Кевларовые стены что это?

Кевларовая ткань: материал прочнее стали

Кевлар — название торговой марки высокопрочного полимерного материала (KEVLAR), разработанного учёными американской химической компании DuPont (Дюпон). По прочностным характеристикам превосходит сталь, но намного легче по весу.

Кевлар — первый в группе


Кевлар был изобретён в 1964 году американской учёной-химиком Стефани Луизой Кволек во время её работы в Дюпон.

К 1971 году группе учёных компании удалось доработать материал, и началось его массовое производство.

Кевлар это аналог СВМ и тварон (чего многие и не знают), созданных практически одновременно в России и Европе. Но так как он был первым, все материалы, относящиеся к этой группе, стали называть именно так.

Производство

Кевлар выпускают в виде:

    технических нитей; пряжи; ровинга; тканей.

Свойства кевлара

Обычный диаметр волокон 1 мкм, непрозрачные.

  1. Основной характеристикой материала является его высокая механическая прочность. Плотность и, соответственно, масса достаточно низкие.
  2. Кевлар обладает устойчивостью к растяжению.
  3. Не горит и не плавится, обладает способностью к самотушению. Начинает разлагаться при температурах от 430 °C. При воздействии высоких температур начинает терять прочность только с течением времени, не сразу.
  4. Имеет устойчивость к органическим растворителям.
  5. Обладает высоким модулем упругости.
  6. Устойчив к коррозии.
  7. Под воздействием очень низких температур (криогенных) не только не портится, но и становится ещё прочнее.
  8. Обладает низкой удельной электропроводностью.
  9. Устойчив к порезам.

Применение

Изначально целью разработчиков было создать лёгкое, но очень прочное волокно, которое можно было бы использовать при производстве шин.

Кевларовые ткани

Выпускаются обычно в виде полотна в рулонах под названием Кевлар-49. Также бывают другие виды:

    штапель-кевлар — коротко нарезанные волокна длиной чуть более шести мм. Прочностные свойства теряются из-за нарезки, но сохраняются барьерные. Используется для производства пряжи, войлока и нетканых изделий с высокими теплоизоляционными и виброизоляционными свойствами;

    флок-кевлар — измельчённое волокно (до 1 мм), применяют для армирования различных смол.
    теряют прочность при истирании; разрушаются под действием ультрафиолета. Требуют специального покрытия смолой.

Защитная одежда из кевлара

Армирующие свойства кевлара используют, включая его в состав тканей, из которых изготавливают элементы защитной одежды: перчатки, отдельные вставки в костюм, наколенники, антипрокольные стельки, одежду спортивной группы — для сноубординга, мотоспорта и т. д. Подобная ткань становится устойчивой к порезам и прокалыванию.

С 1970 года велась разработка антипрокольной ткани для бронежилета, а затем началось производство лёгких пуленепробиваемых бронежилетов из нескольких слоёв кевлара. Для того чтобы качества материала не ухудшались под воздействием воды и ультрафиолета, кевларовая броня имеет покрытие из водостойкой ткани.

Также производят другие элементы защиты от огнестрельных и осколочных поражений, например, в бронеавтомобилях.

Спортивное снаряжение

Лыжи, доски для сноуборда, шлемы, лодки и вёсла из кевлара обладают очень высокой прочностью и лёгкостью.

Судостроение

Кевлар начали применять в судостроении относительно недавно — последние два десятилетия. Процесс его производства высокотехнологичный и достаточно дорогой, поэтому его применяют выборочно — для отделки корпуса по швам, в килевой части.
Применяется для строительства яхт. Из этого материала они получаются очень лёгкими, расходуют меньше топлива и способны развивать более высокую скорость.

Узнайте из видео, что это такое кевларовые пакеты и пострадает ли кевларовая ткань от ножа.

Другие сферы

    Кевлар используется в качестве армирующего волокна, чтобы придать материалу прочность и лёгкость. Им укрепляют кабели, продевая нить из кевлара по всей длине, защищая его от растяжения и обрыва. Также его применяют для изготовления ортопедических протезов. Кевларовые канаты характеризуются высокой прочностью, малым весом, устойчивостью к коррозии, не электропроводностью, благодаря чему широко используются в судостроении и горной промышленности, где заменяют стальные тросы. Прочностные свойства волокон кевлара объединяют с термостойкостью карбона и получают гибридный материал — карбон-кевлар. Его используют для строительства корпусов лодок, способных развивать высокую скорость.


Описание кевларовой нити: ее состав, свойства, виды и основные сферы применения

Кевларовая нить – это современное синтетическое волокно, которое прочнее стали в 5 раз. В то же время ткань из него получается легкой, тонкой, приятной на ощупь. Сфера применения кевлара весьма широкая: от производства спецодежды до армирования шин и строительных конструкций. В этой статье вы ближе познакомитесь с материалом и узнаете, где его можно использовать.

