Свойства

Чтобы до конца изучить свойства арамидных материалов, необходимо знать, чем арамидная нить отличается от других волокон, что это такое, и как можно улучшить характеристики самого полотна.

Арамидные волокна — это нити, имеющие сверхпрочную структуру, благодаря особому соединению атомов в молекуле. Это обеспечивает следующие свойства, которыми характеризуются арамидные ткани:

• высокую термостойкость – волокна не плавятся, нить начинает разрушаться только при температуре выше 500оС, но, несмотря на это, изделия из ткани арамид выдерживают тепловой удар кратковременного воздействия в 1000оС;
• сверхпрочность – в пять раз прочнее стали, выдерживает свыше 600 кг на кв.мм на разрыв;
• легкость – в два раза легче стекловолокна, плотность полотна составляет 1500 кг/м куб;
• биоустойчивость – не впитывает в себя различного рода запахи, не подвергается воздействию бактерий и грибков.

Как работать с арамидными тканями

Столь прочный материал требует специального инструмента для работы с ним. Композитные пластики на основе арамидных добавок и плотные утолщенные ткани раскраивают с помощью лазера или алмазного режущего инструмента – дисковых пил и кольцевых сверл с напылением. При пошиве одежды из арамидных тканей, раскрой можно сделать с помощью ножниц. Только ножницы эти должны быть специальные, именно для работы с волокнами арамида.

Эти ножницы отличаются от обычных специальным усиливающим покрытием лезвий и наличием микрозубцов на одном из них. Покрытие стойкое к химическим соединениям, не реагирует на ультрафиолетовое излучение и обеспечивает защиту лезвий от абразивного износа. Состав покрытия обеспечивает хорошее скольжение и ножницы легко и плавно режут прочный материал.

Сшивают арамидные ткани кевларовыми нитками, имеющие высокие прочностные и огнестойкие характеристики. Для машинной строчки подбирают иглы размером 140-160, но не обычные, а те, что используют при шитье трикотажа, кожи или джинсы. Для ручного шитья необходимо выбирать прочные иглы из закаленной стали. Чтобы предотвратить осыпание краев, их можно защитить клеевой лентой – обжечь не получится, поскольку материал не плавится.

Свойства арамидных волокон поражают воображение. Но природа удивляет нас еще больше. Так, к примеру, нить, которую прядет золотой паук, превышает прочность арамидных нитей. А в Израиле ученые разработали наноматериал органического происхождения, который по своей структуре напоминает бляшки в мозге больных Альцгеймером. Невероятные возможности нового материала открывают безграничные возможности применения.

Арамидные волокна служат одним из главных компонентов в производстве пуленепробиваемых жилетов.  

Арамидные волокна получают на основе ароматических полиамидов. Они характеризуются достаточно высокой термостойкостью (по сравнению с другими органическими волокнами), не плавятся и не подвергаются деструкции вплоть до 400 С и выше.  

Арамидное волокно также играет здесь значительную роль, делая возможным производство шлангов, в частности, для добычи нефти на морских шельфах.  

Ориентированные арамидные волокна применимы в тех случаях, когда необходимы термостойкость и стабильность размеров, в том числе при изготовлении защитной одежды для работающих в лабораториях, на литейных, химических и нефтеперерабатывающих заводах, а также для сварщиков и пожарных.  

Благодаря низкой плотности арамидные волокна по удельной прочности превосходят все известные в настоящее время армирующие волокна и металлические сплавы, уступая по удельному модулю упругости углеродным и борным волокнам. Арамидные волокна отличаются хорошей способностью к текстильной переработке. Так, сохранение прочности ара-мидных волокон после ткачества составляет 90 % исходной прочности нитей, что дает возможность применять их в качестве тканых армирующих материалов.  

Вследствие высокой анизотропии свойств арамидных волокон арамидопластики особенно хорошо эксплуатируются в условиях действия растягивающих нагрузок в направлении армирования. В то же время их характеристики на растяжение в других направлениях, на сжатие и сдвиг сравнительно невысокие.  

