Kevlar

Struktura kevlaru

Kevlar je obchodní značka para-aramidového vlákna, které objevila chemička Stephanie Kwoleková u firmy DuPont v roce 1965.[1]

Vlastnosti

Kevlarová helma zraněného orlandského policisty po zásahu v nočním klubu Pulse, 2016.

Molekulární vzorec kevlaru je [-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-]n.

Relativní hustota je 1,44 g/cm3, tažná pevnost vláken dosahuje 20-21 cN/dtex (modul pevnosti 3,6-4,1 GPa), při 160 °C se snižuje pevnost o 10 %, při 450 °C kevlar sublimuje.

Tažnost obnáší 2,8–4,0 %. Absorpce rázové energie (způsobené např. střelou), je 4x vyšší než u běžných polyamidů.[2] Nevýhody: Kevlar je nevhodný pro vlhké prostředí a ke stlačování. Je citlivý na UV záření, velmi tuhý, takže ke stříhání jsou nutné speciální nůžky.[3]

Druhy vláken a jejich použití

Vedle základních typů K29 a K49 se udávají například druhy

  • K100 – Kevlar barvený ve hmotě
  • K119 – vlákno s vyšší tažností a odolností proti únavě
  • K129 – vlákno s vyšší pevností k balistickým účelům
  • AP – o 15% vyšší pevnost než Kevlar 29

Výroba a zpracování vláken

Sekaná (chopped) kevlarová vlákna

Kevlar se syntetizuje z monomeru parafenylendiaminu a tereftaloyl chloridu. Jako rozpouštědlo se používá N-methylpyrrolidon. Výsledná kapalina se protlačuje tryskou a prochází vzduchovou štěrbinou do srážecí lázně. Ve druhém stupni výroby se vláknina dlouží při teplotách 300-400 °C.

Vlákna se prodávají jako

Textilie z kevlaru a jejich použití

Použití: šicí nitě, pleteniny na spodní prádlo, filtrace horkých plynů

  • Šňůry a lana s použitím zejména při vysokých teplotách[8]

Vynikající pevnost (více než 100 kN) dosahují kevlarová lana stáčená na tzv. planetárních[9] nebo tubulárních pramenicích.

  • Tkaniny se vyrábějí v plátnové, keprové nebo atlasové vazbě, často jako směsové (hybridní) s osnovou z uhlíkových rovingů a útkem z kevlarových filamentů.[10]

Použití: výztuž kompozitů a lamináty (ohnivzdorné oděvy, výztuže pneumatik, čluny, filtry atd.)

Kotevní lano z kevlarové příze
  • Pleteniny s použitím na rukavice k ochraně proti pořezání a proti ohni,[11] výztuže kalhot pro motocyklisty[12] apod.
  • Netkané textilie s použitím nejčastěji jako výztuže kompozitů[13]

Příklady maloobchodních cen kevlarových textilií

Ceny platné v USA v roce 2012[14]:

  • Tkanina v keprové vazbě (cca 200 g/m2) = 33 € / m2
  • Směsová (hybridní) tkanina karbon/kevlar = 37 € / m2
  • Splétaná kevlarová hadice (ø 5 cm) = 18 € / m
  • Netkaná rouška (pavučinka) na lamináty (cca 10 g / m2) = 13 € / m2

Recyklování kevlaru

Firma Teijin (která vyrábí konkurenční paraaramidové vlákno Twaron) organizuje sběr a recyklování použitých textilií s obsahem aramidových vláken všeho druhu. Od roku 2008 z nich vyrábí materiál Twaron Pulp 0701.[15]

Odkazy

Reference

  1. ↑ 1965 Kevlar® [online]. DuPont, 2017 [cit. 2017-01-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. ↑ What Are the Properties of Kevlar? [online]. eHow Discover, 1999-2017 [cit. 2017-01-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  3. ↑ Cut Technology [online]. DuPont, 2017 [cit. 2017-01-10]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2017-01-18. (anglicky) 
  4. ↑ Roving / Aramid Fiber Roving [online]. dostkimya, 2004-2010 [cit. 2017-01-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. ↑ Kevlar®Fibres [online]. DuPont, 2017 [cit. 2017-01-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  6. ↑ Aramid Pulp [online]. DuPont, 2017 [cit. 2017-01-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. ↑ Industrial Yarn and Thread [online]. Service Thread-Warehouse, 2017 [cit. 2017-01-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  8. ↑ Kevlar Cord & Rope [online]. Service Thread-Warehouse, 1995 - 2016 [cit. 2017-01-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  9. ↑ Planetary stranding and closing machine [online]. Frigeco [cit. 2017-01-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  10. ↑ carbon aramid fiber hybrid fabric [online]. Bizrice, 2011-2013 [cit. 2017-01-10]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2016-03-05. (anglicky) 
  11. ↑ Heat Resistant Gloves [online]. DuPont, 2017 [cit. 2017-01-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  12. ↑ Kalhoty pro motocyklisty s pletenou kevlarovou výztuží: http://www.eshop-moto.cz/detail/moto-obleceni/draggin-jeans-next-gen-kevlarove-jeansy/ Archivováno 4. 6. 2015 na Wayback Machine.
  13. ↑ Honeycomb Composites [online]. DuPont, 2017 [cit. 2017-01-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  14. ↑ Ceny kevlarových textilií v USA (2012): http://composite.about.com/gi/dynamic/offsite.htm?site=http://www.fibreglast.com/table.htm[nedostupný zdroj]
  15. ↑ Your Teijin aramid solution [online]. TeijinAramid B.V., 2006-2008 [cit. 2017-01-10]. Dostupné online. (anglicky) 

Literatura

  • Kießling/Matthes: Textil- Fachwörterbuch, Berlin 1993, ISBN 3-7949-0546-6, str. 208

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Aramid fiber2.jpg
Autor: Cjp24, Licence: CC BY-SA 3.0
Golden yellow aramid fiber (Kevlar). The diameter of the filaments is about 10 µm. Melting point: none (does not melt). Decomposition temperature: 500-550 °C. Decomposition temperature in air: 427-482 °C (800-900 °F).
Police kevlar helmet, Orlando.jpg
Autor: City of Orlando Police Department: https://twitter.com/OrlandoPolice + http://www.cityoforlando.net/police/, Licence: Copyrighted free use
Original police comment: "Pulse shooting: In hail of gunfire in which suspect was killed, OPD officer was hit. Kevlar helmet saved his life." According to Danny Banks, special agent in charge of the Metropolitan Bureau of Investigation (Orlando, FL), "The officer suffered an eye injury when a bullet struck his Kevlar helmet, but the helmet saved the officer's life."[1][2][3][4]
US Navy 111203-N-WJ771-066 Seaman Apprentice Luis Silva repairs a Kevlar mooring line on the forecastle of the forward-deployed amphibious dock lan.jpg
LAEM CHABANG, Thailand (Dec. 3, 2011) Seaman Apprentice Luis Silva repairs a Kevlar mooring line on the forecastle of the forward-deployed amphibious dock landing ship USS Tortuga (LSD 46). Tortuga is on deployment in the Western Pacific. (U.S. Navy photo by Mass Communication Specialist 2nd Class Casey H. Kyhl/Released)