Kelvar - Hochleistungsfasern für extreme Belastungen!

Kelvar, ein bemerkenswerter Vertreter der Hochleistungsmaterialien, ist eine aramidfaser, die für ihre aussergewöhnliche Festigkeit und Steifigkeit bekannt ist. Diese Eigenschaften machen Kelvar zu einem idealen Material für Anwendungen, bei denen es auf hohe mechanische Beanspruchungen ankommt.

Chemische Zusammensetzung und Struktur

Kelvar besteht aus Polyparaphenylenterephthalamid-Molekülen, die in langen Ketten angeordnet sind. Diese Ketten werden durch starke Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden, was zu einer extrem stabilen Molekülstruktur führt. Die aromatischen Ringe in der chemischen Struktur des Kelvars verleihen ihm ausserdem eine hohe Wärmebeständigkeit.

Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Eigenschaften von Kelvar sind bemerkenswert:

• Zugfestigkeit: Kelvar weist eine Zugfestigkeit von über 3 GPa auf, was bedeutet, dass es enorme Lasten tragen kann, bevor es reißt.
• Steifigkeit: Die hohe Steifigkeit von Kelvar sorgt dafür, dass es sich nur minimal unter Belastung verformt.
• Hitzebeständigkeit: Kelvar behält seine mechanischen Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen (bis zu 250 °C)

Diese Kombination aus Eigenschaften macht Kelvar zu einem idealen Material für eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Industriezweigen.

Anwendungen von Kelvar

Kelvar findet Anwendung in einer Vielzahl von Bereichen, darunter:

• Schutzkleidung: Aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit und Steifigkeit wird Kelvar häufig zur Herstellung von schusssicheren Westen, Helmen und anderen Schutzkleidungsstücken verwendet.
• Seile und Kabel: Kelvarseile sind stärker als Stahlseile gleicher Dicke und weisen zudem eine geringere Dichte auf. Sie werden in der Schiffsindustrie, für Helikopter-Rettungsgeschirre und Kletterausrüstung verwendet.
• Verstärkung von Verbundwerkstoffen: Kelvarfasern können in Verbundwerkstoffe eingebettet werden, um deren Festigkeit und Steifigkeit zu erhöhen. Diese Materialien werden in der Luftfahrt-, Automobil- und Bootsindustrie eingesetzt.

Herstellung von Kelvar

Kelvar wird durch einen mehrstufigen Prozess hergestellt:

1. Polymerisation: Die Monomere p-Phenylendiamin und Terephthalsäure werden zur Polymerisation umgesetzt, um Polyparaphenylenterephthalamid (PPTA) herzustellen.

2. Spinnen: Die PPTA-Lösung wird durch Spinndüsen gepresst, um faserförmige Stränge zu erzeugen.

3. Strecken: Die Fasern werden dann mechanisch gestreckt, um ihre molekulare Ordnung zu erhöhen und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.

4. Wärmebehandlung: Eine Wärmebehandlung stabilisiert die Fasern und verleiht ihnen ihre endgültigen Eigenschaften.

Kelvar ist ein faszinierendes Material mit herausragenden Eigenschaften. Seine hohe Festigkeit, Steifigkeit und Hitzebeständigkeit machen es zu einer vielseitigen Lösung für anspruchsvolle Anwendungen in verschiedenen Branchen.