Ткань кевлар : описание, свойства и применение

Какие бывают виды

Кевлар выпускается в двух видах:

  1. Длинные нити в катушках, для ткачества больших кевларовых полотен. Далее эта ткань используется для изготовления спецодежды. Также нити приплетают к другим смесовым материалам для добавления им прочности (перчатки альпинистов). Путем скрутки нитей можно достичь максимальных характеристик, что позволяет делать даже сверхпрочные тросы.
  2. Измельченное волокно с частицами размером 1 мм – из него производят пластины, которые потом используются как один из слоев композита.

В продаже кевлар имеет несколько маркировок, каждая со своими характеристиками, и предназначается для определенных вещей.

Название Характеристики Применение
K-29 Стандартные свойства. Первый материал, выпущенный в 1975 году Тормозные колодки, кабели, броня для человека и машин
K-49 Высокомодульное волокно Армирование пластмассы, оплетка стекловолокна, канаты
K-100 Имеет окрас Пряжа
K-119 Более длинная и гибкая нить Армирование резиновых изделий
K-129 Повышенная прочность Броня
AP Прочнее K-29 на 15% Общее
XP Вязкая смола с добавлением волокон кевлара Бронежилеты
KM2 Волокна для производства ткани Соответствует требованиям ГОСТа для производства бронешлемов и бронежилетов

Изготовление и состав

Карбоновое полотно делают из тончайших нитей углерода диаметром 3-15 мкм, которые получают из полимерных материалов или органических волокон методом окисления, т. е. термической обработкой. Обугливание проводится в воздушной среде на протяжении суток при постоянной температуре 250 °C.

Затем углеродное волокно подвергают карбонизации. Материал помещают в автоклав с инертным газом, прокаливают при 800-1500 °C. Во время термической обработки происходит пиролиз: из волокон уходят летучие компоненты, а в структуре образуются новые связи. Далее готовый продукт проходит графитизацию – максимальное насыщение углеродом в автоклаве с инертным газом при 1600-3000 °C. Чем выше температура и дольше процесс, тем качественней, прочней становится волокно.

В зависимости от примененной технологии углеродные нити бывают резаными короткими или непрерывными (наматываются на бобины).

Изготовление углепластиковой ткани начинается с карбоновой сетки, для которой используются разные способы плетения: полотняное, саржевое, жаккардовое, сатиновое. Чтобы придать углепластику прочность и надежность, нити укладывают под определенным углом, меняя его каждый раз в следующем слое.

Готовое основовязаное полотно карбона скрепляют клеящими составами. Обычно применяются различные смолы: полиэфирные, винилэфирные, эпоксидные.

В производстве карбоновой ткани используют два метода:

Способ Особенности
Мокрый Подготовленную сетку из волокон укладывают в автоклав в специальную форму. Пропитывают эпоксидными смолами, затем подвергают давлению свыше 10 атм. и полимеризации при 150 °C
Сухой Для отвержения волокон используют более высокое давление – до 32 атм., температуру 200 °C. Благодаря этому получают карбон слоем 0,5 мм – тоньше, чем при мокром способе.

В зависимости от предназначения основовязаной ткани, углеродные волокна подвергаются дополнительному армированию. Процесс проводят с помощью каучука, кевлара, пр. материалов.

Как ухаживать за такой тканью

Изделия из арамидной ткани при необходимости можно постирать. Такой материал не дает усадки. Однако многочисленные исследования показали, что в результате многократных стирок, воздействия прямых солнечных и ультрафиолетовых лучей основные свойства ткани ухудшаются, она начинает терять свою прочность.

Специалисты не рекомендуют удалять пятна с поверхности такого материала при помощи отбеливателей, а также средств, предназначенных для химической чистки. Они ухудшают прочность арамидной ткани. Подобного недостатка лишен материал, который имеет водостойкое покрытие

В других же случаях стирать изделия из кевлара стоит с особой осторожностью

Первые арамидные волокна появились в середине 60-х годов и сразу вызвали большой интерес среди производственников. Их уникальные свойства (высокая прочность при сравнительно низком весе, способность выдержать высокие температуры и т.п.) позволили создать такие уникальные продукты, как:

  • подвесные диэлектрические оптические кабели (используются в основном высокомодульные арамидные нити);
  • лёгкие бронежилеты и каски;
  • безасбестные тормозные колодки;
  • неметаллические ремни газораспределения в автомобилях (ГРМ);
  • лёгкие шины для спортивных машин и т. п.

