Волокна получаются в виде тонких, прочных и жестких волокон, которые наматываются на барабаны. Затем волокна разрезаются по длине и ткутся в прочный ковер. В результате образуется чрезвычайно прочный, чрезвычайно жесткий материал под названием кевлар.
Материал кевлар: что это, его характеристики и история создания
Кевлар был произведен в 1964 году американской компанией Dupont, известной как крупнейший в мире разработчик и производитель нейлона. Материал был изобретен Стефани Кволек, химиком, которая пришла в компанию в качестве стажера. Стефани мечтала изучать медицину, но процесс производства химических веществ оказался настолько интересным, что она решила остаться.
Само появление вещества считается случайностью. Да, производитель искал сверхпрочный материал. Было решено изготовить его с использованием полимеров — полиарамида. Полимерные нити изготавливаются путем плавления исходного сырья и пропускания его через отверстия. Однако полиарамид плохо плавится, поэтому его решили делать из раствора. Для этого они искали подходящий растворитель, но так и не нашли. Ближайший был мутным, и его нельзя было заливать в машину, иначе он засорялся или ломался.
Поиски можно было бы продолжить, но Стефани убедила руководство рискнуть, и оказалось, что решение подходит для производства пряжи. И результат испытаний был потрясающим — материал оказался прочнее стали!
Кевлар был впервые представлен на рынке в 1975 году. В то время в России и Европе разрабатывались аналогичные материалы — СВМ и Twaron. Но кевлар опередил их, и поэтому все ткани этой группы стали называться так.
Что представляет собой кевлар?
Кевлар — это высокопрочный полимерный материал, патент на который принадлежит компании DuPont (США). Это желтоватого цвета параарамидное синтетическое волокно, состоящее из бензольных колец, соединенных в длинные молекулярные цепи. Полимер выпускается в виде пряжи, нитей, шнуров и тканей.
Для ткачества используется пряжа с количеством волокон от 130 до 1000. Они могут быть сплетены с любым рисунком, но наиболее распространенным является полотняное переплетение, при котором нити основы и утка чередуются в шахматном порядке. Она тонкая и легкая и хорошо шьет. Тяжелая пряжа состоит из 500-10000 волокон и используется для технических целей.
Свойства кевларовой ткани
Основные характеристики ткани:
- Прочность. Материал в 5 раз прочнее стали.
- Легкость. Вес 1 метра ткани варьируется от 30 до 60 г.
- Термостойкость. Материал разрушается при температуре свыше 430°С, однако прочность кевлара несколько уменьшается после 150°С. Большим плюсом является то, что он не горюч. Низкие температуры (до –190°С) также не приводят к ухудшению его свойств и даже придают дополнительную прочность. Не страшны кевлару и резкие температурные перепады.
- Стойкость к механическому воздействию, в т. ч. проколам и порезам. Броня из 7 слоев материала обеспечивает надежную защиту от пуль и осколков.
- Способность к воздухообмену. Ткань хорошо пропускает воздух, поэтому одежда из нее комфортна в использовании.
- Низкая удельная электропроводность.
- Безопасность и нетоксичность.
- Устойчивость к коррозии и воздействию органических растворителей.
Материал имеет слабые места. Она боится ультрафиолетового излучения, прямых солнечных лучей и влаги, что делает кевларовую ткань менее прочной и нарушает ее структуру.
Многократная стирка, особенно с отбеливателем и агрессивными химикатами, также влияет на эксплуатационные характеристики материала. При скручивании теряет прочность.
Чтобы минимизировать износ ткани под воздействием неблагоприятных факторов, дополнительная обработка, создающая водонепроницаемый, фотостабильный защитный слой, помогает минимизировать износ ткани. Еще одним недостатком материала является потеря устойчивости к истиранию. Чтобы снизить стоимость ткани и компенсировать эти недостатки, в кевларовую ткань добавляют стеклянные или углеродные волокна.
Преимущественные стороны кевлара
Следующие свойства материала могут быть использованы для выделения его преимуществ:
- сильный, но относительно легкий материал. Удельная прочность на растяжение кевлара 29 и кевлара 49 более чем в восемь раз выше, чем у стальной проволоки;
- в отличие от большинства пластиков, этот вариант не плавится до температуры 450ºC;
- по сравнению с родственным материалом хомекс, кевлар воспламеняется, но при удалении источника тепла горение обычно прекращается;
- крайне низкие температуры не оказывают особого влияния на материал примерно до границы -196 ° C.
