Кевлар ткань: от оборонки до техники 

Кевлар был разработан в 1964 году группой Стефани Кволек и поставки начались еще в начале 1970-х. Он был призван заменить материалы, применяемые для изготовления спецодежды и средств защиты, таких как шлемы, альпинистские веревки, оттяжки, рюкзаки, лыжи, перчатки и верхняя обувь. Этот материал также отличается нетопливностью и термостойкостью.

Изначально кевларовая ткань был разработана для армирования автомобильных шин, и с тех пор он активно используется для данной цели. Кроме того, он применяется для армирования медных и волоконно-оптических кабелей, а также в качестве армирующего волокна в композитных материалах, придающих им дополнительную прочность и легкость. Кроме того, кевлар используют для производства бронежилетов и перчаток, а также для усиления тканей различной спецодежды. Он продается в нитях, тканях, лентах и имеет достаточно высокую цену, в зависимости от используемых материалов и изделий.

Кевларовое волокно имеет непревзойденную прочность и используется для придания стойкости к различным абразивным и режущим воздействиям. На его основе изготавливаются специальные защитные перчатки, вставки в спортивную одежду и обувь. Этот материал заслужил свою популярность благодаря своим неповторимым качествам и способности заменить более традиционную сталь в различных отраслях промышленности. Прошлое и настоящее кевлара и история его возникновения остаются неизменными.

История появления Кевлара

В 1964 году в лабораториях Dupont был создан новый полимер под названием «Вариант», воплощением идеи заменить металлические корды в автошинах на легкие полимерные нити, а именно полиарамидные. Процесс их получения был довольно сложен, начиная от растворения материала и заканчивая выдувкой из полученной массы нитей. Но всему предшествовала настоящая революция - исследовательская группа Стефани Кволек удалось разработать полимер прочностью более сильным, чем сталь. Новое изобретение по праву можно назвать производным от нейлона, и оно принесло удивительные результаты.

В 1975 году новый материал, известный как Кевлар, увидел свет и быстро завоевал популярность в России и Европе. От производства тросов, кузовов автомобилей и кораблей до лыж, теннисных ракеток и даже пуленепробиваемых жилетов - Кевлар нашел множество применений. В настоящее время производители используют данный материал для создания костюмов пожарных, костюмов для полиции и защитной одежды для армии. Однако, исследования показали, что при воздействии влажности или УФ-лучей материал теряет свою прочность, а после нескольких стирок устойчивости не придается. Несмотря на это, Кевлар продолжает спасать жизни миллионов людей по всему миру.

Результаты проведенных исследований позволили выпустить бронежилет из Кевлара с завершенным слоем из водостойкой ткани, который обеспечивает защиту армированного слоя от влаги и солнца. Кроме того, ряд индивидуальных защитных элементов, таких как каски, перчатки, стельки и прочее, были изготовлены из этого же материала.

С 1975 года использование Кевлара значительно выросло, а компания Dupont продолжает инвестировать в улучшение своего патентованного материала. И это неудивительно: Кевлар превосходит сталь по легкости и мягкости, а также выдерживает приличные нагрузки при разрыве - до 2500 Н. Добавьте к этому легкую обработку и получаем идеальный материал.

Как создают

Кевларовые волокна - это кристаллизующий полимер с высокой степенью жесткости из-за бензольных колец. Они производятся путем конденсации в растворе, что приводит к получению массы в виде геля или крошек. После этого материал проходит обработку и перерабатывается в нити и волокна с диаметром 11 мкм. Расходуемый материал из них используется для производства пряжи, ткани, корда и ровинга и отличается линейной плотностью и различной структурой. Кроме того, кевларовые нити и волокна имеют непрозрачность.

Свойства арамидных волокон

Волокна кевлара обладают высоким уровнем механической прочности в диапазоне от 280 до 550 кг/мм². Это значительно больше, чем у даже самых прочных сталей, которые варьируют от 50 до 150 кг/мм². Плюс ко всему, арамид имеет низкую плотность в диапазоне от 1400 до 1500 кг/м³, что значительно ниже, чем у стали и воды. Арамидное волокно идеально подходит для использования в качестве армирующего материала в композиционных материалах, так как оно дает высокую удельную прочность при низком весе. Волокна Кевлар имеют желтый цвет и представляют собой непрозрачные волокна с диаметром в один микрон.

Кевлар предлагает высокую прочность и много уникальных свойств. Он не горит, не дымится и не тает при воздействии огня и высокой температуры, а также имеет способность противостоять криогенным температурам до -200 градусов. Кроме того, данный материал не является токсичным и электроизолирующим. По этой причине он используется для изготовления изделий, которые должны быть защищены и иметь высокую износостойкость. Тем не менее, стоит помнить, что при нагреве выше 150 градусов его термостойкость начинает уменьшаться, поэтому для работы в условиях высоких температур его покрывают алюминием. В общем, кевлар представляет собой многообещающий материал, который защищает от мощного теплового излучения, от раскаленных поверхностей и брызг раскаленного металла. Кроме того, он мягок на ощупь, гигроскопичен и не требует большого ухода.

Функциональные возможности арамидных волокон привели их к широкому применению в различных отраслях промышленности. Они используются в защитных костюмах, бронежилетах, касках, огнезащитных костюмах для пожарных, перчатках и других изделиях. Арамидное волокно также используется для армирования шин автомобилей, волоконно-оптических кабелей, диффузоров акустических динамиков, сверхпрочных тросов, лент и тканей. Кроме того, оно используется в композитных материалах на основе винилэфирных и эпоксидных смол для высоконагруженных применений в авиации, ракетостроении, судостроении и космонавтике. Кроме того, арамидные волокна широко используются в тюнинге автомобилей и автоспорте для изготовления аэродинамических обвесов, сидений, элементов интерьера и силовых конструкций.

Количество микроволокон в одной нити, вид плетения, плотность поверхности ткани, толщина и ширина - это параметры, которые определяют качество ткани. Количество филаментов в одной нити может быть от 90 г/м кв. до 640 г/м кв., а плетение может быть прямым, елочным, сатиновым или трикотажным. Также толщина ткани может быть от 0,1 мм до 0,65 мм, а ширина - от 10 мм до 1500 мм.

Температурные свойства кевлара

Кевлар проявляет исключительную прочность и упругость при температурах до криогенных (-196 °C). Однако, при воздействии высоких температур (430-480 °C) он распадается, а при температуре выше 150 °C свойства кевлара постепенно ухудшаются. Например, при 160 °C под воздействием 500 часов материал теряет 10-20 % прочности. При температуре 250 °C кевлар потеряет 50 % устойчивости за всего 70 часов.

Сравнение кевлара и стекловолокна

Кевлар имеет большую прочность и жесткость, в сравнении с электротехническим стекловолокном, при этом его плотность на 43% меньше. Он имеет преимущества при ударных нагрузках, вибрации и распространении трещин. Кевлар похож на стеклоткань по конструкции, но не требует дополнительной обработки. Он идеально подходит для оклейки корпуса, однако имеет слабость к абразивным повреждениям, которые могут привести к понижению материальной прочности. Для того, чтобы предотвратить истирание и дополнительно защитить прочность, можно использовать стеклоткань или другие материалы. В отличие от стекловолокна, кевлар при сжатии образует вмятины и разрушается при нагрузках, которые могут привести к понижению прочности материала. Для коррекции этой слабости можно применять различные методы, например, оклеивание верхнего слоя кевлара стеклотканью или использование гибридных материалов.

Однако основные проблемы связанные с кевларом не устранимы. Он очень чувствителен к действию ультрафиолета и не может быть оставлен на солнце без защиты пигментированной смолой или другими покрытиями, содержащими ингибитор ультрафиолета. В отличие от стеклоткани и аналогичных материалов, кевлар не прозрачнеет, когда пропитывается смолой, и остается с постоянно желтым оттенком. Это не только делает лодку некрасивой, а в некоторых случаях даже нецелесообразным использовать его, но и делает невозможным для неопытного пользователя определить степень пропитки материала смолой.

