Кевларовая ткань. Кевларовая ткань: материал прочнее стали Кевларовые изделия

Судостроение

Авиационная промышленность

Температурные свойства

Теги: Кевлар, изготовитель кевлара, производство кевлара, кевлар, производитель кевлара, военные типа кевлара, баллистические кевлар, пулестойкость кевлара, защитные свойства кевлара, Арамидная ткань, арамидные ткани, гибридные ткани, арамиды Кевлар идет на конвейерные ленты арамидные ткани для пожарной одежды
Кевлар на бронежилеты

Сегодня Кевлар применяется в производстве продукции, требующей высоких показателей износостойкости материалов: альпинистские верёвки, оттяжки, шлемы, верх обуви, рюкзаки, лыжи, перчатки, а так же для изготовления спецодежды. Волокно Кевлар имеет небольшой вес и высокую стойкость к различного рода воздействиям. Обладает такими свойствами, как негорючесть и термостойкость. По данным, разработчиков, волокна Кевлар при равном весе в пять раз прочнее стали.

На фотографии пуля не смогла пробить арамидные ткани (кевлар).

Широкое использование кевлара находит:

Детская спортивная одежда, хоккейная форма.
Вкладыши в одежду в места повышенного износа.
Вкладыши в места вероятных трамв (колени, локти),
вероятные места поражения ножом (корманы, живот).
Хорошая защита от травматики (травматического оружия)
при конфликтах на дорогах.

Лучшая защита от пореза.
Перчатки, мотоциклетная, байкерская отдежда.
Хорошо идет даже на мощные музыкальные динамики и пожарную форму так как не горит.

Изначально материал разрабатывался для армирования автомобильных шин, в этом качестве он используется и теперь. Кроме того, кевлар используют как армирующее волокно в композитных материалах, которые получаются прочными и лёгкими.

Кевлар используется для армирования медных и волоконно-оптических кабелей (нитка по всей длине кабеля, предотвращающая растяжение и разрыв кабеля), в диффузорах акустических динамиков и в протезно-ортопедической промышленности для увеличения износостойкости частей углепластиковых стоп.

Кевларовое волокно также используется в качестве армирующего компонента в смешанных тканях, придающего изделиям из них стойкость по отношению к абразивным и режущим воздействиям, из таких тканей изготовляются, в частности, защитные перчатки и защитные вставки в спортивную одежду (для мотоспорта, сноубординга и т.п.).

В спецодежде ткань с кевларовым волокном используют в основном для усиливающих накладок в области колен (наколенники) и области локтей. Т.к. кевларовая ткань имеет высоки показатели на истираемость, то в её используют в одежде в тех местах где больше всего нагрузка на истираемость, порезы и проколы.

Структура кевлара. Высокая степень упорядоченности полимера и прочность обеспечиваются межмолекулярными водородными связями.

Механические свойства материала делают его пригодным для изготовления пуленепробиваемых жилетов. Это одно из самых известных применений кевлара.

В 1970-е годы одним из наиболее значительных достижений в разработке бронежилетов стало применение армирующего волокна из кевлара. Разработка бронежилета из кевлара Национальным институтом правосудия (National Institute of Justice) происходила в течение нескольких лет в четыре этапа. На первом этапе волокно тестировалось, чтобы определить, способно ли оно остановить пулю. Второй этап заключался в определении количества слоев материала, необходимого для предотвращения пробивания пулями различного калибра и летящими с разной скоростью, и разработке прототипа жилета, способного защищать сотрудников от наиболее распространенных угроз: пуль калибра.38 Special и.22 Long Rifle. К 1973 году был разработан жилет из семи слоев волокна из кевлара для полевых испытаний.

Судостроение

В последнее десятилетие кевлар получил распространение в судостроении. Из-за технологических сложностей и цены на кевлар, его применяют выборочно. Например, только в килевой части или по швам. Многие производители (такие, как верфи BAIA Yachts, Blue water, Danish yacht, Zeelander Yachts), делая в год не очень большое количество яхт, планомерно переходят на использование кевлара. Лидером в производстве яхт из кевлара считается Итальянская верфь Cranchi, которая производит яхты из кевлара размером от 11 до 21 метра.

Авиационная промышленность

Кевлар применяется в конструкции ряда беспилотных летательных аппаратов (например, RQ-11) для повышения защиты.

Температурные свойства

Кевлар сохраняет прочность и эластичность при низких температурах, вплоть до криогенных (−196 °C), более того, при низких температурах он даже становится чуть прочнее.

