ปัญหาการตรวจสอบวัสดุโพลิเอทิลีนระดับโมเลกุลสูง UHMWPE

Thread Content

โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย liaifeng เมื่อวันที่ 28 กรกฎาคม 2018 เวลา 07:54 UHMWPE (โพลีเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมาก) เป็นพลาสติกวิศวกรรมชนิดเทอร์โมพลาสติกที่มีโครงสร้างโมเลกุลแบบเส้นตรง มีคุณสมบัติการใช้งานที่ยอดเยี่ยม โดยมีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่า 1.5 ล้าน มีความหนาแน่นต่ำ มีคุณสมบัติทนต่อการสึกหรอ การหล่อลื่นตัวเอง ทนต่อแรงกระแทก และทนต่อการกัดกร่อน เป็นต้น น้ำหนักโมเลกุลที่สูงมากของ UHMWPE (โดยปกติแล้ว น้ำหนักโมเลกุลของ HDPE จะอยู่ที่ประมาณ 20,000–300,000 เท่านั้น) ทำให้วัสดุนี้มีคุณสมบัติการใช้งานที่ยอดเยี่ยม นอกจากนี้ยังเป็นพลาสติกวิศวกรรมชนิดเทอร์โมพลาสติกที่มีราคาเหมาะสมและมีประสิทธิภาพดี โดยรวมแล้ว วัสดุนี้มีข้อดีของพลาสติกทุกชนิดไว้ในตัวเอง ไม่ว่าจะเป็นความทนทานต่อการสึกหรอ การกระแทก การหล่อลื่นตัวเอง ความต้านทานต่อการกัดกร่อน การดูดซับพลังงานจากแรงกระแทก ความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ ความปลอดภัยต่อสุขภาพ ไม่เกาะติดกับสิ่งอื่นได้ง่าย ไม่ดูดซับน้ำ และมีความหนาแน่นต่ำ เป็นต้น ในความเป็นจริงแล้ว ปัจจุบันยังไม่มีวัสดุโพลิเมอร์ชนิดใดที่มีคุณสมบัติยอดเยี่ยมมากมายขนาดนี้ได้ ความทนทานต่อการสึกหรอ วัสดุ UHMWPE มีความทนทานต่อการสึกหรอสูงที่สุดในบรรดาพลาสติกต่างๆ และยังเหนือกว่าโลหะบางชนิดอีกด้วย เมื่อเปรียบเทียบกับพลาสติกสำหรับงานวิศวกรรมชนิดอื่นๆ ค่าดัชนีการสึกหรอของ UHMWPE อยู่ที่เพียง 1/5 ของ PA66 และ 1/10 ของ HEPE และ PVC ； เมื่อเทียบกับโลหะแล้ว มีค่าเพียง 1/7 ของเหล็กคาร์บอน และ 1/27 ของทองเหลือง ความทนทานต่อการสึกหรอนี้สูงมาก จนแทบจะไม่สามารถวัดระดับความทนทานต่อการสึกหรอได้ด้วยวิธีการทดสอบการสึกหรอของพลาสติกทั่วไป ดังนั้นจึงมีการออกแบบอุปกรณ์ทดสอบการสึกหรอโดยใช้ปูนซีเมนต์ขึ้นมาโดยเฉพาะ ความทนทานต่อการสึกหรอของ UHMWPE มีความสัมพันธ์โดยตรงกับน้ำหนักโมเลกุล ยิ่งน้ำหนักโมเลกุลสูงเท่าไร ความทนทานต่อการสึกหรอก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ความทนทานต่อแรงกระแทก ความแข็งแรงเมื่อถูกกระแทกของ UHMWPE นั้นอยู่ในระดับสูงสุดเมื่อเทียบกับพลาสติกวิศวกรรมทุกชนิด โดยความแข็งแรงเมื่อถูกกระแทกของ UHMWPE จะสูงกว่า PC ที่ทนทานต่อแรงกระแทกประมาณ 2 เท่า สูงกว่า ABS ประมาณ 5 เท่า และสูงกว่า POM และ PBTP มากกว่า 10 เท่า มีความทนทานต่อแรงกระแทกสูงมาก จนแทบเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้แตกหักโดยใช้วิธีการทดสอบแรงกระแทกทั่วไป