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: Как сшить принца из ткани
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.
Карбон кевларовая ткань что это такое
Кевлар и углеродное волокно: Сходства и различия
Кевлар и углеродное волокно – это прочные и легкие композитные материалы, широко известные и повсеместно применяемые в наши дни. Их часто используют в сферах, где важна высокая эффективность и прочность, например, в авиации, спортивных автомобилях высокого класса, а также при изготовлении высокопрочных бронежилетов. Хотя оба эти материала часто используются вместе, они обладают отличными друг от друга качествами.
Конструкция
Углеродное волокно – это, по сути, ткань, сплетенная из тонких нитей графита. Нити выкладываются на форму и прикрепляются друг к другу при помощи эпоксидной смолы. Перекрестное размещение нитей обеспечивает максимальную прочность материала и создает визуальный «клетчатый» вид готового изделия. Кевлар же создается на микроскопическом уровне, в процессе сцепления искусственных молекул в жесткий полимерный кристалл; в результате можно сплести нити либо получить жидкость.
Как углеродное волокно, так и кевлар – особо прочные материалы с небольшим отличием друг от друга. Кевлар – чрезвычайно жесткий материал, до такой степени, что под давлением начинает деформироваться, причем довольно быстро. Углеродное волокно, из-за своего плетеного строения, можно легко проткнуть, но зато оно практически невосприимчиво к высокой температуре (в отличие от кевлара).
Компоненты углеродного волокна очень легкие: плетеная конструкция подразумевает, что материалы из углеродного волокна могут быть очень тонкими, если в результате не требуется высокая прочность. Поэтому углеродное волокно часто применяется при создании легких летательных аппаратов или гоночных машин. Если же необходима особая прочность, то на слой углеродного волокна накладывают кевлар, укрепляя его; в пример можно привести создание защитного снаряжения типа шлемов для мотоциклов.
Читайте также: Постельное белье из жатой ткани как называется
Как правило, кевлар – это негибкий материал. Т.к. при давлении извне и изменении формы вещи, изготовленной из кевлара, нарушается его структура и прочность, то обычно эти вещи делают весьма жесткими. Касается это, как правило, бронежилетов, которые предназначены для торможения летящих предметов (пуль) при максимально возможном ослаблении воздействия удара на тело человека. В зависимости от толщины ткани углеродного волокна, предметы из него могут быть весьма гибкими. Именно его гибкость часто помогает ослабить силу удара; применимо это при производстве легко отрывающихся предметов, например панелей автомобилей.
Кевларовая ткань: свойства, производство, аналоги
На сегодняшний день кевларовая ткань повсеместно используется при пошиве одежды и экипировки людей, которые в процессе работы подвергаются опасности: военных, космонавтов, полиции, спортсменов и т.д.
Кевларовая ткань была разработана специалистами компании DuPont в 1965 году и является зарегистрированным товарным знаком пара-арамидного синтетического волокна.
[ads1]
Позднее были созданы волокна, по свойствам аналогичные кевлару, но все материалы, относящиеся к этому типу стали именовать кевларом. Массовое использование кевлара началось в 1970 году, когда этот высокопрочный материал стали использовать в гоночных шинах на замену тяжелой стали.
В настоящее время кевларовое волокно используется в самых различных сферах: в производстве велосипедных шин, парусов яхт, в бронежилетах, для увеличения прочности частей углепластиковых стоп в протезировании.
Производство кевларовой ткани
Кевлар – чистейший полимер, получаемый с помощью поликонденсации в специальном растворе при низких температурах. В раствор хлористого кальция и метил-пирролидона добавляются реагенты, которые выделяют особое вещество с качествами жидких кристаллов.
Внешне они представляют собой гель или крошку, которую промывают и просушивают. Далее, пропуская получившийся полимер через фильеры, формируются нити или волокна, которые повторно направляются в осадительную ванну, промывают и снова высушиваются.
[attention type=green]Производство кевлара – дорогостоящий процесс, т.к. возникают трудности с использованием серной кислоты, необходимой в процессе синтеза и образования волокон кевларовой ткани.[/attention]
Свойства кевларовой ткани
Кевларовые нити обладают прочной структурой, которая по крепости превышает сталь в 5 раз, по жесткости кевлар может сравниться со стекловолокном.
Кевлар, не смотря на свое химическое происхождение, абсолютно безопасен для здоровья человека, устойчив к перепадам температур и сохраняет свои свойства в самых сложных условиях, не возгорается и не плавится.
Кевларовая ткань не боится воздействия органических растворителей, устойчива к коррозии. Под воздействием низких температур кевларовая ткань не только не портиться, но становится еще прочнее.
[ads2]
Изделия из кевларовых тканей защищают от ударов и порезов. Не смотря на все достоинства этого материала, есть у него и слабые стороны. А именно — под воздействием солнечных лучей и влаги структура ткани разрушается, волокна становятся менее прочными и теряют свои свойства.
[attention type=green]Некоторые производители покрывают изделия из кевлара специальным оберегающим слоем, позволяя свести к минимуму и этот недостаток.[/attention]
Применение кевлара
Как упоминалось выше, целью разработчиков было создание легкого, но в то же время прочного материала, который смог бы заменить тяжелую сталь при производстве шин.
