Высокотемпературные термостойкие кремнеземные изоляционные материалы

Область применения

Усиленная нитка необходима для укрепления волоконно-оптических кабелей по всей длине. Ее применяют в качестве защитного покрытия и армирования основы. Материал используется в различных областях: судостроении, авиации, военной промышленности, производстве спортивного, туристического и медицинского инвентаря.

Из полимера производят палатки, зонты, авто- и мотоэкипировку. В продаже можно встретить лодки, катера и яхты из кевлара, тросы, используемые в горной промышленности, ортопедические изделия. Популярность приобрели телефонные чехлы из полимера с уникальной прочностью и малым весом. Рыбаки охотно приобретают кевларовые поводки на щуку, а сварщики и пожарники используют страховочную привязь кевлар 650к при работах на высоте.

Музыканты также знают, что такое кевлар. Так, кевларовая сетка используется в акустических или электронных барабанных установках, а теннисисты пользуются ракетками с кевларовыми струнами. В спортивной среде материал нашел широкое применение. Перчатки для сноуборда из полимера отличаются невероятной прочностью и удобны в эксплуатации. Из кевлара также изготавливают альпинистские веревки и тросы.

В производстве военной одежды используется как кевларовая ткань, так и отдельные нити для армирования. Пистолетный страховочный шнур из кевлара защитит от потери или хищения оружия.

Одежда и обувь

Специализированная экипировка из полимера обойдется в круглую сумму, но она себя полностью оправдывает. Мотоджинсы с кевларом защитят от травм при выполнении трюков. Также профессиональным гонщикам и любителям экстремальной мотоезды рекомендованы перчатки кевлар, куртка и обувь из кевлара. Туристы, скалолазы и бегуны смогут примерить новинку рынка – носки из кевлара. Это неветряное прочное изделие, не склонное к истиранию.

Стрелкам производители военной экипировки подготовили тактические перчатки – изделия, защищающие руки во время стрельбы. Для любителей активного отдыха разработана специализированная обувь: ботинки мотор 10 кевлар, раббер кевлар и др.

Ассортимент усиленной одежды поражает. Потребителям доступны перчатки с кевларом, а также специализированные краги. Для повышенной защиты в экстремальных условиях подойдут джинсы и рубашки из кевлара, кофты и куртки, головные уборы. В список востребованной одежды с кевларом в первую очередь входят жилеты с защитными характеристиками. Однако в продаже найдется и такая неординарная вещь, как толстовка из кевлара, которая подойдет для туризма или спорта.

Средства защиты

Кевларовое волокно также используется при производстве аварийных стоп-тросов, канатов, средств индивидуальной защиты. Полимерные пластины для бронежилетов применяются давно. Они доказали свою прочность и защитные свойства. Усиленные вставки способны выдержать не только напор огнестрельного оружия, но и взрывную волну.

Характеристики кевларовых жилетов уникальны и до сих пор не превзойдены. Требуется несколько слоев материала для достижения необходимой прочности. Но малый вес и низкая плотность арамидного волокна компенсируют многослойность. По этой причине кевларовый бронежилет считается одним из лучших в военном деле.

Виды и их свойства

У ткани кевлар немало разновидностей. Каждая обладает уникальными характеристиками и используется в различных сферах жизни. По этой причине нельзя назвать универсальные свойства кевлар, ведь в каждом конкретном случае они будут разниться. Назовем основные виды ткани:

• К29 – ходовой вариант, который нашел применение в производстве спецодежды, военной экипировки, спортивного снаряжения. Это одна из старейших марок, что используется в качестве основного материала при производстве силовых кабелей, тормозных колодок автомобиля и др.;
• К49 – материал, применяемый в качестве армирующего при изготовлении композитов. Используется в судо-и авиастроении, в кабельной промышленности, при производстве пластмасс;
• K100 – если обычно кевлар бывает черным, то у этой марки нити окрашенные. Это необходимо для изготовления защитных и обшивочных покрытий, при производстве спортивной одежды и экипировки;
• К119 – марка гибкого арамидного материала с повышенной прочностью и растяжением. К119 используется для усиления резиновых изделий, в том числе автомобильных шин;
• K129 – укрепленное волокно, нашедшее применение в производстве бронежилетов и бронешлемов;
• КМ2 и КМ2+ – арамидное волокно с улучшенными характеристиками. Укладывается в несколько слоев, имеет влагостойкую защиту, используется в военной промышленности;
• XP – разновидность КМ2+ с добавлением смол. Обладает улучшенными баллистическими показателями.

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.

Как купить кевларовую ткань

Купить кевларовую ткань можно практически в любом магазине тканей. Стоимость кевлара варьируется в зависимости от плотности и вида – полотно, лента или нить. Средняя цена 1 м. кв. кевларового полотна составляет 2 500 рублей.