Арамидное волокно производят много стран: Южная Корея, США, Голландия, Япония, Китай, Франция и т. д. Однако важнейшим свойством производств, особенно высокомодульных нитей, является способность так построить свой технологический процесс, чтобы можно было достичь цены, приемлемой в кабельной индустрии.

Это достигается только применением специальных реакторных установок, которые в настоящее время есть только в трёх странах в трёх компаниях: в США, в Голландии (у компании, принадлежащей японскому владельцу) и в Южной Корее. Отличительная черта таких производителей — производство более 5 000 тонн арамидных нитей в год. Инвестиции в одну такую установку приближаются к одному миллиарду долларов.

Так, например, в России и Белоруссии есть несколько производственных площадок, выпускающих арамидные нити по 100-400 тонн в год фактически в условиях пилотных или лабораторных производств. Цена на эти нити начинается от 500 долларов за килограмм, но может достигать и 800 и 900 долларов. Цена же импортных высокомодульных нитей, используемых, например, в кабельной индустрии, не превышает 40 долларов за килограмм.

Кстати, именно из-за такой разницы в цене бронежилет российского производства (где запрещены к применению импортные арамидные нити) стоит 180 тысяч рублей (6 тысяч долларов), тогда как аналогичный по свойствам жилет американского производства стоит 500 долларов.

В настоящее время 50% арамидных волокон, производящихся в мире, используется в кабельной индустрии для создания подвесных диэлектрических кабелей, которые известны под английской аббревиатурой ADSS (All Dielectric Self Supporting).

Популярные статьи  Как застеклить балкон или лоджию

В России представлены все главнейшие производители арамидных нитей. Крупнейшим поставщиком нитей для оптических кабелей является южнокорейская компания Колон, с долей рынка более половины.

Индустрия высокомодульных арамидных нитей для оптических кабелей переживает подъём. Это связано с возрастающим спросом на во всем мире, а также на возрастающие потребности сетей доступа (FTTH).

Для того чтобы удовлетворить потребности заказчиков, концерны-производители разрабатывают и улучшают свои технологические процессы. Так компания Колон — ведущий поставщик арамидных нитей для ADSS кабелей в России — в 2013 году провела модернизацию производственных процессов по трём направлениям.

История изобретения кевлара

Этот уникальный полимер, как и многие другие синтетические волокна, был получен в лабораториях всемирно известного концерна Дюпон. Его официальным создателем является химик Стефани Кволек, руководительница группы, занимавшейся проблемой синтеза прочных полимерных волокон для армирования шин. В 1964 году Кволек предложила новый способ получения полиарамидных нитей – не из расплава, как для большинства полимеров, а из раствора. Поликонденсированный параарамид растворяют в кислоте, а затем из раствора выращивают непрозрачные кристаллические волокна различной плотности, имеющие желтовато-золотистый цвет; в среднем их толщина составляет примерно 11 мкм. Кристаллическая структура такого волокна представляет собой стержень, в сечении которого лежит бензольное кольцо, что придает структуре очень высокую прочность. При тестировании на разрыв первых лабораторных образцов полиарамидных волокон исследователи даже решили, что аппаратура неисправна, поскольку полученная прочность (до 260 сн/Текс) оказалась в несколько раз выше, чем у стали, и к тому же новые полимеры оказались гибкими и легкими. Для дальнейшего применения волокна скручивают в нить, их количество в одной нити может быть различным. Из нитей с количеством волокон до 1000 производят кевлар ткань, более толстые нити (до 10 тысяч волокон) используются в технических целях, для армирования различных материалов и для производства канатов.

В 1975 году новый сверхпрочный полимер поступил в продажу под торговой маркой Kevlar. Он, как и предполагалось, использовался в качестве армирующего материала для шин. Кроме того, он нашел применение для различных композитных материалов, для производства кабельной продукции, протезов, спортивного оборудования и т.п. Большую долю выпускаемой продукции занимает ткань кевларовая, которую используют в основном для производства средств индивидуальной защиты. Вне зависимости от формы выпуска, полиарамидные волокна и нити из них обладают такими характеристиками:

  • большая прочность на растяжение и на разрыв (порез);
  • небольшая плотность (30-60 г/кв.метр);
  • усиление прочности при понижении температуры вплоть до – 200 градусов;
  • высокая упругость;
  • химическая стойкость;
  • низкая электропроводность;
  • устойчивость к горению и плавлению;
  • отсутствие коррозии;
  • нетоксичность.

