そうですね、UHMWPE 射出成形について知りたかったのですね?これからこの問題について詳しく説明していきますので、しっかりと腰を据えてください。そして、言っておきますが、それは見た目よりもはるかに難しいです。研究も論文もある。すべてを開梱する準備ができました。
それは確かに魅力的なプロセスです。
そうです。
そして、素材自体は、うーん、かなり素晴らしいです。
さて、本題に入る前に、全員が同じ認識を持っていることを確認してもいいでしょうか?うーん、それは超高分子量ポリエチレンの略ですよね？わかりました。
つまり、私たちは基本的にポリエチレンについて話しているのですが、たとえば、超大型のものですか？
その通り。ステロイドを塗ったポリエチレンのようなものだと考えてください。それはすべて、あのクレイジーなほど長い分子鎖に関するものです。私たちは何百万もの原子質量単位 (AMU) について話しています。
わかった？ AMU。それがこれらの分子の質量を測定する方法です。とても高いアムです。より大きな分子。
右。そしてこの場合、大きいということは間違いなく強いことを意味します。そこから驚異的な強度と耐摩耗性が得られます。おそらくあなたも気付かずに実際に動作しているのを見たことがあるでしょう。つまり、実際に目にする頑丈なコンベア ベルトのことを考えてください。
または、基本的に壊れない超丈夫なまな板のようなものです。
何がそんなに大変なことなのか、私はいつも不思議に思っていました。しかし、私たちが調査した研究では、医療用インプラントについても言及されていました。それは、ベルトコンベアから人間の体内のものへのかなり大きなジャンプのように思えます。
そう思われるかもしれませんが、それはすべてこの素材のユニークな特性に関するものです。まず第一に、UHMWPE は信じられないほど生体適合性があります。つまり、体に悪影響を及ぼさないということです。
ああ、つまり、それは不活性のようなもので、ただぶらぶらして、何の問題も引き起こすことなくその仕事を果たします。
正確に。そして、それと耐久性を組み合わせると、突然、関節置換などに最適な素材が手に入ります。磨耗が少ないため、これらのインプラントは生涯使用できる可能性があります。
よく考えるとかなりすごいことですね。さて、この高分子量と長鎖構造が UHMWPE の強度と耐摩耗性を高めていることがわかりました。でも、おそらくそれが作業をするのを非常に苦痛にしているのではないかと思います。
急速に上達していますね。確かに、成形するのが最も簡単な材料ではありません。コーヒーマドラーを通して蜂蜜を絞ろうとしているところを想像してみてください。
ああ、それは楽しそうですね。
それは、溶融した UHMWPE を流そうとするようなものです。
そうそう。では、これは典型的な射出成形プロセスではないのでしょうか?
厳密には標準的な射出成形ではありません。プラスチックを溶かし、圧力をかけながら金型に注入します。かなり単純ですが、うーん。うーん、粘度が異常に高いですね。それは本当に流れに抵抗します。もう少し繊細さが必要だと思いますか?
わかりました、はい。なぜこれが複雑になるだろうとあなたが言ったのかがわかり始めました。つまり、成形に関しては非常に強力であると同時に、非常に頑固でもあります。他にこのプロセスを難しくしているものは何でしょうか?
そうですね、粘度が高いことに加えて、熱伝導率も非常に悪いです。
ああ、それは良くないですね。
これは、冷却プロセスに細心の注意を払う必要があることを意味します。そうしないと、反りや不均一な収縮が発生することになります。ケーキを焼いたときにオーブンの温度がバラバラになったときに何が起こるかを考えてください。
偏った混乱が生じます。つまり、これを成形するには厳密な温度管理と繊細な取り扱いが必要だということですね。しかし、私はまだ、彼らが実際にこのような超粘稠な材料をどのようにして複雑な型に流し込むのかに興味があります。それは不可能のようです。
確かにそれは挑戦だ。ちょっとしたバランスをとる行為。高温と、溶けたウムプを動かすのに必要な圧力を処理するには、特殊な装置が必要です。
したがって、私たちは平均的なプラスチック成形のセットアップのようなことを話しているのではありません。
いや、近くでもない。私たちが話しているのは、強力なパワーを備えた工業用グレードの射出成形機のことです。それでも、それは単なる暴力的なものではありません。射出圧力をどのように加えるかについては戦略的である必要があります。
戦略的？どうして？
圧力をかけすぎると、材料や金型自体が損傷する危険があります。ボルトを締めすぎると、ネジ山が切れたり、材料に亀裂が入ったりする可能性があります。
つまり、力よりも技が重要なのです。
わかった。
しかし、温度を適切に保つことも同様に重要だと思います。特に、先ほど話した熱伝導率についてはそうです。
ああ、絶対に。すべてはスイートスポットを見つけることです。金型温度を一定に維持する必要があります (通常は摂氏 180 度から 200 度の間)。そして、冷却速度も慎重に制御する必要があります。
摂氏。右。それを頭の中で変換することを常に忘れないようにしなければなりません。しかし、これらの正確な温度が、先ほど話した部品の歪みや偏りを防ぐ鍵となるのではないかと思います。
その通り。素材を均一にゆっくりと冷却する必要があります。こうすることで、反りや寸法が不安定になる可能性のある内部応力を回避できます。
つまり、aを焼くようなものです。一歩間違えば全体が崩れてしまいます。
素晴らしい例えですね。そしてご存知のとおり、それは成形パラメータそのものだけの問題ではありません。金型の設計は、プロセス全体の成功に大きな役割を果たします。
右。金型そのもの。この専用の金型を設計する際にはどのようなことを考慮する必要がありますか?
まあ、最初のことは、溶融物質がカビをスムーズに流れるようにしたいということです。そのため、鋭い角を最小限に抑え、これらの素晴らしい合理化されたフローパスを作成したいと考えています。
私はウォータースライドのようなものを描いています。突然のドロップや鋭い回転なしで滑らかな連続したパスが必要です。
それはそれを視覚化するのに最適な方法です。方向が急激に変化すると、素材にストレスポイントが作成され、最終部分の弱点につながる可能性があります。
理にかなっています。滑らかなフローパスは非常に重要です。ほかに何か？
ベントは別の大きなものです。注入プロセス中に蓄積する可能性のある閉じ込められたガスのための十分な脱出ルートが必要です。そうでない場合は、パーツにエアポケットやボイドになってしまう可能性があります。
ああ、それは熱い空気が逃げるために少し煙突を残すようなものです。
その通り。ありがたいことに、最近では、これらすべてを支援するためのかなり洗練されたツールがいくつかあります。
どのような？電動工具？
さて、現在、エンジニアはシミュレーションソフトウェアを使用しています。これにより、物理的なプロトタイプを構築する前に、さまざまな金型の設計とプロセスパラメーターを実質的にテストすることができます。
そのため、材料が金型をどのように流れているかを確認し、潜在的な問題領域を特定し、金属を切断する前に調整を行うことができます。
正確に。効率とコスト削減の点では、実際のゲームチェンジャーです。しかし、ご存知のように、そもそもこのすべてのトラブルを経験している理由を忘れてはなりません。
右。私たちはすべての課題について話しましたが、見返りはどうですか？このUHMWPEがこの余分な努力の価値がある理由は何ですか？
まあ、それはそのユニークなプロパティの組み合わせです。それがそれをとても用途が広いものです。ええ、私たちはすでに医療インプラントでの使用に触れていますが、他の産業にも革命をもたらしています。
どんな産業が好きですか？
まあ、その耐摩耗性と低摩擦係数のために、自動車産業は1つです。ええと、WPEは、あらゆる種類の車の部品、ギア、ベアリング、さらには車の底曲を保護するライナーでも使用されています。
したがって、それは難しいだけでなく、物事がスムーズに動くのにも役立ちます。
その通り。そして、その低い摩擦は食品加工業界でも役立ちます。ええ、簡単に掃除し、食べ物が固執するのを防ぐことができるコンベアベルトとシュートライナーを想像してください。
それは、食品の安全性と効率のための大きなプラスになりなければなりません。
絶対に。そしてもちろん、耐久性がすべてである重業界を忘れることはできません。コンベアローラー、ガイドレール、産業用サイズのギアやベアリング。 UHMWPEは、これらすべての操作を静かにスムーズかつ効率的に実行し続けています。
それは産業界の名もないヒーローのようなものです。
私はそれが好きです。そして、本当に魅力的なのは、射出成形により、これらの複雑な形状にこれらすべてのコンポーネントを作成したり、信じられないほどの材料特性を維持したりできることです。
したがって、単純なブロックやシートを作成するだけではありません。実際に、これらの非常に複雑な部分を作ることができます。
それは正しい。そして、それは可能性の全世界を開きます。
ええ、ここで表面を傷つけただけだと本当に聞こえます。
私たちは本当に持っています。そして、それがこの素材をとてもエキサイティングなものにしている理由です。イノベーションには非常に多くの可能性があります。つまり、考えてみてください。私たちは、単純な耐摩耗性の耐性部品から、一生続く可能性のある医療用インプラントになりました。 UHMWPEの次は何ですか？知るか？
あなたがそれについてそのように考えるとき、それは本当に驚くべきことです。それで、私たちはそれがどのように作られているか、課題、信じられないほどのアプリケーションを取り上げました。しかし、この素材について最も注目すべきことのように、あなたにとって何が際立っていますか？
私にとって、それは強度と生体適合性の組み合わせです。産業用アプリケーションには十分に困難な材料を手に入れることができるが、人体の中で使用するのに十分なほど穏やかな材料を手に入れることができるという事実。それはかなり素晴らしいです。それは、物質科学の力とそれが開かれているすべての可能性について本当に語っています。
他のブレークスルーがすぐそこにあるのか疑問に思います。たぶん数年後、私たちはこれよりもさらに驚くべき素材に深く飛び込みます。
私はまったく驚くでしょう。それが私がこの分野で気に入っていることです。発見して探索する新しいものが常にあります。
まあ、そのメモでは、UHMWPE射出成形の世界にこの深い潜水を包む時が来たと思います。魅力的な旅でしたね。
本当にそうなんです。
だから、聞いているすべての人にとって、あらゆるものに耐えることができる素材が必要だと思ったら、まあ、覚えておいてください。そして、ちょっと、あなたはこの信じられないほどのポリマーのアプリケーションを変える次のゲームを発見する人かもしれません。
そうだといい。それは無限の可能性を持つ素材です。
この深いダイビングにUHMWPEに参加してくれてありがとう。次回まで、それらの心を好奇心andしてください。
