Aramidfaser Die vielseitige Polymerverstärkungsfaser

Aramidfaser ist der Gattungsname einer Gruppe synthetischer Fasern. Die Fasern bieten eine Reihe von Eigenschaften, die sie besonders für Rüstungen, Bekleidung und eine Vielzahl anderer Anwendungen geeignet machen. Die bekannteste Handelsmarke ist Kevlar ™, aber auch andere Marken wie Twaron ™ und Nomex ™ gehören zur selben breiten Familie.

Geschichte

Aramide sind aus Forschungen hervorgegangen, die auf Nylon und Polyester zurückgehen. Die Familie ist als aromatische Polyamide bekannt. Nomex wurde in den frühen 1960er Jahren entwickelt und seine Eigenschaften führten zu einem breiten Einsatz in Schutzkleidung, Isolierung und als Ersatz für Asbest. Weitere Forschungen mit diesem Meta-Aramid führten zu der Faser, die wir jetzt als Kevlar kennen. Kevlar und Twaron sind para-Aramide. Kevlar wurde von DuPont entwickelt und ist seit 1973 im Handel erhältlich.

Die weltweite Produktion von Aramiden lag 2011 bei weit über 60.000 Tonnen. Die Nachfrage steigt stetig, da die Produktion steigt, die Kosten sinken und die Anwendungen zunehmen.

Eigenschaften

Die chemische Struktur der Kettenmoleküle ist so, dass die Bindungen (zum größten Teil) entlang der Faserachse ausgerichtet sind, was ihnen eine hervorragende Festigkeit, Flexibilität und Abriebtoleranz verleiht. Sie sind außergewöhnlich hitzebeständig und schwer entflammbar, da sie nicht schmelzen. Sie beginnen sich lediglich zu zersetzen (bei etwa 500 Grad Celsius). Sie haben auch eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit, was sie zu idealen elektrischen Isolatoren macht.

Mit ihrer hohen Beständigkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln bieten die rundum inerten Aspekte dieser Materialien eine hervorragende Vielseitigkeit für eine Vielzahl von Anwendungen. Der einzige Makel in ihrem Horizont ist, dass sie empfindlich gegen UV-Strahlen, Säuren und Salze sind. Sie bauen auch statische Elektrizität auf, wenn sie nicht speziell behandelt werden.

Die hervorragenden Eigenschaften dieser Fasern bieten Vorteile, die sie für eine Vielzahl von Anwendungen ideal machen. Bei allen Verbundwerkstoffen ist jedoch Vorsicht bei der Handhabung und Verarbeitung geboten. Es wird empfohlen, Handschuhe, Masken usw. zu tragen.

Anwendungen

Die ursprüngliche Verwendung von Kevlar war die Verstärkung von Autoreifen, bei denen die Technologie immer noch vorherrscht. Beim Transport werden die Fasern jedoch als Ersatz für Asbest verwendet - zum Beispiel für Bremsbeläge. Die wahrscheinlich bekannteste Anwendung ist der Einsatz von Körperschutz, aber auch feuerfeste Anzüge für Feuerwehrleute, Helme und Handschuhe.

Ihr hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht macht sie attraktiv für den Einsatz als Verstärkung (z. B. in Verbundwerkstoffen, insbesondere wenn Biegetoleranz wichtig ist, z. B. in Flugzeugflügeln). Im Bau haben wir faserverstärkte Beton- und Thermoplastrohre. Korrosion ist ein Hauptproblem für teure Unterwasserrohrleitungen in der Ölindustrie, und die thermoplastische Rohrleitungstechnologie wurde entwickelt, um die Lebensdauer der Rohrleitungen zu verlängern und die Wartungskosten zu senken.

Aufgrund ihrer geringen Dehnungseigenschaften (typischerweise 3,5% Bruch), ihrer hohen Festigkeit und Abriebfestigkeit eignen sich Aramidfasern ideal für Seile und Kabel, und sie werden sogar zum Festmachen von Schiffen verwendet.

In der Sportarena sind Bowstrings, Tennisschlägersaiten, Hockeyschläger, Skier und Laufschuhe einige der Anwendungsgebiete für diese herausragenden Fasern, wobei Segler die Vorteile von aramidverstärkten Rümpfen, Aramidleinen und Kevlar-Abnutzungsflecken an ihren Ellbogen genießen , Knie und Rücken!

Auch in der Musikwelt machen sich Aramidfasern als Instrumentenrohre und Trommelfelle bemerkbar, wobei der Klang über Aramidfaser-Lautsprecherkegel übertragen wird.

Die Zukunft

Regelmäßig werden neue Anwendungen angekündigt, beispielsweise eine Hochleistungsschutzbeschichtung für raue Umgebungen, in der Kevlar-Fasern in einen Ester eingebettet sind. Dies ist ideal für die Beschichtung neuer Stahlrohrleitungen - zum Beispiel in Versorgungsbetrieben, in denen Wasserrohre unter der Erde vergraben können und Budgets die teureren thermoplastischen Alternativen nicht zulassen.

Durch die regelmäßige Einführung verbesserter Epoxide und anderer Harze und die kontinuierliche Steigerung der weltweiten Produktion von Aramiden in vielen Formen (Fasern, Zellstoff, Pulver, Schnittfasern und gewebte Matten) ist die verstärkte Verwendung des Materials in beiden Bereichen gewährleistet Rohform und in Kompositen.