Кевларовая нить

Кевлар — это материал, по прочности сравнимый со сталью, но более легкий, чем металл. Его пряжу добавляют в защитную одежду, но в то же время его можно использовать даже для изготовления шин! Что такое кевлар и все области его применения мы выясним ниже в этой статье.

Кевларовая ткань вблизи

История происхождения

Кевлар был произведен в 1964 году американской компанией Dupont, известной также как крупнейший в мире разработчик и производитель нейлона. Материал был изобретен Стефани Кволек, химиком, которая пришла в компанию в качестве стажера. Стефани мечтала заниматься медициной, но процесс производства химических материалов показался ей настолько интересным, что она решила остаться.

Само возникновение ткани считается случайностью. Да, производитель искал сверхпрочный материал. Было решено изготовить его с использованием полимеров — полиарамида. Полимерные нити изготавливаются путем плавления исходного сырья и пропускания его через отверстия. Но полиарамид плохо плавится, поэтому они решили извлечь его из раствора. Для этого они искали подходящий растворитель, но его не оказалось. Тот, что был ближе, сделал его мутным, и его нельзя было заливать в машину, чтобы не засорить и не испортить.

Поиски можно было бы продолжить, но Стефани уговорила руководство рискнуть, и оказалось, что раствор подходит для изготовления нитей. И результат испытаний оказался удивительным — материал оказался прочнее стали!

Кевлар впервые появился на рынке в 1975 году. В то время в России и Европе уже были разработаны аналогичные материалы — СВМ и «Тварон». Но кевлар обогнал их, поэтому все ткани этой группы стали называться так.

Принципы производства

Производство кевларовой пряжи

Производство кевлара — дорогостоящий процесс, поэтому этот материал стоит дороже. Один погонный метр может стоить более 30 долларов, но такая цена обусловлена его тяжелыми свойствами.

Экспертное мнение Алена Хлебникова Эксперт и технолог по тканям готова ответить на ваши вопросы. Напишите мне Чтобы получить полимерную нить, необходимо провести более одной химической реакции. В качестве основы используется раствор хлорида кальция и метилпирролидона. Вливаются специальные реагенты, которые выпадают в осадок и образуют жидкое кристаллическое вещество. Это нечто среднее между гелем и пудрой.

Перед загрузкой вещества в машину его промывают от остатков раствора и высушивают. Затем готовый полимер проходит через формы (за это отвечает специальная машина). Таким образом, однородное вещество превращается в тончайшие нити (или волокна, в зависимости от применения). Для этого требуется большое количество серной кислоты, что делает процесс производства дорогостоящим для производителя.

Характеристики материала

  • Тонкие и легкие — толщина тканей составляет всего 1 мкм
  • Готовая ткань не растягивается даже после частой носки
  • Устойчивость к огню — начинает плавиться только при температуре свыше 430 градусов, но для этого требуется некоторое время (именно поэтому ткань подходит для униформы спецназа)
  • Не могут быть повреждены растворителями;
  • Несмотря на отсутствие свойств растяжения, он гибкий;
  • Не подвергается коррозии;
  • Температуры ниже нуля не разрушают материал, а только повышают его прочность;
  • Материал не проводит электричество и не накапливает электростатические заряды;
  • Кевларовые волокна невозможно разрезать даже острым краем ножа.

Состав

Кевларовая нить

Пришло время узнать, из чего сделан кевлар — прочный материал, который нельзя заменить ничем другим. Это желтоватое параарамидное волокно. Это полимер, поэтому получаемые нити являются синтетическими. Его добавляют в ткани для создания прочной одежды и защитного снаряжения (например, перчаток).

Кевлар (шины) также используется в качестве композита, но здесь добавляется углерод и стекловолокно, хотя кевлар во много раз превосходит его по прочности. Если он является основным материалом, то вещь, изготовленная из него, будет слишком дорогой.

