Всё чаще в самых разных областях промышленности применяются современные высокотехнологичные материалы. Одним из них является кевларовая ткань. Данный элемент отличает от других средств великолепная устойчивость, как к трению, так и к точечному удару. Так в композитных материалах его чаще всего комбинируют с разнообразными эпоксидными смолами, в свою очередь в текстильной промышленности кевларовая ткань нашла широчайшее применение. Такой высокотехнологический материал, как кевлар применяют при пошиве курток, джинсов, перчаток, для производства тросов и многого другого.

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.

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.

Композитные материалы

Арамидные волокна широко используются для армирования композитных материалов, часто тот же кевлар используется в сочетании с углеродным волокном и стекловолокном. Матрицей для высокопроизводительных композитов, как правило, служит эпоксидная смола. Типичные области применения включают производство монококов для гоночных болидов серии F1 (тип пространственной конструкции, в которой (в отличие от каркасных или рамных конструкций) внешняя оболочка является основным и, как правило, единственным несущим элементом); вертолетных лопастей, инвентаря для тенниса, настольного тенниса, бадминтона и сквоша, производство байдарок, бит для крикета, клюшек для хоккея на траве и палок для лакросса.

Применение кевлара

Как упоминалось выше, целью разработчиков было создание легкого, но в то же время прочного материала, который смог бы заменить тяжелую сталь при производстве шин.

Позднее, благодаря великолепным свойствам кевлара его начали использовать при пошиве одежды, спецовок, военной формы и т.д.

Броня

Кевлар является известным компонентом для производства средств личной брони и защиты. Боевые шлемы, баллистические маски для защиты лица и бронежилеты выполнены с применением кевлара.

Вооруженные силы различных стран применяют кевлар для создания пуленепробиваемых масок и подшлемников для экипажей бронетанковой техники.

Прочность кевлара настолько велика, что его применяют в качестве брони для авианосцев класса «Нимиц».

В гражданской сфере свойства кевлара используются при создании снаряжения для защиты работников органов экстренного реагирования. Бронежилеты сотрудников полиции, частных охранных предприятий и бойцов спецназа выполнены также из кевлара.

Спортивный инвентарь

Кевлар используется для обкладки велосипедных шип, что повышает их устойчивость к проколам. Также волокна кевлара применяются для увеличения отскока теннисных ракеток и уменьшения их веса.

В мотоспорте кевлар используется для производства безопасной одежды для спортсменов-мотоциклистов, укрепления элементов в области плеч и локтей.

Свойства кевлара с успехом нашли применение в других видах спорта – создания курток, брюк, элементов масок в фехтовании, в японской искусстве стрельбы из лука Кюдо для укрепления тетивы, для повышения производительности в парусах для гоночных лодок и т.д.

Музыкальные инструменты

Кевлар имеет отличные акустические свойства, которые нашли применение при создании диффузоров акустических динамиков для передачи низких и средних частот.

Кевлар используется в качестве основы в струнах для струнных инструментов. Струны из кевлара становятся более прочными, гибкими и стабильными к температурным скачкам.

Другие сферы применения

Благодаря своим физическим свойствам кевлар применяется как армирующее волокно, позволяя делать детали более легкими и прочными. Кевларовое волокно используют для укрепления кабелей, что защищает провода от растяжения и обрыва.

Возможность комбинирования кевлара с другими полимерами путем химической реакции позволяет создать более совершенные материалы, применяемые в специфических областях.

Как пример, карбон-кевлар, который отличается высокой термостойкостью и легкостью и применяется для строительства корпусов высокоскоростных лодок.