При нагреве кевлар не плавится, а разлагается при сравнительно высоких температурах (430—480 °C). Температура разложения зависит от скорости нагрева и продолжительности воздействия температуры

Теги: Кевлар, изготовитель кевлара, производство кевлара, кевлар, производитель кевлара, военные типа кевлара, баллистические кевлар, пулестойкость кевлара, защитные свойства кевлара, Арамидная ткань, арамидные ткани, гибридные ткани, арамиды Кевлар идет на конвейерные ленты арамидные ткани для пожарной одежды Кевлар на бронежилеты

Природа дала человеку целый ряд уникальных в своём роде материалов. Например, древесина — материал настолько прочный и универсальный, что допускает использование практически везде: от изготовления бумаги до строительства домов. Можно выделить овечью шерсть — крайне эффективный изоляционный материал или натуральную кожу, обладающую свойствами самовосстановления. Натуральные материалы действительно уникальны, но далеко не идеальны для применения в современном мире. Теперь люди всё чаще полагаются на кевлар или прочнее стали.

Синтезированный искусственно кевлар – материал, показывающий пятикратно увеличенную прочность по сравнению с традиционной сталью. По сути, являющийся пластиком, материал кевлар способен противостоять удару ножа и защитить от пули.

Применение этого искусственного материала фактически неограниченно – от изготовления корпусов , до производства тормозных колодок и тетивы спортивных луков.

Существуют, в буквальном смысле, сотни синтетических пластиков, получаемых методом полимеризации (соединения молекул длинной цепью), и каждый продукт обладает совершенно разными свойствами. Удивительные свойства кевлара отчасти связаны с внутренней структурой, где присутствуют волокна, тесно связанные между собой.

Композит, созданный на основе кевларового волокна и углеродного волокна (карбона). Облегчённый, удобный материал и при этом обладающий уникальными свойствами прочности

Материал совершенно не похож на хлопок, производимый из соответствующего сырья. Кевлар является запатентованным продуктом, который производится исключительно химической компанией «DuPont», и выпускается двумя основными модификациями:

1. Кевлар 29
2. Кевлар 49

По химической структуре изделия напоминают другой универсальный защитный материал, именуемый – хомекс (Homex). Продукты кевлар и хомекс являются примерами химических веществ, относимых к разряду синтетических ароматических полиамидов (арамидов). Эти синтетические ткани производятся в химической лаборатории (в отличие от натуральных тканей).

Что такое полиамид и полимер?

Соединение кольцеобразных ароматических молекул вместе, образующих длинную цепь, называется полиамидом. Полиамиды размещаются внутри структуры параллельно кевларовым волокнам, подобно стальным стержням (арматуре) железобетона.

Полимер может быть представлен множеством идентичных молекул, связанных вместе (каждая из которых называется мономером). Пластмассы – пример классических полимеров современного мира. Очевидно — мономеры кевлара основаны на модифицированной бензолоподобной кольцевой структуре.

Полиамиды напоминают о себе присутствием в составе предметов широко распространённых в бытовой сфере, а также в других, относящихся, например, к промышленно-производственной сфере

Подобно продукту хомекс, продукт кевлар следует рассматривать «дальним родственником» нейлона — первого коммерчески успешного «суперполиамида», разработанного компанией «DuPont» ещё вначале XIX века. Впервые формула кевлара была получена в 1960-х годах, а первый образец произвели в 1971 году.

Преимущественные стороны кевлара

Отметить преимущественные стороны материала позволяют следующие качества:

• сильный, но относительно легкий материал. Удельная прочность на растяжение кевлара 29 и кевлара 49 более чем в восемь раз выше, чем у стальной проволоки;
• в отличие от большинства пластиков, этот вариант не плавится до температуры 450ºC;
• по сравнению с родственным материалом хомекс, кевлар воспламеняется, но при удалении источника тепла горение обычно прекращается;
• крайне низкие температуры не оказывают особого влияния на материал примерно до границы -196 ° C.

Как и , длительное воздействие ультрафиолетового света вызывает изменение цвета и некоторую деградацию волокон структуры кевлара.

Вместе с тем, материал успешно противостоит воздействию различных химических веществ. Правда, длительное воздействие сильных кислот или оснований ухудшает структуру со временем.

