Кевлар – ткань, отличающаяся высокой прочностью. Ее используют везде, где требуется надежная защита от ударов и высоких температур. Показатели прочности материала выше, чем у стали в 5-10 раз. При этом она легкая и гибкая.
Описание
В неокрашенном виде кевларовая ткань светло-желтая. Она может иметь прямое, сатиновое, вафельное или трикотажное плетение. Что это за материал, видно на фото:
Кевларовые волокна были получены относительно недавно. Это произошло в 1964 году в Америке. Крупная химическая компания DuPont произвела продукт под названием «кевлар». В первое время его использовали в качестве укрепляющей (армирующей) добавки в композитных материалах.
Из кевлара изготавливали кордонные нити для автомобильных шин, защиту для кабелей, предупреждающую их растяжение и обрыв. По-новому на продукт взглянули после исследований, проведенных в конце 1970-х годов. Выяснилось, что кевларовая ткань обладает высокой противопульной и противоосколочной стойкостью и ее можно использовать для бронежилетов.
Мало кто знает, что кевлар был создан женщиной – ученым-химиком Стефани Луизой Кволек.
Состав ткани и получение
Кевлар относится к синтетическим материалам. Это арамидная ткань, то есть получают ее из арамида – особого ароматического полиамида.
Состав – 100% арамид.
Данный полиамид отличается длинной цепочкой амидных связей. По меньшей мере 85% из них прикреплены к двум ароматическим кольцам, что обеспечивает высокую энергию диссоциации и термоустойчивость.
Следует различать арамидные волокна пара-арамиды, мета-арамиды, сополимеры полиамида. Кевлар – это пара-арамид, производимый из терефталоилхлорида и парафенилендиамина с использованием раствора хлористого кальция и N-метилпирролидона.
Получение материала состоит из следующих этапов:
- Синтез и выделение полимера в растворителе с высаживанием водой.
- Промывание и высушивание.
- Приготовление формовочного раствора с применением сильных кислот.
- Формование нитей (волокон) путем продавливания через фильеры.
- Промывание в воде от следов кислот, сушка.
Впоследствии из кевларового волокна получают нити, ленты, полотна. Ткань носит название кевларовой. Свойства ее зависят от толщины, типа плетения, покрытия.
Для увеличения термостойкости кевлар покрывают алюминием. В результате он приобретает высокую стойкость к тепловому излучению и брызгам раскаленного металла (они буквально скатываются с ткани). Материал не горит и не плавится при соприкосновении с поверхностями, температура которых до 500 градусов.
Характеристики
Высокая прочность – не единственное достоинство кевлара. Характеристики кевларовой ткани:
- Высокопрочная – выдерживает нагрузку до 600 килограмм на миллиметр квадратный.
- Термоустойчивая – выдерживает температуру до 430-450 градусов.
- Легкая – метр ткани весит около 50-60 г.
- Обладает низкой удельной электропроводностью.
- Толщина – от 0,1 до 0,65 мм.
- Ширина – от 10 мм до 150 см.
- Плотность – 36-300 г/м кв.
- Устойчивая к ударам, динамическим нагрузкам, порезам.
- Устойчивая к коррозии, органическим растворителям.
- Устойчивая к плесени и микроорганизмам, не гниет.
- Не горит, не плавится и не дымит при контакте с огнем – выдерживает соприкосновение с открытым огнем до 50 секунд.
- На холоде становится еще прочнее – выдерживает чрезвычайно низкие температуры – до -200 градусов.
- Пропускает воздух и влагу.
- Гибкая. В отличие от стеклянных и углеродных, кевларовые волокна обладают упругостью.
- Относительно мягкая и комфортная.
Тесты на прочность:
Материал не лишен недостатков:
- Кевлар чувствительный к воздействию воды и солнца. При намокании защитные свойства ткани существенно ухудшаются (потеря прочности может составлять 20-30%). После высыхания они восстанавливаются. С солнечными лучами дело обстоит хуже. Ткань стареет и рассыпается. Чтобы нивелировать этот недостаток, для бронежилетов используют второй слой ткани, обеспечивающий надежную защиту от солнца и воды.
- Сложность работы с тканью. Высокопрочный кевлар требует специального инструмента. На заводе ткань раскраивают с помощью лазера или режущего инструмента с напылением. При пошиве одежды применяются иглы из закаленной стали и особые ножницы с усиленными лезвиями и микрозубцами. Для облегчения скольжения и защиты от коррозии на сталь наносится специальное покрытие. На срезах кевларовая ткань сыпется, поэтому края защищают специальной клеевой лентой.
