Prikkeldraad | Mefics

Achtergrond

Prikkeldraad is een afrasteringsmateriaal dat bestaat uit een metalen kabel met op regelmatige afstand van elkaar geplaatste scherpe uitsteeksels. De kabel bestaat meestal uit twee draden die om elkaar heen zijn gedraaid voor extra stevigheid en om ervoor te zorgen dat de kabel kan uitzetten en inkrimpen bij temperatuurschommelingen zonder te breken. De scherpe punten, weerhaken genoemd, bestaan meestal uit korte stukjes draad die rond een of beide draden van de kabel zijn gedraaid.

Verschillende soorten omheiningen worden al gebruikt sinds de vroegste dagen van de landbouw 10.000 jaar geleden. Omheiningen werden gebouwd van hout, aarde, steen en levende planten (heggen in Europa en cactussen in Latijns-Amerika). Metaal werd pas voor afrasteringen gebruikt toen in de 19e eeuw staaldraad beschikbaar kwam.

Korte lengtes draad werden minstens 5000 jaar geleden voor het eerst gemaakt door metalen, zoals goud, met een hamer in elkaar te slaan. Tegen het jaar 1000 werden langere lengten draad gemaakt door staven van zacht metaal, zoals legeringen van lood en tin, door een matrijs van harder metaal, zoals ijzer, te trekken. In de moderne tijd, tot het midden van de 19e eeuw, werd de meeste draad gemaakt van smeedijzer. Tegen 1870 maakten verbeteringen in de staalproductie het voor het eerst mogelijk om grote hoeveelheden staaldraad te produceren.

Staaldraad werd voor het eerst gebruikt voor omheiningen tijdens de vestiging van het Amerikaanse Westen in gebieden waar hout schaars was. De eerste draadversperringen bestonden uit enkele strengen die bij koud weer of door ronddolend vee gemakkelijk kapot gingen. In 1860 patenteerde de Fransman Leonce Eugene Grassin-Baledans het gebruik van gedraaide strengen van plaatmetaal met uitstekende punten als “afrasteringsbeschermer”. Een soortgelijke methode werd in 1867 in de Verenigde Staten gepatenteerd door Alphonso Dabb. In datzelfde jaar kregen Lucien Smith en William Hunt octrooien voor enkelvoudig getwijnd draad met weerhaken. In 1868 vond Michael Kelly het eerste dubbelstrengs prikkeldraad uit, maar het eerste commercieel succesvolle prikkeldraad werd gepatenteerd door Joseph Farwell Glidden uit DeKalb, Illinois, in 1874. Gelijkaardige octrooien werden datzelfde jaar aangevraagd door Jacob Haish en Leonard Ellwood, beiden ook uit DeKalb. Na twintig jaar juridische strijd besliste het Hooggerechtshof van de Verenigde Staten in het voordeel van Glidden, en hij wordt vaak gezien als de “uitvinder” van prikkeldraad.

Het gebruik van prikkeldraad nam in de jaren 1870 en 1880 enorm toe, met enkele ongelukkige neveneffecten. In de strenge winters van 1885-1886 en 1886-1887 vroren duizenden runderen dood omdat ze niet door prikkeldraad konden breken dat bedoeld was om te voorkomen dat ze te ver naar het zuiden zouden afdwalen. Conflicten tussen veeboeren die niet omheinde weiden wilden en boeren die omheinde akkers wilden, escaleerden in het doorknippen van hekken, landroof en gewelddadige gevechten. Uiteindelijk nam het conflict af toen duidelijk werd dat prikkeldraad noodzakelijk werd naarmate het aantal mensen en runderen toenam.

Barbed wire werd aangepast voor militair gebruik tijdens de Boerenoorlog en in enorme hoeveelheden gebruikt tijdens de Eerste Wereldoorlog. Hoewel prikkeldraad vaak wordt gebruikt voor beveiliging, is landbouw nog steeds goed voor 90% van het gebruik ervan. Veel mensen verzamelen antiek prikkeldraad, waarbij sommige zeldzame exemplaren voor honderden dollars worden verkocht. Honderden verzamelaars wonen het jaarlijkse Barbed Wire Festival bij in La Crosse, Kansas, de thuisbasis van het Barbed Wire Museum.

