קוולאר

קוולאר (באנגלית: Kevlar) הוא סימן רשום והשם הנפוץ לסיב סינתטי עשוי פרה-ארמיד. החומר פותח בחברת דופונט בשנת 1965 על ידי הכימאית סטפני קוולק, ונעשה בו שימוש לראשונה בתחילת שנות ה-70 של המאה העשרים כתחליף לפלדה בצמיגי מכוניות מרוץ. בדרך כלל הוא משמש ליצירת חבלים ויריעות שניתן להשתמש בהם כמו שהם או ליצירת חומרים מרוכבים. מוכר בעיקר בזכות השימוש בו באפודי מגן.

 היסטוריה 
פולי-פרפנילן טרפתלאמיד (K29) – מותג קוולאר – הומצא על ידי הכימאית האמריקאית סטפני קוולק בזמן שעבדה בדופונט, בתקופה בה היה צפוי מחסור בבנזין. בשנת 1964 החלה קבוצתה לחפש סיב חזק וקל משקל חדש שישמש לצמיגים קלים, אך חזקים. הפולימרים שעמם עבדה, פולי-p-פנילן-טרפתאלט ופוליבנזמיד, יצרו גבישים נוזליים בתמיסה, דבר ייחודי לפולימרים באותה תקופה.

התמיסה שיצרה קוולק לא עמדה בסטנדרטים שביקשה החברה ולפיכך נועדה להיזרק לפח. עם זאת, היא שכנעה את הטכנאי, צ'ארלס סמולן, לבדוק אותה ונדהמה לגלות כי הסיב שנוצר מהתמיסה לא נשבר, בניגוד לניילון. המנחה ומנהל המעבדה שלה הבינו את משמעות התגלית שלה ותחום חדש של כימיה פולימרית קם במהירות. בשנת 1971 הוצג קבלר המודרני. עם זאת, קוולק לא הייתה מעורבת במיוחד בפיתוח היישומים של קוולאר.

בשנת 1971, לסטר שובין, שהיה אז מנהל המדע והטכנולוגיה של המכון הלאומי לאכיפת חוק וצדק פלילי, הציע להשתמש בקוולר כדי להחליף ניילון באפודי מגן. לפני השימוש בקוולאר, "מעילי פלאק"(אנ') עשויים ניילון סיפקו הגנה מוגבלת הרבה יותר. מאוחר יותר נזכר שובין כיצד התפתח הרעיון: "קיפלנו אותו כמה פעמים וירינו עליו. הכדורים לא עברו".

 ייצור 
קוולאר מסונתז בתמיסה מהמונומרים 1,4-פנילן-דיאמין (פארא-פנילאנדיאמין) וטרפתלואיל כלוריד בתגובת עיבוי המניבה חומצה הידרוכלורית כתוצר לוואי. התוצאה היא בעלת התנהגות נוזלית-גבישית, ושרטוט מכני מכוון את שרשראות הפולימר לכיוון הסיב. הקסמתילפוספורמיד (HMPA) היה הממס ששימש בתחילה לפילמור, אך מטעמי בטיחות, דופונט החליפה אותו בתמיסה של N-מתיל-פירולידון וסידן כלורי.

ייצור קוולאר יקר בגלל הקשיים הנובעים משימוש בחומצה גופרתית מרוכזת, הדרושה כדי לשמור על הפולימר הבלתי מסיס במים בתמיסה במהלך הסינתזה והטווייה שלו.

קיימות מספר דרגות של קוולאר:

 Kevlar K-29 – ביישומים תעשייתיים, כגון כבלים, החלפת אסבסט, צמיגים ודפנות בלמים.
 Kevlar K49 – מודולוס גבוה המשמש במוצרי כבלים וחבלים.
 Kevlar K100 – גרסה צבעונית של קוולאר
 Kevlar K119 – התארכות גבוהה יותר, גמישה ועמידה יותר בפני עייפות
 Kevlar K129 – עמידות גבוהה יותר ליישומים בליסטיים
 Kevlar K149 – עמידות גבוהה ביותר עבור יישומים בליסטיים, שריון וחלל
 Kevlar AP – חוזק מתיחה גבוה ב-15% מ-K-29
 Kevlar XP – שרף קל משקל יותר ושילוב של KM2 בתוספת סיבים
 Kevlar KM2 – התנגדות בליסטית משופרת ליישומי שריון

המרכיב האולטרה סגול של אור השמש גורם לפירוק של הקוולאר, בעיה הידועה בשם פירוק UV, ולכן לעיתים רחוקות הוא בשימוש בחוץ ללא הגנה מפני אור השמש.

 שימושים עיקריים 
מכיוון שהסיב חסין אש, חסין בפני קליעים ועמיד בפני חתכים, הוא משמש לאריגת בגדי מגן כגון אפודי מגן (שכפ"צים), כפפות מגן, קסדות ועוד.

לקוולאר שימוש צבאי נרחב לצורכי מיגון, הן מיגון אישי והן מיגון לכלי רכב. אפודי מגן נגד התנקשויות עשויים לרוב מקוולאר, בעוד שאפודי מגן צבאיים כוללים שכבה נוספת של לוח קרמי על מנת להגן גם מפני תחמושת רובים שחזקה יותר מתחמושת אקדחים.

שימושים אזרחיים כוללים חוטבי עצים המשתמשים בכפפות קוולר כדי להגן על ידיהם, צמיגים רדיאליים, רכבי חלל, מכלי דלק של מכוניות פורמולה 1. מארז גוף דגם מכונית הספורט ה"GTA ספאנו" בנוי מיציקת סיבי פחם בתוך גוף הרכב, שזורים עם טיטניום וקוולאר.

לחלק מהטלפונים הסלולריים (כולל משפחת מוטורולה RAZR, מוטורולה דרואיד Maxx, OnePlus 2 ופוקופון F1) יש לוח אחורי עשוי קוולאר, שנבחר על פני חומרים אחרים כגון סיבי פחמן בשל עמידותו וחוסר הפרעה להעברת אותות.

קבלר 149, הסיב החזק ביותר והגבישי ביותר במבנהו, הוא חלופה בחלקים מסוימים של בניית מטוסים, זאת כיוון שהוא נוטה פחות להישבר בהתנגשויות ציפורים מאשר סיבי פחמן או זכוכית .

 ראו גם 
 ארמיד
 חומרים מרוכבים

 קישורים חיצוניים 


 Kevlar Home Page


קטגוריה:פולימרים
קטגוריה:תרכובות אורגניות
קטגוריה:סיבים
קטגוריה:שריון