Pomimo faktu, że włókno Kevlar zostało wynalezione wiele lat temu, ludzie nadal są zdumieni jego unikalnymi właściwościami. Materiał ten zrewolucjonizował dziedzinę tkanin przeznaczonych do ochrony ze względu na swoje parametry i cechy.
Kevlar: Co to w ogóle jest?
Tkanina wykonana z włókien syntetycznych o strukturze krystalicznej nazywa się Kevlar. Niesamowitą wytrzymałość tkaniny zapewnia pierścień benzenowy, który znajduje się w przekroju poprzecznym kryształu. Zgodnie z jego właściwościami materiał jest mocniejszy i trwalszy od metalu, a jednocześnie jest bardzo cienki i lekki.
Każdy poznaje Kevlar inaczej, każdy uczy się, czym on jest, z pewnych sytuacji życiowych. Współczesna młodzież jest zaznajomiona z materiałem dzięki grze Rast, w której postaciom oferuje się zakup zbroi i amunicji z niego wykonanych. Starsze pokolenie kojarzy włókno z odzieżą ochronną i sprzętem sportowym.
Krótko o pochodzeniu
W odległym 1975 roku materiał o nazwie Kevlar po raz pierwszy pojawił się na rynku i od razu zaczął cieszyć się ogromnym popytem, który z każdym dniem tylko rośnie. Ten unikalny polimer został uzyskany w laboratoriach światowej sławy koncernu DuPont. Oficjalnie za jego twórcę uważa się chemiczkę Stephanie Kwolek.
W tym czasie był stosowany do opon jako materiał wzmacniający. Później znalazł zastosowanie w różnych materiałach kompozytowych, sprzęcie sportowym i produktach kablowych. Tkanina kevlarowa zaczęła być używana do produkcji środków ochrony osobistej.
Produkcja tkaniny kevlarowej
Po zapoznaniu się z tym materiałem wiele osób zadaje sobie pytanie, z czego zrobić kevlar. Aby go uzyskać, pobiera się roztwór chlorku wapnia i metylopirolidonu. Dodaje się do niego specjalne odczynniki, uwalniając niezwykłą substancję o właściwościach ciekłych kryształów. Proces przeprowadza się w niskich temperaturach.
Na zewnątrz powstały polimer jest okruchem lub żelem, który jest myty i suszony. Następnie przepuszcza się go przez dysze przędzalnicze, w wyniku czego powstają włókna, a następnie uzyskuje się nici. Nietrudno zgadnąć, czym są nici kevlarowe. Otrzymane włókna są skręcane w nici, które już tworzą gotowy produkt. Następnie są one wysyłane po raz drugi do kąpieli strącającej, myte i suszone.
Uwaga! Ponieważ produkcja Kevlaru wiąże się ze znacznymi trudnościami, m.in. z użyciem kwasu siarkowego, proces ten jest bardzo kosztowny.
Dane techniczne i właściwości
Charakterystyka techniczna i właściwości Kevlaru są naprawdę wyjątkowe. Główną cechą jest wysoka wytrzymałość mechaniczna. Jednocześnie masa i gęstość są stosunkowo niskie.
Kevlar to materiał o wyjątkowej odporności na rozciąganie i zdolności samogasnącej. Jednocześnie nie pali się i nie topi. Dopiero w temperaturach powyżej 430 stopni zaczyna się rozkładać. W wyniku narażenia na wysokie temperatury nie od razu, ale po pewnym czasie zaczyna tracić swoją wytrzymałość.
Jest odporny na rozpuszczalniki organiczne i korozję, ma wysoki moduł sprężystości. Pod wpływem niskich temperatur nie tylko nie ulega pogorszeniu, ale wręcz przeciwnie, staje się mocniejszy. Jest odporny na przecięcia i ma niską właściwą przewodność elektryczną.
Obszary zastosowań Kevlaru
Pomimo powszechnego zastosowania i popytu, niewiele osób wie, czym jest Kevlar. Chociaż to włókno o wysokiej wytrzymałości znalazło wiele zastosowań przez wiele dekad.
Kevlar jest stosowany głównie tam, gdzie ważne są następujące właściwości:
- odporność na zużycie;
- stabilność termiczna;
- niska twardość strukturalna;
- znaczna lekkość;
- dobra wytrzymałość przy niskiej wadze.
Nic więc dziwnego, że materiał Kevlar jest wykorzystywany do produkcji środków ochrony osobistej oraz różnego rodzaju odzieży dla personelu wojskowego i sił specjalnych.
Przemysł lotniczy
Właściwości Kevlaru, jakim jest materiałem, są dobrze znane w przemyśle lotniczym. Jest on używany w produkcji wielu bezzałogowych statków powietrznych w celu zapewnienia ochrony.
Środki ochrony osobistej
Właściwości mechaniczne sprawiają, że włókna Kevlar nadają się do produkcji osobistej ochrony pancerza. Z niego wykonuje się hełmy bojowe, kamizelki kuloodporne i maski balistyczne do ochrony twarzy.
Dzięki pancerzowi Kevlar siły zbrojne różnych krajów tworzą specjalne kuloodporne maski i kominiarki dla załóg pojazdów opancerzonych. Ponadto za pomocą Kevlaru wykonuje się pancerz lotniskowców klasy Nimitz.
