Prikkeldraad Uitgelegd: Geschiedenis, Constructie en Modern Gebruik

Achtergrond

Prikkeldraad is een heiningmateriaal bestaande uit een metalen kabel met regelmatig geplaatste scherpe uittreksels. De kabel bestaat meestal uit twee draden die om elkaar heen gevlochten zijn om sterkte toe te voegen en de kabel toe te laten uitdijen en samen te trekken met temperatuurveranderingen zonder te breken. De scherpe punten, barben genoemd, bestaan meestal uit korte stukken draad die om één of beide kabeldraden gewonden zijn.

Hekken van verschillende soorten zijn gebruikt sinds de vroegste dagen van de landbouw 10.000 jaar geleden. Hekken zijn gebouwd uit hout, aarde, steen, en levende planten (haag in Europa en cactus in Latijns-Amerika). Metaal werd pas gebruikt voor heining toen staaldraad in de 19e eeuw beschikbaar kwam.

Korte lengtes draad werden al minstens 5.000 jaar geleden gemaakt door buigbare metalen zoals goud te hamelen. In het jaar 1000 werden langere draadlengtes gemaakt door staven van zacht metaal, zoals legeringen van lood en tin, door een matrijs van harder metaal, zoals ijzer, te trekken. In moderne tijden, tot de mid-19e eeuw, was de meeste draad gemaakt van gesmeed ijzer. In 1870 maakten verbeteringen in staalproductie het mogelijk om grote hoeveelheden staaldraad voor de eerste keer te produceren.

Staaldraad werd voor het eerst gebruikt voor heining tijdens de vestiging van het Amerikaanse Westen in gebieden waar hout schaars was. Vroege draadhekken bestonden uit enkele strengen die gemakkelijk braken in koud weer of door rondzwervende vee. In 1860 patentte de Fransman Leonce Eugene Grassin-Baledans het gebruik van gevlochtene strengen bladmetaal met uittrekkende punten als een "heiningbeschermer". Een vergelijkbare methode werd in de Verenigde Staten in 1867 gepatenteerd door Alphonso Dabb. Datzelfde jaar ontvingen Lucien Smith en William Hunt patenten voor eendraads draad met barben. In 1868 vond Michael Kelly de eerste dubbele-draad prikkeldraad, maar de eerste commercieel succesvolle prikkeldraad werd in 1874 gepatenteerd door Joseph Farwell Glidden uit DeKalb, Illinois. Vergelijkbare patenten werden datzelfde jaar ingediend door Jacob Haish en Leonard Ellwood, beiden ook uit DeKalb. Na twintig jaar juridische strijd besloot het Amerikaanse Hooggerechtshof ten gunste van Glidden, en hij wordt vaak gezien als de "uitvinder" van prikkeldraad.

Het gebruik van prikkeldraad nam enorm toe in de 1870er en 1880er jaren, met sommige ongelukkige neveneffecten. In de harde winters van 1885-1886 en 1886-1887 bevroeren duizenden runderen te dood toen ze niet door prikkeldraad "drijfhekken" konden breken die bedoeld waren om hen te weerhouden te ver zuidwaarts te dwalen. Conflicten tussen veehouders die onbeheinde weiden wilden en boeren die beheinde akkers wilden, escaleerden tot hekknippen, landgraven, en gewelddadige weideoorlogen. Uiteindelijk daalde het conflict toen het duidelijk werd dat prikkeldraad noodzakelijk werd toen mensen en vee in aantal toegenamen.

Prikkeldraad werd aangepast voor militair gebruik tijdens de Boerenoorlog en in enorme hoeveelheden gebruikt tijdens de Eerste Wereldoorlog. Hoewel prikkeldraad vaak voor beveiliging gebruikt wordt, is landbouw nog steeds verantwoordelijk voor 90% van het gebruik. Veel mensen verzamelen antieke prikkeldraad, met sommige zeldzame exemplaren die voor honderden dollars verkocht worden. Honderden verzamelaars bezoeken het jaarlijkse Prikkeldraad Festival in La Crosse, Kansas, de thuisbasis van het Prikkeldraad Museum.