Этот кевларовый чехол смартфона надолго обеспечит владельца дорогостоящего аппарата от проблем повреждения, появления царапин на корпусе устройства и других. Фактически – стальной чехол

Компанией «DuPont» проводилось тестирование кевлара долговременным воздействием горячей воды (более 200 дней). По результатам испытаний выяснилась полная неизменность сверхпрочных свойств, которые практически не подвержены влиянию влаги.

Недостатки материала

Между тем, кевлар также обладает определёнными недостатками. В частности, обладая очень высокой прочностью на растяжение, материал показывает низкую прочность на сжатие.

Вот почему кевлар не используется вместо стали в качестве основного строительного материала при работе с такими объектами, как здания, мосты и другие конструкции, где присутствуют силы сжатия.

Технология производства кевлара?

Существует двухэтапная технология изготовления. Изначально подготавливается основной пластик, на основе которого делается материал (химическое вещество поли-пара-фенилентерефталамид). Далее подготовленная основа преобразуется в прочные волокна.

Кевларовое волокно – основа, использованием которой создаются крепкие прочные вещи, к примеру, защитного характера – бронированные жилеты, одежда специального назначения, а также масса иных предметов

Полиамиды, подобные кевлару, представляют собой полимеры (массивные молекулы, состоящие из множества одинаковых частей, соединенных вместе длинными цепями), образованные многократным повторением амидов. Амиды — простые химические соединения, где часть органической (углеродной) кислоты заменяет один из атомов водорода аммиака (NH3).

Таким образом, основной способ получения полиамида состоит в том, чтобы взять химикат, подобный аммиаку, чтобы ввести в реакцию с органической кислотой. Это пример того, что химики называют реакцией конденсации, когда два вещества сливаются в одно.

Химическая структура кевлара естественным образом превращает материал в крошечные прямые стержни, плотно упакованные вместе, подобно множеству жестких карандашей, плотно набитых в коробку.

Эти стержни образуют дополнительные связи между собой (водородные связи), придающие дополнительную прочность, как если бы «карандаши» склеивали. Эта скреплённая структура стержней придает кевлару удивительные свойства.

Спортивное каноэ – маломерное судно (лодка) без традиционных уключин под вёсла, корпус которого выполнен на основе кевлара. Этому судну не страшны бурные горные реки и другие экстремальные условия хода

Натуральные материалы — шерсть и хлопок, требуется спрячь в волокна, прежде чем удастся получить полезные текстильные изделия. Аналогичная технология относится и к искусственным волокнам:

• нейлону,
• кевлару,
• хомексу.

Основную арамидную массу превращают в волокна с помощью процесса, называемого «мокрое прядение». Процесс предполагает вытягивание горячего, концентрированного и очень вязкого раствора поли-пара-фенилентерефталамида через фильеру (металлический формирователь — нечто похожее на решето).

Получают тонкие, прочные и жёсткие волокна, которые наматываются на барабаны. Затем волокна нарезаются по длине и сплетаются в прочный мат. Так создаётся сверхпрочный, сверхтвердый материал, именуемый кевларом.

Где допустимо использовать материал?

Материал допустимо использовать как индивидуально, так и в составе композита, чтобы придать дополнительную прочность. Очевидный факт, кевлар наиболее известен, благодаря производству пуленепробиваемых жилетов, бронежилетов с защитой от ножей, а также десятка других уникальных изделий.

Примерно таким видится кевларовый материал, из которого выполнен кузов легкового автомобиля. Традиционно подобное исполнение присуще спортивным авто и дорогим внедорожникам

Продукт также используется:

• в качестве арматуры автомобильных шин,
• деталей автомобильных тормозных колодок,
• в качестве материала струн спортивных луков,
• для приготовления кузова автомобилей, корпусов лодок и самолётов.

Применение в строительстве зданий и сооружений также поддерживается, но не в качестве основных конструкционных материалов.

Кевлар как антибаллистический материал

Пуля огнестрельного оружия движется с высокой скоростью, будучи наделённой значительным количеством кинетической энергии. По сути, не существует вещей полностью пуленепробиваемых. Но вещи, подобные пуленепробиваемому стеклу, достаточно успешно защищают от пуль, поглощая и рассеивая кинетическую энергию.

Пуленепробиваемые жилеты используются не только для защиты непосредственно военнослужащих. Защитная одежда из кевларового волокна нередко защищает служебных собак

В этом плане кевлар выступает удачным антибаллистическим материалом, так как для прохождения через материал ножа или пули требуется много энергии. Плотно сплетенные волокна из высокоориентированных полимерных молекул чрезвычайно трудно раздвинуть (разделить). Для разделения требуется значительное количество энергии.

Летящая пуля (или толкаемое лезвие ножа), наделённая высоким уровнем энергии, утрачивает значительную часть этой энергии, когда пробивается сквозь материал. Даже если пуле удаётся проникнуть сквозь кевлар, скорость значительно замедляется и не наносит серьёзного ущерба.

Структура кевлара прочнее стали, но материал примерно в 5,5 раз менее плотный (около 1,44 г/см 3), по сравнению со сталью, плотность которой составляет около 7,8–8 г/см 3 . То есть, определенный объем кевлара по массе весит в 5–6 раз меньше, чем тот же объем стали.

Поэтому кевларовые доспехи обеспечивает такую же защиту, как сталь, но при этом более лёгкие и гибкие с точки зрения комфортной одежды. Увеличение эффективности защиты достигается увеличением толщины кевларовых пластин.

Кевла́р (англ. Kevlar) - торговая марка пара-арамидного (полипарафенилен-терефталамид) волокна, выпускаемого фирмой DuPont. Кевлар обладает высокой прочностью (в пять раз прочнее стали, предел прочности σ0= 3620 МПа). Впервые кевлар был получен группой Стефани Кволек в 1964, технология производства разработана в 1965 году, с начала 1970-x годов начато коммерческое производство.

Непрерывное волокно: Арамидные волокна

Арамидные волокна относятся к классу ароматических полиамидных волокон. Они представляют собой химические волокна, полученные на основе линейных волокнообразующих полиамидов, в которых не менее 85 % амидных групп непосредственно связано с двумя ароматическими кольцами. Такие волокна отличаются высокими значениями прочности, модуля упругости, теплостойкости и химстойкости. Впервые они стали известны под маркой «кевлар».

Получение и производство

Арамидные волокнообразующие полимеры получают методом поликонденсации в растворе при низкой температуре (5... 10 °C). Полимер получают добавлением к раствору реагентов при интенсивном перемешивании. Полимер выделяется из исходного раствора в виде геля или крошки, затем он промывается и высушивается.

Полученный полимер растворяется в одной из сильных кислот, например, в концентрированной серной кислоте. Из раствора полимера методом экструзии через фильеры формуются волокна и нити. Температура формования 50 ... 100 °C. Экструдированные волокна проходят небольшую воздушную прослойку (5-20 мм) и попадают в осадительную ванну с холодной водой (менее 4 °C). Волокно промывается, собирается на приемном устройстве и высушивается. На выходе из осадительной ванны волокно может подвергаться дополнительной обработке (вытягивание, термообработка) для повышения его механических характеристик. Свойства волокон могут зависить от состава исходного сырья, свойств использованных растворителей, условий технологического процесса получения волокон и условий термообработки сформованных нитей.

Волокно кевлар представляет собой кристаллизующийся полимер. Химическая структура волокна отличается высокой степенью ориентированности и жесткости. Эти характеристики, в частности, обусловлены наличием в структуре большого количества ароматических (бензольных) колец. По своей структуре волокно кевлар может быть отнесено к сетчатым полимерам.

Жесткие полимерные цепи находятся в распрямленном состоянии и образуют очень плотную упаковку в объеме волокна, что определяет высокие механические свойства волокна типа кевлар. Кристаллическая природа полимера обеспечивает высокую термическую стабильность волокон, а наличие ароматических колец в структуре макромолекулы обусловливает химическую стабиль-ность волокон. Благодаря жесткой сетчатой структуре макромолекул арамидные волокна при нагревании не испытывают никаких фазовых превращений вплоть до температуры термического разложения.

Волокна кевлар производятся в виде технических нитей с различной линейной плотностью и структурой. Число элементарных волокон в типичных нитях может меняться от 130 до 1000 при изготовлении тканей и от 500 до 10000 при изготовлении канатов и корда. Кевлар выпускается также в виде пряжи, ровинга и тканей. Волокна непрозрачны, обычный диаметр около 11 мкм.

Свойства арамидных волокон

Арамидные нити среди всех органических волокон имеют наиболее высокие эксплуатационные характеристики. Они отличаются устойчивостью к воздействию пламени, высоких температур, органических растворителей, нефтепродуктов и т. п. Арамидные волокна менее хрупки по сравнению с углеродными и стеклянными волокнами и пригодны для переработки на обычном оборудовании текстильных производств.

Арамидные волокна отличаются наиболее высокими значениями прочности и модуля упругости среди органических волокон.

