پارچه کولار. پارچه کولار: مواد قوی تر از فولاد کولار برای چه مواردی استفاده می شود؟
فیبر کولار دارای رنگ زرد طلایی است. قطر فیبر ابتدایی 10 میکرون است.
کولار K-29 (1975) - در صنعت برای ساخت کابل، لنت ترمز، زره شخصی و زره برای وسایل نقلیه جنگی استفاده می شود. Kevlar K49 یک نام تجاری فیبر مدول بالا است که در صنعت کابل، برای ساخت بافته فیبر نوری، برای ساخت طناب و برای تقویت پلاستیک استفاده می شود. Kevlar K100 نخ رنگ شده کارخانه است. Kevlar K119 - ازدیاد طول، انعطاف پذیر و افزایش استحکام خستگی. Kevlar K129 نوعی فیبر زرهی با استحکام بالا است. Kevlar AP 15 درصد قوی تر از K-29 است. Kevlar XP ترکیبی مبتنی بر رزین با ویسکوزیته بالا و فیبر جدید KM2plus است. کولار KM2(1992) - نام تجاری الیاف برای تولید پارچه که الزامات زره بدن و زره بدن را برآورده می کند.
کاربرد [ | ]
این ماده در ابتدا برای تقویت لاستیک های اتومبیل ساخته شد که امروزه نیز برای آن استفاده می شود. علاوه بر این، کولار به عنوان یک الیاف تقویت کننده در مواد کامپوزیتی که قوی و سبک هستند استفاده می شود.
از کولار برای تقویت کابلهای مسی و فیبر نوری (رزوهای در تمام طول کابل که از کشیدگی و شکستن کابل جلوگیری میکند)، در مخروطهای بلندگو و در صنعت پروتز و ارتوپدی برای افزایش مقاومت به سایش قطعات کربن استفاده میشود. پاهای فیبر
فیبر کولار همچنین به عنوان یک جزء تقویت کننده در پارچه های مخلوط استفاده می شود و به محصولات ساخته شده از آنها در برابر تأثیرات ساینده و برش مقاومت می کند؛ به ویژه، دستکش های محافظ و درج های محافظ در لباس های ورزشی (برای ورزش های موتوری، اسنوبورد و غیره) از چنین پارچه هایی ساخته می شوند. ). همچنین در صنعت کفش سازی برای ساخت کفی های ضد سوراخ استفاده می شود.
حفاظت از زره شخصی[ | ]
قطعاتی از کلاه ایمنی پارچه پلیمری کولار که در نبرد برای جذب انرژی انفجار نارنجک دستی استفاده می شد، شمال شرقی عراق، 2004. پرسنل جوخه نجات یافتند؛ سرجوخه دانهام که نارنجک را با کلاه خود پوشانده بود، کشته شد.
خواص مکانیکی این ماده آن را برای ساخت محافظ زره شخصی (PIB) - زره بدن و زره بدن مناسب می کند. تحقیقات در نیمه دوم دهه 1970 نشان داد که فیبر کولار-29 و اصلاحات بعدی آن، هنگامی که به شکل پارچه های چندلایه و موانع پلاستیکی (پارچه-پلیمر) استفاده می شود، بهترین ترکیب از نرخ جذب انرژی و مدت زمان تعامل را با مهاجم، در نتیجه با توجه به جرم مانع، نشانگرهای ضد گلوله و مقاومت در برابر شکستگی نسبتاً بالایی را ارائه می دهد. این یکی از معروف ترین کاربردهای کولار است.
کولار وزن نسبتاً کمی دارد، اما نیروی اصطکاک داخلی قابل توجهی دارد که به شما امکان می دهد انرژی جنبشی را در طول یک برخورد به سرعت از بین ببرید و آن را به گرما تبدیل کنید. در عین حال به دلیل نازک بودن قادر به متوقف کردن اجسام تیز و سنگینی که ضربه بزرگی دارند، مثلاً گلوله تفنگ یا تیغه سرنیزه را ندارد. به همین دلیل، در زره بدن ارتش مدرن با صفحات محافظ اضافی ساخته شده از فولاد، تیتانیوم یا سرامیک ترکیب میشود که عمر کوتاهی دارند، اما میتوانند جان یک سرباز را در جنگ نجات دهند و همچنین با عناصر ضربهگیر برای کاهش ضربه اثر زرهی پرتابه ها
در دهه 1970، یکی از مهم ترین پیشرفت ها در توسعه زره بدن، استفاده از تقویت کننده فیبر کولار بود. توسعه زره بدن کولار توسط موسسه ملی دادگستری ایالات متحده طی چندین سال در چهار مرحله انجام شد. در مرحله اول، فیبر مورد آزمایش قرار گرفت تا مشخص شود که آیا می تواند گلوله را متوقف کند یا خیر. مرحله دوم تعیین تعداد لایههای مواد مورد نیاز برای جلوگیری از نفوذ گلولههای با کالیبرهای مختلف و حرکت با سرعتهای مختلف و ساخت نمونه اولیه جلیقهای بود که بتواند از کارکنان در برابر رایجترین تهدیدات محافظت کند: 0.38 ویژه و 0.22 طولانی. گلوله های کالیبر تفنگ. تا سال 1973، یک جلیقه فیبر کولار هفت لایه برای آزمایش میدانی ساخته شد. مشخص شد که وقتی خیس می شود، خواص محافظتی کولار بدتر می شود. توانایی محافظت در برابر گلوله نیز پس از قرار گرفتن در معرض نور ماوراء بنفش از جمله نور خورشید کاهش یافت. خشک شویی و سفید کننده ها نیز مانند شستشوی مکرر بر خواص محافظتی پارچه تأثیر منفی گذاشتند. برای غلبه بر این مشکلات، یک جلیقه ضد آب ساخته شده است که دارای روکش پارچه ای برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض نور خورشید و سایر عوامل مضر است.
