BPSC 69वीं CCE प्रारंभिक सामान्य अध्ययन · प्रश्न 11 / 144

सही — D, केवलर। केवलर एक पैरा-ऐरामिड के लिए ड्यूपॉन्ट का व्यापारिक नाम है — पॉली(p-फ़ेनिलीन टेरेफ़्थैलामाइड), जिसकी पुनरावर्ती इकाई [-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-]n है — जिसे 1965 में ड्यूपॉन्ट में स्टेफ़नी क्वोलेक ने विकसित किया और जो अपने आधुनिक रूप में 1971 से बिकता है। दो संरचनात्मक विशेषताएँ इसे बैलिस्टिक बनाती हैं। इसकी मुख्य शृंखला ऐरोमैटिक है और ऐमाइड बंध पैरा स्थिति पर बैठे हैं, इसलिए शृंखलाएँ कठोर और छड़-जैसी होती हैं और जब द्रव-क्रिस्टलीय घोल को कात लिया जाता है तो वे रेशे के अक्ष के अनुदिश लगभग पूर्ण रूप से क़तार में आ जाती हैं; और ऐमाइड समूह पड़ोसी शृंखलाओं के बीच अनुप्रस्थ हाइड्रोजन-बंध बनाकर उन्हें चादरों में जकड़ देते हैं। काता हुआ रेशा लगभग 3,000 MPa तन्य सामर्थ्य तक पहुँचता है और भार-दर-भार इस्पात से मोटे तौर पर पाँच गुना मज़बूत होता है, और वह पिघलता नहीं — विघटित होता है। सॉफ़्ट जैकेट को यही संयोजन चाहिए, क्योंकि बुलेट-प्रूफ जैकेट कोई प्लेट नहीं, बुने हुए केवलर कपड़े की अनेक परतें होती हैं: गोली को आड़े-तिरछे धागे पकड़ लेते हैं, उसकी ऊर्जा कपड़े के बड़े क्षेत्र में फैल जाती है और उन्हें खींचने में ख़र्च हो जाती है, और गोली आर-पार निकलने के बजाय विकृत होकर धीमी पड़ जाती है। ड्यूपॉन्ट ठीक इसी काम के लिए श्रेणियाँ बेचता है — K129 (बैलिस्टिक उपयोग हेतु अधिक तनुता) और K149 (सर्वोच्च तनुता, कवच तथा एयरोस्पेस के लिए) — साथ ही केबलों और रस्सियों के लिए औद्योगिक K29 तथा उच्च-मापांक K49। यही रेशा हेलमेटों, कट-रोधी दस्तानों, रेसिंग टायरों, पालों, लंगर-रस्सियों और ब्रेक लाइनिंग में भी जाता है। ट्वैरॉन, जिसे 1970 के दशक में एक्ज़ो ने विकसित किया और जिसका व्यावसायिक उत्पादन 1986 से है, रासायनिक रूप से हूबहू वही पैरा-ऐरामिड प्रतिस्पर्धी है।

