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.
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.
Читайте также: Как изготовляли ткань в домашних условиях 5 класс технология
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.
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.
Читайте также: Стильные коты из ткани
Что такое кевлар и кевларовые волокна: описание свойств нити и тканей
Несмотря на то, что кевларовое волокно было изобретено много лет назад до сих пор люди не перестают удивляться его уникальным свойствам. Материал совершил переворот в области тканей, которые разработаны для защиты благодаря своим параметрам и характерным особенностям.
Кевлар: что же все-таки это такое
Ткань из синтетического волокна с кристаллической структурой называется кевлар. Невероятную прочность ткани придает бензольное кольцо, которое лежит в сечении кристалла. По своим характеристикам материя крепче и прочнее металла, при этом она очень тонкая и легкая.
У всех по-разному происходит знакомство с кевларом, что это такое каждый узнает из определенных жизненных ситуаций. Современная молодежь знакома с материалом благодаря игре раст, в которой персонажам предлагается приобрести доспехи и амуницию именно из него. Более старшее поколение ассоциирует волокно с защитной одеждой и спортивным инвентарем.
Разновидности кевларового волокна
Вкратце о возникновении
В далеком 1975 году впервые на рынке был представлен и сразу же начал пользоваться огромным спросом, которые с каждым днем только увеличивается, материал под названием кевлар. Получен был этот уникальный полимер в лабораториях всемирно известного концерна Дюпон. Официально его создателем считается химик Стефани Кволек.
В те времена он употреблялся для шин в качестве армирующего материала. Впоследствии он нашел применение для разнообразных композитных материалов, изготовления спортивного оборудования и кабельной продукции. Кевларовая ткань стала употребляться для выпуска средств персональной защиты.
Производство кевларовой ткани
Впервые узнав о таком материале, у многих напрашивается вопрос, из чего делать кевлар. Для его получения берется раствор хлористого кальция и метилпирролидон. К нему присоединяются специальные реагенты, выделяющие необычное вещество с качествами жидких кристаллов. Процесс осуществляется при низких температурах.
Снаружи получившийся полимер представляет собой крошку или гель, который подвергается промыванию и просушиванию. Затем он пропускается через фильеры, в результате этого формируются волокна, затем получаются нити. Что такое кевларовые нити, догадаться не сложно. В нитки скручивают полученные волокна, которые уже образуют готовый продукт. После этого они вторично посылаются в осадительную ванну, промываются и высушиваются.
Обратите внимание! Так как при получении кевлара появляются существенные трудности, заключающиеся в использовании серной кислоты, процесс является сильно затратным.
Технические характеристики и свойства
Технические характеристики и свойства кевлара по истине уникальны. Основной особенностью считается высокая механическая прочность. При этом масса и плотность сравнительно низкие.
Кевлар — это материал с уникальной устойчивостью к растяжению и со способностью к самотушению. При этом он не горит и не плавится. Только при температуре выше 430 градусов начинает разлагаться. В результате воздействия высоких температур, не сразу, а по прошествии определенного времени, начинает терять свою прочность.
К органическим растворителям и коррозии имеет устойчивость, отличается высоким модулем упругости. Под воздействием низких температур не только ни ухудшаться, а наоборот становится крепче. Устойчив к порезам и обладает низкой удельной электропроводностью.
Водонепроницаемая кевларовая ткань
Сферы внедрения кевлара
Несмотря на широкую распространенность и востребованность, что такое кевлар знают не многие. Хотя это высокопрочное волокно на протяжении многих десятилетий находит самое разнообразное применение.
В основном свое применение кевлар находит в областях, для которых важны следующие характеристики:
- стойкость к износу;
- тепловая стабильность;
- низкая структурная твердость;
- значительная легкость;
- хорошая крепость при низком весе.
Поэтому логично, что из ткани кевлара изготавливаются средства персональной защиты, различная одежда для военнослужащих и спецподразделений.
Авиационная промышленность
О свойствах кевлара, что это за материал не понаслышке знают в авиационной промышленности. Он применяется при производстве ряда беспилотных летательных аппаратов с целью обеспечения защиты.
Средства индивидуальной бронезащиты
Механические свойства делают кевларовые волокна пригодными для выпуска средств персональной бронезащиты. Из него изготавливаются боевые шлемы, бронежилеты, баллистические маски для защиты лица.
Благодаря кевларовой броне вооруженные силы различных стран создают специальные пуленепробиваемые маски и подшлемники для экипажей бронетанковой техники. Кроме этого именно с помощью кевлара осуществляется бронирование авианосцев класса «Нимиц».
