Kevlar și utilizarea acestuia

Lumea modernă aduce provocări pe care natura nu le-a prevăzut niciodată. Dezvoltarea constantă a crescut în mod natural cererea pentru producția de materiale sintetice puternice și durabile. Un astfel de material este Kevlar - o fibră sintetică revoluționară care împinge limitele a ceea ce a fost posibil din 1968. Puteți afla ce are Kevlar, unde este folosit și de ce are un loc atât de important în viața umană.

Ce este kevlarul și care sunt proprietățile lui?

Kevlarul este un tip de material sintetic extrem de versatil și puternic, cu multe proprietăți interesante și o utilizare largă în practică. Aparține fibrelor para-aramide și se caracterizează printr-o rezistență ridicată la tracțiune, la greutate specifică mică, comparabilă doar cu fibrele de carbon. Se caracterizează prin rezistență excelentă la căldură și rigiditate, ceea ce în sine îl predispune pentru o gamă largă de aplicații practice.

Datorită legăturilor foarte puternice și alinierii paralele ale moleculelor sale, care sunt reticulate cu legături de hidrogen, Kevlarul este rezistent la glonț și oferă o barieră de protecție puternică împotriva abraziunii, perforației și tăierii. Fibrele Kevlar sunt rezistente la foc și protejează împotriva pericolelor termice. Kevlarul este rezistent la coroziune , neconductiv și rezistent la majoritatea substanțelor chimice, cu excepția acizilor și bazelor foarte puternice. De asemenea, este ultra ușoară și de cinci ori mai puternică decât oțelul. Cu toate acestea, nu rezistă radiațiilor ultraviolete și umidității.

Formula sa moleculară este [-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-] n.

Densitatea relativă este de 1,44 g/cm3, rezistența la tracțiune a fibrelor ajunge la 20-21 cN/dtex (modul de rezistență 3,6-4,1 GPa), la 160 ° C rezistența scade cu 10%, la 450 ° C se sublimează.

O invenție care a schimbat lumea

S-ar putea spune că acest material revoluționar a fost creat puțin întâmplător. Inventatorul acestei fibre unice este savanta americană Stephanie Kwolek . Ea a lucrat ca chimist la DuPont - una dintre cele mai mari companii din domeniul prelucrării polimerilor, care a devenit faimoasă pentru brevetul său de nailon chiar înainte de al Doilea Război Mondial.

În 1964, Stephanie a început să lucreze la îmbunătățirea producției de polimeri pe bază de bare pentru a înlocui armăturile de oțel relativ grele din anvelopele auto cu un polimer mai potrivit și mai ușor. După multe cercetări, ea a creat o soluție cu aspect neobișnuit sub forma primelor fibre de aramid, pe care le-a brevetat în 1968. Fibra în sine a fost comercializată de DuPont în 1971 sub marca Kevlar.

De la descoperirea sa, kevlar-ul a suferit o dezvoltare, iar din 1988, a doua generație a fost disponibilă. Grupul original de produse poartă denumirile K29 și K49. Kevlar este disponibil în prezent în mai multe versiuni:

• K29 - fire polivalente
• K49 - tip de fire foarte modular
• K100 - Producator de kevlar colorat
• K119 - Fire Kevlar cu alungire și flexibilitate mai mare
• K129 - tip de fire ușor, de înaltă performanță
• Kevlar AP - o fibră de ultimă generație care oferă performanțe avansate, valoare și o flexibilitate sporită a designului în multe aplicații
• Kevlar KM2 - o țesătură care îndeplinește cerințele de performanță pentru căști și veste pentru unitățile militare

Kevlarul își păstrează proprietățile chiar și după folosirea repetată. Acest lucru se datorează parțial structurii sale interne (deoarece moleculele sale sunt aranjate în mod natural în linii regulate și paralele) și parțial modului în care sunt făcute fibrele din acesta.

Metoda de producere

Fibra de kevlar este produsă prin topirea parafenilendiaminei și clorură de tereftaliol (PPD-T), care trece cu o viteză constantă și sub presiune mare printr-o duză de filare, unde apoi se solidifică într-o fibră într-un curent de aer rece. Ansamblul de filare toarce apoi fibrele individuale într-un fir filat continuu. Este înfășurat pe bobine și apoi modificat pentru utilizare ulterioară în practică.