Прочность составляет в среднем 360 кг на мм2 , но может достигать 550 кг для некоторых типов. Структура и свойства кевлара сделаны таким образом, чтобы максимально напоминать твердый природный материал — паутину. По сравнению со сталью, которая весит всего 150 кг, кевлар намного прочнее. Он также имеет низкую плотность (около 1 500 килограммов на кубический метр), что немного выше, чем у воды (1 000 кг/м3).

Температурные свойства

Кевлар не только выдерживает высокие температуры, но и является самозатухающим материалом. Поэтому специальная форма, изготовленная из такого материала, не загорится, а ее прочность начнет снижаться только через некоторое время. Кевлар выдерживает температуру до 480 градусов Цельсия. Но и при более низких температурах он может оставаться в ней некоторое время. При температуре 150 градусов, например, пройдет 500 часов, прежде чем он станет менее прочным. И даже тогда его все равно будет трудно разорвать, так как прочность волокон снизится всего на 10-20%!

Какие бывают виды

Кевлар бывает двух типов:

  1. Пряжа на длинных бобинах, для плетения больших кевларовых тканей. Затем эта ткань используется для изготовления рабочей одежды. Эти нити также вплетаются в другие смешанные материалы для повышения прочности (альпинистские перчатки). Скручивание пряжи позволяет достичь максимальной эффективности и изготовить даже высокопрочные канаты.
  2. Измельченное волокно с частицами размером 1 мм — используется для изготовления панелей, которые затем используются в качестве одного из слоев композита.

Кевлар выпускается в продажу с несколькими обозначениями, каждое из которых имеет свои свойства и предназначено для конкретных вещей.

Имя Характеристики Приложение
K-29 Стандартные свойства. Первый материал был создан в 1975 году. Тормозные колодки, шланги, бронирование людей и машин
K-49 Высокомодульное волокно Пластиковая арматура, оплетка из стекловолокна, канаты
K-100 Цветной Пряжа
K-119 Более длинная и гибкая пряжа Армирование резиновых изделий
K-129 Повышенная прочность Броня
AP На 15% прочнее, чем K-29 Всего
XP Вязкая смола с добавлением кевларовых волокон Броня
KM2 Волокна для производства тканей Соответствует требованиям ГОСТа для производства бронежилетов и пуленепробиваемых жилетов.

Области применения

Кевлар — это материал, который может одновременно использоваться в одежде, промышленных приложениях и музыкальных инструментах! Прочность и одновременно легкость могут потребоваться в любой области.

Туризм и спорт

Кевларовые нити используются в производстве туристического снаряжения и пользуются большой популярностью, поскольку материал невозможно случайно порезать или порвать.

  • Например, альпинисты не могут обойтись без специальных перчаток, в материал которых вплетены арамидные волокна.
  • Кевлар также используется в производстве кабелей, которые считаются одними из самых прочных.
  • И каждый походник хотел бы иметь прочный рюкзак, который не зацепится за ветку — не проткнет материал и не порежется, даже рюкзачным ножом.

Ортопедические изделия

Этот материал также используется в ортопедической промышленности для изготовления бионических протезов. Это важный предмет для человека, потерявшего конечность, и кевлар играет в нем особую роль.

Он используется для изготовления входной гильзы, которая соединяет поврежденную конечность с механической частью протеза. Он должен быть достаточно прочным, чтобы не сломаться при резком движении, но в то же время достаточно легким, чтобы не утяжелять конструкцию.

Подходят такие материалы, как углеродное волокно и кевлар, но последний имеет дополнительное преимущество. Впускной рукав может неприятно сдавливать конечность, создавая дискомфорт, тогда как кевлар упругий, что обеспечивает комфорт в этой области.

Бронезащита

Арамидную броню часто называют «мягкой», поскольку она надевается под форму и не мешает движениям человека. Жилеты относятся к бронежилетам класса 1 по ГОСТу и являются частью рабочей формы некоторых спецподразделений.

Испытания показали, что такая броня может выдержать только патрон 9х18 мм, но это не означает, что человек выживет после такого выстрела. Внешняя ткань легко пробивается снарядом, в то время как броня только «сминается» под ним. Но из-за этого «сминания» человек может получить травмы, несовместимые с жизнью: это зависит от силы выстрела и площади поражения. Поэтому в ткани возле чувствительных органов делают металлические вставки, чтобы обеспечить им дополнительную защиту.