Ruw materiaal

Barbed wire wordt meestal gemaakt van staal, een legering van ijzer en een kleine hoeveelheid koolstof. De grondstoffen die nodig zijn om staal te maken zijn ijzererts, cokes (een koolstofrijke substantie die ontstaat door steenkool te verhitten tot een hoge temperatuur in afwezigheid van lucht) en kalksteen. Om roestvorming te voorkomen wordt het staaldraad gewoonlijk bekleed met zink. Soms is het staal bekleed met aluminium, en soms is het prikkeldraad zelf van aluminium gemaakt.

Het fabricageproces

Het maken van staalblokken

1 IJzererts, cokes en kalksteen worden in een hoogoven verhit door hete lucht onder druk. De cokes produceert warmte (om het ijzererts te smelten) en koolmonoxide (dat reageert met ijzeroxiden in het erts, waarbij ijzer vrijkomt). De kalksteen reageert met onzuiverheden in het ijzererts, zoals zwavel, tot slakken, die worden verwijderd. Het eindproduct van de hoogoven is ruwijzer, dat ten minste 90% ijzer, 3-5% koolstof en diverse onzuiverheden bevat.
2 Om ruwijzer in staal om te zetten, moeten de onzuiverheden en het grootste deel van de koolstof worden verwijderd. (IJzer zonder koolstof is veel zwakker dan staal, maar ijzer met te veel koolstof is bros). Er bestaan verschillende methoden om ruwijzer te zuiveren, waarvan het basiszuurstofstaalproces (BOS) de meest gangbare is. Bij deze methode wordt zuurstof onder hoge druk in het gesmolten ruwijzer geblazen. Koolstof komt vrij in de vorm van koolmonoxide, en de onzuiverheden komen vrij in de vorm van slakken. Het overblijvende gesmolten staal wordt in vormen gegoten en laat men afkoelen tot blokken van duizenden kilo’s per stuk.

Ogenschijnlijk een eenvoudige uitvinding, heeft het prikkeldraad een interessante geschiedenis gehad. Vóór de introductie ervan vertrouwden de vroege Amerikaanse boeren op Europese tradities om een adequate omheining te creëren voor verschillende soorten landbouw. Zij probeerden gewone velden zonder omheiningen, “d&ad”-omheiningen van steen of hout, “levende” omheiningen van haagplanten, of eenvoudige draadomheiningen. Uiteindelijk werden ze vervangen door prikkeldraad, dat betaalbaar was, relatief eenvoudig te installeren en te onderhouden, geen beslag legde op schaarse lokale hulpbronnen zoals hout, en zeer effectief bleek bij het onder controle houden van vee.

Barbed wire was een directe oorzaak en centraal wapen in de beruchte “rouge oorlogen” tussen veehouders en boeren. Prikkeldraad was ook het middelpunt van een strijd tussen verschillende uitvinders en fabrikanten over octrooirechten en licenties en uiteindelijk vormden zij de Barbed Wire Manufacturers Union om de prijzen vast te stellen. Boeren beschuldigden de fabrikanten van prijsafspraken en monopolistische praktijken, en zij verenigden zich tegen de fabrikanten.

Barbed wire fabrieken brachten ook industrie naar het Amerikaanse platteland. DeKalb, Illinois, was een slaperig boerengehucht 65 mijl ten westen van Chicago, totdat lokale uitvinders-ondernemers als Joseph Glidden en Jacob Haish in de jaren 1870 zwaar betrokken raakten bij de productie van prikkeldraad. Fabrieken met nieuwe soorten industriële banen veranderden de economische basis en de demografie van de stad, terwijl uitgebreide spoorwegfaciliteiten de stad nog dichter bij Chicago brachten. De toevoeging van een normaalschool en een lerarenopleiding in de jaren 1890 bevestigde de transformatie en DeKalb, ook bekend als “Barb City”, begon de 20e eeuw als een virtuele voorpost van de grote metropool.