Описание метода получения и состава кевларовой нити

Датой изобретения кевлара считается 1964 год. В то время группа химиков американской компании DuPont под руководством Стефани Кволек искала способ заменить металлический корд в автомобильных шинах на более легкие полиарамидные нити. Это позволило бы водителям значительно экономить на топливе.

Стефани Кволек удалось придумать сложный технологический процесс для изготовления нового волокна. Он включает следующие этапы:

  1. При низкой температуре создается раствор из хлористого кальция и метилпирролидона.
  2. В него подмешиваются реагенты. Получается жидкокристаллическое вещество.
  3. Смесь активно перемешивают.
  4. Полиарамидные нити получают путем выдавливания раствора через тонкие отверстия – фильеры. Метод называется экструзией.
  5. Волокна подаются в осадительную ванну, потом промываются и высушиваются.

Кевларовая нить получилась сверхпрочной и хорошо вытягивалась. В ходе тестирования ученые даже решили, что у них сломался измерительный прибор. Однако впоследствии они признали состоятельность идеи Стефани Кволек.

В 40-60-х годах компания DuPont активно работала над улучшением характеристик материала. В 1975 году началось производство кевларовой нити в промышленных масштабах. Похожие синтетические волокна позже изобрели в Европе и России под обозначениями таврон и СВМ. Однако в технической документации все же закрепилось название кевлар.

Характеристики кевларовой нити: плюсы и минусы

Основное преимущество кевларовых нитей – высокая прочность: от 280 до 550 кг на мм². Перерезать их обычными ножницами вряд ли получится. Отсюда вытекает сразу три важных свойства материала:

  • устойчивость к истиранию;
  • способность выдерживать тяжелые предметы;
  • хорошая сопротивляемость к ударам и динамическим нагрузкам.

Волокна имеют низкую плотность – до 1500 кг на м³. Это немногим больше, чем у воды. Материал хорошо пропускает воздух и отводит влагу. В одежде из кевлара человек практически не перегревается и не потеет.

Кроме того, полиарамидные нити обладают следующими плюсами:

  1. Низкая электропроводность. Работать с ними намного безопаснее, чем с металлами.
  2. Устойчивость к коррозии. Неспроста их применяют для обтяжки кабелей и в судостроении.
  3. Не горят и даже не плавятся. Они начинают разлагаться только при температуре выше 430-450 °С, и то спустя несколько часов. Обладают способностью к самотушению.
  4. Не теряют высокие эксплуатационные свойства на морозе. Напротив, отрицательные температуры делают волокна еще прочнее.
  5. Не токсичны. Не вызывают аллергию даже у маленьких детей и пожилых людей.

Однако кевларовое полотно в чистом виде не обеспечивает 100% защиту от тонких и острых предметов. Например, его можно пробить пулей или проколоть шилом. Поэтому при изготовлении брони для военных целей формируется несколько слоев такой ткани, а также добавляются металлические пластины. Также кевлар быстро портится под воздействием воды, химических реагентов и ультрафиолета.

Основные виды кевлара

Полиарамидные нити могут иметь разную толщину, прочность и упругость. Сегодня на рынке в основном представлены следующие виды кевлара:

  1. К-29. Обладает стандартными характеристиками: плотностью от 280 кг на мм², желтоватым цветом, толщиной 1 мм. Применяется для изготовления спортивного инвентаря, защитных вставок в костюмы, ортопедических протезов, нитей для рыбалки, струн для музыкальных инструментов.
  2. К-49. Обладает повышенной устойчивостью к коррозии. Применяется для изготовления автомобильных тросов, шлангов и покрышек, армирования пластмассы.
  3. К2-100. Маркировка обозначает, что нить окрашена. Обычно кевлар К2-100 используется для изготовления оплетки оптоволокна.
  4. К-119. Удлиненные нити, обладающие повышенной гибкостью. Как правило, применяются для армирования автомобильных шин и других резиновых изделий.
  5. КМ2 и КМ2+. Полотно, обладающее повышенной прочностью, защитой от влаги и ультрафиолета. Применяется при изготовлении брони для силовых структур.

Также в продаже встречаются измельченные волокна. Например, штапель-кевлар представляет собой нарезанные нити длиной до 6 мм. Они не такие прочные, как К-29, зато используются для изготовления полотна, обладающего повышенными теплоизоляционными и виброизоляционными свойствами.

Флок-кевлар – это нарезанные волокна длиной до 1 мм. Они предназначены для армирования смол.

В каких сферах применяется кевларовое волокно

Кевлар применяется в любых сферах, где нужно обеспечить защиту чего-либо от механических воздействий и перепадов температур. Однако производство полиарамидных волокон обходится дорого. Поэтому в некоторых случаях его комбинируют с другими материалами.

Текстильная и обувная промышленность

Чаще всего из кевлара шьют спецодежду: куртки, брюки, костюмы и перчатки для лыжников, сноубордистов, альпинистов, мотогонщиков, работников металлургической и химической промышленности. То есть для тех людей, чья деятельность связана с повышенным риском получения травмы.