Кевларовый жилет — лучший вариант среди мягких, поскольку он может хотя бы частично защитить от пулевых и ножевых ранений. Первые мягкие кевларовые жилеты были сделаны из нейлона, который защищал только от осколков, поэтому производство этого жесткого материала обеспечило безопасность сил безопасности.

Защита для рук

Люди, работающие при высоких температурах, с острыми предметами или горячим металлом, должны защищать свои руки. Арамидные нити, встроенные в структуру этих мягких перчаток, позволяют им обеспечивать полную защиту. Сварщики, например, используют их для предотвращения травм от горячей сварки или летящих искр.

Перчатки также обеспечивают некоторую защиту, но они быстро перестают работать. Кевлар не разрушается под воздействием тепла, и перчатки остаются как новые даже после воздействия открытого пламени.

Авиация

Важным критерием в самолетах и вертолетах является легкость их конструкции. Они стараются сделать аппарат как можно легче, потому что так легче взлетать, держаться в воздухе и т.д. У него довольно тяжелые детали (один только двигатель весит 200-400 килограммов), а пассажирские самолеты принимают на себя дополнительный вес в виде людей и их багажа. Кевларовый органопласт помогает сделать конструкцию легкой. Он используется для изготовления всей кожи устройства.

Также важна легкость материала, а также его прочность. Объекты в воздухе могут задеть самолет (например, пролетающие мимо птицы). На таких скоростях они легко могут пробить фюзеляж, попасть в двигатель и вызвать аварию. Кевлар помогает избежать этого.

Судостроение

Использование кевлара в судостроении основано на тех же свойствах, что и в авиастроении. В прошлом этот легкий материал использовался для изготовления быстрых транспортных средств для гонок на воде. Когда он использовался на более крупных судах, его можно было применять только на самом медленном судне.

Со временем технологии усовершенствовались, и в производстве используется не только кевлар, но и другие материалы (композитный принцип). Теперь их можно встретить даже на туристических лодках, а цена становится все более доступной.

Автомобильная промышленность

Возможно, вы уже догадались, кевлар используется для обшивки гоночных автомобилей, делая конструкцию более легкой и увеличивая скорость транспортного средства. Однако на этом его применение не заканчивается — производители с сайта DuPont приводят примеры того, где еще можно использовать их материал. Усиление компонентов автомобиля: ремней, колодок, прокладок. Также популярно применение в шинах — здесь используется композит из различных материалов в сочетании с кевларом.

Помимо внутренних улучшений, вы можете бронировать свой автомобиль от пуль и других повреждений. И он не будет намного тяжелее — вы не потеряете контроль над автомобилем и его управляемостью.

Музыкальные инструменты

Кевлар используется в деталях музыкальных инструментов, где требуется высокая прочность:

  • Струны — необходимы при настройке грифа для более комфортного звучания;
  • Гитарные и микрофонные кабели — дополнительная жесткость для предотвращения разрыва на концерте;
  • Материал барабана кевлар — этот музыкальный инструмент требует прочности.

Уход

Несмотря на свою прочность, кевларовые изделия также не могут выдержать все. Для того чтобы они сохранили свои качества, за ними необходимо правильно ухаживать.

Главное правило, которое следует помнить, заключается в том, что мокрая ткань становится очень восприимчивой к повреждениям. Влажные ткани теряют свою прочность, поэтому их никогда не следует выжимать или сильно сгибать (например, вешать на бельевую веревку).

Частая стирка и использование химических средств также нежелательны. Кевлар часто имеет специальные пропитки для повышения прочности; они смываются при контакте с водой.

Прямые солнечные лучи и нагревательные приборы повреждают этот материал. Хотя в сухом виде он может выдерживать температуру до 480 градусов, влажные волокна не выдерживают даже солнечного тепла.

Стирать следует только вручную, не допуская чрезмерного сминания ткани. Лучше всего стирать в раковине или ванной и промокнуть ткань, не сминая ее.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector