Material Kevlar

Serat Kevlar adalah merek dagang yang inovatif dari DuPont. Aramid ditemukan tahun 1964, oleh Stephanie Kwolek, ahli kimia berkebangsaan Amerika.


Aromatic polyamide atau Aramid memiliki struktur yang kuat, kenyal, bersifat meredam (vibration damping) , tahan larutan asam dan basa, tahan  panas hingga 370°C, sehingga tidak mudah terbakar.


Karena sifatnya bahan tersebut digunakan di rompi anti peluru, pesawat terbang, tank, dan roket. Produk yang dipasarkan dikenal dengan nama Kevlar dengan berat lebih ringan dari besi dan 5 kali lebih kuat dibandingkan besi.

Gambar diatas adalah ikatan molukel pada serat aramid untuk kevlar

Satu lapisan Kevlar tebalnya kurang dari 1 mm , umumnya standar baju terdiri hingga 32 lapisan dan beratnya bisa mencapai 10 kg

Komposit
Komposit merupakan perpaduan dari dua material atau lebih yang memiliki fasa yang berbeda menjadi suatu material baru yang memiliki propertis lebih baik dari keduanya. Jika perpaduan ini terjadi dalam skala makroskopis maka disebut sebagai komposit


Kevlar Komposit
Salah satu yang paling dikenal menggunakan Kevlar adalah pakaian tahan peluru dalam tubuh. Kevlar Pertama kali diperkenalkan pada tahun 1970-an dan kini digunakan di berbagai macam produk. Serat Kevlar itu sendiri yang memiliki gaya tarik tinggi, sehingga sangat diperlukan sekali untuk material komposit.


Macam-macam dari nilai Kevlar Komposit
Kevlar kini digunakan di berbagai macam produk Serat itu sendiri yang memiliki gaya tarik tinggi, sehingga sangat diperlukan sekali untuk material komposit


Ada tiga macam Kevlar yang digunakan dalam bahan komposit. Kevlar 29 memiliki kekuatan untuk serupa serat kaca dengan berat yang lebih rendah, Kevlar 49 dan Kevlar 149 dapat digunakan untuk mengurangi berat bahkan lebih. Mengapa Kevlar tidak digunakan di seluruh bahan komposit? Karna penggunaan serat Kevlar dalam komposit adalah bahan yang lebih mahal dibandingkan dengan serat lainnya seperti kaca.

Perbedaan antara 3 Macam nilai Kevlar

Penggunaan komposit Kevlar pasti sangat memperhitungkan dari segi karakter Bahan Kevlar yang ringan, tidak berat dan kuat. Tapi perlu memperhitungkan dalam segi biaya dan harga dalam penggunaan bahan Kevlar dikarenakan untuk penggunaan komposit Kevlar lebih mahal dibandingkan penggunaan bahan komposit lainnya.


Berdasarkan matrik yang digunakkan Kevlar termasuk dari bagian Polymer Matrix Composite


Polymer Matrix Composite (PMC):


Jenis fiber yang biasa digunakan
• Glass fiber – fiber glass
• Carbon fiber – graphitic dan amorphous C
• Aramid fiber – kevlar, highly linear polimer chain


Jenis matriks yang biasa digunakan
• Polyester dan vinyl esters – fiberglass
• Epoxies – aerospace application, stronger, resistance to moisture
• Polimides – high temperature
• High temperature thermoplastic – PEEK<>


Keuntungan dari PMC
• Ringan
• Specific stiffness tinggi
• Specific strength tinggi
• Anisotropy


Aplikasi dari PMC
• Bathroom furniture
• Aerospace
• Construction material, etc


Keunggulan dan Kelemahan


Keunggulan Kevlar:
1. Kekuatan yang sangat luar biasa (cukup tinggi) tapi ringan, Bahkan Kevlar 5x lebih kuat dari baja (pada bobot ringan yang sama dan dimensi yang sama).
2. Bahan Kevlar yang mempunyai gaya tarik tinggi
3. Struktur dasarnya stabil
4. Konduksi listriknya sangat rendah.
5. Ketahanan pada bahan kimia yang cukup tinggi.
6. Tahan panas dan tahan bakar serta rendah dalam menghantar panas.


Kelemahan Kevlar:
1. Harga Bahan serat Kevlar yang cukup mahal


Sejarah Rompi Anti Peluru
Sebenarnya ide menciptakan sebuah baju yang melindungi pemakainya telah lama dikembangkan semenjak abad pertengahan. Dimulai dari ksatria berkuda dengan jubah besinya, yang tujuannya agar mengurangi luka tusukan pedang atau bidikan panah.

Seiring perkembangan zaman perkembangan senjata api, perlindungan tersebut menjadi tidak berguna, apalagi ktia mengetahui bahwa baja dan besi yang digunakan untuk membuat jubah besi sangat berat dan kaku, sulit untuk di mengakomodir gerakan pemakainya
Jenis Rompi Anti Peluru
Sayangnya dengan perkembangan senjata api, perlindungan tersebut menjadi tidak berguna. Baju anti peluru (bullet proof vest) atau baju balistik (ballistic vest) dibedakan menjadi dua, yaitu Soft Body Armor dan Hard Body Armor.

1. Soft Body Armor

Rompi jenis ini biasanya dipakai dalam tugas keseharian dan dalam tugas penyamaran (undercover) polisi atau detektif. Jenis ini lebih mengutamakan baju anti peluru yang ringan.