Повышение температуры приводит к снижению прочности арамидных волокон от 3,5 ГПа до 2,7 ГПа. Волокна практически не проявляют ползучести под нагрузкой. Во всем интервале нагрузок вплоть до разрушения зависимость напряжений от деформаций является линейной. На свойства арамидных волокон заметное влияние оказывает скручивание нитей: при повышении степени кручения модуль упругости и прочность волокон заметно снижаются. Полагают, что этот эффект связан с поверхностным повреждением волокон при скручивании. Это предположение подтверждается результатами испытаний волокон на усталость, которые показывают, что волокна могут выдерживать большое число циклов нагружения, если они не испытывают поверхностного трения. При наличии такого трения долговечность волокон очень невысока.

Влияние различных факторов на механические свойства КМ, армированных арамидными волокнами

Влияние связующего на механические свойства композита определяется в основном двумя параметрами: адгезией и модулем упругости. Эти два фактора влияют на тип разрушения КМ и, в конечном счете, определяют уровень прочностных свойств композита. Низкомодульные связующие обычно не способны обеспечить перераспределение нагрузки между армирующими волокнами во всем объеме композита. При этом отдельные волокна деформируются независимо друг от друга. Разрушение (разрыв) одного волокна в таких случаях может привести к значительному перераспределению нагрузки в его окрестности и перенапряжению соседних волокон. Как следствие, в таких случаях часто наблюдается лавинообразный процесс разрушения материала. Средняя прочность волокна в композите оказывается низкой.

Если же выбранное сочетание адгезии и модуля упругости обеспечивает приблизительно равномерное распределение нагрузок между всеми волокнами материала, то средняя (эффективная) прочность композита будет иметь более высокое значение. Обычно на практике удается реализовать некоторое среднее значение потенциальной прочности материала.

С увеличением объемного содержания волокна прочность материала обычно сначала увеличивается, а при достижении некоторого уровня наполнения стабилизируется или даже снижается.

Повышение температуры приводит к некоторому снижению прочности микропластиков из арамидных волокон. Понижение температуры на прочностные свойства практически не влияет.

Зависимость напряжений от деформаций композитов на основе арамидных волокон близка к линейной. Выдерживание образцов изготовленных из однонаправленного композита на основе арамидных волокон под постоянной нагрузкой в течение длительного времени сопровождается увеличением их деформации - ползучестью. С увеличением уровня нагрузки деформация, обусловленная ползучестью, растет, причем, при продолжительном нагружении зависимость деформации от времени становится линейной для широкого интервала начальных нагрузок.

Жесткость и прочность композиционных волокнистых материалов (КВМ) на основе арамидных волокон при поперечном по отношении к направлению армирования нагружении значительно меньше, чем при нагружении в направлении армирования. Имеются разные данные о характеристиках композита при таком виде нагружении, которые зависят от метода испытаний, но все они показывают, что нагружение в поперечном направлении является невыгодным с точки зрения использования потенциальных прочностных качеств материала.

Проблема повышения характеристик материала при поперечном нагружении обычно решается путем дополнительного включения в композит армирующих волокон других видов, например, углеродных или стеклянных. Выбор углеродных волокон связан с тем, что их температурные характеристики (коэффициент температурного расширения) сходны с характеристиками арамидных волокон. Такие композиты принято называть «гибридными». Кевлар-углеродные композиты отличаются меньшей стоимостью и меньшей хрупкостью по сравнению с углеродными, что делает их достаточно привлекательными, несмотря на некоторое снижение прочности по сравнению с углеродными материалами.

Еще один способ повышения эксплуатационных свойств однонаправленных композитов - добавление к основному армирующему материалу небольшой объемной доли коротко нарезанных волокон (штапеля). Такие волокна ориентированы в материале менее однородно по сравнению с длинными волокнами и обеспечивают дополнительное перераспределение нагрузок в объеме материала помимо связующего. Предел прочности и модуль упругости таких материалов обычно ниже, чем у однонаправленных, но работа, которую необходимо затратить на их разрушение значительно выше (примерно в полтора раза).

Композиты на основе арамидных волокон

Высокие механические свойства арамидных волокон сами по себе еще не гарантируют наличия высоких механических свойств у композитов на их основе. Характеристики композита во многом определяются взаимодействием волокон со связующим. Такое взаимодействие приводит к перераспределению внешних нагрузок между элементами структуры армирования композита. Поэтому оценка характеристик композита должна проводиться не только по свойствам его компонентов, но и по свойствам некоторых характерных объемов материала, обладающих всеми характерными характеристиками композита: структурой армирования, объемным соотношением компонентов и т. п.

На практике в качестве таких характерных объемов часто рассматривают стренги (жгуты), пропитанные связующим и подвергнутые отверждению. Такие стренги, предназначенные для проведения экспериментальных исследований свойств композита, называют «микропластиками». Технология изготовле¬ния микропластиков повторяет технологию изготовления реальных изделий из композита за исключением объемов производства. При проведении подобных исследований необходимо учитывать, что на их результаты могут оказывать влияние такие факторы, как толщина стренги (жгута), метод испытаний и другие факторы. Влияние размеров образцов на результаты испытаний является одним из наиболее неприятных факторов, существенно затрудняющих анализ экспериментальных данных. Такое влияние обычно плохо поддается оценке и носит название «масштабного эффекта».

Применение КВМ на основе арамидных волокон

КВМ на основе арамидных волокон (кевлара) применяются в авиации при изготовлении частей несущих конструкций, переборок, дверей, полов, обтекателей. При изготовлении военной техники и снаряжения эти материалы находят применение при производстве корпусов ракетных двигателей, пулезащитной одежды, легких бронеплит и т. п. Применение кевлара в данных изделиях связано с малой плотностью и высокой стойкостью к ударным нагрузкам.

Невысокая плотность, хорошие демпфирующие свойства, гибкость способствуют применению кевлара при изготовлении спортивного снаряжения: лодок, клюшек и т. д.

Волокна кевлара в чистом виде либо в сочетании с каучуком используются при изготовлении канатов, которые находят применение в судостроении и горном деле, где они используются вместо стальных канатов. Достоинствами таких канатов являются малый вес, высокая прочность, высокая коррозионная стойкость и хорошие электроизоляционные свойства. Кевлар находит применение при изготовлении шин в качестве корда, где сочетание таких свойств, как малая плотность, хорошая вибростойкость, высокая прочность и коррозионная стойкость делают его более выгодным по сравнению с кордом из вискозных, полиэфирных волокон и стальной проволоки.

У каждого поколения, живущего в ту или иную временную эпоху, свои правила и устои, требования к мобильности и качеству жизни. Соответственно, за ускорением научно-технического прогресса во всех отраслях следует и повышение общего темпа, а новое время диктует свои правила. Так что своеобразная мода на вещи с включением кевларовых нитей коснулась не только специализированных подразделений, в том числе и военных, но и обычных обывателей, которые ценят свою безопасность и любят комфорт.

Кевлар: что это такое?

Прочные кевларовые волокна давно вплелись в структуру разработок в автомобильной, строительной, военной отраслях промышленности, частично вытеснив менее прочную и практичную сталь. «Сотканный» из органических нитей материал стал просто незаменимым благодаря своим уникальным характеристикам. Итак, теперь подробно рассмотрим вопрос о том, кевлар - что это, и узнаем историю его появления.

Вкратце о возникновении

Новый полимер в каком-то смысле стал «ребенком» его величества Случая, родившись в лабораториях компании Dupont, которая уже на тот момент имела в своем активе изобретение такого материала, как нейлон. Тогда, в 1964-м, исследовательская группа искала решение, как заменить стальной корд в автомобильных шинах на значительно более легкие полимерные нити, например полиарамидные. Соответственно, занятие было не из простых, поскольку полиарамиды предварительно необходимо растворить (что само по себе нелегкое дело), а уже затем из получившейся массы «прясть» нити. Положительного результата удалось достичь Стефани Кволек. Она сумела получить волокна исключительной прочности, которые после тестирования показали ошеломляющие результаты - новая нить оказалась прочнее стали.

Но это было лишь начало блестящей истории этого материала. Ткань кевлар появилась на рынке в 1975 году, и с того времени на недостаток спроса жаловаться не приходится. А он рождает производство, так что Dupont не останавливается на достигнутом. Компания осуществляет заметные финансовые вливания, направленные на то, чтобы модернизировать запатентованный материал кевлар и наделить его улучшенными характеристиками.

Состояние на сегодня

Теперь перейдем к нашему времени. Современный кевлар - что это? А это на удивление легкий и мягкий материал, который в огне не горит и даже почти не тлеет, влагу прекрасно впитывает, позволяя кожным покровам «дышать», а при этом по своей прочности превосходит сталь в разы, выдерживая нагрузку на разрыв в пределах 2500 Н. Да и обработка ткани достаточно легка и не требует узкопрофильного оборудования.

