkesto on tavallisia tekstiilejä huomattavasti parempi, jopa 400 °C. Kemiallisen rakenteensa ansiosta aramidit eivät sula vaan ne hajoavat korkeissa lämpötiloissa. Siksi niitä käytetään paljon suojavarusteina kuumuutta ja tulta vastaan. Aramidi kuidusta saadaan kestäviä vaatteita, sillä sen hankauksenkestokyky on erinomainen. Vaatteiden valmistuksesta haastavampaa tekee niiden vaikea värjättävyys, sillä ainut tapa kankaan värjäämiseen on kehruuvärjäys. Yleisesti tekstiilikuidut johtavat suhteellisen hyvin sähköä, mutta aramidikuidut eivät johda sähköä ollenkaan. Tämä ominaisuus on todella tärkeä muun muassa suojavaatteiden valmistuksessa. Lisäksi aramidit ovat kestävyyteensä nähden todella kevyitä.

Terveys vaikutukset

1990-luvulla tutkimukset osoittivat, että aramideilla on samoja terveysvaikutuksia kuin asbestilla eli se aiheuttaa syöpää. Myöhemmin 2009 luvulla todettiin, että hengitysteitse kulkeutuneet aramidipartikkelit poistuvat kehosta nopeasti ja niiden syöpää aiheuttava ominaisuus on todella pieni, eli nykytiedon mukaan aramidista valmistettujen tuotteiden käyttö on ihmiselle täysin turvallista.

Käyttö kohteet

Aramidista valmistettuja tuotteita käytetään yleisesti vaativissa ja ihmiselle vaarallisissa olosuhteissa. Niitä käytetään muun muassa hanskoissa ja haalareissa, sillä kuumuudenkeston takia niistä saadaan valmistettua erinomaisia suojavarusteita muun muassa hitsaajille, paljomiehille sekä kilpa-ajajille. Lisäksi Aramidia käytetään verhoilukankaana julkisissa liikennevälineissä, kuten junissa ja lentokoneissa, joissa paloturvallisuus on erityisen tärkeää. Aramideja käytetään niiden iskunkestävyyden ja keveyden takia paljon luotiliiveissä, kypärissä, kajakeissa, köysissä, suodatuskankaissa ja kaiutinkalvoissa. Lisäksi Aramideja käytetään ajoneuvojen renkaiden runkojen vahvistukseen.

Luotiliiveissä käytetään aramidikuituja.

Palomiesten suoja-asuissa käytetään Aramidikuituja.

Katso myös

• Kevlar
• Nomex
• Nailon
• Kangas

Lähteet

[2] James A. Kent, toim. (2006). Teollisuuskemian ja biotekniikan käsikirja . Springer. s. 483. ISBN 978-0-387-27842-1.

[3] Petron Thermoplast Chemical structure of Aramid Fibres

[4] “Mihin Meta-aramideja käytetään” Weavertextile-verkkosivusto

[5] ”What is aramid” Teijin Aramid-verkkosivusto

[6] Petron Thermoplast Chemical structure of Aramid Fibres.

[7] Nokian renkaiden verkkosivusto