Также из полиарамидных нитей изготавливают отдельные элементы зимней обуви:

  • антипрокольные стельки;
  • утеплители;
  • шнурки.

Вещи из кевлара теплые и легкие. Они защищают кожу от порезов о стекло, падения на твердую поверхность, раскаленных предметов. Одежда и обувь устойчивы к истиранию, поэтому служат человеку долгие годы.

Военная отрасль

Разработка кевлара для военных целей началось в 70-е годы Национальным институтом правосудия США. Исследователи прошли в своей работе несколько этапов:

  1. Протестировали, способно ли кевларовое полотно останавливать пулю. Как оказалось, нет.
  2. Попытались выяснить, сколько слоев материала требуется для повышения прочности бронежилетов. Ученые проверили свои гипотезы для пуль разного калибра и скорости. Оказалось, что необходимо 7 слоев.
  3. Протестировали кевлар в разных условиях. Эксперимент показал, что свойства нитей ухудшаются при намокании, химчистке, отбеливании и под воздействием солнечных лучей.
  4. Разработали жилет, защищающий полиарамидные волокна от разрушающих факторов.

В итоге получилось полотно, которое идеально подходило для изготовления средств индивидуальной защиты. Сегодня кевлар до сих пор используется в производстве армейских бронежилетов, бронешлемов, бронеавтомобилей.

Судостроение и авиация

Поскольку полиарамидные нити – дорогой материал, в судостроении их чаще всего применяют выборочно: для обшивки корпуса по швам и килевой части. Хотя отдельные компании (в частности, итальянская Cranchi) изготавливают яхты длиной 11-20 метров полностью из кевлара или кевлара и карбона. В итоге морской транспорт становится легким, маневренным, экономит топливо и способен развивать высокую скорость.

В авиации кевларовые нити используются в конструкции беспилотных летательных аппаратов. Обшивка облегчает вес и повышает защиту.

Как правильно ухаживать за вещами из кевларовой ткани

Как правило, одежда из кевлара имеет защитную пропитку, которая предохраняет волокна от воды. Однако вещам все же не помешает правильный уход. Запрещены следующие действия:

  • частое мытье;
  • стирка при температуре выше 40 °С;
  • использование отбеливателей и других агрессивных моющих средств (лучше брать жидкие порошки для деликатных тканей);
  • химчистка;
  • сушка на солнце.
Читайте также  Чем приклеить пенопласт к кирпичной стене?

В глажке необходимости нет, так как ткань не мнется. Небольшие загрязнения по возможности лучше удалить щеткой с жесткой щетиной, а не с помощью стирки.

Особенности кевларовой нити: FAQ

Вопрос: Сколько стоит кевлар?

Ответ. Один погонный метр ткани стоит от 28 у.е. А моток со 100 метрами кевларовой нити толщиной 1 мм – от 35 у.е. Цены на готовые изделия сильно отличаются и зависят от производителя. Например, в России защитные перчатки из кевлара можно купить за 500-3000 рублей.

Вопрос: Чем резать кевларовую нить?

Ответ: В строительном магазине можно купить специальные ножницы для кевлара. Они имеют зубчатые лезвия из высокоуглеродистой стали. Однако стоят недешево – 1300-2000 рублей. Также для резки материала могут подойти роликовый нож, большие ножницы с толстыми лезвиями, зубило.

Заключение

Таким образом, кевларовая нить – это прочный, долговечный и универсальный материал. Правда, его производство довольно дорогое, что сказывается на конечной цене изделий. Самостоятельное изготовление вещей из полиарамидных волокон – сложный процесс, который требует специальных инструментов и знания технологии. И все же плюсы кевлара перевешивают его минусы.

Кевлар. Свойства и применения. Формы выпуска и особенности

Кевлар – это пара-амидное волокно, наделенное высокой прочностью, что позволяет его использовать для плетения пуленепробиваемой ткани, армирования шин, оптоволоконного кабеля. Материал способен выносить нагрузки до 3640 МПа. Прочностные характеристики кевлара превосходят сталь примерно в 5 раз, при этом он намного легче.

История появления и технология производства

Это синтезированный искусственный материал, имеющий схожую структуру с пластиком. Является одним из полимеров. Материал изобретен в 1964 году компанией DuPont, которой принадлежат все права на его производство. Это единственный производитель кевлара в мире.

Производство кевлара было начато исключительно с целью получения материала для армирования автомобильных шин. Требовался аналог стальному тросу, который использовался ранее. Как показала практика, новый полимер превосходит металл, в связи с этим начал применяться более широко.

Производство кевлара заключается в формировании методом поликонденсации в условиях снижения температуры раствора. В результате реакции формируется вещество в виде крупинок или густой массы. Оно легко растворяется в концентрированной кислоте, после чего выделяется в осадок, который методом экструзии перерабатывается в волокна.

