מה זה Kevlar?

נולד בסוף שנות ה-60, Kevlar הוא סוג חדש של סיבים סינתטיים היי-טק. הוא נמצא בשימוש נרחב בתחום המוצרים חסיני כדורים והוא אחד החומרים האידיאליים חסיני כדורים. אז איזה סוג של חומר הוא Kevlar, ולמה יש לו ביצועים חזקים כל כך חסיני כדורים? מהן היישומים הרגילים? נתחיל עם המבנה המולקולרי של קוולר ועיקרון חסין הכדורים.

1. מבנה מולקולרי של קוולר

קוולר היה במקור מעין חומר סיבי ארמיד שפותח על ידי דופונט (DuPont) בארצות הברית. שמו הכימי הוא polyparaphenylene terephthalamide, אשר מפולמר מ-p-phenylene diamine ו-terephthaloyl chloride. לפולימרים במשקל מולקולרי גבוה. הנוסחה המולקולרית היא (C14H10O2N2)n, כלומר היא מורכבת מיחידות חוזרות המחוברות זו לזו ליצירת מבנה שרשרת, ומבני שרשרת אלו מחוברים בקשרי מימן ליצירת רשת.

המבנה המולקולרי של Kevlar קובע שיש לו עמידות חזקה בחום ועיכוב בעירה. תכונות מתיחה טובות מאוד.

בדרך כלל תהליך הייצור של סיבי Kevlar מחולק לשני שלבים:

1) Polycondensation של p-diphenylamine ו-terephthaloyl chloride ל-p-phenylene terephthalamide (PPTA).

2) הפולימר מומס בממס ולאחר מכן מסתובב ליצירת חומר סיבי הרשת הנדרש.

1. מנגנון חסין הכדורים של קוולר

כפי שהוזכר קודם לכן, בניגוד לחומרים קשיחים חסיני כדורים כגון קרמיקה ומתכות, ל-Kevlar חוזק גבוה במיוחד, קשיחות טובה ותכונות מתיחה בשל השילוב ההדוק של קשרים כימיים במולקולה. סיב ה-Vla יפיק דפורמציה אלסטית עקב מתיחה וגזירה של הקליע. במהלך תהליך זה, אנרגיית הקליע נאלצת להתפזר לאזור שאינו נקודת הפגיעה. אובדן האנרגיה הקינטית יפחית מאוד את מהירות הקליע, ובסופו של דבר הוא ייירט על ידי רשת הסיבים. היישום של קוולר בתחום הכדורים שיפרה מאוד את ביצועי המיגון של מוצרים חסיני כדורים שונים, ובמקביל הפחיתה מאוד את משקל הציוד החסום, המהווה התקדמות רבה בתחום ההגנה מפני כדורים.

2. יישום Kevlar

עם עמידות טובה בחום, חוזק מתיחה וחוזק גבוה, נעשה שימוש נרחב ב-Kevlar בייצור מוצרי יומיום שונים וציוד חסין כדורים. למשל, קשיות משקה וכפפות בטיחות המשמשות לעתים קרובות בחיי היומיום שלנו; חבלי צניחה לתעופה וחלל, כבלים לספינות; חליפות מירוץ, ביגוד מגן מבודד חום של כבאים; שריון גוף צבאי, צלחות חסינות כדורים, קסדות חסינות כדורים וכו' חכו. היישום של Kevlar מקל מאוד על חיינו ומקדם את התקדמות תעשיית הייצור.

אבל לארמיד יש גם שני חסרונות קטלניים:

1) זה יתכלה כאשר הוא נחשף לקרניים אולטרה סגולות;

2) קל להידרוליזה, גם אם הוא מאוחסן בסביבה יבשה, הוא יספוג לחות באוויר ויעבור הידרוליזה הדרגתית.

לכן, חלק ממוצרי הארמיד אינם מתאימים לשימוש ארוך טווח בסביבות אולטרה סגול ולחות חזקות, מה שיפחית מאוד את חיי השירות שלהם.

האמור לעיל הוא ההקדמה ל-Kevlar, אם יש לך שאלות, אנא בוא להתייעץ איתנו.