Що таке кевлар: усе, що потрібно знати про матеріал

Коли йдеться про військове спорядження та засоби захисту, вибір матеріалу відіграє вирішальну роль. Адже від того, з чого виготовлено бронежилет, шолом чи ыншы елементи захисту залежить безпека та навіть життя військовослужбовця. Серед різноманіття варіантів особливе місце посідає кевлар – високоміцна синтетична тканина, що використовується для виробництва бронезахисту.

Сьогодні разом із ukrarmor пропонуємо розглянути переваги та недоліки кевлару, дізнатися більше про процес виготовлення та особливості цього матеріалу. Нагадуємо, що раніше ми розповідали, як вибрати шолом, який захистить вас під час виконання бойових завдань.

Що таке кевлар?

Кевлар – це арамідне синтетичне волокно, відоме своєю надзвичайною міцністю. Матеріал було створено у 1965 році корпорацією DuPont: дослідження компанії спочатку зосереджувались на пошуку нового полімеру для заміни скляних волокон в автомобільних шинах.

Він належить до класу високоміцних полімерних волокон. Завдяки особливій будові молекул кевлар демонструє унікальні фізико-механічні властивості. Матеріал у 5 разів міцніший за сталь, при цьому гнучкий та еластичний. Він з успіхом використовується там, де потрібні висока надійність, стійкість до екстремальних умов і легкість конструкцій.

Переваги та недоліки кевлару

Кевларова тканина має низку унікальних властивостей, які роблять її незамінним матеріалом для виготовлення засобів захисту. До них належать:

• високий опір: із кевлару можна виготовляти легкі та разом із тим дуже міцні конструкції, наприклад, бронежилети;
• стійкість до високих температур: матеріал витримує до 500°С, тому з нього роблять спецодяг для рятувальників;
• хімічна стійкість: кевлар не руйнується під впливом більшості кислот, лугів та інших хімікатів, тому підходить для роботи в агресивних середовищах;
• низька питома вага: в 4-5 разів легший за сталь, він дозволяє створювати легке спорядження;
• гнучкість: засоби захисту з кевлару не обмежують рухів.

Однак, попри численні позитивні якості, у кевлару є і деякі недоліки, які обмежують сфери його застосування. Основними мінусами кевлару є:

• низька стійкість до ультрафіолету: під дією сонячних променів матеріал швидше руйнується та втрачає свої властивості;
• гігроскопічність: поглинає вологу, тому може втрачати міцність, однак проблема вирішується шляхом додаткового шару водостійкої тканини;
• відсутність опору до стискання: саме через це тканина типу кевлар не може застосовуватися для виробництва капітальних конструкцій.

Попри певні недоліки, загалом кевлар – одне з найкращих сучасних рішень для виробництва засобів захисту завдяки оптимальному поєднанню міцності, легкості та гнучкості.

Які існують види цієї тканини?

Є широка лінійка різних модифікацій кевлару, кожна з яких оптимізована для конкретної мети. Це дозволяє максимально ефективно використовувати унікальні властивості матеріалу в різних галузях:

• Kevlar К29 – це так званий “кевлар для бронежилета”, оригінальний матеріал, стійкий до ударних навантажень.
• Kevlar К49 – побудований за високомодульною технологією, використовується для виготовлення кабелів, канатів, армування пластмаси.
• Kevlar К100 – це кольоровий матеріал, з якого шиють спецодяг, наприклад, військову форму.
• Kevlar К119 – має більшу гнучкість, застосовується для зміцнення виробів із гуми.
• Kevlar К129 – відрізняється підвищеною міцністю, з нього виготовляють броню.
• Kevlar КМ2 – це спеціальне волокно підвищеної міцності, з якого виробляються каски та шоломи.

Бронежилети також виробляються з матеріалів типу АР та ХР. Перший різновид трохи міцніший за Kevlar К29, а другий містить смолу та спеціальне волокно КМ2plus.

