Pëlhurë Kevlar. Pëlhurë Kevlar: material më i fortë se çeliku Për çfarë përdoret Kevlar?
Fibra Kevlar ka një ngjyrë karakteristike të verdhë të artë. Diametri i fibrës elementare është 10 mikron.
Kevlar K-29 (1975) - përdoret në industri për prodhimin e kabllove, jastëkëve të frenave, forca të blinduara personale dhe forca të blinduara për automjete luftarake. Kevlar K49 është një markë e fibrave me modul të lartë që përdoret në industrinë e kabllove, për prodhimin e gërshetimit të fibrave optike, për prodhimin e litarëve dhe për përforcimin plastik. Kevlar K100 është fije e lyer në fabrikë. Kevlar K119 - zgjatje e lartë, fleksibël dhe ka rritur forcën e lodhjes. Kevlar K129 është një klasë e fibrave të blinduara me forcë të lartë. Kevlar AP është 15 për qind më i fortë se K-29. Kevlar XP është një përbërje e bazuar në një rrëshirë me viskozitet të lartë dhe fibër të re KM2plus. Kevlar KM2(1992) - markë e fibrave për prodhimin e pëlhurës që plotëson kërkesat për forca të blinduara dhe forca të blinduara të trupit.
Aplikacion [ | ]
Materiali fillimisht u zhvillua për përforcimin e gomave të makinave, për të cilat përdoret edhe sot. Përveç kësaj, Kevlar përdoret si një fibër përforcuese në materialet e përbëra, të cilat janë të forta dhe të lehta.
Kevlar përdoret për të përforcuar kabllot e bakrit dhe fibrave optike (një fije përgjatë gjithë gjatësisë së kabllit që parandalon shtrirjen dhe thyerjen e kabllit), në konet e altoparlantëve dhe në industrinë protetike dhe ortopedike për të rritur rezistencën ndaj konsumit të pjesëve të karbonit këmbët me fibra.
Fibra Kevlar përdoret gjithashtu si një përbërës përforcues në pëlhura të përziera, duke i dhënë produkteve të prodhuara prej tyre rezistencë ndaj ndikimeve gërryes dhe prerëse; në veçanti, dorezat mbrojtëse dhe futjet mbrojtëse në veshje sportive (për motorsport, snowboard, etj.) janë bërë nga pëlhura të tilla. ). Përdoret gjithashtu në industrinë e këpucëve për të bërë shtroja kundër shpimit.
Mbrojtje personale nga forca të blinduara[ | ]
Fragmente të një helmete prej pëlhure-polimer Kevlar të përdorura në luftime për të thithur energjinë e një shpërthimi granate dore, Iraku verilindor, 2004. Personeli i skuadrës u shpëtua; nëntetari Dunham, i cili mbuloi granatën me helmetën e tij, u vra.
Vetitë mekanike të materialit e bëjnë atë të përshtatshëm për prodhimin e mbrojtjes së armaturës personale (PIB) - armaturës së trupit dhe armaturës së trupit. Hulumtimet në gjysmën e dytë të viteve 1970 treguan se fibra Kevlar-29 dhe modifikimet e saj të mëvonshme, kur përdoren në formën e pëlhurës me shumë shtresa dhe barrierave plastike (pëlhurë-polimer), ofrojnë kombinimin më të mirë të shkallës së përthithjes së energjisë dhe kohëzgjatjes së ndërveprimit me sulmues, duke siguruar kështu relativisht të lartë, duke pasur parasysh masën e pengesës, tregues të rezistencës ndaj plumbave dhe kundër copëtimit. Ky është një nga përdorimet më të famshme të Kevlar.
Kevlar ka një peshë relativisht të ulët, por një forcë të konsiderueshme të fërkimit të brendshëm, i cili ju lejon të shpërndani shpejt energjinë kinetike gjatë një përplasjeje, duke e kthyer atë në nxehtësi. Në të njëjtën kohë, për shkak të hollësisë së tij, nuk është në gjendje të ndalojë objektet e mprehta dhe të rënda që kanë një impuls të madh, për shembull, një plumb pushke ose një teh bajonetë. Për këtë arsye, në armaturën moderne të ushtrisë kombinohet me pllaka mbrojtëse shtesë prej çeliku, titani ose qeramike, të cilat janë jetëshkurtër, por mund të shpëtojnë jetën e një ushtari në betejë, si dhe me elementë thithës për të reduktuar efekti i blinduar i predhave.
Në vitet 1970, një nga përparimet më domethënëse në zhvillimin e armaturës së trupit ishte përdorimi i përforcimit të fibrave Kevlar. Zhvillimi i armaturës së trupit Kevlar nga Instituti Kombëtar i Drejtësisë i SHBA-së u zhvillua gjatë disa viteve në katër faza. Në fazën e parë, fibra u testua për të përcaktuar nëse mund të ndalonte një plumb. Faza e dytë ishte përcaktimi i numrit të shtresave të materialit të nevojshëm për të parandaluar depërtimin e plumbave të kalibrave të ndryshëm dhe që udhëtonin me shpejtësi të ndryshme, dhe të zhvillohej një jelek prototip i aftë për të mbrojtur punonjësit nga kërcënimet më të zakonshme: .38 Speciale dhe .22 Të gjata Plumba të kalibrit të pushkës. Deri në vitin 1973, një jelek me fije Kevlar me shtatë shtresa u zhvillua për testim në terren. U zbulua se kur laget, vetitë mbrojtëse të Kevlar u përkeqësuan. Aftësia për t'u mbrojtur nga plumbat gjithashtu u ul pas ekspozimit ndaj dritës ultravjollcë, përfshirë rrezet e diellit. Pastrimi kimik dhe zbardhuesit gjithashtu ndikuan negativisht në vetitë mbrojtëse të pëlhurës, si dhe larja e përsëritur. Për të kapërcyer këto probleme, është zhvilluar një jelek i papërshkueshëm nga uji që ka një shtresë pëlhure për të parandaluar ekspozimin ndaj rrezeve të diellit dhe faktorëve të tjerë të dëmshëm.