- Высокая стоимость. Цена на кевларовую ткань начинается от 30 долларов за погонный метр.
Читайте также: Мебельные ткани что лучше выбрать
Применение
Кевлар широко применяется. Практически с самого начала промышленного выпуска (1970 год) его начали использовать в самых различных областях: авто- и авиастроение, судостроение, ракетостроение и др.
Где сегодня востребован кевлар:
- Изготовление автомобильных и велосипедных шин, сверхпрочных тросов, нитей, строп.
- Как армирующий компонент в композиционных материалах.
- Создание пуленепробиваемой экипировки для военных, сотрудников полиции, бойцов спецназа (бронежилетов, масок, подшлемников).
- Изготовление облегченных баллистических материалов.
- Защитные элементы на одежде для туризма и спорта, обувные стельки устойчивые к проколам, перчатки, защищающие от порезов и при этом не нарушающие чувствительность рук.
- Производство парусов яхт.
- Спортивное снаряжение: легкие лодки и весла, лыжи, каски, доски для сноуборда.
- Изготовление музыкальных инструментов: прочных и гибких струн, диффузоров акустических динамиков для передачи низких и средних частот.
- Тюнинг гоночных машин: аэродинамические обвесы, сидения, силовые конструкции.
- Изготовление протезов (повышение износостойкости стоп и других частей).
Кевлары часто комбинируют с другими полимерами, создавая новые высокотехнологичные материалы. Они находят применение в специфических областях. Например, легкий карбон-кевлар используют для изготовления корпусов высокоскоростных яхт.
Если говорить конкретно о кевларовой ткани, то она применяется преимущественно для создания спецодежды для представителей опасных профессий: летчиков, сталеваров, пожарных, военных. Из нее делают вставки на плечах и локтях униформы для мотоциклистов, укрепляют маски фехтовальщиков. Изготавливают также смешанные ткани с кевларом для пошива крепких курток, брюк, комбинезонов и костюмов.
Одежда из кевларовой ткани делает своего владельца буквально неуязвимым. Согласно исследованиям, самой высокой степенью защиты обладают костюмы, состоящие из слоев ткани и пластика.
Вопросы и ответы
Вопрос: Какие существуют аналоги кевларовой ткани?
Ответ: Ближайшими аналогами кевлара являются тварон, СВМ и терлон. Они так же получены из пара-арамида и обладают практически идентичными свойствами.
Вопрос: Какой уход необходим кевларовой ткани?
Ответ: Ухаживать за изделием несложно, но важно учитывать особенности материала. Ткань следует оберегать от яркого солнечного света. Также она может потерять прочность при длительном воздействии температур свыше 250 градусов (примерно половину за 70 часов). Ее нельзя слишком часто стирать (лучше не стирать вовсе). Также запрещается использовать для чистки химические реагенты.
Кевларовая ткань – пара-арамидная ткань, упор в которой сделан на прочность и устойчивость к разрывам. Термическая стойкость отведена на второй план, но все равно имеет достаточно высокий уровень. Материал находит самое разнообразное применение – от автостроения и космической промышленности до спортивной одежды и снаряжения.
Описание кевларовой нити: ее состав, свойства, виды и основные сферы применения
| Как называется по-другому: | кевлар, кевларовая ткань, Kevlar |
| Натуральная или синтетика? | синтетический материал |
| Как выглядит на ощупь? | плотная и очень прочная ткань |
| Применение: | спецодежда для экстремальных условий (для военных, пожарных, космонавтов, исследователей, спасателей), спортивная экипировка, куртки и костюмы для альпинистов и гонщиков, элементы зимней обуви, а также автошины, провода и кабели, ортопедические изделия и протезы и другое |
| Структура ткани: | простое переплетение, полотняное прядение |
| Тянется или нет? (Растяжимость) | не тянется |
| Рекомендуемая температура стирки: | +40-60 ⁰С |
| Режим стирки: | машинная стирка в течение 1 часа |
| Отжимать: | отжим на низких оборотах |
| Присутствие блеска: | блестящий материал |
| Степень сминаемости: | не мнется |
| Осыпаемость кромки: | большая |
| Гигроскопичность: | низкая |
| Драпируемость: | низкая |
| Усадка: | не деформируется |
| Воздухопроницаемость: | плохая |
| Выцветает или нет: | материал характеризуется стойкой окраской |
Кевларовая нить – это современное синтетическое волокно, которое прочнее стали в 5 раз. В то же время ткань из него получается легкой, тонкой, приятной на ощупь. Сфера применения кевлара весьма широкая: от производства спецодежды до армирования шин и строительных конструкций. В этой статье вы ближе познакомитесь с материалом и узнаете, где его можно использовать.