Kevlarul este produs în mai multe modificări și vine sub formă de fibre, capse, fulgi sau țesătură.

Cea mai frecventă utilizare a Kevlarului

Proprietățile unice ale Kevlarului îi permit să fie utilizat într-o multitudine de zone și, de asemenea, se poate spune că noi aplicații ale utilizării sale vin aproape zilnic.

Rezistența extremă și rezistența la căldură, de exemplu, îl predispun pentru utilizare în industria auto, marină sau aerospațială , în special la fabricarea caroseriilor, componentelor de aeronave, garniturilor de frână, carene sau anvelopelor de curse.

Kevlarul este folosit și în industria minieră , este folosit pentru producția de benzi transportoare pentru îndepărtarea minereului, ceea ce îmbunătățește semnificativ performanța și eficiența costurilor.

Acest material este cunoscut și sportivilor, deoarece face parte din numeroase echipamente sportive (rachete de tenis, protectori, bețe de hochei, schiuri, plase, jachete de trekking etc.).

Motocicliștii nu pot fi în niciun caz neglijați în timpul dezbaterii pe Kevlar, ei fiind însoțiți în călătoriile lor de Kevlar, de data aceasta sub formă de pânză Kevlar. Cele mai populare elemente ale acestora sunt blugii Kevlar, salopetele Kevlar, mănușile și căștile. Avantajul pantalonilor Kevlar se manifesta mai ales in toamna si alunecarea ulterioara, unde suprafetele de contact sunt incalzite la peste 200 de grade. Într-o astfel de situație, Kevlarul durabil și puternic este o binecuvântare pură.

Țesătura Kevlar este, de asemenea, utilizată pe scară largă în producția de echipamente și îmbrăcăminte de protecție. Exemple tipice sunt uniformele de muncă și de stingere a incendiilor, uniformele de poliție sau echipamentele armatei complete. Pantofii rezistenti la foc, mănuși de Kevlar , măști de protecție, veste, căști de protecție și salopete întregi sunt acum fabricate în mod obișnuit din acest material, având capacitatea de a rezista la condiții și mai solicitante. De asemenea, este interesant faptul că mănușile de Kevlar au rezistență la tăiere de până la 5 ori mai mare decât cele din piele.

Vestă antiglonț din kevlar

De departe cea mai semnificativă și utilă utilizare a Kevlarului a avut loc în producția de veste din Kevlar . Kevlarul este unul dintre puținele materiale care salvează literalmente vieți, iar mulți membri ai armatei, personalului de securitate sau forțelor de poliție au putut deja să vadă singuri.

Actuala generație de veste moderne antiglonț Kevlar poate oferi deja purtătorilor săi un confort relativ ridicat la purtare, pe lângă protecția împotriva gloanțelor de mare viteză.

Principiul vestei antiglonț funcționează într-un mod simplificat, astfel:

Vesta este cusută din mai multe straturi de Kevlar, care sunt ferm conectate între ele. Fibrele de kevlar absorb energia cinetică a proiectilelor, ceea ce reduce capacitatea proiectilului de a pătrunde în corp. Fără o forță de penetrare suficientă, gloanțele devin ulterior inofensive.

În momentul în care un glonț sau orice alt proiectil de mare viteză lovește Kevlarul, fibrele țin literalmente proiectilul în loc , disipând energia cinetică, pe care apoi o absorb. Glonțul se regăsește astfel într-o rețea de fibre solide, a cărei sarcină este să absoarbă și să disipeze energia impactului. Energia suplimentară este absorbită de fiecare strat ulterior de material din vestă până când glonțul se oprește complet. Acest proces este facilitat și de o suprafață relativ mare de îmbrăcăminte, care s-a dovedit că elimină așa-numitele traume contondente (leziuni ale organelor interne prin forța unui impact, nu un glonț penetrat).

Și cu ce sa închei? Modalitățile în care este folosită această invenție miraculoasă par nesfârșite și abia așteptăm să vedem ce ne va mai aduce această descoperire.