Kevlar® - เส้นใยอัศจรรย์ที่ทนทานและป้องกันกระสุนปืนได้จริงหรือ?

โลกของวัสดุผสมนั้นกว้างใหญ่และเต็มไปด้วยนวัตกรรมน่าทึ่ง ซึ่ง Kevlar® ก็เป็นหนึ่งในตัวอย่างที่โดดเด่น วัสดุชนิดนี้ได้รับการพัฒนาโดยบริษัท DuPont ในปี 1965 และตั้งแต่นั้นมา Kevlar® ก็ได้กลายเป็นวัสดุที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ จากความทนทานสูงของมัน

Kevlar® เป็นเส้นใยสังเคราะห์ชนิดหนึ่งที่ผลิตขึ้นจากพอลิเมอร์อะรามิด ซึ่งมีโครงสร้างโมเลกุลพิเศษที่ทำให้ Kevlar® มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการฉีกขาดได้ดีกว่าเหล็กในน้ำหนักเท่ากัน! นอกจากนั้น Kevlar® ยังมีความต้านทานต่อความร้อนและการละลายที่สูงอีกด้วย ทำให้ Kevlar® เป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

คุณสมบัติโดดเด่นของ Kevlar®:

• ความแข็งแรงสูง: Kevlar® มีความแข็งแรงเป็น 5 เท่าของเหล็กในน้ำหนักเท่ากัน และมีความต้านทานต่อแรงดึงสูงถึง 3.6 GPa
• ความทนทานต่อการฉีกขาด: Kevlar® มีความทนทานต่อการฉีกขาดสูงกว่าเส้นใยสังเคราะห์ชนิดอื่นๆ มาก
• ความต้านทานต่อความร้อน: Kevlar® สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ถึง 482°C (900°F) โดยไม่เกิดการละลายหรือเสื่อมสภาพ

การใช้งาน Kevlar® : กว่าเพียงแค่เสื้อเกราะกันกระสุน

Kevlar® ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย:

• อุตสาหกรรมป้องกัน: Kevlar® เป็นส่วนประกอบสำคัญของเสื้อเกราะกันกระสุนและหมวกกันกระแทก

  ประเภทการใช้งาน	คุณสมบัติ Kevlar® ที่เหมาะสม
  เสื้อเกราะกันกระสุน	ความแข็งแรงสูง, ทนทานต่อการฉีกขาด
  หมวกกันกระแทก	ความแข็งแรงสูง, สามารถดูดซับแรงกระแทกได้ดี

• อุตสาหกรรมยานยนต์: Kevlar® ถูกนำมาใช้ในการผลิตยางรถยนต์และเบรก

  • Kevlar® ช่วยเสริมสร้างความทนทานให้กับยางรถยนต์ และช่วยให้ยางมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น
  • Kevlar® ยังถูกใช้ในการผลิตสายเบรกเนื่องจากมีความแข็งแรงสูงและทนต่อความร้อน

• อุตสาหกรรมก่อสร้าง: Kevlar® ถูกนำมาใช้ในการเสริมความแข็งแรงของคอนกรีต และป้องกันการแตกร้าว

กระบวนการผลิต Kevlar® : จากโมโนเมอร์ไปสู่เส้นใยอัศจรรย์

Kevlar® ผลิตขึ้นจาก poly-p-phenylene terephthalamide (PPT) ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ชนิดหนึ่งที่ได้รับการพัฒนามาโดยเฉพาะ กระบวนการผลิต Kevlar® ประกอบด้วยขั้นตอนหลักๆ ดังนี้:

1. การสังเคราะห์โมโนเมอร์: โมโนเมอร์ PPT จะถูกสังเคราะห์ขึ้นจากสารตั้งต้นทางเคมี

2. การพอลิเมอไรเซชัน: โมโนเมอร์ PPT จะถูกนำมาทำปฏิกิริยากับตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อสร้างพอลิเมอร์ที่มีความยาวสายโซ่สูง

3. การละลายและกรอง: พอลิเมอร์ PPT จะถูกละลายในสารละลายอินทรีย์ และถูกกรองเพื่อกำจัดสิ่งเจือปน

4. การสปินนิ้ง (Spinning):

   • สารละลาย PPT จะถูกผ่าน nozzles ที่มีรูขนาดเล็ก
   • เส้นใย PPT ที่ยังเป็นของเหลวจะถูกดึงออกมาจาก nozzles และถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อให้แข็งตัว

5. การยืดเส้นใย:

   • เส้นใย PPT ที่แข็งตัวแล้วจะถูกยืดออกไปตามแนวแกน
   • การยืดเส้นใยช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานของ Kevlar®

6. การบัดกรี (Crimping):

   • เส้นใย Kevlar® จะถูกบิดเพื่อให้มีลักษณะเป็นเกลียว
   • การบัดกรีช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความสามารถในการดูดซับแรงกระแทกของ Kevlar®

อนาคตของ Kevlar® : วัสดุแห่งนวัตกรรมที่ไม่มีที่สิ้นสุด

Kevlar® ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติโดดเด่น และมีศักยภาพในการใช้งานที่หลากหลาย ในอนาคตเราอาจจะเห็นการนำ Kevlar® มาใช้ในอุตสาหกรรมใหม่ๆ เช่น อิเล็กทรอนิกส์ โมบาย, ชีวเวชศาสตร์ และพลังงาน

การวิจัยและพัฒนา Kevlar® ยังคงดำเนินต่อไปเพื่อสร้างรุ่นใหม่ของวัสดุที่มีคุณสมบัติเหนือกว่าเดิม เช่น การเพิ่มความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพจากแสงแดด หรือการปรับปรุงความยืดหยุ่น