Ткань кевлар : описание, свойства и применение
Однако кевларовые волокна имеют и свои недостатки. Их прочность уменьшается при повышении температуры, и при 450 градусах происходит процесс терморазложения. Они нестойки к действию УФ-излучения, утрачивают прочность при истирании и намокании. Однако при этом ткань кевлар является достаточно мягкой и имеет способности к воздухообмену, что позволяет использовать ее для одежды и обуви специального назначения.

Области применения кевлара

Процесс совершенствования свойств кевлара происходит постоянно, и в настоящее время выпускается несколько разновидностей этого уникального волокна, ориентированных на определенную область применения. Среди них такие марки, как:

  • К29, который применяется для повышения прочности кабелей, армирования шин, шлангов и в военной промышленности (индивидуальных защитных средств и брони);
  • К49 – высокомодульное волокно для оптоволоконной продукции, армирования композитов, изготовления ткани, спортивных аксессуаров, судостроения, авиационно-космического комплекса;
  • К2100 – цветные нити, которые используют для оплетки канатов и кабелей, производства защитной одежды и аксессуаров;
  • К119 – с повышенной гибкостью, применяется для армирования резиновых изделий;
  • АР (advanced performance) – кевлар нового поколения, прочность которого на 15% выше. чем у базовой марки К29;
  • КМ2 и КМ2+ — высокопрочное волокно для изготовления бронежилетов, пуленепробиваемых шлемов и других средств защиты военных и работников силовых структур;
  • ХР – композитный материал на основе смолы повышенной вязкости и кевлара КМ2+.

Отдельно следует выделить кевларовые волокна с алюминиевым покрытием, которые способны выдерживать температуру до 500 градусов. Они способны защитить от брызг металла, контакта с раскаленными поверхностями и даже какое-то время от открытого пламени и используются в защитных костюмах для пожарных, металлургов, работников других опасных профессий.

Ткань кевлар : описание, свойства и применениеКроме применения волокна для разнообразных технических конструкций, ткань кевлар является основой наиболее распространенной защитной одежды. Изобретательница этого материала Стефани Кволек считала своим главным достижением спасение множества жизней благодаря кевларовым бронежилетам, шлемам и другим средствам защиты, которые сейчас используются военными подразделениями НАТО. Опытным путем было установлено, что надежную защиту от пули обеспечивают семь слоев материала. При этом кевларовые слои покрывают водостойким светонепроницаемым материалом, чтобы не допустить уменьшения прочности вследствие намокания или воздействия ультрафиолета.

Распространенной является также ткань кевлар, созданная путем армирования обычного материала полиарамидными волокнами. Она характеризуется повышенной прочностью и долговечностью и может быть использована для создания защитных костюмов и аксессуаров работникам различных профессий. Также кевларовый материал находит применение в виде вставок в обычную одежду, износостойких и непрокалывающихся стелек, защитных перчаток и т.п. Такие аксессуары ценятся работниками силовых подразделений, любителями экстремальных видов спорта и людьми, ведущими активный образ жизни, в частности, страйкболистами, сноубордистами, байкерами. Хотя ткань кевлар стоит довольно дорого (порядка 30 долларов за квадратный метр), ее надежность и защитные свойства вполне оправдывают такие расходы.

Уход

Кажется, что изделия из материала кевлар выдержат любое воздействие, но это не исключает правильный уход для поддержания уникальных эксплуатационных характеристик. Изделие отправляют на хранение обязательно сухими и чистыми. Влага негативно сказывается на свойствах ткани.

Популярные статьи  Технология и этапы поклейки обоев

При работе с материалом потребуется специальный инструментарий – ножницы по кевлару обязаны быть твердосплавными, а вот прошить ткань удастся обычной иглой, т. к. довольно рыхлое плетение позволяет раздвинуть волокна и пропустить иглу с нитью. Разумеется, нить также должна быть арамидной.

Уважаемые читатели сайта Tkan.Club, если у вас остались вопросы по этой теме – мы с радостью на них ответим. Оставляйте свои отзывы, комментарии, делитесь историями если имели дело с этой тканью! Ваш жизненный опыт может пригодиться другим читателям.

3 июня 2021

Любая шпатлевка состоит из наполнителя, обеспечивающего заполнение неровностей и прочность, связующего вещества, которое отвечает за адгезию и усадку, а также пигмента и добавок (стабилизаторов, пластификаторов). Назначение таких составов — восстановить поверхность, которая повреждена ржавчиной или механическим воздействием. При верном выборе и использовании эти продукты значительно упрощают работу по заделыванию сквозных отверстий и выравниванию поверхностей во время ремонта авто.

Недостатки

Ткань из кевлара практически не имеет недостатков, если учитывать ее назначение. Но слабые места имеются и у арамидного волокна. Длительное нагревание и пребывание под солнечными лучами снижает прочность материала. Но речь идет об интенсивной эксплуатации сотни часов подряд. Намокшая ткань также теряет часть своих уникальных свойств, поэтому при эксплуатации кевлара в условиях повышенной влажности его укрепляют и пропитывают.

Материал не обладает эстетической привлекательностью, но это нельзя назвать минусом, если вспомнить, для какой цели был изобретен полимер. Он не используется при пошиве уличной одежды, а потому не нуждается в улучшенных декоративных свойствах.

Ткань кевлар : описание, свойства и применение

Нейлон — общее название материалов и волокон из полиамида

Ткань кевлар : описание, свойства и применение

Бамбуковое волокно — материал, получаемый из целлюлозного волокна, выработанного из бамбука

Ткань кевлар : описание, свойства и применение

Алова — современный многослойный материал с мембранным покрытием

Рекомендации по уходу

Изделия из сверхпрочной ткани не дают усадки, их можно стирать при высокой температуре, однако количество стирок лучше минимизировать, поскольку под влиянием влаги ее структура портится, что отрицательно сказывается на защитных характеристиках.

Американская компания «Дюпон», изобретатель кевлара, гарантирует сохранение его первоначальных свойств до 10 стирок. Контакт с водой в природных условиях также необходимо минимизировать.

Вещи из кевлара нельзя отдавать в химчистку и стирать с использованием отбеливателя. Солнце и ультрафиолет вызывают изменение цвета и ухудшают структуру волокон, уменьшая прочность ткани и приводя к ее старению, поэтому следует избегать длительного воздействия этих лучей на изделие.

Применение

Изначально целью разработчиков было создать лёгкое, но очень прочное волокно, которое можно было бы использовать при производстве шин.

Кевларовые ткани

Выпускаются обычно в виде полотна в рулонах под названием Кевлар-49. Также бывают другие виды:

штапель-кевлар — коротко нарезанные волокна длиной чуть более шести мм. Прочностные свойства теряются из-за нарезки, но сохраняются барьерные. Используется для производства пряжи, войлока и нетканых изделий с высокими теплоизоляционными и виброизоляционными свойствами;

Ткань кевлар : описание, свойства и применение

Ткань кевлар : описание, свойства и применение

флок-кевлар — измельчённое волокно (до 1 мм), применяют для армирования различных смол.

Кевларовые ткани имеют и минусы:

  • теряют прочность при истирании;
  • разрушаются под действием ультрафиолета. Требуют специального покрытия смолой.

Защитная одежда из кевлара

Читайте про: мешковина в интерьере

Армирующие свойства кевлара используют, включая его в состав тканей, из которых изготавливают элементы защитной одежды: перчатки, отдельные вставки в костюм, наколенники, антипрокольные стельки, одежду спортивной группы — для сноубординга, мотоспорта и т. д. Подобная ткань становится устойчивой к порезам и прокалыванию.

Ткань кевлар : описание, свойства и применение

Ткань кевлар : описание, свойства и применение

Кевларовые перчатки могут защитить от порезов о стекло, кратковременного воздействия пламени и раскалённых предметов, при этом они мягкие, эластичные и хорошо пропускают воздух (по внешнему виду напоминают трикотажные) и позволяют работать даже с самыми мелкими деталями, так как не нарушают чувствительности рук.

