Aramid/Kevlar: een supermateriaal voor het buitenleven?

Inhoudsopgave

Een lichtgewicht, gesneden en prikbestendige stof die wordt gebruikt voor kogelvrije vesten, warmtebestendige uniformen of zelfs vliegtuigconstructie. Ja, op het eerste gezicht lijkt Aramid, ook wel bekend onder de merknaam Kevlar, veel geschikter voor superheldenkostuums dan voor buitensporten. Maar de eigenschappen van deze zeer speciale stof zijn uiterst nuttig in verschillende buitenproducten, waaronder handschoenen, broeken, helmen, rugzakken en cordage. Met andere woorden, het is absoluut de moeite waard om Aramid nader te bekijken en hoe het Amerikaanse berg- en buitenatleten kan ten goede komen.

Wat is Aramid?

Kortom, Aramid is een soort polyamide en dus nog een van de vele polymeren op koolwaterstof of op aardolie gebaseerde polymeren. Op Wikipedia is de definitie een beetje preciezer, maar complexer:

“Aramidevezels zijn een klasse van warmtebestendige en sterke synthetische vezels. […] De naam is een portmanteau van 'aromatisch polyamide'. De kettingmoleculen in de vezels zijn sterk georiënteerd langs de vezelas. Als gevolg hiervan draagt ​​een hoger deel van de chemische binding meer bij aan vezelsterkte dan in veel andere synthetische vezels. Aramides hebben een zeer hoog smeltpunt (> 500 ° C). "

Waarom wordt het een "aromatisch polyamide" genoemd? Goede vraag! Deze groep stoffen (althans in delen) brengt in daadwerkelijk intense (geurende) aroma's vrij, die vaak als aangenaam worden ervaren. Hoe interessant dit ook is, we zijn veel minder geïnteresseerd in de geur dan in de functionele eigenschappen van het materiaal.

Maar voordat we bij de meest interessante en relevante komen, is hier wat meer informatie over de ontwikkeling van het materiaal: in het midden van de jaren zestig heeft de American DuPont Group nogal wat onderzoek gedaan naar het praktische gebruik van aramides. In het proces ontwikkelden ze het bekendste soort Aramid Kevlar en maakten het klaar voor commercieel gebruik. Kevlar is vermoedelijk de enige handelsnaam die je als een buitenliefhebber ooit hebt gehoord, aangezien deze aramide vezel vaak wordt gebruikt in outdoor- en bergsportproducten. Kevlar is eigenlijk de enige aramidevezel die in dit gebied wordt gevonden, daarom zullen we ons er in de eerste plaats op concentreren en Aramid -producten achterlaten, zoals Nomex, Teijinconex, Twaron of Technora aan brandweerlieden, soldaten en astronauten ...

Productie

De productie van aramiden is op zijn zachtst gezegd divers en complex. Ze worden vaker geproduceerd als vezels dan als films. In de complexe wereld van vezelwetenschap wordt een onderscheid gemaakt tussen low-modulus en hoge-modulusvezels, waarvan de functionele eigenschappen enigszins van elkaar verschillen.

Hoge modulusvezels worden gesponnen uit een vloeibare huiltallijne oplossing van poly-parafenyleenterephtahalamide in geconcentreerd zwavelzuur. Na de oppervlaktebehandeling worden vezels met hoge modules mechanisch uitgerekt om een ​​sterk georiënteerd polymeer op te leveren. De "hoge mate van oriëntatie" zorgt voor een schoon ogend patroon. De exacte geometrie is net zo kenmerkend voor aramide als de goudgele kleur, die ons naar de eigenschappen van Aramid brengt.

Eigenschappen

In hun eigen beschrijving van hun Kevlar -product benadrukt DuPont dat deze vezels in het buitenleven 'beter, sterker en veiliger' zijn: “DuPont ™ Kevlar® Aramid Fiber stelt mensen in staat om groter te durven. Het wordt gebruikt om een ​​verscheidenheid aan kleding, accessoires en apparatuur veilig en gesneden resistent te maken. Het is lichtgewicht, duurzaam en buitengewoon sterk. Ja, het is het best bekend om het gebruik ervan in ballistische en steekbestendig lichaamsbeginsel, terwijl Kevlar®-merk Aramid Fiber blijft evolueren en helden toestaan ​​helden te zijn. Maar het is ook op de skipistes, de schakelpaden, in veeleisend woestijnterrein, zelfs de buitengrenzen van de ruimte. "

