PSA-Materialien im Vergleich: Kevlar (Para-Aramid-Fasern) vs. HPPE (Hochleistungs-Polyethylen-Verbundgarn)

Persönliche Schutzausrüstungen (PSA) sind stark reglementiert und in vielen Berufen erforderlich. Bei der Vielzahl der auf dem Markt erhältlichen PSA-Typen wie Kevlar, einer gängigen Marke von Para-Aramid-Materialien, und Hochleistungs-Polyethylen (HPPE)-Verbundgarn ist es schwierig zu wissen, welches Material in Ihrer Umgebung für Ihre Mitarbeiter am besten geeignet ist. Um Ihnen die Entscheidung zu erleichtern, finden Sie hier eine Übersicht über die Vor- und Nachteile von Para-Aramid und HPPE.

Stärke und Langlebigkeit

Kevlar

Kevlar (Para-Aramid-Materialien) wurde in den 1960er und 70er Jahren in großem Umfang als PSA eingeführt. Bis zum heutigen Tag ist es für seine Festigkeit bekannt. Zum Zeitpunkt der Herstellung haben Para-Aramidfasern eine Festigkeit von etwa 2,03/2,06 N/tex. N/tex ist dasselbe wie GPa/g/cm^3 - dies entspricht einer Million Newtonmeter pro Kilogramm. N/tex ist ein Maß für die Kraft pro linearer Dichte. 

Para-Aramidfasern sind synthetische Fasern, die durch Wasserstoffbrücken in starren Polymerketten verbunden sind. Das Verfahren zur Herstellung von Para-Aramid-Fasern sowie ihre kristalline Struktur machen sie mit der Zeit anfällig für Schwächung.

Was schwächt die Para-Aramid-Fasern?

Para-Aramidfasern sind von Natur aus gelb. Jeder Zusatzstoff, auch Farbstoffe, schwächt diese Fasern. Allerdings wird durch das Waschen von Para-Aramidfasern auch ihre Wasserstoffbindung beeinträchtigt, so dass das Material schwächer ist als bei der Auslieferung. 

Im Allgemeinen verlieren Para-Aramidfasern nach acht Waschgängen 15 Prozent ihrer Festigkeit. Dieser Prozentsatz kann sogar noch größer sein, wenn der Wäsche Bleichmittel zugesetzt wird, da sich die Fasern dadurch zersetzen. Da viele Waschmittel einen geringen Anteil an Bleichmittel enthalten, lässt sich diese erhöhte Belastung des Materials nicht immer ganz vermeiden. 

Ultraviolette Strahlen und Feuchtigkeit schwächen das Material ebenfalls. Das bedeutet, dass Para-Aramide nicht ideal für Arbeitsumgebungen im Freien sind, wo die Sonne scheint und die Menschen schwitzen. Jegliche Feuchtigkeit, z. B. der Schweiß einer Person, dehnt die Fasern aus. Wenn sich die Fasern ausdehnen, verändert sich die molekulare Zusammensetzung des Materials. Para-Aramid-Fasern sind im Durchschnitt auch schwerer als HPPE-Fasern, wodurch es bei der Arbeit heißer und weniger atmungsaktiv wird und die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person schwitzt, steigt.

HPPE

HPPE hat das höchste Verhältnis von Zugfestigkeit zu Masse aller verfügbaren Fasern. Es ist 15-mal stärker als Stahl und hat eine Zugfestigkeit von etwa 3,8-3,9 N/tex. Der molekulare Aufbau ist glatt und chemisch inert, wodurch das Material im Vergleich zu Para-Aramidfasern abriebfester ist. Es ist auch stärker, wenn es auf eine starke Abriebkraft trifft. 

HPPE ist unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit (z. B. Schweiß) und UV-Strahlung. Das bedeutet, dass es seine molekulare Integrität auch in rauen Arbeitsumgebungen beibehalten kann, z. B. an Sommertagen im Südosten der USA in nicht umweltkontrollierten Anlagen oder bei direkter Sonneneinstrahlung. 

Aufgrund ihrer Abriebfestigkeit und ihrer allgemeinen Festigkeit sind HPPE-Materialien die besten Produkte für die Glasindustrie, das Abfallrecycling, das Schärfen von Messern, die Lebensmittelverarbeitung, die Blechherstellung und den Automobilbau.

Temperatur

Kevlar

Para-Aramid-Fasern schmelzen nicht. Allerdings beginnen sie sich bei Temperaturen über 500 °C zu zersetzen. Das heißt, sie brennen erst bei Temperaturen von fast 1.000°F. Aus diesem Grund werden Para-Aramid-Fasern häufig von militärischen Truppen verwendet. Die Stärke von Para-Aramidfasern und ihre Fähigkeit, extremen Temperaturen zu widerstehen, machen sie zu einer hervorragenden Schutzausrüstung in Kampfgebieten, in denen feindliche Angriffe schnell und ohne Vorwarnung erfolgen können. 

Para-Aramidfasern eignen sich auch am besten für Personen, die an oder in der Nähe von Öfen/Feuern oder mit Schweißgeräten arbeiten. Diese Fasern sind häufig das wichtigste PSA-Material, das von Feuerwehrleuten verwendet wird.

