- Meta-aramida (Nomex)
- Para-aramida (Kevlar)
Historia
Las fibras de aramida fueron introducidas comercialmente en 1972 por DuPont.
Kevlar:
El Kevlar o poliparafenileno tereftalamida 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.
Stephanie Kwolek trabajaba en un laboratorio para DuPont, 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".
NOMEX® es un polímero aromático sintético de poliamida que proporciona altos niveles de la integridad eléctrica, química y mecánica.Esto es lo que hace que NOMEX® no se contraiga, ni dilate, ni se ablande ni derrita durante la exposición a corto plazo a temperaturas tan altas como 300°C. A largo plazo puede estar trabajando como aislante tanto térmico como eléctrico o químico soportando continuamente temperaturas de hasta 220°C durante más de 10 años.La fuerza y la resistencia de los papeles y de los cartones prensados de NOMEX® ayudan a ampliar vida del equipo que rota en condiciones de funcionamiento severas. Estas condiciones incluyen choque severo y vibraciones excesivas propiciadas por desequilibrios rotantes, como por ejemplo las que pueden aparecer en molinos de acero, motores para tracción ferroviaria, o turbinas de gas. En todos ellos además tenemos grandes temperaturas de funcionamiento.
Fuerza dieléctrica inherenteEn tensiones eléctricas muy elevadas, como cortocircuitos, a corto plazo los productos de NOMEX® de 18 a 40 V/mil de kV/mm (457 a 1015), dependiendo de tipo de producto y grueso, proporcionan la protección necesaria y adecuada.
Dureza mecánicaLos productos de alta densidad de NOMEX® son fuertes, resistentes y (en los grados más finos) flexibles, con buena resistencia al rasgado y a la abrasión. Sometido a presión hidrostática, el Kevlar es 20 veces más fuerte que el acero.
Estabilidad termalLas temperaturas hasta 200°C tienen poco o nada de efecto en las características eléctricas y mecánicas de los productos de NOMEX®, y los valores útiles se conservan en temperaturas considerablemente más altas. Además, estas características útiles se mantienen por por lo menos 10 años de exposición continua a 220°C de temperatura.
Compatibilidad químicaNOMEX® es esencialmente inerte a la mayoría de los disolventes, y es totalmente resistente a los ataques de ácidos y álcalis. Es compatible con todas las clases de barnices y de pegamentos, de líquidos de transformadores, de aceites lubricantes, y de refrigerantes. Puesto que los productos de NOMEX® no son digestibles, no son atacados por insectos, hongos, etc.
Capacidades criogénicasNOMEX® ha encontrado una gran aceptación en una variedad de usos criogénicos debido a su estructura polimérica única. En el punto que hierve el nitrógeno (77°K), los cartones prensados de papel de NOMEX® resisten plenamete las fuerzas de contracción/dilatación que aparecen.
Insensibilidad a la humedadEn equilibrio con un 95 por ciento de humedad relativa, los papeles de NOMEX® y los cartones prensados mantienen un 90 por ciento de su fuerza dieléctrica, mientras que muchas características mecánicas además mejoran.
Resistencia de la radiaciónNOMEX® es esencialmente inafectado por 800 megarads (8Mgy) de radiación de ionización y todavía conserva características mecánicas y eléctricas útiles después de ocho veces esta exposición.
No toxicidadLos productos de NOMEX® no producen ninguna reacción tóxica conocida en seres humanos o animales. Los productos de NOMEX® no se derriten y, con un índice limitador del oxígeno (LOI) en 220°C sobre 20,8 (el valor crítico para la combustión en aire normal), no favorecen la combustión.
Aplicaciones del Kevlar y del Nomex El Kevlar, en combinación con Nomex, es utilizado en una gran gama de productos hoy en día. Entre ellos, es utilizado para los chalecos y cascos antibalas, también en el desarrollo de cables ópticos, cordones para escalar, llantas, partes para aviones, canoas, raquetas de tenis y más.Actualmente DuPont comercializa dos tipos de Kevlar:El Kevlar 29, de baja densidad y alta resistencia, se utiliza principalmente para aplicaciones balísticas, cables y cuerdas.El Kevlar 49, de baja densidad, alta resistencia y módulo elástico, se utiliza para reforzar plásticos de materiales compuestos para aplicaciones aeroespaciales, marina, automoción y otras aplicaciones industriales.Como vemos las aplicaciones del Kevlar y el Nomex abarcan todos los campos sociotecnológicos:
Este chaleco de protección antibalas y antiimpactos está fabricado con una combinación de Kevlar y Nomex, donde el Nomex proporciona una resisencia adicional ante el fuego, las explosiones y la abrasión.