• (a)नायलॉन — सबसे बचाव-योग्य ग़लत उत्तर। नायलॉन वह ऐलिफ़ैटिक पॉलिऐमाइड है जिसे 1930 के दशक में ड्यूपॉन्ट में वैलेस कैरोदर्स ने विकसित किया, और बैलिस्टिक नायलॉन सचमुच उन फ़्लैक जैकेटों का रेशा था जो आधुनिक देह-कवच से पहले चलती थीं — अमेरिकी National Institute of Justice का वह कार्यक्रम जिसने पुलिस की जैकेट तैयार की (लेस्टर शूबिन और निकोलस मोंटानारेली) स्पष्ट रूप से नायलॉन की जगह केवलर लाने की परियोजना थी। किंतु नायलॉन की लचीली ऐलिफ़ैटिक शृंखला किसी पैरा-ऐरामिड की तरह न सट सकती है और न वैसे हाइड्रोजन-बंध बना सकती है, इसलिए उसकी तनुता केवलर के अंश भर है; नायलॉन की फ़्लैक जैकेटें गोले के छर्रे रोकती थीं, गोलियाँ नहीं।
• (b)टेरिलीन — टेरिलीन, पॉलिएथिलीन टेरेफ़्थैलेट (PET) रेशे के लिए इम्पीरियल केमिकल इंडस्ट्रीज़ का व्यापारिक नाम है — वही पॉलिएस्टर जिसका पेटेंट 1941 में जॉन रेक्स विनफ़ील्ड और जेम्स टेनेंट डिक्सन ने कराया और जिसे 1946 में अधिकार ख़रीदने के बाद ड्यूपॉन्ट ने अमेरिका में डेक्रॉन नाम से बेचा। यह वही सिलवट-रोधी वस्त्र-रेशा है जो कपास और ऊन में मिलाया जाता है (टेरीकॉट, टेरीवूल) और रासायनिक रूप से वही बहुलक है जो पीने के पानी की बोतल का होता है। कपड़ों के लिए पर्याप्त मज़बूत; बैलिस्टिक रेशे के आसपास भी नहीं।
• (c)ट्वीड — ट्वीड रेशा है ही नहीं, और इसीलिए वह इस पृष्ठ पर सबसे तेज़ छँटने वाला विकल्प है। यह मुलायम, खुली बनावट वाला खुरदरा ऊनी कपड़ा है, जो सादे, ट्विल या हेरिंगबोन नमूनों में बुना जाता है और स्कॉटिश तथा आयरिश बाहरी वस्त्रों से जुड़ा है (हैरिस ट्वीड)। प्रश्न रेशा पूछता है; ट्वीड कपड़े का नाम है, और जिस ऊन से वह बुना जाता है वह प्राकृतिक प्रोटीन रेशा है, जिसका कोई बैलिस्टिक उपयोग नहीं है।

रेशे सबसे पहले प्राकृतिक (कपास, ऊन, रेशम, जूट) और मानव-निर्मित में बँटते हैं, और मानव-निर्मित रेशे फिर पुनर्जनित (रेयॉन, जो सेल्युलोज़ से बनता है) तथा पूर्णतः संश्लेषित (पॉलिऐमाइड, पॉलिएस्टर, ऐक्रिलिक, पॉलिओलेफ़िन) में। किसी साधारण संश्लेषित रेशे को बैलिस्टिक रेशे से अलग करने वाली चीज़ है विशिष्ट सामर्थ्य — सामर्थ्य बँटा घनत्व — साथ में ऊँचा मापांक और माइक्रोसेकंडों में ऊर्जा सोख लेने की क्षमता। साधारण बहुलक शृंखलाएँ कुंडलित और लचीली होती हैं, इसलिए उनसे काता गया रेशा आसानी से खिंच जाता है। उच्च-निष्पादन रेशे ऐसी शृंखलाओं से बनते हैं जो कठोर, फैली हुई और क़तार में सटी होती हैं: केवलर तथा ट्वैरॉन जैसे पैरा-ऐरामिड, डाइनीमा तथा स्पेक्ट्रा जैसे अति-उच्च-आण्विक-भार पॉलिएथिलीन, और PBO (ज़ाइलॉन)। ऐरामिड का अर्थ ही है ऐरोमैटिक पॉलिऐमाइड; पैरा समावयव वह सीधी छड़-जैसी शृंखला देता है जो केवलर को चाहिए, जबकि मेटा समावयव नोमेक्स देता है, जो बैलिस्टिक नहीं बल्कि अग्नि-रोधी है और अग्निशामकों तथा रेसिंग चालकों के वस्त्रों में काम आता है। राइफ़ल की गोलियाँ रोकने वाला कठोर कवच फिर बिलकुल अलग रचना है: बोरॉन कार्बाइड या ऐलुमिना का सिरैमिक प्रहार-मुख, जिसके पीछे ऐरामिड या पॉलिएथिलीन का संयुक्त पदार्थ होता है।