Формы выпуска кевлара

Кевларовое волокно это промежуточное изделие. Оно очень тонкое и прозрачное. Его толщина составляет всего 1 мкм. Волокно применяют для изготовления:

  • Грубых шнуров для канатов и тросов.
  • Прядильных нитей.
  • Роговины.
  • Ткани.

Волокна кевлара очень короткие. При этом для некоторых способов применения они могут дополнительно измельчаться. Так, материал для производства войлока и нетканых изделий имеет длину всего 6 мм. Для армирования смол волокна могут измельчаться до 1 мм.

Нити и пряжа в свободной продаже практически не встречаются, так как являются промежуточным сырьем для изготовления различных изделий. Частный покупатель может приобрести кевлар в виде готовой ткани. Она используется для пошива различной защитной одежды.

Высокая прочность ткани объясняется не только характеристиками волокон, их которых она состоит, но и особому способу плетения. За счет этого она хорошо держит удары, отличается стойкостью к порезам. Минимальная плотность кевларовой ткани составляет всего 36 г/м². В таком исполнении ее толщина составляет всего 0,08 мм. Она очень легкая, может использовать даже для пошива легкой летней одежды, которая в разы превосходит по прочности любые другие материалы, даже более плотные. Самой прочной является ткань с плотностью 460 г/м². Ее толщина составляет 0,6 мм. Она менее гибкая, но обладает максимальной прочностью, доступной для кевлара.

Прочностные характеристики кевлара высокие, но не настолько, как бытует о нем мнение. Даже самая плотная ткань в один слой не способна остановить пулю или сильный колотый удар ножа.

Свойства кевлара

Материал является крайне прочным, при этом отличается легкостью и гибкостью. Благодаря этому он получил широкое распространение при изготовлении специализированного оборудования и бытовых вещей. При этом себестоимость его производства в меру высокая.

В целом к положительным качествам кевлара можно отнести:
  • Высокая прочность на растяжение.
  • Стойкость к порезам.
  • Химическая нейтральность к агрессивным веществам.
  • Минимальная токопроводность.
  • Высокая стойкость к горению.
  • Отличается сложностью плавления.
  • Является нетоксичным.
  • Не поддается коррозии.

Кроме этого нужно отметить, что при понижении температуры кевлар наоборот становится только прочнее. Он способен переносить снижение температуры до -200°С. Одежда и прочие вещи из кевлара не дают никаких вредных испарений или неприятного запаха пластика. Материал поддается естественному природному разрушению. Он не настолько опасный для экологии, как многие виды пластика. При этом нужно отметить, что кевлар и не производится в столь большом количестве, чтобы его отходы являлись источником загрязнения.

Не лишен материал и недостатков. К ним можно отнести:
  • Терморазложение.
  • Теряет прочность при намокании.
  • Постепенно разрушается под воздействием ультрафиолета.

При нагреве кевларовые волокна становятся менее прочными. Если поднять их температуру до +450°С, то произойдет терморазрушение материала. Кроме этого, он как и многие подобные волокна теряет прочность при намокании. Когда же волокна высыхают, они возвращают свои нормальные характеристики.

Изделия из кевлара понемногу разрушаются под воздействием ультрафиолета. По возможности их лучше хранить в темном месте. Это не является проблемой в тех случаях, когда на кевларовые волокна солнечный свет не попадает. Примером этого является кевларовый корд в шинах. Он закрыт резиной, поэтому может служить практически вечно. Другое дело одежда и защитная экипировка из кевлара. Для компенсации этих недостатков, ткань зачастую покрывают защитными прозрачными полимерами, стойкими к ультрафиолету, которые также препятствуют намоканию.

Где применяется кевлар

Так как надобность в прочных кевларовых волокнах возникает в разных областях производства, то их базовая структура была модернизирована под десятки направлений использования. Так появились специализированные марки кевлара, обладающие отдельными выраженными качествами, такими как химическая стойкость, эластичность и пр. Кроме этого постоянно появляются новые усовершенствованные составы. Основными марками считаются К29 и К49.

В больших объемах кевларовые волокна применяются в качестве армирующего включения при производстве:

  • Оптоволоконного кабеля.
  • Резиновых покрышек.
  • Композитов.
  • Канатов и шнуров.

Также из кевларовых волокон делают ткань, которая применяется для пошива защитной спецодежды. Несколько слоев кевлара способны остановить пулю, выпущенную из огнестрельного оружия. В связи с этим ткань используется для производства легких современных бронежилетов. Ее тоже применяют для перетяжки защитных касок. Это предотвращает поражение осколками в случае ее раздробления при ударе пули и т.д.

Кевлар используется при производстве композитных материалов. Его волокна в сочетании с застывающими полимерными смолами образовывают прочное и легкое соединение. Изделия из такого композита широко применяются в космической области и авиации. Они обладают ударостойкостью, практически не стираются, выносят большие давящие нагрузки, кроме этого они легкие.