Ndërtimi i anijeve [ | ]
Që nga fillimi i viteve 1990, Kevlar është bërë i përhapur në ndërtimin e anijeve. Për shkak të vështirësive teknologjike dhe çmimit të Kevlar, ai përdoret në mënyrë selektive. Për shembull, vetëm në pjesën e keelës ose te qepjet. Shumë prodhues (si kantieret BAIA Yachts, Blue water, Dolphin, Danish Yachts, Zeelander Yachts), duke prodhuar një numër jo shumë të madh jahtesh në vit, po kalojnë sistematikisht në përdorimin e Kevlar. Një nga udhëheqësit në prodhimin e jahteve Kevlar është [ nga kush?] Kantieri italian Cranchi, i cili prodhon jahte Kevlar me përmasa nga 11 deri në 21 metra.
Materialet moderne të teknologjisë së lartë po përdoren gjithnjë e më shumë në industri të ndryshme. Një prej tyre është pëlhura Kevlar. Ky element dallohet nga mjetet e tjera nga rezistenca e tij e shkëlqyer si ndaj fërkimit ashtu edhe ndaj goditjes së saktë. Kështu, në materialet e përbëra më së shpeshti kombinohet me një shumëllojshmëri materialesh; nga ana tjetër, në industrinë e tekstilit, pëlhura Kevlar ka gjetur aplikim të gjerë. Materiali i tillë i teknologjisë së lartë si Kevlar përdoret për të qepur xhaketa, xhinse, doreza, për prodhimin e kabllove dhe shumë më tepër.
Karakteristikat e pëlhurës Kevlar
Pëlhura Kevlavr përdoret në mënyrë aktive si një agjent përforcues për një sërë materialesh të përbërë. Pëlhura Kevlar ka forcë të lartë, me peshë shumë të ulët. Një produkt i tillë jo vetëm që nuk i humbet vetitë e tij nën ndikimin e temperaturave të ulëta (kufiri i temperaturës është -190 gradë), por gjithashtu fiton forcë shtesë.
Ekspozimi ndaj temperaturave të larta gjithashtu nuk do të shkaktojë shumë dëm për pëlhurën Kevlar, sepse temperatura e shkatërrimit të tij varion nga +430 në +480 gradë. Për më tepër, temperatura e shkatërrimit varet plotësisht nga koha dhe intensiteti i ngrohjes. Për të ulur koston e produkteve të gatshme, është krijuar prodhimi i pëlhurave të kombinuara, të cilave u shtohen fibrat e tekstilit me fije qelqi ose qymyri. Pëlhura Kevlar nuk përbën absolutisht asnjë kërcënim për shëndetin e njeriut.
Rezistenca e lartë ndaj nxehtësisë dhe forca e pëlhurës Kevlar lejon që ajo të përdoret për prodhimin e uniformave për zjarrfikësit. Për shkak të faktit se Kevlar është 5 herë më i fortë se çeliku (me të njëjtën peshë), është bërë e mundur përdorimi i tij për prodhimin e armaturës së trupit. Ishin pajisjet speciale mbrojtëse, prodhimi i tyre mjaft i suksesshëm, që kontribuan në masë të madhe në popullaritetin e pëlhurës Kevlar. Tani një material i tillë përdoret në një sërë industrish, duke përfshirë hapësirën ajrore.
Funksionimi i pëlhurës Kevlar
Në jetën e përditshme, Kevlar ka gjetur gjithashtu një aplikim shumë të gjerë. Më shpesh përdoret pikërisht aty ku kërkohet rezistencë e lartë ndaj temperaturave të ulëta dhe të larta, dhe, në përputhje me rrethanat, forca e saj më e lartë. Në mënyrë tipike, pëlhura Kevlar përdoret për të prodhuar pajisje të ndryshme për atletët (helmeta, litarë, doreza, etj.). Përveç kësaj, siç u përmend më herët, pëlhura Kevlar përdoret në mënyrë aktive në prodhimin e materialeve të përbëra.
Sidoqoftë, për sa i përket treguesve të temperaturës dhe forcës, Kevlar është pak inferior ndaj fibrës së karbonit, por në të njëjtën kohë, ai toleron ngarkesat e përkuljes shumë më mirë. Në përpjekje për të kombinuar cilësitë e këtyre dy materialeve, u krijuan pëlhura të kombinuara Kevlar, me sasi afërsisht të barabarta të të dy materialeve. Pëlhura të tilla tolerojnë shumë mirë deformimin elastik. Por pëlhura karbon-Kevlar humbet forcën, ka pak më shumë peshë dhe nuk toleron shumë mirë kontaktin me ujin.
Megjithatë, kombinimi i rrëshirave epoksi me pëlhurën Kevlar nuk është ideal. Rrëshira të tilla priren të "marrën" lagështinë dhe ta grumbullojnë atë në vetvete. Kur është në kontakt me ujin, Kevlar humbet ndjeshëm vetitë e tij, të cilat janë aq të larta në gjendjen e tij të thatë. Përveç kësaj, drita ultravjollcë është një katalizator që zvogëlon jetëgjatësinë e komponentit Kevlar.