Ткань кевлар : описание, свойства и применениеС 1970 года велась разработка антипрокольной ткани для бронежилета, а затем началось производство лёгких пуленепробиваемых бронежилетов из нескольких слоёв кевлара. Для того чтобы качества материала не ухудшались под воздействием воды и ультрафиолета, кевларовая броня имеет покрытие из водостойкой ткани.

Также производят другие элементы защиты от огнестрельных и осколочных поражений, например, в бронеавтомобилях.

Судостроение

Кевлар начали применять в судостроении относительно недавно — последние два десятилетия. Процесс его производства высокотехнологичный и достаточно дорогой, поэтому его применяют выборочно — для отделки корпуса по швам, в килевой части. Применяется для строительства яхт. Из этого материала они получаются очень лёгкими, расходуют меньше топлива и способны развивать более высокую скорость.

Узнайте из видео, что это такое кевларовые пакеты и пострадает ли кевларовая ткань от ножа.

https://youtube.com/watch?v=mI_HKhifMK0%3F

Другие сферы

Ткань кевлар : описание, свойства и применение

  • Кевлар используется в качестве армирующего волокна, чтобы придать материалу прочность и лёгкость. Им укрепляют кабели, продевая нить из кевлара по всей длине, защищая его от растяжения и обрыва.
  • Также его применяют для изготовления ортопедических протезов.
  • Кевларовые канаты характеризуются высокой прочностью, малым весом, устойчивостью к коррозии, не электропроводностью, благодаря чему широко используются в судостроении и горной промышленности, где заменяют стальные тросы.
  • Прочностные свойства волокон кевлара объединяют с термостойкостью карбона и получают гибридный материал — карбон-кевлар. Его используют для строительства корпусов лодок, способных развивать высокую скорость.

Благодаря высоким показателям прочности и устойчивости к внешним механическим и химическим воздействиям кевлар широко применяется в самых разных сферах и признан одним из самых высокотехнологичных современных материалов. О других материалах высоких технологий читайте здесь.

Классификация синтетических полимеров

Существует несколько классификационных групп полимеров, в зависимости от определяющего признака. В первую очередь, это:

  • Искусственные полимеры, созданные на основе природных органических полимеров (целлюлоза – целлулоид, каучук – резина);
  • Синтетические полимеры, в основе которых синтез из низкомолекулярных соединений (стирол – полистирол, этилен – полиэтилен).
Популярные статьи  Салфетки мотивами – удовольствие в вязании

По химическому составу деление таково:

  • Органические, имеющие в составе преимущественно углеводородные цепочки;
  • Элементоорганические, включающие в органические цепочки неорганические атомы (кремний, алюминий). Наиболее яркий пример – кремнийорганические композиции.

В зависимости от типов цепочек молекулярного состава, можно указать следующие виды структуры полимеров:

  • Линейные, у которых мономеры соединены в длинные прямые цепочки;
  • Разветвленные;
  • С сеточной структурой.

Ткань кевлар : описание, свойства и применение

Все полимерные соединения по-разному характеризуются по отношению к температуре. Таким образом, их делят на две группы:

  • Термопластичные, для которых воздействие температуры оказывает обратимые изменения – нагрев, плавление;
  • Термореактивные, необратимо изменяющие свою структуру при нагреве. В большинстве случаев этот процесс происходит без стадии плавления.

Существует еще несколько типов классификации полимеров, к примеру, по полярности молекулярных цепочек. Но данная квалификация необходима только узким специалистам.

Многие типы полимеров используются в самостоятельном виде (полиэтилен, полиамид), но значительное количество применяется в качестве композиционных материалов, где выполняет роль связующего элемента между органической и неорганической основой – пластики на основе стеклянных или углеродных волокон. Часто можно встретить комбинацию полимер – полимер (текстолит, у которого полимерная ткань пропитана полимерным связующим).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Что такое кевлар и кевларовые волокна: описание свойств нити и тканей

Ткань кевлар : описание, свойства и применение

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.Кевларовое волокно

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.Кевларовая нить

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. Производство кевларовой защиты для автомобиля

Производство кевларовой защиты для автомобиля

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.Кевларовая пластина

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.

Оцените статью
Добавить комментарии

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