La obtención de las fibras de Kevlar fue complicada, destacando el aporte de Herbert Blades, que solucionó el problema de qué disolvente emplear para el procesado.
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.
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.
Nomex:
Las características intrínsecamente ignífugas proporcionadas por NOMEX® hacen que las personas que trabajan con este polímero estén seguras y protegidas contra los peligros del trabajo de cada día. Es ese conocimiento y sentido de la seguridad el que les permite concentrarse en su tarea actual, y contribuir así a elevar la productividad.NOMEX® esuna molécula con cadena larga. La tecnología térmica avanzada fue creada hace más de 30 años cuando los científicos de DuPont crearon una fibra con una combinación extraordinaria en cuanto a características de alto rendimiento `para el calor e ignífugas, así como características superiores del textil.La familia de DuPont de los productos de fibra de NOMEX® proporciona resistencia excepcional al calor y a la llama y ofrece características excelentes del textil. Los usos incluyen los filtros, las telas revestidas industriales, etc.
NOMEX® también se utiliza para el aislamiento eléctrico en forma de papel y de cartón prensado, donde su fuerza dieléctrica inherente, dureza mecánica y estabilidad termal proporcionan alta confiabilidad en los usos más exigentes.
Estructura química del Kevlar y del Nomex:
El Kevlar y el Nomex pertenecen a la familia de las aramidas, las cuales , a su vez, pertenecen a una familia de nylons.Una sola cadena del polímero de Kevlar podría tener desde cinco hasta un millón de monómeros enlazados juntos. Cada monómero de Kevlar es una unidad química que contiene 14 átomos de carbono, 2 átomos de nitrógeno, 2 átomos de oxígeno y 10 átomos de hidrógeno.El Kevlar es una poliamida, en la cual todos los grupos amida están separados por grupospara-fenileno, es decir, los grupos amida se unen al anillo fenilo en posiciones opuestas entre sí, en los carbonos 1 y 4.
El Nomex, por otra parte, posee grupos meta-fenileno, es decir, los grupos amida se unen al anillo fenilo en las posiciones 1 y 3.
Las aramidas se utilizan en forma de fibras. Forman fibras aún mejores que las poliamidas no aromáticas, como el nylon 6,6.
Las cadenas del polímero se pueden juntar aleatoriamente o se pueden orientar cuidadosamente de lado a lado en una fila. Resulta que la orientación de las cadenas del polímero es muy importante para ciertas características tales como flexibilidad, rigidez, y fuerza.
 |
| Aramida Kevlar |
Una fibra de Kevlar es un arsenal de moléculas orientadas en paralelo como un paquete de espaguetis crudos. Esta colocación espacial es lo que proporciona las moléculas con estructura cristalina. La cristalinidad es obtenida por un proceso de fabricación que implica sacar la solución fundida del polímero a través de agujeros pequeños de la extrusora. La cristalinidad de los filamentos del polímero de Kevlar contribuye perceptiblemente a su fuerza y rigidez únicas.
Las amidas tienen la capacidad de adoptar dos formas diferentes, o conformaciones. Usted puede ver ésto en la figura de una amida de bajo peso molecular. Las dos figuras son del mismo compuesto, en dos conformaciones diferentes. La que está a la izquierda se denomina conformación trans, y la que está a la derecha conformación cis.
Propiedades del Kevlar y del Nomex
Las propiedades de estos dos materiales van ligadas intrínsecamente a las aplicaciones que podemos encontrar tanto en la industria como en la vida cotidiana, las cuales se ven en el siguiente punto.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.
NOMEX® es un polímero aromático sintético de poliamida que proporciona altos niveles de la integridad eléctrica, química y mecánica.Esto es lo que hace que NOMEX® no se contraiga, ni dilate, ni se ablande ni derrita durante la exposición a corto plazo a temperaturas tan altas como 300°C. A largo plazo puede estar trabajando como aislante tanto térmico como eléctrico o químico soportando continuamente temperaturas de hasta 220°C durante más de 10 años.La fuerza y la resistencia de los papeles y de los cartones prensados de NOMEX® ayudan a ampliar vida del equipo que rota en condiciones de funcionamiento severas. Estas condiciones incluyen choque severo y vibraciones excesivas propiciadas por desequilibrios rotantes, como por ejemplo las que pueden aparecer en molinos de acero, motores para tracción ferroviaria, o turbinas de gas. En todos ellos además tenemos grandes temperaturas de funcionamiento.
Fuerza dieléctrica inherenteEn tensiones eléctricas muy elevadas, como cortocircuitos, a corto plazo los productos de NOMEX® de 18 a 40 V/mil de kV/mm (457 a 1015), dependiendo de tipo de producto y grueso, proporcionan la protección necesaria y adecuada.
