Что крепче кевлар или сталь
Обновлено: 02.05.2024
Армировать покрышки необходимо, чтобы резина была способна выдерживать давление камеры изнутри. Сегодня в качестве армирующего компонента покрышек велосипеда используют главным образом два типа материалов: сталь и кевлар (арамидное волокно). В этой статье мы разберемся в преимуществах и недостатках покрышек каждого типа.
На бюджетных велосипедах преимущественно устанавливаются покрышки со стальным армированием. Они отличаются небольшим диапазоном рабочего давления. Это все потому, что сталь имеет гораздо меньшую прочность на растяжение, чем арамидное волокно. Накачивание таких покрышек допускается не выше 2 атмосфер. Минимальное давление не должно быть меньше 1 атмосферы. Если продолжительное время кататься на низком давлении, то стальная проволока протрет резину, и на боковинах будут появляться «грыжи». Кевларовые покрышки способны выдерживать давление до 5 атмосфер, а резина низкого давления для фэтбайков предусматривает эксплуатацию даже при давлении 0.2 атмосферы!
Кроме этого, стальная проволока в боковинах покрышки не позволяет транспортировать и хранить такую резину в сложенном виде. Кевларовые покрышки можно складывать до очень компактного состояния, это очень удобно, если у вас два комплекта покрышек: для гор и для равнин.
Пример сложенной кевларовой покрышки
По сравнению со сталью, кевлар практически ничего не весит. Из этих нитей даже изготавливают очень легкие шлемы и бронежилеты для спецподразделений. Именно поэтому кевларовые покрышки в среднем легче на 40%. На колесах это ощущается особенно остро. С тяжелой резиной на больших скоростях возникающий момент инерции будет лишать велосипед маневренности, но вместе с тем обеспечит высокую устойчивость. А переход со стальной резины на кевларовую поможет снизить вес велосипеда и добавить ему маневренности.
Вес кевларовых покрышек. Такие же, но стальные весили бы около 1 килограмма
Стальные покрышки существенно жестче кевларовых. Из-за этого, шиномонтаж такой резины также усложняется. Но что еще более важно, такая резина будет хуже обрабатывать неровности. Ввиду своей жесткости, покрышка будет испытывать меньшую деформацию, при наезде на неровность, а значит энергия удара максимально полно передастся на раму, и далее к велосипедисту.
Так работает кевларовая покрышка
Применение кевлара в армировании покрышек позволило устанавливать их на обода бескамерно. Благодаря высокой прочности кевлара такие покрышки очень плотно сажаются на обода со специальными «замками», не допуская при этом утечек воздуха.
Герметик без камеры обеспечивает покрышки антипрокольные свойства
Отличить стальную покрышку от кевларовой, когда она установлена на велосипеде довольно непросто. Самый надежный способ, это снятие покрыщки с обода. Если в снятом состоянии она практически не держит форму, и гнется, словно бумажная, значит в ней используется кевлар. Но при выборе нового велосипеда, никто не позволит вам проводить с ним подобные операции. Поэтому для начала необходимо изучить описание от производителя. Даже если в нем не будет афишироваться информация о типе покрышки, то необходимо обратить внимание на число нитей в дюйме покрышки. Это выражается как 30 tpi, так вот если это значение меньше 60, то это 100% сталь. Также визуально можно заметить на боковинах кевларовой покрышки, часто расположенные друг к другу тонкие нити.
Кевларовое волокно образует сетку на боковинах покрышки
Подводя итог, стоит отметить, что практически по всем характеристикам кевларовые покрышки превосходят своих стальных собратьев. Это не удивительно, ведь в них применяются более современные технологии и материалы. Однако за такую технологичность придется заплатить большую цену
Что нужно знать о кевларе – материале, прочнее стали?
Природа богата удивительными материалами. Возьмем, к примеру, дерево: этот материал настолько прочный и универсальный, что его можно использовать практически для всего на свете – от изготовления бумаги до строительства домов. Еще есть шерсть, которая позволяет животным сохранять тепло при минусовых температурах и кожа – материал, способный к восстановлению после повреждений всего за несколько дней. Однако, какими бы невероятными ни были эти материалы, они далеко не идеальны и не подходят для универсального применения. Но есть ли материал, которым мы пользуемся ежедневно? Прочный синтетический материал с красивым названием кевлар, часто описывают как материал «в пять раз прочнее стали при равном весе». Интересно, что применяется кевлар как в изготовлении лодок, тетивы для лука, так и в автомобильной промышленности. В этой статье поговорим о кевларе и причинах, по которым он настолько прочный.
Cверхпрочный кевлар известен своим применением в бронежилетах и автомобильной промышленности. Применяется в промышленном произведстве начиная с 1971 года.
Что такое кевлар?
