<p>High-performance fibers used for ballistic protection are characterized by having outstanding mechanical properties such high modulus and strength. These mechanical properties are granted by the fiber’s chemical and physical structure as well as their high degree of orientation. Twaron fibers are one of the most commonly used fibers on soft body armors such as bulletproof vests. They are made from poly (p-phenylene terephthalamide) (PPTA), a rigid-rod and highly crystalline polymer. Although these fibers are crystalline and have great mechanical properties, their performance can decrease when they are exposed to different degradation factors. Free volume is the unoccupied space between the polymer molecules. It is responsible for characteristics such as diffusion and viscosity. Hence, the free volume changes as the polymer degrades. This thesis focuses on the effects of sonication, pH changes, and sweat on the free volume of PPTA fibers. </p><p><br></p> <p>A non-destructive technique known as positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS) was used to measure the free volume in PPTA. Changes in the free volume of fibers degraded under different conditions were compared to their mechanical performance. Degradation in DI water, pH 4 and pH 10 aqueous solutions was conducted for 10 weeks at 80^oC. Sweat degradation of PPTA fibers was also conducted for 10 weeks at 25^oC, 50^oC, and 100^oC. Fibers degraded in pH4 and sweat solutions had greater loss of mechanical performance and changes in the free volume. PALS was able to detect changes in the nanostructure of PPTA fibers at early stages of degradation. This data was supported by mechanical tests and is complementary to other characterization techniques such as small angle X-ray scattering (SAXS). Results of this research are a steppingstone for future studies on lifetime predictions of bulletproof vests and the development of the next generation of soft body armors. </p>

Dieser Beitrag bietet einen Überblick über die in zwölf Jahren Forschungsarbeit am Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) erzielten Ergebnisse auf dem Gebiet textiler Betonbewehrungen unter Einsatz der Nähwirktechnik. Standen zunächst die Weiterentwicklung der Nähwirk- bzw. Multiaxial-Kettenwirktechnik und die Integration zusätzlicher Prozessschritte im Mittelpunkt, so wurde dies mit der Einführung neuer Faserwerkstoffe durch die Beantwortung grundlegender Fragen zum Materialverhalten von Glas- und Carbonfasern unter verschiedensten Belastungsszenarien ergänzt. Aufbauend auf den gewonnen Erkenntnissen stehen heute Multiaxialgelege als Bewehrung für Beton zur Verfügung, die ein weites Anforderungsspektrum abdecken können, mit hoher Qualität und Produktivität herstellbar sind und damit den praktischen Einsatz des Textilbetons auf breiter Basis ermöglichen. / This paper provides an overview on the results of textile concrete achieved in twelve years of research at the Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM) in the field of textile reinforcements for concrete based on the multiaxial stitch-bonding technology. During the early years the research focused on the development of the textile manufacturing process and the integration of additional functions in stitch-bonding machines. With the introduction of new fiber materials this was shifted towards the description of the material behavior of glass and carbon fibers under different load scenarios. Based on the results of this research, multiaxial multi-ply fabrics are available now as reinforcements for concrete, covering a broad range of applications. These fabrics can be produced with high quality and productivity and enable the practical usage of textile reinforced concrete.

Dieser Beitrag bietet einen Überblick über die in zwölf Jahren Forschungsarbeit am Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) erzielten Ergebnisse auf dem Gebiet textiler Betonbewehrungen unter Einsatz der Nähwirktechnik. Standen zunächst die Weiterentwicklung der Nähwirk- bzw. Multiaxial-Kettenwirktechnik und die Integration zusätzlicher Prozessschritte im Mittelpunkt, so wurde dies mit der Einführung neuer Faserwerkstoffe durch die Beantwortung grundlegender Fragen zum Materialverhalten von Glas- und Carbonfasern unter verschiedensten Belastungsszenarien ergänzt. Aufbauend auf den gewonnen Erkenntnissen stehen heute Multiaxialgelege als Bewehrung für Beton zur Verfügung, die ein weites Anforderungsspektrum abdecken können, mit hoher Qualität und Produktivität herstellbar sind und damit den praktischen Einsatz des Textilbetons auf breiter Basis ermöglichen. / This paper provides an overview on the results of textile concrete achieved in twelve years of research at the Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM) in the field of textile reinforcements for concrete based on the multiaxial stitch-bonding technology. During the early years the research focused on the development of the textile manufacturing process and the integration of additional functions in stitch-bonding machines. With the introduction of new fiber materials this was shifted towards the description of the material behavior of glass and carbon fibers under different load scenarios. Based on the results of this research, multiaxial multi-ply fabrics are available now as reinforcements for concrete, covering a broad range of applications. These fabrics can be produced with high quality and productivity and enable the practical usage of textile reinforced concrete.