Kjo është arsyeja pse këshillohet përdorimi i Kevlar vetëm në kushte të caktuara (duke përdorur absolutisht të gjitha karakteristikat pozitive të materialit), gjë që aktualisht nuk e zvogëlon kërkesën e tij. Pëlhura Kevlar përdoret për qepjen e veshjeve të punës speciale në ndërtim (doreza montimi, kominoshe për saldim, etj.).
Kevlar është një markë e regjistruar e fibrave sintetike para-aramide dhe i përket grupit të gjerë të fibrave aramid si Nomex dhe Technora. Zhvilluar nga DuPont në 1965, ky material me rezistencë të lartë u komercializua për herë të parë në fillim të viteve 1970 si një zëvendësim për çelikun në gomat e garave. Në mënyrë tipike, Kevlar shpërndahet në formën e kabllove ose pëlhurës, të cilat mund të përdoren vetëm ose si element në materialet e përbëra.
Aktualisht, Kevlar ka shumë aplikime, duke filluar nga gomat e biçikletave dhe velat e jahteve dhe anijeve të tjera deri te armatura e trupit (për shkak të raportit të lartë të forcës në tërheqje ndaj peshës; në këtë tregues, Kevlar është 5 herë më i lartë se çeliku). Përdoret gjithashtu nga industria protetike dhe ortotike për të rritur rezistencën ndaj konsumit të pjesëve të këmbëve me fibër karboni. Kevlar përdoret për të bërë kone altoparlantësh.
Një fibër e ngjashme e quajtur Twaron, me përafërsisht të njëjtën strukturë kimike, u zhvillua nga specialistët e Akzo në vitet 70 të shekullit të kaluar, dhe prodhimi i saj tregtar filloi në 1986. Aktualisht, fibra Twaron prodhohet nga Teijin.
Poliparafenilen tereftalamidi - i cili shitet me emrin e markës Kevlar - u shpik nga kimisti polako-amerikane Stephanie Kwolek ndërsa ajo ishte duke punuar në DuPont. Arsyeja për fillimin e zhvillimit të një substance të re ishte mungesa e prodhimit të benzinës në atë kohë. Në vitin 1964, grupi i Kwolek filloi kërkimin për një fibër të re të lehtë dhe të fortë për t'u përdorur në goma të lehta por të qëndrueshme. Në atë kohë ajo punonte me një numër polimerësh - polibenzamid dhe poli/p-fenilen tereftalat. Bazuar në këto përbërës, studiuesi ishte në gjendje të merrte një fibër që, ndryshe nga najloni, nuk ishte i brishtë. Deri në vitin 1971, ishte marrë një shembull modern i Kevlar. Sidoqoftë, Kwolek nuk ishte përfshirë në mënyrë aktive në zhvillimin e produkteve Kevlar dhe aplikimet e tij.
1. Historia
2 Prodhimi
3 Struktura dhe vetitë
4 Vetitë termike
5 Aplikimet
5.1 Mbrojtja
5.1.1 Kriogjenikë
5.1.2 Armatura
5.1.3 Pajisjet mbrojtëse personale
5.2 Pajisje sportive
5.2.1 Këpucë
5.3 Muzika
5.3.1 Pajisje audio
5.3.2 Vargjet
5.3.3 Daulle
5.4 Aplikacione të tjera
5.4.1 Vallëzimi me zjarr
5.4.2 Tepsi
5.4.3 Litarë, kabllo, këllëf
5.4.4 Prodhimi i energjisë elektrike
5.4.5 Ndërtimi i objekteve
5.4.6 Frenat
5.4.7 Kompensuesit dhe zorrët e temperaturës
5.4.8 Fizika e grimcave
5.4.9 Telefonat inteligjentë
6 Materiale të përbëra
Prodhimi
Kevlar sintetizohet në tretësirë nga monomerët fenilen-1,4-diamine (p-fenilendiaminë) dhe klorur tereftaloil duke përdorur një reaksion kondensimi. Acidi klorhidrik është një nënprodukt në këtë rast. Rezultati është një substancë me karakteristikat e kristaleve të lëngëta, zinxhirët polimer të të cilëve janë të orientuar në një drejtim, gjë që lejon formimin e një fije të fortë. Heksametilfosforamidi (HMPA) fillimisht u përdor si një tretës polimerizimi, por për arsye sigurie DuPont e zëvendësoi atë me një tretësirë të N-metilpirrolidonit dhe klorurit të kalciumit. Meqenëse ky proces ishte patentuar tashmë nga Akzo (shih më lart) për prodhimin e Twaron, lëvizja e DuPont shkaktoi një proces gjyqësor për patentën.
Reagimi i fenilen-1,4-diaminës (p-fenilendiamine) dhe klorurit tereftaloil që rezulton në Kevlar
Prodhimi i Kevlar (poliparafenilen tereftalamid) është një proces relativisht i shtrenjtë për shkak të vështirësive që lidhen me përdorimin e acidit sulfurik të përqendruar që kërkohet për të mbajtur polimerin e patretshëm në ujë në tretësirë gjatë sintezës së tij dhe formimit të fibrave.
