Co je UHMWPE vlákno?
Polyethylenové vlákno s ultravysokou molekulovou hmotností se označuje jako vlákno UHMWPE, známé také jako vysokopevnostní PE vlákno. Jeho molekulová hmotnost se pohybuje mezi 1,5 miliony a 8 miliony, což je desetinásobek běžného vlákna, z čehož také pochází jeho název.
Vlákno UHMWPE je dnes jedním ze tří hlavních high-tech vláken na světě a je také nejtvrdším vláknem na světě. Jeho pevnost je 15krát větší než u oceli a 2krát vyšší než u uhlíkových vláken a Fang 1414. V současné době je hlavním materiálem pro výrobu neprůstřelných vesty.
UHMWPE vlákno má bezkonkurenční výkonnostní výhody. V současné době neexistuje čistý polymerový materiál s tolika vynikajícími vlastnostmi, který by měl pověst „krále plastů“.
Vlákno UHMWPE je lehké, s hustotou pouze 0,97 glem' a má silnou chemickou inertnost. Silné roztoky kyselin a zásad a organická rozpouštědla nemají žádný vliv na jeho pevnost. Navíc má vynikající odolnost proti stárnutí a UV záření. Po 1500 hodinách slunečního záření je míra zachování pevnosti vláken stále až 80 procent. Stále má tažnost při teplotě kapalného čpavku (-269 stupeň ) a dokáže si udržet vynikající rázovou houževnatost v kapalném dusíku (-196 stupeň ), které se jiné plasty nevyrovnají. Kromě toho má vlákno UHMWPE nejsilnější odolnost proti opotřebení, odolnost proti ohybu a únavě v tahu mezi existujícími vysoce výkonnými vlákny a má vynikající odolnost proti nárazu a houževnatost s odolností proti řezání. Vlákno UHMWPE, které má pouze čtvrtinu tloušťky vlasu, lze téměř souvisle stříhat nůžkami. Ve srovnání s jinými technickými plasty má především nedostatky, jako je nízká tepelná odolnost, tuhost a tvrdost, ale lze jej zlepšit metodami, jako je „plnění“ a „zesíťování“.
Základní teorie o polyethylenových vláknech s ultravysokou molekulovou hmotností byla předložena již ve 30. letech 20. století. Je to však gelové zvlákňování a plastifikační zvlákňování, které skutečně učinilo zásadní průlom v technologii. V 70. letech 20. století University of Leeds poprvé úspěšně vyvinula vysokomolekulární polyethylenová vlákna s molekulovou hmotností 100,000. V roce 1975 vynalezl nizozemský DSM metodu gelového zvlákňování s použitím dekahydrotea jako rozpouštědla, úspěšně připravil vlákna UHMWPE a požádal o patent v roce 1979. Po deseti letech usilovného výzkumu bylo potvrzeno, že metoda gelového zvlákňování je efektivní metodou pro výrobu vysokopevnostních polyetylenových vláken, která mají průmyslové vyhlídky a jejich suroviny jsou snadno dostupné a výrobní náklady jsou nízké. Vlákna UHMWPE okamžitě přitáhla pozornost světových průmyslových velmocí.
Díky mnoha vynikajícím vlastnostem vlákna UHMWPE prokázalo velké výhody na trhu s vysoce výkonnými vlákny, včetně uvazovacích lan v ropných polích na moři až po vysoce výkonné lehké kompozitní materiály. Vybavení a další obory hrají stěžejní roli, zejména ve vojenské oblasti.
V leteckém strojírenství je díky nízké hmotnosti, vysoké pevnosti a dobré odolnosti vláknitých kompozitních materiálů UHMWPE vhodný pro konstrukce křídel různých letadel, konstrukce kosmických lodí, bojové letouny, zpomalovací padáky atd. V civilní oblasti se používají lana, kabely, plachty a rybářské potřeby vyrobené z vláken UHMWPE jsou vhodné pro námořní inženýrství. Délka přetržení při vlastní hmotnosti je 8krát větší než u ocelových lan a 2krát větší než u aramidových vláken. V průmyslových aplikacích lze vlákna UHMWPE a jejich kompozity použít jako tlakové nádoby, dopravní pásy, filtrační materiály, automobilové nárazníkové desky atd. Ve sportovních potřebách, helmách, snowboardech, plachetnicích, rybářských prutech, raketách, jízdních kolech, závěsných kluzných deskách, atd. byly vyrobeny ultralehké letecké díly a jejich výkon je lepší než u tradičních materiálů. V medicíně se používá v klinických aplikacích v oblasti materiálů pro dentální misky, lékařských implantátů a plastových stehů.