Dureza mecánicaLos productos de alta densidad de NOMEX® son fuertes, resistentes y (en los grados más finos) flexibles, con buena resistencia al rasgado y a la abrasión. Sometido a presión hidrostática, el Kevlar es 20 veces más fuerte que el acero.
Estabilidad termalLas temperaturas hasta 200°C tienen poco o nada de efecto en las características eléctricas y mecánicas de los productos de NOMEX®, y los valores útiles se conservan en temperaturas considerablemente más altas. Además, estas características útiles se mantienen por por lo menos 10 años de exposición continua a 220°C de temperatura.
Compatibilidad químicaNOMEX® es esencialmente inerte a la mayoría de los disolventes, y es totalmente resistente a los ataques de ácidos y álcalis. Es compatible con todas las clases de barnices y de pegamentos, de líquidos de transformadores, de aceites lubricantes, y de refrigerantes. Puesto que los productos de NOMEX® no son digestibles, no son atacados por insectos, hongos, etc.
Capacidades criogénicasNOMEX® ha encontrado una gran aceptación en una variedad de usos criogénicos debido a su estructura polimérica única. En el punto que hierve el nitrógeno (77°K), los cartones prensados de papel de NOMEX® resisten plenamete las fuerzas de contracción/dilatación que aparecen.
Insensibilidad a la humedadEn equilibrio con un 95 por ciento de humedad relativa, los papeles de NOMEX® y los cartones prensados mantienen un 90 por ciento de su fuerza dieléctrica, mientras que muchas características mecánicas además mejoran.
Resistencia de la radiaciónNOMEX® es esencialmente inafectado por 800 megarads (8Mgy) de radiación de ionización y todavía conserva características mecánicas y eléctricas útiles después de ocho veces esta exposición.
Aplicaciones del Kevlar y del Nomex El Kevlar, en combinación con Nomex, es utilizado en una gran gama de productos hoy en día. Entre ellos, es utilizado para los chalecos y cascos antibalas, también en el desarrollo de cables ópticos, cordones para escalar, llantas, partes para aviones, canoas, raquetas de tenis y más.Actualmente DuPont comercializa dos tipos de Kevlar:El Kevlar 29, de baja densidad y alta resistencia, se utiliza principalmente para aplicaciones balísticas, cables y cuerdas.El Kevlar 49, de baja densidad, alta resistencia y módulo elástico, se utiliza para reforzar plásticos de materiales compuestos para aplicaciones aeroespaciales, marina, automoción y otras aplicaciones industriales.Como vemos las aplicaciones del Kevlar y el Nomex abarcan todos los campos sociotecnológicos:
Este chaleco de protección antibalas y antiimpactos está fabricado con una combinación de Kevlar y Nomex, donde el Nomex proporciona una resisencia adicional ante el fuego, las explosiones y la abrasión.
Las principales propiedades físicas de las fibras textiles y para la comparación, vidrio y acero se dan en la tabla a continuación.
Las propiedades físicas de las fibras textiles, vidrio comparación ingenio, acero y fibra de carbono
[RAPRA, Nokia Tekninen kumi: Elastomeerein mahdollisuuksia]
| |||||||||
Poliamida
| |||||||||
| Tipo de fibra |
Algodón *
|
Rayon (polinósico)
|
Nylon 6
|
Nylon
6,6 |
Fibra de carbono
|
Poliéster
|
Aramid
|
Vidrio
|
Acero
|
| Peso específico |
1,54
|
1,52
|
1,14
|
1,14
|
1,80
|
1,38
|
1,44
|
2,54
|
7,85
|
| La media de filamento de diámetro (micras) |
15
|
8
|
25
|
25
|
-
|
25
|
12
|
-
|
-
|
| La media decitex por filamento |
1,6
|
1,8
|
6,7
|
6,7
|
-
|
5,7
|
1,7
|
-
|
-
|
| Resistencia a la tracción [MPa] |
230
|
685 (850)
|
850
|
950
|
3400
|
1100
|
2750
|
2250
|
2750
|
| Tenacidad [cN / Tex] |
15
|
40
(50) |
80
|
85
|
190
|
80
|
190
|
85
|
35
|
| Alargamiento a la rotura [%] |
8
|
10
(6) |
19
|
16
|
1,4
|
13
|
4
|
5
|
2,5
|
| Módulo inicial ' [cN / Tex] |
225
|
600
(800) |
300
|
500
|
-
|
850
|
4000
|
2150
|
1500
|
| Contracción a 150 º C [%] |
0
|
0
|
6
|
5
|
0
|
11
|
0,2
|
0
|
-
|
Vistas microscópicas
 |
| Polipropileno |
 |
| Elastano |
 |
| Kevlar |
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