کشتی سازی [ | ]
از اوایل دهه 1990، کولار در کشتی سازی گسترده شده است. به دلیل مشکلات تکنولوژیکی و قیمت کولار از آن به صورت انتخابی استفاده می شود. مثلا فقط در قسمت کیل یا درزها. بسیاری از تولیدکنندگان (مانند کارخانههای کشتیسازی BAIA Yachts، Blue water، Dolphin، Danish Yacht، Zeelander Yachts) که تعداد زیادی قایق در سال تولید نمیکنند، به طور سیستماتیک به استفاده از کولار روی میآورند. یکی از پیشروان در تولید قایق های تفریحی کولار [ توسط چه کسی؟] کشتی سازی ایتالیایی کرانچی، که قایق های تفریحی کولار را در اندازه های 11 تا 21 متر تولید می کند.
مواد با تکنولوژی پیشرفته مدرن به طور فزاینده ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از آنها پارچه کولار است. این عنصر با مقاومت عالی در برابر اصطکاک و ضربه دقیق از سایر ابزارها متمایز می شود. بنابراین، در مواد کامپوزیت اغلب با انواع مواد ترکیب می شود؛ به نوبه خود، در صنعت نساجی، پارچه کولار کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. چنین مواد با تکنولوژی بالا مانند کولار برای دوخت ژاکت، شلوار جین، دستکش، برای تولید کابل و موارد دیگر استفاده می شود.
ویژگی های پارچه کولار
پارچه کولاور به طور فعال به عنوان یک عامل تقویت کننده برای انواع مواد کامپوزیتی استفاده می شود. پارچه کولار دارای استحکام بالا، با وزن بسیار کم است. چنین محصولی نه تنها تحت تأثیر دماهای پایین خواص خود را از دست نمی دهد (محدودیت دما -190 درجه است)، بلکه استحکام بیشتری نیز به دست می آورد.
قرار گرفتن در معرض دمای بالا نیز آسیب چندانی به پارچه کولار وارد نمی کند، زیرا دمای تخریب آن از +430+ تا +480 درجه است. علاوه بر این، دمای تخریب کاملاً به زمان و شدت گرمایش بستگی دارد. به منظور کاهش قیمت تمام شده محصولات، تولید پارچه های ترکیبی ایجاد شده است که به آن الیاف فایبرگلاس یا زغال سنگ اضافه می شود. پارچه کولار هیچ تهدیدی برای سلامت انسان ندارد.
مقاومت و استحکام بالای پارچه کولار در برابر حرارت، امکان استفاده از آن را برای ساخت لباس های فرم برای آتش نشانان فراهم می کند. با توجه به اینکه کولار 5 برابر قویتر از فولاد است (در همان وزن) امکان استفاده از آن برای ساخت زره بدن فراهم شده است. این دستگاه های محافظ ویژه، تولید نسبتا موفق آنها بود که تا حد زیادی به محبوبیت پارچه کولار کمک کرد. اکنون چنین موادی در صنایع مختلفی از جمله هوافضا استفاده می شود.
بهره برداری از پارچه کولار
کولار در زندگی روزمره نیز کاربرد بسیار وسیعی یافته است. بیشتر اوقات دقیقاً در جایی که مقاومت بالا در برابر دماهای پایین و بالا مورد نیاز است و بر این اساس بالاترین استحکام آن مورد استفاده قرار می گیرد. به طور معمول از پارچه کولار برای تولید تجهیزات مختلف برای ورزشکاران (کلاه، طناب، دستکش و غیره) استفاده می شود. علاوه بر این، همانطور که قبلا ذکر شد، پارچه کولار به طور فعال در تولید مواد کامپوزیت استفاده می شود.
با این حال، از نظر دما و شاخص های قدرت، کولار کمی پایین تر از فیبر کربن است، اما در عین حال، بارهای خمشی را بسیار بهتر تحمل می کند. در تلاش برای ترکیب کیفیت این دو ماده، پارچه های کولار ترکیبی با مقادیر تقریباً مساوی از هر دو ماده ایجاد شد. چنین پارچه هایی تغییر شکل الاستیک را به خوبی تحمل می کنند. اما پارچه کربن کولار استحکام خود را از دست می دهد، کمی وزن بیشتری دارد و تماس با آب را به خوبی تحمل نمی کند.
با این حال، ترکیب رزین های اپوکسی با پارچه کولار ایده آل نیست. چنین رزین هایی تمایل دارند رطوبت را "برداشته" و در خود جمع کنند. در تماس با آب، کولار به طور قابل توجهی خواص خود را از دست می دهد، که در حالت خشک بسیار زیاد است. علاوه بر این، نور ماوراء بنفش کاتالیزوری است که طول عمر جزء کولار را کاهش می دهد.
به همین دلیل است که توصیه می شود از کولار فقط در شرایط خاص (با استفاده از تمام ویژگی های مثبت مواد) استفاده شود که در حال حاضر تقاضای آن را کاهش نمی دهد. پارچه کولار برای دوخت لباس کار مخصوص ساخت و ساز (دستکش مونتاژ، روپوش جوشکاری و ...) استفاده می شود.