Кевлар имеет и другие свойства. Он очень прочен, поэтому режется очень сложно, как в тканевом виде, так и в ламинате. Для обработки требуется твердосплавный инструмент. Шлифование кевларом покрытой поверхности бессмысленно - он формирует много ворса. Кроме того, нельзя слишком гнуть кевлар, так как это может привести к повреждению волокон и ухудшению прочности. Также кевлар не предполагает ламинирование в несколько слоев, так как стеклоткань и кевлар имеют одинаковое (3%) растяжение под нагрузкой, что может привести к проблемам с адгезией.

Кевлар-49 может использоваться для различных типов смол, включая полиэфирные, винилэфирные и эпоксидные. Однако, для получения высокой прочности и других важных характеристик рекомендуется использовать винилэфирные или эпоксидные смолы, но это значительно увеличит затраты. В связи с этим, для местных усилений и защиты стеклоткани кевлар-49 - лучший вариант, а для оклейки корпуса лучше выбрать более экономичную альтернативу.

Сферы внедрения кевлара

Кевларовое волокно имеет широкое применение, начиная от авиационной и космической промышленности и заканчивая шитьём спортивной и туристической одежды. Поступает в производство в виде нитей, кордов, ткани, а также составляющей композитных и смесовых материалов. Это может быть использовано для изготовления армированных шин, медных и оптических кабелей, гидротехнических и газотехнических систем высокого давления, средств индивидуальной защиты, бронежилетов, диффузоров акустических динамиков, веревок и канатов для подвесных мостов, антипригарных покрытий, термостойких перчаток, спортивной обуви, а также для производства спортивного инвентаря и спортивной одежды. Оно используется в формуле одно для защиты тормозных колодок и придания им большей эффективности. Также оно используется в качестве армировающего компонента для материалов, таких как защитные перчатки и вставки в спортивную одежду, чтобы обеспечить им прочность против абразивных и режущих воздействий, и многие другие способы использования.

Кевлар, высокотехнологичная ткань, применяется для производства специальных видов одежды, в основном в качестве усиливающих вставок в области колен и локтей. Он предлагает много преимуществ, таких как прочность, износоустойчивость, термостойкость, легкость и гибкость. Он используется для производства бронежилетов, шлемов и других видов защитной экипировки, предназначенных для обеспечения безопасности специалистов. В настоящее время данный материал также используется для создания модной деталировки в футболках, перчатках и бронежилетах, которые приобретают активные люди и любители страйкбола. Кроме того, кевлар также используют для изготовления бронешлемов, принятых на вооружение в НАТО.

Средства индивидуальной бронезащиты

Отличные результаты показали модификации Кевлара-29 при использовании для средств индивидуальной защиты. Наличие многослойных тканевых и пластиковых преград дает высокие показатели противопульной и противоосколочной стойкости. Исследования 70-х годов подтвердили преимущества использования Кевлара в виде эффективного бронежилета или шлема.

В 70-х годах Национальный институт правосудия США начал эксперименты с разработкой бронежилета из кевлара. Во время четырехэтапного процесса тестировалось волокно для понимания способности останавливать пулю и определения количества слоев для создания защиты от различных калибров. К 1973 году был разработан жилет из семи слоев волокна из кевлара. Недостатки этого типа бронежилета выявлены во время испытаний: понижение защитных свойств при намокании, ухудшение при воздействии ультрафиолета и постоянные стирки. Поэтому был разработан жилет, который имеет противовоздушную прослойку и защищает от ультрафиолетового излучения.

