Кевларовая нить

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.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

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.

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.

Кроме 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.

Разновидности и применение

Одежда из кевлара предназначена для того, чтобы уберечь ее владельца от опасности. Однако, сфера применения материала гораздо шире. На сегодняшний день выпускается несколько разновидностей полимерного волокна, каждая из которых предназначена для определенных целей.

К29

Эта разновидность самая распространенная и сфера ее применения, пожалуй, самая широкая.

• Кевларовая одежда шьется для работников служб быстрого реагирования, военных
• Отдельные защитные элементы, например, тактические перчатки, антипрокольные стельки, наколенники, налокотники и пр.
• Отдельные вставки в защитный костюм
• Одежда для спорта, например, сноубординга или мотоспорта (мотокуртки, шлемы и пр.), то есть тех видов спорта, которые связаны с риском получить травму
• Для изготовления ортопедических протезов
• Спортивное снаряжение (лыжи, доски для сноуборда, весла, обкладка велосипедных шин и пр.)
• Основа для струн в струнных музыкальных инструментах

К2100

Эта разновидность представляет собой цветные нити. Такие нити используются для оплетки кабелей и канатов, с целью защитить их от повреждения. Кроме того, эта разновидность также используется в пошиве защитной и спортивной одежды

К119

Материал с повышенной гибкостью, применяется, в основном, для армирования резиновых изделий

КМ2 и КМ2+

Эти виды разработаны и применяются для изготовления защитных костюмов работникам силовых и военных структур. Кевларовые бронижилеты, шлемы – все это обшивается водонепроницаемой тканью, чтобы материал не утратил прочность во время дождя. Материал здесь укоадывается в несколько слоев.

С алюминиевым покрытием

Кевларовые волокна с алюминиевым покрытием предназначены для пошива изделий, которые будут использоваться в условиях повышенной температуры. Они защищают владельца от открытого огня, брызг раскаленного металла и пр. Используется такое волокно для пошива спецодежды пожарным, спасателям, металлургам.

Многие слышали название «кевлар». Из него шьют бронежилеты, делают каски. Немало людей наделяют его почти сверхъестественными способностями, считая уникальным материалом, защищающим от пуль

Разумеется, мы не могли обойти его вниманием и попробовали разобраться что же это такое

Что про кевлар говорит Википедия:

Кевлар (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-х годов начато коммерческое производство.

В настоящее время арамидные волокна производятся по всему миру под разными торговыми марками. Но, наподобие того, как по всему миру копировальные аппараты называют по названию их фирмы-создателя Xerox, так же арамидные материалы в быту называют словом Kevlar.

Что же особенного в арамидном волокне?

Арамидное волокно характеризуется высокой удельной прочностью при растяжении; высоким сопротивлением удару и динамическим нагрузкам. Кроме того, волокно и его разновидности является огнеупорным.

Изначально кевлар применялся для армирования автомобильных шин, но из-за его лёгкости композитные материалы на его основе, стали использовать в авиации и космической промышленности. Кроме того, из кевлара изготавливаются сверхпрочные тросы.

Фактически, именно его сопротивляемость удару при низкой плотности и сделали его отличным материалом для производства бронезащиты.

Несмотря на все свои достоинства арамидное волокно всё же имеет и недостатки. К ним относятся: старение, «водобоязнь» и цена. При намокании арамидное волокно теряет в прочности почти в два раза. При высыхании кевлар восстанавливает свои качества, но с течением времени механическая прочность пропадает безвозвратно. Впрочем, процесс этот идёт не слишком быстро — большинство производителей дают гарантию на 5 лет. А специальная обработка решает проблему с намоканием.

Кроме того, арамидное волокно с трудом поддаётся окрашиванию, поэтому практически всегда изделия из него имеют жёлтый цвет.

Помимо арамидных волокон, в современных бронежилетах также часто используют полиэтилен высокой плотности (ПВП). По сути – тот же материал, из которого шьют мешки и сумки-баулы. Несколько десятков тончайших листов ПВП способны остановить пистолетную пулю.