کولار یک علامت تجاری ثبت شده از الیاف مصنوعی پاراآرامید است و به گروه وسیعی از الیاف آرامید مانند Nomex و Technora تعلق دارد. این ماده با استحکام بالا که توسط DuPont در سال 1965 توسعه یافت، اولین بار در اوایل دهه 1970 به عنوان جایگزینی برای فولاد در لاستیک های مسابقه تجاری شد. به طور معمول، کولار به شکل کابل یا پارچه توزیع می شود که می تواند به تنهایی یا به عنوان یک عنصر در مواد کامپوزیتی استفاده شود.
در حال حاضر، کولار کاربردهای زیادی دارد، از لاستیکهای دوچرخه و بادبانهای قایقهای تفریحی و کشتیهای دیگر گرفته تا زره بدن (به دلیل نسبت مقاومت کششی بالا به وزن؛ در این شاخص کولار 5 برابر فولاد برتری دارد). همچنین در صنعت پروتز و ارتز برای افزایش مقاومت به سایش قطعات فیبر کربنی پا استفاده می شود. از کولار برای ساختن مخروط های بلندگو استفاده می شود.
فیبر مشابهی به نام Twaron با ساختار شیمیایی تقریباً مشابهی توسط متخصصان Akzo در دهه 70 قرن گذشته ساخته شد و تولید تجاری آن در سال 1986 آغاز شد. در حال حاضر فیبر Twaron توسط Teijin تولید می شود.
پلی پارافنیلن ترفتالامید - که با نام تجاری Kevlar فروخته می شود - توسط استفانی کولک، شیمیدان لهستانی-آمریکایی در زمانی که در DuPont کار می کرد، اختراع شد. دلیل شروع توسعه یک ماده جدید کمبود بنزین در آن زمان بود. در سال 1964، گروه Kwolek شروع به جستجوی یک فیبر جدید سبک وزن و قوی برای استفاده در تایرهای سبک وزن و در عین حال بادوام کردند. در آن زمان او با تعدادی از پلیمرها کار می کرد - پلی بنزامید و پلی / پی فنیلن ترفتالات. بر اساس این اجزا، محقق توانست فیبری را به دست آورد که برخلاف نایلون، شکننده نبود. تا سال 1971، یک نمونه مدرن از کولار به دست آمد. با این حال، Kwolek به طور فعال در توسعه محصولات Kevlar و برنامه های کاربردی آن شرکت نداشت.
1. تاریخچه
2 تولید
3 ساختار و خواص
4 خواص حرارتی
5 برنامه های کاربردی
5.1 حفاظت
5.1.1 برودتی
5.1.2 زره
5.1.3 تجهیزات حفاظت فردی
5.2 تجهیزات ورزشی
5.2.1 کفش
5.3 موسیقی
5.3.1 تجهیزات صوتی
5.3.2 رشته ها
5.3.3 طبل
5.4 سایر برنامه ها
5.4.1 رقص با آتش
5.4.2 تابه
5.4.3 طناب، کابل، غلاف
5.4.4 تولید برق
5.4.5 ساخت و ساز ساختمان
5.4.6 ترمز
5.4.7 جبران کننده های دما و شیلنگ ها
5.4.8 فیزیک ذرات
5.4.9 گوشی های هوشمند
6 مواد کامپوزیت
تولید
کولار در محلول از مونومرهای فنیلن-1،4-دیامین (p-phenylenediamine) و ترفتالوئیل کلرید با استفاده از واکنش تراکم سنتز می شود. اسید هیدروکلریک یک محصول جانبی در این مورد است. نتیجه ماده ای با ویژگی های کریستال های مایع است که زنجیره های پلیمری آن در یک جهت قرار دارند که امکان تشکیل یک فیبر قوی را فراهم می کند. هگزامتیل فسفورامید (HMPA) در ابتدا به عنوان یک حلال پلیمریزاسیون استفاده می شد، اما به دلایل ایمنی DuPont آن را با محلولی از N-methylpyrrolidone و کلرید کلسیم جایگزین کرد. از آنجایی که این فرآیند قبلاً توسط Akzo (به بالا مراجعه کنید) برای تولید Twaron ثبت شده بود، حرکت DuPont باعث دعوای حقوقی ثبت اختراع شد.
واکنش فنیلن-1،4-دیامین (p-phenylenediamine) و ترفتالوئیل کلراید منجر به ایجاد کولار
تولید کولار (پلی پارافنیلن ترفتالامید) به دلیل مشکلات مربوط به استفاده از اسید سولفوریک غلیظ مورد نیاز برای حفظ پلیمر نامحلول در آب در محلول در طول سنتز و تشکیل الیاف، فرآیند نسبتاً گرانی است.
انواع مختلفی از کولار موجود است:
کولار K-29 - در کاربردهای صنعتی مانند کابل ها، جایگزین های آزبست، لنت ترمز، زره بدنه/خودرو استفاده می شود.
Kevlar K49 یک ماده با مدول بالا است که در کابل ها و طناب ها استفاده می شود.
Kevlar K100 - نسخه رنگی کولار؛
کولار K119 - دارای کشیدگی بالا، انعطاف پذیری و استحکام خستگی نسبتاً بالایی است.
Kevlar K129 - با استحکام بالاتر در مقایسه با کولار استاندارد مشخص می شود. به طور گسترده برای کاربردهای بالستیک استفاده می شود.
Kevlar AP - 15٪ استحکام کششی بالاتر از K-29؛
Kevlar XP ترکیبی از رزین سبک و الیاف KM2 است.
Kevlar KM 2 - بهبود ویژگی های بالستیک، مورد استفاده در ایجاد زره.
