Ύφασμα Kevlar. Ύφασμα Kevlar: υλικό ισχυρότερο από ατσάλι Σε τι χρησιμοποιείται το Kevlar;
Οι ίνες Kevlar έχουν ένα χαρακτηριστικό χρυσοκίτρινο χρώμα. Η διάμετρος της στοιχειώδους ίνας είναι 10 μικρά.
Kevlar K-29 (1975) - χρησιμοποιείται στη βιομηχανία για την κατασκευή καλωδίων, τακακιών φρένων, προσωπικής θωράκισης και θωράκισης για οχήματα μάχης. Το Kevlar K49 είναι μια μάρκα ινών υψηλού συντελεστή που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία καλωδίων, για την κατασκευή πλέξης οπτικών ινών, για την κατασκευή σχοινιών και για πλαστική ενίσχυση. Το Kevlar K100 είναι εργοστασιακά βαμμένο νήμα. Kevlar K119 - υψηλή επιμήκυνση, εύκαμπτο και αυξημένη αντοχή στην κόπωση. Το Kevlar K129 είναι μια κατηγορία ινών θωράκισης υψηλής αντοχής. Το Kevlar AP είναι 15 τοις εκατό ισχυρότερο από το K-29. Το Kevlar XP είναι μια σύνθεση που βασίζεται σε ρητίνη υψηλού ιξώδους και στη νέα ίνα KM2plus. Kevlar KM2(1992) - μάρκα ινών για την παραγωγή υφάσματος που πληροί τις απαιτήσεις για θωράκιση σώματος και θωράκιση σώματος.
Εφαρμογή [ | ]
Το υλικό αναπτύχθηκε αρχικά για την ενίσχυση των ελαστικών αυτοκινήτων, για τα οποία χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα. Επιπλέον, το Kevlar χρησιμοποιείται ως ενισχυτική ίνα σε σύνθετα υλικά, τα οποία είναι ισχυρά και ελαφριά.
Το Kevlar χρησιμοποιείται για την ενίσχυση καλωδίων χαλκού και οπτικών ινών (ένα νήμα σε όλο το μήκος του καλωδίου που εμποδίζει το τέντωμα και το σπάσιμο του καλωδίου), σε κώνους ηχείων και στη βιομηχανία προσθετικών και ορθοπεδικών για την αύξηση της αντοχής στη φθορά των μερών άνθρακα πόδια από ίνες.
Οι ίνες Kevlar χρησιμοποιούνται επίσης ως ενισχυτικό συστατικό σε μικτά υφάσματα, δίνοντας στα προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτά αντοχή σε επιδράσεις λειαντικών και κοπής· ειδικότερα, προστατευτικά γάντια και προστατευτικά ένθετα σε αθλητικά ρούχα (για μηχανοκίνητα αθλήματα, snowboard κ.λπ.) κατασκευάζονται από τέτοια υφάσματα. ). Χρησιμοποιείται επίσης στη βιομηχανία υποδημάτων για την κατασκευή πάτους κατά της διάτρησης.
Προσωπική προστασία πανοπλίας[ | ]
Θραύσματα ενός κράνους από ύφασμα πολυμερούς Kevlar που χρησιμοποιήθηκε στη μάχη για την απορρόφηση της ενέργειας μιας έκρηξης χειροβομβίδας, βορειοανατολικό Ιράκ, 2004. Το προσωπικό της ομάδας διασώθηκε· ο δεκανέας Dunham, ο οποίος κάλυψε τη χειροβομβίδα με το κράνος του, σκοτώθηκε.
Οι μηχανικές ιδιότητες του υλικού το καθιστούν κατάλληλο για την κατασκευή προσωπικής θωράκισης (PIB) - θωράκισης σώματος και θωράκισης σώματος. Έρευνα στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του 1970 έδειξε ότι η ίνα Kevlar-29 και οι επακόλουθες τροποποιήσεις της, όταν χρησιμοποιούνται με τη μορφή πολυστρωματικών υφασμάτων και πλαστικών φραγμών (ύφασμα-πολυμερές), παρέχουν τον καλύτερο συνδυασμό ρυθμού απορρόφησης ενέργειας και διάρκειας αλληλεπίδρασης με επιθετικός, παρέχοντας έτσι σχετικά υψηλούς, δεδομένης της μάζας του εμποδίου, δείκτες αλεξίσφαιρης και αντίστασης κατά του θρυμματισμού. Αυτή είναι μια από τις πιο διάσημες χρήσεις του Kevlar.
Το Kevlar έχει σχετικά χαμηλό βάρος, αλλά μια σημαντική δύναμη εσωτερικής τριβής, η οποία σας επιτρέπει να διαχέετε γρήγορα την κινητική ενέργεια κατά τη διάρκεια μιας σύγκρουσης, μετατρέποντάς την σε θερμότητα. Ταυτόχρονα, λόγω της λεπτότητάς του, δεν είναι σε θέση να σταματήσει αιχμηρά και βαριά αντικείμενα που έχουν μεγάλη ώθηση, για παράδειγμα, μια σφαίρα τουφεκιού ή μια λεπίδα ξιφολόγχης. Για το λόγο αυτό, στη σύγχρονη θωράκιση του στρατού συνδυάζεται με πρόσθετες προστατευτικές πλάκες από χάλυβα, τιτάνιο ή κεραμικά, οι οποίες είναι βραχύβιες, αλλά μπορούν να σώσουν τη ζωή ενός στρατιώτη στη μάχη, καθώς και με στοιχεία απορρόφησης κραδασμών για τη μείωση του εφέ θωράκισης βλημάτων.
Στη δεκαετία του 1970, μια από τις πιο σημαντικές προόδους στην ανάπτυξη της θωράκισης σώματος ήταν η χρήση της ενίσχυσης με ίνες Kevlar. Η ανάπτυξη της θωράκισης σώματος Kevlar από το Εθνικό Ινστιτούτο Δικαιοσύνης των ΗΠΑ πραγματοποιήθηκε επί αρκετά χρόνια σε τέσσερα στάδια. Στο πρώτο στάδιο, η ίνα δοκιμάστηκε για να διαπιστωθεί εάν μπορούσε να σταματήσει μια σφαίρα. Η δεύτερη φάση ήταν να προσδιοριστεί ο αριθμός των στρωμάτων υλικού που απαιτούνται για την αποφυγή διείσδυσης από σφαίρες διαφορετικού διαμετρήματος και να ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες και να αναπτυχθεί ένα πρωτότυπο γιλέκο ικανό να προστατεύει τους εργαζόμενους από τις πιο συνηθισμένες απειλές: .38 Ειδικές και .22 Μακρύς Σφαίρες διαμετρήματος τυφεκίου. Μέχρι το 1973, αναπτύχθηκε ένα γιλέκο από ίνες Kevlar επτά στρωμάτων για δοκιμές πεδίου. Διαπιστώθηκε ότι όταν βρέχονταν, οι προστατευτικές ιδιότητες του Kevlar επιδεινώθηκαν. Η ικανότητα προστασίας από σφαίρες μειώθηκε επίσης μετά την έκθεση στο υπεριώδες φως, συμπεριλαμβανομένου του ηλιακού φωτός. Το στεγνό καθάρισμα και τα λευκαντικά επηρέασαν επίσης αρνητικά τις προστατευτικές ιδιότητες του υφάσματος, όπως και το επαναλαμβανόμενο πλύσιμο. Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα, αναπτύχθηκε ένα αδιάβροχο γιλέκο που έχει υφασμάτινη επίστρωση για να αποτρέπει την έκθεση στο ηλιακό φως και άλλους επιβλαβείς παράγοντες.
