견고하고 내구성이 뛰어난 UHMWPE(초고분자량 폴리에틸렌) 원사는 열가소성 플라스틱 중에서 인장 강도가 가장 높습니다. Spectra® 및 Dyneema®라는 이름으로 이러한 원사를 알 수도 있습니다.
UHMWPE 원사는 고장력, 고습도, 고마모 응용 분야에 탁월한 선택입니다. UHMWPE는 다음을 포함하여 의료에서 제조에 이르기까지 다양한 용도로 사용됩니다.
스카이다이빙, 스키, 낚시를 위한 스포츠 장비
방탄복과 같은 탄도 장비
해양 산업 로프, 코드 및 직물
자동차 산업 장비 및 부품
식품 및 음료 산업 처리
제조 및 벌크 취급 장비
광업, 광물, 토목 공학 및 토목 공사와 같은 산업
많은 종류의 로프와 코드
다양한 등급의 UHMWPE가 있으므로 응용 분야에 적합한 제조업체와 유형을 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어, Honeywell이 제공하는 등급 중 하나는 약 900g/den의 모듈러스와 약 3.6%의 파단 연신율을 갖는 Spectra® 유형 S-900입니다. 이것은 약 6.5%의 파단 신율과 약 396g/den의 계수를 갖는 DSM의 제품 중 하나인 Dyneema® 유형 SK-38와는 많이 다릅니다. 여러 회사에서 다양한 속성 차이가 있는 다양한 등급과 크기를 제공합니다.
다음은 용도에 맞는 재료를 선택할 때 확인해야 할 UHMWPE의 주요 특성 중 일부입니다.
내열성
UHMWPE는 다른 많은 유형의 고강도 섬유보다 내열성이 낮고 많은 일반적인 폴리머보다 융점(화씨 297도에서 305도)이 낮습니다. 모든 등급은 UHMWPE의 특성상 동일한 내열성과 융점을 갖습니다.
예를 들어, UHMWPE는 보안 및 경찰 작업에 사용되는 탄도 방탄복에 적합하지만 소방관 장비 제조에는 적합하지 않습니다. 그러나 모든 등급의 UHMWPE는 비슷한 내열성을 갖습니다.
인장 강도
UHMWPE 원사는 아라미드 원사보다 40% 더 강합니다. 또한 압력이 가해지는 상태에서도 높은 내마모성을 가지며 탄소강보다 내마모성이 15배 더 높습니다. 강도와 파손 방지가 매우 중요한 경우 실 선택을 평가하여 인장 강도 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오.
UHMWPE는 높은 인장 강도로 유명하지만 정확한 인장 특성에 대해서는 항상 제품 사양을 확인하십시오. 강점은 등급에 따라 다르며 각 등급이 정확히 어떻게 도출되는지에 따라 다릅니다. 스카이다이버는 자신의 장비가 높은 스트레스로 인해 파손되는 것을 원하지 않으며, 귀하의 회사는 사고를 유발할 수 있는 결함이 있는 재료를 만드는 일에 참여하고 싶어하지 않을 것입니다.
내구성
등급에 따라 UHMWPE는 일반적으로 350만 ~ 750만 amu의 분자량을 가지며 이는 상당히 높습니다. UHMWPE는 또한 절단 저항이 매우 높습니다. 또한 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)에 필적할 정도로 마찰 계수가 매우 낮아 움직임과 미끄러짐이 수반되는 용도에 매우 적합합니다. 일반적인 예는 지속적으로 반복적인 동작을 경험하는 벌크 처리 장비입니다.
원사는 결국 일정한 인장 하중 하에서 크리프라고 알려진 것을 개발할 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 크리프가 발생하면 이러한 섬유의 점진적인 신장으로 인해 수명이 더 제한될 수 있습니다. 끊임없는 긴장이 있는 상황에서 이를 면밀히 모니터링하십시오.
크리프는 계수 또는 변형에 대한 저항으로 측정됩니다. UHMWPE 섬유는 섬유 방향으로 강도가 높고 모듈러스가 높습니다. 밀도도 낮기 때문에 중량 기준으로 강도가 높습니다.
UHMWPE는 폴리에스터와 같은 다른 섬유보다 크리프가 적습니다. 리커브 보우스트링의 제조에서 크리프가 높은 우려 사항인 경우 모듈러스가 더 높은 UHMWPE 등급이 가장 적합할 수 있습니다. UHMWPE는 또한 아라미드 원사보다 UV 저항성이 훨씬 우수하며 실외 응용 분야에 더 나은 선택이 되는 경향이 있습니다.
예를 들어 계수가 1801g/den인 Dyneema® 유형 SK 99와 계수가 1088g/dn인 유형 DM 20이 있습니다. 이 두 재료는 모두 높은 모듈러스로 간주되지만 선택한 등급에 따라 하나가 다른 것보다 훨씬 높을 수 있습니다. Spectra® 파이버는 모듈러스 범위가 넓은 유사한 제품을 제공합니다.
내화학성/내수성
UHMWPE 원사가 화학 물질과 솔벤트에 노출될 경우 내화학성이 강하고 등급에 관계없이 모든 UHMWPE를 포함한다는 사실을 아는 것이 좋습니다. 일반적으로 대부분의 알칼리, 산, 유기 용제, 탈지제 및 전해 공격에 매우 강합니다.
UHMWPE는 비중이 낮아 물에 뜬다. 또한 내수성이 높아 수상 장비 제조 및 습한 환경 조건에 지속적으로 노출되는 장비에 적합합니다.
예를 들어, 선박의 호저 및 케이블은 물에 대한 높은 저항성과 해염의 마모 작용에 대한 높은 저항성이라는 이중 이점으로 인해 일반적으로 UHMWPE로 구성됩니다.
무독성 및 안전
제대로 만들면 UHMWPE의 모든 등급은 무취, 무미, 무독성입니다. 이것은 제조 작업의 생산 작업자에게 안전을 제공하고 UHMWPE로 만든 제품의 최종 사용자에게 안전을 제공합니다.
의료용으로 탁월한 선택입니다. UHMWPE는 마찰이 거의 없는 관절 소켓 표면을 제공하기 때문에 40년 이상 동안 고관절 전치환술에 널리 사용되었습니다.
어떤 유형이 가장 적합합니까?
모든 변수, 유형 및 크기로 인해 특정 요구 사항을 충족하는 올바른 UHMWPE를 선택하기 어려울 수 있습니다. UHMWPE는 매끄럽고 값비싼 섬유로 가공이 매우 어렵기 때문에 이 특수 섬유를 완제품으로 가공할 수 있는 신뢰할 수 있는 회사를 선택하는 것이 중요합니다.
