Арамид: история создания и использования в бронежилетах

Новые материалы и технологии, во все времена, в первую очередь использовались для нужд армии. С тех пор, как латы ушли в прошлое и солдаты на поле боя остались без индивидуальной защиты, шел поиск оптимального защитного снаряжения.

Долгое время предложенные решения не удовлетворяли военное руководство. Ведь индивидуальная защита должна была объединить, казалось несовместимые свойства: защищать от большинства угроз в бою, быть достаточно легкой и дешевой в производстве.

И новые кирасы отнюдь не подходили на эту роль. Было очевидно — нужен новейший материал, который одновременно будет легким и прочным настолько, чтобы защищать от пуль и осколков. Таким материалом стал арамид.

История создания арамида

Создание арамида произошло почти случайно в 1964 году. Следует отметить, что коммерческое название арамида — кевлар. Поэтому, фактически, эти слова синонимы. Что же такое арамид? Это синтетическое волокно, обладающее высокой механической и термической стойкостью. Первенство в создании этого волокна принадлежит Стефани Кволек — ученой-химику компании DuPont. Причем, это произошло незапланированно.

Исследовательская группа Кволек работала над конкретной задачей — созданием прочного волокна, заменяющего тяжелый стальной корд в автомобильных шинах. Стефани Кволек решила извлечь волокно из раствора. При этом инженеры, отвечавшие за прядение, отказывались загружать этот раствор в машины, боясь поломки. Но, наконец, процесс прошел и волокно сделали. Для всех было неожиданностью, что это произошло легко и без осложнений.

Когда полученные волокна отправили на тестирование, Кволек поначалу не поверила в полученные данные — настолько они были высоки. Она провела проверку несколько раз, пока не убедилась, что начальные цифры верны. Только тогда она объявила о своем открытии. Совершенно новый материал — кевлар, компания выпустила на рынок в 1975 году. Это стало настоящей революцией в мире материалов.

Виды арамидной ткани

Вообще, существует определенное количество разновидностей арамидной ткани. Они несколько отличаются характеристиками и областью использования. Их схожие, в целом свойства, отличаются в некоторых показателях, но это позволяет оптимально использовать определенную арамидную ткань.

Итак, среди арамидных тканей различают:

• К 29 — наиболее ходовой вариант кевлара. Именно этот вид кевлара применяют для изготовления бронежилетов. Также используется в производстве другого военного снаряжения, спортивной экипировки. Один из самых первых видов арамидной ткани.
• К 49 — используется для армирования при изготовлении композитов. Основные сферы использования — судостроительство, авиастроительство, изготовление кабелей.
• К 100 — имеет окрашенные волокна, тогда как обычно волокна кевлара черные. Используется для защитных и обшивочных покрытий, спортивного снаряжения.
• К 119 — вид арамида с повышенной прочностью и гибкостью. Используется для усиления различных изделий из резины, например для производства корда в автомобильных шинах.
• К 129 — усиленное арамидное волокно, используемое при производстве бронежилетов и защитных касок.
• КМ2 и КМ2+ — арамидное волокно с улучшенными характеристиками. Имеет защиту от влаги. Используется в военной промышленности.
• ХР — разновидность КМ2+ волокна с добавлением смол. Обладает улучшенными баллистическими характеристиками, используется в производстве бронежилетов.

Свойства арамида

Арамид делают уникальными его свойства. Вот главные из них:

• Термостойкость — материал сохраняет свои свойства при нагревании до +450℃ и при опускании температуры до -196℃. При взаимодействии с огнем не дымится и не плавится. В отличие от схожего материала Nomex, кевлар можно зажечь, но он перестает гореть, когда действие огня прекращается.
• Низкая электропроводность — изделия из кевлара можно использовать при работе с электрическим током.
• Устойчивость к действию химических веществ — материал не теряет прочности при взаимодействии с химическими и абразиОбобщенный современный бронежилвными веществами, не окисляется, на него не влияет коррозия.
• Не токсичен — несмотря на искусственное происхождение материала, он абсолютно безопасен для людей и не вызывает аллергических реакций.
• Одновременно легкий и прочный — обладает высокой прочностью на растяжение, достигающим где-то 3650 МПа, при том, что у стали этот показатель достигает 300 МПа. Гигроскопичен, не препятствует естественному воздухообмену.
• Устойчивый к механическим воздействиям — материал невозможно растянуть, порезать или разорвать.

Наряду с целым рядом преимуществ, кевлар имеет свои недостатки:

• Действие ультрафиолета — при длительном воздействии ультрафиолетовых лучей (например солнечного света), кевлар может терять свои свойства.
• Низкая прочность на сжатие — сопротивление раздавливанию или сжатию. Намокание — при длительном воздействии влаги материал теряет свои свойства.
• Действие сильных кислот и щелочей — при длительном воздействии сильных кислот и щелочей, материал деградирует.

Использование арамида в производстве бронежилетов

Итак, мы узнали, как создали арамид, получивший коммерческое название кевлар и его главные характеристики. Теперь давайте рассмотрим, почему кевлар стал подходящим материалом для использования в бронежилетах. Чтобы понимать, как он применяется, следует представлять устройство современного бронежилета.

Обобщенный современный бронежилет состоит из чехла, имеющего карманы для установки бронеплит, бронеплит, демпфера или подложки, поглощающей кинетическую энергию от шаров или осколков. Именно чехол может иметь бронепакет из кевлара, что обычно обеспечивает первый или второй класс защиты. Для повышения класса защиты дополнительно используются бронепластины. Это касается бронежилетов наружного ношения.

Для бронежилетов скрытого ношения, в которых используется кевлар, этот материал является основным защитным элементом, обеспечивающим первый или второй класс защиты. Такой класс защиты бронежилета защищает от пистолетных калибров. Почему кевлар стал таким хорошим антибалистическим материалом? Это зависит от его строения. Плотно сплетенные волокна полимерных молекул очень трудно разъединить — для этого требуется много энергии. Итак, когда пуля или обломок пытается пробить кевлар, их энергия рассеивается. Если им, даже удается проникнуть, они слишком ослаблены, чтобы нанести серьезный вред.

Выводы

Изобретение арамида сыграло немаловажную роль в создании бронежилетов. Благодаря своим уникальным физическим свойствам, арамидные материалы позволяют создавать легкие, но прочные бронежилеты, эффективно защищающие от пуль и осколков.

С развитием технологий и совершенствованием производственных процессов арамидные волокна становятся еще более эффективными и доступными для производства бронежилетов. Появление новых видов арамидных материалов, а также комбинаций с другими компонентами, может в дальнейшем повысить уровень защиты, удобство и легкость бронежилетов.