Как производят

Волокнообразующие полимеры производятся при низкой температуре путем поликонденсации в растворе. К последнему добавляют реагенты и интенсивно перемешивают. Из этого раствора выделяется полимер в виде крошки или геля. Далее его промывают и высушивают. Затем полимер растворяют в сильных кислотах (например, в серной). Из получившегося раствора методом экструзии формируются нити и волокна. Они промываются и просушиваются.

Кевларовые волокна - кристаллизующий полимер. Их структура отличается высокой степенью жесткости. Это обусловлено наличием бензольных колец. По структуре кевлар относится к сетчатым полимерам. Производится он в виде технических нитей, имеющих различную линейную плотность и структуру. Количество волокон в нитях может быть разным: от 130 до 1000 при производстве кевларовой ткани и от 500 до 10 тыс. при изготовлении корда и канатов. Этот материал выпускается в виде ровинга, ткани и пряжи. Волокна непрозрачны, их средний диаметр - 11 мкм.

Сферы применения

Свое применение кевлар находит в тех отраслях, где крайне важны стойкость к износу и термическая стабильность, низкая структурная жесткость и максимальная легкость, а также отличная прочность при низком весе. Поэтому неудивительно, что этот материал пришелся «ко двору» при изготовлении средств индивидуальной защиты, в частности бронежилетов, шлемов.

Кевлар: защищаемся с комфортом

На сегодняшний день изготавливается различная одежда из кевлара, предназначенная не только для военнослужащих и различных спецподразделений, но и для тех, кто выбирает ультраактивный образ жизни и помешан на той же охоте или страйкболе. Конечно, страйкболисту ни к чему кевларовая броня с высоким уровнем защиты и дополнительными бронепластинами, а вот футболка со специальными кевларовыми вставками будет весьма уместной. К тому же, такие элементы легко скрыть под верхней одеждой, да и подходящие по дизайну модели разработаны.

Пожалуй, наиболее популярными изделиями из кевлара можно считать бронешлемы, и, конечно же, бронежилеты. Кстати, именно из этой ткани и изготавливают средства пассивной защиты, принятые на вооружение в НАТО.

Защита на руки

Тактические перчатки с кевларом в виде защитных вставок на ладонях и костяшках позволяют не только защитить руку от повреждений при столкновении, например, с зубами противника, но и значительно усилить удар, сделав его сокрушающим. Такой своеобразный современный аналог кастета. Если учитывать прочность, теплоту и устойчивость к влаге и повреждениям, такие аксессуары в последнее время популярны не только у сотрудников специализированных подразделений, но и у экстремалов, уличных бойцов, любителей активного образа жизни. Также они пользуются спросом у тех, у кого темные улицы родного населенного пункта вызывают вполне обоснованные опасения.

И пулю, и штык... остановит ли кевлар?

Бронежилет из кевлара по праву считается одним из наиболее надежных средств индивидуальной пассивной защиты. Благодаря своей уникальной легкости, прочности и относительной долговечности такая «броня» способна защитить владельца от скользящих ударов холодного оружия и смягчить последствия попадания пуль, препятствуя проникновению и распространению осколков.

Выбирая бронежилет, в основе которого используется данный полимер, следует учесть некоторые нюансы, которыми он наделен. Кевлар - что это? Мягкая броня, которая не спасет от выстрела в упор или проникающего удара ножом или шилом, поэтому разработаны модели со специальными жесткими панелями, призванными дополнительно амортизировать удар.

У всех свои минусы

К недостаткам кевлара можно отнести светочувствительность - при длительном пребывании под солнечными лучами чудо-материал начинает разрушаться, хоть и очень-очень медленно. Оптимальным средством предохранения стало вшивание элементов с кевларовыми нитями в более плотную ткань.

Цена на изделия с параамидными нитями достаточно высока, и именно это препятствует всеобщей «кевларизации». Оснащать армию тактическими изделиями из данного материала могут себе позволить только развитые в экономическом плане страны.

В завершение

На сегодняшний день крайне сложно представить пассивную защиту без кевларовых волокон, а выполненные из такой ткани бронежилеты и спасли множество жизней. Поэтому создателям есть чем гордиться. А изготовителям нужно расширять производство кевлара и постоянно улучшать характеристики его качества.

