Космос открывает дорогу новым материалам

История знает немало примеров, когда изначально дорогие материалы с уникальными характеристиками, слетав в Космос, нашли применение на Земле.

Тефлон, силикон, модифицированный пенополиуретан с эффектом памяти, кевлар – все эти материалы пришли в повседневный обиход спустя десятилетия после первого применения.

Американское космическое агентство NASA даже создало специальный научно-популярный сайт, рассказывающий, как освоение космического пространства и полеты на другие планеты дали импульс в развитии материаловедения и технологий, которые мы применяем в повседневной жизни: https://homeandcity.nasa.gov/nasa/home.

Уже известно о большом списке новейших наработок: сплавах, интерметаллидах, керамике, композитах, графеновых нанотрубках, аэрогеле, особых пигментах, покрытии для оптических линз, терморегулирующих покрытиях…

В этой статье мы хотим рассказать о материале, примененном в космосе сравнительно недавно и сейчас переживающем фазу проникновения во многие отрасли промышленности, в том числе его используют и для создания новых средств индивидуальной защиты.

Знакомьтесь: Vectran™, слетавший на Марс

4 июля 1997 года Mars Pathfinder, защищенный подушками безопасности из волокна Vectran, совершил свою историческую посадку на поверхность Марса. Характеристики Vectran при низких температурах, устойчивость к усталости при изгибе и истиранию, а также высочайшая прочность при растяжении – все это было ключевыми факторами в процессе выбора материала.

Видео.

Vectran также используется для изготовления тросов и силовых элементов в других аэрокосмических приложениях.

Что это такое?

Vectran (Вектран) – это искусственное волокно, изготовленное из жидкокристаллического полимера (LCP), созданного Celanese Corporation, а в настоящее время производимого Kuraray (Vectran™ является зарегистрированной торговой маркой Kuraray Co., Ltd., Токио, Япония). Компания Kuraray Co., Ltd. начала производство Vectran в 1990 году. Kuraray владеет 100% мирового производства Vectran.

Схема молекулярной формулы Vectran.

Химически Vectran представляет собой ароматический полиэфир. Температура его плавления составляет +330 °C с постепенной потерей прочности при +220 °C.

Дополнительные характеристики Vectran:

стойкость к истиранию;
стойкость при изгибе/перегибе волокон;
минимальное поглощение влаги;
химическая стойкость;
низкий коэффициент теплового расширения;
высокая диэлектрическая способность;
отличная стойкость к порезам;
высокая ударная вязкость.

Волокно Vectran обладает малым весом, эластичностью, повышенной прочностью и влагостойкостью. Для мира моды важно, что волокна поддаются окрашиванию.

В сравнении с арамидными волокнами, Vectran на 15-20% прочнее и более стоек к намоканию в воде и ультрафиолету.

Первые опыты применения на Земле

В каких гражданских отраслях решили применять новый материал?

Министерство внутренней безопасности США спонсировало разработку надувной пробки из Vectran для предотвращения наводнений в различных туннелях, в том числе нью-йоркского метрополитена, поскольку она прочная, несъедобна для крыс и относительно недорогая.

Волокно Vectran также используется в производстве струн для бадминтонных ракеток, таких как Yonex BG-85 и BG-80, подложек для теннисных ракеток, усиления лыжных палок, для производства рыбацкой лески, изготовления тетивы спортивных стрелковых луков.

Vectran активно используют для производства такелажа современных высокотехнологичных парусных судов, для тросов, веревок и парусов – особенно в спортивных дисциплинах, преследующих высокие достижения.

Производители шин всегда стремились сделать свою продукцию прочнее, легче, износоустойчивее.

Continental апробировала Vectran для создания передовой модели устойчивых к проколу велопокрышек.

Известный бренд мотоэкипировки Klim создал мотоциклетный защитный костюм с усилителями из Cordura и Vectran.

Это осторожное маркетинговое решение дает консервативным клиентам возможность сравнить два материала – известный и новый.

Бренды Norrona и Peak Performance с энтузиазмом приняли и применили Vectran в сегменте одежды для активного отдыха, экстремального туризма и фрирайда.

В производстве отмечено, что массовому внедрению тканей с волокнами Vectran мешает сложность обработки материала: для его раскроя требуется переоснащение, так как обычные ножи и резаки с ним не справляются.

Применения для рынка СИЗ

Экстремально высокие характеристики Vectran не могли быть не замечены конструкторами СИЗ. Пока внедрение ведется медленно. Высокая цена (как обычно, до начала по-настоящему массового производства) является естественным ограничителем, но уже есть впечатляющие примеры.

Перчатки

Шведская компания TST, лидер в производстве защитного снаряжения для гидрорезки и очистки, применяет Vectran в марочном многослойном материале TechSteel™ защитных перчаток, рассчитанных на защиту от напора струи давлением до 500 Bar, и для создания защитных полотнищ для ограждения рабочей зоны. Здесь ценна высокая прочность волокон, не изменяемая при намокании.

Американская фирма Magid выпустила модель защитных противопорезных термостойких трикотажных перчаток, в составе которых есть волокна Vectran.

Спецодежда

Немецкая компания PSS Pfeiffer Sicherheitssysteme GmbH высоко оценила потенциальные возможности уникального материала и первой разработала комплект рабочей одежды, наиболее истираемые области которого усилены материалом с волокнами Vectran.

Куртка PSS X-treme Vectran Forst Jacket – чрезвычайно прочная и устойчивая к истиранию модель для круглогодичной работы на открытом воздухе – отделана водонепроницаемыми вставками из Vectran в области груди.

Остальная верхняя ткань состоит из прочного эластичного материала.

На спинке предусмотрен клапан на кнопках для вентиляции, имеющий сетчатую пройму. Также есть вентиляционные полости в области подмышек, открытие которых регулируется молнией.

Лицевая сторона: 71% полиамида, 29% Vectran, 2 слоя ламината.

Основной материал: 90% полиэстера, 10% спандекса.

Локти и манжеты отделаны материалом Cordura. Также для отделки применены световозвращающие канты 3M.

Мембрана RainTex® обеспечивает абсорбционную защиту от влаги.

Эти же материалы применены в конструкции брюк.

Они оснащены высоким поясом, к которому могут пристегиваться эластичные наплечные лямки.

У брюк вся фронтальная часть выполнена из материала с Vectran. Колени и края брючин отделаны Cordura.

Внутрь брюк встроены гетры с крючками для фиксации на шнуровке обуви – так можно работать даже в колючих зарослях.

Эта спецодежда изначально разработана для работников лесного хозяйства, которые вечно жаловались на рвущуюся спецодежду. Может быть рекомендована для фермеров, озеленителей, рабочих склада, переносящих древесину и металл, для работников коммунальных служб, ремонтников, работающих в полевых условиях. Бескомпромиссная защита от истирания и пореза в сочетании с малым весом и функционалом мембраны. Дорого, но надежно – это новый взгляд на комбинацию свойств, повышающую возможности и производительность человека.

Для сравнения, стоимость куртки составляет €249, рабочих брюк – €196.

Высотное снаряжение

3M DBI Sala применяет высокопрочные стропы из волокон Vectran в своих продуктах для обеспечения безопасности высотных работ.

Потенциал для СИЗ

Новые материалы создают передовые проекты НИОКР. Стоит планировать бюджет для этих мероприятий. Можно искать альтернативные пути поставок тканей и тросов из волокон Vectran и применять их в отечественных разработках. Можно подумать о более простых и надежных решениях, которые окажутся экономичнее.

Игнорирование чужих достижений недопустимо!