Читайте также: Ткань для наволочки дакимакуры
Бронежилеты из кевларового волокна по праву считаются самыми качественными. Такая броня способна обеспечить защиту от скользящих ударов холодного оружия, ослабить попадание пуль, обезопасить от проникновения и распространения осколков. Защита обеспечивается благодаря уникальной легкости, прочности и относительной долговечности используемого материала.
При этом отдавая предпочтение изделиям из кевлара, таким как бронежилеты, следует учитывать то, что полимер наделен некими аспектами. Так как броня получается мягкой, защитить от выстрела в упор или проникающего удара ножом, а также шилом, она не сможет. Для таких целей разрабатываются специальные модели с особыми жесткими панелями. К недостаткам можно отнести еще светочувствительность. При постоянном и длительном воздействии солнечных лучей материал начинает постепенно разрушаться.
Так как кевларовая нить считается дорогостоящим материалом, до сих пор не произошла всеобщая «кевларизация». Оснащать тактильными изделиями из этого материала армию и подразделения могут позволить себе только экономически развитые страны.
Защита на руки
Для защиты рук от повреждений при столкновении с зубами противника, а также для значительного усиления удара используются тактические перчатки со вставками кевларовых пластин. Такие перчатки еще называют своеобразным современным аналогом кастета. У сотрудников специализированных подразделений, а также у экстремалов, любителей активного отдыха и уличных бойцов подобные аксессуары пользуются большим спросом. Такая популярность объясняется прочностью, устойчивостью к влаге и повреждениям, а также теплотой. Руки в таких перчатках будут полностью защищены.
Кевларовая защита на руки
Спортивный инвентарь
Доски из сноуборда, лодки, весла, лыжи и спортивные шлемы из кевлара отличаются легкостью и высокой прочностью. Спортивным товарам, произведенным из этого материала, отдают предпочтения, как любители, так и профессиональные спортсмены.
Именно этот материал помогает минимизировать передачу вибрации, обеспечить выдерживание деформационных нагрузок без повреждений. В результате пластичности материала изделия предохраняются от различных серьезных повреждений, раздробления. Кроме этого он отличается полной безопасностью и надежностью даже под воздействием высоких ударных нагрузок.
Гиря в мягкой оболочке из кевлара
Помимо всего прочего, кевлар используется для обкладки на некоторых велосипедных шинах. Именно он сводит к минимуму вероятность прокалывания. Добавляются слои кевлара на ракетки в настольном теннисе. Это позволяет увеличить отскок и добиться снижения веса. Используется материал для производства безопасной одежды для мотоциклистов. Особенно им заменяются элементы из пластика для защиты плеч и локтей.
Ракетка для настольного тенниса с кевларовым покрытием
Другие области применения
Высокие химические и механические показатели устойчивости, а также прочность кевлара обеспечивает широкое применение его в различных сферах. Этот материал считается одним из высокотехнологичных в современном мире.
Чаще всего он используется в следующих целях:
- В качестве армирующего волокна — применяется для придания материалу легкости и прочности. С его помощью укрепляются кабеля, а также они защищаются от обрывов и растяжений.
- В процессе выпуска ортопедических протезов.
- Для производства канатов — изделия выделяются устойчивостью к коррозии, надежностью, незначительным весом, не электропроводностью. Благодаря этим характеристикам канаты обширно используются в судостроении и горной промышленности, заменяя собой стальные тросы.
- Для получения гибридного материала под названием карбон-кевлар — используется для сооружения корпусов лодок, которые способны развивать значительные скорости.
- Для производства новейшего суперпрочного строительного материала под названием кевларобетон — используется для изготовления тротуарной плитки, фасадного камня для стен, памятников, бордюров, ступенек и многого другого. При этом стоят такие строительные материалы довольно дорого из-за используемого кевлара.
- Для производства лески — если человек занимается рыбалкой профессионально, то он отдает предпочтение только качественным снастям. Также незаменима будет на рыбалке кевларовая перчатка, особенно при ловле сомов или щуки.
- Для изготовления защиты картера — обеспечивает высокий уровень устойчивости к механическим повреждениям. Она термостабильна и отличается высокой степенью устойчивости к воздействию химикалий. При этом композит из кевлара стоит сравнительно дешевле.
Рулон кевлара
Кевларовые волокно сегодня используются в разнообразных сферах. Без этого материала практически невозможно представить пассивную защиту, а бронежилеты и шлемы спасли уже немало жизней.
- 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