Rauwmaterialen

Prikkeldraad is meestal gemaakt van staal, een legering van ijzer en een kleine hoeveelheid koolstof. De benodigde grondstoffen voor staalproductie zijn ijzererts, cokes (een koolstofrijke stof geproduceerd door kool op hoge temperatuur te verhit in afwezigheid van lucht), en kalksteen. Om roest te voorkomen, wordt de staaldraad meestal gecoat met zink. Soms wordt het staal gecoat met aluminium, en incidental is de prikkeldraad zelf van aluminium gemaakt.

Het productieproces

Staalblokken maken

• 1 Ijzererts, cokes, en kalksteen worden verhit in een hoogovenc door hete geperste lucht. De cokes produceren warmte (om het ijzererts te smelten) en koolstofmonoxide (wat reageert met ijzeroxiden in het erts om ijzer vrij te maken). De kalksteen reageert met onzuiverheden in het ijzererts zoals zwavel om slag te vormen, wat verwijderd wordt. Het eindproduct van de hoogovenc is ruw ijzer, wat minstens 90% ijzer, 3-5% koolstof, en diverse onzuiverheden bevat.
• 2 Om ruw ijzer in staal te converteren, moeten de onzuiverheden en het merendeel van de koolstof verwijderd worden. (Ijzer zonder koolstof is veel zwakker dan staal, maar ijzer met te veel koolstof is bros.) Verschillende methoden bestaan om ruw ijzer te zuiveren, de meest voorkomende is het basische zuurstof staal (BOS) proces. In deze methode wordt zuurstof onder hoge druk in gesmolten ruw ijzer geblazen. Koolstof wordt vrijgegeven als koolstofmonoxide, en de onzuiverheden als slag. Het overgebleven vloeibare staal wordt in gietvormen gegoten en laat afkoelen tot blokken van duizenden ponden elk.

Een advertentieplakkaat uit ongeveer 1800 vermeldt dat 100.000 mijl prikkeldraad heining het jaar ervoor geïnstalleerd was, (uit de collecties van Henry Ford Museum & Greenfield Village.)

Een schijnbaar simpele uitvinding, prikkeldraad heeft een interessante geschiedenis. Voor de introductie vertrouwde Amerikaanse boeren op Europese tradities om een adequate omheining te creëren voor verschillende landbouwtypes. Ze probeerden gemeenschappelijke velden zonder omheiningen, "d&ad" hekken van steen of hout, "live" hekken van haagplanten, of simpele draadhekken. Uiteindelijk werden ze vervangen door prikkeldraad, wat betaalbaar was, relatief simpel te installeren en onderhouden, geen schaarse lokale hulpbronnen als hout monopoliseren, en zeer effectief was in vee controleren.

Prikkeldraad was een directe oorzaak en centraal wapen in de beruchte "rouge wars" tussen veehouders en boeren. Prikkeldraad was ook het centrum van controverse toen verschillende uitvinders en fabrikanten strijden over octrooirechten en licenties en uiteindelijk de Prikkeldraad Fabrikanten Unie vormden om prijzen vast te leggen. Boeren beschuldigen fabrikanten van prijsafspraken en monopolistische praktijken, en ze bundelden krachten tegen de fabrikanten.

Prikkeldraad fabrieken brachten ook industrie naar landelijk Amerika. DeKalb, Illinois, was een sluimerend boerendorp zestig mijl west van Chicago tot lokale uitvinder-ondernemers zoals Joseph Glidden en Jacob Haish zwaar betrokken raakten bij prikkeldraadproductie in de 1870er jaren, Fabrieken met nieuwe soorten industriële banen veranderden de economische basis en demografie van de stad, terwijl uitgebreide spoorweginfrastructuur het dichter bij Chicago bracht. De toevoeging van een normalschool en lerarenopleiding in de 1890er jaren bevestigde de transformatie en DeKalb, ook bekend als "Barb City," begon de 20e eeuw als een virtuele buitenpost van de grote metropool.

William S. Pretzer

Billets maken

• 3 Een billet is een staaf staal met een vierkante doorsnede wiens afmetingen meestal minder dan ongeveer 6 inch (15 cm) bij 6 inch (15 cm) zijn. (Als de afmetingen om prikkeldraad te maken, worden ijzererts, cokes, en kalksteen in een hoovoven verhit om ruw ijzer te produceren. Het ruwe ijzer wordt gezuiverd en omgezet in staal. groter zijn, staat de staaf bekend als een bloom; als de doorsnede rechthoekig is eerder dan vierkant, staat de staaf bekend als een slab.) Een staalblok wordt verhit tot het ongeveer 2192°F (1200°C) is, dan heen en weer gerold tussen gegroefde rollen tot het de juiste grootte heeft bereikt. Reuzenschaar knipt de billet tot de gewenste lengte; dan wordt het afgekoeld. Het is ook mogelijk om billets direct van vloeibaar staal te vormen door het door een watergekoelde koperen vorm te gieten om het te vormgeven, en het dan met water te besproeien om het te solidificeren.

Draad maken

• 4 De staalbillet wordt opnieuw verhit en gerold tot het gevormd is in een ronde staaf van 0,2 inch (5,6 mm) diameter, bekend als een draadstaaf. De draadstaaf wordt gerold in een spoel van maximaal 3.969 pond (1.800 kg), wat naar de draadfabrikant wordt verzonden.
• 5 Schil, een oppervlaktecoating van ijzeroxide die op staal vormt wanneer het verhit wordt, moet van de draadstaaf verwijderd worden. Dit kan gedaan worden door het in heet, gedilueerd zuur (zwavelzuur bij 180°F [82°C] of chloorwaterstofzuur bij 140°F [60°C]) te weken en met water te spoelen, een proces bekend als beitsen. Schil kan ook verwijderd worden door de draadstaaf heen en weer te buigen tussen een reeks wielen om het af te breken, of het af te blazen met snel bewegende deeltjes van zand, aluminiumoxide, of gietijzer kogels.
• 6 De schone draadstaaf wordt gecoat met kalk, borax, of fosfaat. Deze coating voorkomt roest, neutraliseert eventuele overgebleven zure resten, en helpt smeermiddelen hechten aan de draadstaaf wanneer het in draad gemaakt wordt.
• 7 Een uiteinde van de gecoate draadstaaf wordt gevormd tot een punt. Dit uiteinde wordt als een draad door het oog van een naald in een matrijs geïnsereerd bestaande uit een zeer harde centrale nib van wolframcarbide omringd door een staalhouder. De draadstaaf wordt gesmeerd met olie of zeep en door de matrijs getrokken om de diameter te verminderen. Dit proces heet trekken. Een reeks matrijzen wordt gebruikt om de draadstaaf van zijn oorspronkelijke grootte tot de gewenste draadgrootte te reduceren. Voor prikkeldraad is de diameter typisch 0,097 inch (2,5 mm). Meestal zijn ongeveer zes of zeven matrijzen nodig om deze grootte te bereiken.
• 8 Het trekken van de draad zorgt ervoor dat het hard en stijf wordt. Om het buigzaam te maken, wordt het verhit, een proces bekend als gloven. Draad kan gegloeid worden door het in een bad van gesmolten zout, een bad van gesmolten lood, of in een oven met stikstof te verwarmen. Al deze methoden voorkomen schilvorming door het staal te beschermen tegen zuurstof.

Prikkeldraad maken

• 9 Draad die in prikkeldraad gemaakt moet worden, wordt meestal verzinkt (gecoat met zink) om het tegen corrosie te beschermen. De draad moet perfect schoon en droog zijn om correct verzinkt te worden. Eerst wordt het gereinigd in een bad van heet, gedilueerd chloorwaterstofzuur, dan gespoeld met heet water. Het passeert vervolgens door een oplossing van heet zinkchloride of ammoniumchloride om roestvorming te voorkomen tijdens het drogen. Na drogen passeert de draad door een bad van gesmolten zink. Overmaat zink wordt afgewist en de gecoate draad laat afkoelen. (Soms wordt de draad op een vergelijkbare manier met aluminium gecoat.) Draad kan ook met zink gecoat worden door een proces bekend als electroverzinken. De draad krijgt een negatieve elektrische lading en wordt door een oplossing van zinksulfaat of een ander zinkzout gevoerd. De positieve zinkionen worden aangetrokken tot de negatieve draad en vormen een coating.
• 10 Een enkele geautomatiseerde machine voert alle stappen uit die nodig zijn om verzinkte draad in prikkeldraad te transformeren. Twee draden worden in de machine gevoerd en om elkaar heen gevlochten om de kabel te vormen. Een andere draad wordt van de kant in de machine gevoerd en om één of beide kabeldraden gewonden. Deze draad wordt onder een hoek aan beide kanten gesneden om een twee-puntige barb te vormen. Twee draden worden samen gevlochten en gesneden als vier-puntige barben nodig zijn. De prikkeldraad wordt over een vaste afstand getrokken (meestal 4 of 5 inch [10 of 13 cm]), en het proces wordt herhaald om de barben gelijkmatig te spreiden. De prikkeldraad wordt op rollen gewonden en in 1.319-voet (402 m) lengtes geknipt. Deze rollen worden dan op vrachtwagens geladen en naar de klant verzonden.