HPPE

HPPE ist ein Polyethylen-Kunststoff, was bedeutet, dass er schnell brennt. HPPE beginnt sich bei Temperaturen von 220°F oder mehr aufzulösen, was ein Sicherheitsrisiko für Personen darstellt, die in Umgebungen mit hohen Temperaturen arbeiten. 

Polyethylen brennt nicht, sondern schmilzt bei hohen Temperaturen. Dies ist ein Vorteil, wenn Sie das Material recyceln wollen, aber ein Nachteil, wenn der heiße, verflüssigte Kunststoff mit der Haut eines Menschen in Berührung kommt. HPPE sollte daher nicht an Orten verwendet werden, an denen unerwartet hohe Temperaturen auftreten können, da das Material auf der Haut eines Menschen schmelzen und erhebliche Verbrennungen hinterlassen könnte. Aus diesem Grund ist die Verwendung von HPPE-Fasern bei Aufträgen für Militärbekleidung verboten.

Personalisierung

Kevlar

Wie bereits erwähnt, hat Kevlar in seiner natürlichen Form einen gelben Farbton. Denken Sie daran: Wenn die Farbe oder die Atmungsaktivität des Materials verändert wird, wird das Material schwächer. Das Militär verlangt zum Beispiel oft schwarze Para-Aramidfasern zur Tarnung. Obwohl der Unterschied in der Festigkeit für den Träger der Kleidung nicht direkt sichtbar ist, ist er offensichtlich und kann auch die Langlebigkeit des Produkts beeinträchtigen. Para-Aramidfasern werden am besten so belassen, wie sie aus den Spinndüsen der Trocken- und Nassspinnerei kommen.

HPPE

HPPE ist vollständig anpassbar. Seine Fasern werden durch ein Gelspinnverfahren hergestellt, und ihr molekularer Aufbau wird durch Zusatzstoffe nicht geschwächt. Daher können die Kunden ihrem HPPE ohne Folgen Weichmacher, Farbstoffe, Öle und verschiedene Schutzfasern zusetzen. HPPE kann auch mit ANSI-Hi-Vis-Polyester und reflektierendem Sichtbarkeitsband versehen werden, um die Sichtbarkeit bei Bauarbeiten oder Arbeiten in gefährlichen Bereichen, z. B. entlang von Autobahnen, zu erhöhen. 

Die Hersteller sind dazu übergegangen, CBD-Öl mit HPPE zu mischen, um die Schmerzen zu lindern und ein ruhiges Arbeitsumfeld zu schaffen. Häufig fügen die Hersteller auch Baumwolle oder andere weiche Materialien hinzu, um die PSA für die Arbeitnehmer attraktiver und bequemer zu machen. Eine weitere gängige Anpassung ist das Hinzufügen von Daumenlöchern, Daumenschlaufen und Netzrückseiten. 

Die Daumenlöcher und Schlaufen verhindern, dass die PSA verrutscht, wenn die Arbeiter ihre Ellbogen bewegen oder schwere Gegenstände heben, und der Netzrücken erhöht die Atmungsaktivität und fördert die Kühlung. Aufgrund der anpassbaren Eigenschaften, der molekularen Festigkeit und der Flexibilität von HPPE sind in der Regel höhere Anfangsinvestitionen im Vergleich zu Para-Aramiden erforderlich. Die Langlebigkeit von HPPE-Produkten kann jedoch langfristig zu Kosteneinsparungen führen, da sie viel seltener ersetzt werden müssen als Paraaramid-PSA.

Das Urteil

Hier sind die "Gewinner", basierend auf den Elementen, die wir in diesem Artikel beschrieben haben. Die bevorzugten PSA-Materialien bei Berücksichtigung der folgenden Elemente sind:

Hochtemperatur - Kevlar Para-Aramid PSA gewinnt

• Para-Aramidfasern sind die bevorzugte PSA in Umgebungen, die großer Hitze ausgesetzt sind.
• Dies ist das bevorzugte Material für die Arbeit bei der Brandbekämpfung, beim Schweißen, bei Arbeiten in der Nähe von Öfen usw.

Festigkeit und Langlebigkeit - HPPE gewinnt

• HPPE ist ein viel stärkeres Material (Festigkeit) als Kevlar (Para-Aramid-Gewebe) und hat eine hohe Schnitt- und Abriebfestigkeit.
• HPPE wird durch UV-Licht und Schweiß nicht beschädigt wie Kevlar-Para-Aramid-PSA und hält bis zu 6 Mal länger. 
• Dies ist das bevorzugte Material, wenn es um Arbeiten in der Glasindustrie, im Abfallrecycling, beim Schärfen von Messern, in der Lebensmittelverarbeitung, in der Blechproduktion und in der Automobilherstellung geht, um nur einige zu nennen.

Personalisierung - HPPE gewinnt

• HPPE-Verbundgarne sind vollständig anpassbar, ohne ihre überragende Festigkeit zu beeinträchtigen.
• Kevlar-Para-Aramid-PSA wird durch Zusatzstoffe und Sonderfarben geschwächt und muss daher häufiger ausgetauscht werden.

Letztlich gibt es kein richtiges oder falsches Material. Ihre Wahl hängt von Ihrem Arbeitsumfeld ab. Da Sie nun jedoch die Stärken und Schwächen der einzelnen Materialien und die Umgebungen, für die sie am besten geeignet sind, kennen, können Sie eine fundierte Entscheidung treffen, mit der Sie sich wohl fühlen.