ความแข็งแรงต่อแรงกระแทกจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักโมเลกุล โดยจะมีค่าสูงสุดเมื่อน้ำหนักโมเลกุลอยู่ที่ 1.5 ล้าน จากนั้นความแข็งแรงต่อแรงกระแทกก็จะค่อยๆ ลดลงเมื่อน้ำหนักโมเลกุลเพิ่มขึ้นต่อไป สิ่งที่น่าสังเกตคือ พลาสติกชนิดนี้ยังคงมีความแข็งแรงต้านแรงกระแทกที่ยอดเยี่ยมได้แม้จะอยู่ในสภาพนิวเคลียสเหลว (-195°C) ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่พลาสติกชนิดอื่นๆ ไม่มี นอกจากนี้ ความแข็งของพื้นผิวยังสูงขึ้นเมื่อถูกกระแทกซ้ำๆ UHMWPE ที่มีคุณสมบัติการหล่อลื่นตัวเอง มีค่าความเสียดทานต่ำมาก (0.05–0.11) ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติการหล่อลื่นตัวเองที่ยอดเยี่ยม ตารางที่ 1 แสดงการเปรียบเทียบค่าความเสียดทานระหว่าง UHMWPE กับพลาสติกวิศวกรรมชนิดอื่นๆ จากตารางที่ 1 จะเห็นได้ว่า ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบไดนามิกของ UHMWPE ในสภาพการหล่อลื่นด้วยน้ำนั้น มีค่าเพียงครึ่งหนึ่งของ PA66 และ POM ส่วนในสภาพที่ไม่มีการหล่อลื่นนั้น มีค่าเป็นรองเพียงโพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE) ซึ่งเป็นพลาสติกที่มีคุณสมบัติการหล่อลื่นตัวเองดีที่สุดเท่านั้น ； เมื่อทำงานในรูปแบบการเลื่อนหรือหมุน ความสามารถในการลื่นไหลของมันจะดีกว่าเหล็กและทองเหลืองที่มีการเติมน้ำมันหล่อลื่นด้วยซ้ำไป ดังนั้น ในแวดวงวิทยาการด้านแรงเสียดทาน UHMWPE จึงได้รับการยกย่องว่าเป็นวัสดุกันเสียดทานที่มีอัตราส่วนต้นทุนต่อประสิทธิภาพที่เหมาะสมอย่างยิ่ง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ชื่อวัสดุ การหล่อลื่นด้วยน้ำ/สารหล่อลื่นอื่นๆ UHMWPE 0.10–0.22 0.05–0.10 0.05–0.08 PTFE 0.04–0.25 0.04–0.08 0.04–0.05 PA66 0.15–0.40 0.14–0.19 0.06–0.11 POM 0.15–0.35 0.10–0.20 0.05–0.10 ตารางที่ 1 การเปรียบเทียบค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของ UHMWPE เมื่อเทียบกับพลาสติกชนิดอื่นๆ ความทนทานต่อสารเคมี UHMWPE มีความทนทานต่อสารเคมีได้ดีมาก โดยนอกจากกรดที่มีความเป็นออกซิไดซ์สูงแล้ว ยังสามารถทนต่อสารกัดกร่อนต่างๆ เช่น กรด เบส เกลือ รวมถึงสารอินทรีย์ต่างๆ ได้ในช่วงอุณหภูมิและความเข้มข้นที่เหมาะสม (ยกเว้นตัวทำละลายน้ำมัน) เมื่อนำไปแช่ในตัวทำละลายอินทรีย์ 80 ชนิด ที่อุณหภูมิ 20°C และ 80°C เป็นเวลา 30 วัน พบว่าไม่มีความผิดปกติใดๆ เกิดขึ้นที่พื้นผิว ส่วนคุณสมบัติทางฟิสิกส์อื่นๆ ก็แทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลย UHMWPE มีคุณสมบัติในการดูดซับพลังงานจากแรงกระแทกที่ยอดเยี่ยม โดยมีค่าการดูดซับพลังงานจากแรงกระแทกสูงที่สุดในบรรดาพลาสติกทั้งหมด ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติในการลดเสียงรบกวนได้อย่างดีเยี่ยม และมีประสิทธิภาพในการลดเสียงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ UHMWPE มีความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำได้อย่างยอดเยี่ยม แม้อยู่ในอุณหภูมิของฮีเลียมเหลว (-169 องศาเซลเซียส) ก็ยังคงมีความยืดหยุ่น ด้วยเหตุนี้จึงสามารถนำมาใช้เป็นชิ้นส่วนที่ทนทานต่ออุณหภูมิต่ำในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ได้ UHMWPE ปราศจากสารพิษและปลอดภัยต่อสุขภาพ โดยเป็นไปตามมาตรฐานของสมาคมสุขอนามัยแห่งประเทศญี่ปุ่นอย่างสมบูรณ์ และได้รับการรับรองจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา รวมถึงกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา จึงสามารถนำมาใช้กับอาหารและยาได้ พื้นผิว UHMWPE ที่มีคุณสมบัติไม่เกาะติดนั้น มีความสามารถในการดูดซับสิ่งต่างๆ ได้น้อยมาก ความสามารถในการป้องกันไม่ให้สิ่งต่างๆ เกาะติดกับพื้นผิวนั้น อยู่ในระดับรองจาก PTFE ซึ่งเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติไม่เกาะติดที่ดีที่สุดในบรรดาพลาสติกต่างๆ ดังนั้น พื้นผิวของวัสดุนี้จึงไม่ค่อยเกาะติดกับวัสดุอื่นๆ ได้ง่าย มีความสามารถในการดูดซับน้ำต่ำ UHMWPE มีอัตราการดูดซับน้ำที่ต่ำมาก ； โดยทั่วไปจะมีค่าน้อยกว่า 0.01% เท่านั้น ซึ่งเทียบเท่ากับเพียง 1% ของ PA66 เท่านั้น ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการอบแห้งก่อนนำไปขึ้นรูป ความหนาแน่น ตารางที่ 2 แสดงการเปรียบเทียบความหนาแน่นของ UHMWPE กับพลาสติกวิศวกรรมชนิดอื่นๆ จากตารางที่ 2 จะเห็นได้ว่าความหนาแน่นของ UHMWPE นั้นต่ำกว่าพลาสติกวิศวกรรมชนิดอื่นๆ โดยทั่วไปแล้วจะต่ำกว่า PTFE ประมาณ 56% ต่ำกว่า POM ประมาณ 33% และต่ำกว่า PBTP ประมาณ 30% ดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่ทำจาก UHMWPE จึงมีน้ำหนักเบามาก ชื่อ ความหนาแน่นสัมพัทธ์ ความหนาแน่นของ UHMWPE เมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ /%
PTFE: 2.12, 56
POM: 1.41, 33
PBTP: 1.31, 30
PC: 1.20, 22
PA: 1.02–1.14, 8–18
UHMWPE: 0.94

ตารางที่ 2 การเปรียบเทียบความหนาแน่นของ UHMWPE กับพลาสติกวิศวกรรมชนิดอื่นๆ

ความแข็งแรงในการยืดตัว เนื่องจาก UHMWPE มีโครงสร้างที่เหมาะสมสำหรับการยืดตัว จึงมีความแข็งแรงในการยืดตัวที่สูงมาก ดังนั้นจึงสามารถผลิตเส้นใยที่มีค่าความยืดหยุ่นและความแข็งแรงสูงได้ โดยความแข็งแรงในการยืดตัวอยู่ที่ 3–3.5 GPa และค่าความยืดหยุ่นอยู่ที่ 100–125 GPa ； ความแข็งแรงต่อน้ำหนักของเส้นใยชนิดนี้ถือว่าสูงที่สุดเมื่อเทียบกับเส้นใยทั้งหมดที่มีการนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ในปัจจุบัน โดยมีค่าสูงกว่าเส้นใยคาร์บอนถึง 4 เท่า สูงกว่าเส้นลวดเหล็กถึง 10 เท่า และสูงกว่าเส้นใยอารามิด์ถึง 50% คุณสมบัติอื่นๆ ของ UHMWPE คือ มีคุณสมบัติในการป้องกันการนำไฟฟ้าได้ดี มีความทนทานต่อแรงกระทำจากสภาพแวดล้อมได้ดีกว่า HDPE มีความทนทานต่อการเหนื่อยล้าและรังสี r ได้ดีกว่า HDPE เช่นกัน วิธีการผลิต โพลีเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมากนั้น สามารถผลิตได้โดยใช้วิธีการผลิตโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูงธรรมดา แต่ต้องปรับเปลี่ยนเงื่อนไขการผลิตเพื่อควบคุมน้ำหนักโมเลกุลให้เหมาะสม วิธีการผลิตมีทั้งวิธีซิกเลอร์ วิธีโซลเวย์ และวิธีสารละลาย วิธีซีเกลอร์ วิธีซีเกลอร์ก็คือวิธีการพอลิเมอไรเซชันแบบความดันต่ำ กระบวนการนี้ใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์และอัลคิลอะลูมิเนียม เช่น อีทิลอะลูมิเนียมหรือไดเอทิลอะลูมิเนียมคลอไรด์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา โดยใช้เฮปตาน์หรือน้ำมันเบนซินเป็นตัวทำละลาย แล้วทำการโพลิเมอร์ไรเซชันที่อุณหภูมิ 60–90 องศาเซลเซียส ภายใต้ความดันปกติ โดยทั่วไป อุปกรณ์ปฏิกรณ์จะใช้ปฏิกรณ์แบบถังหรือปฏิกรณ์แบบหอตั้ง เมื่อใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบหอ ควรติดตั้งใบพัดกวนแบบหลายชั้นไว้ที่ก้นหอ กระบวนการผลิตด้วยวิธีซิกเลอร์มีดังนี้: ก่อนอื่นจะนำตัวเร่งปฏิกิริยาที่ละลายอยู่ในตัวทำละลายมาผสมกับวัตถุดิบอีเทน เพื่อนำไปทำปฏิกิริยาการรวมตัวกัน โดยเป็นปฏิกิริยาที่ปล่อยความร้อนออกมา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำให้อุณหภูมิของปฏิกิริยาอยู่ในระดับที่กำหนด จากนั้นจึงนำผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยามาใส่ในถังสำหรับย่อยสลายตัวเร่งปฏิกิริยา แล้วเติมเมทานอลเข้าไปเพื่อให้ตัวเร่งปฏิกิริยาย่อยสลายลง สุดท้ายก็นำผลิตภัณฑ์ที่ได้มากรองและทำให้แห้ง เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ UHMWPE ที่มีน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยอยู่ที่ 1 ล้านถึง 5 ล้าน วิธีโซลเวย์ เป็นวิธีการผลิตแบบใหม่ที่นำเอาเครื่องปฏิกรณ์แบบวงกลมที่ใช้ในวิธีฟิลิปป์ มาผสมผสานกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสูงของซิกเลอร์ ซึ่งใช้สารประกอบแมกนีเซียมเป็นตัวนำในการเร่งปฏิกิริยา วิธีโซลเวย์ใช้ตะกั่วคลอไรด์ที่มีไทเทเนียมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และใช้สารประกอบอะลูมิเนียมอัลคิลเป็นสารกระตุ้นปฏิกิริยา ส่วนตัวพาหะของตัวเร่งปฏิกิริยานั้น มักจะเลือกใช้ MgCl2 หรือ MgClOH ที่ผ่านการเผาจนมีรูพรุนขนาดใหญ่ ลักษณะเด่นของวิธีนี้คือการนำตัวเร่งปฏิกิริยามาผูกติดกับตัวนำที่มีพื้นที่ผิวสูง เพื่อให้โครงสร้างผลึกแผ่ออกไป ทำให้อะตอมของโลหะในกลุ่มโลหะผสมสามารถทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางในการเกิดปฏิกิริยาได้ ประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถอยู่ที่ 50–600 กิโลกรัมต่อ 4Tio. ปฏิกิริยาการรวมตัวเกิดขึ้นภายในท่อปฏิกิริยาแบบวงจรปิด โดยมีชั้นน้ำเย็นอยู่ด้านนอก และมีเครื่องผสมแบบทอร์บอยน์ความเร็วสูงอยู่ด้านใน เพื่อช่วยให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเกิดการรวมตัวกัน และผสมเข้ากับอีเทนที่ถูกป้อนเข้ามา รวมถึงโมโนเมอร์ที่ใช้ปรับความหนาแน่นด้วย อุณหภูมิในการทำปฏิกิริยาคือ 80–90°C ความดันของอีเทนคือ 1.0 MPa ส่วนเวลาในการทำปฏิกิริยาคือ 2–3 ชั่วโมง สารละลายที่ได้จะถูกกรองด้วยวิธีการตกตะกอน แผ่นตะกอนที่ได้จะถูกกำจัดสารละลายที่เหลืออยู่ด้วยไอน้ำ จากนั้นจึงนำไปอบแห้งด้วยลม เพื่อให้ได้ UHMWPE ที่มีน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยอยู่ระหว่าง 1.5 ล้านถึง 6 ล้าน วิธีการใช้สารละลาย วิธีนี้ใช้ CrO₃ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และใช้ Al₂O₃-SiO₂ เป็นตัวพา โดยใช้ไฮโดรคาร์บอนชนิด C6 เป็นตัวทำละลาย จากนั้นจึงทำปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของโพลิเมอร์ประมาณ 170–180 องศาเซลเซียส โดยควบคุมความดันไว้ในช่วง 1.96–2.94 เมกะปาสคาล จากนั้นใช้เอทิลีนและเฮกซีนซึ่งเป็นโมโนเมอร์ร่วมเป็นวัตถุดิบ ในระหว่างการเกิดปฏิกิริยา ทั้งเอทิลีนและโพลิเอทิลีนจะถูกละลายในตัวทำละลายจนกลายเป็นระบบปฏิกิริยาแบบเนื้อเดียวกัน เมื่อการพอลิเมอไรเซชันเสร็จสิ้น จะมีการขจัดเอทิลีนออกด้วยวิธีการระเหยอย่างรวดเร็ว จากนั้นจึงทำการแยกด้วยแรงเหวี่ยง เข้มข้น และทำให้เย็นลงเพื่อให้ได้โพลิเมอร์ออกมา ด้วยวิธีนี้ สามารถผลิต UHMWPE ที่มีน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยมากกว่า 1 ล้านได้ การปรับแต่งการใช้งาน ปัจจุบัน UHMWPE ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในหลายด้าน เช่น อุตสาหกรรมสิ่งทอ การผลิตกระดาษ การบรรจุภัณฑ์ การขนส่ง อุตสาหกรรมเคมี การทำเหมืองแร่ อุตสาหกรรมน้ำมัน วงการก่อสร้าง อุตสาหกรรมไฟฟ้า อุตสาหกรรมอาหาร และอุตสาหกรรมการแพทย์ นอกจากนี้ยังเริ่มมีการนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาวุธทั่วไป เรือ และรถยนต์ด้วย ในอนาคตจะขยายไปสู่ด้านอวกาศและพลังงานนิวเคลียร์ด้วย