1. Hard Body Armor

Dengan menambahkan soft body armor dengan lapisan tertentu, akan didapatkan hard body armor. Umumnya lapisan terbuat dari keramik ( Al2O3 Alumina), lempengan logam atau komposit yang solid dan keras. Bentuknya yang tebal dan berat menjadikannya tidak nyaman, akhirnya baju ini jarang dikenakan dalam tugas keseharian. Hanya dalam tugas khusus beresiko tinggi, seperti operasi militer atau operasi tim SWAT akan dikenakan.

Bahan Penyusun

Soft body armor umumnya sekarang terbuat dari serat aramid (aramid fibres), Satu lapisan Kevlar tebalnya kurang dari 1 mm , umumnya standar baju terdiri hingga 32 lapisan dan beratnya bisa mencapai 10 kg.

Salah Satu contoh Prinsip Kerja Baju Anti Peluru dari serat Kevlar

Prinsip kerjanya adalah dengan mengurangi sebanyak mungkin lontaran energi kinetik peluru, dengan cara menggunakan lapisan-lapisan kevlar untuk menyerap energi laju tersebut dan memecahnya kepenampang baju yang luas, sehingga energi tersebut tidak cukup lagi untuk membuat peluru dapat menembus baju.

Dalam menyerap laju energi peluru, baju (kevlar) mengalami deformasi yang menekan ke arah dalam (shock wave), tekanan kedalam ini akan diteruskan sehingga mengenai tubuh pengguna.
Batas maksimal penekanan kedalam tidak boleh lebih dari 4,4 cm (44 mm).
Jika batasan tersebut dilewati, maka pengguna baju akan mengalami luka dalam (internal organs injuries), yang tentunya akan membahayakan keselamatan jiwa.

Gambar: Serapan laju energi peluru yang menyebabkan lapisan kevlar mengalami deformasi.

Analoginya seperti laju bola yang dapat ditahan oleh jaring gawang. Jaring gawang terdiri dari rangkaian tali yang saling terhubung satu sama lain. Apabila bola tertangkap oleh jaring gawang, maka energi laju (kinetik) bola tersebut akan diserap oleh jaring gawang, yang menyebabkan tali disekitarnya bertambah panjang (extend) dan kemudian tekanan (tarikan) tali akan dialirkan ke tiang gawang.

Gambar: Deformasi kevlar yang menekan tubuh pengguna baju.

Gambar diatas menunjukan bahwa anggapan pemakai baju anti peluru dapat terhindar sepenuhnya dari cidera yang dihasilkan oleh tembakan adalah salah !

Perlu ditekankan sekali lagi, bahwa fungsi utama baju anti peluru hanyalah untuk menahan peluru!! Sehingga peluru tidak sampai masuk kedalam tubuh pemakai baju, yang dapat menyebabkan kematian.

Tidak jarang akibat "tekanan" yang ditimbulkan peluru tadi, pemakai baju akan menderita luka memar (blunt force trauma) hingga patah tulang.

Gambar: blunt force trauma.

Tentunya cidera juga tergantung dari jenis baju yang digunakan. Ini menunjukkan bahwa istilah baju/ rompi anti peluru (bullet proof vest) tidaklah tepat, istilah yang benar adalah baju/ rompi balistik (ballistic vest) !

Level Baju Balistik

Standar baju balistik yang paling banyak digunakan adalah standar NIJ (National Institute of Justice)Amerika. Berdasarkan standar ini, baju balistik dibagi menjadi beberapa tingkatan (level), yaitu level I, II-A, II, III-A, III, dan IV. Level I adalah tingkatan yang terendah, baju hanya dapat menahan peluru yang berkaliber (berdiameter) kecil. Lengkapnya lihat gambar dibawah

Gambar: tingakatan kemampuan baju balistik

Gambar: tingkatan kemampuan perlindungan terhadap terjangan peluru

Gambar: Level II Vest (5-YEARS-OLD) Shot from 18" (46 cm)

Mulai level III baju akan dilengkapi dengan lempengan besi, sehingga mampu untuk menahan shotgun!!

Dengan menggunakan material yang sekarang, makin tinggi tingkat keamanan yang diberikan (makin tinggi level), maka akan semakin tebal dan berat baju yang harus dikenakan. Ini tentunya merupakan kekurangan dari material tersebut.
Atas dasar ini, pihak ilmuwan dan militer masih mengembangkan material baru yang lebih ringan dan juga lebih kuat.

Material Lain

Selain kevlar, material lain yang tengah dikembangkan adalah: Vestran
Vectran adalah polymer kristal cair (liquid crystal polymer). Seratnya memiliki kekuatan hingga dua kali lipat dibandingkan dengan kevlar.

Gambar: vectran

Aplikasi dan Penggunaan Kevlar


Di atas adalah Bahan Kevlar yang 20 kali lebih kuat dari baja. Kevlar kabel ini adalah fasilitas yang mendukung sebuah sonar bahwa US Navy digunakan untuk mengetahui bagaimana membuat gaduh submarines.


Pakaian Tahan peluru yang terbuat dari Bahan Kevlar, umumnya digunakkan untuk instansi militer.


Helm, pelindung kepala terbuat dari bahan Kevlar, digunakkan untuk instansi militer. Pada dunia otomotif dan balap bahan kevlar juga digunakkan untuk pelindung kepala (Helm).


Windsurfing Layar yang dapat menahan kekuatan 60 mph angin dan tidak mudah rusak dibuat dari Kevlar.

Sumber