ההבדל העיקרי בין קוולר לסיבי פחמן הוא שהקוולר מכיל בעצם אטומי חנקן במבנה הכימי שלו בעוד שסיבי הפחמן אינם מכילים אטומי חנקן ומכילים בעיקר אטומי פחמן במבנה הכימי שלו.
Kevlar וסיבי פחמן הם שתי צורות של סיבים סינתטיים. לשני החומרים הללו חוזק גבוה. לכן, יש להם יישומים רבים בתעשיות טקסטיל ותעשיות אחרות. תן לנו לדון בפרטים נוספים על חומרים אלה.
מה זה Kevlar?
Kevlar הוא סיב סינטטי חזק בעל הנוסחה הכימית [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]nזה ידוע בעמידות החום שלו. חומר זה קשור למספר תרכובות פולימריות אחרות כגון Nomex ו-Technora. בתקופות מוקדמות של ייצורו, אנשים השתמשו בחומר זה כתחליף לפלדה בצמיגי מירוץ. היצרנים מגדירים חומר זה כ"פי חמישה חזק מפלדה" כאשר אנו רואים שני חלקים שווים של קוולר ופלדה. החומר הזה הוא פלסטיק סופר חזק. אנו משתמשים בשתי צורות של מונומרים לסינתזה של חומר פולימרי זה. המונומרים הם 1, 4-פנילנדיאמין וטרפתלואיל כלוריד. מונומרים אלו עוברים תגובות עיבוי. זה מניב תוצר לוואי: מולקולות חומצה HCl.
איור 01: המבנה הכימי של Kevlar
לפולימר שנוצר יש אופי נוזלי-גבישי. הממס בו השתמש היצרן לייצור זה הוא תערובת של N-מתיל-פירולידון וסידן כלורי.תהליך ייצור זה משתמש בחומצה גופרתית מרוכזת כדי לשמור את המוצר הבלתי מסיס במים (Kevlar) בתמיסה עד לסיום הייצור. לכן, חומר זה יקר מאוד (מכיוון שאנו משתמשים בגופרית מרוכזת לייצור זה). לחומר זה חוזק מתיחה גבוה, צפיפות יחסית, עקב קשרי המימן הבין-מולקולריים. קבוצות ה-NH בחומר זה יוצרות קשרי מימן אלו. ישנם שימושים רבים בחומר זה. לדוגמה, הוא שימושי בייצור צמיגי אופניים, מפרשי מירוץ ואפודים חסיני כדורים.
מהו סיבי פחמן?
סיבי פחמן הם חומר סיבים סינתטיים לקוטר של סיבים אלו כ-5-10 מיקרומטר. חומר זה מכיל בעיקר אטומי פחמן. חומר זה מכיל פולימרים אורגניים המורכבים ממחרוזות ארוכות של מולקולות. מיתרים אלה מוחזקים יחד על ידי אטומי פחמן. היצרנים מייצרים בעיקר סיבים אלה מתהליך פולי-אקרילוניטריל (PAN). בתהליך ייצור זה, הם שואבים את חומרי הגלם לגדילים או סיבים ארוכים.לאחר מכן הם משלבים את החוטים הללו עם חומרים אחרים כדי לקבל צורות וגדלים רצויים. בתהליך ה-PAN, ישנם חמישה שלבים עיקריים:
- ספינינג - כאן, התערובת של PAN ומרכיבים אחרים מסובבים לסיבים. ואז הסיבים האלה נשטפים ונמתחים.
- ייצוב - כאן, אנו מבצעים שינוי כימי לייצוב של סיבים.
- Carbonizing – כאן, אנו מחממים את הסיבים המיוצבים לטמפרטורות גבוהות מאוד. זה יוצר גבישי פחמן קשורים בחוזקה.
- טיפול במשטח - לאחר מכן אנו מחמצנים את פני הסיבים כדי לשפר את התכונות.
- גודל - אנו משתמשים במכונות טוויה כדי לסובב את הסיבים לחוטים בגדלים שונים.
היישומים של חומר זה הם בתעופה וחלל, בהנדסה אזרחית, בצבא ובספורט מוטורי וכו'. עם זאת, סיבים אלו יקרים יחסית מצורות סיבים אחרות.
מה ההבדל בין קוולר לסיבי פחמן?
Kevlar הוא סיב סינתטי חזק בעל הנוסחה הכימית [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]n הוא מכיל בעצם אטומי חנקן במבנה הכימי שלו. יתר על כן, יש לו קשרי מימן. סיבי פחמן הם חומר סיבים סינתטיים והסיבים בקוטר של כ-5-10 מיקרומטר. הוא אינו מכיל חנקן ובעיקר מכיל אטומי פחמן במבנה הכימי שלו. סיבים אלו קשורים זה לזה באמצעות אטומי פחמן. זה ההבדל העיקרי בין סיבי קוולר לסיבי פחמן.
סיכום – Kevlar נגד סיבי פחמן
Kevlar וסיבי פחמן הם סיבים סינתטיים חשובים מאוד. ההבדל בין קוולר לסיבי פחמן הוא שהקוולר מכיל בעצם אטומי חנקן במבנה הכימי שלו בעוד שסיבי הפחמן אינם מכילים אטומי חנקן ובעיקר מכילים אטומי פחמן במבנה הכימי שלו.
