Historia y/o antecedentes.

El Kevlar es una poliamida sintetizada por Stephanie Kwolek, una química de la firma DuPont, en 1965. Sus fibras consisten en largas cadenas de poliparafenileno tereftalamida, molécula que soporta altas temperaturas con la que se puede construir equipos ligeros, resistentes -5 veces más fuerte que el acero- y a los que no les afecta la corrosión. Actualmente se utiliza para reforzar prendas textiles de montaña por su gran capacidad y resistencia, como por ejemplo en los hombros de las chaquetas para evitar su desgaste por el rozamiento con la mochila.

 

Las fibras de aramida fueron introducidas comercialmente en 1972 por DuPont.

El Kevlar es un polímero altamente cristalino. Llevó mucho tiempo encontrar alguna aplicación útil para el Kevlar, dado que no era soluble en ningún disolvente. Por lo tanto, su procesado en solución estaba descartado. No se derretía por debajo de los 500oC, de modo que también se descartaba el hecho de procesarlo en su estado fundido. Fue entonces cuando una científica llamada Stephanie Kwolek apareció con una idea brillante.

 

Stephanie trabajaba en un laboratorio, donde todos los días experimentaba con nuevos materiales. Descubrió el Kevlar cuando se dio cuenta de que una solución plástica que ella estudiaba a menudo estaba actuando de manera "diferente". Este material era súper resistente y a la vez muy ligero. Así fue como descubrió el Kevlar, una fibra química famosa  por su uso en los chalecos antibalas. 

 

DuPont es una compañía científica. Fundada en 1802, DuPont pone a trabajar a la ciencia en la resolución de problemas y creación de soluciones que hacen que la vida de la gente sea mejor, más segura y fácil. Con operaciones en más de 70 países.

 

Kwolek entró a trabajar en DuPont en 1946 como química de laboratorio en Buffalo, Nueva York. Recién graduada de lo que ahora es la Universidad Carnegie Mellon de Pennsylvania.

 

Las fibras Kevlar® están basadas en poliparafenileno tereftalamida, molécula rígida que facilita lograr una configuración de cadena totalmente extendida (recta). Asimismo, la molécula de poliparafenileno tereftalamida tiene una excelente resistencia a las altas temperaturas y a las llamas. Al ofrecer resistencia al calor, Kevlar® protege contra riesgos térmicos de hasta 800 grados F. 

 

Químicamente se puede representar un monómero de Kevlar como esto: 

 

 

El Kevlar es una poliamida, en la cual todos los grupos amida están separados por grupos para-fenileno, es decir, los grupos amida se unen al anillo fenilo en posiciones opuestas entre sí, en los carbonos 1 y 4. El Kevlar se muestra en la figura grande, en la parte superior de esta página. 

 

 

Proceso de policondensación:

 

 

Proceso de fabricación del Kevlar.

Como ya lo habíamos mencionado anteriormente, el KEVLAR solo puede ser procesado mediante el proceso de fricción en solución, el cual consiste en obtener la fibra desde el proceso de polimerización, ya que en este punto, se puede controlar a voluntad sus propiedades, cabe notar que para las fibras como el KEVLAR solo es posible procesarlas como fibras, ya que su resistencia mecánica y su estructura cristalina no permite realizar otro proceso de transformado. A continuación describiremos como es el proceso de hilado del KEVLAR, cabe mencionar que la información sobre este proceso es muy limitada debido a las restricciones de autor que existen sobre este tema.

 

Como ya lo habíamos mencionado La fabricación de fibras se basa en el forzado se polímeros a través de pequeños agujeros agrupados en una hilera a niveles de temperatura y presión extremadamente elevados con el propósito de formar filamentos que se enfriarán a velocidades controladas. Se los estira para hacerlos más resistentes (técnica de hilado/pasado) y se los devana en paquetes de tamaño y peso convenientes. En la actualidad, los pesos de los paquetes comerciales oscilan entre los 3,60 kg y los 45 kg. Se pueden agregar “funciones” adicionales de procesamiento como las cajas recalentadas, los rodillos de pasada, los godets, los tambores volumétricos, etc., como se muestra a continuación.

