Fibrele Kevlar

Fibra Kevlar - o fibră sintetică uşoară, dar foarte rezistentă - este o marcă înregistrată a companiei DuPont. Fibra a fost creată în anul 1965 în laboratoarele DuPont de către Stephanie Kwolek şi Herbert Blades. Prima utilizare comercială a fibrei s- a realizat la începutul anilor 1970. Ea poate fi toarsă în frânghii sau fâşii de material care pot fi utilizate ca atare sau ea poate fi folosită la obţinerea materialelor compozite. Fibra Kevlar este folosită într- un număr mare de aplicaţii, de la biciclete până la veste antiglonţ, datorită raportului înalt rezistenţă – greutate, ” de 5 ori mai rezistentă decât oţelul la o greutate echivalentă ”. Sub apă fibra Kevlar are un efect mai mic asupra proiectilelor balistice şi de asemenea este rezistentă la apă. Kevlar face parte din familia de fibre sintetice aramidice şi este în concurenţă cu fibra Twaron fabricată de către Teijin.

ISTORIC

În anii 1970, una dintre cele mai mari realizări în dezvoltarea vestelor antiglonţ a fost inventarea ţesăturii balistice Kevlar a celor de la DuPont, un material care a fost conceput spre înlocuirea centurii de oţel la anvelopele vehiculelor. Dezvoltarea fibrei Kevlar pentru vestele antiglonţ destinate poliţiei de la Institutul Naţional de Justiţie( National Institute of Justice) a reprezentat cea de- a patra fază a efortului depus şi care s- a realizat în câţiva ani. Prima fază a implicat testarea fibrei Kevlar pentru a determina unde se poate opri un glonţ. A doua fază a constat în determinarea numărului necesar de staturi de material pentru a putea preveni penetrarea gloanţelor la diferite viteze şi calibre şi dezvoltarea unei veste prototip care să protejeze ofiţerii de cele mai comune ameninţări: „38- ul Special” şi „gloanţele de puşcă 22”.

Din 1973, cercetătorii de la U.S. Army’s Edgewood Arsenal - răspunzători pentru vesta antiglonţ - au realizat o îmbrăcăminte constituită din şapte straturi de fibră Kevlar folosită ulterior în câmpuri de testare. S- a determinat că rezistenţa la penetrare a fibrei Kevlar este degradată în contactul cu apa, de asemenea, şi la expunerea la lumină ultravioletă, incluzând lumina solară. Agenţii de curăţare cu neofalină, spălările repetate şi înălbitorii au şi ei un efect negativ asupra proprietăţilor antiglonţ ale fibrei. Pentru a o proteja de astfel de probleme, vesta a fost concepută cu proprietăţi impermeabile precum şi acoperită cu ţesături pentru evitarea expunerii la lumină solară şi alţi agenţi degradanţi.

STRUCTURA

Fibra aramidică este termenul generic pentru tipul de „ fibră poliamidică aromatică”. Fibra aramidică este definită de către „ U.S. Federal Trade Comission” ca fiind o fibră în care substanţa de formare a fibrei este un lanţ lung de poliamidă sintetică unde cel puţin 85% dintre amidele legate se ataşează direct la două nuclee aromatice.

În acest fel, într- o fibră aramidică, majoritatea grupărilor amidice sunt direct conectate la două nuclee aromatice, fără să intervină altceva. Nu ar fi de mirare faptul că fibrele aramidice au destule proprietăţi diferite decât nylon- ul şi alte poliamide convenţionale de când cea de- a doua parte polimerică are un conţinut mai scăzut decât oricare grupare aromatică în lanţul principal al polimerului.

Fibrele aramidice pot fi împărţite în două tipuri: para-aramidice şi meta-aramidice. În fibrele para-aramidice, lanţul se extinde prin legături în poziţia para a nucleului aromatic, precum în poli-p-fenilen tereftalamidă (PPTA), co-poli-p-fenilen / 3,4- oxidifenilen tereftalamidă şi poli-p-fenilen-benzimidazol-tereftalamidă. Pe de altă parte în fibrele meta-aramidice lanţul se extinde prin legături în poziţiile meta ale nucleului aromatic precum la poli-m-fenilen izoftalamidă (MPIA).

Fibră para-aramidică

Proprietăţile excelente ale para-amidelor rezultă atât din microstructura chimică cât şi din cea fizică. În ambele fibre, meta- şi para-aramidice, nucleele aromatice din “şina spinării” a lanţului produc o rezistenţă termică ridicată. În plus, în fibrele para-aramidice orientarea lanţului extins prin legături conduce la formarea unui polimer. Prin rotire se produce o fibră formată din cristalele lanţului extins care sunt aproape complet aşezate paralel faţă de direcţia descrisă şi unele faţă de altele. Cristalele au un raport lungime – diametru foarte ridicat şi o interconexiune extinsă a moleculelor între cristale. Astfel, se poate forma un filament continuu “infinit