Всего 7 слоев кевлара базовой марки К-29 способны остановить пулю выпущенную из пистолета. Для компенсации негативного воздействия на материал, ткани из него покрываются специальными прозрачными составами. Они препятствуют намоканию волокон, а также не пропускают к ним ультрафиолет. Это существенно увеличивает срок службы кевларовых изделий, а кроме этого позволяет им всегда быть одинаково прочными, несмотря на осадки. Уровень защиты от атмосферного воздействия у разных марок отличается.

Кевлар нашел свое применение при изготовлении спортивного снаряжения. Из него делают:

  • Лыжи.
  • Весла.
  • Лодки.
  • Сноуборды.
  • Тетиву для спортивных луков и т.д.
Марки кевлара

Наиболее ходовыми марками являются К-29 и К-49. Это волокна, которые применяются для армирования при производстве тормозных колодок, брони, автомобильных шин, рассчитанных на большую нагрузку. Их также используют для изготовления канатов, оплетки оптоволоконного кабеля.

Марка К-100 – это окрашенная производителем пряжа. Она скупается для изготовления тканей, применяемых для пошива спортивной одежды, обмундирования спасателей. Марка К-119 является усовершенствованной версией материала, имеющая лучшую стойкость к эффекту старения. Кроме этого она еще и более упругая.

Марка К-129 изготавливается для армейских нужд. Это усовершенствованная версия К-29, которая позволяет делать броню прочнее. После нее компания начала производить К-APP. Она превосходит базовую версию на 15% по стойкости к разрыву. Наиболее известной стала марка KM2. Из нее и изготавливаются современные бронежилеты.

Правила ухода за кевларовой одеждой

Материал применяется для изготовления специализированной защитной одежды. Из него делают костюмы для военных и спасателей. Отдельные марки кевлара способны нормально переносить нагрев до +500°С. Из такой ткани делают стойкие к порезам перчатки, брюки, свитера и другую одежду, которая внешне очень похожа на обычную. Однако бронированные вещи нуждаются в особенном уходе. В частности необходимо обеспечить правильный режим стирки.

Дело в том, что слабой стороной материала является защитное покрытие, которое препятствует намоканию волокон, и не допускает к нему ультрафиолет. При стирке оно понемногу истирается. Концерном DuPont, которому принадлежат все права на выпуск кевлара, как его изобретателю, выдается гарантия на свою продукцию 10 циклов стирки. То есть, нужно минимизировать частоту стирки, так как после нее характеристика материала будет постепенно снижаться.

Отмечается, что при стирке нужно чтобы кевлар не контактировал с хлором. Это разрушает его защиту. При этом различные кислотные отбеливатели и выводители пятен для него не проблема.

Выстиранные кевларовые вещи необходимо сушить не под прямыми солнечными лучами. При этом на них можно воздействовать теплом, это никак не повредит. Потеря прочности наблюдается только в момент нагрева. При охлаждении она восстанавливается до нормального значения.

Кевларобетон — характеристики, материалы, производство

Кевларобетон — это инновационный строительный материал, изготавливаемый по технологии вибролитья. По своему составу — это тот же традиционный тяжелый бетон на гранитной крошке, но с другим внешним видом и другими эксплуатационными характеристиками.

Ультрабетон, гранилит, окатышный бетон — это все названия одного материала, обладающего высокой прочностью, во много раз превосходящую прочность классического бетона.

Общие сведения

Свое звучное название материал приобрел в результате сходства прочностных свойств с известной всем кевларовой тканью, но на этом аналогия заканчивается. Поэтому просьба, данный обзор не путать с публикациями вида — сделай сам кевларовый бронежилет. Это совершенно разные вещи.

Читайте также  Чем покрасить бетонные стены в гараже?

Из чего изготавливают ультрабетон, какие материалы используются для его производства, а также, как приготовить кевларобетон своими руками будет подробно рассмотрено в этой публикации. Если после прочтения представленного материала возникнут вопросы — рекомендуем посмотреть видео в этой статье.

Принципиальная схема

Главное отличие ультрабетона от обычных марок — это то, что на промежуточной стадии производства он представляет собой окатыши (шарики) диаметром от 2 до 5 см. По своей структуре окатыш представляет собой комок раствора овальной формы.

В центре такого композита находится ядро, состоящее из одного или двух зерен крупного заполнителя, вокруг которого сформировалась сфера из уплотненной цементно-песчаной смеси.

Полученные окатыши укладывают в специальные формы и помещают на вибростол. За счет вибрации шарики растекаются и уплотняется в формах, образуя при этом плотное, без воздушных включений изделие.

Весь процесс производства можно разделить на несколько стадий, это:

  • приготовление сухой смеси;
  • производство окатышей;
  • укладка окатышей в формы;
  • вибрирование;
  • распалубка и сушка изделий.

Основное условие производства заключается в правильном подборе смеси, последовательности добавления материалов и скорости вращения барабана бетоносмесителя. Изделия из гранилита внешне ничем не отличаются от строительных материалов, изготовленных из природного камня.