Как и в случае со многими другими пластиками, длительное воздействие ультрафиолетового света вызывает обесцвечивание и некоторую деградацию структуры кевларовых волокон.
В то же время материал успешно противостоит воздействию различных химических веществ. Однако длительный контакт с сильными кислотами или щелочами со временем разрушает структуру.
Такой кевларовый чехол для смартфона надолго обеспечит владельца дорогостоящего устройства от проблем повреждений, появления царапин на корпусе устройства и других. Фактически — стальной корпус.
Компания «DuPont» провела тест, в котором кевлар подвергался воздействию горячей воды в течение длительного периода времени (более 200 дней). Испытания показали, что чрезвычайно прочные свойства совершенно не подвержены воздействию влаги.
Недостатки материала
Однако кевлар имеет и некоторые недостатки. В частности, хотя он имеет очень высокую прочность на растяжение, он имеет низкую прочность на сжатие.
По этой причине кевлар не используется вместо стали в качестве основного конструкционного материала, когда речь идет о таких конструкциях, как здания, мосты и другие сооружения, где возникают сжимающие усилия.
Особенности конструкции
Даже самый простой защитный жилет имеет несколько уровней защиты. Как правило, в качестве основы используется баллистическая ткань, которая обладает такими свойствами, как прочность, гибкость и водонепроницаемость. Как правило, оболочка жилета шьется из нейлона. Это легкая ткань, которая действует как тесьма.
Еще один вариант для пошива чехла — ткань Kodura. Этот вариант является более надежным. Он не растягивается, не рвется, как нейлон, и обладает улучшенными защитными свойствами. Кодура также относится к категории нейлоновых тканей, но она более плотная и прочная. Кроме того, Kodura усилена пропиткой и полиуретановым покрытием.
Самым прочным защитным жилетом на сегодняшний день является жилет из кевлара. Кевлар — это материал, который в настоящее время используется для изготовления тяжелых средств индивидуальной защиты. Кевлар производится по современной технологии и считается синтетическим материалом. Его особые свойства основаны на его внутренней структуре, которая состоит из переплетенных волокон, расположенных близко друг к другу.
Кевлар как материал запатентован компанией DuPont. Производитель выпускает 2 типа: 29 и 49. Кевларовая нить изготавливается из параарамидных волокон. Его прочность в 10 раз выше, чем у стальных нитей.
Этот материал обладает высокой ударной прочностью, поэтому жилет из кевлара может выдерживать высокие динамические нагрузки.
Самым большим недостатком кевларовой брони является ее низкая устойчивость к влаге. При намокании она теряет до 40 процентов своей прочности, но хорошая новость заключается в том, что прочность восстанавливается до 100 процентов, когда броня высыхает.
Поскольку кевлар состоит из волокон, он уязвим для острого оружия. Теоретически нож может легко разделить волокна и пробить броню. Когда люди говорят о кевларовой броне, они имеют в виду защитное средство, состоящее из ткани, сложенной в 20-25 слоев.
Основные характеристики
Кевларовая броня обладает традиционными свойствами:
- изготовлена из высокопрочных материалов;
- относится к категории продуктов технологии полного жизненного цикла;
- подлежит ремонту;
- используется при температурном режиме от -50 до +50 градусах;
- вес – от 9 килограмм.
Как выбрать бронежилет
Защитные жилеты относятся к категории средств индивидуальной защиты. Она защищает верхнюю часть тела от ударов холодным или огнестрельным оружием, а также от ударов осколками.
Существуют жилеты, известные как жилеты для скрытого ношения. Это означает, что они маскируются под обычную одежду. Броня невидима, ее легко носить, передвигаться и она не вызывает дискомфорта. Но эти особенности оказываются недостатками. Такая защита является преградой только для ножа или малокалиберной пули.
Когда речь идет о защите тела от пули снайпера или автоматной пули, такое устройство не поможет.
Следует рассмотреть более серьезные варианты. Например, броня последних 6-7 классов защиты защищает от пуль с наконечником из жаропрочной стали. В этих случаях используется броня весом 10 кг и более. Также, выбирая броню, помните, что тяжелая броня требует выносливости и сноровки.
Виды бронежилетов
Лучшие виды брони имеют схожие характеристики:
- уровень защиты соответствует классу;
- броня удобна при использовании;
- жилет маскируется внешне;
- чехол обладает особой прочностью;
- у средства есть сертификат соответствия.
Особое внимание уделяется принадлежности к той или иной категории защиты. Этот показатель является первым, на который обращают внимание при выборе брони для военных.
