Kevlar

Kevlar je obchodní značka para-aramidového vlákna, které objevila chemička Stephanie Kwoleková u firmy DuPont v roce 1965.^[1]

Struktura kevlaru

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]