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.

Общие качества арамидных тканей

Из арамидных волокон делают несколько видов разной продукции. Многие достоинства присущи всей группе материалов.

• Удивительная прочность, которая значительно превышает прочностные характеристики стали.
• Маленький вес. Арамидные ткани гораздо легче стекловолоконных материалов.
• Способность сохранять защитные качества при очень высоких температурах. При температуре меньше 0°С защитные способности усиливаются.
• Неспособность гореть и плавиться.
• Огромная устойчивость к механическому действию. Ткань способна защитить от пуль.
• Абсолютная инертность к действию микробов.
• Способность сохранять форму весь период эксплуатации.

Арамидным тканям присущи некоторые недостатки.

• При намокании в воде прочность теряется. Восстанавливается после высыхания материала.
• Арамидные ткани стареют. Для увеличения строка эксплуатации материал дополнительно пропитывают. Производители дают гарантии сохранения качества на протяжении 10 лет.
• Некоторые виды арамидных материалов чувствительны к действию солнца.

Разработчики продолжают усовершенствовать технологию получения волокон и материалов. Это позволяет надеяться на уменьшение количества недостатков в будущем.

Арамидные ткани незаменимы при производстве спецодежды для военных, спасателей, пожарников, металлургов. Из них делают одежду, боевую форму, бронежилеты, каски, оснащение. Благодаря этому материалу спасено большое количество человеческих жизней.

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.

Русское арамидное волокно — одно из лучших в мире

Все знают, что обычную нитку легче порвать резким рывком. Однако есть совершенно другие нити — высокотехнологичные, в которых при резком воздействии внешней силы на разрыв, в том числе со скоростью полёта пули или осколка, значительно увеличивается прочность (эта прочность называется динамической). Только Россия обладает технологией производства таких арамидных волокон. Ткань русар (иногда её называют арус) из этих нитей. Она используется в производстве средств индивидуальной защиты и признана специалистами одной из лучших в мире. Именно из русара Центр высокопрочных материалов «Армоком» изготавливает принятые в 2008 году Российской армией на снабжение общевойсковые шлемы 6Б7-1М.

Источник фото:

Недавно в «Армокоме» смогли улучшить характеристики этого изделия, и так обладавшего неоспоримыми преимуществами в сравнении с зарубежными аналогами, изготовив шлем 6Б7-1ММ. При сохранении прежних защитных свойств его масса — всего 1 кг!

— Когда мы начали разработку средств индивидуальной защиты из дискретно-тканевой брони, то высокой динамической прочности изготавливаемых ОАО «Каменскволокно» арамидных нитей не придавали особого значения, — говорит генеральный директор Центра высокопрочных материалов «Армоком», лауреат Государственной премии СССР и премии Правительства РФ, доктор технических наук, профессор Евгений Харченко. — Для нас это свойство казалось чем-то само собой разумеющимся, очевидным, характерным для арамидных волокон. Вывод об уникальности нашей арамидной нити сделали американские исследователи, сравнивая её с аналогами, производимыми в США. Они пытались понять, почему бронежилеты и шлемы из кевлара зачастую уступают изделиям из русара…

Источник фото: armocom.ru

ВЗГЛЯД ИЗ-ЗА ОКЕАНА

Заказчиком исследования выступил Пентагон в лице отвечающего за экипировку военнослужащих армии США генерала, доктора Джеймса Кинга Зенга. Возможностей для этого у американского военного ведомства было, по-видимому, предостаточно — и финансовых, и технических, и организационных. Да и вообще масштабы военных исследований в США потрясают воображение. Например, по данным интернет-портала Defence Talk, только на управление военно-морских исследований США работают учёные из 50 штатов, 70 стран, специалисты 1.035 высших учебных заведений…

Источник фото: armocom.ru

В научной статье, где американцы описывали результаты исследования свойств нити русар, было указано, что эта нить по динамической прочности превосходит знаменитый зайлон, не говоря уже о кевларе. Авторы задаются вопросом, как мягкая текстильная бронепанель из арамидной нити русар при поверхностной плотности на 27 процентов ниже, чем у панели из кевлара, может обладать баллистической стойкостью на 12 процентов выше. Именно такие данные получены в декабре 2007 года в испытательной лаборатории г. Вичита, штат Канзас, США.

В сентябре и декабре 2008 года были проведены повторные испытания бронепанелей из нитей русар и тканей из этих нитей других партий. Стабильность результатов испытаний осталась на прежнем высоком уровне для всей гаммы имитаторов осколков и пуль.

Источник фото: armocom.ru

Впрочем, о выдающихся свойствах русара в Америке узнали раньше, чем проводились вышеупомянутые исследования. Российские баллистические ткани из волокон русар многократно испытывались и в других американских, а также в британских и германских лабораториях, где показали рекордные результаты сравнительно с лучшими зарубежными аналогами.

Возможно, поэтому , которая ведёт маркетинговые исследования на зарубежном баллистическом рынке, присвоила баллистическим изделиям из нити русар марку AuTx (Аутекс). Aurum (Au) в переводе с латинского — золото.

Источник фото: armocom.ru

Естественно, западные производители арамидных тканей сразу же встали на защиту реноме своего продукта. В 2006 году производитель кевлара , а в 2008-м — производитель тварона настойчиво пытались убедить специалистов по баллистике в нестабильности и неблагоприятных побочных эффектах русара. Однако учёные из университета г. Лидс (Великобритания) пришли в результате исследований к другому выводу: нить русар в 2-2,5 раза стабильнее тварона и кевлара.

Источник фото: armocom.ru

Чего только ни делали исследователи, чтобы сопоставить американские и российскую арамидную нить. Даже кипятили в воде в течение 300 часов! Столь долгое кипячение понизило исходную прочность кевлара и тварона до 60 процентов, а у русара — всего лишь на 10 процентов.

Источник фото: armocom.ru

В октябре 2007 года вышла в эфир передача телеканала «Дискавери» о том, как в Соединённых Штатах производятся и испытываются полицейские бронежилеты. Эксперт по баллистике крупнейшей американской компании по производству средств бронезащиты Armor Holdings Брюс Вебер рассказал, какие материалы используются при создании средств бронезащиты. Описывая конструкцию самого эффективного бронежилета линейки АВА, разработчик продемонстрировал российские арамиды саржевого переплетения и подтвердил факт использования арамидной ткани российского производства AuTx.

Каким образом наша ткань оказалась в США на снабжении полиции?

По официальным данным Федеральной таможенной службы РФ, экспорт российского арамидного волокна составил 30,3 т в 2006 году, 54,1 т в 2007-м, 22,5 т в 2008 году, 23,8 т в 2009-м. И в 2010-м, и за 11 месяцев 2011 года объём поставок также превысил 20 т. Львиную долю волокна приобрела итальянская компания Pro Systems для его переработки в баллистические ткани под торговой маркой Artec. Затем Artec приобретают ведущие производители средств индивидуальной защиты в Соединённых Штатах, Израиле и ряде европейских стран и используют его при создании экипировки, так сказать, элитного класса. И, кстати, указывают на применение арамидной ткани Artec в топовой линейке своей продукции на собственных веб-сайтах.

Баллистические бронематериалы на основе тканей русар были представлены на испытания для новой модификации основного бронежилета армии США типа JOTV и показали преимущество над штатным материалом в широком диапазоне поражающих средств — от 10 до 16 процентов. И лишь по американскому закону, известному как «ограничение Бери», этот российский материал не стал объектом экспорта в США. Вот поэтому-то генералу Зенгу и надо было любыми способами раскрыть секрет русара.

«Как это удалось русским? — удивлялся, наверное, генерал Зенг. — Как они сумели получить такие фантастические результаты? За счёт нити, ткачества или комбинации того и другого плюс конструкции самой бронепанели?»

Не знаю, получил ли американский генерал ответ на эти вопросы. Во всяком случае таких же великолепных, как русар, материалов с клеймом Made in USA пока не появилось. И Россия однозначно остаётся лидером в производстве средств индивидуальной защиты из русара. Это подтверждается и результатами наших испытаний.

ПРОВЕРЕНО В РОССИИ

Так, на Ржевском полигоне в 2009 году прошли испытания нескольких типов бронешлемов производства США, ЮАР и 4 типов общевойсковых бронежилетов производства США, Украины, захваченных в качестве трофеев на Кавказе в августе 2008 года. Испытания показали, что по совокупности основных характеристик отечественные шлемы не уступают зарубежным, но при этом исследователи отметили большую площадь защиты и меньшую массу отечественных композитных бронешлемов первого поколения, принятых на снабжение около 15 лет назад.

В 2002 году исследовательским центром Natick были разработаны и приняты на вооружение армией США композитные шлемы последнего поколения Advanced Combat Helmet (ACH), которые должны были заменить шлемы PASGT. Массовая закупка шлемов началась в августе 2005 года, и к настоящему времени таких шлемов закуплено не менее 900 тысяч штук. Шлем ACH сделан из нового типа арамидного волокна кевлар, который обеспечивает улучшенную баллистическую и противоударную защиту. Испытания, которые проводились нашими специалистами, показывают, что шлем выдерживает попадание 9-мм пистолетной пули со скоростью 442 м/с и имеет рекордную противоосколочную стойкость среди аналогов (по некоторым данным, до 739 м/с). Кроме того, ACH несколько легче PASGT — его вес 1,36 кг.

Однако у него есть один существенный недостаток: на 8 процентов меньшая площадь защиты, чем у PASGT, за что военные эксперты США подвергают это изделие серьёзной критике. Главным недостатком нового шлема они считают большие вырезы в задней части и с боковых сторон головы, что может привести к увеличению черепно-мозговых травм на 30 процентов. По информации заслуживающего доверие источника, только через один госпиталь в Ираке уже прошли 160 военнослужащих США с такими ранениями.

Аналогичными недостатками обладает и новейший израильский шлем R-ACH, который при несколько меньшей массе, 1,3 кг, имеет площадь защиты не более 10,5 дм2 и противоосколочную стойкость около 670 м/с.

При обстреле этого шлема из пистолета ПМ и стандартным имитатором осколка массой 1,1 г возникает очень значительное повреждение и камуфлирующего покрытия, и наружных слоёв защитной структуры. При таком же обстреле отечественного шлема 6Б7- 1М повреждений значительно меньше.

В последние годы небывалый ажиотаж поднят вокруг французского боевого комплекта Felin. Защитный шлем из этого комплекта тоже изучили наши специалисты — поэлементно на выставке МАКС-2009. И выяснили, что он изготовлен из композита на основе полиэтиленового волокна, обладает большей площадью защиты, чем американский ACH (около 12,5 дм2), однако имеет меньшую, чем АСН, противоосколочную стойкость — 680 м/с. Главным недостатком шлема Felin по сравнению с лучшими отечественными шлемами 6Б27 и 6Б7-1М, стоящими на вооружении Российской армии, является существенно меньшая защита боковой проекции головы.

В соответствии с указаниями начальника Генерального штаба Вооружённых Сил РФ — первого заместителя министра обороны РФ генерала армии Николая Макарова Главным командованием Сухопутных войск совместно с заинтересованными органами военного управления недавно были проведены оценочные испытания боевой экипировки отечественного и иностранного производства. Для их проведения российские оборонные предприятия предоставили более 200 образцов. Испытывался и 41 элемент боевой экипировки, стоящий на снабжении в иностранных армиях. Эксплуатационные характеристики изделий проверялись как в ходе занятий по боевой подготовке, так и на лабораторной базе ЦНИИТОЧМАШ (г. Климовск). Разумеется, были оценены в том числе и шлемы — как с точки зрения удобства эксплуатации, так и по пулестойкости. Проверки показали, что иностранные средства индивидуальной защиты в сравнении с отечественными имеют равные защитные характеристики. При этом масса отечественных бронежилетов на 2 кг, а бронешлемов — на 300–400 г меньше.

Кроме того, в иностранных шлемах был выявлен ряд эксплуатационных недостатков. В креплениях применяются пластиковые и металлические элементы, которые касаются лица, что в условиях низких температур будет приводить к обморожению участков кожи. Используемые в шлемах США и ФРГ подтулейные устройства не обеспечивают достаточной вентиляции подтулейного пространства.

— По результатам испытаний серийные бронешлемы 6Б7-1М нашими специалистами уже улучшены, — рассказал «Красной звезде» начальник испытательной лаборатории полковник запаса Олег Фаустов. — Новый общевойсковой шлем 6Б7-1ММ для «царицы полей» пехоты и других родов войск имеет специальную крепёжную систему для установки радио- и навигационных приборов, видео- и инфракрасных камер, приборов ночного видения и других, в нём более удобное регулируемое подтулейное устройство. К тому же при сохранении прежних защитных свойств он стал ещё легче. У изделия три размера, при этом шлем малого размера весит меньше 1 кг! Наконец, в отличие от иностранных шлемов наш обладает положительной плавучестью, то есть не тонет в воде.

* * *

В последнее время к нашей оборонной промышленности предъявлялось немало претензий — и по техническим характеристикам производимых ею изделий, и по их стоимости. Многие из них были обоснованными, ведь покупать для нужд армии и флота образцы техники и вооружения вчерашнего дня да ещё по завышенной цене — значит наносить ущерб нашей обороноспособности.

Однако большой ошибкой было бы полагать, что наша «оборонка» уже ни на что не способна. Разработанными под руководством профессора Харченко бронешлемами и другими средствами индивидуальной защиты, в том числе из уникальных волоконно-композитных материалов на основе русара, мы вправе гордиться. Эти изделия — кстати, защищающие в контртеррористических операциях и спецназ ФСБ России, — высшей пробы!

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).