Ναυπηγική [ | ]
Από τις αρχές της δεκαετίας του 1990, το Kevlar έχει γίνει ευρέως διαδεδομένο στη ναυπηγική. Λόγω τεχνολογικών δυσκολιών και της τιμής του Kevlar, χρησιμοποιείται επιλεκτικά. Για παράδειγμα, μόνο στο τμήμα της καρίνας ή στις ραφές. Πολλοί κατασκευαστές (όπως τα ναυπηγεία BAIA Yachts, Blue water, Dolphin, Danish yacht, Zeelander Yachts), κατασκευάζοντας όχι πολύ μεγάλο αριθμό σκαφών ετησίως, αλλάζουν συστηματικά στη χρήση Kevlar. Ένας από τους ηγέτες στην παραγωγή γιοτ Kevlar είναι [ από ποιον?] Ιταλικό ναυπηγείο Cranchi, το οποίο παράγει γιοτ Kevlar που κυμαίνονται σε μέγεθος από 11 έως 21 μέτρα.
Τα σύγχρονα υλικά υψηλής τεχνολογίας χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε μια ποικιλία βιομηχανιών. Ένα από αυτά είναι το ύφασμα Kevlar. Αυτό το στοιχείο διακρίνεται από άλλα μέσα για την εξαιρετική του αντοχή τόσο στην τριβή όσο και στην ακριβή κρούση. Έτσι, στα σύνθετα υλικά συνδυάζεται συχνότερα με μια ποικιλία υλικών· με τη σειρά του, στην κλωστοϋφαντουργία, το ύφασμα Kevlar έχει βρει ευρεία εφαρμογή. Τέτοιο υλικό υψηλής τεχνολογίας όπως το Kevlar χρησιμοποιείται για το ράψιμο σακακιών, τζιν, γαντιών, για την παραγωγή καλωδίων και πολλά άλλα.
Χαρακτηριστικά του υφάσματος Kevlar
Το ύφασμα Kevlavr χρησιμοποιείται ενεργά ως ενισχυτικό για μια ποικιλία σύνθετων υλικών. Το ύφασμα Kevlar έχει υψηλή αντοχή, με πολύ χαμηλό βάρος. Ένα τέτοιο προϊόν όχι μόνο δεν χάνει τις ιδιότητές του υπό την επίδραση χαμηλών θερμοκρασιών (το όριο θερμοκρασίας είναι -190 μοίρες), αλλά αποκτά και πρόσθετη αντοχή.
Η έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες επίσης δεν θα προκαλέσει μεγάλη βλάβη στο ύφασμα Kevlar, επειδή η θερμοκρασία καταστροφής του κυμαίνεται από +430 έως +480 βαθμούς. Επιπλέον, η θερμοκρασία καταστροφής εξαρτάται πλήρως από το χρόνο και την ένταση της θέρμανσης. Προκειμένου να μειωθεί το κόστος των τελικών προϊόντων, έχει καθιερωθεί η παραγωγή συνδυασμένων υφασμάτων, στα οποία προστίθενται ίνες γυαλιού ή άνθρακα. Το ύφασμα Kevlar δεν αποτελεί απολύτως καμία απειλή για την ανθρώπινη υγεία.
Η υψηλή αντοχή στη θερμότητα και η αντοχή του υφάσματος Kevlar επιτρέπει τη χρήση του για την κατασκευή στολών για πυροσβέστες. Λόγω του γεγονότος ότι το Kevlar είναι 5 φορές ισχυρότερο από το ατσάλι (με το ίδιο βάρος), κατέστη δυνατή η χρήση του για την κατασκευή θωράκισης σώματος. Ήταν οι ειδικές προστατευτικές συσκευές, η αρκετά επιτυχημένη παραγωγή τους, που συνέβαλαν σε μεγάλο βαθμό στη δημοτικότητα του υφάσματος Kevlar. Τώρα ένα τέτοιο υλικό χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία βιομηχανιών, συμπεριλαμβανομένης της αεροδιαστημικής.
Λειτουργία υφάσματος Kevlar
Στην καθημερινή ζωή, το Kevlar έχει επίσης βρει πολύ ευρεία εφαρμογή. Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιείται ακριβώς εκεί όπου απαιτείται υψηλή αντοχή σε χαμηλές και υψηλές θερμοκρασίες και, κατά συνέπεια, η υψηλότερη αντοχή του. Συνήθως, το ύφασμα Kevlar χρησιμοποιείται για την παραγωγή διάφορου εξοπλισμού για αθλητές (κράνη, σχοινιά, γάντια κ.λπ.). Επιπλέον, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το ύφασμα Kevlar χρησιμοποιείται ενεργά στην παραγωγή σύνθετων υλικών.
Ωστόσο, όσον αφορά τους δείκτες θερμοκρασίας και αντοχής, το Kevlar είναι ελαφρώς κατώτερο από ανθρακονήματα, αλλά ταυτόχρονα ανέχεται πολύ καλύτερα τα φορτία κάμψης. Σε μια προσπάθεια να συνδυαστούν οι ποιότητες αυτών των δύο υλικών, δημιουργήθηκαν συνδυασμένα υφάσματα Kevlar, με περίπου ίσες ποσότητες και των δύο υλικών. Τέτοια υφάσματα ανέχονται πολύ καλά την ελαστική παραμόρφωση. Όμως το ύφασμα carbon-Kevlar χάνει αντοχή, έχει ελαφρώς μεγαλύτερο βάρος και δεν ανέχεται πολύ καλά την επαφή με το νερό.
Ωστόσο, ο συνδυασμός εποξειδικών ρητινών με ύφασμα Kevlar δεν είναι ιδανικός. Τέτοιες ρητίνες τείνουν να «μαζεύουν» την υγρασία και να τη συσσωρεύουν στον εαυτό τους. Όταν έρχεται σε επαφή με το νερό, το Kevlar χάνει σημαντικά τις ιδιότητές του, οι οποίες είναι τόσο υψηλές σε ξηρή κατάσταση. Επιπλέον, το υπεριώδες φως είναι ένας καταλύτης που μειώνει τη διάρκεια ζωής του εξαρτήματος Kevlar.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο συνιστάται η χρήση του Kevlar μόνο σε ορισμένες συνθήκες (χρησιμοποιώντας απολύτως όλα τα θετικά χαρακτηριστικά του υλικού), γεγονός που δεν μειώνει ουσιαστικά τη ζήτησή του αυτή τη στιγμή. Το ύφασμα Kevlar χρησιμοποιείται για το ράψιμο ειδικών ενδυμάτων εργασίας στις κατασκευές (γάντια συναρμολόγησης, φόρμες συγκόλλησης κ.λπ.).
Το Kevlar είναι σήμα κατατεθέν της συνθετικής ίνας παρα-αραμιδίου και ανήκει στην ευρεία ομάδα των ινών αραμιδίου όπως οι Nomex και Technora. Αναπτύχθηκε από την DuPont το 1965, αυτό το υλικό υψηλής αντοχής κυκλοφόρησε για πρώτη φορά στο εμπόριο στις αρχές της δεκαετίας του 1970 ως αντικατάσταση του χάλυβα σε αγωνιστικά ελαστικά. Συνήθως, το Kevlar διανέμεται με τη μορφή καλωδίων ή υφάσματος, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνα τους ή ως στοιχείο σε σύνθετα υλικά.
Επί του παρόντος, το Kevlar έχει πολλές εφαρμογές, που κυμαίνονται από ελαστικά ποδηλάτων και πανιά γιοτ και άλλων πλοίων έως θωράκιση σώματος (λόγω της υψηλής αναλογίας αντοχής προς βάρος σε εφελκυσμό· σε αυτόν τον δείκτη, το Kevlar είναι 5 φορές ανώτερο από το ατσάλι). Χρησιμοποιείται επίσης από τη βιομηχανία προσθετικών και ορθωτικών για την αύξηση της αντοχής στη φθορά των εξαρτημάτων ποδιών από ανθρακονήματα. Το Kevlar χρησιμοποιείται για την κατασκευή κώνων ηχείων.
Μια παρόμοια ίνα που ονομάζεται Twaron, με την ίδια περίπου χημική δομή, αναπτύχθηκε από ειδικούς της Akzo στη δεκαετία του '70 του περασμένου αιώνα και η εμπορική παραγωγή της ξεκίνησε το 1986. Επί του παρόντος, η ίνα Twaron παράγεται από την Teijin.
Το πολυπαραφαινυλενο τερεφθαλαμίδιο - το οποίο πωλείται με την εμπορική ονομασία Kevlar - εφευρέθηκε από την πολωνοαμερικανίδα χημική Stephanie Kwolek ενώ εργαζόταν στη DuPont. Ο λόγος για την έναρξη της ανάπτυξης μιας νέας ουσίας ήταν η έλλειψη βενζίνης εκείνη την εποχή. Το 1964, η ομάδα του Kwolek άρχισε να ψάχνει για μια νέα ελαφριά, ισχυρή ίνα για χρήση σε ελαφριά αλλά ανθεκτικά ελαστικά. Εκείνη την εποχή δούλευε με μια σειρά από πολυμερή - πολυβενζαμίδιο και τερεφθαλικό πολυ/π-φαινυλένιο. Με βάση αυτά τα συστατικά, ο ερευνητής μπόρεσε να αποκτήσει μια ίνα που, σε αντίθεση με το νάιλον, δεν ήταν εύθραυστη. Μέχρι το 1971, είχε αποκτηθεί ένα σύγχρονο παράδειγμα Kevlar. Ωστόσο, η Kwolek δεν συμμετείχε ενεργά στην ανάπτυξη των προϊόντων Kevlar και των εφαρμογών της.
1. Ιστορία
2 Παραγωγή
3 Δομή και ιδιότητες
4 Θερμικές ιδιότητες
5 Εφαρμογές
5.1 Προστασία
5.1.1 Κρυογονική
5.1.2 Πανοπλία
5.1.3 Εξοπλισμός ατομικής προστασίας
5.2 Αθλητικός εξοπλισμός
5.2.1 Παπούτσια
5.3 Μουσική
5.3.1 Εξοπλισμός ήχου
5.3.2 Χορδές
5.3.3 Τύμπανα
5.4 Άλλες εφαρμογές
5.4.1 Χορεύοντας με τη φωτιά
5.4.2 Τηγάνια
5.4.3 Σχοινιά, καλώδια, θήκες
5.4.4 Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας
5.4.5 Κατασκευή κτιρίων
5.4.6 Φρένα
5.4.7 Αντισταθμιστές θερμοκρασίας και εύκαμπτοι σωλήνες
5.4.8 Σωματιδιακή φυσική
5.4.9 Smartphones
6 Σύνθετα υλικά
Παραγωγή
Το Kevlar συντίθεται σε διάλυμα από τα μονομερή φαινυλενο-1,4-διαμίνη (ρ-φαινυλενοδιαμίνη) και τερεφθαλοϋλοχλωρίδιο χρησιμοποιώντας μια αντίδραση συμπύκνωσης. Το υδροχλωρικό οξύ είναι ένα υποπροϊόν σε αυτή την περίπτωση. Το αποτέλεσμα είναι μια ουσία με τα χαρακτηριστικά των υγρών κρυστάλλων, των οποίων οι πολυμερείς αλυσίδες είναι προσανατολισμένες προς μία κατεύθυνση, γεγονός που επιτρέπει το σχηματισμό μιας ισχυρής ίνας. Το εξαμεθυλοφωσφοραμίδιο (HMPA) χρησιμοποιήθηκε αρχικά ως διαλύτης πολυμερισμού, αλλά για λόγους ασφαλείας η DuPont το αντικατέστησε με διάλυμα Ν-μεθυλοπυρρολιδόνης και χλωριούχου ασβεστίου. Δεδομένου ότι αυτή η διαδικασία είχε ήδη κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από την Akzo (βλ. παραπάνω) για την παραγωγή του Twaron, η κίνηση της DuPont πυροδότησε αντιδικίες για διπλώματα ευρεσιτεχνίας.
Αντίδραση φαινυλενο-1,4-διαμίνης (ρ-φαινυλενοδιαμίνης) και τερεφθαλοϋλοχλωριδίου με αποτέλεσμα το Kevlar
Η παραγωγή Kevlar (τερεφθαλαμίδιο πολυπαραφαινυλενίου) είναι μια σχετικά δαπανηρή διαδικασία λόγω των δυσκολιών που σχετίζονται με τη χρήση του πυκνού θειικού οξέος που απαιτείται για τη διατήρηση του αδιάλυτου στο νερό πολυμερούς σε διάλυμα κατά τη διάρκεια της σύνθεσής του και του σχηματισμού ινών.
Υπάρχουν διάφορες ποιότητες Kevlar διαθέσιμες:
Kevlar K-29 - χρησιμοποιείται σε βιομηχανικές εφαρμογές όπως καλώδια, υποκατάστατα αμιάντου, τακάκια φρένων, θωράκιση αμαξώματος/οχήματος.
Το Kevlar K49 είναι ένα υλικό υψηλού συντελεστή που χρησιμοποιείται σε καλώδια και σχοινιά.
Kevlar K100 - έγχρωμη έκδοση του Kevlar.
Kevlar K119 - έχει υψηλή επιμήκυνση, ευελιξία και σχετικά υψηλή αντοχή σε κόπωση.