Кевлар это полимерное синтетическое волокно из арамида, явилось результатом случайного открытия, которое сделала женщина Стефания Кволек исследовавшая полимер в одной из лабораторий фирмы DuPont. Первоначально разрабатывалось ткань кевларовая для армирования автомобильных шин, повышения их прочности и снижения веса покрышек. И сейчас его используют при изготовлении автомобильных шин. Кроме этого, ткань кевларовая используют как армирующее для композитных материалов, они при этом отличаются прочностью и лёгкостью. Ткань кевларовая сохраняет прочность и эластичность при низких температурах, (-190°C), причем, при этих температурах кевлар становиться более прочным. Ткань кевларовая не плавится и разлагается при довольно высоких температурах (430-480°C). Температура при которой оно разлагается, зависит от скорости нагрева и времини воздействия температуры. Существуют так называемые гибридные ткани, в состав которых кроме кевлара входят стеклянные волокна и угольные волокна. Для здоровья, кевлар абсолютно без вреден.

Кевлар обладает такими свойствами: он негорючий и термостойкий. Используют кевлар для изготовления пожарных костюмов, костюмов и перчаток которые практически нельзя разрезать, используют их в основном спецслужбы. Волокна кевлара при одинаковом весе в пять раз прочнее стали. Самую большую известность кевлар получил благодаря изготовлению из него бронежилетов. Успешное их производство с использованием кевларового волокна дало толчек для массового применения Кевлара. Сейчас кевлар используют в различных областях таких как аэрокосмическая и военная промышленность.

В бытовых целях изделия из кевлара применяется в тех областях которые требуют высоких показателей связанных с износостойкостью материалов, а также особой прочности высокой термостойкости, это альпинистские верёвки, различные оттяжки, кевларовая пленка, шлемы, и специальные
кевларовые перчатки где кевлар применяют с внутренней стороны. Можно кевларовые перчатки купить и они защитят от порезов ваши руки и при этом они не имеют швов и позволяют рукам дышать. Кевларовые перчатки используются в сферах связанных с опасностью порезов, при работе с раскаленными предметами. Перчатки из кевлара огнеустойчивы и в течении пятнадцати секунд выдерживают температуру около 350 градусов по Цельсию, вот еще одна причина кевларовые перчатки купить. Но перчатки из кевлара боятся горячих жидкостей. температура которых более 40 градусов. Стирать перчатки из кевлара следует в воде не горячее 40°С. используя нейтральные моющие средства, сушить при комнатной температуре.
Ткань кевларовая используют для изготовления композитных материалов. Механические свойства кевлара прочность и способности рассеивать энергию пули нашли свое применение и для диффузоров динамиков.

Кевларовый диффузор динамика может дать наилучшие результаты, в отличии от других материалов, особенно в среднем диапазоне частот. Эффективная зона излучения такого кевларового диффузора постепенно будет уменьшатся по мере увеличения частоты, и результате этого его рассеяние существенно ровнее по всему диапазону частот, в отличии от диффузора сделанного из очень твердого материала.

Обычно с увеличением мощности на динамик увеличиваются и искажения . Если бумажные динамики нагрузить такой мощностью, при которой динамик начнет хрипеть, то при этой же мощности на динамике из кевлара таких искажений не будет, и такой кевларовый динамик еще и еще можно грузить до появления заметных искажений. На кевларовом динамике искажения появляются при довольно большой мощности, это сразу слышно.

Если рассматривать в качестве материала для диффузора углепластик то этот материал, обладает более сильными демпфирующими способностями, поэтому на углепластиковых динамиках практически нет таких резонансов как у кевларовых.

Сравним импульсные отклики двух динамиков, с разными диффузорами, один из кевлара, другой из пластика. И поскольку пластик гомогенен то есть, его механические свойства одинаковы во всех направлениях. В пластиковом диффузоре волновой фронт имеет форму окружности, эти последовательно отражаемые волны складываются в набор концентрических колец, затем они передают уху слушателя запаздывающий звук, окрашивающий исходный звук.

Механические свойства диффузора из кевлара меняются в зависимости от угла по отношению к волокнам, и здесь сразу после подачи сигнала волна начинает принимать квадратную форму, это обусловлено тканью кевлара, таким образом, слушателю передается гораздо меньше запаздывающей энергии.При этом воздух просто перемешивается вблизи поверхности диффузора.