Но кевлар, ПВП и прочие материалы, мало что могут противопоставить мощным винтовочным патронам. Поэтому они используются для легкой защиты, или же как дополнения в бронежилетах с металлическими бронепластинами.

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.

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.

Технические характеристики

Молекулы арамида имеют форму длинных цепочек бензольных колец. В каждой из них большинство мономеров одновременно образует несколько линейных и поперечных связей. Такая структура обуславливает главное достоинство арамидного волокна — высокую прочность и термостабильность. Количество поперечных связей доходит до 85%, поэтому материал способен выдержать нагрузку до 600 кг/мм², что превышает аналогичные показатели стали.

Среди других преимуществ арамидной ткани можно выделить:

• термостойкость — она не горит, не плавится, может контактировать с открытым огнем в течение 50 сек. без потери своих свойств и сохраняет целостность волокон при температуре около 500 °С;
• низкую плотность — за счет этого спецодежда из арамидной ткани имеет небольшой вес по сравнению с аналогичными изделиями из традиционного текстиля;
• высокую упругость — по данному показателю материал превосходит стеклонить и углеродное волокно;
• доступную стоимость — цена бобины нитей длиной 3 км составляет около 1300 руб.;
• простоту производства — арамидное полотно можно изготовить на обычном ткацком станке; тип переплетения волокон и цветовая гамма могут быть любыми;
• легкий уход — готовые изделия легко отстирываются с помощью бытовой химии, они не дают усадки и не теряют своих качеств в течение эксплуатационного периода, заявленного производителем.

Тем не менее стоит учитывать, что со временем арамидная ткань теряет прочность. Слишком частые стирки, использование отбеливателей и средств для химической чистки разрушают ее. Негативное влияние оказывает также воздействие солнечных лучей. Полотно с водостойким покрытием рассчитано на более долгий срок службы.

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.

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.

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

Свойства нейлоновой ткани

Ткань нейлон – полностью искусственный материал, который состоит из адипиновой кислоты с добавлением гексаметилендиамина. Эти 2 составляющих образуют особую соль, растворив которую специальными составами, получают пластик, именуемый полиамидом.

Именно он в широком смысле и является нейлоном. В дальнейшем его прогревают, добавляют краситель и производят тонкие нитки. Полученный состав качествами, которые нужно рассмотреть.

Непромокаемость

На данный момент полиамидный пластик производится несколькими компаниями, от чего вся нейлоновая ткань распространяется под коммерческими названиями.

Самыми распространенными выступают следующие:

1. Таслан Оффман. Представляет собой толстые нитки нейлон, собранные в прочное полотно. Вода на нем даже не скапливается, а собирается в капли и опадает вниз.
2. Комплекс Финетекс. Прочный полиамид, полностью отталкивающий воду, не склонный к промоканию. Часто применяется для производства туристического обмундирования.
3. Финетекст. Прочность обеспечивается мелкопористой структурой, благодаря чему он еще и легкий. Плотное плетение не дает воде проникнуть под ткань.
4. Элид. Сверхтонкие, плотные полотна, не склонные к проникновению воды.

Из этих сортов чаще всего производят куртки из нейлона, туристическую одежду, сумки и рюкзаки.

Растяжимость

Чистый полиамид не склонен к растягиванию. Даже будучи в форме тонкого волокна, его структур слишком сбитая и даже малейшие растяжения приведут к разрывам. Для спортивной одежды (лосины, компрессионные костюмы) – это нейлоновая ткань смешанная с лайкрой (также именуется эластаном – разновидность полиуретанового волокна).

Прочность

Материал нейлон – очень прочный. Разорвать его своими руками практически невозможно, особенно по сравнению с натуральным льном или хлопком. Важным отличием здесь выступает специфическое переплетение нитей и пластиковая основа, которая прочно держится и не боится разрывов.