Het brede scala aan toepassingen is te wijten aan de hoge (trek) sterkte van de vezel, hoge impactweerstand, medium tot lage verlenging, de goede trillingsdempende eigenschappen en hittebestendigheid. In plaats van smelten, beginnen de vezels te carboniseren bij ongeveer 400 ° C. Noch oplosmiddelen, brandstoffen, smeermiddelen, zout water, schimmels of bacteriën kunnen veel schade toebrengen aan aramide -vezels. Ze zijn alleen gevoelig voor enkele sterke zuren en alkalisten. Met andere woorden, Aramid is erg moeilijk.

Als het gaat om druksterkte, zijn aramide -stoffen echter meer midden van het peloton en vrij slecht in termen van UV -weerstand en waterabsorptie (tot 7%). UV -straling leidt ertoe dat de vezel tot 75% van zijn sterkte verliest. Dit kan echter relatief gemakkelijk worden tegengegaan door middel van UV-absorberende coatings of laminaten. Over het algemeen kan Aramid gemakkelijk worden gecombineerd met andere stoffen, wat betekent dat de functionaliteit ervan op veel verschillende manieren kan worden geoptimaliseerd en uitgebreid.

Toepassingen

De unieke eigenschappen van Aramid maken het ideaal voor een breed scala aan toepassingen, waaronder bouw- en industriële toepassingen. De sport- en buitenindustrie is dol op het materiaal vanwege zijn taaiheid, treksterkte en een laag gewicht. Aramidevezels worden gebruikt voor koorden, paragliding lijnen, zeilen, fietsbanden en meer.

De Kevlar -elementen in textiel dienen voornamelijk als versterkingen die het lichaam beschermen en de levensduur van kleding vergroten. De Kevlar-versterkingen zijn vooral populair in fiets-, motorfiets- en motorsportkleding, evenals in gebieden met een hoog weefsel van buitenbuiten en rugzakken. Kevlar Stitching wordt ook gebruikt in ski en via Ferrata -handschoenen.

Omdat het materiaal zo moeilijk is, is er een bepaalde hoeveelheid stijfheid. Dit kan zeker een pluspunt zijn, maar er zijn ook enkele nadelen aan, vooral in de buitenlucht. Dit wordt geïllustreerd door het voorbeeld van de relatief nieuwe Kevlar -koorden, die ook verkrijgbaar zijn als genaaide snoerbanden in verschillende maten. De kern is gemaakt van aramide, terwijl de schede is gemaakt van polyamide, zoals het geval is met "normale" koorden en touwen. De aramide -kern is bruin van kleur, dus het is gemakkelijk om te onderscheiden van de conventionele, oogverblindende witte polyethyleenkern van uw gebruikelijke koord-, touw- en webbingmateriaal.

Het 5/2014 nummer van het Duitstalige DAV Panorama-tijdschrift benadrukte de hoge sterkte en een hoge snede weerstand van het materiaal als enkele van de belangrijkste voordelen. Bovendien is het materiaal niet alleen zeer slijtage en hittebestendig, maar het beschikt ook over een treksterkte die veel groter is dan die van polyamidekoorden. Kevlar -koorden bieden ook een veel hogere breuksterkte dan conventionele accessoires met dezelfde diameter.

Als nadeel wijst Panorama Magazine naar de grotere hoeveelheid schede die wordt weergegeven door Kevlar -koorden in vergelijking met zuiver polyamide. Ze wijzen er ook op dat het quasi-statische materiaal niet moet worden gebruikt in dynamische belays voor leiders.

Vanwege het gebrek aan elasticiteit (meer precies: lage verlenging om te breken), is Kevlar niet geschikt voor dynamische touwen. Maar de stijfheid van het materiaal is echt nuttig voor rotstunnels of het schieten van een abalakov -opstelling.

Conclusie

Als het gaat om kracht, duurzaamheid, levensduur en veiligheid, is er nauwelijks een materiaal beter dan Aramid/Kevlar. De eigenschappen ervan kunnen uiterst nuttig zijn in bepaalde buitensituaties, maar minder in andere. Het heeft niet zoveel toepassingen in de buitenindustrie als in fietsen en motorsport, gezondheidszorg en veiligheid en andere gebieden, maar het is nog steeds best nuttig!