一つの物性ではなく、避けたい故障を基準に選ぶ
適したUHMWPE板材は、完成部品がどのような条件に耐える必要があるかによって変わります。低摩擦が求められるガイド、アブレシブ摩耗を受けるライナー、連続して荷重がかかるパッドでは、確認すべきデータが異なります。グレードを比較する前に、材料の減耗、摺動抵抗、衝撃による損傷、すきまの減少、変形など、避けたい故障を明確にしてください。その要件に応じて、必要なデータと試験条件を決めます。
選定時に考慮すべき材料の利点と限界については、当社の UHMWPEの利点と限界ガイドをご覧ください。本記事では、業種名や目立つ物性だけで選ぶのではなく、実際の使用条件をグレードと部品の仕様に反映する方法を扱います。
比較するグレードを特定する
正確なグレード名と、その配合および素材形状に対応する技術データを確認してください。仕様に必要な場合は、バージン材、再生材、添加剤で改質した材料のいずれかも明確にします。分子量の記載だけでは、完成部品の許容荷重、摩耗寿命、用途への適合性は判断できません。
供給元やグレードを比較するときは、各物性の定義、試験方法、試験片、試験温度を確認してください。データシートの代表値は、納入する板材について合意した受入基準値ではありません。供給されるグレードの識別情報を購入仕様と対応させ、色が同じという理由だけで同等の配合と判断しないでください。
摩耗、衝撃、付着物の離れやすさを分けて考える
ライナーでは、主な問題がアブレシブ摩耗による減耗、衝撃部でのえぐれ、搬送物の付着のどれかを記録してください。取り扱う材料、粒子の形状と大きさ、水分、動きも明確にします。摺動摩擦が低いという試験結果だけでは鋭い粒子への耐性は判断できず、摩耗試験の結果から湿ったばら積み材料の離れやすさを予測することもできません。
繰り返し衝撃が選定を左右する場合は、衝撃が生じる位置、板材の裏側の支持構造、使用温度を示してください。提案グレードの衝撃データを、用途に関連する条件で比較します。衝撃強さの値だけで支持のないパネルを選んだり、分子量を高くすれば部品形状の問題が解消すると考えたりしないでください。
実際に摺動する材料の組合せを比較する
ガイドやスライドパッドでは、相手材とその表面仕上げ、接触面積、荷重、速度、動き、潤滑条件を明確にしてください。異物混入や洗浄の条件も加えます。特定の試験面に対して測定した摩擦係数は、あらゆるチェーン、ベルト、軸に共通する値ではありません。接触条件と試験方法が実際の用途に関連する場合に限って結果を比較してください。
スティックスリップや始動時の大きな抵抗が問題になる場合は、始動時と運転中の挙動を分けて確認してください。連続摺動では、接触圧力と速度に加え、摩擦熱の発生と放熱を合わせて評価します。グレードごとの摩耗データや限界PV値（圧力と速度の積）は、試験条件とともに確認する必要があります。「自己潤滑性」という説明だけで、あらゆる無潤滑運転に適すると判断することはできません。
持続荷重と運転時のすきまを確認する
部品に持続的な荷重がかかる場合は、短時間の強度だけでなくクリープも評価してください。クリープは、応力が持続して作用することで時間とともに進む変形で、温度の影響も受けます。荷重がかかる時間、荷重を受ける面積、支持構造、形状やすきまの許容変化を定めてください。室温での強度値だけでは、長期間使用した際の寸法変化は判断できません。
板厚は一般的な厚さの範囲から選ぶのではなく、部品形状、支持構造、摩耗代、必要なはめあいに基づいて選定してください。設計確認には、固定位置と熱による伸縮を許容する余裕も含めます。狭いすきまの維持や構造荷重の支持が選定を左右する場合は、UHMWPE板材を厚くすれば十分と考えず、他の材料や支持構造も比較してください。
温度と薬品接触の条件を漏れなく示す
通常の温度、最高温度とその継続時間、最低温度、洗浄サイクル、局所的に発熱する摺動接触部を示してください。融点と使用可能温度は区別します。実際の荷重と温度における許容変形を確認し、グレードに対応したデータがないまま、室温の結果を高温・低温での運転に当てはめないでください。
薬品に接触する場合は、洗浄剤を含め、各物質や混合物、その濃度、温度、接触時間を明確にしてください。接触中に部品へ応力がかかるかどうかも示します。一般的な「耐薬品性」という説明だけでは、濃厚な酸化性酸や組成が変わるプロセス混合物との適合性は判断できません。提案された用途について、グレードごとの情報と関連条件での確認を用いて評価してください。
特殊な性能は個別に仕様を定める
静電気対策では、必要な電気特性、測定方法、使用条件を定めてください。帯電防止、静電気拡散、導電の各グレードは同じ意味ではありません。設備側にも、想定する電荷の放電経路を確保する必要があります。黒い板材や材料の電気抵抗値だけでは、可燃性粉じんのある環境で設備が安全に使えることは示せません。
食品に接触する場合は、対象市場、食品、接触条件を明確にしてから、供給する配合に適用される書類を確認してください。屋外使用では、提案するUV安定化グレードと想定する暴露条件に対応した根拠資料を求めてください。色、滑らかな表面、UHMWPEという一般名称は、必要な材料資料の代わりにはなりません。
まとまった数量の供給前に代表条件での確認方法を合意する
性能に不確かな点がある場合は、想定する接触材料の組合せと使用サイクルで、サンプルや初回製作部品を評価する方法を定めてください。摩耗、始動抵抗、温度上昇、寸法変化、すきまの維持など、測定する項目と受入基準を合意します。結果を解釈し比較できるように、グレード、形状、条件を記録してください。
代表条件での試験は、示された使用条件の評価に役立ちます。ただし、試験していない条件での性能や、一定の交換間隔を保証するものではありません。提案グレードが選定を左右する要件を満たせない場合は、まとまった数量の製造に進む前に、材料または部品設計を見直してください。
使用条件と材料仕様を当社へお送りください
選定を左右する摩耗・摺動要件、荷重と温度の条件、指定グレード、板材寸法または現行図面、数量、納入先を当社へお送りください。必要な材料記録と受入検査項目もお知らせください。当社の UHMWPEグレード・注文ガイド に供給条件の詳細をまとめています。見積りごとに、供給する材料と加工範囲を確認します。想定する用途への適合性は、設備設計で確認する必要があります。