Kwaliteitscontrole

Standaarden voor prikkeldraad zijn vastgesteld door de American Society for Testing and Materials. Fabrikanten van prikkeldraad gebruiken de in deze standaarden beschreven tests om hun klanten te verzekeren dat ze een kwaliteitsproduct kopen.

Eén rol prikkeldraad uit elke 50 wordt geselecteerd voor testen en inspectie. Eerst worden de afmetingen gemeten voor nauwkeurigheid. De diameter van de kabeldraden en de barben mag niet meer dan 0,5 inch (0,13 mm) varieren. De barben moeten minstens 0,37 inch (9,5 mm) uitsteken vanaf het centrum van de kabel. Minstens 93,5% van de ruimtes tussen de barben moet binnen 0,74 inch (19 mm) van de gewenste lengte liggen. (100% nauwkeurigheid in barbafstand is onmogelijk door kleine bewegingen van de barben tijdens hantering.) Een 25-voet (7,6 m) monster van de prikkeldraad moet minstens 69 barben bevatten als ze 4 inch (10 cm) uit elkaar staan en minstens 55 barben als ze 5 inch (13 cm) uit elkaar staan. De draad op de rol moet minstens 1.319 voet (402 m) lang zijn.

Een krachttest wordt uitgevoerd op een 4-voet (1,2 m) monster van de prikkeldraad. Het monster wordt getrokken door een gemeten kracht tot het breekt. Het moet een kracht van minstens 4.230 newton kunnen weerstaan.

Voor verzinkte prikkeldraad wordt een ander 4-voet (1,2 m) monster getest op de zinkcoating. Het monster wordt geweegd, dan het zink verwijderd met chloorwaterstofzuur. Door het monster opnieuw te wegen en het gewichtsverschil te noteren, kan de hoeveelheid zinkcoating bepaald worden. Een vergelijkbare procedure wordt gebruikt om de zinkcoating op de barben te meten. Het minimumvereiste gewicht varieert met de diameter van de kabeldraden. Voor de meest voorkomende diameter (0,097 inch of 2,5 mm), moet elke lyndraad en elke barb gecoat zijn met minstens 3,2 ounce (90 g) zink per vierkante meter (11 vk ft) voor een Klasse 1 coating of minstens 8,6 ounce (245 g) per vierkante meter (11 vk ft) voor een Klasse 3 coating. Standaardkwaliteit prikkeldraad heeft een Klasse 1 of Klasse 3 coating op de lyndraden en een Klasse 1 coating op de barben. Kettinghek Kwaliteit prikkeldraad moet een Klasse 3 coating op de lyndraden en de barben hebben.

De toekomst

Hoewel de klassieke prikkeldraadheining nog steeds algemeen op boerderijen gebruikt wordt, wordt langzaam vervangen door geavanceerdere producten zoals geweven draadhekken (vergelijkbaar met kippenhek, met kruisende horizontale en verticale draden) en electrische hekken. Voor militair en beveiligingsgebruik kan prikkeldraad verouderd raken met de recente ontwikkeling van prikkelband, een plat, dun metalen strookje dat gesneden is om clusters van scherpe punten te produceren. Misschien bestaat prikkeldraad een dag alleen nog in musea en particuliere collecties.