Nors ši medžiaga geriausiai žinoma dėl neperšaunamų liemenių bei šalmų, Kevlaras plačiai naudojamas ir kitose srityse. Pavyzdžiui, Kevlaro virvės dažnai naudojamos laivams prie krantinių tvirtinti. Kevlaras sutinkamas ir lenktyniniuose automobiliuose ir net muzikos instrumentuose. Bet kokia tai medžiaga?
Kevlaras yra ypatingai tvirtas sintetinis pluoštas. Pats pavadinimas yra prekinis ženklas – Kevlaras yra amerikiečių kompanijos DuPont intelektinė nuosavybė. Šiame straipsnyje perskaitysite nemažai įdomių faktų apie Kevlarą, bet Nodum.lt kviečia paskaityti ir apie kitas medžiagas. Ar tikrai žinote, kas yra safyras, kuriuo dengiami prabangių rankinių laikrodžių ciferblatai? O kas yra jūrinė fanera?
Šiek tiek Kevlaro istorijos ir chemijos
Mokslinėje literatūroje Kevlaras vadinamas poliparafenileno tereftalamidu, o žodis Kevlaras yra tik DuPont kompanijos prekinis ženklas. Kvelaro formulė yra [-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-]n. Kaip matote, šį ypatingai stiprų sintetinį pluoštą (para-aramidą) sudaro anglies, deguonies, vandenilio ir azoto molekulės.
Kevlarą išrado lenkų kilmės amerikietė Stephanie Kwolek. 1964 metais jos chemikų komanda DuPont laboratorijose pradėjo kurti lengvus sintetinius pluoštus. Tuo metu buvo manoma, kad sintetinis pluoštas galėtų pakeisti padangose naudojamą plieną ir taip leistų sumažinti jų svorį bei automobilių degalų sąnaudas. Dažnai sakoma, kad Kevlaras buvo išrastas kone netyčia, nes drumzlinas polimerų tirpalas, kuris tuomet buvo sukurtas Kwolek rankomis, atrodė prastai ir turėjo būti išmestas. Tačiau Kwolek nujautė, kad iš jo įmanoma išgauti šį tą vertingo. Ji įtikino laboratorijos techniką Charlesą Smulleną paleisti drumzliną tirpalą per spineretą (pluošto išskyrimo įrankį). Gautas pluoštas pasirodė esantis neįtikėtinai stiprus – žymiai stipresnis už nailoną.
Netrukus prasidėjo naujos medžiagos tyrimai. Chemikai tobulino neįtikėtiną pluoštą ir tylomis svajojo apie jo pritaikymo galimybes. 1971 metais Kevlaras buvo pristatytas pasauliui. Tiesa, Kwolek tolesniuose Kevlaro tobulinimo ir pritaikymo tyrimuose dalyvavo nedaug. Dupont ištobulino visą eilę Kevlaro rūšių, pasižyminčių šiek tiek skirtingomis savybėmis.
Kevlaras yra naudojamas pakankamai plačiai, tačiau nėra toks populiarus kaip kai kurios kitos ypatingai tvirtos sintetinės medžiagos. Kevlaras kainuoja daug, nes jo sintezei ir pluošto verpimui naudojama labai aukštos koncentracijos sieros rūgštis, kuri pati savaime verčia rinktis saugesnius, bet brangesnius gamybos metodus. Tiesa, Kevlaras apskritai nėra toks draugiškas gamybai kaip, pavyzdžiui, anglies pluoštas.
Kevlaro savybės ir pritaikymas
Kevlaras naudojamas labai plačiai, nes turi daug gerų savybių.
Aišku, visi mėgsta tradicinį palyginimą – pagal svorį, Kevlaras yra penkis kartus stipresnis už plieną. Šį faktą galima apversti ir kitaip – Kevlaro detalės yra žymiai lengvesnės už plienines. Tačiau plieną Kevlaras keičia retai – dangoraižiai iš jo tikriausiai nebus statomi. Kita vertus, Kevlaras efektyviai keičia plienines neperšaunamų liemenių plokštes. Kevlaras yra ne tik tvirtesnis ir lengvesnis už plieną, bet ir savo gijose efektyviai sulaiko kulkas, neleidžia joms atšokti. Pirmosios vien Kevlaro liemenės pasirodė jau 1976 metais – vos 5 metai po Kevlaro išradimo. Tiesa, Kevlaras ir dabar nėra visiškai išstūmęs plieno šarvo plokščių iš neperšaunamų liemenių. Modernių kariuomenių kariai nešioja ir Kevlaro šalmus, kartais ir šios medžiagos kaukes. Nimitz klasės lėktuvnešių korpusai kai kuriose vietose irgi yra sustiprinti Kevlaru. Jis naudojamas ir kariniams sraigtasparniams apsaugoti.
Kevlaro audinys gali būti laminuojamas į labai kietas, standžias kompozitines medžiagas. Tačiau čia išryškėja ir ne tokios draugiškos Kevlaro savybės – jam apdirbti reikalingi specialūs įrankiai. Kevlaro audinio nekerpa įprastos pramoninės žirklės, o paprasti grąžtai neįkanda į Kevlaro kompozitus. Šiuo požiūriu anglies pluoštas yra žymiai draugiškesnis gamintojams. Kita vertus, tas pats atsparumas nutrynimui ir pjovimui, kuris apsunkina darbą su Kevlaru, leidžia šią medžiagą naudoti motociklininkų ir ekstremalių sporto šakų atstovų aprangai gaminti. Kevlaro drabužiai gali būti pakankamai minkšti, patogūs ir laidūs orui, bet tuo pačiu apsaugo dėvėtoją nuo nubrozdinimų bei įpjovimų.
Kalbant apie sportą, ar žinote, kad teniso ir stalo teniso raketės, ledo ritulio ir kriketo lazdos, bei kai kurie kiti sporto įrankiai kartais gaminami iš Kevlaro? Jis čia pasitarnauja todėl, kad yra atsparus smūgiams (taip dramatiškai nelūžta kaip anglies pluoštas), greitai nepavargsta ir yra labai lengvas. Iš Kevlaro gaminamos ir kai kuriuos ypatingai lengvų dviračių dalys, pradūrimams atsparios padangos, sniegaeigių vikšrai.
Kevlaro kompozitas labai domina ir automobilių pramonės atstovus. Štai 1987-1992 metais gaminto Ferrari F40 kėbulas turi Kevlaro dalių. Tuo metu ši medžiaga buvo labai egzotiška, todėl automobilių žurnalistai spėliojo, kad Ferrari pasirinko Kevlarą tiesiog dėl įdomumo.
Kelvaro pluoštas naudojamas ir Formulės 1 bolidų monokokuose. Net ir kiek paprastesniuose automobiliuose galima rasti Kevlaro – rinkoje yra iš jo pagamintų stabdžių kaladėlių. Aviacijoje Kevlaras naudojamas kai kurioms lėktuvų bei sraigtasparnių dalims gaminti.
Kieta derva nesuklijuotas Kevlaro pluoštas iš tikrųjų yra pakankamai minkštas. Iš jo vejama apsauga optiniams ir kitokiems kabeliams. Kevlaras taip pat yra labai stabilus, neelastingas, todėl sportbačių gamintojai iš jo buvo sugalvoję gaminti ir batų raištelius. Nike apskritai naudojo Kevlarą brangesniems sportbačiams gaminti.
Iš lankstaus Kevlaro audinio gaminamos ir burlaivių burės. Tiesa, jos turi būti apsaugomos nuo saulės šviesos, nes Kevlaras yra pažeidžiamas ultravioletiniais spinduliais. Tuo tarpu sūraus vandens Kevlaras nebijo, todėl iš jo kompozito gaminami maži lenktyniniai laiveliai bei valtys. Kevlaro virvės dažnai naudojamos laivams prie krantinių rišti.
Kevlaras yra prastas šilumos laidininkas. Ir tai yra gerai – iš jo galima gaminti ugniagesių apsauginę aprangą. Be to, Kevlaro izoliacija naudojama ir moksle, kai įvairių matavimų metu stengiamasi išvengti staigių temperatūros pokyčių. Kevlaras išlaiko savo tvirtumą ar net sutvirtėja prie ypatingai žemos temperatūros (jis veikia iki −196 °C šaltyje). Ši medžiaga yra ir labai atspari karščiui, nors ilgesnis laikas aukštoje temperatūroje pradeda gadinti Kevlarą.
Įdomu tai, kad dėl to, jog Kevlaras nedega, daug kur jis pakeitė asbestą. Dildamas Kevlaras į aplinką neišskiria tiek daug mažų pluošto dalelių kaip asbestas ir neturi tų pačių kancerogeninių savybių.
Įdomu tai, kad dėl to, jog Kevlaras nedega, jį pamėgo ugnies šokių meistrai. Jie Kevlaro virves apipina ar apipila degiomis medžiagomis ir tuomet jomis atlieka įvairius judesius.
Jei jau prakalbome apie meną, Kevlaras naudojamas ir muzikos instrumentuose. Pavyzdžiui, maršo grupių būgnuose, nes Kevlaras yra tvirtas ir standus. Kevlaras vis dažniau naudojamas ir moderniuose styginiuose instrumentuose ir garso kolonėlėse.
Tai tiek apie Kevlarą. Kaip matote, ši medžiaga toli gražu tinka ne tik neperšaunamoms liemenėms gaminti. Tikėtina, kad ateityje tobulėjant Kevlaro gamybos technologijoms ir apdirbimo procesams šis sintetinis pluoštas bus dar populiaresnis.