Кевларовый диффузор он прочный и уникально легкий. Если рассматривать звучание динамика из кевлара то бас у него звучит довольно жестко. Не каждому понравится такой звук, однако точность которую дают кевларовые динамики это идеальный вариант для участия в соревнованиях по авто звуку, именно с диффузором из кевлара можно достичь максимальной мощности. Это так же один из лучших вариантов снизить вес подвижной части и получить максимум импульсных характеристик. Цвет кевларовых диффузоров — только желтый или оранжевый.

Создаются материалы, содержащие помимо кевларового волокна еще стеклянные или угольные волокна или карбоновые или волокна легкого полимера или и то и другое. Сделанные из такова материала диффузор отменно отыграет самые нижние регистры, добавляя аудиосистеме раскатистый приятный бас. Безусловно такой диффузор прочен и выдержит экстремальные нагрузки.

Если рассматривать самые распространенные на нашем рынке динамики, то как правило диффузор динамика либо бумажный либо полипропиленовый, это объясняется их сравнительно не высокой стоимостью. Итак бумажные динамики отличаются между собой различной технологией изготовления. Известны прессованные бумажные диффузоры, когда из листов бумаги штампуют конические формы, динамики сделанные по такой технологии являются самыми дешевыми и относятся к самой низкой категории. Более технологичной считается технология в которой применяется литье бумажной массы, ее как правило наносят на металлическую сетку и после застывания получается заготовка для бумажного диффузора. Для автомобильных динамиков очень важно защитить их от влаги иначе использование динамиков с бумажным диффузором становится бессмысленным. Для этого используют пропитки,свойства этих покрытий и дают возможность использования динамиков с бумажными диффузорами в автомобилях. У разных фирм производителей разные и составы пропитывающих смесей. Динамики с полипропиленовыми диффузорами устойчивы к влаге, их можно с уверенностью устанавливать в автомобилях, ставить в двери где влажность самая высокая . Недорогое сырье для полипропиленовых диффузоров обусловило его массовое производство как ширпотреба. Лучшие образцы динамиков с полипропиленовыми диффузорами высоко ценятся и отличаются высокой прозрачностью звучания которая по своим свойствам не уступает бумажным. Естественно возникает вопрос- какой диффузор лучше?

Так почему же стоит выбрать именно динамики с кевларовым диффузором?

Знаменитый “кевларовый” звук, слух воспринимает как напористое и убедительное. Кевларовые диффузоры отличаются прочностью, выдерживают перепады температур, повышенную влажность это отличный вариант для установки в автомобилях,.

Производители кевларовых динамиков для ухудшения звучания применяют различные добавки , используют трехслойный материал, состоящий из сотового слоя-заполнителя.

ПОЛЕЗНЫЕ СТАТЬИ:

• Мощность rms.

• УСИЛИТЕЛЬ МОНОБЛОК.

Уход за кевларовой тканью

Ухаживать за изделиями из кевлара не сложно, при этом нужно учитывать недостатки этого полимера, а именно:

• не подвергать изделия воздействию высоких температур – при повышении температуры до 150С волокна теряют прочность;
• не стирать изделия слишком часто – на практике их не стирают вообще, так как кевлар боится воды. В некоторых ситуациях, когда изделия применяются в сложных природных условиях необходимо ограничить их соприкосновение с водой;
• не использовать для очистки изделий химические реагенты – реакция между полимером и другими химическими компонентами может быть непредсказуемой;
• не подвергать изделия воздействию солнечных лучей – это основной недостаток арамидных волокон, под воздействием ультрафиолета прочность кевларовых волокон снижается. При длительном воздействии солнечных лучей изделия из кевлара просто «рассыпаются».

Структура и свойства

Молекулярная структура кевлара: жирным выделен мономер, пунктирные линии указывают на водородные связи.

После образования волокон кевлара их прочность на растяжение составляет около 3620 МПа, а относительная плотность 1,44. Своей высокой прочностью полимер обязан множеству связей между мономерами. Эти связи имеют большее влияние свойства на кевлара, чем ван-дер-ваальсовы силы и длина цепи, которые обычно влияют на свойства других синтетических полимеров и волокон, таких как Dyneema. Наличие солей и некоторых других примесей, особенно кальция, может повлиять на свойства конечного продукта, и при производстве стараются избежать включения примесей в состав кевлара.