Властивості тканини

Матеріал кевлар має надзвичайно високу міцність на розтяг, яка може сягати близько 3650 МПа. Для порівняння, у сталі цей показник становить усього 300 МПа. При цьому щільність матеріалу – 1,44 г/см3 (у сталі – 7,8 г/см3).

Формула кевлара складається з довгих молекул, які мають ланцюжкову структуру. Простими словами, численні хімічні зв'язки йдуть послідовно один за одним, наче ланки ланцюга.

Таке поєднання дозволяє створювати легкий балістичний захист, каски кевларові та бронежилети. Завдяки своїй структурі кевлар чудово поглинає вібрацію. Це особливо важливо в умовах активних бойових дій, коли вибухова хвиля може стати причиною внутрішніх пошкоджень.

Як виготовляють кевлар?

Розуміння того, як виробляється кевлар, допомагає впевнитись у властивостях цього матеріалу. Виготовлення проходить у два основні етапи – синтез полімеру та формування міцного волокна.

Спочатку створюється основа з надзвичайно складною назвою – поліпарафенілентерефталамід. Це поліамід, який утворюється в результаті реакції конденсації між аміногрупою та органічною кислотою.

Хімічна структура кевлару природним чином формує довгі прямі ланцюги-стрижні, щільно зв'язані між собою водневими зв'язками. Це надає матеріалу жорсткості та міцності.

Далі полімер у вигляді гарячого в'язкого розчину продавлюється крізь фільєру для формування тонких ниток – волокон. Їх ріжуть до потрібної довжини, сплітають у пряжу, а з неї на верстатах виготовляють тканину.

Готовий матеріал проходить додаткове оброблення та просочується спеціальними розчинами. Так народжується кевлар – унікальне поєднання міцності, гнучкості та термостійкості.

Області застосування кевлару

Завдяки своїм властивостям кевлар знайшов широке застосування в різних галузях промисловості, науки та побуту. Розглянемо докладніше, в яких сферах найчастіше використовується цей матеріал.

Засоби індивідуального захисту

Найчастіше кевлар використовується саме для виробництва різних елементів бронезахисту, зокрема:

• легких та міцних панелей бронежилетів, які здатні витримувати влучання куль та уламків;
• непробивних військових шоломів та касок, що знижують ризик травмування;
• щитів для спецпідрозділів, які використовуються під час штурмових операцій та забезпечують ефективний захист проти вогнепальної зброї.

Крім того, кевларовий матеріал додається до складу тканин, з яких шиють спецодяг: рукавиці, військову форму, наколінники. Це дозволяє забезпечити додатковий захист проти порізів, ударів та інших ушкоджень.

Суднобудування

З кевлару можуть вироблятися надзвичайно міцні троси, канати, вітрила та інші важливі елементи. Проте цей процес доволі довгий та дорогий, тому таке рішення застосовується здебільшого для зміцнення корпусу по швах.

Також із використанням кевлару будують яхти. Такі судна відзначаються легкістю та швидкістю, а також потребують менше пального.

Авіаційна промисловість

В авіації кевлар застосовується у виробництві стрічок для шин, а також під час створення композитних матеріалів для виробництва фюзеляжів, крил та хвостів. У деяких випадках він може використовуватися для захисту повітряних суден від можливих вибухів.

Спортивне спорядження

Кевларові матеріали застосовують у виробництві велосипедних шоломів, захисного спорядження для авто- та мотоспорту. Ці предмети дещо схожі на військову амуніцію, однак мають менші захисні властивості.

Кевлар – чудовий матеріал для бронезахисту

Отже, що таке кевлар? Це один із найкращих сучасних матеріалів для виготовлення засобів захисту. Поєднання легкості, міцності, стійкості до вогню та хімічних речовин робить його ідеальним для виробництва бронежилетів, шоломів та іншого захисного спорядження, що рятує життя військових. Кевлар не раз довів свою ефективність на полі бою, тому залишається надійним вибором для засобів індивідуального бронезахисту.