Kevlar K129 - χαρακτηρίζεται από υψηλότερη αντοχή σε σύγκριση με το τυπικό Kevlar. χρησιμοποιείται ευρέως για βαλλιστικές εφαρμογές.
Kevlar AP - 15% υψηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό από το K-29.
Το Kevlar XP είναι ένας συνδυασμός ελαφριάς ρητίνης και ινών KM2.
Kevlar KM 2 - βελτιωμένα βαλλιστικά χαρακτηριστικά, που χρησιμοποιούνται στη δημιουργία πανοπλίας.
Η έκθεση στο υπεριώδες συστατικό του ηλιακού φωτός οδηγεί στην υποβάθμιση και αποσύνθεση του Kevlar. Ως εκ τούτου, σπάνια χρησιμοποιείται σε εξωτερικούς χώρους χωρίς προστασία από το ηλιακό φως.
Δομή και ιδιότητες
Μόλις σχηματιστούν, οι ίνες Kevlar έχουν αντοχή εφελκυσμού περίπου 3620 MPa και σχετική πυκνότητα 1,44. Το πολυμερές οφείλει την υψηλή του αντοχή στους πολλούς δεσμούς μεταξύ των μονομερών. Αυτοί οι δεσμοί έχουν μεγαλύτερη επίδραση στις ιδιότητες του Kevlar από τις δυνάμεις van der Waals και το μήκος της αλυσίδας, που συνήθως επηρεάζουν τις ιδιότητες άλλων συνθετικών πολυμερών και ινών όπως το Dyneema. Η παρουσία αλάτων και ορισμένων άλλων ακαθαρσιών, ειδικά ασβεστίου, μπορεί να επηρεάσει τις ιδιότητες του τελικού προϊόντος και κατά την παραγωγή προσπαθούν να αποφύγουν τη συμπερίληψη ακαθαρσιών στη σύνθεση του Kevlar.
Θερμικές ιδιότητες
Το Kevlar διατηρεί τη δύναμη και την ελαστικότητα μέχρι τις κρυογονικές θερμοκρασίες (-196°C). Μάλιστα, σε χαμηλές θερμοκρασίες γίνεται ελαφρώς πιο δυνατό. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, η αντοχή σε εφελκυσμό μειώνεται αμέσως κατά περίπου 10-20%, και μετά από αρκετές ώρες συνεχούς έκθεσης στη θερμότητα, η αντοχή σε εφελκυσμό μειώνεται ακόμη περισσότερο. Για παράδειγμα, στους 160 °C (320 °F), μια μείωση της αντοχής κατά 10% συμβαίνει μετά από περίπου 500 ώρες θερμικής έκθεσης. Στους 260 °C (500 °F), λαμβάνει χώρα μείωση της αντοχής κατά 50% μετά από 70 ώρες έκθεσης σε πηγή θερμότητας.
Εφαρμογές
ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ
Κρυογονική (φυσική χαμηλής θερμοκρασίας)
Το Kevlar χρησιμοποιείται συχνά στον τομέα της φυσικής χαμηλών θερμοκρασιών. Αυτό οφείλεται στη χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και την υψηλή αντοχή του σε σύγκριση με άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία αναρτήσεων. Η πιο κοινή χρήση του Kevlar είναι ο διαχωρισμός της δεξαμενής παραμαγνητικών αλάτων από τον πυρήνα ενός υπεραγώγιμου μαγνήτη προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η διαρροή θερμότητας στο παραμαγνητικό υλικό. Χρησιμοποιείται επίσης για τη δημιουργία [δομικών] ενισχυτικών ή δομικής υποστήριξης για εφαρμογές όπου απαιτείται χαμηλή διαρροή θερμότητας.
Πανοπλία
Το Kevlar είναι ένα αρκετά γνωστό και δημοφιλές στοιχείο προσωπικής πανοπλίας, όπως κράνη μάχης, βαλλιστικές μάσκες προσώπου και βαλλιστικά γιλέκα. Το Kevlar είναι βασικό συστατικό του κράνους και της θωράκισης σώματος PASGT και των ισοδύναμων του, τα οποία χρησιμοποιούνται από τις Ένοπλες Δυνάμεις των Ηνωμένων Πολιτειών από το 1980. Άλλες στρατιωτικές εφαρμογές περιλαμβάνουν αλεξίσφαιρες μάσκες που χρησιμοποιούνται από φρουρούς και μπαλακλάβες που χρησιμοποιούνται για την προστασία των πληρωμάτων τεθωρακισμένων οχημάτων. Ακόμη και τα αεροπλανοφόρα της κλάσης Nimitz χρησιμοποιούν πανοπλία Kevlar κατά μήκος ζωτικών χώρων. Εάν λάβουμε υπόψη την πολιτική χρήση του υλικού, θα πρέπει να σημειωθεί ότι χρησιμοποιείται σε εξοπλισμό για την προστασία των εργαζομένων σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, εάν το πεδίο της δραστηριότητάς τους περιλαμβάνει επαφή με αντικείμενα που έχουν υψηλή θερμοκρασία (για παράδειγμα, πυρόσβεση). Αυτή η περιοχή περιλαμβάνει επίσης θωράκιση σώματος από Kevlar, η οποία χρησιμοποιείται από αστυνομικούς, ιδιωτικές δυνάμεις ασφαλείας ιδιωτικών οργανισμών και ειδικές δυνάμεις.
Μέσα ατομικής προστασίας
Το Kevlar χρησιμοποιείται για την κατασκευή γαντιών, μανικιών, μπουφάν, παντελονιών και άλλων ειδών ένδυσης που έχουν σχεδιαστεί για να προστατεύουν τους χρήστες από κοψίματα, γδαρσίματα και θερμότητα. Ο προστατευτικός εξοπλισμός που κατασκευάζεται από Kevlar είναι συχνά σημαντικά ελαφρύτερος και λεπτότερος από αντίστοιχους κατασκευασμένους από πιο παραδοσιακά υλικά.
Αθλητικός εξοπλισμός
Χρησιμοποιείται ως εσωτερική επένδυση για ορισμένα ελαστικά ποδηλάτου για να αποτρέψει τα τρυπήματα. Στο πινγκ πονγκ, στρώσεις Kevlar προστίθενται στις ρακέτες για να αυξηθεί η αναπήδηση και να επιτευχθεί εξοικονόμηση βάρους. Χρησιμοποιείται στην παραγωγή ενδυμάτων ασφαλείας για μοτοσικλετιστές, ιδιαίτερα στην προστασία ώμων και αγκώνων. Στο Kyudo, την ιαπωνική τέχνη της τοξοβολίας, οι ίνες Kevlar μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να δημιουργήσουν ένα κορδόνι τόξου. Σε αυτή την περίπτωση, το υλικό λειτουργεί ως εναλλακτική λύση σε πιο ακριβές ίνες κάνναβης. Αυτό το υλικό χρησιμοποιείται συχνότερα για τη δημιουργία καλωδίων στήριξης για αλεξίπτωτα πλαγιάς. Στην περίφραξη χρησιμοποιείται για τη δημιουργία προστατευτικών μπουφάν, παντελονιών, θώρακα και στοιχείων μάσκας. Οι ρακέτες του τένις συχνά περιέχουν επίσης στοιχεία Kevlar. Χρησιμοποιείται ακόμη και σε πανιά για αγωνιστικά σκάφη υψηλής απόδοσης. Το Kevlar χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο στο "peto" - το μαλακό κάλυμμα που προστατεύει τα άλογα picador στην αρένα.