قرار گرفتن در معرض جزء فرابنفش نور خورشید منجر به تخریب و از هم پاشیدگی کولار می شود. بنابراین، به ندرت در فضای باز و بدون محافظت در برابر نور خورشید استفاده می شود.
ساختار و خواص
الیاف کولار پس از تشکیل، استحکام کششی حدود 3620 مگاپاسکال و چگالی نسبی 1.44 دارند. پلیمر استحکام بالای خود را مدیون پیوندهای فراوان بین مونومرها است. این پیوندها نسبت به نیروهای واندروالس و طول زنجیره تأثیر بیشتری بر خواص کولار دارند که به طور معمول بر خواص پلیمرها و الیاف مصنوعی دیگر مانند Dyneema تأثیر می گذارد. وجود املاح و برخی ناخالصی های دیگر به ویژه کلسیم می تواند بر خواص محصول نهایی تأثیر بگذارد و در حین تولید سعی می شود از وارد شدن ناخالصی ها به ترکیب کولار جلوگیری شود.
خواص حرارتی
کولار قدرت و کشش را تا دمای برودتی (196- درجه سانتیگراد) حفظ می کند. در واقع در دماهای پایین کمی قوی تر می شود. در دماهای بالاتر، استحکام کششی بلافاصله حدود 10-20٪ کاهش می یابد و پس از چندین ساعت قرار گرفتن در معرض حرارت مداوم، استحکام کششی حتی بیشتر کاهش می یابد. به عنوان مثال، در دمای 160 درجه سانتیگراد (320 درجه فارنهایت)، کاهش 10 درصدی در استحکام پس از تقریباً 500 ساعت قرار گرفتن در معرض حرارت رخ می دهد. در دمای 260 درجه سانتیگراد (500 درجه فارنهایت)، پس از 70 ساعت قرار گرفتن در معرض منبع گرما، 50 درصد کاهش در استحکام رخ می دهد.
برنامه های کاربردی
حفاظت
برودتی (فیزیک دمای پایین)
کولار اغلب در زمینه فیزیک دمای پایین استفاده می شود. این به دلیل هدایت حرارتی کم و استحکام بالا در مقایسه با سایر موادی است که برای ایجاد تعلیق استفاده می شود. رایج ترین کاربرد کولار جدا کردن مخزن نمک های پارامغناطیس از هسته آهنربای ابررسانا به منظور به حداقل رساندن نشت گرما به مواد پارامغناطیس است. همچنین در ایجاد سختکنندههای [ساختاری] یا پشتیبانی سازهای برای کاربردهایی که به نشت حرارت کم نیاز است، استفاده میشود.
زره
کولار جزء نسبتاً شناخته شده و محبوب زره های شخصی مانند کلاه های جنگی، ماسک های صورت بالستیک و جلیقه های بالستیک است. کولار جزء کلیدی کلاه ایمنی و زره بدن PASGT و مشابه آن است که از سال 1980 توسط نیروهای مسلح ایالات متحده استفاده می شود. از دیگر کاربردهای نظامی می توان به ماسک های ضد گلوله که توسط نگهبانان استفاده می شود و کلاهک هایی که برای محافظت از خدمه خودروهای زرهی استفاده می شود، اشاره کرد. حتی ناوهای هواپیمابر کلاس نیمیتز از زره کولار در طول فضاهای حیاتی استفاده می کنند. اگر استفاده غیرنظامی از مواد را در نظر بگیریم، باید توجه داشت که در تجهیزاتی برای محافظت از کارگران واکنش اضطراری در صورتی که دامنه فعالیت آنها شامل تماس با اشیایی که دمای بالایی دارند (به عنوان مثال، آتش نشانی) استفاده می شود. این منطقه همچنین شامل زره بدن ساخته شده از کولار است که توسط افسران پلیس، نیروهای امنیتی خصوصی سازمان های خصوصی و نیروهای ویژه استفاده می شود.
وسایل حفاظت فردی
از کولار برای ساخت دستکش، آستین، ژاکت، شلوار و سایر اقلام لباس استفاده می شود که برای محافظت از کاربران در برابر بریدگی، ساییدگی و گرما طراحی شده اند. وسایل حفاظتی ساخته شده از کولار اغلب به طور قابل توجهی سبک تر و نازک تر از معادل های ساخته شده از مواد سنتی تر هستند.
تجهیزات ورزشی
این به عنوان پوشش داخلی برای برخی از لاستیک های دوچرخه برای کمک به جلوگیری از پنچری استفاده می شود. در تنیس روی میز، لایههایی از کولار به راکتها اضافه میشود تا پرش و کاهش وزن را افزایش دهد. در تولید لباس های ایمنی موتورسواران به ویژه در محافظت از شانه و آرنج استفاده می شود. در کیودو، هنر ژاپنی تیراندازی با کمان، می توان از الیاف کولار برای ایجاد یک بند کمان استفاده کرد. در این مورد، این ماده به عنوان جایگزینی برای الیاف گران قیمت کنف عمل می کند. این ماده اغلب برای ایجاد کابل های پشتیبانی برای پاراگلایدرها استفاده می شود. در شمشیربازی برای ایجاد ژاکت های محافظ، شلوار، سینه بند و عناصر ماسک استفاده می شود. راکت های تنیس اغلب حاوی عناصر کولار هستند. حتی در بادبان های قایق های مسابقه ای با عملکرد بالا نیز استفاده می شود. کولار به طور فزاینده ای در "پتو" استفاده می شود - پوشش نرمی که از اسب های پیکادور در عرصه محافظت می کند.