Применение окатышного бетона:

  • создание малых архитектурных форм;

  • производство тротуарной плитки;

  • изготовление декоративных плит для сборных железобетонных заборов;

  • устройство конструкций лестничных маршей (см. фото);

  • производство облицовочной плитки и пр.

Материалы

Главное достоинство кевларобетона — это то, что сырьем для производства изделий служит стандартный набор компонентов, используемый в приготовлении тяжелого и декоративного бетона, а именно:

  • вяжущее — портландцемент ПЦ 500 Д0;
  • вода;
  • гранитный щебень;
  • песок;
  • модификаторы;
  • красящие пигменты.

Портландцемент изготавливают с использованием цементного клинкера, гипса и, в зависимости от марки и назначения, минеральных добавок и пластификаторов.

Что такое клинкер? Это вещество, получаемое путем обжига и спекания сухой смеси природных глин. После прохождения термообработки материал измельчают, добавляют гипс и необходимые модификаторы. В результате получаем высококачественный портландцемент (ГОСТ 31108-2003).

Для получения качественных изделий с гладкой поверхностью применяют природный обогащенный кварцевый песок фракции 1,5–2,5 мм. Это зернистый материал, образующийся в результате разрушения кварцсодержащих горных пород.

Помимо основного компонента в составе песка могут содержаться глинистые карбонаты, оксиды железа и пр. Содержание глинистых компонентов не должно превышать 2,5–3,0%.

В зависимости от региона цвет материала может меняться от желтого до бурого, что дополнительно влияет на конечный цвет выпускаемых изделий.

Гранитный щебень — это материал, производимый путем дробления магматических горных пород. Технология приготовления гранилита предусматривает использование щебня или гравия с крупностью зерен 2,5–5 мм.

Благодаря высокой плотности материала (от 1000 кг/см3) бетон с гранитной крошкой имеет высокие эксплуатационные характеристики:

  • повышенная морозостойкость;
  • низкая истираемость 0,2 г/см2;
  • высокая твердость;
  • стойкость на растяжение и сжатие;
  • водонепроницаемость;
  • долговечность.

В качестве модифицирующих добавок для производства кевларобетона, инструкция по приготовлению рекомендует применять пластифицирующие добавки на основе полиметиленнафталинсульфоната натрия, и в качестве присадок, ускоряющих схватывание — органические мономерные соединения.

Из известных на рынке — это «Реламикс Н» (Полипласт) и суперпластификатор С–3.

Введение в смесь таких присадок позволяет получить следующие преимущества:

  • в 6–7 раз увеличить подвижность раствора;
  • увеличить скорость набора прочности на 30 % (в первые сутки);
  • снизить объем воды затворения до необходимых 17–20%;
  • на 10–15% сократить расход цемента;
  • снизить время, а значит и энергозатраты, на вибрирование изделий;
  • получить морозостойкость F300 и выше;
  • водонепроницаемость W6 и более.

Пигменты для ультрабетона — это цветные порошки, которые могут быть минеральными или органическими, природного или искусственного происхождения. Преимуществом пользуются минеральные красители, которые, по своей сути, являются солями или оксидами различных металлов.

Технология производства кевларобетона позволяет использовать различные цветовые композиции. В результате такого подхода удается сделать изделия богатой цветовой гаммы, а также, используя специальные приемы, имитировать структуру природного камня (мрамор, малахит, гранит и др.).

Внимание! красители, используемые в ультрабетонах должны обладать высокой свето-, влаго- и щелочной стойкостью, а также не должны содержать солей тяжелых металлов, таких как цинк или свинец, неблагоприятно влияющих на схватывание бетона.

Оборудование

Основным условием получения окатышного бетона является использование бетоносмесителей гравитационного типа. Это машины с вращающейся емкостью (грушей), оборудованной механизмом разгрузки (опрокидывателем).

Внутри, на корпусе, установлены неподвижные лопасти, которые, при вращении груши, захватывают порции раствора и поднимают его вверх.

В верхней точке груши раствор, под действием собственного веса, соскальзывает с лопастей и падает. Благодаря правильно подобранному составу и рекомендуемой скорости вращения груши смесь постепенно превращается в окатыши.

На качество конечного продукта значительно влияют:

  • форма установленных лопастей;
  • скорость вращения;
  • угол наклона барабана.

Преимущества гравитационной бетономешалки:

  • надежность и простота конструкции;
  • доступная цена;
  • сравнительно малый вес агрегата;
  • низкое энергопотребление.

Помимо бетономешалки в производстве изделий необходимо иметь вибростол и пластиковые формы, имитирующие структуру того материала, который был заявлен проектом.

Изготовление смесей в бытовых условиях

Формула кевларобетона — это не что иное, как правильный выбор пропорций добавляемых материалов и, главное, последовательность выполнения работ. Как уже говорилось выше, состав компонентов ничем не отличается от набора для производства традиционного бетона.

