Одежда из кевлара

Описание

В неокрашенном виде кевларовая ткань светло-желтая. Она может иметь прямое, сатиновое, вафельное или трикотажное плетение. Что это за материал, видно на фото:

Кевларовые волокна были получены относительно недавно. Это произошло в 1964 году в Америке. Крупная химическая компания DuPont произвела продукт под названием «кевлар». В первое время его использовали в качестве укрепляющей (армирующей) добавки в композитных материалах.

Из кевлара изготавливали кордонные нити для автомобильных шин, защиту для кабелей, предупреждающую их растяжение и обрыв. По-новому на продукт взглянули после исследований, проведенных в конце 1970-х годов. Выяснилось, что кевларовая ткань обладает высокой противопульной и противоосколочной стойкостью и ее можно использовать для бронежилетов.

Мало кто знает, что кевлар был создан женщиной – ученым-химиком Стефани Луизой Кволек.

Характеристики

Высокая прочность – не единственное достоинство кевлара. Характеристики кевларовой ткани:

• Высокопрочная – выдерживает нагрузку до 600 килограмм на миллиметр квадратный.
• Термоустойчивая – выдерживает температуру до 430-450 градусов.
• Легкая – метр ткани весит около 50-60 г.
• Обладает низкой удельной электропроводностью.
• Толщина – от 0,1 до 0,65 мм.
• Ширина – от 10 мм до 150 см.
• Плотность – 36-300 г/м кв.
• Устойчивая к ударам, динамическим нагрузкам, порезам.
• Устойчивая к коррозии, органическим растворителям.
• Устойчивая к плесени и микроорганизмам, не гниет.
• Не горит, не плавится и не дымит при контакте с огнем – выдерживает соприкосновение с открытым огнем до 50 секунд.
• На холоде становится еще прочнее – выдерживает чрезвычайно низкие температуры – до -200 градусов.
• Пропускает воздух и влагу.
• Гибкая. В отличие от стеклянных и углеродных, кевларовые волокна обладают упругостью.
• Относительно мягкая и комфортная.

Тесты на прочность:

Материал не лишен недостатков:

• Кевлар чувствительный к воздействию воды и солнца. При намокании защитные свойства ткани существенно ухудшаются (потеря прочности может составлять 20-30%). После высыхания они восстанавливаются. С солнечными лучами дело обстоит хуже. Ткань стареет и рассыпается. Чтобы нивелировать этот недостаток, для бронежилетов используют второй слой ткани, обеспечивающий надежную защиту от солнца и воды.
• Сложность работы с тканью. Высокопрочный кевлар требует специального инструмента. На заводе ткань раскраивают с помощью лазера или режущего инструмента с напылением. При пошиве одежды применяются иглы из закаленной стали и особые ножницы с усиленными лезвиями и микрозубцами. Для облегчения скольжения и защиты от коррозии на сталь наносится специальное покрытие. На срезах кевларовая ткань сыпется, поэтому края защищают специальной клеевой лентой.
• Высокая стоимость. Цена на кевларовую ткань начинается от 30 долларов за погонный метр.

В каких сферах применяется кевларовое волокно

Кевлар применяется в любых сферах, где нужно обеспечить защиту чего-либо от механических воздействий и перепадов температур. Однако производство полиарамидных волокон обходится дорого. Поэтому в некоторых случаях его комбинируют с другими материалами.

Текстильная и обувная промышленность

Чаще всего из кевлара шьют спецодежду: куртки, брюки, костюмы и перчатки для лыжников, сноубордистов, альпинистов, мотогонщиков, работников металлургической и химической промышленности. То есть для тех людей, чья деятельность связана с повышенным риском получения травмы.

Также из полиарамидных нитей изготавливают отдельные элементы зимней обуви:

• антипрокольные стельки;
• утеплители;
• шнурки.

Вещи из кевлара теплые и легкие. Они защищают кожу от порезов о стекло, падения на твердую поверхность, раскаленных предметов. Одежда и обувь устойчивы к истиранию, поэтому служат человеку долгие годы.