کفش
برای اولین بار در صنعت کفش، نایک از پیشرفت در فناوری تولید محصولات مبتنی بر کولار استفاده کرد. متخصصان آن از کولار در یک سری از کفش های کتانی Elite Series II (نسخه بهبود یافته نسخه قبلی کفش های کتانی بسکتبال) استفاده کردند. این کار برای کاهش خاصیت ارتجاعی پنجه کفش انجام شد. قبلاً برای این منظور از نایلون استفاده می شد، اما کولار در مقایسه با نایلون که حدود 30 درصد منبسط شد، حدود 1 درصد منبسط شد. این شرکت اکنون کفش های مشابهی را با برندهای LeBron، HyperDunk و Zoom Kobe VII تولید می کند. با این حال، این کفش های کتانی در رنج قیمتی بسیار بالاتر از قیمت متوسط کفش های بسکتبال معرفی شدند.
کولار همچنین بهعنوان وصلههای کنترل سرعت در برخی از کفشهای صابونی استفاده شده است و همچنین به عنوان ماده توری برای کفشهای فوتبال ممتاز آدیداس F50 adiZero Prime استفاده شده است.
موسیقی
تجهیزات صدا
کولار همچنین دارای خواص آکوستیک مفیدی است. در حال حاضر از پارچه های مبتنی بر آن برای ایجاد دیفیوزر برای بلندگوهای آکوستیک (فرکانس های پایین و متوسط) استفاده می شود. علاوه بر این، کولار به عنوان یک عنصر قدرت در کابل های فیبر نوری، مانند کابل هایی که برای انتقال داده های صوتی استفاده می شود، استفاده می شود.
رشته های
کولار را می توان به عنوان هسته آکوستیک در تار برای سازهای زهی استفاده کرد. خواص فیزیکی کولار به رشته ها استحکام، انعطاف پذیری و پایداری می بخشد. امروزه تنها سازنده این نوع رشته ها CodaBow می باشد.
طبل
کولار گاهی اوقات به عنوان ماده ای برای مارش درام ها (با رشته هایی در امتداد سر پایین) استفاده می شود. استفاده از آن به ما این امکان را می دهد که به تنش بسیار بالایی دست پیدا کنیم و در نتیجه صدای نسبتاً واضحی در خروجی ایجاد کنیم. به طور معمول، کولار با یک لایه رزین پوشش داده می شود تا آن را ببندد، و یک لایه نایلون در بالای آن اضافه می شود تا یک سطح صاف و قابل توجه ایجاد کند.
سایر برنامه ها
رقصیدن با آتش
فتیله برای وسایل رقص آتش از مواد کامپوزیت حاوی کولار ساخته شده است. خود کولار مواد قابل اشتعال را به خوبی جذب نمی کند، بنابراین با مواد دیگری مانند فایبرگلاس یا پنبه مخلوط می شود. مقاومت در برابر حرارت بالا باعث می شود که فتیله های کولار چندین بار مورد استفاده مجدد قرار گیرند.
ماهیتابه
کولار گاهی اوقات به عنوان جایگزینی برای پوشش تفلون توسط برخی از تولید کنندگان تابه های نچسب استفاده می شود.
طناب، کابل، غلاف
کولار در طناب ها و کابل های بافته شده استفاده می شود، جایی که الیاف کولار به صورت موازی گروه بندی می شوند و از بیرون با یک غلاف پلی اتیلن پوشانده می شوند. از کابل ها در پل های معلق استفاده می شود. کولار به طور گسترده ای به عنوان یک غلاف محافظ بیرونی برای کابل های فیبر نوری استفاده می شود (مواد از کابل در برابر آسیب و پیچ خوردگی محافظت می کند).
پوسته های بافته شده کولار توسط شرکت های زیر تولید می شود:
A.W. شرکت چسترتون(chesterton.com). محصول آن، Chesterton 1740، یک بافته میانی ساخته شده از فیبر کولار و پلی تترا فلوئورواتیلن (تفلون، PTFE) است. مشخصات کلیدی Chesterton 1740: محدودیت دما - 260 درجه سانتیگراد (500 درجه فارنهایت)، مقاومت شیمیایی - pH 4-11، محدودیت فشار 20 بار در گرم (300 psi). هر رشته فیبر به صورت جداگانه با PTFE پوشانده می شود تا گرما را بهتر دفع کند. Chesterton 1740 ترکیب های مختلفی از اجزای میانی را برای دستیابی به مقاومت مطلوب در برابر فشار، دما، مواد شیمیایی و سایش ارائه می دهد.
شرکت دیفلون(diflo n.it) غلاف های بافته شده سری KV (-100 - 400 درجه سانتیگراد؛ 50 - 100 بار)، متشکل از الیاف کولار و پلی تترا فلوئورواتیلن را ارائه می دهد. پوسته ها با افزایش مقاومت در برابر حرارت مشخص می شوند. این پوسته سطوح مجاور را لکه نمی کند، ضریب اصطکاک پایینی دارد و گرما را دفع می کند. کاربردها: تصفیه فاضلاب، سیستم دریچه، دریچه های فشار کم، محورهای موتور پیستونی، اسیدهای جابجایی، قلیاها، روغن. این محصول کاربرد جهانی دارد، به جز برای کار با اکسیژن، قلیاهای قوی و عوامل اکسید کننده. این محصول مناسب برای صنایع کاغذسازی، صنایع پتروشیمی و شیمیایی و نیروگاه ها می باشد.