किसी भी विकल्प की मज़बूती तौलने से पहले चारों को श्रेणी के अनुसार छाँट लीजिए। ट्वीड कपड़ा है, रेशा नहीं, इसलिए वह प्रश्न के अपने शब्दों पर ही विफल हो जाता है और सबसे पहले हटता है। टेरिलीन कपड़ों के लिए बना पॉलिएस्टर है, जहाँ डिज़ाइन का लक्ष्य सिलवट-रोधकता और मिलाए जाने की सुविधा है, ऊर्जा-शोषण नहीं। बचते हैं दो पॉलिऐमाइड — और असल में प्रश्न का फ़ैसला यहीं होता है, क्योंकि नायलॉन फेंक देने लायक़ विकल्प नहीं है: उसका सच्चा बैलिस्टिक इतिहास है। जो एक तथ्य विभेद करता है वह है ऐरोमैटिक बनाम ऐलिफ़ैटिक। केवलर के बेंज़ीन वलय और पैरा-बंधित ऐमाइड ऐसी कठोर छड़ बनाते हैं जो हाइड्रोजन-बंधित चादरों में सट जाती है और लगभग 3,000 MPa तक पहुँचती है; नायलॉन की लचीली ऐलिफ़ैटिक शृंखला यह नहीं कर सकती। यदि परीक्षा-कक्ष में केवल नाम ही याद आएँ, तो वह जोड़ी थामे रहिए जिसे परीक्षक बार-बार प्रयोग करते हैं: गोली के लिए केवलर, आग के लिए नोमेक्स, कमीज़ के लिए टेरिलीन, और जैकेट के लिए ट्वीड। एक और भेद साथ रखना उपयोगी है, क्योंकि वह भेस बदले हुए अलग प्रश्न जैसा है — गोली-रोधी शीशा रेशे की समस्या है ही नहीं। वह परतदार पॉलिकार्बोनेट शीट होती है, इसलिए बुलेट-प्रूफ़ काँच का प्रश्न और बुलेट-प्रूफ़ जैकेट का प्रश्न — दोनों के सही उत्तर अलग हैं।

• केवलर एक पैरा-ऐरामिड है — पॉली(p-फ़ेनिलीन टेरेफ़्थैलामाइड) — जिसे 1965 में ड्यूपॉन्ट में स्टेफ़नी क्वोलेक ने विकसित किया; आधुनिक केवलर 1971 तक प्रस्तुत हो चुका था और उसका पहला व्यावसायिक उपयोग 1970 के दशक के आरंभ में रेसिंग टायरों में इस्पात के विकल्प के रूप में हुआ।
• काते हुए केवलर रेशे की तन्य सामर्थ्य लगभग 3,000 MPa है और सामर्थ्य-से-भार के आधार पर वह इस्पात से मोटे तौर पर पाँच गुना मज़बूत है; वह पिघलता नहीं बल्कि विघटित होता है, और पराबैंगनी प्रकाश उसे क्षीण कर देता है, इसलिए बिना सुरक्षा के खुले में उसका प्रयोग कम ही होता है।
• ड्यूपॉन्ट की बैलिस्टिक श्रेणियाँ हैं केवलर K129 (बैलिस्टिक अनुप्रयोगों हेतु अधिक तनुता) और K149 (सर्वोच्च तनुता, बैलिस्टिक, कवच तथा एयरोस्पेस उपयोग के लिए); K29 सामान्य औद्योगिक श्रेणी है और K49 केबल तथा रस्सी की उच्च-मापांक श्रेणी।
• केवलर से पहले फ़्लैक जैकेटें बैलिस्टिक नायलॉन से बनती थीं और कहीं सीमित सुरक्षा देती थीं; आधुनिक छिपाई जा सकने वाली जैकेट अमेरिकी National Institute of Justice के उस प्रयास से निकली जिसमें लेस्टर शूबिन और निकोलस मोंटानारेली ने नायलॉन की जगह केवलर रखने का प्रस्ताव दिया।
• ट्वैरॉन (एक्ज़ो, 1970 के दशक में विकसित, 1986 से व्यावसायिक उत्पादन, अब तेइजिन ऐरामिड द्वारा निर्मित) रासायनिक रूप से हूबहू वही पैरा-ऐरामिड है; नोमेक्स उसका मेटा-ऐरामिड सहोदर है, जो बैलिस्टिक नहीं बल्कि अग्नि-रोधी सुरक्षा के लिए प्रयुक्त होता है।

