В настоящее время кевлар стал привычным компонентом одежды и экипировки людей, чья жизнь постоянно подвергается опасности: военных и силовиков, космонавтов и исследователей, спортсменов и пожарных. Кевларовые волокна используют везде, где требуется повышенная прочность, начиная от автомобильных шин и заканчивая корпусами яхт, область их применения постоянно расширяется, а технология получения – усовершенствуется. Этот материал был получен полвека тому назад, и многим покажется странным, что его автором стала женщина.
Как появился кевлар?
Символично, что изобретательница этого уникального волокна Стефани Кволек в детстве любила шить одежду для кукол. После школы она получила специальность химика в университете Карнеги, но мечтала о медицине. Чтобы заработать средства для обучения в университете, в 1946 году девушка стала работать в знаменитом концерне Дюпон, и вскоре поняла, что ее призвание – все-таки химия. В 1964 году группа Кволек работала над усовершенствованием получения полиарамидов – полимерных веществ со стержнеобразной структурой, которые могли бы заменить стальной корд в шинах. Отказавшись от метода расплава, Стефани смогла получить необычного вида раствор, который при пропускании через фильеры превращался в арамидные нити.
Когда полученное волокно стали тестировать на прочность, исследователи решили, что аппаратура сломалась – показатели прочности нового материала были в пять раз больше, чем у стали.
Новый материал, получивший название кевлар, получил коммерческое применение в семидесятых годах. Его стали использовать для производства шин, кордовых лент, композитных материалов. В это же время на высокую прочность полиарамидных волокон обратили внимание военные и силовые структуры, целью которых была разработка индивидуальных средств защиты. Идея бронежилета появилась еще во время Первой мировой войны (ее автором был писатель Конан Дойл), но традиционные металлические пластины были тяжелыми и сковывали движения.
Специалисты американского Национального института правосудия несколько лет проводили тщательные исследования, в ходе которых доказали, что устойчивость к пулевому выстрелу для наиболее распространенного 38 калибра обеспечивает кевларовая ткань в семь слоев. Последний этап полевых испытаний показал, что прочность такого бронежилета уменьшается при его намокании и при воздействии УФ-лучей. Также было установлено, что изделия из кевларовой ткани ухудшают свои защитные свойства после нескольких стирок, и что они не переносят отбеливания и химчистки.
Результатом проведенных разработок стал кевларовый бронежилет с покрытием из водостойкой ткани, обеспечивающей защиту армированного слоя от воды и солнца. Кроме того, в качестве средств индивидуальной защиты стали применять кевларовые каски, перчатки, стельки обуви и др.
Свойства арамидных волокон
Кроме высокой прочности, кевлар обладает множеством других уникальных свойств, а именно:
- при контакте с огнем и высокими температурами это волокно не горит, не дымится и не плавится;
- кевлар не токсичен и не взрывоопасен;
- температура его терморазложения составляет 430-450 градусов;
- прочность армидных волокон начинает постепенно снижаться при нагреве более 150 градусов;
- при замерзании кевлар становится только прочнее, он способен выдерживать криогенные температуры (до -200 градусов);
- этот материал является электроизолятором.
К тому же ткань из кевлара отличается мягкостью, гигроскопичностью и способностью к воздухообмену, и вполне комфортна при использовании. Правда, это не относится к одежде, предназначенной для работы в условиях открытого огня и высоких температур. Для повышения термостойкости кевлар покрывают алюминием. Материал из такого волокна надежно защищает от мощного теплового излучения, контакта с раскаленными до 500 градусов поверхностями, а также от брызг раскаленного металла.
Следует также добавить, что этот материал довольно легок – один метр ткани весит 30-60 г, и хотя он не дешев (от 30 долларов за квадратный метр), его прекрасные защитные свойства вполне оправдывают такие расходы. Несколько дешевле стоят защитные материалы, армированные кевларовыми нитями, что придает им стойкость к разрыву и абразивному истиранию. Такие ткани используют для защитных вставок в рабочей и спортивной одежде, перчаток, а также в качестве износостойких стелек. Уход за изделиями из них чрезвычайно прост. Их не следует:
- часто стирать;
- чистить химическими реагентами;
- подвергать действию солнечных лучей.
Где применяется кевлар?
Данное высокопрочное волокно находит самое разнообразное применение – от авиационной и космической промышленности до спортивной и туристической одежды. На рынок кевлар поступает в виде нитей, корда, ткани, а также как составляющая композитных и смесовых материалов. Основными способами его применения являются:
- производство армированных шин;
- изготовление медных и оптоволоконных кабелей;
- гидротехнические и газотехнические системы высокого давления;
- авиационная и космическая техника;
- кораблестроение;
- протезирование и ортопедические изделия;
- средства индивидуальной защиты для армии, силовых структур, лиц, работающих в экстремальных условиях;
- спортивная одежда и оборудование.
Без сомнения, в ближайшем будущем можно ожидать как совершенствования этого замечательного материала, так и новых возможностей его применения.
