Vaikka Kevlar-kuitu keksittiin jo monta vuotta sitten, ihmiset hämmästyvät edelleen sen ainutlaatuisista ominaisuuksista. Materiaali on mullistanut suojakankaiden alan parametriensa ja ominaisuuksiensa ansiosta.
Kevlar: Mikä se oikein on?
Kevlariksi kutsutaan synteettisestä kuidusta valmistettua kangasta, jolla on kiteinen rakenne. Kankaan uskomattoman lujuuden antaa kiteen poikkileikkauksessa oleva bentseenirengas. Ominaisuuksiensa mukaan materiaali on vahvempaa ja kestävämpää kuin metalli, ja samalla se on erittäin ohutta ja kevyttä.
Jokainen tutustuu Kevlariin eri tavalla, jokainen oppii sen eri elämäntilanteista. Nykynuoret ovat tutustuneet materiaaliin Rast-pelin ansiosta, jossa hahmoille tarjotaan mahdollisuutta ostaa siitä tehtyjä haarniskoja ja ammuksia. Vanhempi sukupolvi yhdistää kuidun suojavaatteisiin ja urheiluvälineisiin.
Lyhyesti alkuperästä
Kaukaisessa vuonna 1975 markkinoille tuotiin ensimmäistä kertaa Kevlar-niminen materiaali, jolle alkoi heti kertyä valtava kysyntä, joka vain kasvaa päivä päivältä. Tämä ainutlaatuinen polymeeri saatiin maailmankuulun DuPont-konsernin laboratorioissa. Virallisesti sen luojana pidetään kemisti Stephanie Kwolekia.
Tuolloin sitä käytettiin renkaissa lujitemateriaalina. Myöhemmin sitä käytettiin erilaisissa komposiittimateriaaleissa, urheiluvälineissä ja kaapelituotteissa. Kevlar-kangasta alettiin käyttää henkilönsuojainten valmistukseen.
Kevlar-kankaan tuotanto
Saatuaan ensimmäisen kerran tietää tästä materiaalista, monet ihmiset kysyvät, mistä Kevlaria voi tehdä. Sen saamiseksi otetaan kalsiumkloridin ja metyylipyrrolidonin liuos. Siihen lisätään erityisiä reagensseja, jotka vapauttavat epätavallista ainetta, jolla on nestekiteiden ominaisuuksia. Prosessi suoritetaan matalissa lämpötiloissa.
Ulkopuolelta tuloksena oleva polymeeri on muru tai geeli, joka pestään ja kuivataan. Sitten se johdetaan kehruusuuttimien läpi, jolloin muodostuu kuituja, ja sitten saadaan lankoja. Ei ole vaikea arvata, mitä Kevlar-langat ovat. Saadut kuidut kierretään langoiksi, jotka muodostavat jo valmiin tuotteen. Tämän jälkeen ne lähetetään toisen kerran saostuskylpyyn, pestään ja kuivataan.
Huomio! Koska Kevlarin tuotantoon liittyy merkittäviä vaikeuksia, mukaan lukien rikkihapon käyttö, prosessi on erittäin kallis.
Tekniset ominaisuudet ja ominaisuudet
Kevlarin tekniset ominaisuudet ja ominaisuudet ovat todella ainutlaatuisia. Tärkeimpänä ominaisuutena pidetään korkeaa mekaanista lujuutta. Samalla massa ja tiheys ovat suhteellisen alhaiset.
Kevlar on materiaali, jolla on ainutlaatuinen venymisenkestävyys ja itsestään sammuva kyky. Samaan aikaan se ei pala eikä sula. Vasta yli 430 asteen lämpötiloissa se alkaa hajota. Korkeille lämpötiloille altistumisen seurauksena se alkaa menettää lujuuttaan, ei välittömästi, vaan tietyn ajan kuluttua.
Se kestää orgaanisia liuottimia ja korroosiota, ja sillä on korkea kimmokerroin. Alhaisissa lämpötiloissa se ei ainoastaan heikkene, vaan päinvastoin vahvistuu. Se on viiltonkestävä ja sillä on alhainen ominaisjohtavuus.
Kevlarin käyttöalueet
Laajasta käytöstä ja kysynnästä huolimatta harva tietää, mitä Kevlar on. Vaikka tätä erittäin lujaa kuitua on käytetty monenlaisissa sovelluksissa jo vuosikymmenten ajan.
Kevlaria käytetään pääasiassa alueilla, joilla seuraavat ominaisuudet ovat tärkeitä:
- kulutuskestävyys;
- terminen stabiilius;
- alhainen rakenteellinen kovuus;
- merkittävä keveys;
- hyvä lujuus pienellä painolla.
Siksi on loogista, että Kevlar-kangasta käytetään henkilönsuojainten, erilaisten sotilashenkilöstön ja erikoisjoukkojen vaatteiden valmistukseen.
Ilmailuteollisuus
Kevlarin ominaisuudet, eli millainen materiaali se on, ovat hyvin tunnettuja ilmailuteollisuudessa. Sitä käytetään useiden miehittämättömien ilma-alusten valmistuksessa suojan tarjoamiseksi.
Henkilökohtaiset suojavarusteet
Mekaaniset ominaisuudet tekevät Kevlar-kuiduista sopivia henkilökohtaisten panssarien valmistukseen. Siitä valmistetaan taistelukypäriä, luodinkestävää liiviä ja kasvojensuojaimia.
Kevlar-panssarin ansiosta eri maiden asevoimat luovat panssaroitujen ajoneuvojen miehistöille erityisiä luodinkestäviä naamioita ja balaklavoja. Lisäksi Nimitz-luokan lentotukialusten panssari valmistetaan Kevlarin avulla.