Позднее, благодаря великолепным свойствам кевлара его начали использовать при пошиве одежды, спецовок, военной формы и т.д.
Броня
Кевлар является известным компонентом для производства средств личной брони и защиты. Боевые шлемы, баллистические маски для защиты лица и бронежилеты выполнены с применением кевлара.
Вооруженные силы различных стран применяют кевлар для создания пуленепробиваемых масок и подшлемников для экипажей бронетанковой техники.
Прочность кевлара настолько велика, что его применяют в качестве брони для авианосцев класса «Нимиц».
В гражданской сфере свойства кевлара используются при создании снаряжения для защиты работников органов экстренного реагирования. Бронежилеты сотрудников полиции, частных охранных предприятий и бойцов спецназа выполнены также из кевлара.
Спортивный инвентарь
Кевлар используется для обкладки велосипедных шип, что повышает их устойчивость к проколам. Также волокна кевлара применяются для увеличения отскока теннисных ракеток и уменьшения их веса.
Читайте также: При воспалениях слизистой ткани полости
В мотоспорте кевлар используется для производства безопасной одежды для спортсменов-мотоциклистов, укрепления элементов в области плеч и локтей.
Свойства кевлара с успехом нашли применение в других видах спорта – создания курток, брюк, элементов масок в фехтовании, в японской искусстве стрельбы из лука Кюдо для укрепления тетивы, для повышения производительности в парусах для гоночных лодок и т.д.
Музыкальные инструменты
Кевлар имеет отличные акустические свойства, которые нашли применение при создании диффузоров акустических динамиков для передачи низких и средних частот.
Кевлар используется в качестве основы в струнах для струнных инструментов. Струны из кевлара становятся более прочными, гибкими и стабильными к температурным скачкам.
Другие сферы применения
Благодаря своим физическим свойствам кевлар применяется как армирующее волокно, позволяя делать детали более легкими и прочными. Кевларовое волокно используют для укрепления кабелей, что защищает провода от растяжения и обрыва.
Возможность комбинирования кевлара с другими полимерами путем химической реакции позволяет создать более совершенные материалы, применяемые в специфических областях.
Как пример, карбон-кевлар, который отличается высокой термостойкостью и легкостью и применяется для строительства корпусов высокоскоростных лодок.
Уход за кевларовой тканью
[ads3]
Ухаживать за изделиями из кевлара не сложно, при этом нужно учитывать недостатки этого полимера, а именно:
- не подвергать изделия воздействию высоких температур – при повышении температуры до 150С волокна теряют прочность;
- не стирать изделия слишком часто – на практике их не стирают вообще, так как кевлар боится воды. В некоторых ситуациях, когда изделия применяются в сложных природных условиях необходимо ограничить их соприкосновение с водой;
- не использовать для очистки изделий химические реагенты – реакция между полимером и другими химическими компонентами может быть непредсказуемой;
- не подвергать изделия воздействию солнечных лучей – это основной недостаток арамидных волокон, под воздействием ультрафиолета прочность кевларовых волокон снижается. При длительном воздействии солнечных лучей изделия из кевлара просто «рассыпаются».
Другие виды арамидных тканей
Помимо кевлара современная химическая промышленность разработана другие виды арамидных тканей.
По свойствам и характеристикам аналогичен кевлару. Тварон был разработан компанией Тейджин Арамид, заводы которой расположены в Японии и Нидерландах. Ткань отличается высокой прочностью, небольшим весом, химической нейтральностью, термостойкостью, диэлектрическими свойствами и т.д. Но основное преимущество тварона заключается в отсутствии деформации даже в самых сложных условиях эксплуатации.
Арамидная ткань, разработанная в 1970 году в СССР. Этот синтетический материал по свойствам схож с кевларом, но превосходит его по составу и некоторым параметрам. Аббревиатура СВМ расшифровывается как синтетический высокопрочный материал. Позднее на основе СВМ были разработаны нити второго поколения – Русар и Армос.
Новые арамидные волокна превосходят кевлар по следующим показателям – удлинение при разрыве, удельная нагрузка нити на разрыв, прочность нити и т.д.
Номекс — разработка известной компании DuPont и относится к категории мета-арамидов. Номекс по прочности уступает кевлару, однако, стойкость к изгибу у номекса в 3 раза выше, чем у других арамидных тканей.
Номекс используется в авиации и судостроении, для изоляции кабелей и двигателей, в изделиях, подвергаемых воздействию высоких температур и т.д.
Как купить кевларовую ткань
Купить кевларовую ткань можно практически в любом магазине тканей. Стоимость кевлара варьируется в зависимости от плотности и вида – полотно, лента или нить. Средняя цена 1 м. кв. кевларового полотна составляет 2 500 рублей.
[attention type=green]Купить изделия из кевлара можно в многочисленных интернет-магазинах, где представлены верхняя одежда из кевлара, брюки, ветровки, толстовки, перчатки и другая одежда.[/attention]
Кевларовая ткань поражает своими физическими и химическими свойствами. Это современный высокопрочный материал, характеристики которого были по достоинству оценены и применены в самых различных областях от производства одежды до укрепления деталей авиационных двигателей.
Компании-разработчики арамидных тканей не останавливаются на одном кевларе, совершенствуя это волокно и создавая аналоги по свойствам превосходящие кевлар.
- 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