Παπούτσια
Για πρώτη φορά στη βιομηχανία υποδημάτων, η Nike εκμεταλλεύτηκε την πρόοδο στην τεχνολογία της δημιουργίας προϊόντων με βάση το Kevlar. Οι ειδικοί της χρησιμοποίησαν το Kevlar σε μια σειρά από sneakers Elite Series II (μια βελτιωμένη έκδοση μιας προηγούμενης έκδοσης sneakers μπάσκετ). Αυτό έγινε για να μειωθεί η ελαστικότητα της μύτης του παπουτσιού. Προηγουμένως, το νάιλον χρησιμοποιήθηκε για το σκοπό αυτό, αλλά το Kevlar επεκτάθηκε κατά περίπου 1% σε σύγκριση με το νάιλον, το οποίο επεκτάθηκε κατά περίπου 30%. Η εταιρεία παράγει τώρα παρόμοια παπούτσια με τα εμπορικά σήματα LeBron, HyperDunk και Zoom Kobe VII. Ωστόσο, αυτά τα αθλητικά παπούτσια εισήχθησαν σε ένα εύρος τιμών που είναι πολύ υψηλότερο από το μέσο κόστος των παπουτσιών μπάσκετ.
Το Kevlar έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ως μπαλώματα ελέγχου ταχύτητας σε ορισμένα παπούτσια σαπουνιού και έχει επίσης χρησιμεύσει ως υλικό δαντέλας για τα premium ποδοσφαιρικά παπούτσια Adidas F50 adiZero Prime.
ΜΟΥΣΙΚΗ
Εξοπλισμός ήχου
Το Kevlar έχει επίσης ευεργετικές ακουστικές ιδιότητες. Επί του παρόντος, τα υφάσματα που βασίζονται σε αυτό χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία διαχυτών για ακουστικά ηχεία (χαμηλές και μεσαίες συχνότητες). Επιπλέον, το Kevlar χρησιμοποιείται ως στοιχείο αντοχής σε καλώδια οπτικών ινών, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση δεδομένων ήχου.
Χορδές
Το Kevlar μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ακουστικός πυρήνας σε έγχορδα για έγχορδα όργανα. Οι φυσικές ιδιότητες του Kevlar δίνουν στις χορδές δύναμη, ευελιξία και σταθερότητα. Σήμερα, ο μόνος κατασκευαστής αυτού του τύπου χορδής είναι η CodaBow.
Τύμπανα
Το Kevlar χρησιμοποιείται μερικές φορές ως υλικό για τα τύμπανα με παγίδες (με χορδές κατά μήκος του κάτω κεφαλιού). Η χρήση του μας επιτρέπει να επιτύχουμε πολύ υψηλή τάση, με αποτέλεσμα έναν αρκετά καθαρό ήχο στην έξοδο. Τυπικά, το Kevlar επικαλύπτεται με ένα στρώμα ρητίνης για να το σφραγίσει και ένα στρώμα νάιλον προστίθεται από πάνω για να παρέχει μια επίπεδη επιφάνεια.
Άλλες Εφαρμογές
Χορεύοντας με τη φωτιά
Τα φυτίλια για σκηνικά χορού της φωτιάς είναι κατασκευασμένα από σύνθετα υλικά που περιέχουν Kevlar. Το ίδιο το Kevlar δεν απορροφά καλά τις εύφλεκτες ουσίες, επομένως αναμιγνύεται με άλλα υλικά όπως το υαλοβάμβακα ή το βαμβάκι. Η υψηλή αντοχή στη θερμότητα επιτρέπει στα φυτίλια Kevlar να επαναχρησιμοποιηθούν αρκετές φορές.
Τηγάνια
Το Kevlar χρησιμοποιείται μερικές φορές ως υποκατάστατο της επίστρωσης τεφλόν από ορισμένους κατασκευαστές αντικολλητικών τηγανιών.
Σχοινιά, καλώδια, θήκες
Το Kevlar χρησιμοποιείται σε πλεγμένα σχοινιά και καλώδια, όπου οι ίνες Kevlar ομαδοποιούνται παράλληλα και καλύπτονται εξωτερικά με θήκη πολυαιθυλενίου. Τα καλώδια χρησιμοποιούνται σε κρεμαστές γέφυρες. Το Kevlar χρησιμοποιείται ευρέως ως προστατευτικό εξωτερικό περίβλημα για καλώδια οπτικών ινών (το υλικό προστατεύει το καλώδιο από ζημιές και τσακίσματα).
Τα υφαντά κοχύλια Kevlar παράγονται από τις ακόλουθες εταιρείες:
A.W. Chesterton Company(chesterton.com). Το προϊόν της, Chesterton 1740, είναι μια ενδιάμεση πλέξη από ίνες Kevlar και πολυτετραφθοροαιθυλένιο (Teflon, PTFE). Βασικά χαρακτηριστικά του Chesterton 1740: όριο θερμοκρασίας - 260 °C (500 °F), χημική αντοχή - pH 4-11, όριο πίεσης 20 bar/g (300 psi). Κάθε κλώνος ίνας επικαλύπτεται ξεχωριστά με PTFE για καλύτερη διάχυση της θερμότητας. Το Chesterton 1740 προσφέρει διάφορους συνδυασμούς εξαρτημάτων στο μεσαίο χιτώνιο για την επίτευξη της επιθυμητής αντίστασης στην πίεση, τη θερμοκρασία, τα χημικά και τη φθορά.
Εταιρία Diflon(diflo n.it) προσφέρει υφαντά περιβλήματα σειράς KV (-100 - 400 °C, 50 - 100 bar), που αποτελούνται από ίνες Kevlar και πολυτετραφθοροαιθυλένιο. Τα κελύφη χαρακτηρίζονται από αυξημένη αντοχή στη θερμότητα. Αυτό το κέλυφος δεν λερώνει γειτονικές επιφάνειες, έχει χαμηλό συντελεστή τριβής και διαχέει τη θερμότητα. Εφαρμογές: επεξεργασία λυμάτων, σύστημα φραγής, βαλβίδες χαμηλής πίεσης, άξονες κινητήρα εμβόλων, οξέα χειρισμού, αλκάλια, λάδι. Το προϊόν έχει καθολική εφαρμογή, εκτός από την εργασία με οξυγόνο, ισχυρά αλκάλια και οξειδωτικά μέσα. Το προϊόν είναι κατάλληλο για τη βιομηχανία χαρτιού, πετροχημικές και χημικές βιομηχανίες και σταθμούς παραγωγής ενέργειας.
Προϊόν DEPACAnstaltΕγκατάσταση(depac.at) είναι μια εξαιρετική εναλλακτική λύση για το πλέξιμο με βάση τον αμίαντο. Το πλέξιμο Kevlar είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικό στο χειρισμό σκληρών υλικών και στη βιομηχανία χαρτιού, χαλυβουργεία, μονάδες επεξεργασίας λυμάτων και βιομηχανίες ζάχαρης. Η ειδική διαγώνια πλέξη υψηλής πυκνότητας 4 τεμαχίων της DEPAC συνδυάζει τη χημική αντοχή με την υψηλή αντοχή για να εξασφαλίσει βέλτιστη σφράγιση με ελάχιστη πίεση επαφής.
Παραγωγή ηλεκτρισμού
Το Kevlar χρησιμοποιήθηκε από επιστήμονες από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Τζόρτζια (ΗΠΑ) ως βάση για ένα πείραμα για τη δημιουργία ρούχων που μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό έγινε με την ύφανση νανοσυρμάτων οξειδίου του ψευδαργύρου σε ύφασμα. Εάν το έργο είναι επιτυχές, το νέο ύφασμα θα παράγει περίπου 80 milliwatt ανά τετραγωνικό μέτρο.
Κτίριο
Η αναδιπλούμενη οροφή Kevlar, που καλύπτει περισσότερα από 5.500 τετραγωνικά μέτρα, ήταν βασικό μέρος του σχεδιασμού του Ολυμπιακού Σταδίου του Μόντρεαλ για τους Θερινούς Ολυμπιακούς Αγώνες του 1976. Αυτή η κατασκευή ήταν απίστευτα ανεπιτυχής, καθώς η στέγη ολοκληρώθηκε με δέκα χρόνια καθυστέρηση και μετά από άλλα δέκα χρόνια (στα τέλη Μαΐου 1998) χρειάστηκε να αντικατασταθεί μετά από μια σειρά προβλημάτων.
Φρένα
Οι συρραπμένες ίνες έχουν χρησιμοποιηθεί ως αντικατάσταση του αμιάντου στα τακάκια των φρένων. Η σκόνη, η οποία είναι υποπροϊόν των φρένων με βάση τον αμίαντο, είναι ιδιαίτερα τοξική, ενώ οι ίνες αραμιδίου είναι καλύτερη επιλογή.
Αντισταθμιστές θερμοκρασίας και εύκαμπτοι σωλήνες
Το Kevlar μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ενισχυτικό στρώμα σε αρμούς διαστολής σωλήνων φυσητήρων από καουτσούκ και ελαστικούς σωλήνες, οι οποίοι προορίζονται για χρήση σε υψηλές θερμοκρασίες και πρέπει να έχουν υψηλή αντοχή. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως στρώμα πλεξούδας που χρησιμοποιείται στο εξωτερικό ενός πυροσβεστικού σωλήνα για να προσθέσει μεγαλύτερο βαθμό προστασίας από αιχμηρά αντικείμενα.
Σωματιδιακή φυσική
Ένα λεπτό παράθυρο Kevlar χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα NA48 στο CERN. Το υλικό χρησιμοποιήθηκε για τον διαχωρισμό του θαλάμου κενού από τον θάλαμο ατμοσφαιρικής πίεσης. Μια σειρά πειραμάτων στη σωματιδιακή φυσική NA48 αφορούσε τη μελέτη του μηχανισμού της διάσπασης του καονίου. Στην επιστημονική εργασία συμμετείχαν περισσότεροι από 100 φυσικοί, κυρίως από τη Δυτική Ευρώπη και τη Ρωσία (JINR).
Smartphones
Η σειρά smartphone Motorola RAZR διακρίνεται από την παρουσία ενός πίσω περιβλήματος Kevlar. Οι προγραμματιστές συσκευών επέλεξαν αυτό το υλικό έναντι άλλων, όπως ανθρακονήματα, λόγω της αντοχής του στη μηχανική καταπόνηση και της έλλειψης παρεμβολών στη μετάδοση σήματος.
Σύνθετα υλικά
Οι ίνες αραμιδίου χρησιμοποιούνται ευρέως για την ενίσχυση των σύνθετων υλικών, συχνά το ίδιο Kevlar χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με ίνες άνθρακα και ίνες γυαλιού. Η μήτρα για σύνθετα υλικά υψηλής απόδοσης είναι συνήθως εποξειδική ρητίνη. Τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν την παραγωγή μονοκόκ για αγωνιστικά αυτοκίνητα F1 (ένας τύπος κατασκευής διαστημικού πλαισίου στον οποίο (σε αντίθεση με τις δομές πλαισίου ή πλαισίου) το εξωτερικό κέλυφος είναι το κύριο και συνήθως το μόνο φέρον στοιχείο). λεπίδες ελικοπτέρων, εξοπλισμός για τένις, πινγκ-πονγκ, μπάντμιντον και σκουός, παραγωγή καγιάκ, ρόπαλα κρίκετ, μπαστούνια χόκεϊ επί χόρτου και μπαστούνια λακρός.
Επί του παρόντος, το Kevlar έχει γίνει ένα κοινό συστατικό ρούχων και εξοπλισμού για ανθρώπους των οποίων η ζωή βρίσκεται συνεχώς σε κίνδυνο: στρατιωτικοί και αξιωματούχοι ασφαλείας, αστροναύτες και ερευνητές, αθλητές και πυροσβέστες. Οι ίνες Kevlar χρησιμοποιούνται οπουδήποτε απαιτείται αυξημένη αντοχή, από ελαστικά αυτοκινήτων μέχρι γάστρα γιοτ, το πεδίο εφαρμογής τους διευρύνεται συνεχώς και η τεχνολογία παραγωγής βελτιώνεται. Αυτό το υλικό ελήφθη πριν από μισό αιώνα και πολλοί θα βρουν παράξενο το γεγονός ότι ο συγγραφέας του ήταν γυναίκα.
Πώς προέκυψε το Kevlar;
Είναι συμβολικό ότι η εφευρέτρια αυτής της μοναδικής ίνας, η Stephanie Kwolek, λάτρευε να ράβει ρούχα για κούκλες ως παιδί. Μετά το σχολείο, σπούδασε στη χημεία στο Πανεπιστήμιο Carnegie, αλλά ονειρευόταν την ιατρική. Προκειμένου να κερδίσει χρήματα για σπουδές στο πανεπιστήμιο, το 1946 η κοπέλα άρχισε να εργάζεται στη διάσημη επιχείρηση DuPont και σύντομα συνειδητοποίησε ότι η κλήση της ήταν τελικά χημεία. Το 1964, η ομάδα του Kwolek εργάστηκε για να βελτιώσει την παραγωγή πολυαραμιδίων, πολυμερών ουσιών με δομή σαν ράβδο που θα μπορούσε να αντικαταστήσει το χαλύβδινο κορδόνι στα ελαστικά. Εγκαταλείποντας τη μέθοδο τήξης, η Stephanie μπόρεσε να δημιουργήσει μια ασυνήθιστη όψη λύση που, όταν περνούσε από κλωστές, μετατράπηκε σε νήματα αραμιδίου.
Όταν η προκύπτουσα ίνα άρχισε να δοκιμάζεται για αντοχή, οι ερευνητές αποφάσισαν ότι ο εξοπλισμός είχε χαλάσει - οι δείκτες αντοχής του νέου υλικού ήταν πέντε φορές μεγαλύτεροι από εκείνους του χάλυβα.
Το νέο υλικό, που ονομάζεται Kevlar, τέθηκε σε εμπορική χρήση τη δεκαετία του εβδομήντα. Άρχισε να χρησιμοποιείται για την παραγωγή ελαστικών, ταινιών κορδονιού και σύνθετων υλικών. Ταυτόχρονα, οι στρατιωτικές υπηρεσίες και οι υπηρεσίες επιβολής του νόμου επέστησαν την προσοχή στην υψηλή αντοχή των ινών πολυαραμιδίου, στόχος των οποίων ήταν η ανάπτυξη εξοπλισμού ατομικής προστασίας. Η ιδέα ενός αλεξίσφαιρου γιλέκου εμφανίστηκε κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου (συγγραφέας του ήταν ο συγγραφέας Conan Doyle), αλλά οι παραδοσιακές μεταλλικές πλάκες ήταν βαριές και εμπόδιζαν την κίνηση.
Ειδικοί από το Αμερικανικό Εθνικό Ινστιτούτο Δικαιοσύνης διεξήγαγαν ενδελεχή έρευνα για αρκετά χρόνια, κατά την οποία απέδειξαν ότι η αντίσταση στις σφαίρες για το πιο κοινό διαμέτρημα 38 παρέχεται από επτά στρώματα υφάσματος Kevlar. Το τελευταίο στάδιο των δοκιμών πεδίου έδειξε ότι η δύναμη μιας τέτοιας θωράκισης σώματος μειώνεται όταν βραχεί και όταν εκτίθεται σε ακτίνες UV. Διαπιστώθηκε επίσης ότι τα προϊόντα υφάσματος Kevlar αλλοιώνονται στις προστατευτικές τους ιδιότητες μετά από πολλές πλύσεις και ότι δεν ανέχονται τη λεύκανση ή το στεγνό καθάρισμα.
Το αποτέλεσμα των εξελίξεων ήταν μια πανοπλία σώματος Kevlar επικαλυμμένη με αδιάβροχο ύφασμα, το οποίο παρέχει προστασία για το ενισχυμένο στρώμα από το νερό και τον ήλιο. Επιπλέον, ως μέσα ατομικής προστασίας άρχισαν να χρησιμοποιούνται κράνη Kevlar, γάντια, πάτοι παπουτσιών κ.λπ.
Ιδιότητες αραμιδικών ινών
Εκτός από την υψηλή αντοχή, το Kevlar έχει πολλές άλλες μοναδικές ιδιότητες, και συγκεκριμένα:
- όταν έρχεται σε επαφή με φωτιά και υψηλές θερμοκρασίες, αυτή η ίνα δεν καίγεται, δεν καπνίζει ή λιώνει.
- Το Kevlar είναι μη τοξικό και μη εκρηκτικό.
- Η θερμοκρασία θερμικής αποσύνθεσής του είναι 430-450 μοίρες.
- η αντοχή των βραχιόνων ινών αρχίζει να μειώνεται σταδιακά όταν θερμαίνεται σε περισσότερους από 150 μοίρες.
- όταν παγώσει, το Kevlar γίνεται μόνο ισχυρότερο, είναι σε θέση να αντέξει τις κρυογονικές θερμοκρασίες (έως -200 μοίρες).
- αυτό το υλικό είναι ένας ηλεκτρικός μονωτήρας.
Επιπλέον, το ύφασμα Kevlar είναι μαλακό, υγροσκοπικό και ανταλλάξιμο με αέρα και είναι αρκετά άνετο στη χρήση. Είναι αλήθεια ότι αυτό δεν ισχύει για ρούχα που έχουν σχεδιαστεί για εργασία σε συνθήκες ανοιχτής φωτιάς και υψηλών θερμοκρασιών. Για να αυξηθεί η αντοχή στη θερμότητα, το Kevlar είναι επικαλυμμένο με αλουμίνιο. Το υλικό από τέτοιες ίνες προστατεύει αξιόπιστα από την ισχυρή θερμική ακτινοβολία, την επαφή με επιφάνειες που θερμαίνονται στους 500 βαθμούς, καθώς και από πιτσιλιές θερμού μετάλλου.
Θα πρέπει επίσης να προστεθεί ότι αυτό το υλικό είναι αρκετά ελαφρύ - ένα μέτρο υφάσματος ζυγίζει 30-60 g και παρόλο που δεν είναι φθηνό (από 30 $ ανά τετραγωνικό μέτρο), οι εξαιρετικές προστατευτικές του ιδιότητες δικαιολογούν πλήρως τέτοιο κόστος. Τα προστατευτικά υλικά που είναι ενισχυμένα με νήματα Kevlar είναι κάπως φθηνότερα, γεγονός που τα καθιστά ανθεκτικά στο σχίσιμο και την τριβή. Τέτοια υφάσματα χρησιμοποιούνται για προστατευτικά ένθετα σε ρούχα εργασίας και αθλητικά, γάντια, καθώς και ως πάτοι ανθεκτικοί στη φθορά. Η φροντίδα των προϊόντων που παράγονται από αυτά είναι εξαιρετικά απλή. Δεν πρέπει:
- πλένετε συχνά?
- καθαρίστε με χημικά αντιδραστήρια.
- έκθεση στο ηλιακό φως.
Πού χρησιμοποιείται το Kevlar;
Αυτή η ίνα υψηλής αντοχής βρίσκει μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών - από τις αεροπορικές και διαστημικές βιομηχανίες έως τα αθλητικά και ταξιδιωτικά ρούχα. Το Kevlar έρχεται στην αγορά με τη μορφή νημάτων, κορδονιού, υφάσματος, αλλά και ως συστατικό σύνθετων και μικτών υλικών. Οι κύριοι τρόποι εφαρμογής του είναι:
KEVLAR™- εμπορική ονομασία αραμιδίου - πολυπαραφαινυλενο τερεφθαλαμίδης, συνθετική ίνα υψηλής αντοχής (πέντε φορές ισχυρότερη από τον χάλυβα, αντοχή σε εφελκυσμό σ0 = 3620 MPa). Αναπτύχθηκε από την αμερικανική εταιρεία DuPont το 1965, και η εμπορική του χρήση ξεκίνησε στις αρχές της δεκαετίας του 1970. Το ελαφρύ, ανθεκτικό και ασφαλές υλικό Kevlar μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τα χαρακτηριστικά απόδοσης των ενδυμάτων εργασίας και του προστατευτικού εξοπλισμού. Σήμερα, το Kevlar χρησιμοποιείται στην παραγωγή προϊόντων που απαιτούν υψηλή αντοχή στη φθορά των υλικών: σχοινιά αναρρίχησης, σερβιέτες, κράνη, επάνω μέρος παπουτσιών, σακίδια πλάτης, σκι, γάντια, καθώς και για την κατασκευή ενδυμάτων εργασίας. Οι ίνες Kevlar είναι ελαφριές και ιδιαίτερα ανθεκτικές σε διάφορους τύπους κρούσεων. Έχει ιδιότητες όπως μη εύφλεκτο και αντοχή στη θερμότητα. Σύμφωνα με τους προγραμματιστές, οι ίνες Kevlar ίσου βάρους είναι πέντε φορές ισχυρότερες από τον χάλυβα.