Kevlar-kuidusta valmistettuja luodinkestävä liivejä pidetään oikeutetusti korkealaatuisimpina. Tällaiset panssarit voivat suojata kylmien aseiden osumilta, heikentää luotien iskuja ja suojata sirpaleiden tunkeutumiselta ja leviämiseltä. Suojaus saavutetaan käytetyn materiaalin ainutlaatuisen keveyden, lujuuden ja suhteellisen kestävyyden ansiosta.
Samanaikaisesti, kun suositaan Kevlar-tuotteita, kuten luodinkestävät liivit, on otettava huomioon, että polymeerillä on tiettyjä ominaisuuksia. Koska panssari on pehmeä, se ei pysty suojaamaan suoraan laukaukselta tai lävistävältä iskulta veitsellä tai naskalilla. Tällaisiin tarkoituksiin kehitetään parhaillaan erikoismalleja, joissa on erityiset jäykät paneelit. Toinen haittapuoli on valoherkkyys. Jatkuvan ja pitkäaikaisen auringonvalolle altistumisen myötä materiaali alkaa vähitellen heiketä.
Koska Kevlar-lankaa pidetään kalliina materiaalina, yleistä "kevlarisaatiota" ei ole vielä tapahtunut. Vain taloudellisesti kehittyneet maat voivat varaa varustaa armeijoitaan ja yksiköitään tästä materiaalista valmistetuilla taktiilisilla tuotteilla.
Käsien suojaus
Kevlar-levyillä varustettuja taktisia käsineitä käytetään suojaamaan käsiä vaurioilta vihollisen hampaisiin törmättäessä sekä iskun tehostamiseen merkittävästi. Tällaisia käsineitä kutsutaan myös nyrkkiraudan nykyaikaisiksi analogeiksi. Tällaisille lisävarusteille on suuri kysyntä erikoisyksiköiden työntekijöiden sekä extreme-urheilun harrastajien, ulkoilmaharrastajien ja katutaistelijoiden keskuudessa. Tällainen suosio selittyy kestävyydellä, kosteuden ja vaurioiden kestävyydellä sekä lämmöllä. Tällaisissa käsineissä kädet ovat täysin suojattuja.
Urheiluvälineet
Kevlarista valmistetut lumilaudat, veneet, melat, sukset ja urheilukypärät ovat kevyitä ja erittäin kestäviä. Tästä materiaalista valmistettuja urheiluvälineitä suosivat sekä amatöörit että ammattiurheilijat.
Juuri tämä materiaali auttaa minimoimaan tärinän siirtymisen ja varmistaa, että se kestää muodonmuutoskuormia vaurioitta. Materiaalin plastisuuden ansiosta tuotteet ovat suojattuja erilaisilta vakavilta vaurioilta ja murskaantumiselta. Lisäksi se on täysin turvallinen ja luotettava jopa suurten iskukuormien vaikutuksen alaisena.
Kevlaria käytetään muun muassa joidenkin polkupyöränrenkaiden vuoraukseen. Se minimoi rengasrikon riskin. Pöytätennismailoihin lisätään Kevlar-kerroksia. Tämä lisää kimmoisuutta ja vähentää painoa. Materiaalia käytetään moottoripyöräilijöiden turvallisten vaatteiden valmistukseen. Sitä käytetään erityisesti korvaamaan muovisia elementtejä olkapäiden ja kyynärpäiden suojaamiseksi.
Muut sovellusalueet
Kevlarin korkeat kemialliset ja mekaaniset kestävyysindikaattorit sekä lujuus takaavat sen laajan käytön eri aloilla. Tätä materiaalia pidetään yhtenä nykyaikaisimmista teknologioista.
Useimmiten sitä käytetään seuraaviin tarkoituksiin:
- Vahvistavana kuituna - käytetään materiaalin keveyden ja lujuuden parantamiseen. Sitä käytetään kaapeleiden vahvistamiseen ja niiden suojaamiseen rikkoutumiselta ja venymiseltä.
- Ortopedisten proteesien valmistusprosessissa.
- Köysien valmistuksessa - tuotteet erottuvat korroosionkestävyydellään, luotettavuudellaan, keveydellään ja johtamattomuudellaan. Näiden ominaisuuksien ansiosta köysiä käytetään laajalti laivanrakennuksessa ja kaivosteollisuudessa teräsvaijereiden korvaajana.
- Hiili-kevlar-nimistä hybridimateriaalia käytetään merkittävien nopeuksien kehittämiseen kykenevien veneiden runkojen rakentamiseen.
- Uusimman erittäin vahvan rakennusmateriaalin, Kevlar-betonin, valmistukseen - käytetään päällystyslaattojen, julkisivukivien, muistomerkkien, reunakivien, portaiden ja paljon muun valmistukseen. Samaan aikaan tällaiset rakennusmateriaalit ovat melko kalliita käytetyn Kevlarin vuoksi.
- Kalastussiiman valmistuksessa - jos henkilö harjoittaa ammattimaista kalastusta, hän suosii vain korkealaatuisia varusteita. Myös Kevlar-käsine on välttämätön kalastuksessa, erityisesti monni- tai haukikalastuksessa.
- Kampikammion suojauksen valmistukseen - tarjoaa korkean kestävyyden mekaanisia vaurioita vastaan. Se on lämmönkestävä ja sillä on korkea kemikaalien kestävyys. Samalla Kevlar-komposiitti on suhteellisen halvempaa.
Kevlar-kuitua käytetään nykyään monilla eri aloilla. Passiivista suojausta on lähes mahdotonta kuvitella ilman tätä materiaalia, ja luodinkestävät liivit ja kypärät ovat jo pelastaneet monia ihmishenkiä.