Ekzistojnë disa lloje të Kevlar në dispozicion:
Kevlar K-29 - përdoret në aplikime industriale si kabllot, zëvendësuesit e asbestit, jastëkët e frenave, forca të blinduara të trupit/automjetit;
Kevlar K49 është një material me modul të lartë që përdoret në kabllo dhe litarë;
Kevlar K100 - version me ngjyra i Kevlar;
Kevlar K119 - ka zgjatim të lartë, fleksibilitet dhe rezistencë relativisht të lartë ndaj lodhjes;
Kevlar K129 - karakterizohet me forcë më të lartë në krahasim me Kevlar standard; përdoret gjerësisht për aplikime balistike;
Kevlar AP - 15% forcë tërheqëse më e lartë se K-29;
Kevlar XP është një kombinim i rrëshirës së lehtë dhe fibrave KM2;
Kevlar KM 2 - karakteristika të përmirësuara balistike, të përdorura në krijimin e armaturës.
Ekspozimi ndaj komponentit ultravjollcë të dritës së diellit çon në degradimin dhe shpërbërjen e Kevlar. Prandaj, përdoret rrallë jashtë pa mbrojtje nga rrezet e diellit.
Struktura dhe vetitë
Pasi të formohen, fibrat Kevlar kanë një forcë tërheqëse prej rreth 3620 MPa dhe një dendësi relative prej 1.44. Polimeri i detyrohet forcës së tij të lartë lidhjeve të shumta midis monomereve. Këto lidhje kanë një efekt më të madh në vetitë e Kevlar-it sesa forcat e van der Waals dhe gjatësia e zinxhirit, të cilat zakonisht ndikojnë në vetitë e polimereve dhe fibrave të tjera sintetike si Dyneema. Prania e kripërave dhe disa papastërtive të tjera, veçanërisht kalciumi, mund të ndikojë në vetitë e produktit përfundimtar dhe gjatë prodhimit ata përpiqen të shmangin përfshirjen e papastërtive në përbërjen e Kevlar.
Vetitë termike
Kevlar ruan forcën dhe elasticitetin deri në temperaturat kriogjenike (-196°C). Në fakt, në temperatura të ulëta bëhet pak më i fortë. Në temperatura më të larta, forca në tërheqje zvogëlohet menjëherë me rreth 10-20%, dhe pas disa orësh ekspozimi të vazhdueshëm ndaj nxehtësisë, forca në tërheqje zvogëlohet edhe më shumë. Për shembull, në 160 °C (320 °F), një reduktim 10% i forcës ndodh pas rreth 500 orësh ekspozimi termik. Në 260 °C (500 °F), një reduktim 50% i forcës ndodh pas 70 orësh ekspozimi ndaj një burimi nxehtësie.
Aplikacionet
Mbrojtja
Kriogjenika (fizika e temperaturës së ulët)
Kevlar përdoret shpesh në fushën e fizikës së temperaturës së ulët. Kjo është për shkak të përçueshmërisë së ulët termike dhe forcës së lartë në krahasim me materialet e tjera që përdoren për të krijuar pezullime. Përdorimi më i zakonshëm i Kevlar është ndarja e rezervuarit të kripërave paramagnetike nga bërthama e një magneti superpërçues në mënyrë që të minimizohet rrjedhja e nxehtësisë në materialin paramagnetik. Përdoret gjithashtu në krijimin e ngurtësuesve [strukturorë] ose mbështetjes strukturore për aplikacionet ku kërkohet rrjedhje e ulët e nxehtësisë.
Forca të blinduara
Kevlar është një komponent mjaft i njohur dhe popullor i armaturës personale si helmeta luftarake, maska balistike për fytyrën dhe jelekët balistikë. Kevlar është një komponent kyç i përkrenares dhe armaturës së trupit PASGT dhe ekuivalentëve të tij, të cilat janë përdorur nga Forcat e Armatosura të Shteteve të Bashkuara që nga viti 1980. Aplikacione të tjera ushtarake përfshijnë maska antiplumb të përdorura nga rojet dhe kapuçët e përdorur për të mbrojtur ekuipazhet e automjeteve të blinduara. Edhe aeroplanmbajtëset e klasit Nimitz përdorin forca të blinduara Kevlar përgjatë hapësirave jetike. Nëse marrim parasysh përdorimin civil të materialit, duhet të theksohet se ai përdoret në pajisje për të mbrojtur punonjësit e reagimit emergjent nëse fusha e veprimtarisë së tyre përfshin kontaktin me objekte që kanë temperaturë të lartë (për shembull, zjarrfikës). Kjo zonë përfshin gjithashtu forca të blinduara të bëra nga Kevlar, të cilat përdoren nga oficerët e policisë, forcat private të sigurisë të organizatave private dhe forcat speciale.
Mjetet e mbrojtjes individuale
Kevlar përdoret për të bërë doreza, mëngë, xhaketa, pantallona dhe sende të tjera veshjesh që janë krijuar për të mbrojtur përdoruesit nga prerjet, gërvishtjet dhe nxehtësia. Pajisjet mbrojtëse të bëra nga Kevlar shpesh janë dukshëm më të lehta dhe më të hollë se ekuivalentët e bërë nga materiale më tradicionale.
Pajisje sportive
Përdoret si një shtresë e brendshme për disa goma biçikletash për të ndihmuar në parandalimin e shpimeve. Në pingpong, shtresat e Kevlar-it shtohen në raketa për të rritur kërcimin dhe për të arritur kursime në peshë. Përdoret në prodhimin e veshjeve të sigurisë për motoçiklistët, veçanërisht në mbrojtjen e shpatullave dhe bërrylave. Në Kyudo, arti japonez i gjuajtjes me hark, fijet Kevlar mund të përdoren për të krijuar një varg harku. Në këtë rast, materiali vepron si një alternativë ndaj fibrave më të shtrenjta të kërpit. Ky material përdoret më shpesh për të krijuar kabllo mbështetëse për paragliderët. Në gardh, përdoret për të krijuar xhaketa mbrojtëse, pantallona, parzmore dhe elementë maskash. Raketat e tenisit shpesh përmbajnë edhe elementë Kevlar. Përdoret edhe në vela për anije garash me performancë të lartë. Kevlar është përdorur gjithnjë e më shumë në "Peto" - mbulesa e butë që mbron kuajt Picador në arenë.
