Hoewel Kevlar-vezel al vele jaren geleden is uitgevonden, blijven mensen nog steeds versteld staan van de unieke eigenschappen ervan. Het materiaal heeft dankzij zijn parameters en eigenschappen een revolutie teweeggebracht in de wereld van beschermende stoffen.
Kevlar: Wat is het eigenlijk?
Kevlar is een synthetische vezelstof met een kristalstructuur. De ongelooflijke sterkte van de stof is te danken aan de benzeenring in de dwarsdoorsnede van het kristal. Volgens zijn eigenschappen is het materiaal sterker en duurzamer dan metaal, terwijl het tegelijkertijd zeer dun en licht is.
Iedereen leert Kevlar op een andere manier kennen, iedereen leert het door bepaalde levenssituaties. De moderne jeugd is bekend met het materiaal dankzij het spel Rast, waarin personages harnassen en munitie van Kevlar te koop aangeboden krijgen. De oudere generatie associeert de vezel met beschermende kleding en sportuitrusting.
Kort over de oorsprong
In het verre 1975 werd een materiaal genaamd Kevlar voor het eerst op de markt gebracht en genoot onmiddellijk een enorme vraag, die alleen maar toeneemt. Dit unieke polymeer werd verkregen in de laboratoria van het wereldberoemde DuPont-concern. Officieel wordt de maker ervan beschouwd als chemicus Stephanie Kwolek.
Destijds werd het gebruikt als versterkingsmateriaal voor banden. Later werd het toegepast in diverse composietmaterialen, sportartikelen en kabelproducten. Kevlar werd ook gebruikt voor de productie van persoonlijke beschermingsmiddelen.
Kevlar-stofproductie
Nadat ze voor het eerst over dit materiaal hebben gehoord, vragen veel mensen zich af waar Kevlar van gemaakt moet worden. Om het te verkrijgen, wordt een oplossing van calciumchloride en methylpyrrolidon gebruikt. Er worden speciale reagentia aan toegevoegd, waardoor een bijzondere stof vrijkomt met de eigenschappen van vloeibare kristallen. Het proces vindt plaats bij lage temperaturen.
Aan de buitenkant is het resulterende polymeer een kruimel of gel die wordt gewassen en gedroogd. Vervolgens wordt het door spindoppen gehaald, waardoor vezels en draden ontstaan. Het is niet moeilijk te raden wat Kevlar-draden zijn. De verkregen vezels worden tot draden gedraaid, die al het eindproduct vormen. Daarna worden ze een tweede keer naar het precipitatiebad gestuurd, gewassen en gedroogd.
Let op! Omdat de productie van Kevlar gepaard gaat met aanzienlijke moeilijkheden, waaronder het gebruik van zwavelzuur, is het proces erg duur.
Technische kenmerken en eigenschappen
De technische eigenschappen en eigenschappen van Kevlar zijn werkelijk uniek. De belangrijkste eigenschap is de hoge mechanische sterkte. Tegelijkertijd zijn de massa en dichtheid relatief laag.
Kevlar is een materiaal met een unieke rekweerstand en zelfdovend vermogen. Tegelijkertijd brandt of smelt het niet. Pas bij temperaturen boven 430 graden begint het te ontbinden. Door blootstelling aan hoge temperaturen begint het, niet onmiddellijk, maar na verloop van tijd, zijn sterkte te verliezen.
Het is bestand tegen organische oplosmiddelen en corrosie, en heeft een hoge elasticiteitsmodulus. Onder invloed van lage temperaturen verslechtert het niet alleen niet, maar wordt het juist sterker. Het is snijbestendig en heeft een lage specifieke elektrische geleidbaarheid.
Toepassingsgebieden van Kevlar
Ondanks het wijdverbreide gebruik en de grote vraag, weten maar weinig mensen wat Kevlar is. Deze zeer sterke vezel kent echter al tientallen jaren een breed scala aan toepassingen.
Kevlar wordt vooral gebruikt op plekken waar de volgende eigenschappen belangrijk zijn:
- slijtvastheid;
- thermische stabiliteit;
- lage structurele hardheid;
- aanzienlijke lichtheid;
- goede sterkte bij laag gewicht.
Het is daarom logisch dat Kevlar-weefsel wordt gebruikt voor de productie van persoonlijke beschermingsmiddelen en diverse kleding voor militair personeel en speciale eenheden.
Luchtvaartindustrie
De eigenschappen van Kevlar, en het materiaal waaruit het bestaat, zijn bekend in de luchtvaartindustrie. Het wordt gebruikt bij de productie van een aantal onbemande luchtvaartuigen ter bescherming.
Persoonlijke beschermingsmiddelen
De mechanische eigenschappen maken Kevlarvezels geschikt voor de productie van persoonlijke beschermingsmiddelen. Gevechtshelmen, kogelwerende vesten en ballistische maskers voor gezichtsbescherming worden ervan gemaakt.
Dankzij Kevlar-pantsering maken de strijdkrachten van diverse landen speciale kogelwerende maskers en bivakmutsen voor de bemanning van pantservoertuigen. Ook de bepantsering van de Nimitz-klasse vliegdekschepen wordt met behulp van Kevlar uitgevoerd.