 

 

En este proceso, en la cámara de polimerización, se tiene la mezcla de meros, en nuestro caso p-fenilendiamina y cloruro de terftailo, los cuales inician el mecanismo de policondensación, eliminando HCl como residuo de la policondensación, cuando hacemos el hilado empezamos por exponer al polímero en un medio con HCl, lo cual me permite tener al polímero en estado “maleable”, ya que no ha endurecido totalmente, generando con esto que podamos hilarlo y formar las fibras que hemos mencionado. .

 

Con el fin de condensar las fibras después del estiraje principal, el rodillo de salida inferior de la unidad de estiraje ha sido reemplazado por un tambor perforado. Dentro de cada tambor hay un inserto estacionario con una apertura de aspiración, de forma especial, conectada al sistema de succión de la máquina. 

 

 

La corriente de aire creada por el vacío o succión condensa las fibras que están pasando por encima del tambor perforado. La zona de condensación controla completamente las fibras en todo su recorrido desde el sistema de estiraje hasta la línea de retención. Un cilindro de presión adicional (cilindro estirador trasero) previene que la torsión se propague a la zona de condensación. La eficiencia del compactado es mejorada por medio de un elemento de guía del aire, de diseño especial.

 

Después de este proceso, tenemos el paso de tejido de la fibra para obtener los tejidos de KEVLAR que todos conocemos como la tela más fuerte y liviana que existe. Este entrecruzamiento de las fibras lo hacemos utilizando un telar

 

Propiedades y características.

Las características de este tipo de fibras son:

 

• Buena resistencia a la tracción.

• Menor densidad que la fibra de vidrio y carbono.

• Baja resistencia a compresión.

• Buena resistencia a disolvente y aceites.

• Fácilmente atacables por ácidos y bases fuertes.

Adiferencia de la fibra de carbono y vidrio, presentan una gran absorción de humedad en condiciones ambientales, en detrimento de sus propiedades mecánicas.

 

Las especificaciones físicas típicas del Kevlar 49 son:

 

• Densidad: 1.44 g/cm^3

• Resistencia a la Tracción: 3400 MPa

• Módulo Elástico: 125 GPa

• Diámetro de la Fibra: 12µm

• Absorción de Humedad: 12%

 

El Kevlar 49 posee un alto precio, pero en cambio nos puede proporcionar una muy alta resistencia estática y una rigidez media, mientras que posee una densidad muy pequeña comparada con el Aluminio. Dichas características hacen que el Kevlar sea un excelente material para su uso en estructuras secundarias sin un alto régimen de cargas.

 

No derriten ni se contraen en llama, y carbonizan solamente a temperaturas muy altas. Ofrecen una resistencia excelente al agua y al petróleo, incluyendo el aceite de motores y lubricantes, además tienen una buena resistencia química y son químicamente estables bajo una gran variedad de condiciones de exposición. Son ambos extremadamente resistentes y con alta resistencia a la abrasión, además se cortan y se rasgan.

Propiedades generales del KEVLAR:

Resistencia Química

• Ácidos – concentrados: Mala.

• Ácidos – diluidos: Aceptable.

• Álcalis: Buena.

• Alcoholes: Buena.

• Cetonas: Buena.

• Grasas y Aceites: Buena.

• Halógenos: Buena.

• Hidrocarburos Aromáticos: Buena.

 

Propiedades Mecánicas.

• Módulo de Tracción ( GPa ): 59-124.

• Resistencia a la Tracción ( MPa ): 2760.

 

Propiedades físicas.

• Densidad ( g cm-3 ): 1,44.

• Resistencia a los Ultra-violetas: Aceptable.

 

Propiedades Térmicas

• Calor Específico ( J K-1 kg-1 ): 1400

• Coeficiente de Expansión Térmica ( x10-6 K-1 ): -2 ejes a lo largo

• Conductividad Térmica ( W m-1 K-1 ): 0,04 a 23C

• Temperatura Máxima de Utilización ( C ): 180-245

• Temperatura Mínima de Utilización ( C ): -200

 

Punto de fusión.

Debe de estar por encima de los 200°C.

El punto de fusión debe estar por encima de los 200ºC, ya que el polímero.

 

Usos y aplicaciones.

SmarTruck: Tecnología Militar. 