تولید - محصول DEPACAnstaltاستقرار(depac.at) یک جایگزین عالی برای بافته کردن بر پایه آزبست است. بافندگی کولار به ویژه در حمل و نقل مواد سخت و در صنعت کاغذ، کارخانه های فولاد، تصفیه خانه های فاضلاب و صنایع قند موثر است. بافت مورب 4 تکه با چگالی بالا DEPAC مقاومت شیمیایی را با استحکام بالا ترکیب می کند تا از آب بندی بهینه با حداقل فشار تماس اطمینان حاصل کند.
تولید برق
کولار توسط دانشمندان مؤسسه فناوری جورجیا (ایالات متحده آمریکا) به عنوان مبنای آزمایشی برای تولید لباس هایی که می تواند برق تولید کند، استفاده شد. این کار با بافتن نانوسیم های اکسید روی در پارچه انجام شد. در صورت موفقیت پروژه، پارچه جدید حدود 80 میلی وات در هر متر مربع تولید خواهد کرد.
ساختمان
سقف جمع شونده کولار که بیش از 5500 متر مربع را پوشش می دهد، بخش مهمی از طراحی استادیوم المپیک مونترال برای بازی های المپیک تابستانی 1976 بود. این ساخت و ساز به طرز باورنکردنی ناموفق بود، زیرا سقف با ده سال تأخیر تکمیل شد و پس از ده سال دیگر (در پایان اردیبهشت 1377) پس از چندین مشکل مجبور به تعویض شد.
ترمز
فیبر منگنه به عنوان جایگزینی برای آزبست در لنت ترمز استفاده شده است. گرد و غبار، که محصول جانبی ترمزهای مبتنی بر آزبست است، بسیار سمی است، در حالی که الیاف آرامید گزینه بهتری هستند.
جبران کننده های دما و شیلنگ ها
کولار را می توان به عنوان یک لایه تقویت کننده در درزهای انبساط لوله دم لاستیکی و شیلنگ های لاستیکی استفاده کرد که برای استفاده در دماهای بالا در نظر گرفته شده اند و باید از استحکام بالایی برخوردار باشند. همچنین می توان از آن به عنوان لایه ای از قیطان استفاده کرد که در قسمت بیرونی شیلنگ آتش نشانی استفاده می شود تا درجه محافظت بیشتری در برابر اشیاء تیز ایجاد کند.
فیزیک ذرات
یک پنجره کولار نازک در آزمایش NA48 در CERN استفاده شد. این ماده برای جداسازی محفظه خلاء از محفظه فشار اتمسفر استفاده شد. مجموعه ای از آزمایشات در فیزیک ذرات NA48 به مطالعه مکانیسم واپاشی کائون مربوط می شود. بیش از 100 فیزیکدان، عمدتاً از اروپای غربی و روسیه (JINR) در کار علمی شرکت کردند.
گوشی های هوشمند
سری گوشی های هوشمند موتورولا RAZR با وجود قاب پشتی Kevlar متمایز می شود. توسعه دهندگان دستگاه این ماده را به دلیل مقاومت آن در برابر فشارهای مکانیکی و عدم تداخل در انتقال سیگنال، بر سایر مواد مانند فیبر کربن انتخاب کردند.
مواد کامپوزیت
الیاف آرامید به طور گسترده برای تقویت مواد کامپوزیت استفاده می شود، اغلب همان کولار در ترکیب با فیبر کربن و الیاف شیشه استفاده می شود. ماتریس برای کامپوزیت های با کارایی بالا معمولاً رزین اپوکسی است. کاربردهای معمولی عبارتند از تولید مونوکوک برای اتومبیل های مسابقه ای F1 (نوعی ساختار فضایی که در آن (برخلاف ساختارهای قاب یا قاب) پوسته بیرونی اصلی ترین و معمولاً تنها عنصر باربر است). تیغه هلیکوپتر، تجهیزات تنیس، تنیس روی میز، بدمینتون و اسکواش، تولید کایاک، خفاش کریکت، چوب هاکی روی چمن و چوب چوگان.
در حال حاضر، کولار به یک جزء رایج لباس و تجهیزات برای افرادی تبدیل شده است که زندگی آنها دائماً در خطر است: مقامات نظامی و امنیتی، فضانوردان و محققان، ورزشکاران و آتش نشانان. الیاف کولار در هر جایی که نیاز به افزایش استحکام باشد استفاده می شود، از لاستیک ماشین گرفته تا بدنه قایق بادبانی، دامنه کاربرد آنها به طور مداوم در حال گسترش است و فناوری تولید در حال بهبود است. این مطالب نیم قرن پیش دریافت شده است و برای بسیاری عجیب است که نویسنده آن یک زن بوده است.
کولار چگونه به وجود آمد؟
این نمادین است که مخترع این الیاف منحصر به فرد، استفانی کولک، در کودکی عاشق دوختن لباس برای عروسک ها بود. پس از مدرسه، او در رشته شیمی در دانشگاه کارنگی تحصیل کرد، اما رویای پزشکی را در سر داشت. به منظور کسب درآمد برای تحصیل در دانشگاه، در سال 1946 این دختر در کنسرت معروف DuPont شروع به کار کرد و به زودی متوجه شد که فراخوان او در نهایت یک شیمی است. در سال 1964، گروه Kwolek برای بهبود تولید پلیآرامیدها، مواد پلیمری با ساختار میلهای که میتواند جایگزین طناب فولادی در لاستیکها شود، کار کرد. با کنار گذاشتن روش مذاب، استفانی توانست محلولی با ظاهر غیرعادی ایجاد کند که وقتی از نخ ریسی عبور می کرد، به نخ های آرامید تبدیل می شد.
هنگامی که فیبر حاصل شروع به آزمایش برای استحکام کرد، محققان به این نتیجه رسیدند که تجهیزات خراب شده است - شاخصهای مقاومت ماده جدید پنج برابر بیشتر از فولاد بود.
مواد جدید به نام کولار در دهه هفتاد مورد استفاده تجاری قرار گرفت. شروع به استفاده از آن برای تولید لاستیک، نوار بند ناف، و مواد کامپوزیت شد. در همان زمان، سازمان های نظامی و مجری قانون توجه را به استحکام بالای الیاف پلی آرامید جلب کردند که هدف آن توسعه تجهیزات حفاظت فردی بود. ایده جلیقه ضد گلوله در طول جنگ جهانی اول ظاهر شد (نویسنده آن نویسنده کانن دویل بود)، اما صفحات فلزی سنتی سنگین بودند و مانع حرکت می شدند.
متخصصان موسسه ملی دادگستری آمریکا تحقیقات کاملی را برای چندین سال انجام دادند و در طی آن ثابت کردند که مقاومت در برابر شلیک گلوله برای رایجترین کالیبر 38 توسط هفت لایه پارچه کولار ایجاد میشود. آخرین مرحله آزمایش میدانی نشان داد که قدرت چنین زرههایی هنگام خیس شدن و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش کاهش مییابد. همچنین مشخص شد که محصولات پارچه کولار پس از چندین بار شستشو از نظر خواص محافظتی بدتر می شوند و سفید شدن یا تمیز کردن خشک را تحمل نمی کنند.
نتیجه پیشرفت ها یک زره بدن کولار بود که با پارچه مقاوم در برابر آب پوشیده شده بود که از لایه تقویت شده در برابر آب و خورشید محافظت می کند. علاوه بر این، کلاه ایمنی کولار، دستکش، کفی کفش و غیره به عنوان تجهیزات حفاظت فردی شروع به استفاده کرد.
خواص الیاف آرامید
کولار علاوه بر استحکام بالا دارای خواص منحصر به فرد دیگری نیز می باشد که عبارتند از:
- در تماس با آتش و دمای بالا، این فیبر نمی سوزد، دود نمی شود و ذوب نمی شود.
- کولار غیر سمی و غیر منفجره است.
- دمای تجزیه حرارتی آن 430-450 درجه است.
- استحکام الیاف آرمید با حرارت دادن به بیش از 150 درجه به تدریج شروع به کاهش می کند.
- هنگامی که یخ زده می شود، کولار فقط قوی تر می شود، قادر به مقاومت در برابر دماهای برودتی (تا -200 درجه) است.
- این ماده یک عایق الکتریکی است.
علاوه بر این، پارچه کولار نرم، رطوبت گیر و قابل تعویض هوا است و استفاده از آن کاملا راحت است. درست است، این در مورد لباس هایی که برای کار در شرایط آتش باز و درجه حرارت بالا طراحی شده اند صدق نمی کند. برای افزایش مقاومت در برابر حرارت، کولار با آلومینیوم روکش شده است. مواد ساخته شده از چنین فیبری به طور قابل اعتمادی از تشعشعات حرارتی قدرتمند، تماس با سطوح گرم شده تا 500 درجه و همچنین از پاشش فلز داغ محافظت می کند.
همچنین باید اضافه کرد که این ماده کاملاً سبک است - یک متر پارچه 30-60 گرم وزن دارد و اگرچه ارزان نیست (از 30 دلار در هر متر مربع) اما ویژگی های محافظتی عالی آن چنین هزینه هایی را کاملاً توجیه می کند. مواد محافظ تقویت شده با نخ های کولار تا حدودی ارزان تر هستند که باعث می شود در برابر پارگی و سایش مقاوم باشند. چنین پارچه هایی برای درج های محافظ در لباس های کار و ورزشی، دستکش ها و همچنین به عنوان کفی های مقاوم در برابر سایش استفاده می شود. مراقبت از محصولات ساخته شده از آنها بسیار ساده است. آنها نباید:
- اغلب بشویید؛
- تمیز کردن با معرف های شیمیایی؛
- در معرض نور خورشید قرار بگیرید.
کولار کجا استفاده می شود؟
این فیبر با استحکام بالا کاربردهای بسیار متنوعی دارد - از صنایع هوانوردی و فضایی گرفته تا لباس های ورزشی و مسافرتی. کولار به صورت نخ، بند ناف، پارچه و همچنین به عنوان جزئی از مواد کامپوزیت و مخلوط وارد بازار می شود. راه های اصلی کاربرد آن عبارتند از:
KEVLAR™- نام تجاری آرامید - پلی پارافنیلن ترفتالامید، الیاف مصنوعی با استحکام بالا (پنج برابر قوی تر از فولاد، استحکام کششی σ0 = 3620 مگاپاسکال). توسط شرکت آمریکایی DuPont در سال 1965 توسعه یافت و استفاده تجاری از آن در اوایل دهه 1970 آغاز شد. مواد کولار سبک، بادوام و ایمن می تواند به طور قابل توجهی ویژگی های عملکرد لباس کار و تجهیزات محافظ را بهبود بخشد. امروزه از کولار در تولید محصولاتی استفاده می شود که به مقاومت بالایی در برابر سایش مواد نیاز دارند: طناب های کوهنوردی، کشش های سریع، کلاه ایمنی، رویه کفش، کوله پشتی، اسکی، دستکش و همچنین برای تولید لباس کار. فیبر کولار سبک است و در برابر انواع ضربه ها بسیار مقاوم است. دارای خواصی مانند عدم اشتعال و مقاومت در برابر حرارت است. به گفته توسعه دهندگان، الیاف کولار برای وزن برابر پنج برابر قوی تر از فولاد است.
حوزه کاربرد کولار
در ابتدا، این ماده برای تقویت لاستیک خودرو ساخته شد و هنوز هم در این ظرفیت استفاده می شود. علاوه بر این، کولار به عنوان یک الیاف تقویت کننده در مواد کامپوزیتی که قوی و سبک هستند استفاده می شود.
از کولار برای تقویت کابلهای مسی و فیبر نوری (رزوهای در تمام طول کابل که از کشیدگی و شکستن کابل جلوگیری میکند)، در مخروطهای بلندگو و در صنعت پروتز و ارتوپدی برای افزایش مقاومت به سایش قطعات کربن استفاده میشود. پاهای فیبر
فیبر کولار همچنین به عنوان یک جزء تقویت کننده در پارچه های مخلوط استفاده می شود و به محصولات ساخته شده از آنها در برابر تأثیرات ساینده و برش مقاومت می کند؛ به ویژه، دستکش های محافظ و درج های محافظ در لباس های ورزشی (برای ورزش های موتوری، اسنوبورد و غیره) از چنین پارچه هایی ساخته می شوند. ).
در لباس کار، پارچه با الیاف کولار عمدتا برای تقویت لنت در ناحیه زانو (زانوبند) و ناحیه آرنج استفاده می شود. زیرا پارچه کولار دارای مقاومت سایشی بالایی است، بنابراین در لباس هایی که بیشترین استرس بر روی سایش، بریدگی و سوراخ شدن است از آن استفاده می شود.
استفاده در زره بدن
ساختار کولار. درجه بالایی از نظم و استحکام پلیمر توسط پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی ایجاد می شود.
خواص مکانیکی این ماده آن را برای ساخت جلیقه های ضد گلوله مناسب می کند. این یکی از معروف ترین کاربردهای کولار است.
در دهه 1970، یکی از مهم ترین پیشرفت ها در توسعه زره بدن، استفاده از تقویت کننده فیبر کولار بود. توسعه زره بدن کولار توسط موسسه ملی عدالت طی چندین سال در چهار مرحله انجام شد. در مرحله اول، فیبر مورد آزمایش قرار گرفت تا مشخص شود که آیا می تواند گلوله را متوقف کند یا خیر. مرحله دوم تعیین تعداد لایههای مواد مورد نیاز برای جلوگیری از نفوذ گلولههایی با کالیبرهای مختلف که با سرعتهای مختلف حرکت میکنند، و ساخت نمونه اولیه جلیقهای بود که میتواند از کارکنان در برابر رایجترین تهدیدات محافظت کند: تفنگ 0.38 ویژه و .22 تفنگ بلند. گلوله ها تا سال 1973، یک جلیقه فیبر کولار هفت لایه برای آزمایش میدانی ساخته شد. مشخص شد که وقتی خیس می شود، خواص محافظتی کولار بدتر می شود. توانایی محافظت در برابر گلوله نیز پس از قرار گرفتن در معرض نور ماوراء بنفش از جمله نور خورشید کاهش یافت. خشک شویی و سفید کننده ها نیز مانند شستشوی مکرر بر خواص محافظتی پارچه تأثیر منفی گذاشتند. برای غلبه بر این مشکلات، یک جلیقه ضد آب ساخته شده است که دارای روکش پارچه ای برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض نور خورشید و سایر عوامل مضر است.
کشتی سازی
در دهه اخیر کولار در کشتی سازی رواج یافته است. با توجه به مشکلات تکنولوژیکی و قیمت کولار، از آن به صورت انتخابی استفاده می شود. مثلا فقط در قسمت کیل یا درزها. بسیاری از تولیدکنندگان (مانند کارخانههای کشتیسازی BAIA Yachts، Blue water، Danish Yacht، Zeelander Yachts)، که تعداد زیادی قایق در سال تولید میکنند، به طور سیستماتیک به استفاده از Kevlar روی میآورند. پیشرو در تولید قایق های تفریحی کولار، کشتی سازی ایتالیایی کرانچی است که قایق های تفریحی کولار در اندازه های 11 تا 21 متر تولید می کند.
صنعت هوانوردی
کولار در طراحی تعدادی از هواپیماهای بدون سرنشین (مانند RQ-11) برای بهبود حفاظت استفاده می شود.
خواص دما
کولار در دماهای پایین، تا دمای برودتی (-196 درجه سانتیگراد)، استحکام و کشش خود را حفظ می کند، علاوه بر این، در دماهای پایین حتی کمی قوی تر می شود.
هنگامی که گرم می شود، کولار ذوب نمی شود، اما در دمای نسبتاً بالا (430-480 درجه سانتیگراد) تجزیه می شود. دمای تجزیه بستگی به سرعت گرمایش و مدت زمان قرار گرفتن در معرض دما دارد. در دماهای بالا (بیش از 150 درجه سانتیگراد)، قدرت کولار با گذشت زمان کاهش می یابد. به عنوان مثال، در دمای 160 درجه سانتیگراد، پس از 500 ساعت استحکام کششی 10-20٪ کاهش می یابد. در دمای 250 درجه سانتیگراد، کولار 50 درصد قدرت خود را در 70 ساعت از دست می دهد.