Vergelijken van PBM-materialen: Kevlar (para-aramide vezels) vs HPPE (hoogwaardig polyethyleen composietgaren)

Persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM's) zijn streng gereglementeerd en voor veel beroepen verplicht. Er zijn zoveel soorten PBM's op de markt, zoals Kevlar, een veelgebruikt merk para-aramide, en hoogwaardig polyethyleen (HPPE) composietgaren, dat het moeilijk is om te weten welk materiaal het beste presteert voor uw werknemers in uw omgeving. Om de beslissing gemakkelijker te maken, volgt hier een overzicht van de voor- en nadelen van para-aramide en HPPE.

Kracht en duurzaamheid

Kevlar

Kevlar (para-aramide materiaal) werd in de jaren 60 en 70 op commerciële schaal geïntroduceerd als PBM. Tot op de dag van vandaag staat het bekend om zijn sterkte. Op het moment van creatie hebben para-aramidevezels een sterkte van ongeveer 2,03/2,06 N/tex. N/tex is hetzelfde als GPa/g/cm^3 - dit komt overeen met een miljoen newtonmeters per kilogram. N/tex is een maat voor de kracht per lineaire dichtheid. 

Para-aramide vezels zijn synthetische vezels die door middel van waterstofbruggen met elkaar verbonden zijn in stijve polymeerketens. Het proces om para-aramide vezels te maken, en ook hun kristallijne structuur, maakt ze kwetsbaar voor verzwakking na verloop van tijd.

Wat verzwakt para-aramide vezels?

Para-aramide vezels zijn van nature geel. Elke toevoeging, inclusief kleurstoffen, verzwakt deze vezels. Dat gezegd hebbende, het wassen van para-aramide vezels tast ook hun waterstofbinding aan en maakt het materiaal zwakker dan toen het uit de fabriek kwam. 

Over het algemeen verliezen para-aramide vezels 15 procent van hun sterkte na acht wasbeurten. Dit percentage kan nog hoger zijn als er bleekmiddel aan het wasgoed wordt toegevoegd, omdat dit de vezels doet ontbinden. Omdat veel wasmiddelen een kleine hoeveelheid bleekmiddel in de oplossing hebben, is dit verhoogde leed aan het materiaal niet altijd volledig te voorkomen. 

Ultraviolette straling en vocht verzwakken het materiaal ook. Dit betekent dat para-aramides niet ideaal zijn voor werkomgevingen buitenshuis waar de zon schijnt en mensen zweten. Vocht, zoals het zweet van een persoon, rekt de vezels uit. Wanneer de vezels uitrekken, verandert de moleculaire samenstelling van het materiaal. Para-aramidevezels zijn gemiddeld ook zwaarder dan HPPE-vezels, waardoor het een warmer en minder ademend materiaal is om in te werken en de kans toeneemt dat iemand gaat transpireren.

HPPE

HPPE heeft de hoogste verhouding treksterkte/massa van alle beschikbare vezels. Het is 15 keer sterker dan staal, met een treksterkte van ongeveer 3,8-3,9 N/tex. De moleculaire samenstelling is glad en chemisch inert, waardoor het materiaal beter bestand is tegen schuren dan para-aramide vezels. Het is ook sterker wanneer het in aanraking komt met een sterke schurende kracht. 

HPPE wordt niet aangetast door vocht (zoals zweet) of UV-straling. Dit betekent dat het zijn moleculaire integriteit kan behouden ondanks zware werkomstandigheden, zoals zomerdagen in het zuidoosten van de Verenigde Staten in fabrieken zonder klimaatregeling of in direct zonlicht. 

Vanwege de slijtvastheid en algemene sterkte zijn HPPE-materialen de beste producten voor mensen in de glas-, afvalrecycling-, messenslijp-, voedselverwerkings-, plaatwerkproductie- en autoproductie-industrie.

Temperatuur

Kevlar

Para-aramide vezels smelten niet. Ze beginnen echter af te breken bij temperaturen boven 500°C. Dit betekent dat ze pas verbranden als ze worden blootgesteld aan temperaturen van bijna 1.000°F. Daarom worden para-aramide vezels vaak gebruikt door militaire troepen. De sterkte van para-aramides en hun vermogen om extreme temperaturen te weerstaan, maken ze tot geweldige beschermende uitrusting in gevechtszones waar vijandige aanvallen snel en zonder waarschuwing kunnen plaatsvinden. 

Para-aramide vezels zijn ook het meest geschikt voor mensen die werken op of in de buurt van ovens/vuren of met lasapparatuur. Deze vezels zijn vaak het belangrijkste PBM-materiaal dat brandweerlieden gebruiken.