Читайте также: Чехлы приора седан ткань
Описание метода получения и состава кевларовой нити
Датой изобретения кевлара считается 1964 год. В то время группа химиков американской компании DuPont под руководством Стефани Кволек искала способ заменить металлический корд в автомобильных шинах на более легкие полиарамидные нити. Это позволило бы водителям значительно экономить на топливе.
Стефани Кволек удалось придумать сложный технологический процесс для изготовления нового волокна. Он включает следующие этапы:
- При низкой температуре создается раствор из хлористого кальция и метилпирролидона.
- В него подмешиваются реагенты. Получается жидкокристаллическое вещество.
- Смесь активно перемешивают.
- Полиарамидные нити получают путем выдавливания раствора через тонкие отверстия – фильеры. Метод называется экструзией.
- Волокна подаются в осадительную ванну, потом промываются и высушиваются.
Кевларовая нить получилась сверхпрочной и хорошо вытягивалась. В ходе тестирования ученые даже решили, что у них сломался измерительный прибор. Однако впоследствии они признали состоятельность идеи Стефани Кволек.
В 40-60-х годах компания DuPont активно работала над улучшением характеристик материала. В 1975 году началось производство кевларовой нити в промышленных масштабах. Похожие синтетические волокна позже изобрели в Европе и России под обозначениями таврон и СВМ. Однако в технической документации все же закрепилось название кевлар.
Характеристики кевларовой нити: плюсы и минусы
Основное преимущество кевларовых нитей – высокая прочность: от 280 до 550 кг на мм². Перерезать их обычными ножницами вряд ли получится. Отсюда вытекает сразу три важных свойства материала:
- устойчивость к истиранию;
- способность выдерживать тяжелые предметы;
- хорошая сопротивляемость к ударам и динамическим нагрузкам.
Волокна имеют низкую плотность – до 1500 кг на м³. Это немногим больше, чем у воды. Материал хорошо пропускает воздух и отводит влагу. В одежде из кевлара человек практически не перегревается и не потеет.
Кроме того, полиарамидные нити обладают следующими плюсами:
- Низкая электропроводность. Работать с ними намного безопаснее, чем с металлами.
- Устойчивость к коррозии. Неспроста их применяют для обтяжки кабелей и в судостроении.
- Не горят и даже не плавятся. Они начинают разлагаться только при температуре выше 430-450 °С, и то спустя несколько часов. Обладают способностью к самотушению.
- Не теряют высокие эксплуатационные свойства на морозе. Напротив, отрицательные температуры делают волокна еще прочнее.
- Не токсичны. Не вызывают аллергию даже у маленьких детей и пожилых людей.
Однако кевларовое полотно в чистом виде не обеспечивает 100% защиту от тонких и острых предметов. Например, его можно пробить пулей или проколоть шилом. Поэтому при изготовлении брони для военных целей формируется несколько слоев такой ткани, а также добавляются металлические пластины. Также кевлар быстро портится под воздействием воды, химических реагентов и ультрафиолета.
Основные виды кевлара
Полиарамидные нити могут иметь разную толщину, прочность и упругость. Сегодня на рынке в основном представлены следующие виды кевлара:
- К-29. Обладает стандартными характеристиками: плотностью от 280 кг на мм², желтоватым цветом, толщиной 1 мм. Применяется для изготовления спортивного инвентаря, защитных вставок в костюмы, ортопедических протезов, нитей для рыбалки, струн для музыкальных инструментов.
- К-49. Обладает повышенной устойчивостью к коррозии. Применяется для изготовления автомобильных тросов, шлангов и покрышек, армирования пластмассы.
- К2-100. Маркировка обозначает, что нить окрашена. Обычно кевлар К2-100 используется для изготовления оплетки оптоволокна.
- К-119. Удлиненные нити, обладающие повышенной гибкостью. Как правило, применяются для армирования автомобильных шин и других резиновых изделий.
- КМ2 и КМ2+. Полотно, обладающее повышенной прочностью, защитой от влаги и ультрафиолета. Применяется при изготовлении брони для силовых структур.