• नायलॉन इसलिए चुन लेना कि वह भी पॉलिऐमाइड है और सचमुच फ़्लैक जैकेटों में जाता था — आधुनिक बैलिस्टिक रेशा ऐरोमैटिक पॉलिऐमाइड (ऐरामिड) है, ऐलिफ़ैटिक वाला नहीं
• ट्वीड को रेशा मान लेना; वह बुना हुआ ऊनी कपड़ा है, और प्रश्न का शब्द 'फाइबर' किसी रसायन की ज़रूरत से पहले ही उसे बाहर कर देता है
• दोनों ऐरामिडों को गड्डमड्ड कर देना: केवलर (पैरा-ऐरामिड) बैलिस्टिक सुरक्षा के लिए है, नोमेक्स (मेटा-ऐरामिड) अग्नि-रोधकता के लिए — और गोली-रोधी काँच पॉलिकार्बोनेट है, रेशा तो है ही नहीं

BPSC और अधिकांश राज्य पी० सी० एस० प्रश्नपत्र इसे एक-पंक्ति व्यापारिक-नाम स्मरण के रूप में पूछते हैं — 'X के लिए कौन-सा रेशा/बहुलक प्रयुक्त होता है' — और विकल्पों में एक प्रशंसनीय बहुलक तथा एक ऐसी वस्तु रख देते हैं जो रेशा है ही नहीं, ताकि अंक उसे मिलें जो स्मरण से पहले वर्गीकरण करता है। UPSC को गुण वाला रास्ता भाता है: पॉलिएथिलीन टेरेफ़्थैलेट (2022), कार्बन रेशों (2023), या बिस्फ़ेनॉल A तथा पॉलिकार्बोनेट (2021) पर कथन, जहाँ ब्रांड का नाम जानने का कोई मोल नहीं और यह जानने का सारा मोल है कि पदार्थ वस्तुतः करता क्या है।

• अभ्यास — वास्तविक विगत वर्ष प्रश्न नहीं

  बुलेट-प्रूफ जैकेटों में प्रयुक्त रेशा केवलर रासायनिक रूप से किस श्रेणी में आता है?

  • (a)पॉलिएस्टर
  • (b)पैरा-ऐरामिड (ऐरोमैटिक पॉलिऐमाइड)
  • (c)पॉलिओलेफ़िन
  • (d)ऐक्रिलिक रेशा

  उत्तर(b) पैरा-ऐरामिड (ऐरोमैटिक पॉलिऐमाइड) — पॉली(p-फ़ेनिलीन टेरेफ़्थैलामाइड); ऐरोमैटिक, पैरा-बंधित मुख्य शृंखला वह कठोर, हाइड्रोजन-बंधित संरचना देती है जो नायलॉन जैसे साधारण ऐलिफ़ैटिक पॉलिऐमाइडों में नहीं होती।

• अभ्यास — वास्तविक विगत वर्ष प्रश्न नहीं

  ‘टेरिलीन’ किस पदार्थ से बने संश्लेषित रेशे का व्यापारिक नाम है?

  • (a)पॉलिएथिलीन टेरेफ़्थैलेट
  • (b)पॉलिऐक्रिलोनाइट्राइल
  • (c)हेक्सामेथिलीनडाइऐमीन तथा ऐडिपिक अम्ल
  • (d)पुनर्जनित सेल्युलोज़

  उत्तर(a) पॉलिएथिलीन टेरेफ़्थैलेट — वही पॉलिएस्टर जिसका पेटेंट 1941 में विनफ़ील्ड और डिक्सन ने कराया और जिसे ICI ने टेरिलीन तथा ड्यूपॉन्ट ने डेक्रॉन नाम से बेचा; विकल्प (c) नायलॉन-6,6 का वर्णन है और विकल्प (d) रेयॉन का।