William S. Pretzer

Billets maken

3 Een billet is een staaf staal met een vierkante dwarsdoorsnede waarvan de afmetingen gewoonlijk minder dan ongeveer 6 inch (15 cm) bij 6 inch (15 cm) zijn. (Als de afmetingen groter zijn, wordt de staaf een bloot genoemd; als de dwarsdoorsnede rechthoekig is in plaats van vierkant, wordt de staaf een plak genoemd). Een stalen staaf wordt verhit tot een temperatuur van 1200°C (2192°F) en dan heen en weer gerold tussen gegroefde rollen tot de staaf de juiste afmetingen heeft bereikt. Reuzenscharen knippen de knuppel op de gewenste lengte af; daarna laat men hem afkoelen. Het is ook mogelijk om knuppels rechtstreeks uit gesmolten staal te vormen door het door een watergekoelde koperen mal te gieten om het vorm te geven, en het vervolgens met water te besproeien om het te laten stollen.

Draad maken

4 De stalen knuppel wordt opnieuw verhit en gewalst totdat hij is gevormd tot een ronde staaf met een diameter van 5,6 mm (0,2 inch), bekend als walsdraad. De walsdraad wordt gewalst tot een rol met een gewicht van 1.800 kg, die naar de draadfabrikant wordt verzonden.
5 De walsdraad moet worden ontdaan van schilfers, een laag ijzeroxide die zich bij verhitting op het staal vormt. Dit kan worden gedaan door het in heet, verdund zuur te dompelen (zwavelzuur bij 180°F of zoutzuur bij 140°F) en het met water af te spoelen, een proces dat bekend staat als beitsen. Aanslag kan ook worden verwijderd door de walsdraad heen en weer te buigen tussen een reeks wielen om het af te breken, of door het weg te stralen met snel bewegende deeltjes zand, aluminiumoxide, of gietijzergruis.
6 De schone walsdraad wordt gecoat met kalk, borax, of fosfaat. Deze coating voorkomt roestvorming, neutraliseert eventueel achtergebleven sporen van zuur, en helpt smeermiddelen aan de walsdraad te hechten wanneer er draad van wordt gemaakt.
7 Het ene uiteinde van de beklede walsdraad wordt tot een punt gevormd. Dit uiteinde wordt als een draad door het oog van een naald gestoken in een matrijs die bestaat uit een zeer harde centrale punt van wolfraamcarbide, omgeven door een stalen houder. De walsdraad wordt gesmeerd met olie of zeep en door de matrijs getrokken om de diameter te verkleinen. Dit proces staat bekend als trekken. Een reeks matrijzen wordt gebruikt om de walsdraad van zijn oorspronkelijke grootte te verkleinen tot de gewenste grootte van de draad. Voor prikkeldraad is de diameter gewoonlijk 2,5 mm. Gewoonlijk zijn er zes of zeven matrijzen nodig om deze maat te bereiken.
8 Het trekken van de draad zorgt ervoor dat hij hard en stijf wordt. Om het buigzaam te maken, wordt het verhit, een proces dat bekend staat als gloeien. Draad kan worden gegloeid door het te verhitten in een bad van gesmolten zout, een bad van gesmolten lood, of in een oven met stikstof. Al deze methoden voorkomen de vorming van aanslag door het staal tegen zuurstof te beschermen.

Maken van prikkeldraad

9 Draad voor de vervaardiging van prikkeldraad wordt gewoonlijk gegalvaniseerd (bekleed met zink) om het tegen corrosie te beschermen. Het draad moet volkomen schoon en droog zijn om goed gegalvaniseerd te kunnen worden. Eerst wordt het gereinigd in een bad van heet, verdund zoutzuur, daarna wordt het gespoeld met heet water. Daarna wordt het door een oplossing van heet zinkchloride of ammoniumchloride geleid om roestvorming tijdens het drogen te voorkomen. Na het drogen gaat de draad door een bad van gesmolten zink. Overtollig zink wordt afgeveegd en de beklede draad laat men afkoelen. (Soms wordt de draad op soortgelijke wijze met aluminium bekleed.) Draad kan ook met zink worden bekleed door middel van een proces dat bekend staat als elektrolytisch verzinken. De draad krijgt een negatieve elektrische lading en wordt door een oplossing van zinksulfaat of een ander zinkzout geleid. De positieve zinkionen worden aangetrokken door de negatieve draad en vormen een coating.
10 Een enkele geautomatiseerde machine voert alle stappen uit die nodig zijn om gegalvaniseerd draad om te zetten in prikkeldraad. Twee draden worden in de machine gevoerd en in elkaar gedraaid om de kabel te vormen. Een andere draad wordt vanaf de zijkant in de machine gevoerd en rond een of beide kabeldraden gedraaid. Deze draad wordt aan beide zijden schuin afgesneden om een tweepuntsstaaf te vormen. Twee draden worden in elkaar gedraaid en geknipt als er vierpunts weerhaken nodig zijn. De prikkeldraad wordt over een bepaalde afstand getrokken (gewoonlijk 4 of 5 inches), en het proces wordt herhaald om de weerhaken gelijkmatig te verdelen. Het prikkeldraad wordt op spoelen gewikkeld en in lengten van 402 meter geknipt. Deze spoelen worden dan op vrachtwagens geladen en naar de klant verzonden.

