Was sind Zylon-Fasern?
Zylon-Fasern sind Fasern, die aus einem Material namens Polyparaphenylenbenzobisoxazol hergestellt werden.
Der Begriff bezieht sich auf Fasern mit hoher Festigkeit, hohem Elastizitätsmodul, hoher Hitzebeständigkeit und Flammwidrigkeit. Während sich herkömmliche Fasern bei hohen Temperaturen zersetzen, sind Zylon-Fasern selbst bei ultrahohen Temperaturen von 650 °C zersetzungsbeständig.
Sie behalten auch bei 500 °C eine hohe Beständigkeit. Diese Beständigkeit, die Hitzebeständigkeit und der Elastizitätsmodul machen sie zu einer sehr starken Faser und zur stärksten unter den organischen Faserprodukten, die derzeit als Handelsware erhältlich sind.
Anwendungen von Zylon-Fasern
Je polymerer eine Faser ist, desto mehr Moleküle sind miteinander verbunden, um ein hartes, starkes Produkt zu erhalten; Zylon-Fasern haben als Polymerfasern eine hohe Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit. Diese Eigenschaft wird vor allem dort genutzt, wo sie hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
Aramidfasern wurden in den 1960er Jahren entwickelt und sind eine weitere Faser mit hervorragender Leistung, aber in den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Zylon-Fasern gestiegen, da sie noch besser als die beiden anderen sind.
Zu den spezifischen Anwendungen für Zylon-Fasern gehören:
1. Als Schutzmittel für Maschinen
Im Maschinenbau sind Metalle beispielsweise beim Schweißen sehr hohen Temperaturen ausgesetzt. Da gewöhnliche Roboter und andere Maschinen oft aus Metall oder Harz bestehen, ist es nicht ungewöhnlich, dass sie unter der Hitze des Schweißens schmelzen, wenn sie in ihrem ursprünglichen Zustand belassen werden.
Durch die Abdeckung des Roboters mit einem Gewebe aus Zylon-Fasern als Schutzmittel wird der Roboter sehr widerstandsfähig.
2. Uniformen für die Brandbekämpfung
Feuerwehruniformen aus Zylon-Fasern mit ihren flammhemmenden Eigenschaften sind nützlich für Rettungskräfte, die ohne Angst vor Verbrennungen in den Brandherd springen.
3. Schutzhandschuhe
Aufgrund ihrer hohen Festigkeit, Elastizität und Hitzebeständigkeit werden sie auch als Rohmaterial für Sicherheitshandschuhe verwendet. Abgesehen davon, dass sie im Vergleich zu Lederprodukten, synthetischen Fasern und Baumwolle eine überwältigende schnitthemmende Wirkung haben, zeichnen sie sich auch durch ihr geringes Gewicht und ihre Widerstandsfähigkeit gegen Alterungsprozesse aus.
4. Verstärkung
Aufgrund ihrer hohen Festigkeit und ihres Elastizitätsmoduls werden sie häufig zur Verstärkung von Gummi- und Harzprodukten verwendet. Wenn die Anwendung als eigenständiges Produkt nicht ausreicht, können sie mit anderen Fasern zu einem Produkt zusammengesetzt werden.
Sie werden beispielsweise auch für Sauger verwendet, da sie den Abbau verzögern und Stöße absorbieren können, wenn sie mit Zylon gemischt werden, das hohe Stoßdämpfungseigenschaften aufweist.
Merkmale von Zylon-Fasern
Zylon-Fasern werden aus Polyparaphenylenbenzobisoxazol, kurz PBO, hergestellt, das entsprechend seiner Struktur in cis- und trans-Form erhältlich ist, wobei die cis-Form als Rohstoff für die derzeit im Umlauf befindlichen Produkte verwendet wird.
Zylon-Fasern sind wesentlich haltbarer und hitzebeständiger als Polyester, das normalerweise für Beschichtungen verwendet wird, da die Molekülanordnung von Zylon-Fasern ganz anders ist als bei anderen Materialien. Bei synthetischen Fasern liegen die Moleküle in einem dispergierten Zustand vor, unabhängig von der Faserachse.
Betrachtet man dagegen die Struktur von Zylon-Fasern, so sind die Moleküle nahezu parallel zur Faserachse angeordnet. Je paralleler die Moleküle in einer Faser zur Faserachse angeordnet sind, desto stabiler ist sie in der Regel. Dies macht Zylon-Fasern unvergleichlich haltbarer.
Struktur von Zylon-Fasern
Zylon-Fasern werden durch ein Verfahren hergestellt, das als „Flüssigkristallspinnen“ bekannt ist. Als Polymer sind die PBO-Moleküle normalerweise flüssig, aber ihre Molekülanordnung ist regelmäßig und ihre physikalischen Eigenschaften sind kristallähnlich, daher der Begriff „flüssigkristalliner Zustand“. Dieses Phänomen ähnelt dem Zustand der Materie beim Übergang von fest zu flüssig und von flüssig zu gasförmig, und im Falle der PBO-Moleküle sind sie im Flüssigkristallzustand stabil.
Unter Ausnutzung dieses stabilen Zustands werden Zylon-Fasern durch Spinnen hergestellt, wobei die Molekülketten erfolgreich vermischt werden. Fasern, die durch dieses Flüssigkristallspinnen hergestellt werden, sind oft sehr haltbar, und neben PBO-Fasern werden auch Aramidfasern auf diese Weise hergestellt.