HPPE

HPPE is een polyethyleen kunststof, wat betekent dat het snel verbrandt. HPPE begint op te lossen bij temperaturen van 220°F of hoger, wat een veiligheidsrisico vormt voor mensen die in omgevingen met hoge temperaturen werken. 

In plaats van te verbranden, smelt polyethyleen bij hoge temperaturen. Dit is een voordeel als je het materiaal wilt recyclen, maar een nadeel als dat hete, vloeibare plastic in contact komt met iemands huid. HPPE mag daarom niet worden gebruikt op plaatsen waar onverwacht hoge temperaturen kunnen voorkomen, omdat het materiaal dan op iemands huid kan smelten en ernstige brandwonden kan achterlaten. Om deze reden mogen HPPE-vezels niet gebruikt worden voor militaire kledingcontracten.

Aanpassing

Kevlar

Zoals eerder gezegd is Kevlar in zijn natuurlijk geproduceerde vorm geel van kleur. Onthoud dat wanneer de kleur of het ademend vermogen van het materiaal wordt veranderd, het materiaal zwakker wordt. Het leger vraagt bijvoorbeeld vaak om zwarte para-aramide vezels voor camouflage. Hoewel het verschil in sterkte niet direct zichtbaar is voor degene die de kleding draagt, is het wel zichtbaar en kan het ook de levensduur van het product verminderen. Para-aramidevezels worden het best bewaard zoals ze zijn wanneer ze uit de spindoppen komen na droog jet nat spinnen.

HPPE

HPPE is volledig aanpasbaar. De vezels worden geproduceerd door middel van een gel-spinproces en hun moleculaire samenstelling verzwakt niet door toevoegingen. Daarom kunnen klanten zonder problemen weekmakers, kleurstoffen, oliën en verschillende beschermende vezels aan hun HPPE toevoegen. Aan HPPE kan ook ANSI hi-vis polyester en reflecterende zichtbaarheidstape worden toegevoegd om het product beter zichtbaar te maken voor bouwwerkzaamheden of werk in gevaarlijke gebieden, zoals langs snelwegen. 

Fabrikanten zijn CBD-olie gaan mengen met HPPE om pijn te verzachten en een rustige werkomgeving te bevorderen. Fabrikanten voegen ook vaak katoen of andere zachte materialen toe om de PBM aantrekkelijker en comfortabeler te maken voor werknemers. Een andere veel voorkomende aanpassing is het toevoegen van duimgaten, duimlussen en gaasruggen. 

De duimgaten en lussen voorkomen dat de PBM verschuift wanneer werknemers hun ellebogen bewegen of zware voorwerpen tillen, en de rug van gaas zorgt voor meer ademend vermogen en koeling. Door alle aanpasbare kenmerken, moleculaire sterkte en flexibiliteit vergt HPPE doorgaans een grotere investering in vergelijking met para-aramides. De duurzaamheid van HPPE-producten kan echter leiden tot kostenbesparingen op de lange termijn, omdat ze veel minder vaak vervangen hoeven te worden dan para-aramide PBM.

De uitspraak

Dit zijn de "winnaars", gebaseerd op de elementen die we in dit artikel hebben beschreven. De PBM's die de voorkeur genieten wanneer de volgende elementen in overweging worden genomen, zijn:

Hoge Temperatuur - Kevlar Para-aramide PBM wint

• Para-aramide vezels zijn de PBM's bij uitstek in omgevingen die worden blootgesteld aan grote hitte.
• Dit is het materiaal bij uitstek voor brandbestrijding, lassen, werken in de buurt van ovens, enz.

Sterkte en duurzaamheid - HPPE wint

• HPPE is een veel sterker materiaal (treksterkte) dan Kevlar (para-aramide stof) en is zeer snij- en schuurbestendig.
• HPPE wordt niet aangetast door UV-licht en zweet zoals Kevlar para-aramide PBM's en gaat tot 6x langer mee. 
• Dit is het materiaal dat de voorkeur geniet bij het werken in onder andere glas, afvalrecycling, messenslijpen, voedselverwerking, plaatwerkproductie en de auto-industrie.

Aanpassing - HPPE wint

• HPPE composietgarens zijn volledig aanpasbaar zonder afbreuk te doen aan hun superieure sterkte.
• Kevlar para-aramide PBM verzwakt door additieven en aangepaste kleuren; daarom moet het vaker worden vervangen.

Uiteindelijk is er geen goed of fout materiaal. Je keuze hangt af van je werkomgeving. Maar nu je de sterke en zwakke punten van elk materiaal kent en weet voor welke omgevingen ze het meest geschikt zijn, kun je een weloverwogen beslissing nemen waar je je goed bij voelt.