Военная отрасль

Разработка кевлара для военных целей началось в 70-е годы Национальным институтом правосудия США. Исследователи прошли в своей работе несколько этапов:

1. Протестировали, способно ли кевларовое полотно останавливать пулю. Как оказалось, нет.
2. Попытались выяснить, сколько слоев материала требуется для повышения прочности бронежилетов. Ученые проверили свои гипотезы для пуль разного калибра и скорости. Оказалось, что необходимо 7 слоев.
3. Протестировали кевлар в разных условиях. Эксперимент показал, что свойства нитей ухудшаются при намокании, химчистке, отбеливании и под воздействием солнечных лучей.
4. Разработали жилет, защищающий полиарамидные волокна от разрушающих факторов.

В итоге получилось полотно, которое идеально подходило для изготовления средств индивидуальной защиты. Сегодня кевлар до сих пор используется в производстве армейских бронежилетов, бронешлемов, бронеавтомобилей.

Судостроение и авиация

Поскольку полиарамидные нити – дорогой материал, в судостроении их чаще всего применяют выборочно: для обшивки корпуса по швам и килевой части. Хотя отдельные компании (в частности, итальянская Cranchi) изготавливают яхты длиной 11-20 метров полностью из кевлара или кевлара и карбона. В итоге морской транспорт становится легким, маневренным, экономит топливо и способен развивать высокую скорость.

В авиации кевларовые нити используются в конструкции беспилотных летательных аппаратов. Обшивка облегчает вес и повышает защиту.

Другие виды арамидных тканей

Помимо кевлара современная химическая промышленность разработана другие виды арамидных тканей.

Тварон

По свойствам и характеристикам аналогичен кевлару. Тварон был разработан компанией Тейджин Арамид, заводы которой расположены в Японии и Нидерландах. Ткань отличается высокой прочностью, небольшим весом, химической нейтральностью, термостойкостью, диэлектрическими свойствами и т.д. Но основное преимущество тварона заключается в отсутствии деформации даже в самых сложных условиях эксплуатации.

СВМ

Арамидная ткань, разработанная в 1970 году в СССР. Этот синтетический материал по свойствам схож с кевларом, но превосходит его по составу и некоторым параметрам. Аббревиатура СВМ расшифровывается как синтетический высокопрочный материал. Позднее на основе СВМ были разработаны нити второго поколения – Русар и Армос.

Новые арамидные волокна превосходят кевлар по следующим показателям – удлинение при разрыве, удельная нагрузка нити на разрыв, прочность нити и т.д.

Номекс

Номекс — разработка известной компании DuPont и относится к категории мета-арамидов. Номекс по прочности уступает кевлару, однако, стойкость к изгибу у номекса в 3 раза выше, чем у других арамидных тканей.

Номекс используется в авиации и судостроении, для изоляции кабелей и двигателей, в изделиях, подвергаемых воздействию высоких температур и т.д.

Характеристики кевларовой нити: плюсы и минусы

Основное преимущество кевларовых нитей – высокая прочность: от 280 до 550 кг на мм². Перерезать их обычными ножницами вряд ли получится. Отсюда вытекает сразу три важных свойства материала:

• устойчивость к истиранию;
• способность выдерживать тяжелые предметы;
• хорошая сопротивляемость к ударам и динамическим нагрузкам.

Волокна имеют низкую плотность – до 1500 кг на м³. Это немногим больше, чем у воды. Материал хорошо пропускает воздух и отводит влагу. В одежде из кевлара человек практически не перегревается и не потеет.

Кроме того, полиарамидные нити обладают следующими плюсами:

1. Низкая электропроводность. Работать с ними намного безопаснее, чем с металлами.
2. Устойчивость к коррозии. Неспроста их применяют для обтяжки кабелей и в судостроении.
3. Не горят и даже не плавятся. Они начинают разлагаться только при температуре выше 430-450 °С, и то спустя несколько часов. Обладают способностью к самотушению.
4. Не теряют высокие эксплуатационные свойства на морозе. Напротив, отрицательные температуры делают волокна еще прочнее.
5. Не токсичны. Не вызывают аллергию даже у маленьких детей и пожилых людей.

Однако кевларовое полотно в чистом виде не обеспечивает 100% защиту от тонких и острых предметов. Например, его можно пробить пулей или проколоть шилом. Поэтому при изготовлении брони для военных целей формируется несколько слоев такой ткани, а также добавляются металлические пластины. Также кевлар быстро портится под воздействием воды, химических реагентов и ультрафиолета.