Kogelwerende vesten van Kevlar-vezels worden terecht beschouwd als de hoogste kwaliteit. Dergelijke vesten bieden bescherming tegen schampende stoten van koude wapens, verzwakken de impact van kogels en beschermen tegen de penetratie en verspreiding van fragmenten. De bescherming wordt geboden door de unieke lichtheid, sterkte en relatieve duurzaamheid van het gebruikte materiaal.
Tegelijkertijd moet bij de keuze voor Kevlar-producten, zoals kogelwerende vesten, rekening worden gehouden met de specifieke eigenschappen van dit polymeer. Omdat het pantser zacht is, biedt het geen bescherming tegen een schot van dichtbij of een penetrerende slag met een mes of priem. Voor dergelijke doeleinden worden speciale modellen met speciale, stijve panelen ontwikkeld. Een ander nadeel is de lichtgevoeligheid. Bij constante en langdurige blootstelling aan zonlicht begint het materiaal geleidelijk te verslechteren.
Omdat Kevlar-draad als een duur materiaal wordt beschouwd, heeft een algemene "Kevlarisering" nog niet plaatsgevonden. Alleen economisch ontwikkelde landen kunnen het zich veroorloven hun legers en eenheden uit te rusten met tastbare producten van dit materiaal.
Handbescherming
Tactische handschoenen met Kevlar-inzetstukken worden gebruikt om handen te beschermen tegen schade bij een botsing met de tanden van de vijand, en om de impact aanzienlijk te vergroten. Dergelijke handschoenen worden ook wel een soort moderne analoog aan boksbeugels genoemd. Dergelijke accessoires zijn zeer gewild bij medewerkers van gespecialiseerde eenheden, maar ook bij extreme sportliefhebbers, outdoorliefhebbers en straatvechters. Deze populariteit is te danken aan hun duurzaamheid, vocht- en beschadigingsbestendigheid en warmte. Handen in dergelijke handschoenen zijn optimaal beschermd.
Sportuitrusting
Snowboards, boten, peddels, ski's en sporthelmen van Kevlar zijn lichtgewicht en zeer duurzaam. Sportartikelen van dit materiaal genieten de voorkeur van zowel amateurs als professionele sporters.
Dit materiaal helpt de trillingsoverdracht te minimaliseren en vervormingsbelastingen zonder schade te weerstaan. Dankzij de plasticiteit van het materiaal worden producten beschermd tegen diverse ernstige schade en verbrijzeling. Bovendien is het volledig veilig en betrouwbaar, zelfs onder invloed van hoge stootbelastingen.
Kevlar wordt onder andere gebruikt voor de voering van sommige fietsbanden. Het minimaliseert de kans op lekke banden. Kevlar-lagen worden toegevoegd aan tafeltennisrackets. Dit verhoogt de rebound en vermindert het gewicht. Het materiaal wordt gebruikt voor veilige kleding voor motorrijders. Het wordt met name gebruikt ter vervanging van kunststof elementen ter bescherming van de schouders en ellebogen.
Andere toepassingsgebieden
Hoge chemische en mechanische stabiliteitsindicatoren, evenals de sterkte van Kevlar, zorgen voor een brede toepassing in diverse sectoren. Dit materiaal wordt beschouwd als een van de meest geavanceerde materialen van de moderne wereld.
Meestal wordt het gebruikt voor de volgende doeleinden:
- Als versterkende vezel - gebruikt om het materiaal licht en sterk te maken. Het wordt gebruikt om kabels te versterken en te beschermen tegen breuk en rek.
- In het productieproces van orthopedische prothesen.
- Voor de productie van touwen onderscheiden de producten zich door hun corrosiebestendigheid, betrouwbaarheid, lage gewicht en niet-geleidende eigenschappen. Vanwege deze eigenschappen worden touwen veel gebruikt in de scheepsbouw en mijnbouw, ter vervanging van staalkabels.
- Om een hybride materiaal te verkrijgen dat koolstof-kevlar heet, wordt dit gebruikt om scheepsrompen te bouwen die hoge snelheden kunnen ontwikkelen.
- Voor de productie van het nieuwste supersterke bouwmateriaal, Kevlar-beton, wordt gebruikt voor de productie van stoeptegels, gevelstenen voor muren, monumenten, stoepranden, trappen en nog veel meer. Tegelijkertijd zijn dergelijke bouwmaterialen vrij duur vanwege de gebruikte Kevlar.
- Voor de productie van vislijn - als iemand professioneel vist, geeft hij de voorkeur aan hoogwaardige uitrusting. Ook een Kevlar handschoen is onmisbaar tijdens het vissen, vooral bij het vangen van meerval of snoek.
- Voor de productie van carterbescherming - biedt een hoge mate van weerstand tegen mechanische beschadigingen. Het is hittebestendig en heeft een hoge chemische bestendigheid. Tegelijkertijd is Kevlar-composiet relatief goedkoper.
Kevlarvezels worden tegenwoordig op allerlei gebieden gebruikt. Passieve bescherming zonder dit materiaal is bijna niet meer weg te denken, en kogelwerende vesten en helmen hebben al vele levens gered.