Описание

Арамидное волокно – это полимер. Его основной характеристикой является высокая прочность и стойкость к механическим влияниям. Более того, он является широко востребованным из-за того, что может противостоять влиянию температур. Но о применение поговорим далее.

Посмотрите внимательно фото:

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.

Как и из чего сделана арамидная ткань

Ткань обладает хорошими защитными свойствами.
Материал сделан из арамидных волокон. Это полимерные образования, в которых мономеры, содержащие ароматические кольца, связаны друг с другом линейными и поперечными связями. Прочность арамидной ткани обусловлена именно поперечными связями, содержание которых достигает 85%. В ароматических структурах различают орто-, мета- и пара-положения. Арамидные волокна делают из мета-арамидов, пара-арамидов и сополимеров арамида.

• Пара-арамиды имеют названия тварон, кевлар, СВМ, терлон.
• Мета-арамиды называются номекс, арселон.
• Сополимеры арамидов называются кермель.

Все арамидные волокна обладают повышенными защитными свойствами. Мета-арамиды отличаются особой прочностью. Пара-арамиды имеют повышенные термозащитные качества.

Арамидные ткани делают, используя следующие виды переплетения нитей:

• полотняное;
• атласное;
• саржевое;
• вафельное.

Некоторые арамидные полотна относятся к трикотажным изделиям. Их вяжут на специальных станках из петель.

Баллистическая разновидность арамидных тканей состоит из нескольких слоев. Плетение нитей в каждом слое отличается. Иногда верхний слой делают как нетканый материал.

Отдельные нюансы

Материал, который обладает столь уникальными свойствами требует и особых условий для работы с ними. За счет их прочности ткани не легко кроить и сшивать. Как же работать с ними?

Если необходимо разрезать особо прочную ткань или пластик содержащий арамидные добавки используют лазер или алмазный режущий инструмент, например дисковые пилы, сверла со специальным напылением. Также существуют специальные ножницы для арамидных тканей.

Данные «чудо-ножницы» отличаются от обычных специальным покрытием лезвий, наличием микрозубцов. Покрытие лезвий обеспечивает легкое скольжение, а также защиту от износа, царапанья. Прочные ткани таким специализированным инструментом легко режутся.

Итак, как раскроить сверхткани выяснили, а как же их теперь «сшить»?

Для соединений тканей используют специальные кевларовые нити. Они прочные, огнестойкие. Иглы применяются из закаленной стали. Для предотвращения осыпания обрезанный краев ткани используют клеевую ленту, обжиг краев, применяемый в основном в других полимерных тканях, здесь не поможет решить проблему, так как арамидный материал не плавится.

История появления

В далеком 1964 году арамидные ткани впервые разработал химик из американской компании DuPont. Изначально они имели название «кевлар». И применялись для укрепления различных композитных составов. Также ими армировали кабельную продукцию, автомобильные шины. В наши дни, фирма, впервые открывшая арамидные волокна является ведущим производителем данных материалов.

В нашей страны, в СССР, в 1970 году был изобретен аналогичный материал – СВМ.

Сверхпрочный материал полученный на нашей Родине и американский аналог были дорогостоящими и имели очень узкую область использования.

В 1985 году ситуация изменилась, в СССР было изобретено второе поколение волокон, которое имели мокро-сухую формовку, это позволило получить еще более улучшенные ткани. В настоящее время линейка арамидных тканей очень широка, и область использования значительно расширилась.

Сферы применения ткани

Арамидная ткань сегодня используется для изготовления:

1. Защитных приспособлений и одежды для металлургов, сварщиков и пожарных. Благодаря уникальным свойствам, полотно оберегает кожные покровы рабочих от воздействия высокой температуры, попадания расплавленного металла, искр, а также от открытого огня.
2. Средства защиты и одежды для сотрудников многих силовых структур и военных.
3. Взрывоукрывательных тентов и прочего оборудования.

Стоимость костюма из такой ткани зависит от конструкции и вида материала. Цена самого дешевого составляет 250 долларов. Однако, как показали исследования, лучше всего человека защищает костюм, в котором сочетаются слои пластика и арамидной ткани.

Применение

Как уже отмечалось ранее арамидные ткани – это уникальные материалы. Их свойства определяют и область их применения.

Основные направления использования:

• Армирование автомобильных шин, тросов, строп.
• Производство бронежилетов.
• Производство красок.
• Оптоволоконные сфера.
• Пошив спецодежды.

Есть еще одна область применения арамидных волокон – это музыкальная сфера. Кевларовые ткани обладают великолепными акустическими характеристиками, поэтому их широко применяют при создании диффузоров акустических динамиков, используемых для передачи низких и средних частот. Также применяется в качестве основы для струн. Такие струны становятся более прочными, гибкими, перестают реагировать на температурные перепады.