Kwaliteitscontrole

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

Een klos prikkeldraad van elke 50 wordt geselecteerd voor testen en inspectie. Eerst worden de afmetingen op nauwkeurigheid gemeten. De diameter van de kabeldraden en de weerhaken mogen niet meer dan 0,5 inch (0,13 mm) verschillen. De weerhaken moeten ten minste 9,5 mm (0,37 inch) uit het midden van de kabel uitsteken. Ten minste 93,5% van de afstanden tussen de weerhaken moet binnen 19 mm van de gewenste lengte liggen. (100% nauwkeurigheid in de afstand tussen de weerhaken is onmogelijk door kleine bewegingen van de weerhaken tijdens het hanteren). Een monster van 7,6 m prikkeldraad moet minstens 69 weerhaken bevatten met een tussenafstand van 10 cm (4 inches) en minstens 55 weerhaken met een tussenafstand van 13 cm (5 inches). De draad op de spoel moet ten minste 1.319 voet (402 m) lang zijn.

Een sterktetest wordt uitgevoerd op een monster van 4 voet (1,2 m) van het prikkeldraad. Aan het monster wordt met een gemeten kracht getrokken tot het breekt. Het moet een kracht van ten minste 4.230 Newton kunnen weerstaan.

Voor gegalvaniseerd prikkeldraad wordt een ander monster van 4 voet (1,2 m) getest op de zinklaag. Het monster wordt gewogen, waarna het zink wordt verwijderd met zoutzuur. Door het monster opnieuw te wegen en het verschil in de twee gewichten te noteren, kan de hoeveelheid zinklaag worden bepaald. Een soortgelijke procedure wordt gebruikt om de zinklaag op de weerhaakjes te meten. Het vereiste minimumgewicht varieert met de diameter van de kabeldraden. Voor de meest voorkomende diameter (0,097 inch of 2,5 mm) moet elke draad en elke weerhaak voorzien zijn van een zinklaag van ten minste 3,2 ounce (90 g) per vierkante meter (11 sq ft) voor een klasse 1-coating of ten minste 8,6 ounce (245 g) per vierkante meter (11 sq ft) voor een klasse 3-coating. Standaard prikkeldraad heeft een coating van klasse 1 of klasse 3 op de voerdraden en een coating van klasse 1 op de weerhaken. Prikkeldraad van Chain Link Fence Grade moet een Class 3 coating hebben op de lijndraden en de weerhaken.

De toekomst

Hoewel de klassieke prikkeldraadomheining nog steeds veel gebruikt wordt op boerderijen, wordt deze langzaam vervangen door meer geavanceerde producten zoals geweven draadomheiningen (vergelijkbaar met kippengaas, met kruisende horizontale en verticale draden) en elektrische omheiningen. Voor militair en veiligheidsgebruik wordt prikkeldraad wellicht overbodig door de recente ontwikkeling van prikkeldraad, een platte, dunne strook metaal die zodanig is doorgesneden dat er clusters van scherpe punten ontstaan. Misschien zal prikkeldraad op een dag alleen nog bestaan in musea en privécollecties.

Waar vindt u meer informatie

Boeken

Hooper, Meredith. Alledaagse uitvindingen. Taplinger, 1976.

McGannon, Harold, ed. The Making, Shaping, and Treating of Steel. Herbick and Held, 1971.

Periodiek

Evans, Charlotte. “Time Was When the Wild West Danced to the ‘Devil’s Rope’.” Smithsonian, juli 1991, pp. 72-83.

-Rose Secrest