Несмотря на более высокую стоимость арамидного волокна применение шин из них в трейлерах наряду с техническими дает и экономические выгоды. Подсчитано, что эксплуатация арамид-ной шины, с последующим восстановлением с пробегом, равным до восстановления, дает экономию от снижения расхода топлива и повышения грузоподъемности, сопоставимую с ценой новых шин.  

Для резки слоистых пластиков, армированных углеродным и арамидным волокном, успешно использовали струю воды. При ультравысокой скорости струи достигались большие скорости резания и обычно образовывались поверхности с зачищенными кромками.  

В работе показано, что ориентирование арамидных волокон в слоистом эпоксидном ПКМ под углом 45 способствует существенному повышению прочности (т 28 — 32 МПа) при сдвиге по сравнению с ПКМ (т 19 МПа), в котором волокна были ориентированы под углом 10 к направлению нагружения.  

В качестве армирующих материалов применяют, помимо стекловолокна, борные, углеродные и высокомодульные арамидные волокна. Они могут быть в виде тканей, лент или тесьмы шириной свыше 457 мм.  

Легкие листовые материалы на основе тканей и войлока из арамидных волокон используют в производстве динамиков радиоприемников, магнитофонов и других деталей радио — и телеаппаратуры. Из органопластиков делают средства индивидуальной защиты от огнестрельного оружия: бронежилеты, каски и прочее.    

При применении кевлара во фрикционных материалах в атмосферу выделяется чрезвычайно низкое количество кевларовых арамидных волокон. Два единственных известных эффекта на здоровье выявлены в результате экспериментов с животными.  

Арамидная ткань – это относительно новый материал, обладающий особой прочностью, термоустойчивостью, инертностью к действию химических веществ. Используется для пошива военным, пожарникам, сотрудникам МЧС, металлургам.

Разновидности материала

Арамидная ткань включает в себя несколько разновидностей, наиболее известны из них следующие:

1. Кевлар — прочность этого материала напрямую зависит от продолжительности воздействия высоких температур. Если высокая температура действует на кевлар около трех суток, его прочность снижается вдвое. При этом полотно никак не реагирует на кратковременные тепловые воздействия.
2. СВМ — отличается от кевлара составом, и поэтому характеризуется высокой прочностью. К синтетическим высокопрочным материалам относят армос и русар. Благодаря применению технологии мокро-сухой формовки нитей, удалось в значительной мере улучшить механические показатели ткани.
3. Тварон — японский аналог кевлара, производится также в Нидерландах. Легкий, упругий, не деформируется, отличается высокой прочностью.
4. Номекс — эластичный, но менее прочен, по сравнению с иными арамидами. Используется с целью фильтрации горячих газов, для пошива спецодежды, в судостроении и авиации.
5. Кермель — популярен во Франции, применяется преимущественно в военной отрасли. Удобен в носке, мягкий, приятен для тела. Окрашивают сами нити, поэтому ткань хорошо сохраняет свой цвет.
6. Арселон — аналог номекса российского производства, является отменным диэлектриком, легкий и эластичный, широко применяется для пошива спецодежды для сварщиков, пожарников и работников металлургической промышленности.

Ткань из арамидных волокон

Ткань из арамидных волокон

может производиться с использованием различных по составу химических веществ и композитных добавок, в зависимости от числа которых может меняться состав волокна этой ткани, а также ее физико-химические показатели устойчивости к агрессивным элементам и выносливости в экстремальных ситуациях. Исходя из строения волокон и типа сплетения арамидных нитей, выделяют несколько основных разновидностей арамидных тканей. Наиболее известными и востребованными их представителями являются следующие торговые марки: кевлар, тварон, арселон, номекс, СВМ, кермель, терлон.

П-арамиды или же пара-арамиды характеризуются улучшенной термической стойкостью. М-арамиды или же мета-арамиды, в свою очередь, обладают наиболее высокой прочностью. Собственно, отталкиваясь от этих факторов, а также от способа переплетения и направленности арамидных нитей, устанавливается непосредственное назначение материала. В зависимости от количества прослоек ткани, для каждого слоя может быть свое направление нитей. При этом ткань из арамидных волокон

общепринято классифицировать по одному из представленных ниже способов переплетения арамидных нитей.