Kamizelki kuloodporne z włókna kevlarowego są słusznie uważane za najwyższej jakości. Taki pancerz może zapewnić ochronę przed odpryskami zimnej broni, osłabić siłę uderzenia pocisków i chronić przed penetracją i rozprzestrzenianiem się odłamków. Ochrona jest zapewniona dzięki wyjątkowej lekkości, wytrzymałości i względnej trwałości użytego materiału.
Jednocześnie, dając pierwszeństwo produktom z Kevlaru, takim jak kamizelki kuloodporne, należy wziąć pod uwagę, że polimer ma pewne aspekty. Ponieważ pancerz jest miękki, nie będzie w stanie chronić przed strzałem z bliska lub przenikliwym uderzeniem nożem lub szydłem. W tym celu opracowywane są specjalne modele ze specjalnymi sztywnymi panelami. Inną wadą jest światłoczułość. Przy stałym i długotrwałym narażeniu na działanie promieni słonecznych materiał zaczyna stopniowo się pogarszać.
Ponieważ nić Kevlar jest uważana za drogi materiał, powszechna „Kevlaryzacja” jeszcze nie nastąpiła. Tylko kraje gospodarczo rozwinięte mogą sobie pozwolić na wyposażenie swoich armii i jednostek w produkty dotykowe wykonane z tego materiału.
Ochrona dłoni
Taktyczne rękawice z wkładkami z płyt kevlarowych służą do ochrony dłoni przed uszkodzeniami podczas zderzenia z zębami przeciwnika, a także do znacznego zwiększenia siły uderzenia. Takie rękawice nazywane są również rodzajem współczesnego odpowiednika kastetu. Takie akcesoria cieszą się dużym zainteresowaniem wśród pracowników jednostek specjalistycznych, a także miłośników sportów ekstremalnych, miłośników outdooru i ulicznych wojowników. Taką popularność tłumaczy się trwałością, odpornością na wilgoć i uszkodzenia, a także ciepłem. Dłonie w takich rękawicach będą w pełni chronione.
Sprzęt sportowy
Snowboardy, łodzie, wiosła, narty i kaski sportowe wykonane z Kevlaru są lekkie i bardzo wytrzymałe. Artykuły sportowe wykonane z tego materiału są preferowane zarówno przez amatorów, jak i profesjonalnych sportowców.
To właśnie ten materiał pomaga zminimalizować przenoszenie drgań, zapewnia wytrzymywanie obciążeń odkształcających bez uszkodzeń. Dzięki plastyczności materiału produkty są chronione przed różnymi poważnymi uszkodzeniami, zgniataniem. Ponadto jest on całkowicie bezpieczny i niezawodny nawet pod wpływem dużych obciążeń udarowych.
Kevlar jest między innymi używany do wyściółki niektórych opon rowerowych. To właśnie on minimalizuje ryzyko przebicia. Warstwy Kevlaru są dodawane do rakiet do tenisa stołowego. Zwiększa to odbicie i zmniejsza wagę. Materiał ten jest używany do produkcji bezpiecznej odzieży dla motocyklistów. Jest on szczególnie używany do zastępowania elementów plastikowych w celu ochrony ramion i łokci.
Inne obszary zastosowań
Wysokie wskaźniki stabilności chemicznej i mechanicznej, a także wytrzymałość Kevlaru zapewniają jego szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach. Materiał ten jest uważany za jeden z najbardziej zaawansowanych technologicznie we współczesnym świecie.
Najczęściej wykorzystuje się go w następujących celach:
- Jako włókno wzmacniające - używane do nadania materiałowi lekkości i wytrzymałości. Służy do wzmacniania kabli i ochrony ich przed pękaniem i rozciąganiem.
- W procesie produkcji protez ortopedycznych.
- Do produkcji lin - produkty wyróżniają się odpornością na korozję, niezawodnością, niską wagą i nieprzewodzeniem. Ze względu na te cechy liny są szeroko stosowane w przemyśle stoczniowym i górnictwie, zastępując liny stalowe.
- Aby uzyskać materiał hybrydowy zwany węglem i kevlarem, wykorzystuje się go do budowy kadłubów łodzi, które są w stanie osiągać znaczne prędkości.
- Do produkcji najnowszego supermocnego materiału budowlanego, jakim jest beton Kevlarowy - używany do produkcji płyt chodnikowych, kamienia elewacyjnego na ściany, pomników, krawężników, stopni i wielu innych. Jednocześnie takie materiały budowlane są dość drogie ze względu na zastosowany Kevlar.
- Do produkcji żyłki wędkarskiej - jeśli ktoś zajmuje się wędkarstwem zawodowo, to preferuje wyłącznie wysokiej jakości sprzęt. Również rękawica kevlarowa będzie niezastąpiona podczas połowu ryb, zwłaszcza podczas połowu sumów lub szczupaków.
- Do produkcji osłony skrzyni korbowej - zapewnia wysoki poziom odporności na uszkodzenia mechaniczne. Jest odporny na ciepło i ma wysoki stopień odporności na chemikalia. Jednocześnie kompozyt Kevlar jest stosunkowo tańszy.
Włókno Kevlar jest obecnie stosowane w wielu dziedzinach. Bez tego materiału niemal nie sposób wyobrazić sobie pasywnej ochrony, a kamizelki kuloodporne i hełmy uratowały już wiele istnień.
