арамид что это за материал
Арамид крепче стали! Где и как он применяется в шинах
Из таких высокофункциональных химических волокон, применяемых не только в шинах, изготавливаются материалы с различными названиями: арамид, кевлар, тварон и другие. Разберем, чем же они уникальны, где применяются, и в каких автошинах уже используются.
Арамид – это сокращение от «ароматический полиамид». Первое применение такой полиамид получил в начале 1960-х годов, после его изобретения американской химической компанией «DuPont».
Арамиды обладают уникальными свойствами, дающими им огромные преимущества по сравнению с другими материалами и даже сталью:
— Высокая прочность. Арамидные ткани в 5 раз прочнее стали при аналогичной массе!
— Огромная устойчивость к истиранию и механическому воздействию. Ткань способна защитить от пуль!
— Отсутствие точки плавления и низкая воспламеняемость. При высоких температурах материал сохраняет защитные качества, а при минусовых значениях эти способности усиливаются!
— Отсутствие электропроводимости, устойчивость к воздействию органических растворителей и микробов.
САМЫЕ ИЗВЕСТНЫЕ АРАМИДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Первый продукт из волокон арамида в 1964 году сделал сам разработчик – компания «DuPont». Ткань назвали KEVLAR. Компания изготовила несколько образцов для шинных производителей в расчете, что прочный материал будет востребован при изготовлении каркасов радиальных шин.
Отзывы шинников были многообещающими, и «DuPont» вложила огромные средства в запуск производства. Однако чуть позже производители шин все же сделали ставку на сталь, которая была значительно дешевле и доступнее. Чтобы избежать финансового провала, «DuPont» грамотно предложила новый материал армии, полиции и другим силовым структурам США.
В ходе испытаний кевлар смог остановить пулю 38-го калибра. Волокна начали массово использовать при производстве бронежилетов, касок и обмундирования. Из кевлара шили очень прочные рабочие перчатки, которые повредить было невозможно.
Аналогичная кевлару по качеству ткань, которую производит компания «Teijin Aramid» в Японии и Нидерландах. Легкий вес, суперпрочность и упругость, инертность к химическим реагентам, диэлектрическая и термическая устойчивость делают тварон уникальным.
В 1970 году в СССР был произведен синтетический высокопрочный материал, который так и назвали – «СВМ». Чуть позже в Белорусской ССР запустили производство арселона – отечественного аналога номекса, мета-арамидной ткани от «DuPont», которая более эластична чем кевлар и выдерживает большие термические нагрузки.
Сейчас в России и Белоруссии эти легкие материалы применяют для изготовления спецодежды военным, пожарным, металлургам, сварщикам. Арселон используют для обивки салонов самолетов и железнодорожных вагонов.
ПРИМЕНЕНИЕ В ШИНАХ
Сегодня арамид применяется везде, но в шинной индустрии он до сих пор внедряется медленными темпами. Скорее всего, новым толчком к его использованию послужили рост производства высокотехнологичных автомобилей, большие скорости и возросшие требования к шинам.
Технология Nokian Tyres – «Aramid Sidewalls»
Финские концерн стал пионером и пока удерживает лидерство в использовании арамидных волокон для производства шин. Усиление боковин покрышек арамидом, обеспечивающее надежную защиту от боковых порезов и повреждений, с каждым годом охватывает все больше моделей Nokian Tyres.
Сегодня их запатентованная технология «Aramid Sidewalls» применяется пока только в шинах для внедорожников и легкогрузовых автомобилей. Она используется в модельных линейках: Hakkapeliitta, Rotiiva, Hakka, Rockproof и WR. Возможно, в ближайшем будущем это коснется и легковых моделей шин.
Nokian Tyres имеет все основания гордиться своим ноу-хау. В сети и на сайте производителя выложено много видеороликов, доказывающих эффективность усиления шинных боковин арамидными волокнами, что подтверждают и сами владельцы автомобилей SUV-класса.
Красноречивым доказательством может служить и мировой рекорд скорости на двух колесах автомобиля, обутого в шины Nokian с технологией «Aramid Sidewalls». Рекорд в 186,27 км/ч был установлен в Финляндии гонщиком-экстремалом Весой Кивимяки в 2016 году.
Goodyear применяет кевлар
Американцы начали применять арамидные волокна KEVLAR в шине для бездорожья Goodyear Wrangler All-Terrain Adventure. Для этой модели инженеры разработали из кевлара сверхпрочный двойной брекерный пояс для усиления протектора, предотвращая его проколы и порезы. А вот боковины шины укреплены вторым каркасным слоем по технологии Durawall.