Также в продаже встречаются измельченные волокна. Например, штапель-кевлар представляет собой нарезанные нити длиной до 6 мм. Они не такие прочные, как К-29, зато используются для изготовления полотна, обладающего повышенными теплоизоляционными и виброизоляционными свойствами.
Читайте также: Характеристика мышечная ткань это
Флок-кевлар – это нарезанные волокна длиной до 1 мм. Они предназначены для армирования смол.
В каких сферах применяется кевларовое волокно
Кевлар применяется в любых сферах, где нужно обеспечить защиту чего-либо от механических воздействий и перепадов температур. Однако производство полиарамидных волокон обходится дорого. Поэтому в некоторых случаях его комбинируют с другими материалами.
Текстильная и обувная промышленность
Чаще всего из кевлара шьют спецодежду: куртки, брюки, костюмы и перчатки для лыжников, сноубордистов, альпинистов, мотогонщиков, работников металлургической и химической промышленности. То есть для тех людей, чья деятельность связана с повышенным риском получения травмы.
Также из полиарамидных нитей изготавливают отдельные элементы зимней обуви:
- антипрокольные стельки;
- утеплители;
- шнурки.
Вещи из кевлара теплые и легкие. Они защищают кожу от порезов о стекло, падения на твердую поверхность, раскаленных предметов. Одежда и обувь устойчивы к истиранию, поэтому служат человеку долгие годы.
Военная отрасль
Разработка кевлара для военных целей началось в 70-е годы Национальным институтом правосудия США. Исследователи прошли в своей работе несколько этапов:
- Протестировали, способно ли кевларовое полотно останавливать пулю. Как оказалось, нет.
- Попытались выяснить, сколько слоев материала требуется для повышения прочности бронежилетов. Ученые проверили свои гипотезы для пуль разного калибра и скорости. Оказалось, что необходимо 7 слоев.
- Протестировали кевлар в разных условиях. Эксперимент показал, что свойства нитей ухудшаются при намокании, химчистке, отбеливании и под воздействием солнечных лучей.
- Разработали жилет, защищающий полиарамидные волокна от разрушающих факторов.
В итоге получилось полотно, которое идеально подходило для изготовления средств индивидуальной защиты. Сегодня кевлар до сих пор используется в производстве армейских бронежилетов, бронешлемов, бронеавтомобилей.
Судостроение и авиация
Поскольку полиарамидные нити – дорогой материал, в судостроении их чаще всего применяют выборочно: для обшивки корпуса по швам и килевой части. Хотя отдельные компании (в частности, итальянская Cranchi) изготавливают яхты длиной 11-20 метров полностью из кевлара или кевлара и карбона. В итоге морской транспорт становится легким, маневренным, экономит топливо и способен развивать высокую скорость.
В авиации кевларовые нити используются в конструкции беспилотных летательных аппаратов. Обшивка облегчает вес и повышает защиту.
Как правильно ухаживать за вещами из кевларовой ткани
Как правило, одежда из кевлара имеет защитную пропитку, которая предохраняет волокна от воды. Однако вещам все же не помешает правильный уход. Запрещены следующие действия:
- частое мытье;
- стирка при температуре выше 40 °С;
- использование отбеливателей и других агрессивных моющих средств (лучше брать жидкие порошки для деликатных тканей);
- химчистка;
- сушка на солнце.
В глажке необходимости нет, так как ткань не мнется. Небольшие загрязнения по возможности лучше удалить щеткой с жесткой щетиной, а не с помощью стирки.
Особенности кевларовой нити: FAQ
Вопрос: Сколько стоит кевлар?
Ответ. Один погонный метр ткани стоит от 28 у.е. А моток со 100 метрами кевларовой нити толщиной 1 мм – от 35 у.е. Цены на готовые изделия сильно отличаются и зависят от производителя. Например, в России защитные перчатки из кевлара можно купить за 500-3000 рублей.
Вопрос: Чем резать кевларовую нить?
Ответ: В строительном магазине можно купить специальные ножницы для кевлара. Они имеют зубчатые лезвия из высокоуглеродистой стали. Однако стоят недешево – 1300-2000 рублей. Также для резки материала могут подойти роликовый нож, большие ножницы с толстыми лезвиями, зубило.
Заключение
Таким образом, кевларовая нить – это прочный, долговечный и универсальный материал. Правда, его производство довольно дорогое, что сказывается на конечной цене изделий. Самостоятельное изготовление вещей из полиарамидных волокон – сложный процесс, который требует специальных инструментов и знания технологии. И все же плюсы кевлара перевешивают его минусы.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности