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

• Filament v jemnostech 22–167 tex ve formě příze nebo rovingu^[4]
• Stříž v jemnosti 1,7 dtex v délkách 38–50 mm^[5]
• Sekaná vlákna (chopped) v délkách 1–100 mm^[6]

Textilie z kevlaru a jejich použití

• Staplové příze se vyrábí bavlnářským způsobem předení v jemnostech 25–1000 tex^[7]

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 v archivu pořízeném dne 2017-03-22. (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

• Specifikace materiálu: Kevlar: http://www.odetka.cz/…
• (anglicky) DuPont, Welcome to Kevlar: http://www2.dupont.com/… Archivováno 16. 7. 2011 na Wayback Machine.