Michelin использует тварон
Французские шинники взяли на вооружение арамидный материал TWARON, который внедрили в производство высокоскоростных шин Michelin Pilot Super Sport. За счет стойкости к растяжению материал используют для дополнительного брекерного слоя под протектором. Благодаря этому профиль шины остается полностью управляем, и площадь пятна контакта не изменяется даже на высоких скоростях.
Технология «Aralon350™» от Continental
Немецкий шинный концерн решил покорять скорость с помощью собственной технологии «Aralon350» – адаптивного гибридного слоя в брекере, состоящего из волокон арамида с добавлением нейлона. Он применяется в каркасе премиальной спортивной модели Continental Sport Contact 6.
Hankook не отстает
Корейские шинники в прошлом году представили миру свою новую шину UHP-класса Hankook Ventus S1 evo 3 для легковых и SUV-автомобилей. Эта шина, так же как и предыдущие аналоги от «Мишлен» и «Континенталь», имеет под протектором экранирующий слой из композитного материала на основе арамидного волокна. Технология усиливает протектор, особенно при ускорении и торможении, и снижает увеличение окружности качения на скоростях свыше 300 км/ч.
В истории с арамидом парадокс заключается в том, что материал, разработанный более полувека назад для шинной индустрии, стал востребован везде, но только не у шинников.
Хоть этот материал и дороже стали, но все его преимущества налицо. Без арамида сейчас не обходится ни армия, ни авиационная промышленность. В производстве спецодежды и спортивной экипировки также давно применяются арамидные ткани.
Остается надеяться, что мировые лидеры шинного производства в скором времени будут чаще практиковать применение арамидных волокон не только в премиальных моделях, но и во всех своих шинах. Чему многие автовладельцы будут благодарны!
Арамидный материал. Виды и применение. Свойства и особенности
Арамидный материал применяется для изготовления прочных антивандальных термостойких тканей. Его главной особенностью выступает стойкость к возгоранию и плавлению. При воздействии высоких температур он обугливается. Материал имеет небольшую массу, является достаточно эластичным и долговечным.
Что такое арамидный материал
Это полимер, на основе которого изготавливаются волокна для плетения тканей и прочих изделий. Последние, отличаются высокими механическими свойствами, а также повышенной температурной устойчивостью. Материал изготавливается на основе арамидных волокон, которые в свою очередь представляют собой сложные полимерные образования. Те состоят из мономеров, содержащих ароматические кольца, которые соединяются линейными и поперечными связями. Причем количество поперечных достигает 85%, что и является секретом высокой прочности материала.
Арамидные волокна сплетаются в ткани, нитки и шнуры. Для этого применяются различные приемы. Чаще всего это делают аналогичным способом, что и при плетении полотна. Также используется атласная, вафельная и саржевая вязка. Из арамидного материала изготавливаются разные типы тканей, причем даже достаточно тонкие, которые внешне ничем не отличаются от обычного трикотажа.
Изделия из арамидного материала
Сфера использования весьма обширна. Волокна из него отличаются очень высокой прочностью, чем превосходят аналоги.
Из него делают:
Специализированная одежда пожарных, металлургов и кузнецов изготавливается на основе арамидных волокон. Материал предотвращает передачу температуры. В нем прохладно в жару, и тепло при низких температурах. Приближаясь в костюме из арамидного материала к источнику жара исключается вероятность получения ожогов. Кроме этого материал очень прочный. Его сложно порезать, проколоть или порвать. Он не опасен для здоровья, как асбестовые ткани.
Из арамидного материала изготавливается лента для транспортеров, в частности на горячее производство. Она не повреждается массой переносимого сырья, даже если в нем присутствуют острые частицы. Тросы из арамидных волокон более гибкие, чем стальные, и значительно легче. При этом они очень прочные на разрыв.
Свойства
Арамидные волокна и изделия из них обладают рядом качеств, которые вместе не встречаются ни в одном другом материале подобного назначения. К таким свойствам в первую очередь необходимо отнести:
Данные качества материала позволяют делать из него долговечные изделия. По уровню прочности арамид превосходит даже нейлон, который считается одной из самых стойких на разрыв тканей. Причем прочность материала достигается не за счет увеличения сечения. Арамидная ткань остается легкой и сравнительно удобной для ношения.
Арамидные волокна не проводят электрический ток. Это позволяет их использовать в качестве защитной изоляционной оплетки при производстве бронированного токопроводящего кабеля. Также волокна вплетаются в оптоволоконные провода связи, для предотвращения их разрыва. Кроме этого они устойчивы к воздействию органических растворителей. Арамидные материалы достаточно сложно пачкаются. Они не впитывают запахи. На них не развиваются грибки и плесень.
Очень интересным качеством является свойство материала увеличивать свою прочность на морозе. При снижении температуры ниже 0°С защитные качества ткани или любого другого изделия увеличиваются. Материал не горит и не плавится. При критически высоких температурах он просто начинает обугливаться. То есть, его использование для защиты от жара является самым безопасным, так как исключает получение ожогов от расплавленных стекающих волокон.
Существенным минусом материала выступает его стойкость к впитыванию красок. В связи с этим цветовая палитра тканей и изделий из арамида очень скромная. Большинство из них имеют различные оттенки желтого.
Помимо сложной покраски, действительно существенными недостатками арамидного материала являются:
Арамидный материал стоит дорого, поэтому из него делают только те вещи, прочность и термостойкость которых действительно является крайне важной. Очень существенным недостатком выступает и потеря прочности при намокании. Вода нарушает водородные связи в волокнах. Как следствие у мокрого арамидного материала прочность ниже практически в 2 раза. При высыхании она восстанавливается до нормального уровня.
Также нужно отметить эффект старения. Арамид постепенно снижает прочностные характеристики, причем безвозвратно. На него обычно дается гарантия производителя на 5 лет. В связи с этим по завершении этого срока многие изделия из арамида подлежат замене, к примеру, если это специализированная экипировка или трос. Отдельные виды арамидных материалов чувствительны к солнцу. В связи с этим их лучше использовать только в качестве внутренней обшивки вагонов, самолетов, то есть там, где они не будут контактировать с ультрафиолетом.
Виды арамидных материалов
В зависимости от того каким образом сплетаются арамидные волокна, получаются различные материалы, имеющие разные свойства. Самыми известными и наиболее распространенными из них являются:
Кевлар крайне известный и распространенный арамидный материал. Он широко используется для изготовления касок, изоляции проводов, бронежилетов. Большим спросом пользуются перчатки из кевлара. Их практически нереально повредить. Перчатки могут использоваться при работе с острым инструментом. При попадании острия на их поверхность исключается повреждения защищенной руки. Большая часть кевлара применяется для армирования автомобильных шин и оптоволоконного кабеля. Кевларовая ткань используется в качестве вставок в защитную экипировку для мотоспорта.
Тварон очень похожая на кевлар ткань. Она используется для армирования автомобильных шин. Также из тварона делают шнуры, тросы, оплетку для кабелей. При практически полной схожести тварона и кевлара, первый является все же более надежным материалом. Производители дают на него гарантию 10 лет. Кроме этого они заявляют, что смогли устранить недостаток в виде потери прочности при намокании, а также сгладили столь выраженный эффект старения.
СВМ – это арамидный материал, применяемый для пошива военного обмундирования и спецодежды. Существуют 2 основные модификации СВМ – русар и армос. Отличительным качеством является более высокая прочность, чем у кевлара. За счет этого стало возможным делать из этих волокон более тонкую и легкую ткань, с лучшими параметрами гибкости и удобства ношения, пошитой из нее одежды. В частности русар часто используется для изготовления бронежилетов. Он очень прочный, его невозможно пробить или порезать ножом.
Номекс является первой арамидной тканью, полученной еще в 1961 году. Материал уступает по прочности более позднему кевлару, ставшему эталоном. При этом номекс в 3 раза более гибкий. За счет этого одежда из него намного удобней в ношении. Температурная стойкость материала составляет +370°С. При высоком нагреве он начинает обугливаться, но не плавиться. Причем до окончания обугливания он по-прежнему продолжает защищать от высоких температур. Ткань используется для пошива легкой защитной экипировки.
Арселон это аналог номекса, разработанный в СССР. Он по-прежнему выпускается в Беларуси. Это сравнительно дешевая и менее стойкая ткань, однако, очень эластичная в сравнении с тем же кевларом. Уровень ее температурной стойкости всего 250°С, но она способна переносить кратковременный нагрев до уровня 400°С. Благодаря доступности, из этого материала делают защитную одежду для металлургов, сварщиков, иногда и для пожарных.
Кермель – это арамидный материал разработанный во Франции. Он отличается от прочих аналогов тем, что очень хорошо окрашивается. Из него делают яркую защитную экипировку для горячих производств. Свойства этих волокон позволяют шить из него нательный трикотаж. Такая ткань менее грубая, не раздражает и не натирает кожу. Внешне по одежде из нее можно даже не понять, что она чем-то отличается от других свитеров или футболок. Изделия из кермеля шьются такого же фасона, что и повседневная обычная одежда.
Из чего изготавливают арамидные волокна или нить и что это такое, каковы характеристики ткани из арамида?
Арамид – уникальное волокно, при малом весе обладающее высочайшей прочностью, стойкостью к механическому воздействию и термостойкостью. Его история началась более 50 лет назад, и оно сразу нашло широкое применение. Сфера использования с тех пор продолжает расширяться. Волокно применяется во многих отраслях промышленности, оно незаменимо при производстве спецодежды и средств защиты, альпинистского и спортивного снаряжения.
Что представляют собой арамидные волокна?
Слово «арамид» образовано от словосочетания «ароматический полиамид». Это высокомолекулярное волокно, состоящее из бензольных колец, объединенных в длинные молекулярные цепи посредством прочных амидных связей. Благодаря такой структуре оно обладает уникальными свойствами:
Разновидности арамидных тканей и их свойства
Арамиды выпускаются в разных формах, в том числе в виде ткани. Арамидная ткань производится из нитей разной толщины, содержащих от 130 до 10000 волокон. Их количество определяет прочность. Ткани изготавливают с использованием различных ткацких переплетений – полотняного, саржевого, сатинового. В зависимости от состава волокна делятся на 3 группы: мета-, пара-арамиды и сополимеры. Из-за разных исходных веществ и разницы в ароматических структурах они несколько различаются по своим характеристикам.
Пара-арамиды (тварон, кевлар, СВМ, терлон)
Кевлар
Волокно под названием кевлар было изобретено в США в 1964 г., когда компания «DuPont» работала над прочным, но легким материалом, способным заменить тяжелый стальной корд, который использовался для армирования автомобильных шин. Именно с его изобретением началась история арамидов. Исходным веществом при изготовлении кевлара является полипарафенилентерефталамид (ПФТА). Аналогичным составом и сходными качествами обладает тварон, который производится в Нидерландах и Японии.
СВМ
В начале 70-х материал с похожими свойствами был разработан и в СССР. Волокно получило название «вниивлон», однако позже его поменяли на «СВМ». Аббревиатура расшифровывалась как «синтетический высокопрочный материал». По своим характеристикам он превосходил американский аналог благодаря технологии мокро-сухой формовки нитей – по устойчивости к разрывам, прочности нити, упругости, кислородному индексу.
Помимо СВМ, в СССР вплоть до 1990-х выпускали терлон, приближенный по составу к кевлару. Производство обоих видов волокон было очень дорогостоящим. Ситуация изменилась в 1985 г. с появлением более совершенных модификаций – армоса и русара, отличающихся от СВМ 1-го поколения еще большей прочностью.
Мета-арамиды (номекс, арселон)
Мета-арамидные волокна являются еще более прочными, чем пара-арамидные. Они производятся на основе метафенилендиамина и дихлорангидрида изофталевой кислоты. Ткани из них отличаются эластичностью, легкостью, стойкостью к износу, воздействию органических кислот, масел и растворителей. Они не плавятся и не горят, обладают высокими электроизоляционными свойствами.
Номекс
Первый такой материал был изобретен той же американской компанией, что и кевлар, он известен как номекс. Арамидное волокно разрабатывалось для защиты от термических воздействия, поэтому оно обладает высокими термозащитными качествами. Обугливание происходит при 400 градусах, однако в течение 1000 часов сохраняется прочность при повышении температуры до 250. При кратковременном воздействии ткань выдерживает температуру до 700 градусов.
Сополимер арамида кермель
Кермель представляет собой высокотехнологичный полимер, полиамид-имид, являющийся сополимерам арамидов. Огнестойкие термостабильные волокна выпускаются во Франции. Материал отличается повышенной практичностью, износостойкостью и долговечностью. В течение короткого промежутка времени кермель выдерживает температуру до 1000 градусов. Он имеет очень низкую теплопроводность, не дает усадки в горячей воде. В отличие от других материалов на основе арамида, французский аналог хорошо поддается окрашиванию.
