まずグレードと試験条件を確認する
UHMWPE板材のデータを比較するときは、物性項目、試験方法、単位、注記を合わせて確認してください。特定のグレードについて、明示された条件で測定した値は、材料の候補を絞る際に役立ちます。ただし、すべてのUHMWPE板材や、設計中の完成部品の性能を保証するものではありません。
材料の名称が示す範囲を確認する
UHMWPEは超高分子量ポリエチレンの略称です。板材のカタログでは、PE-UHMWやPE1000という名称も使われます。これらは材料の分類を示すもので、板厚や性能仕様のすべてを表すわけではありません。比較する前に、具体的なグレード、配合、素材の供給形状を確認してください。
各数値が代表値、参考値、最小値、または合意した受入基準値のどれに当たるかを確認してください。平均値を保証下限値として扱ってはいけません。空欄は、その項目のデータが表に記載されていないことを意味します。性能がゼロであることや、制限なく使用できることを意味するものではありません。
摩耗の測定値と摩擦を分けて考える
摩耗データは、特定の試験における材料の減少量を示します。砂と水の混合物を使う試験では、基準材に対する相対的な体積減少指数で表す場合があります。一方、摺動摩耗試験では、摺動距離当たりの摩耗量で表すことがあります。まず試験方法と基準材を確認してください。異なる二つの摩耗値が、同じ使用条件を評価しているとは限りません。
摩擦係数は、接触する二つの面の相対運動に対する抵抗を示します。動き始めの静摩擦と、摺動中の動摩擦を区別してください。相手材と表面仕上げ、接触圧力、速度、温度に加え、無潤滑、水中、潤滑ありのどの条件で試験したかを確認します。UHMWPEの摩擦係数は、すべての接触条件で一定ではありません。
ガイドやライナーでは、摩耗と摺動特性を別々に評価してください。摩擦係数が低いという結果だけでは、研磨性のある搬送物に対して摩耗量が少ないとは判断できません。同様に、耐摩耗性の良い試験結果だけでは、実際の相手面に接触した部品が滑らかに動き始めるかは分かりません。
衝撃、剛性、継続荷重を区別する
引張降伏応力と引張破断応力は、試験中の異なる点を示します。引張弾性率は剛性を表し、強度とは別の物性です。試験速度と温度を確認し、引張と曲げの数値を同じ荷重条件で得られたものとして比較しないでください。
衝撃試験の結果には、試験方法、ノッチ形状、試験片の寸法、試験温度の確認が必要です。「破壊せず」という結果は、その試験で試験片が破壊しなかったことを示すもので、衝撃に無制限に耐えられるという意味ではありません。低温で使用する場合も、実際のグレードと使用温度に対応したデータが必要です。
物性表には、ひずみが1%、2%、5%に達したときの圧縮応力が記載されることがあります。これらは特定の変形量に対応する応力であり、部品の許容荷重として相互に置き換えられる値ではありません。UHMWPEは継続荷重によってクリープすることがあります。ガイドの隙間やパッドの形状を維持する必要がある場合は、荷重時間と使用温度に対応した変形データを用いてください。
熱特性の数値は、それぞれの目的に合わせて読む
融点、荷重たわみ温度（HDT）、使用温度範囲は、それぞれ異なる情報を示します。荷重たわみ温度は、指定された曲げ応力の下で測定します。融点は、荷重が加わる部品の使用限界温度ではありません。使用温度の目安が、無荷重の部品、空気中での使用、短時間の使用、長期間の運転のどれを前提としているかを確認してください。
熱膨張については、係数、単位、対象の温度範囲を確認してください。板の長さと想定される温度変化によって、取付部で許容する必要がある伸縮量が決まります。板の継ぎ目や固定部の隙間を確認してください。吸水率が低くても、熱膨張による伸縮はなくなりません。
吸水率と耐薬品性を混同しない
吸水率を読む際は、試験時間、水温、試験片の状態調節条件を確認してください。24時間浸漬後の値と、飽和状態での値は異なります。吸水率の低さは水に接する用途で役立ちますが、すべての工程用流体や洗浄薬品に耐えることを証明するものではありません。
薬品との接触を評価する際は、物質、濃度、温度、接触時間、機械的荷重を確認してください。通常の工程で使う媒体だけでなく、洗浄薬品や潤滑剤も含めます。UHMWPEは化学的に不活性だと一括りにするよりも、選定したグレードについての耐薬品性データを確認することが重要です。
特殊な物性と供給形状を確認する
食品接触、静電気対策、紫外線への耐性などの特殊な要件は、供給する配合と想定使用条件に対応した裏付けが必要です。あるグレードや色の食品接触に関する書類が、別のグレードや色にもそのまま適用されるわけではありません。申告された用途、制限事項、供給される配合を確認してください。
静電気対策では、Ωで表す表面抵抗と、Ω·cmで表す体積抵抗率を区別し、試験方法を確認してください。黒色の板材が必ず帯電防止性や導電性を持つわけではありません。色やUHMWPEという一般名称だけで判断せず、実際の配合のデータを指定された電気的要件と比較してください。
樹脂のデータと、板材などの加工用素材の物性も区別してください。一般的なUHMWPEは溶融粘度が非常に高く、圧縮成形やラム押出成形で素材を製造した後、機械加工する方法がよく使われます。溶融加工が可能な特殊グレードもありますが、一般的な板材にも同じ加工性があると考えてはいけません。
データを使って、材料の相談内容を具体化する
当社に板材の比較をご相談いただく際は、設計を左右する物性と、その試験条件を明確にしてください。候補の絞り込みに使う数値と、受入要件となる数値を区別してお知らせください。当社の UHMWPE材料選定ガイド では主な長所と制約を整理しています。
ライナー、ガイド、機械加工による耐摩耗部品の例については、当社の UHMWPE用途ガイドをご覧ください。お問い合わせの際には、関連する材料仕様やデータシートの参照情報をお送りください。要件に照らして、供給するグレードと加工範囲を検討します。