Кевларовая ткань поражает своими физическими и химическими свойствами. Это современный высокопрочный материал, характеристики которого были по достоинству оценены и применены в самых различных областях от производства одежды до укрепления деталей авиационных двигателей.

Компании-разработчики арамидных тканей не останавливаются на одном кевларе, совершенствуя это волокно и создавая аналоги по свойствам превосходящие кевлар.

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.

Как работать с арамидными тканями

Столь прочный материал требует специального инструмента для работы с ним. Композитные пластики на основе арамидных добавок и плотные утолщенные ткани раскраивают с помощью лазера или алмазного режущего инструмента – дисковых пил и кольцевых сверл с напылением. При пошиве одежды из арамидных тканей, раскрой можно сделать с помощью ножниц. Только ножницы эти должны быть специальные, именно для работы с волокнами арамида.

Эти ножницы отличаются от обычных специальным усиливающим покрытием лезвий и наличием микрозубцов на одном из них. Покрытие стойкое к химическим соединениям, не реагирует на ультрафиолетовое излучение и обеспечивает защиту лезвий от абразивного износа. Состав покрытия обеспечивает хорошее скольжение и ножницы легко и плавно режут прочный материал.

Сшивают арамидные ткани кевларовыми нитками, имеющие высокие прочностные и огнестойкие характеристики. Для машинной строчки подбирают иглы размером 140-160, но не обычные, а те, что используют при шитье трикотажа, кожи или джинсы. Для ручного шитья необходимо выбирать прочные иглы из закаленной стали. Чтобы предотвратить осыпание краев, их можно защитить клеевой лентой – обжечь не получится, поскольку материал не плавится.

Свойства арамидных волокон поражают воображение. Но природа удивляет нас еще больше. Так, к примеру, нить, которую прядет золотой паук, превышает прочность арамидных нитей. А в Израиле ученые разработали наноматериал органического происхождения, который по своей структуре напоминает бляшки в мозге больных Альцгеймером.  Невероятные возможности нового материала открывают безграничные возможности применения.

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.

Применение

Изначально материал разрабатывался для армирования автомобильных шин, для чего он используется и по сей день. 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 акустических динамиков и в протезно-ортопедической промышленности для увеличения износостойкости частей углепластиковых стоп.

Кевларовое волокно также используется в качестве армирующего компонента в , 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.). Также он используется в обувной промышленности для изготовления антипрокольных стелек.

Средства индивидуальной бронезащиты

Органотекстолит на основе ткани кевлара для защитных элементов бронежилета (Военно-исторический музей Бундесвера, ФРГ.)

Фрагменты тканевополимерного шлема из кевлара, использованного в бою для поглощения энергии взрыва ручной гранаты, северо-восточный Ирак, 2004. Личный состав отделения спасен, капрал Данэм, закрывший шлемом гранату, погиб.

Механические свойства материала делают его пригодным для изготовления средств индивидуальной бронезащиты (СИБ) — бронежилетов и бронешлемов. Исследования второй половины 1970-х годов показали, что волокно марки кевлар-29 и его последующие модификации при использовании в виде многослойных тканевых и пластиковых (тканевополимерных) преград дают наилучшее сочетание скорости поглощения энергии и длительности взаимодействия с ударником, обеспечивая тем самым относительно высокие, при данной массе преграды, показатели противопульной и противоосколочной стойкости. Это одно из самых известных применений кевлара.

Кевлар обладает сравнительно небольшим весом, при этом значительной силой внутреннего трения, которая позволяет быстро рассеивать кинетическую энергию при столкновении, превращая её в тепловую. При этом он из-за своей тонкости не способен остановить острые и тяжёлые предметы, обладающие большим импульсом, к примеру, винтовочную пулю или лезвие штыка. По этой причине в современных армейских бронежилетах его комбинируют с дополнительными защитными пластинами из стали, титана или керамики, которые недолговечны, но способны спасти жизнь солдату в бою, а также с амортизирующими элементами для уменьшения заброневых действий снарядов.

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 США (англ. 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. Было установлено, что при намокании защитные свойства кевлара ухудшались. Способность защищать от пуль также уменьшалась после воздействия ультрафиолета, в том числе солнечного света. Химчистка и отбеливатели также негативно сказывались на защитных свойствах ткани, так же, как и неоднократные стирки. Чтобы обойти эти проблемы, был разработан водостойкий жилет, имеющий покрытие из ткани для предотвращения воздействия солнечных лучей и других отрицательно влияющих факторов.

Судостроение

С начала 1990-х годов 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, Dolphin, Danish yacht, Zeelander Yachts), делая в год не очень большое количество яхт, планомерно переходят на использование кевлара. Одним из лидеров в производстве яхт из кевлара считается[кем?] итальянская верфь Cranchi, которая производит яхты из кевлара размером от 11 до 21 метра.

Сфера применения арамидных тканей

Благодаря высокой стойкости и прочности ткани из арамидных волокон нашли очень широкое применение. Армирование шин было изначально основным видом использования арамидных нитей и тканей. До настоящего времени не придумали ничего более надежного и применение их в этих целях продолжается.

Композитные материалы на основе арамидных волокон отлично зарекомендовали себя в самолетостроении, в строительстве корабельных судов и в космических технологиях.  Одежда для горячих производств немыслима без использования арамидных тканей. Спецодежда, спортивные костюмы, изготовление сверхпрочных и легких тросов и канатов, оплетка кабелей, изоляция электродвигателей – наверное, все перечислить невозможно. Границы использования этих чудо-тканей постоянно расширяются. Особую гордость производителей вызывает применение арамида в изготовлении бронежилетов и касок. Использование российской ткани Русар для этих целей на настоящий момент признано самым лучшим в мировой практике.

Состав

Для получения кевлара требуется арафенилендиамин и терефталоилхлорид в растворе N-метилпирролидона либо хлористого кальция. Изготовление полимеров сегодня не вызывает технических сложностей, но по-прежнему имеет высокую себестоимость. Превзойти кевларовое волокно по ряду показателей удалась советским ученым, разработавшим СВМ. Однако получаемый продукт получился очень дорогим, и его выпуск пришлось приостановить.

Сложная формула определяет структуру и состав параарамидных волокон. Ароматический полиамид демонстрирует завидную стабильность, что объясняет конечные характеристики арамидных тканей, в том числе кевлара: низкую плотность при фантастической прочности, термоустойчивость.

Чего только ни делают из технологичного материала – производство кевлара необходимо для изготовления бронежилетов, защиты беспилотных летательных аппаратов, а итальянская верфь Cranchi планомерно переходит на выпуск яхт исключительно из кевлара.

Что за ткань

Мы выяснили, кто изобрел кевлар, но на этом путь пара-арамидного волокна не заканчивается. Группа химиков компании «Дюпон» под руководством Стефани Кволек впервые получила новый материал в 1964 г. После изобретения арамидного волокна велись работы по усовершенствованию его производства. Изготовление композиционного материала в промышленных масштабах началось с начала 70-х гг.

Кевларовая нить получается методом экструзии – продавливания раствора через специальную форму. Такая ткань, как кевлар, стала символом невероятной прочности и термостойкости. Семейство арамидных волокон, помимо кевлара, состоит из тварона, терлона и СВМ. Все они производятся на основе парафенилендиамина и терефталоилхлорида.

Нередко сравнивают карбон и кевлар, но у этих материалов мало общего. Волокно кевлар является результатом поликонденсации полипарафенилен-терефталамида. Углеткань получают из углеродного волокна методом полимеризации. Также материалы отличаются по характеристикам и назначению.

Ткань кевлар представляет собой синтетический продукт специального назначения. Ее практически не используют в быту, что обусловлено не только уникальными характеристиками, но и высокой стоимостью. Кевлар производства «Дюпон» используется преимущественно для спецодежды и при изготовлении средств индивидуальной защиты.

Производство кевларовой ткани

Кевлар – чистейший полимер, получаемый с помощью поликонденсации в специальном растворе при низких температурах. В раствор хлористого кальция и метил-пирролидона добавляются реагенты, которые выделяют особое вещество с качествами жидких кристаллов.

Внешне они представляют собой гель или крошку, которую промывают и просушивают. Далее, пропуская получившийся полимер через фильеры, формируются нити или волокна, которые повторно направляются в осадительную ванну, промывают и снова высушиваются.

Производство кевлара – дорогостоящий процесс, т.к. возникают трудности с использованием серной кислоты, необходимой в процессе синтеза и образования волокон кевларовой ткани.

Свойства кевларовой ткани

Кевларовые нити обладают прочной структурой, которая по крепости превышает сталь в 5 раз, по жесткости кевлар может сравниться со стекловолокном.

Кевлар, не смотря на свое химическое происхождение, абсолютно безопасен для здоровья человека, устойчив к перепадам температур и сохраняет свои свойства в самых сложных условиях, не возгорается и не плавится.

Кевларовая ткань не боится воздействия органических растворителей, устойчива к коррозии. Под воздействием низких температур кевларовая ткань не только не портиться, но становится еще прочнее.

Изделия из кевларовых тканей защищают от ударов и порезов. Не смотря на все достоинства этого материала, есть у него и слабые стороны. А именно — под воздействием солнечных лучей и влаги структура ткани разрушается, волокна становятся менее прочными и теряют свои свойства.

Некоторые производители покрывают изделия из кевлара специальным оберегающим слоем, позволяя свести к минимуму и этот недостаток.