Këpucët
Për herë të parë në industrinë e këpucëve, Nike shfrytëzoi përparimet në teknologjinë e krijimit të produkteve bazuar në Kevlar. Specialistët e saj përdorën Kevlar në një seri atlete Elite Series II (një version i përmirësuar i një versioni të mëparshëm të atleteve të basketbollit). Kjo u bë për të zvogëluar elasticitetin e gishtit të këpucëve. Më parë, najloni ishte përdorur për këtë qëllim, por Kevlar u zgjerua me rreth 1% në krahasim me najlon, i cili u zgjerua me rreth 30%. Kompania tani prodhon këpucë të ngjashme nën markat LeBron, Hyperdunk dhe Zoom Kobe VII. Sidoqoftë, këto atlete u prezantuan në një gamë çmimesh që është shumë më e lartë se kostoja mesatare e këpucëve të basketbollit.
Kevlar është përdorur gjithashtu si arna për kontrollin e shpejtësisë në disa këpucë sapuni dhe gjithashtu ka shërbyer si material dantelle për këpucët premium të futbollit Adidas F50 adiZero Prime.
Muzikë
Pajisjet e zërit
Kevlar gjithashtu është zbuluar se ka veti të dobishme akustike. Aktualisht, pëlhura të bazuara në të janë përdorur për të krijuar difuzorë për altoparlantët akustikë (frekuenca të ulëta dhe të mesme). Për më tepër, KEVLAR përdoret si një element i forcës në kabllot e fibrave optike, siç janë ato të përdorura për transmetimin e të dhënave audio.
Vargjet
Kevlar mund të përdoret si një bërthamë akustike në tela për instrumente me tela. Karakteristikat fizike të Kevlarit japin forcë, fleksibilitet dhe stabilitet. Sot, prodhuesi i vetëm i këtij lloji të vargut është CODABOW.
Daulle
Kevlar përdoret ndonjëherë si një material për marshimin e daulleve të kurthit (me tela përgjatë kokës së poshtme). Përdorimi i tij na lejon të arrijmë një tension shumë të lartë, duke rezultuar në një tingull mjaft të qartë në dalje. Në mënyrë tipike, Kevlar është i veshur me një shtresë rrëshirë për ta mbyllur atë dhe një shtresë najloni shtohet sipër për të siguruar një sipërfaqe të sheshtë goditëse.
Aplikime të tjera
Duke kërcyer me zjarr
Fitilat për mbështetëset e vallëzimit të zjarrit janë bërë nga materiale të përbëra që përmbajnë Kevlar. Vetë Kevlar nuk thith mirë substancat e ndezshme, kështu që përzihet me materiale të tjera si tekstil me fije qelqi ose pambuk. Rezistenca e lartë ndaj nxehtësisë lejon që fitilat Kevlar të ripërdoren disa herë.
Tigane
Kevlar përdoret ndonjëherë si zëvendësues i veshjes me teflon nga disa prodhues të tiganëve që nuk ngjiten.
Litarë, kabllo, këllëf
Kevlar përdoret në litarë dhe kabllo të gërshetuar, ku fijet Kevlar janë të grupuara paralelisht dhe të mbuluara nga jashtë me një mbështjellës polietileni. Kabllot përdoren në urat e varura. Kevlar përdoret gjerësisht si një mbështjellës i jashtëm mbrojtës për kabllot me fibra optike (materiali mbron kabllon nga dëmtimi dhe përkulja).
Predhat e endura Kevlar prodhohen nga kompanitë e mëposhtme:
A.W. Kompania Chesterton(chesterton.com). Produkti i tij, Chesterton 1740, është një bishtalec i ndërmjetëm i bërë nga fibra Kevlar dhe politetrafluoroetilen (Teflon, PTFE). Karakteristikat kryesore të Chesterton 1740: kufiri i temperaturës - 260 °C (500 °F), rezistenca kimike - pH 4-11, kufiri i presionit 20 bar/g (300 psi). Çdo fije fije është e veshur individualisht me PTFE për të shpërndarë më mirë nxehtësinë. Chesterton 1740 ofron kombinime të ndryshme të komponentëve të mesit për të arritur rezistencën e dëshiruar ndaj presionit, temperaturës, kimikateve dhe konsumit.
Kompania Diflon(diflo n.it) ofron këllëf të endur të serisë KV (-100 - 400 °C; 50 - 100 bar), të përbërë nga fibra Kevlar dhe politetrafluoroetilen. Predhat karakterizohen nga rritja e rezistencës ndaj nxehtësisë. Kjo guaskë nuk njollos sipërfaqet ngjitur, ka një koeficient të ulët fërkimi dhe shpërndan nxehtësinë. Aplikimet: trajtimi i ujërave të zeza, sistemi i kanalizimeve, valvola me presion të ulët, boshtet e motorit të pistonit, trajtimi i acideve, alkaleve, vajit. Produkti ka aplikim universal, përveç punës me oksigjen, alkale të forta dhe agjentë oksidues. Produkti është i përshtatshëm për industrinë e letrës, industrinë petrokimike dhe kimike dhe termocentralet.