Тактические перчатки с вставками из кевлара на ладонях и костяшках предоставляют надежную защиту от травм и повреждений при столкновениях. Они позволяют увеличить силу удара, что сделает его невосприимчивым к последствиям. Эти перчатки отличаются прочностью, устойчивостью к влаге и теплотой. В настоящее время они пользуются спросом не только у служащих специальных подразделений, но и у экстремалов, уличных бойцов, любителей активного образа жизни и тех, кто пребывает в опасной зоне. Бронежилет из кевлара является одним из самых эффективных средств пассивной защиты, благодаря своей легкости, прочности и долговечности. Он препятствует проникновению и распространению осколков, а также защищает от пуль и скользящих ударов. Выбор бронежильта из кевлара должен быть осуществлен с учетом его защитных характеристик и с дополнительными жесткими панелями для амортизации.

Кевлар IC 600D является высокотехнологичным материалом, который обеспечивает отличную защиту при продолжительном воздействии солнечных лучей. Такая ткань способна держать долгосрочную прочность и долговечность, поэтому применяется в изделиях, требующих высоких надежность и безопасность. Однако, такие изделия достаточно дороги, поэтому изготавливать их могут только развитые страны, имеющие достаточные денежные средства.

Использование кевлара в спецодежде

Работники в самых различных отраслях промышленности могут быть уверены в безопасности, используя защитную одежду, изготовленную с помощью волокна марки DuPont Kevlar. Она предоставляет идеальный баланс между защитой, антискользящей прочностью и удобством, а также предотвращает последствия от контакта с раскаленными предметами и истираний. Это позволяет работникам с максимальной эффективностью использовать свои способности в условиях повышенной опасности, одновременно обеспечивая безопасность и комфорт.

Обеспечивая личную защиту рабочих от порезов, проколов и ожогов, чистая технология Кевлар предлагает превосходную прочность и устойчивость к тепловому воздействию. Предлагаемые перчатки предоставляют бесшовные, легкие материалы с минимальным ворсоотделением и загрязнением пушинками и пылью. Это гибкое решение позволяет рабочим получать максимальную защиту, сохраняя при этом эластичность и комфорт. Другими словами, чистая технология Кевлар является идеальным вариантом для сохранения здоровья рабочих и одновременно защиты от загрязнения окружающей среды.

Для обеспечения максимальной защиты и комфорта при работе с металлом и формированием стеклянных изделий, Кевларовые перчатки предлагают идеальное соотношение мягкости, эластичности и прочности. Они мягкие на ощупь и прочные, при этом прекрасно пропускают воздух. Такие перчатки позволяют работать с самыми мелкими деталями, не нарушая чувствительности рук.

Также нарукавники из Кевлара предлагают высокий уровень защиты и могут быть как трубчатой вязанной формы, так и вырезанные и сшитые тканевые варианты. Таким образом, предлагаемые производителями исключительные характеристики промышленных термоустойчивых перчаток из Кевлара, позволяют предоставить надёжную защиту от плеча до перчатки при работе в сильно жарких условиях.

Судостроение

С 1990-х годов кевлар стал набирать популярность в области судостроения. Хотя его установка достаточно сложная и дорогая, он часто используется для покраски корпуса или лишь для килевой части. Кевлар также распространен в яхтестроении, что позволяет получать более легкие и экономичные корабли. Некоторые производители, вроде BAIA Yachts, Blue Water, Dolphin, Danish Yacht и Zeelander Yachts, решили перейти на использование кевлара. Лидером в использовании кевлара в яхтестроении считается итальянская верфь Cranchi, строящая яхты от 11 до 21 метров.

Авиационная промышленность

Кевлар представляет собой необходимое дополнение для защиты людей, которым постоянно угрожает опасность: военным, спасателям, астронавтам, путешественникам и другим. Этот редкий волокнистый материал широко используется не только при производстве беспилотников, но и в машиностроении, автомобильной промышленности, яхтостроении и др. Заслуга великой ученой Алисы Холтенберг, первой женщины-инженера, в этом неоспорима: она придумала использование кевлара для предотвращения рисков для людей.

