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.
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.