Produkt DEPACAnstaltThemelimi(depac.at) është një alternativë e shkëlqyer ndaj gërshetimit me bazë azbesti. Gërshetimi me Kevlar është veçanërisht efektiv në trajtimin e materialeve të forta dhe në industrinë e letrës, fabrikat e çelikut, impiantet e trajtimit të ujërave të zeza dhe industrinë e sheqerit. Gërshetimi i veçantë diagonale me 4 pjesë me densitet të lartë të DEPAC kombinon rezistencën kimike me forcën e lartë për të siguruar mbyllje optimale me presion minimal të kontaktit.
Prodhimi i energjisë elektrike
Kevlar u përdor nga shkencëtarët nga Instituti i Teknologjisë në Georgia (SHBA) si bazë për një eksperiment për të krijuar veshje që mund të gjenerojnë energji elektrike. Kjo u bë duke endur nanotela të oksidit të zinkut në pëlhurë. Nëse projekti është i suksesshëm, pëlhura e re do të gjenerojë rreth 80 milivat për metër katror.
Ndërtesa
Çatia e tërhequr e Kevlar, që mbulon më shumë se 5,500 metra katrorë, ishte një pjesë kyçe e dizajnit të Stadiumit Olimpik të Montrealit për Lojërat Olimpike Verore të vitit 1976. Ky ndërtim rezultoi tepër i pasuksesshëm, pasi çatia u përfundua me dhjetë vjet vonesë dhe pas dhjetë vitesh të tjera (në fund të majit 1998) u desh të ndërrohej pas një sërë problemesh.
Frenat
Fibra me kapëse është përdorur si zëvendësim për asbestin në jastëkët e frenave. Pluhuri, i cili është një nënprodukt i frenave me bazë asbesti, është shumë toksik, ndërsa fibrat aramid janë një opsion më i mirë.
Kompensuesit e temperaturës dhe zorrët
Kevlar mund të përdoret si një shtresë përforcuese në nyjet e zgjerimit të tubave të shakullit të gomës dhe zorrëve të gomës, të cilat janë të destinuara për përdorim në temperatura të larta dhe duhet të kenë forcë të lartë. Mund të përdoret gjithashtu si një shtresë gërsheti që përdoret në pjesën e jashtme të një zorrë zjarri për të shtuar një shkallë më të madhe mbrojtjeje kundër objekteve të mprehta.
Fizika e grimcave
Një dritare e hollë Kevlar u përdor në eksperimentin NA48 në CERN. Materiali u përdor për të ndarë dhomën e vakumit nga dhoma e presionit atmosferik. Një seri eksperimentesh në fizikën e grimcave NA48 kishin të bënin me studimin e mekanizmit të zbërthimit të kaonit. Më shumë se 100 fizikanë, kryesisht nga Evropa Perëndimore dhe Rusia (JINR), morën pjesë në punën shkencore.
Telefonat inteligjentë
Linja e telefonave inteligjentë Motorola RAZR dallohet nga prania e një kase të pasme Kevlar. Zhvilluesit e pajisjeve zgjodhën këtë material mbi të tjerët, si fibra karboni, për shkak të rezistencës së tij ndaj stresit mekanik dhe mungesës së ndërhyrjes në transmetimin e sinjalit.
Materiale të përbëra
Fijet Aramide përdoren gjerësisht për të përforcuar materialet e përbëra, shpesh i njëjti Kevlar përdoret në kombinim me fibër karboni dhe fibër qelqi. Matrica për kompozitat me performancë të lartë është zakonisht rrëshirë epoksi. Aplikacionet tipike përfshijnë prodhimin e monokokëve për makinat e garave F1 (një lloj konstruksioni me kornizë hapësinore në të cilin (në krahasim me strukturat e kornizës ose kornizës) guaska e jashtme është elementi kryesor dhe zakonisht i vetëm i ngarkesës); Tehe helikopterësh, pajisje për tenis, pingpong, badminton dhe kunguj, prodhim kajakesh, shkopinj kriketi, shkopinj hokej në fushë dhe shkopinj lakros.
Aktualisht, Kevlar është bërë një komponent i zakonshëm i veshjeve dhe pajisjeve për njerëzit, jeta e të cilëve është vazhdimisht në rrezik: zyrtarë ushtarakë dhe të sigurisë, astronautë dhe studiues, atletë dhe zjarrfikës. Fijet Kevlar përdoren kudo ku kërkohet forca e shtuar, nga gomat e makinave deri te trupat e jahteve, qëllimi i aplikimit të tyre po zgjerohet vazhdimisht dhe teknologjia e prodhimit po përmirësohet. Ky material është marrë gjysmë shekulli më parë dhe shumëkujt do ta kenë të çuditshme që autori i tij ishte një grua.
Si lindi Kevlar?
Është simbolike që shpikësit të kësaj fije unike, Stephanie Kwolek, i pëlqente të qepte rroba për kukulla që në fëmijëri. Pas shkollës, ajo u diplomua në kimi në Universitetin Carnegie, por ëndërroi për mjekësinë. Për të fituar para për të studiuar në universitet, në vitin 1946 vajza filloi të punonte në koncernin e famshëm DuPont dhe shpejt kuptoi se thirrja e saj ishte, në fund të fundit, kimi. Në vitin 1964, grupi i Kwolek punoi për të përmirësuar prodhimin e poliaramideve, substancave polimere me një strukturë të ngjashme me shufrën që mund të zëvendësonte kordonin e çelikut në goma. Duke braktisur metodën e shkrirjes, Stephanie ishte në gjendje të krijonte një zgjidhje me pamje të pazakontë, e cila, kur kalonte nëpër spinnerets, shndërrohej në fije aramidike.