Кевлар в спортивных товарах

Благодаря своей легкости и прочности, а также устойчивости к порезам, кевлар является идеальным выбором для тех, кто ищет безопасный и долговечный спортивный инвентарь. Он находит применение не только в спорте, но и в промышленности, привлекая как производителей, так и потребителей. Благодаря своим качествам, таким как прочность, стойкость и пластичность, Кевлар является одним из самых лучших вариантов для тех, кто ищет высококачественную спортивную продукцию.

Другие сферы

Карбон-кевларовые канаты широко используются для укрепления материалов, армирования кабелей и изготовления ортопедических протезов. Они представляют собой достаточно легкие и отличаются нейлектропроводностью и повышенной прочностью, что делает их идеальными для использования в судостроении, горной промышленности и для производства быстроходных лодок.

Виды кевларовых волокон и материалов

DuPont Kevlar - это арамидно-полиамидное волокно, которое предлагает высокую прочность и безопасность для различных продуктов. Оно оказывается пять раз крепче стали при низком весе, что делает его идеальным вариантом для изготовления специальной экипировки и защитных средств. Наши клиенты продолжают использовать Кевлар для создания продуктов, которые будут достаточно прочными и безопасными. Дюпон предлагает Кевлар в различных формах, таких как нити, непрерывные филаменты, пульпы, листы и другие, позволяя клиентам получить максимальную пользу от использования этого материала.

Кевлар - Арамидная пульпа

Kevlar® Пульпа от DuPont - это фибриллированное рубленое волокно, позволяющее добиться превосходных характеристик при воздействии сдвигового напряжения. Оно применяется для повышения свойств эксплуатации, включая автомобильные тормозные колодки, сальниковые набивки и фрикционную бумагу для автоматических коробок передач. Кроме того, Кевлар добавляется в регулируемые вязкостные полимеры в клеевых и герметических составах. Технические характеристики Пульпы DuPont Kevlar® включают в себя сильно фибриллированные, короткие волокна (от 0,5 до 1 мм) желтого цвета с рабочим температурным диапазоном от -200 до +350°C. Плотность составляет 1,45 г/см³, а удельная площадь поверхности и объемная плотность составляют соответственно 7-11 м²/г и 3-7 фунтов/фт³.

Кевлар - нити и филаменты

DuPont Кевлар предлагает широчайший выбор нитей с первоклассными прочностными характеристиками для производства различных товаров и услуг, включая тросы, кабели, текстильные изделия, аэрокосмические средства и оборудование, а также бронежилеты и средства индивидуальной защиты для армии и полиции.

Кевлар AP - идеальный вариант для создания надежных и экономичных продуктов. Этот материал дает производителям большие возможности для проектирования, так как позволяет создать качественные и дешевые продукты. Однако другие виды кевлара, такие как штапель-кевлар и флок-кевлар, имеют свои недостатки, такие как ухудшение прочности при истирании и истончение под действием ультрафиолета. В таких случаях необходимо применять дополнительные покрытия, чтобы предотвратить появление таких недостатков.

Бумага Кевлар для применения в аэрокосмической промышленности

DuPont Kevlar предлагает производителям аэрокосмических и морских деталей большие преимущества за счет высокой прочности, легкости и постоянности температуры. Сотовые заполнители из Кевлара обеспечивают наилучшие эксплуатационные характеристики и долгий срок службы по сравнению с аналогичными изделиями из других материалов. Кроме того, материал отлично изолирует предметы, предотвращая гальваническую коррозию между разными материалами. Использование сотовых заполнителей из Кевлара позволяет снизить вес деталей и сократить общие эксплуатационные расходы. Конечный продукт, изготовленный из бумаги и связывающей смолы, похож на соты пчел и содержит до 99% пустого пространства, предоставляя надежную прочность при минимальном весе.