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.

Углеткани

Углеткань (углеткани или карбоноткани, от «carbon», «carbone» — углерод) — ткани сплетенные из нитей углеродного волокна. Такие нити очень тонкие (примерно 0.005-0.010 мм в диаметре[1]), сломать их очень просто, а вот порвать достаточно трудно. Из этих нитей сплетаются ткани. Они могут иметь разный рисунок плетения (ёлочка, рогожа и др.). Материалы отличаются высокой прочностью на разрыв, жёсткостью и малой массой, часто прочнее стали, но гораздо легче (по удельным характеристикам превосходит высокопрочную сталь, например 25ХГСА).

Нити углерода обычно получают термической обработкой химических или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода. Термическая обработка состоит из нескольких этапов:

1. Первый из них представляет собой окисление исходного (полиакрилонитрильного, вискозного) волокна на воздухе при температуре 250 °C в течение 24 часов. В результате окисления образуются лестничные структуры.
2. После окисления следует стадия карбонизации — нагрева волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование графитоподобных структур.
3. Процесс термической обработки заканчивается графитизацией при температуре 1600-3000 °C, которая также проходит в инертной среде. В результате графитизации количество углерода в волокне доводится до 99 %.

Помимо обычных органических волокон (чаще всего вискозных и полиакрилонитрильных), для получения нитей углерода могут быть использованы специальные волокна из фенольных смол, лигнина, каменноугольных и нефтяных пеков. Кроме того, детали из карбона превосходят по прочности детали из стекловолокна, но, при этом, обходятся значительно дороже аналогичных деталей из стекловолокна.

Углеткань наиболее часто используется для создания углепластиков, карбона, по технологиям:

Прессование.

Углеткань выстилается в форму, предварительно смазанную антиадгезивом (например, мыло, воск, воск в бензине, Циатим-221, кремнийорганические смазки). Пропитывается смолой. Излишки смолы удаляются в вакууме(вакуум-формование) или под давлением. Смола полимеризуется, иногда при нагревании. После полимеризации смолы изделие готово.

Контактное формование.

На примере изготовления бампера: берется металлический исходный бампер(-«болван»), смазывается разделительным слоем. Затем на него напыляется монтажная пена (гипс, алебастр). После отвердевания — снимается — это матрица. Затем её смазывают разделительным слоем и выкладывают ткань. Ткань может быть предварительно пропитанной, а может пропитываться кистью или поливом непосредственно в матрице. Затем ткань прокатывается валиками — для уплотнения и удаления пузырьков воздуха. Затем полимеризация (если отвердитель горячего отверждения, то в печи, если нет, то при комнатной температуре — 20 °C). Затем бампер снимается, если надо — шлифуется и красится.

Трубы и иные цилиндрические изделия производят намоткой. Форма волокна: нить, лента, ткань. Смола: эпоксидная или полиэфирная. Возможно изготовление форм из углепластика в домашних условиях, при наличии опыта и оборудования.

ссылка: Углепластики — википедия

перейти в Каталог тканей

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.

Содержание

1 История 2 Производство 3 Структура и свойства 4 Тепловые свойства 5 Применения 5.1 Защита 5.1.1 Криогеника 5.1.2 Броня 5.1.3 Средства индивидуальной защиты 5.2 Спортивный инвентарь 5.2.1 Обувь 5.3 Музыка 5.3.1 Звуковое оборудование 5.3.2 Струны 5.3.3 Барабаны 5.4 Другие области применения 5.4.1 Танцы с огнем 5.4.2 Сковороды 5.4.3 Веревки, кабели, оболочки 5.4.4 Выработка электроэнергии 5.4.5 Строительство зданий 5.4.6 Тормоза 5.4.7 Температурные компенсаторы и шланги 5.4.8 Физика элементарных частиц 5.4.9 Смартфоны 6 Композитные материалы