丈夫で耐久性のある UHMWPE (超高分子量ポリエチレン) 糸は、熱可塑性樹脂の中で最高の引張強度を備えています。 Spectra® と Dyneema® という名前でこれらの糸を知っているかもしれません。
UHMWPE 糸は、高張力、高水分、および高摩耗用途に最適です。 UHMWPE には、医療から製造まで、次のような幅広い用途があります。
スカイダイビング、スキー、釣り用のスポーツ用品
ボディアーマーなどの防弾装備
海洋産業のロープ、コード、テキスタイル
自動車産業用機器および部品
食品および飲料産業の加工
製造およびバルク処理装置
鉱業、鉱物、土木工学、土工などの産業
多くの種類のロープとコード
さまざまなグレードの UHMWPE が利用できるため、用途に適したメーカーとタイプを選択することが重要です。 一例として、Honeywell が提供するグレードの 1 つは Spectra® タイプ S-900 で、弾性率は約 900 g/den、破断点伸びは約 3.6% です。 これはたまたま、DSM の製品の 1 つである Dyneema® タイプ SK-38 とは大きく異なります。Dyneema® タイプ SK-38 は、モジュラスが約 396 g/den で、破断点伸びが約 6.5% です。 いくつかの会社は、さまざまな特性の違いを持つさまざまなグレードとサイズを多数提供しています。
アプリケーションの材料を選択する際に確認すべき UHMWPE の主要な特性の一部を以下に示します。
耐熱性
UHMWPE は、他の多くの種類の高強度繊維よりも耐熱性が低く、多くの一般的なポリマーよりも融点が低くなります (華氏 297 度から 305 度)。 UHMWPE の性質上、すべてのグレードの耐熱性と融点は同じです。
例として、UHMWPE は、警備や警察の仕事で使用される防弾防弾チョッキには適していますが、消防士の装備の製造には適していません。 しかし、UHMWPE のすべてのグレードは同様の耐熱性レベルを持っています。
抗張力
UHMWPE 糸は、アラミド糸よりも 40% 強力です。 また、圧力下でも耐摩耗性が高く、炭素鋼の 15 倍の耐摩耗性があります。 強度と破損防止が非常に重要な場合は、糸の選択を評価して、引張強度の要件を満たしていることを確認してください.
UHMWPE は高い引張強度で知られていますが、正確な引張特性については常に製品仕様を確認してください。 グレードによって強みが異なり、それぞれのグレードがどのように引き出されるかが正確です。 スカイダイバーは、高い負荷がかかった状態でギアが壊れることを望んでいません。あなたの会社は、将来的に事故を引き起こす可能性のある欠陥のある材料の作成に関与したくないでしょう.
耐久性
グレードにもよりますが、UHMWPE の分子量は通常 350 万から 750 万 amu と非常に高くなります。 また、UHMWPE は非常に高い耐切断性を備えています。 また、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) に匹敵する非常に低い摩擦係数を備えているため、動きや滑りを伴う用途に適しています。 一般的な例は、絶え間なく繰り返し動作するバルク処理装置です。
糸は、一定の張力負荷の下で最終的にクリープと呼ばれるものを発生させる可能性があることに注意することが重要です. クリープが発生すると、繊維が徐々に伸びて寿命が短くなる可能性があります。 容赦ない緊張状態でこれを注意深く監視してください。
クリープは弾性率、または変形に対する抵抗で測定されます。 UHMWPE 繊維は、繊維方向に高い強度と高い弾性率を備えています。 また、密度が低いため、重量当たりの強度が高いです。
UHMWPE は、ポリエステルなどの他の繊維よりもクリープが少ないです。 クリープが大きな懸念事項である場合 (おそらくリカーブ ボウストリングの製造において)、弾性率の高い UHMWPE グレードが最適です。 また、UHMWPE はアラミド糸よりもはるかに優れた UV 耐性を備えており、屋外用途に適している傾向があります。
例として、モジュラスが 1801 g/den の Dyneema® タイプ SK 99 と、モジュラスが 1088 g/dn のタイプ DM 20 があります。 これらの材料は両方とも高弾性率と見なされますが、選択するグレードによっては、一方が他方よりも大幅に高くなる可能性があります。 Spectra® ファイバーにも同様の製品があり、幅広い弾性率範囲があります。
耐薬品性/耐水性
UHMWPE ヤーンが化学薬品や溶剤にさらされる場合、グレードに関係なく、すべての UHMWPE を含む耐薬品性が高いことを知っておくとよいでしょう。 通常、ほとんどのアルカリ、酸、有機溶剤、脱脂剤、電解攻撃に対して高い耐性があります。
UHMWPE は比重が小さいため、水に浮きます。 また、高い耐水性を備えているため、水上ギアの製造や、常に湿った環境条件にさらされる機器の使用に適しています。
たとえば、船舶のホーサーとケーブルは、耐水性が高く、海塩の摩耗作用に対する耐性が高いという 2 つの利点があるため、一般に UHMWPE で構成されています。
無毒で安全
適切に製造された場合、すべてのグレードの UHMWPE は無臭、無味、無毒です。 これにより、製造作業における製造作業員の安全が確保されるだけでなく、UHMWPE で製造された製品のエンド ユーザーの安全も確保されます。
医療用途に最適です。 UHMWPE は、ほぼ摩擦のない関節ソケット表面を提供するため、40 年以上にわたって股関節全置換術に使用されてきたことで有名です。
あなたにぴったりのタイプは？
すべての変数、タイプ、およびサイズがあるため、特定の要件を満たす適切な UHMWPE を選択することは困難な場合があります。 UHMWPE は滑らかで高価な繊維であり、加工が非常に難しいため、この特殊な繊維を最終製品に加工するには、信頼できる会社を選択することが重要です。
