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高強度・高弾性ポリエチレン繊維メーカーがその性能を紹介

(1) 優れた耐衝撃性
UHMWPE 繊維は、ガラス転移温度が低い熱可塑性繊維です。靭性が高く、塑性変形の過程でエネルギーを吸収します。したがって、その複合材料は、高いひずみ速度および低温でも優れた機械的特性を維持します。耐衝撃性はカーボンファイバー、アリロンファイバー、グラスファイバー複合材よりも優れています。UHMWPE繊維複合材の比衝撃総吸収エネルギーEt/Pは、それぞれ炭素繊維、アラミド繊維、Eガラス繊維の1.8倍、2.6倍、3倍です。UHMWPE 繊維複合材の防弾能力はアラミド繊維の 2.5 倍です。UHMWPE繊維の衝撃強度はナイロンとほぼ同等であり、高速衝撃時のエネルギー吸収量はPPTA繊維やナイロン繊維の2倍です。この性能は防弾材料の製造に非常に適しています。
(2) 良好な曲げ性能
高分子量ポリエチレン繊維は優れた曲げ特性を持ち、壊れることなく編みコイルや結び目を形成できます。ガラス繊維、カーボン繊維、アリロン繊維は曲げ特性が劣ります。各種繊維の加工特性を比較すると、高分子量ポリエチレンは結合強度とリング形成強度が高く、UHMWPE繊維はアラミド繊維よりもリング形成性能に優れていることがわかります。

図11

(3) 繊維の耐クリープ性
HSHMPE ファイバーのクリープ性能は、使用環境の温度と負荷に依存します。HSHMPE 繊維の 35℃、1g/d 荷重におけるクリープ性能を表 3 に示します。従来の繊維と比較して、HSHMPE 繊維の耐クリープ性能は優れています。
(4) 優れた耐湿性と耐薬品性
ポリエチレンは化学構造が単純なため、耐食性に優れています。この繊維で作られた製品は、酸、アルカリ、汚れた海水などに接触しても強度が低下しません。UHMWPE繊維は分子配向性と結晶性が高く、高分子の断面積が小さいため鎖の配列が密で、水分子や化学試薬の浸食を効果的に防止し、優れた耐溶剤溶解性を備えています。スペクトラ繊維は、水、油、酸、塩基溶液などのさまざまな媒体に半年間浸漬しても、その強度を完全に保持します。Spectra ファイバーは水に浸漬しても最長 2 年間その強度を維持し、生物的腐食にも耐性があります。表 1 -- 8 に、さまざまな化学媒体におけるスペクトラ繊維とケブラー繊維の強度保持率を示します。UHMWPE繊維の高分子鎖には、活性試薬の攻撃を受けやすい芳香環、アミノ基、ヒドロキシル基などの化学基が含まれておらず、結晶性が高いため、さまざまな苛性環境下での強度が90%以上維持され、アラミド繊維は強酸、強塩基が大幅に減少します。
(5) 耐摩耗性
一般に弾性率が大きくなると材料の耐摩耗性は低下しますが、UHMWPE繊維の場合はその逆の傾向があり、摩擦係数が低いため耐久性が高くなります。Spectra900PE 繊維ロープは、アラミド繊維よりも破断サイクル数 N が 8 倍高く、アラミド繊維よりも高い摩耗強度と曲げ疲労強度を備えています。加工が容易なため、産業界での応用が期待できます。プラスチッククラウンのUHMWPEの耐摩耗性は炭素鋼の数倍、黄鋼耐摩耗性は通常のポリエチレンの数十倍であり、相対分子量が高いため、耐摩耗性能はさらに向上しますが、相対分子量が特定の値に達すると、耐摩耗性は相対分子量が高くても変化しなくなります。
(6) 電気絶縁性、耐光性
UHMWPE 繊維強化複合材料は、誘電率と誘電損失の値が低く、レーダー波の反射が少ないため、ガラス繊維強化複合材料よりもレーダー波の透過率が高くなります。ポリエチレン材料は誘電率が高く、省電力損失値が小さいため、各種レドームの製造に適しています。さらに、UHMWPE の絶縁耐力は約 700kV/mm であり、アークや電気火花の伝達を制御できます。
1500 時間の照射後でも、UHMWPE 繊維の強度保持率は約 68 パーセントですが、他の繊維は 50 パーセント未満です。


投稿日時: 2022 年 8 月 15 日