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

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.

Принципы производства

Производство кевлара – дорогостоящий процесс, поэтому этот материал стоит больше. Один погонный метр может стоить более 30 долларов, но эта цена обусловлена сверхпрочными свойствами.

Мнение эксперта

Алена

Эксперт и технолог по тканям Алена Хлебникова готова ответить на ваши вопросы.

Напишите нам

Для получения полимерных нитей нужно пройти не одну химическую реакцию. В качестве основы используется раствор кальций хлора и метил-пирролидона. В них заливают специальные реагенты, которые выпадают осадком и образуют жидкокристаллическую субстанцию. Это нечто среднее между гелем и порошком.

Перед загрузкой вещества в машину промывают от остатков раствора и сушат. Потом будущий полимер пропускают через формы (этим занимается специальное оборудование). Так однородная субстанция превращается в тончайшие нити (или волокна, зависит от сферы применения). Чтобы это произошло, необходимо много серной кислоты – она и делает процесс производства дорогим для производителя.

Самые прочные ткани и их характеристики

Кевлар

• Тип сырья:

  химическое, синтетическое

• На ощупь:

  плотная

• Назначение:

  техническая, для пошива военной и спортивной экипировки

Водоупорность	хорошая
Гигроскопичность	1-5%
Капиллярность	наименьшая скорость впитывания влаги
Воздухопроницаемость	малая
Паропроницаемость	низкая
Электризуемость	умеренная
Мерсеризация тканей	не обрабатывается

Структура ткани	простое (гладкое или главное) переплетение
Способ прядения нитей	чаще всего — полотняное
Сторона	одно- или двухлицевая
Рисунок	однотонный гладкокрашеный
Производители	США
Гост	33842-2016

Плюсы и минусы, уход, отзывы

Базальтовая ткань

• Тип сырья:

  натуральное, минерального происхождения

• На ощупь:

  плотная, грубая

• Назначение:

  техническая

Водоупорность	высокая
Гигроскопичность	меньше 1%
Капиллярность	наименьшая скорость впитывания влаги
Воздухопроницаемость	малая
Паропроницаемость	низкая
Электризуемость	умеренная
Мерсеризация тканей	не обрабатывается

Структура ткани	простое (гладкое или главное) переплетение
Способ прядения нитей	полотняное или саржевое
Сторона	двухлицевая
Рисунок	однотонный гладкокрашеный, однотонный отбеленный
Производители	Россия
Гост	ТУ 5769-003-48588528-00

Плюсы и минусы, уход, отзывы

Номекс

• Тип сырья:

  химическое, синтетическое

• На ощупь:

  плотная

• Назначение:

  для пошива спецодежды

Водоупорность	высокая
Гигроскопичность	1-5%
Капиллярность	наименьшая скорость впитывания влаги
Воздухопроницаемость	ниже средней
Паропроницаемость	низкая
Электризуемость	умеренная
Мерсеризация тканей	не обрабатывается

Способ прядения нитей	специальное переплетение нитей
Сторона	двухлицевая
Рисунок	однотонный гладкокрашеный
Производители	Китай
Гост	11209-2014

Плюсы и минусы, уход, отзывы

Арамидная ткань

• Тип сырья:

  химическое, синтетическое

• На ощупь:

  плотная

• Назначение:

  техническая, для пошива спецодежды

Водоупорность	высокая
Гигроскопичность	1-5%
Капиллярность	наименьшая скорость впитывания влаги
Воздухопроницаемость	малая
Паропроницаемость	низкая
Электризуемость	слабая
Мерсеризация тканей	не обрабатывается

Структура ткани	простое (гладкое или главное) переплетение
Способ прядения нитей	полотняное, саржевое или атласное
Сторона	одно- или двухлицевая
Рисунок	однотонный гладкокрашеный
Производители	Китай
Гост	11209-2014, 33842-2016

Плюсы и минусы, уход, отзывы