• Полотняной
• Атласный
• Саржевый
• Вафельный
• Трикотажный

Области применения

Можно смело утверждать, что волокна, свойства которых описаны выше, представляют собой неуязвимое для большинства негативных факторов полотно. Именно по этой причине ткань арамид используется по следующим направлениям:

1. Производство касок, комбинезонов, бронежилетов
2. Армирование тросов, шин, строп.
3. Изготовление спортивного инвентаря, бытовой техники, музыкальных инструментов.
4. Автомобилестроение, яхто- и судостроение, оптоволоконная продукция.
5. Пошив спецодежды для тех, кто работает в нефтехимической промышленности, а также для рабочих, чья деятельность связана с влиянием высоких температур (пожарные, металлурги, сварщики).

Технические характеристики

Молекулы арамида имеют форму длинных цепочек бензольных колец. В каждой из них большинство мономеров одновременно образует несколько линейных и поперечных связей. Такая структура обуславливает главное достоинство арамидного волокна — высокую прочность и термостабильность. Количество поперечных связей доходит до 85%, поэтому материал способен выдержать нагрузку до 600 кг/мм², что превышает аналогичные показатели стали.

Среди других преимуществ арамидной ткани можно выделить:

• термостойкость — она не горит, не плавится, может контактировать с открытым огнем в течение 50 сек. без потери своих свойств и сохраняет целостность волокон при температуре около 500 °С;
• низкую плотность — за счет этого спецодежда из арамидной ткани имеет небольшой вес по сравнению с аналогичными изделиями из традиционного текстиля;
• высокую упругость — по данному показателю материал превосходит стеклонить и углеродное волокно;
• доступную стоимость — цена бобины нитей длиной 3 км составляет около 1300 руб.;
• простоту производства — арамидное полотно можно изготовить на обычном ткацком станке; тип переплетения волокон и цветовая гамма могут быть любыми;
• легкий уход — готовые изделия легко отстирываются с помощью бытовой химии, они не дают усадки и не теряют своих качеств в течение эксплуатационного периода, заявленного производителем.

Тем не менее стоит учитывать, что со временем арамидная ткань теряет прочность. Слишком частые стирки, использование отбеливателей и средств для химической чистки разрушают ее. Негативное влияние оказывает также воздействие солнечных лучей. Полотно с водостойким покрытием рассчитано на более долгий срок службы.

Недостатки

Несмотря на то, что ткань арамид считается практически волшебной (и пули не пропускает, и в огне не горит), она имеет и ряд недостатков, к которым относят:

• плохую прокрашиваемость — именно по этой причине большинство изделий из арамида имеют желтый цвет волокон;
• чувствительность к ультрафиолетовому излучению — не может в течение длительного периода времени использоваться под прямыми солнечными лучами;
• снижение прочности при намокании — когда изделие из арамидной ткани высыхает, его свойства восстанавливаются;
• высокая стоимость – делает невозможным широкое использование арамида.

Также стоит отметить, что на изделия из арамидных тканей дают гарантию не более 10 лет. Срок эксплуатации одежды можно увеличить, используя специальные пропитки, но это требует дополнительных затрат.

Особенности ткани

Арамидная ткань обладает более высоким показателем упругости, в отличие от материалов из стеклянных и углеродных волокон. Создать такое полотно можно при помощи обычного ткацкого оборудования. При этом переплетение волокон может быть любым. Помимо этого, готовую ткань при желании можно окрасить в любой цвет.

Арамидная ткань практически не рвется и не горит. Материал может выдержать воздействие огня, высокой температуры, нефтепродуктов и химических растворителей. Под нагрузкой арамидные волокна не деформируются. Однако при скручивании их прочность уменьшается.

Что касается стоимости полотна из арамидных волокон, то она составляет примерно 30 долларов за 1 м2.