Добавление в состав ткани огнестойкой вискозы улучшает ее гигиенические свойства, а также препятствует разрушению под воздействием солнечных лучей и ультрафиолета. Материя мягка и приятна на ощупь, эффективно отводит от тела влагу. Одежда из нее очень удобна и комфортна в носке.
Применение арамидных тканей
Сфера применения арамидных тканей чрезвычайно широка. Из нее изготавливают защитную амуницию (бронежилеты, каски, бронешлемы, тенты), спецодежду для солдат, пожарных, полицейских, спасателей, металлургов, сварщиков. Она используется при изготовлении спортивной, мотоциклетной одежды и аксессуаров, туристического снаряжения, парашютов.
Из арамидных композитов делают части несущих конструкций, кузовные детали для самолетов, вертолетов, яхт и спортивных автомобилей. Их используют при изготовлении обивки салонов поездов и самолетов. Сверхпрочные волокна используются в качестве армирующих материалов в автомобильных шинах, медных и волоконно-оптических кабелях. Ими отделывают корпуса цифровой техники. Материал применяется также при изготовлении штативов для съемки, струн для музыкальных инструментов, удилищ, акустических динамиков, спортивного инвентаря (велосипедов, ракеток, клюшек, лыж, роликовых коньков).
Уход за арамидными изделиями
Не следует выжимать и гладить изделие. Использование отбеливателей и других химически активных веществ ухудшает характеристики ткани. По этой причине запрещена химчистка.
Чтобы увеличить срок службы изделий из ткани, имеющей чувствительность к ультрафиолету и влаге, в процессе эксплуатации нельзя подвергать их длительному воздействию воды и прямых солнечных лучей, поскольку это приведет к уменьшению прочности и старению материала. Это не касается материй с водостойкой светонепроницаемой пропиткой.
Арамидная ткань: на огненном рубеже
Среди текстиля есть материи, созданные для особого применения. Они предназначены для того, чтобы защитить человека в самых экстремальных ситуациях на самой опасной работе. Астронавтов и пилотов, танкистов и пожарных, полицейских и сотрудников МЧС от огня и высоких температур спасает одежда, основу которой составляет особая Арамидная ткань.
Слово «арамид» возникло от сокращения названия «ароматический полиамид». Эту синтетическую ткань впервые получили американские химики компании DuPont в середине прошлого столетия. В 70-е годы её запустили в массовое производство под торговой маркой « Кевлар ».
Состав и свойства необычных тканей
Жёлтое, блестящее арамидное волокно имеет особую структуру. Их переплетают разными способами: полотняным, саржевым, атласным, вафельным. Сложное строение волокон определяет уникальные качества тканей.
Особенностью ткани является её плохая прокрашиваемость, поэтому изделия из арамида так часто имеют цвет волокон: они жёлтые.
- К недостаткам арамидного материала относится его водобоязнь. При намокании ткани теряют до половины прочности, которая, правда, восстанавливается, стоит изделию высохнуть. Некоторые изделия чувствительны к ультрафиолетовому излучению и не могут быть использованы длительное время под лучами солнца. Ещё одним негативным моментом является быстрое старение материала. С этим качеством арамидных тканей возможно бороться при помощи специальных пропиток. Производители дают гарантию изделиям, не превышающую 10 лет.
Где можно встретить арамиды
Арамидные ткани прежде всего идут на изготовление защитной одежды для работников горячих профессий: металлургов, сварщиков. Из материала шьют боевую форму пожарных и спасателей МЧС. Его можно встретить во всех отраслях, где необходима огнезащита.
Прочный материал арамид востребован во многих армиях и полициях планеты. Он идёт на изготовление бронежилетов и касок.
Бифлекс не очень похож на обычную ткань – на нем вы не найдете продольных или поперечных нитей. Материал эргономичен с точки зрения движения, не создает никакого дискомфорта, отличается большим разнообразием расцветок. Одежда из него настолько яркая и нарядная, что никогда не остается незамеченной.
Арамиды в виде тканей или волокон используются в самолёто- и ракетостроении. Они находят широкое применение в народном хозяйстве. Из сверхпрочного материала получаются отличные ленты для транспортёров, арматура для автошин и крепкие тросы, а также арамидную бумагу. Из него также делают безупречные оптико-волоконные кабели.
Инновационные арамидные ткани уже более полувека стоят на страже жизни и здоровья человека. Они сокращают рабочие риски и даже обеспечивают комфорт представителям самых опасных, огненных профессий.