Кевлар - Пряжа / Войлок

Пряжа из Кевлара используется для вязки и ткани различных типов изделий для защиты, в том числе перчаток, рукавов и сапогов. Она также предлагает больше комфорта по сравнению с комплексными нитями. Иглопробивной войлок Кевлар используется в качестве подкладочного материала для производства сапогов, перчаток и защитных костюмов, которые должны быть прочными, тепло- и порезостойкими.

Продукция для индивидуальной защиты

Новейшая продукция марки Кевлар предназначена для обеспечения противопульной и противоосколочной защиты сотрудников служб охраны правопорядка, исправительных учреждений и военнослужащих. Для этого марка Кевлар представляет Comfort XLT, помогающее спасти жизнь и защитить от серьезных ранений. Бронежилеты, произведенные из арамидного волокна марки Кевлар, более легкие на 25%, чем другие аналогичные изделия. KM2 - современное технологическое решение, предназначенное для защиты сотрудников исправительных учреждений от преступников. А Кевлар MTP предназначен для армии США и имеет высокий уровень защиты от пуль и осколков, что позволяет снизить потери в личном составе.

Кевлар MTP - запатентованная технология, обеспечивающая эффективную защиту от огнестрельного и осколочного оружия, а также поражающих тело ножей. Данный материал позволяет обеспечить прочную и непрерывную защиту для танков, военных автомобилей и легковых автомобилей гражданского назначения. Арамидное волокно Кевлар MTP, которое отличается легкостью, прочностью и устойчивостью к внешним воздействиям, обеспечивает высокий уровень защиты и прочности. Данная технология может использоваться как для защиты военных и гражданских лиц в сложных условиях, так и для развлечений и туризма. Технология постоянно улучшается, что позволяет людям быть надежно защищенными в любых обстоятельствах.

Кевлар применяется в различных сферах:

Спорт и туризм. Если вы хотите получить максимальный комфорт и защиту при занятии спортом или путешествиях, надежное спортивное и туристическое снаряжение, изготовленное из кевлара, может оказать вам неоценимую помощь.

Ортопедическая промышленность. Для людей, имеющих проблемы с перемещением, кевлар стал незаменимым материалом для производства деталей бионических протезов, которые позволяют связывать конечности с такими протезами, чтобы обеспечить плавное движение.

Бронезащита. Для предотвращения травм и защиты от внешних воздействий из кевлара изготавливают бронежилеты и шлемы, предоставляя сотрудникам охраны и специальным службам максимальную защиту.

Защитная одежда. Для предотвращения опасностей, связанных с огнем, сваркой, осколками и другими потенциально опасными факторами, из кевлара изготавливают перчатки и защитную одежду, которая предоставляет максимальную защиту.

Плюсы кевлара

- Выдерживая температуру до 480°С без горения или плавления, материал предлагает высокую износостойкость и уникальную прочность. Он не подвергается коррозии и имеет низкий уровень электропроводности. Что более важно, наряду со своей высокой устойчивостью к порезам, он сохраняет свою форму даже при низких температурах, увеличивая тем самым свою прочность.

Минусы кевлара

- Длительное воздействие солнечного света может привести к потере качественных свойств материала. При добавлении влаги прочность материала может стать меньше, поэтому требуется повышенное внимание, чтобы защитить его свойства на долгие годы. Однако, вентиляция продукции является недостаточной, а цена за нее высока.

Уход за кевларом

Уход за тканью из кевлара требует большего внимания:

Ткань из кевлара должна поддерживаться в отличном состоянии и требует особого внимания. Частая стирка (даже химическая чистка) может привести к потере ее свойств, поэтому это должно происходить только в случае необходимости. Так как кевлар прочен к термическим обработкам, его можно мягко гладить, но следует сушить в тени, далеко от прямых солнечных лучей. Для стирки необходимо использовать только жидкие моющие средства с температурой не выше 30-60 градусов, а время стирки не должно превышать 1 час. Хранить данную ткань нужно в сухом и хорошо проветриваемом помещении, избегая попадания прямых солнечных лучей. Химчистка, глажка, стирка с другими тканями, а также использование отбеливателей в данном случае недопустимы.