1960'ların ortalarında kimya laboratuvarlarında tesadüfen keşfedilen bir sıvı polimerin, günümüzde bir askerin hayatını kurtaracağını veya bir yarış arabasının lastiklerini bir arada tutacağını kimse tahmin edemezdi. "Aromatik Polyamid" kelimelerinin kısaltması olan Aramid, sentetik lif teknolojisinin zirvesidir.
Bu yazıda, balistik yeleklerin ve itfaiyeci kıyafetlerinin hammaddesi olan bu mucizevi polimerin kimyasını, Para-aramid (Kevlar) ve Meta-aramid (Nomex) arasındaki farkı ve endüstriyel üstünlüklerini inceleyeceğiz.
Aramid lifleri, moleküllerin lif ekseni boyunca mükemmel bir şekilde hizalandığı sentetik polimerlerdir. Bu hizalanma, kimyasal bağların (hidrojen bağları) inanılmaz derecede güçlü olmasını sağlar.
Sıradan plastiklerin aksine, aramidler yüksek erime noktasına sahiptir, elektriği iletmezler ve kimyasal çözücülere karşı dirençlidirler. Ancak onları asıl ayıran özellik, kristal yapılarıdır. Endüstride iki ana türe ayrılırlar:
Bu, ailenin "Güçlü" üyesidir. Moleküller düz ve sert çubuklar gibi dizilir.
Özelliği: Ağırlık bazında çelikten 5 kat daha güçlüdür. Çok yüksek elastisite modülüne (esnemezlik) sahiptir.
Görevi: Mekanik darbeleri durdurmak.
Kullanım Alanı: Kurşun geçirmez yelekler, miğferler, kesilmez eldivenler, fiber optik kablo korumaları ve yüksek performanslı lastikler.
Bir kurşun Kevlar katmanlarına çarptığında, lifler bu muazzam enerjiyi esnemeden emer ve ağın geneline yayar. Kurşun, bir futbol kalesindeki top gibi yakalanır ve deforme olur (mantarlaşır).
Bu ise ailenin "Koruyucu" üyesidir. Moleküler yapısı zikzaklıdır. Bu yapı ona para-aramid kadar yüksek bir çekme gücü vermez ancak ona eşsiz bir termal özellik kazandırır.
Özelliği: Olağanüstü ısı ve alev direnci.
Görevi: Isı transferini yavaşlatmak ve yanmayı engellemek.
Kullanım Alanı: İtfaiyeci kıyafetleri, yarış pilotu tulumları, endüstriyel filtreler ve uçak içindeki yalıtım malzemeleri.
Nomex, alevle temas ettiğinde erimez veya damlamaz. Bunun yerine "karbonlaşır" (kömürleşir). Bu karbon tabakası kalınlaşarak ısı kaynağı ile deri arasında koruyucu bir bariyer oluşturur ve yanıkları önler.
Aramid liflerinin endüstriyel başarısının arkasında üç temel fiziksel özellik yatar:
Naylon veya Polyester gibi sentetikler ateşi gördüğünde erir ve cilde yapışır. Bu, yanıktan daha tehlikeli yaralanmalara yol açar. Aramidler ise 500°C sıcaklıklara kadar yapılarını korur. Aşırı ısıda sadece bozunur ve kül olur, asla sıvılaşmaz.
Metal işleme tesislerinde veya cam sanayisinde çalışan işçilerin eldivenleri genellikle aramid örgüdür. Liflerin sert yapısı, keskin metal kenarların veya cam parçalarının kumaşı yarıp geçmesini engeller. Bıçağın ağzı liflerin üzerinde kayar ama onları kesemez.
Bu kadar güçlü olmalarına rağmen çok hafiftirler. Bir helikopterin zırh kaplamasını çelik yerine aramid kompozitlerden yapmak, aracın daha fazla yük taşımasını veya daha uzun menzile uçmasını sağlar.
Hiçbir malzeme kusursuz değildir. Aramidlerin de iki büyük düşmanı vardır:
UV Işınları: Güneş ışığı (Ultraviyole), aramid liflerini zamanla bozar ve gücünü kaybettirir. Bu yüzden kurşun geçirmez yelekler her zaman koruyucu bir kılıfın içinde saklanır ve doğrudan güneşe maruz bırakılmaz.
Nem: Su emme özellikleri vardır. Islak bir kevlar yeleğin balistik performansı bir miktar düşebilir (kuruyunca geri döner). Bu nedenle genellikle su itici kaplamalarla kullanılırlar.
Aramid lifleri, moleküler mühendisliğin hayat kurtaran yüzüdür. Bir savaş alanında askeri koruyan Kevlar veya yanan bir binada itfaiyeciyi saran Nomex; bilimin sadece laboratuvarda kalmadığının, en zorlu anlarda insanlığın yanında olduğunun kanıtıdır. Gelecekte grafen gibi nanomalzemelerle hibritlenerek daha da hafif ve güçlü hale gelmeleri beklenmektedir.