По сути, кевлар – это сверхпрочный пластик. В мире существуют буквально сотни синтетических пластмасс, изготовленных путем полимеризации – химическего процесса образования высокомолекулярных соединений (полимеров) из низкомолекулярных (мономеров), которые обладают совершенно разными свойствами. Что же до кевлара, то его удивительные свойства частично объясняются его внутренней структурой и тем, что он сделан из волокон, которые плотно связаны друг с другом.
Отметим, что кевлар – запатентованный материал, производимый только химической компанией DuPont™, поставляется в двух основных разновидностях под названием кевлар 29 и кевлар 49 (другие разновидности изготавливаются для специального применения). По своей химической структуре кевлар напоминает другой универсальный защитный материал – номекс.
Кевлар и номекс – это примеры химических веществ, называемых синтетическими ароматическими полиамидами или арамидами для краткости. Эти синтетические материалы изготавливаются в химической лаборатории (в отличие от натуральных тканей, например хлопка или шерсти). Как и номекс, кевлар является дальним родственником нейлона, первого коммерчески успешного «суперполиамида», разработанного компанией DuPont в 1930-х годах.
Ну чем не перчатка бесконечности? На фото защитные перчатки из кевлара от Dupon.
Кевлар был открыт в 1964 голу американским химиком Стфани Кволек (1923-2014). Патент на изобретение кевлара Кволек получила вместе с Полом Морганом в 1966, а начиная с 1971 года кевлар активно применяется в промышленном производстве. Несмотря на то, что изначально кевлар был разработан как легкая замена стальных креплений в автомобильных шинах, сегодня он известен во всем мире благодаря использованию бронежилетов и защитных перчаток.
Свойства кеврала
Как уже упоминалось выше, кевлар примерно в пять раз прочнее стали, при этом он относительно легкий. Интересно и то, что в отличие от большинства пластмасс кевлар не плавится: материал выдерживает высокие температуры и разлагается только при температуре около 450°C. В отличие от своего родственного материала номекс, кевлар может воспламеняться, но горение обычно прекращается, если убрать источник тепла. Очень низкие температуры не оказывают никакого влияния на кевлар: представители компании Dupon не обнаружили «никакого охрупчивания или деградации материала» вплоть до температуры -196°C.
Как и другие пластмассы, длительное воздействие ультрафиолетового света (например, при солнечном свете) вызывает обесцвечивание и некоторую деградацию волокон кевлара. Этот материал может противостоять атакам различных химических веществ, хотя длительное воздействие сильных кислот со временем может его разрушить.
Кевлар выпускают в виде: технических нитей; пряжи; ровинга; тканей.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!
Производство кевлара
Вы, вероятно, знаете, что натуральные материалы, такие как шерсть и хлопок, должны быть скручены в волокна, прежде чем превратиться в полезные текстильные изделия. То же самое верно и для искусственных волокон, таких как нейлон, кевлар и номекс.
Существует два основных этапа изготовления кевлара. Первый связан непосредственно с химией – сначала необходимо произвести основной пластик, из которого сделан кевлар (химическое вещество под названием поли-пара-фенилен терефталамид). Непосредственное превращение химического продукта в более полезный, практичный и прочный материал происходит в ходе второго, заключительного этапа производства.
В настоящее время более 80% кевлара в мире производится на заводе Честерфилда в Спруэнсе. Синтетическое волокно наматывается на катушки, как показано здесь, а затем превращается в другие продукты.
С помощью сложного процесса горячий и вязкий раствор поли-пара-фенилен терефталамида пропускается через фильеру (металлический формовщик, немного похожий на сито). В результате получаются длинные, тонкие, прочные и жесткие волокна, которые наматываются на барабаны. Затем волокна разрезаются по длине и сплетаются в жесткий коврик, известный нам как кевлар.
Где и для чего используется кевлар?
Кевлар может использоваться сам по себе или в сочетании с другими материалами для придания им дополнительной прочности. Широкую известность этот материал получил, вероятно, благодаря его использованию в пуленепробиваемых бронежилетах и передаче «Разрушители легенд», но у него есть десятки других применений. Так как изначальной целью разработчиков было создание легкого прочного волокна, которое можно было бы использовать при производстве шин, сегодня кевлар используется в автомобильной промышленности, но не только. Известно его применение при производстве лодок, самолетов и даже в строительной отрасли, хотя и не является основным конструкционным и строительным материалом.
Cверхпрочный кевлар известен своим применением в бронежилетах и автомобильной промышленности. Применяется в промышленном произведстве начиная с 1971 года.
Ну чем не перчатка бесконечности? На фото защитные перчатки из кевлара от Dupon.
Кевлар выпускают в виде: технических нитей; пряжи; ровинга; тканей.
В настоящее время более 80% кевлара в мире производится на заводе Честерфилда в Спруэнсе. Синтетическое волокно наматывается на катушки, как показано здесь, а затем превращается в другие продукты.
Читайте также: