Арамидные ткани¶

Арамидные ткани — это текстильные материалы, изготавливаемые из волокон на основе ароматических полиамидов (арамидов), которые отличаются высокой прочностью, термостойкостью и устойчивостью к химическим воздействиям. Благодаря уникальному сочетанию физико-механических свойств, арамидные ткани используются в средствах индивидуальной защиты, техническом текстиле, композитных материалах и других отраслях промышленности.

¶История и развитие

Разработка арамидных волокон началась в 1960-х годах в США и СССР. В 1965 году компания DuPont создала первое коммерческое пара-арамидное волокно под торговой маркой Kevlar, запущенное в производство в 1971 году. В Советском Союзе параллельно велись работы по созданию аналогичных материалов, результатом которых стало появление волокна СВМ (сверхвысокомодульное) и его модификаций (Русар, Армос, Терлон). В 1970-х годах японская компания Teijin разработала волокно Twaron, а в 1980-х — Technora. Позднее появились мета-арамидные волокна (Nomex от DuPont, Фенилон в СССР), ориентированные преимущественно на термостойкость, а не на сверхвысокую прочность.

¶Классификация и виды

Арамидные ткани классифицируются по химическому строению волокна и назначению.

¶По типу полимера

• Пара-арамидные — волокна с вытянутой структурой макромолекул, обладающие максимальной прочностью на разрыв и высоким модулем упругости. Примеры: Kevlar, Twaron, СВМ, Русар.
• Мета-арамидные — волокна с изогнутой структурой, уступающие пара-арамидам по прочности, но превосходящие их по термической стабильности и электроизоляционным свойствам. Примеры: Nomex, Conex, Фенилон.

¶По типу переплетения

• Полотняное — базовая структура, обеспечивающая равномерное распределение нагрузки.
• Саржевое — повышенная гибкость и драпируемость ткани.
• Атласное (сатиновое) — гладкая поверхность, используется в композитах.
• Специальные 3D-переплетения — применяются для создания объемных преформ в аэрокосмической отрасли.

¶Свойства и характеристики

Арамидные ткани обладают комплексом уникальных свойств:

• Высокая удельная прочность — в 5–7 раз прочнее стали при равной массе.
• Термостойкость — не плавятся и не поддерживают горение; длительная рабочая температура для пара-арамидов составляет до 150–200 °C, для мета-арамидов — до 220–250 °C; кратковременно выдерживают до 400–500 °C.
• Низкая теплопроводность — обеспечивает теплоизоляционные свойства.
• Устойчивость к органическим растворителям, маслам, слабым кислотам и щелочам.
• Низкая усадка и стабильность размеров.
• Высокий модуль упругости — малая деформация под нагрузкой.

К недостаткам относятся: деградация под воздействием ультрафиолетового излучения, чувствительность к истиранию (у некоторых типов), относительно высокая стоимость и сложность окрашивания.

¶Применение

¶Средства индивидуальной защиты

Основная область применения — производство бронежилетов, касок, защитных перчаток и костюмов пожарных. Баллистическая стойкость пара-арамидных тканей позволяет задерживать осколки и пули. Мета-арамидные ткани используются в одежде сварщиков, металлургов и сотрудников аварийно-спасательных служб.

¶Композитные материалы

Арамидные ткани применяются в качестве армирующего наполнителя в полимерных композитах для авиастроения, судостроения, автомобилестроения и производства спортивного инвентаря (корпуса лодок, лыжи, хоккейные клюшки). Высокая ударная вязкость делает их предпочтительными для деталей, работающих на ударные нагрузки.

¶Технический текстиль

Из арамидных тканей изготавливают канаты, тросы, стропы, фильтровальные рукава для горячих газов, теплоизоляционные материалы, асбестозамещающие прокладки и набивки для уплотнительной техники.

¶Прочие области

Используются в шинной промышленности (корд для радиальных шин), в производстве усиленных шлангов, в электротехнике (изоляционные материалы), а также для армирования строительных конструкций и изготовления тентовых укрытий.

¶Производители и рынок

Крупнейшими мировыми производителями арамидных волокон являются компании DuPont (США, марки Kevlar, Nomex), Teijin (Япония, марки Twaron, Technora, Conex), Kolon Industries (Южная Корея, марка Heracron), Hyosung (Южная Корея, марка Aramid). В России производство арамидных волокон осуществляет ООО «Каменскволокно» (марки Русар, Армос, Терлон), а также ряд научно-производственных предприятий, выпускающих волокно СВМ. Российские арамидные волокна традиционно применяются в оборонной промышленности и ракетно-космической отрасли.

¶Экологические аспекты

Производство арамидных волокон является энергоемким и требует использования агрессивных химических реагентов (концентрированная серная кислота). Переработка отходов арамидных тканей затруднена из-за высокой химической стойкости материала; основные методы утилизации — механическое измельчение с повторным использованием в композитах или термическое разложение при высоких температурах.

¶Источники

• Перепелкин К. Е. «Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты».
• Волокна специального назначения / под ред. М. Левина.
• Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 019/2011 «О безопасности средств индивидуальной защиты».
• Материалы конференций Международной федерации производителей химических волокон (CIRFS).