Περιοχή εφαρμογής του Kevlar
Αρχικά, το υλικό αναπτύχθηκε για την ενίσχυση των ελαστικών αυτοκινήτων και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται με αυτή την ικανότητα σήμερα. Επιπλέον, το Kevlar χρησιμοποιείται ως ενισχυτική ίνα σε σύνθετα υλικά, τα οποία είναι ισχυρά και ελαφριά.
Το Kevlar χρησιμοποιείται για την ενίσχυση καλωδίων χαλκού και οπτικών ινών (ένα νήμα σε όλο το μήκος του καλωδίου που εμποδίζει το τέντωμα και το σπάσιμο του καλωδίου), σε κώνους ηχείων και στη βιομηχανία προσθετικών και ορθοπεδικών για την αύξηση της αντοχής στη φθορά των μερών άνθρακα πόδια από ίνες.
Οι ίνες Kevlar χρησιμοποιούνται επίσης ως ενισχυτικό συστατικό σε μικτά υφάσματα, δίνοντας στα προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτά αντοχή σε επιδράσεις λειαντικών και κοπής· ειδικότερα, προστατευτικά γάντια και προστατευτικά ένθετα σε αθλητικά ρούχα (για μηχανοκίνητα αθλήματα, snowboard κ.λπ.) κατασκευάζονται από τέτοια υφάσματα. ).
Στα ρούχα εργασίας, το ύφασμα με ίνες Kevlar χρησιμοποιείται κυρίως για την ενίσχυση των μαξιλαριών στην περιοχή των γονάτων (knee pads) και στην περιοχή του αγκώνα. Επειδή Το ύφασμα Kevlar έχει υψηλή αντοχή στην τριβή, επομένως χρησιμοποιείται σε ρούχα σε εκείνα τα μέρη όπου η μεγαλύτερη πίεση είναι στην τριβή, τα κοψίματα και τα τρυπήματα.
Χρήση σε θωράκιση σώματος
Δομή Kevlar. Ο υψηλός βαθμός τάξης του πολυμερούς και η αντοχή του παρέχονται από διαμοριακούς δεσμούς υδρογόνου.
Οι μηχανικές ιδιότητες του υλικού το καθιστούν κατάλληλο για την κατασκευή αλεξίσφαιρων γιλέκων. Αυτή είναι μια από τις πιο διάσημες χρήσεις του Kevlar.
Στη δεκαετία του 1970, μια από τις πιο σημαντικές προόδους στην ανάπτυξη της θωράκισης σώματος ήταν η χρήση της ενίσχυσης με ίνες Kevlar. Η ανάπτυξη της θωράκισης σώματος Kevlar από το Εθνικό Ινστιτούτο Δικαιοσύνης πραγματοποιήθηκε επί αρκετά χρόνια σε τέσσερα στάδια. Στο πρώτο στάδιο, η ίνα δοκιμάστηκε για να διαπιστωθεί εάν μπορούσε να σταματήσει μια σφαίρα. Το δεύτερο βήμα ήταν να προσδιοριστεί ο αριθμός των στρωμάτων υλικού που απαιτούνται για την αποφυγή διείσδυσης από σφαίρες διαφορετικού διαμετρήματος που ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες και να αναπτυχθεί ένα πρωτότυπο γιλέκο που θα μπορούσε να προστατεύει τους εργαζόμενους από τις πιο κοινές απειλές: .38 Special και .22 Long Rifle σφαίρες. Μέχρι το 1973, αναπτύχθηκε ένα γιλέκο από ίνες Kevlar επτά στρωμάτων για δοκιμές πεδίου. Διαπιστώθηκε ότι όταν βρέχονταν, οι προστατευτικές ιδιότητες του Kevlar επιδεινώθηκαν. Η ικανότητα προστασίας από σφαίρες μειώθηκε επίσης μετά την έκθεση στο υπεριώδες φως, συμπεριλαμβανομένου του ηλιακού φωτός. Το στεγνό καθάρισμα και τα λευκαντικά επηρέασαν επίσης αρνητικά τις προστατευτικές ιδιότητες του υφάσματος, όπως και το επαναλαμβανόμενο πλύσιμο. Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα, αναπτύχθηκε ένα αδιάβροχο γιλέκο που έχει υφασμάτινη επίστρωση για να αποτρέπει την έκθεση στο ηλιακό φως και άλλους επιβλαβείς παράγοντες.
Ναυπηγική
Την τελευταία δεκαετία, το Kevlar έχει γίνει ευρέως διαδεδομένο στη ναυπηγική. Λόγω των τεχνολογικών δυσκολιών και της τιμής του Kevlar, χρησιμοποιείται επιλεκτικά. Για παράδειγμα, μόνο στο τμήμα της καρίνας ή στις ραφές. Πολλοί κατασκευαστές (όπως τα ναυπηγεία BAIA Yachts, Blue water, Danish yacht, Zeelander Yachts), κατασκευάζοντας όχι πολύ μεγάλο αριθμό σκαφών ετησίως, αλλάζουν συστηματικά στη χρήση του Kevlar. Ο ηγέτης στην παραγωγή σκαφών Kevlar είναι το ιταλικό ναυπηγείο Cranchi, το οποίο παράγει γιοτ Kevlar σε μέγεθος από 11 έως 21 μέτρα.
Αεροπορική βιομηχανία
Το Kevlar χρησιμοποιείται στο σχεδιασμό πολλών μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων (όπως το RQ-11) για τη βελτίωση της προστασίας.
Ιδιότητες θερμοκρασίας
Το Kevlar διατηρεί την αντοχή και την ελαστικότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες, μέχρι τις κρυογονικές θερμοκρασίες (−196 °C), επιπλέον, σε χαμηλές θερμοκρασίες γίνεται ακόμη και ελαφρώς ισχυρότερο.
Όταν θερμαίνεται, το Kevlar δεν λιώνει, αλλά αποσυντίθεται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες (430-480 °C). Η θερμοκρασία αποσύνθεσης εξαρτάται από τον ρυθμό θέρμανσης και τη διάρκεια της έκθεσης στη θερμοκρασία. Σε υψηλές θερμοκρασίες (πάνω από 150 °C), η αντοχή του Kevlar μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Για παράδειγμα, σε θερμοκρασία 160 °C, η αντοχή σε εφελκυσμό μειώνεται κατά 10-20% μετά από 500 ώρες. Στους 250°C, το Kevlar χάνει το 50% της αντοχής του σε 70 ώρες.