Основное отличие — это водоцементное соотношение. Количество воды, которой в смеси не должно быть более 17%, играет существенную роль в формировании окатышей.

Для производства минимальной порции раствора своими руками понадобится следующий список материалов:

  • портландцемент марки М500 Д0 — 50 кг;
  • песок — 150 кг;
  • мраморная или гранитная крошка (фракция 2–5 мм) — 250 кг;
  • пластификатор (1% от массы цемента) — 0,5 кг;
  • вода — 0,28–0,32% от общего объема вяжущего;
  • красящий пигмент — количество опытным путем, в зависимости от запланированного цвета и необходимой структуры материала.

Порядок выполнения работ:

  1. Дозируем вяжущее и минеральные заполнители.
  2. Засыпаем в бетономешалку и готовим сухую смесь.
  3. Отдельно, в теплой воде, растворяем пигмент и пластификатор (не более 1% от массы вяжущего).
  4. Затем, при вращающемся бетоносмесителе, тонкой струйкой вливаем воду, контролируя при этом комкование смеси.
  5. Готовые окатыши загружаем в установленные на вибростоле формы.
  6. Вибрируем до полного уплотнения смеси.
  7. После окончания вибрирования, выдерживаем сырые изделия 5–7 часов в формах.
  8. Затем еще на 20 часов перемещаем их в сушильную камеру.

Применение изделий из кевларобетона допускается не ранее 5 дней после завершения сушки. Именно по истечении такого времени ультрабетон будет отвечать всем присущим ему требованиям.

Кевлар — что это такое? Материал кевлар. Производство кевлара

У каждого поколения, живущего в ту или иную временную эпоху, свои правила и устои, требования к мобильности и качеству жизни. Соответственно, за ускорением научно-технического прогресса во всех отраслях следует и повышение общего темпа, а новое время диктует свои правила. Так что своеобразная мода на вещи с включением кевларовых нитей коснулась не только специализированных подразделений, в том числе и военных, но и обычных обывателей, которые ценят свою безопасность и любят комфорт.

Кевлар: что это такое?

Прочные кевларовые волокна давно вплелись в структуру разработок в автомобильной, строительной, военной отраслях промышленности, частично вытеснив менее прочную и практичную сталь. «Сотканный» из органических нитей материал стал просто незаменимым благодаря своим уникальным характеристикам. Итак, теперь подробно рассмотрим вопрос о том, кевлар — что это, и узнаем историю его появления.

Вкратце о возникновении

Новый полимер в каком-то смысле стал «ребенком» его величества Случая, родившись в лабораториях компании Dupont, которая уже на тот момент имела в своем активе изобретение такого материала, как нейлон. Тогда, в 1964-м, исследовательская группа искала решение, как заменить стальной корд в автомобильных шинах на значительно более легкие полимерные нити, например полиарамидные. Соответственно, занятие было не из простых, поскольку полиарамиды предварительно необходимо растворить (что само по себе нелегкое дело), а уже затем из получившейся массы «прясть» нити. Положительного результата удалось достичь Стефани Кволек. Она сумела получить волокна исключительной прочности, которые после тестирования показали ошеломляющие результаты — новая нить оказалась прочнее стали.

Но это было лишь начало блестящей истории этого материала. Ткань кевлар появилась на рынке в 1975 году, и с того времени на недостаток спроса жаловаться не приходится. А он рождает производство, так что Dupont не останавливается на достигнутом. Компания осуществляет заметные финансовые вливания, направленные на то, чтобы модернизировать запатентованный материал кевлар и наделить его улучшенными характеристиками.

Состояние на сегодня

Теперь перейдем к нашему времени. Современный кевлар — что это? А это на удивление легкий и мягкий материал, который в огне не горит и даже почти не тлеет, влагу прекрасно впитывает, позволяя кожным покровам «дышать», а при этом по своей прочности превосходит сталь в разы, выдерживая нагрузку на разрыв в пределах 2500 Н. Да и обработка ткани достаточно легка и не требует узкопрофильного оборудования.

Как производят

Волокнообразующие полимеры производятся при низкой температуре путем поликонденсации в растворе. К последнему добавляют реагенты и интенсивно перемешивают. Из этого раствора выделяется полимер в виде крошки или геля. Далее его промывают и высушивают. Затем полимер растворяют в сильных кислотах (например, в серной). Из получившегося раствора методом экструзии формируются нити и волокна. Они промываются и просушиваются.

Кевларовые волокна – кристаллизующий полимер. Их структура отличается высокой степенью жесткости. Это обусловлено наличием бензольных колец. По структуре кевлар относится к сетчатым полимерам. Производится он в виде технических нитей, имеющих различную линейную плотность и структуру. Количество волокон в нитях может быть разным: от 130 до 1000 при производстве кевларовой ткани и от 500 до 10 тыс. при изготовлении корда и канатов. Этот материал выпускается в виде ровинга, ткани и пряжи. Волокна непрозрачны, их средний диаметр – 11 мкм.