 

 

Dispone de blindaje con paneles de Kevlar y cristales a prueba de balas, las manijas exteriores de las puertas dan descargas de alto voltaje.

 

Adhesivos, Selladores, y Recubrimientos 

En adhesivo, sellador, revestimiento, y reforzados con fibra de aplicaciones de plástico, DuPont ™ Kevlar ® ayuda a proporcionar un mejor control de la viscosidad y reducir los costes. Aprenda cómo la fuerza inherente y la resistencia al calor de Kevlar ® ofrece un rendimiento que no pueden ser usados ​​o envejecidos de distancia.

 

Aeroespacial, Naval, & Rail 

 

 

DuPont ™ Kevlar ® ayuda a que los fabricantes de la industria aeroespacial, naval, ferroviario y las industrias de la construcción de aviones, barcos, coches y trenes que son más ligeros y más durable. Aprender las características de rendimiento notables de Kevlar ® ayudar a lograr una mayor eficiencia de combustible y menores costos de operación y mantenimiento.

 

Componentes Automotrices Refuerzos      

 

 

 

Kevlar ® y Nomex ® fibras de marca ayudan a mejorar la seguridad, el rendimiento y la durabilidad de los componentes de automoción para una amplia gama de vehículos, desde automóviles de pasajeros y camiones ligeros para autos de carreras profesionales. Aprende Kevlar ® y Nomex ® ayudan a proporcionar la fuerza inherente a los componentes de automoción, dentro y fuera.

 

Tren de fuerza Automotive & Body Components Refuerzos 

DuPont ™ Kevlar ® ayuda proporciona la fuerza, la resistencia y la estabilidad necesarias para mejorar la cadena de tracción de automoción y componentes del cuerpo y las pastillas de freno.

Fibra Óptica 

 

 

Kevlar ® ofrece una resistencia a la tracción, ayudando a proteger los cables de fibra óptica contra las agresiones mecánicas para garantizar un rendimiento óptimo. Aprender cómo las propiedades dieléctricas inherentes, peso ligero, de diámetro pequeño, y la flexibilidad de Kevlar ® cumplen los requisitos para una amplia variedad de aplicaciones de fibra óptica por cable.

 

Trajes de  Bombero 

 

 

Para una fuente confiable de protección, los bomberos buscan equipo de protección hechas de Nomex ® y fibras de Kevlar ®.

Nuestros científicos y técnicos han creado y probado rigurosamente nuestras marcas principales utilizados en la ropa de protección industrial, incluyendo Nomex ®, Tychem ®, Tyvek ® y Kevlar. Debido a sus funciones en materia de seguridad industrial y protección del trabajador.

La marina 

 

 

Refuerzo de Kevlar ® ayuda a reducir el peso sin comprometer la resistencia en agua marina, energía, materiales compuestos y marítimos de buques.

Cuerpo Militar  

 

 

Durante 40 años, los estadounidenses que sirven en todas las ramas de las Fuerzas Armadas han dependido de chalecos antibalas hechos con fibra de Kevlar ® para ayudar a protegerlos de los peligros de combate.

Cascos 

 

Militares

Kevlar ® fibra es una parte muy importante de los activos de las fuerzas armadas. Mediante la incorporación de su tecnología de protección inherente a los cascos militares, ha ayudado a salvar miles de vidas.

 

Dispositivos electricos 

Los fabricantes de dispositivos electrónicos personales, como teléfonos móviles, dispositivos portátiles, computadoras portátiles, están recurriendo a DuPont ™ Kevlar ® para ayudar a que sus productos sean más fáciles de transportar y duradero.

 

Las prendas de vestir deportivas y Accesorios   

 

 

La búsqueda de la más ligeros, más fuertes y más seguros productos deportivos ha hecho Kevlar ® en una opción popular para los fabricantes de equipos y consumidores. Aprenda cómo las mismas propiedades y atributos de rendimiento que han demostrado ser tan eficaz en aplicaciones industriales y protección de la vida-también un llamamiento a los atletas, entusiastas del aire libre y cualquier persona en busca de un mejor rendimiento en productos deportivos.

 

Miembros de resistencia de Petróleo y Gas 

 

 

Aprenda cómo DuPont ™ Kevlar ® ha seguido ayudando a innovar en la fuerza son miembros de la industria de petróleo y gas.