Kur fibra që rezulton filloi të testohej për forcë, studiuesit vendosën që pajisja ishte prishur - treguesit e forcës së materialit të ri ishin pesë herë më të mëdhenj se ato të çelikut.
Materiali i ri, i quajtur Kevlar, hyri në përdorim tregtar në vitet shtatëdhjetë. Filloi të përdoret për prodhimin e gomave, shiritave të kordonit dhe materialeve të përbëra. Në të njëjtën kohë, agjencitë ushtarake dhe të zbatimit të ligjit tërhoqën vëmendjen për forcën e lartë të fibrave poliaramide, qëllimi i të cilave ishte zhvillimi i pajisjeve mbrojtëse personale. Ideja e një jelek antiplumb u shfaq gjatë Luftës së Parë Botërore (autori i saj ishte shkrimtari Conan Doyle), por pllakat tradicionale metalike ishin të rënda dhe penguan lëvizjen.
Specialistët nga Instituti Kombëtar Amerikan i Drejtësisë kryen kërkime të plota për disa vite, gjatë të cilave ata vërtetuan se rezistenca ndaj të shtënave me plumba për kalibrin më të zakonshëm 38 sigurohet nga shtatë shtresa të pëlhurës Kevlar. Faza e fundit e testimit në terren tregoi se forca e këtij armatimi trupor zvogëlohet kur laget dhe kur ekspozohet ndaj rrezeve UV. U zbulua gjithashtu se produktet e rrobave Kevlar përkeqësohen në vetitë e tyre mbrojtëse pas disa larjeve dhe se ato nuk tolerojnë zbardhjen ose pastrimin kimik.
Rezultati i zhvillimeve ishte një armaturë trupore Kevlar e veshur me pëlhurë rezistente ndaj ujit, e cila siguron mbrojtje për shtresën e përforcuar nga uji dhe dielli. Përveç kësaj, si pajisje mbrojtëse personale filluan të përdoren helmetat Kevlar, dorezat, shtroja këpucësh etj.
Vetitë e fibrave aramidike
Përveç forcës së lartë, Kevlar ka shumë veti të tjera unike, përkatësisht:
- kur është në kontakt me zjarrin dhe temperaturat e larta, kjo fibër nuk digjet, nuk pi duhan ose shkrihet;
- Kevlar është jo toksik dhe jo shpërthyes;
- temperatura e tij e dekompozimit termik është 430-450 gradë;
- forca e fibrave të krahut fillon të ulet gradualisht kur nxehet në më shumë se 150 gradë;
- kur ngrihet, Kevlar vetëm bëhet më i fortë, është në gjendje t'i rezistojë temperaturave kriogjenike (deri në -200 gradë);
- ky material është një izolues elektrik.
Përveç kësaj, pëlhura Kevlar është e butë, higroskopike dhe e këmbyeshme nga ajri dhe është mjaft e rehatshme për t'u përdorur. Vërtetë, kjo nuk vlen për veshjet e dizajnuara për të punuar në kushte zjarri të hapur dhe temperatura të larta. Për të rritur rezistencën ndaj nxehtësisë, Kevlar është i veshur me alumin. Materiali i bërë nga fibra të tilla mbron me siguri nga rrezatimi i fuqishëm termik, kontakti me sipërfaqet e ngrohura deri në 500 gradë, si dhe nga spërkatjet e metaleve të nxehtë.
Duhet shtuar gjithashtu se ky material është mjaft i lehtë - një metër pëlhurë peshon 30-60 g, dhe megjithëse nuk është i lirë (nga 30 dollarë për metër katror), vetitë e tij të shkëlqyera mbrojtëse justifikojnë plotësisht kosto të tilla. Materialet mbrojtëse të përforcuara me fije Kevlar janë disi më të lira, gjë që i bën ato rezistente ndaj grisjes dhe gërryerjes. Pëlhura të tilla përdoren për futje mbrojtëse në veshje pune dhe sportive, doreza, si dhe si shtrojë rezistente ndaj konsumit. Kujdesi për produktet e bëra prej tyre është jashtëzakonisht i thjeshtë. Ata nuk duhet:
- lani shpesh;
- pastroni me reagentë kimikë;
- ekspozuar ndaj rrezeve të diellit.
Ku përdoret Kevlar?
Kjo fibër me forcë të lartë gjen një shumëllojshmëri të gjerë aplikimesh - nga industria e aviacionit dhe e hapësirës deri tek veshjet sportive dhe udhëtimi. Kevlar del në treg në formën e fijeve, kordonit, pëlhurës dhe gjithashtu si përbërës i materialeve të përbëra dhe të përziera. Mënyrat kryesore të aplikimit të tij janë:
KEVLAR™- emri tregtar i aramidit - poliparafenilen tereftalamid, një fibër sintetike me forcë të lartë (pesë herë më e fortë se çeliku, rezistencë në tërheqje σ0 = 3620 MPa). Zhvilluar nga kompania amerikane DuPont në 1965, përdorimi i saj tregtar filloi në fillim të viteve 1970. Materiali i lehtë, i qëndrueshëm dhe i sigurt Kevlar mund të përmirësojë ndjeshëm karakteristikat e performancës së veshjeve të punës dhe pajisjeve mbrojtëse. Sot, Kevlar përdoret në prodhimin e produkteve që kërkojnë rezistencë të lartë ndaj konsumit të materialeve: litarë ngjitjeje, tërheqje të shpejta, helmeta, pjesë të sipërme të këpucëve, çanta shpine, ski, doreza, si dhe për prodhimin e veshjeve të punës. Fibra Kevlar është e lehtë dhe shumë rezistente ndaj llojeve të ndryshme të ndikimeve. Ka veti të tilla si mos-flakërueshmëria dhe rezistenca ndaj nxehtësisë. Sipas zhvilluesve, fibrat Kevlar janë pesë herë më të forta se çeliku për peshë të barabartë.