Сферы применения

Свое применение кевлар находит в тех отраслях, где крайне важны стойкость к износу и термическая стабильность, низкая структурная жесткость и максимальная легкость, а также отличная прочность при низком весе. Поэтому неудивительно, что этот материал пришелся «ко двору» при изготовлении средств индивидуальной защиты, в частности бронежилетов, шлемов.

Читайте также  Монтаж плоского шифера на стену

Кевлар: защищаемся с комфортом

На сегодняшний день изготавливается различная одежда из кевлара, предназначенная не только для военнослужащих и различных спецподразделений, но и для тех, кто выбирает ультраактивный образ жизни и помешан на той же охоте или страйкболе. Конечно, страйкболисту ни к чему кевларовая броня с высоким уровнем защиты и дополнительными бронепластинами, а вот футболка со специальными кевларовыми вставками будет весьма уместной. К тому же, такие элементы легко скрыть под верхней одеждой, да и подходящие по дизайну модели разработаны.

Пожалуй, наиболее популярными изделиями из кевлара можно считать бронешлемы, тактические перчатки и, конечно же, бронежилеты. Кстати, именно из этой ткани и изготавливают средства пассивной защиты, принятые на вооружение в НАТО.

Защита на руки

Тактические перчатки с кевларом в виде защитных вставок на ладонях и костяшках позволяют не только защитить руку от повреждений при столкновении, например, с зубами противника, но и значительно усилить удар, сделав его сокрушающим. Такой своеобразный современный аналог кастета. Если учитывать прочность, теплоту и устойчивость к влаге и повреждениям, такие аксессуары в последнее время популярны не только у сотрудников специализированных подразделений, но и у экстремалов, уличных бойцов, любителей активного образа жизни. Также они пользуются спросом у тех, у кого темные улицы родного населенного пункта вызывают вполне обоснованные опасения.

И пулю, и штык. остановит ли кевлар?

Бронежилет из кевлара по праву считается одним из наиболее надежных средств индивидуальной пассивной защиты. Благодаря своей уникальной легкости, прочности и относительной долговечности такая «броня» способна защитить владельца от скользящих ударов холодного оружия и смягчить последствия попадания пуль, препятствуя проникновению и распространению осколков.

Выбирая бронежилет, в основе которого используется данный полимер, следует учесть некоторые нюансы, которыми он наделен. Кевлар — что это? Мягкая броня, которая не спасет от выстрела в упор или проникающего удара ножом или шилом, поэтому разработаны модели со специальными жесткими панелями, призванными дополнительно амортизировать удар.

У всех свои минусы

К недостаткам кевлара можно отнести светочувствительность — при длительном пребывании под солнечными лучами чудо-материал начинает разрушаться, хоть и очень-очень медленно. Оптимальным средством предохранения стало вшивание элементов с кевларовыми нитями в более плотную ткань.

Цена на изделия с параамидными нитями достаточно высока, и именно это препятствует всеобщей «кевларизации». Оснащать армию тактическими изделиями из данного материала могут себе позволить только развитые в экономическом плане страны.

В завершение

На сегодняшний день крайне сложно представить пассивную защиту без кевларовых волокон, а выполненные из такой ткани бронежилеты и шлемы, каски спасли множество жизней. Поэтому создателям есть чем гордиться. А изготовителям нужно расширять производство кевлара и постоянно улучшать характеристики его качества.

Кевларовая ткань: свойства, производство, аналоги

На сегодняшний день кевларовая ткань повсеместно используется при пошиве одежды и экипировки людей, которые в процессе работы подвергаются опасности: военных, космонавтов, полиции, спортсменов и т.д.

Кевларовая ткань была разработана специалистами компании DuPont в 1965 году и является зарегистрированным товарным знаком пара-арамидного синтетического волокна.

Позднее были созданы волокна, по свойствам аналогичные кевлару, но все материалы, относящиеся к этому типу стали именовать кевларом. Массовое использование кевлара началось в 1970 году, когда этот высокопрочный материал стали использовать в гоночных шинах на замену тяжелой стали.

В настоящее время кевларовое волокно используется в самых различных сферах: в производстве велосипедных шин, парусов яхт, в бронежилетах, для увеличения прочности частей углепластиковых стоп в протезировании.

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.

[attention type=green]Производство кевлара – дорогостоящий процесс, т.к. возникают трудности с использованием серной кислоты, необходимой в процессе синтеза и образования волокон кевларовой ткани.[/attention]

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.

[attention type=green]Некоторые производители покрывают изделия из кевлара специальным оберегающим слоем, позволяя свести к минимуму и этот недостаток.[/attention]

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.

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».

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.

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.

[attention type=green]Купить изделия из кевлара можно в многочисленных интернет-магазинах, где представлены верхняя одежда из кевлара, брюки, ветровки, толстовки, перчатки и другая одежда.[/attention]

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.