В настоящее время кевлар стал привычным компонентом одежды и экипировки людей, чья жизнь постоянно подвергается опасности: военных и силовиков, космонавтов и исследователей, спортсменов и пожарных. Кевларовые волокна используют везде, где требуется повышенная прочность, начиная от автомобильных шин и заканчивая корпусами яхт, область их применения постоянно расширяется, а технология получения – усовершенствуется . Этот материал был получен полвека тому назад, и многим покажется странным, что его автором стала женщина.

Как появился кевлар?

Символично, что изобретательница этого уникального волокна Стефани Кволек в детстве любила шить одежду для кукол. После школы она получила специальность химика в университете Карнеги, но мечтала о медицине. Чтобы заработать средства для обучения в университете, в 1946 году девушка стала работать в знаменитом концерне Дюпон, и вскоре поняла, что ее призвание – все-таки химия. В 1964 году группа Кволек работала над усовершенствованием получения полиарамидов – полимерных веществ со стержнеобразной структурой, которые могли бы заменить стальной корд в шинах. Отказавшись от метода расплава, Стефани смогла получить необычного вида раствор, который при пропускании через фильеры превращался в арамидные нити.

Когда полученное волокно стали тестировать на прочность, исследователи решили, что аппаратура сломалась – показатели прочности нового материала были в пять раз больше, чем у стали.

Новый материал, получивший название кевлар, получил коммерческое применение в семидесятых годах. Его стали использовать для производства шин, кордовых лент, композитных материалов. В это же время на высокую прочность полиарамидных волокон обратили внимание военные и силовые структуры, целью которых была разработка индивидуальных средств защиты. Идея бронежилета появилась еще во время Первой мировой войны (ее автором был писатель Конан Дойл), но традиционные металлические пластины были тяжелыми и сковывали движения.

Специалисты американского Национального института правосудия несколько лет проводили тщательные исследования, в ходе которых доказали, что устойчивость к пулевому выстрелу для наиболее распространенного 38 калибра обеспечивает кевларовая ткань в семь слоев. Последний этап полевых испытаний показал, что прочность такого бронежилета уменьшается при его намокании и при воздействии УФ-лучей. Также было установлено, что изделия из кевларовой ткани ухудшают свои защитные свойства после нескольких стирок, и что они не переносят отбеливания и химчистки.

Результатом проведенных разработок стал кевларовый бронежилет с покрытием из водостойкой ткани, обеспечивающей защиту армированного слоя от воды и солнца . Кроме того, в качестве средств индивидуальной защиты стали применять кевларовые каски, перчатки, стельки обуви и др.

Свойства арамидных волокон

Кроме высокой прочности, кевлар обладает множеством других уникальных свойств, а именно:

• при контакте с огнем и высокими температурами это волокно не горит, не дымится и не плавится;
• кевлар не токсичен и не взрывоопасен;
• температура его терморазложения составляет 430-450 градусов;
• прочность армидных волокон начинает постепенно снижаться при нагреве более 150 градусов;
• при замерзании кевлар становится только прочнее, он способен выдерживать криогенные температуры (до -200 градусов);
• этот материал является электроизолятором.

К тому же ткань из кевлара отличается мягкостью, гигроскопичностью и способностью к воздухообмену, и вполне комфортна при использовании. Правда, это не относится к одежде, предназначенной для работы в условиях открытого огня и высоких температур. Для повышения термостойкости кевлар покрывают алюминием. Материал из такого волокна надежно защищает от мощного теплового излучения, контакта с раскаленными до 500 градусов поверхностями, а также от брызг раскаленного металла.

Следует также добавить, что этот материал довольно легок – один метр ткани весит 30-60 г, и хотя он не дешев (от 30 долларов за квадратный метр), его прекрасные защитные свойства вполне оправдывают такие расходы. Несколько дешевле стоят защитные материалы, армированные кевларовыми нитями, что придает им стойкость к разрыву и абразивному истиранию. Такие ткани используют для защитных вставок в рабочей и спортивной одежде, перчаток, а также в качестве износостойких стелек. Уход за изделиями из них чрезвычайно прост. Их не следует:

• часто стирать;
• чистить химическими реагентами;
• подвергать действию солнечных лучей.

Где применяется кевлар?

Данное высокопрочное волокно находит самое разнообразное применение – от авиационной и космической промышленности до спортивной и туристической одежды. На рынок кевлар поступает в виде нитей, корда, ткани, а также как составляющая композитных и смесовых материалов . Основными способами его применения являются.