Zona e aplikimit të Kevlar
Fillimisht, materiali u zhvillua për përforcimin e gomave të makinave, dhe përdoret akoma në këtë kapacitet sot. Përveç kësaj, Kevlar përdoret si një fibër përforcuese në materialet e përbëra, të cilat janë të forta dhe të lehta.
Kevlar përdoret për të përforcuar kabllot e bakrit dhe fibrave optike (një fije përgjatë gjithë gjatësisë së kabllit që parandalon shtrirjen dhe thyerjen e kabllit), në konet e altoparlantëve dhe në industrinë protetike dhe ortopedike për të rritur rezistencën ndaj konsumit të pjesëve të karbonit këmbët me fibra.
Fibra Kevlar përdoret gjithashtu si një përbërës përforcues në pëlhura të përziera, duke i dhënë produkteve të prodhuara prej tyre rezistencë ndaj ndikimeve gërryes dhe prerëse; në veçanti, dorezat mbrojtëse dhe futjet mbrojtëse në veshje sportive (për motorsport, snowboard, etj.) janë bërë nga pëlhura të tilla. ).
Në veshjet e punës, pëlhura me fibra kevlar përdoret kryesisht për përforcimin e pads në zonën e gjurit (pads e gjurit) dhe zonën e bërrylit. Sepse Pëlhura Kevlar ka rezistencë të lartë ndaj gërryerjes, kështu që përdoret në veshje në ato vende ku stresi më i madh është në gërryerje, prerje dhe shpime.
Përdoret në forca të blinduara të trupit
Struktura e kevlarit. Shkalla e lartë e rendit dhe forcës së polimerit sigurohet nga lidhjet ndërmolekulare të hidrogjenit.
Vetitë mekanike të materialit e bëjnë atë të përshtatshëm për prodhimin e jelekëve antiplumb. Ky është një nga përdorimet më të famshme të Kevlar.
Në vitet 1970, një nga përparimet më domethënëse në zhvillimin e armaturës së trupit ishte përdorimi i përforcimit të fibrave Kevlar. Zhvillimi i armaturës së trupit Kevlar nga Instituti Kombëtar i Drejtësisë u zhvillua gjatë disa viteve në katër faza. Në fazën e parë, fibra u testua për të përcaktuar nëse mund të ndalonte një plumb. Hapi i dytë ishte përcaktimi i numrit të shtresave të materialit që nevojiteshin për të parandaluar depërtimin e plumbave të kalibrave të ndryshëm që udhëtonin me shpejtësi të ndryshme dhe të zhvillohej një jelek prototip që mund të mbronte punonjësit nga kërcënimet më të zakonshme: .38 pushkë speciale dhe .22 pushkë të gjatë plumba. Deri në vitin 1973, një jelek me fije Kevlar me shtatë shtresa u zhvillua për testim në terren. U zbulua se kur laget, vetitë mbrojtëse të Kevlar u përkeqësuan. Aftësia për t'u mbrojtur nga plumbat gjithashtu u ul pas ekspozimit ndaj dritës ultravjollcë, përfshirë rrezet e diellit. Pastrimi kimik dhe zbardhuesit gjithashtu ndikuan negativisht në vetitë mbrojtëse të pëlhurës, si dhe larja e përsëritur. Për të kapërcyer këto probleme, është zhvilluar një jelek i papërshkueshëm nga uji që ka një shtresë pëlhure për të parandaluar ekspozimin ndaj rrezeve të diellit dhe faktorëve të tjerë të dëmshëm.
Ndërtimi i anijeve
Në dekadën e fundit, Kevlar është bërë i përhapur në ndërtimin e anijeve. Për shkak të vështirësive teknologjike dhe çmimit të Kevlar, ai përdoret në mënyrë selektive. Për shembull, vetëm në pjesën e keelës ose te qepjet. Shumë prodhues (si kantieret BAIA Yachts, Blue water, Danish Yachts, Zeelander Yachts), duke prodhuar një numër jo shumë të madh jahtesh në vit, po kalojnë sistematikisht në përdorimin e Kevlar. Lider në prodhimin e jahteve Kevlar është kantieri italian Cranchi, i cili prodhon jahte Kevlar me përmasa nga 11 deri në 21 metra.
Industria e aviacionit
Kevlar përdoret në projektimin e një numri mjetesh ajrore pa pilot (si RQ-11) për të përmirësuar mbrojtjen.
Karakteristikat e temperaturës
Kevlar ruan forcën dhe elasticitetin në temperatura të ulëta, deri në temperaturat kriogjenike (−196 °C), për më tepër, në temperatura të ulëta madje bëhet pak më i fortë.
Kur nxehet, Kevlar nuk shkrihet, por dekompozohet në temperatura relativisht të larta (430-480 °C). Temperatura e dekompozimit varet nga shpejtësia e ngrohjes dhe kohëzgjatja e ekspozimit ndaj temperaturës. Në temperatura të larta (mbi 150 °C), forca e Kevlar zvogëlohet me kalimin e kohës. Për shembull, në një temperaturë prej 160 °C, forca në tërheqje zvogëlohet me 10-20% pas 500 orësh. Në 250°C, Kevlar humbet 50% të forcës së tij në 70 orë.