การใช้งานที่เน้นความทนทานต่อแรงสึกหรอและแรงกระแทก 1.1 เครื่องจักรสำหรับอุตสาหกรรมสิ่งทอ เครื่องจักรสำหรับอุตสาหกรรมสิ่งทอถือเป็นสาขาแรกๆ ที่มีการนำ UHMWPE มาใช้ ตั้งแต่ปี 1958 มีบริษัทหลายแห่งที่นำ UHMWPE มาผลิตชิ้นส่วนของเครื่องจักรสิ่งทอ เช่น การใช้ UHMWPE แทนวัสดุที่มีความทนทานสูงอย่างหนังควายในการทำชิ้นส่วนของเครื่องทอผ้า โดยชิ้นส่วนเหล่านี้สามารถทนต่อแรงสั่นสะเทือนได้ถึง 40–180 ครั้ง/นาที อายุการใช้งานของชิ้นส่วนเหล่านี้จึงสูงกว่าชิ้นส่วนที่ทำจากหนังควายถึง 5–6 เท่า ปัจจุบัน ในต่างประเทศ โดยเฉลี่ยแล้วจะมีชิ้นส่วนที่ทำจาก UHMWPE ประมาณ 30 ชิ้นต่อเครื่องทอผ้าหนึ่งเครื่อง ซึ่งได้แก่ ชิ้นส่วนที่ทนต่อแรงกระแทกและการสึกหรอ เช่น อุปกรณ์สำหรับส่งด้าย แกนเฟือง ตัวเชื่อมต่อ แท่งสำหรับกวาดด้าย ชิ้นส่วนรองรับแรงกระแทก และแกนหมุนต่างๆ 1.2 เครื่องจักรสำหรับการผลิตกระดาษ เครื่องจักรสำหรับการผลิตกระดาษเป็นอีกหนึ่งอุตสาหกรรมที่มีการนำ UHMWPE มาใช้ โดยประมาณในปี 1960 มีการติดตั้งแถบป้องกันการสึกหรอที่ทำจาก UHMWPE เข้าไปในชิ้นส่วนที่ใช้สำหรับการส่งวัสดุในเครื่องตัดไม้เป็นครั้งแรก ซึ่งช่วยปกป้องพื้นผิวและสายพานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยปกติแล้วจะไม่มีการสึกหรอเกิดขึ้นเลยภายในระยะเวลา 5 ปี คาดกันว่าอายุการใช้งานของแถบป้องกันการสึกหรอนั้นจะยาวนานกว่าอายุการใช้งานของสายโซ่ถึงสองเท่า วัสดุที่มีคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอ เช่น UHMWPE สแตนเลส ไม้แม็ปเปิล โพลียูรีเทนชนิดหล่อ และพลาสติกเฟนอลิกแบบเคลือบ ล้วนถูกนำมาใช้เป็นแผ่นปิดถังน้ำด้วยกันทั้งสิ้น แต่สิ่งสำคัญก็คือ แผ่นปิดที่ทำจาก UHMWPE นั้นมีแรงต้านต่อตะแกรงสแตนเลสที่อยู่บนถังน้ำน้อยกว่าวัสดุอื่นๆ ดังนั้นจึงช่วยยืดอายุการใช้งานของตะแกรงสแตนเลสที่มีราคาแพงได้ ในปัจจุบัน ปริมาณ UHMWPE ที่อุตสาหกรรมการผลิตกระดาษต้องใช้นั้นคิดเป็น 10% ของปริมาณทั้งหมด โดย UHMWPE ถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ เช่น แผ่นขัดน้ำในเครื่องผลิตกระดาษ ฝาครอบถังดักน้ำ ชิ้นส่วนที่ใช้ในการกดน้ำ และจุดเชื่อมต่อต่างๆ ； นอกจากนี้ UHMWPE ยังสามารถนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ เช่น แกนล็อคสำหรับเครื่องจักรผลิตกระดาษ ล้อเลื่อน ใบมีดขูด และตัวกรอง เป็นต้น 1.3 เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ คุณสมบัติของ UHMWPE ที่มีความทนทานต่อการสึกหรอสูง มีค่าความเสียดทานต่ำ และไม่เกิดการติดกันของวัสดุ ทำให้ UHMWPE เหมาะสำหรับใช้ในเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์มากกว่าโลหะบางชนิดและพลาสติกชนิดอื่นๆ โดยสามารถนำมาใช้แทนโลหะประเภทบรอนซ์ฟอสเฟตและพลาสติกประเภทฟลูออรีนได้ การใช้ UHMWPE แทนพลาสติกฟลูออโรโพลิเมอร์ที่ผ่านการปรับแต่ง เพื่อผลิตเป็นรางนำทาง ฐานสไลเดอร์ และแผ่นยึดของอุปกรณ์ขนถ่าย ไม่เพียงแต่ช่วย**ลดค่าใช้จ่ายในการลงทุนอุปกรณ์เท่านั้น แต่ยังช่วยยืดอายุการใช้งานได้ถึง 10–50 เท่าอีกด้วย สำหรับล้อนาฬิกาที่ใช้ในเครื่องจักรสำหรับผลิตสบู่เหลวนั้น เมื่อใช้ UHMWPE มาแทนพลาสติกชนิดเรซินที่ใช้กันมาก่อน ก็ช่วยแก้ปัญหาต่างๆ เช่น การสึกหรอของชิ้นส่วน การเกิดรอยขีดข่วนบนขวด และการที่ขวดมีความอ่อนง่ายได้ ซึ่งส่งผลให้ค่าใช้จ่ายในการซื้ออะไหล่สำรองลดลง นอกจากนี้ สกรูนาฬิกาที่ทำจาก UHMWPE ก็ถูกนำมาใช้เป็นชิ้นส่วนมาตรฐานในเครื่องจักรบรรจุขวดหลายแห่งด้วยเช่นกัน โรงผลิตเบียร์ขนาดใหญ่ในโลกตะวันตกได้สร้างสายพานสำหรับขนส่งขวดที่ทำจากวัสดุ UHMWPE โดยมีความยาวประมาณ 1.6 กิโลเมตร ซึ่งมีความทนทานมากกว่าสายพานที่ทำจากโลหะบรอนซ์ถึงหลายเท่า บนสายพานลำเลียงในโรงงานประกอบรถยนต์ในต่างประเทศ มีการใช้สายพานเพื่อขับเคลื่อนชิ้นส่วนต่างๆ ให้เคลื่อนที่ไปบนแผ่นเหล็กที่ใช้สำหรับการส่งชิ้นส่วน แต่เนื่องจากมีแรงเสียดทานระหว่างสายพานกับแผ่นเหล็ก ทำให้สายพานเสียหายได้ง่าย การใช้แผ่น UHMWPE แทนแผ่นเหล็กช่วยให้การสึกหรอ**ลดลง และยังช่วยลดการใช้พลังงานอีกด้วย 1.4 เครื่องจักรทั่วไป เนื่องจาก UHMWPE มีคุณสมบัติในการทนต่อแรงสึกหรอและแรงกระแทกได้ดี จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักร โดยสามารถนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรต่างๆ เช่น ฟันเฟือง คัมชาฟท์ ใบพัด ล้อหมุน ลูกกลิ้ง แบริ่ง แผ่นรองเพลา และอื่นๆ อีกมากมาย การใช้งานที่เน้นคุณสมบัติการหล่อลื่นตัวเองและไม่เกาะติด 2.1 การจัดเก็บและขนส่งวัสดุ UHMWPE สามารถนำมาใช้ทำเป็นฉนวนบุถัง บ่อเก็บ หรือรางลำเลียงสำหรับบรรจุวัสดุผงต่างๆ เช่น ถ่านหิน ปูนซีเมนต์ ปูนขาว ผงแร่ เกลือ และธัญพืช เนื่องจากมีคุณสมบัติการหล่อลื่นตัวเองและไม่เกาะติดที่ดีเยี่ยม จึงช่วยป้องกันไม่ให้วัสดุผงดังกล่าวเกาะติดกับอุปกรณ์จัดเก็บและขนส่ง ทำให้การขนส่งเป็นไปอย่างราบรื่นและมีเสถียรภาพ ในอดีต ถังสำหรับบรรจุถ่านหิน ผงแร่ ธัญพืช ฯลฯ มักใช้วัสดุเคลือบด้วยสแตนเลสในการขนส่ง แต่ปัจจุบันได้เปลี่ยนมาใช้วัสดุเคลือบ UHMWPE แทน การใช้วัสดุนี้จะช่วยลดปรากฏการณ์การเกิดความร้อนได้ เมื่อนำมาใช้ในการขนส่งแร่โดยบริษัท Baosteel จะช่วยให้อายุการใช้งานของถังยาวนานขึ้นถึง 10–50 เท่า เมื่อเทียบกับการใช้วัสดุโลหะในอดีต การใช้ UHMWPE ทำเป็นฉนวนบุถังบรรจุช่วยให้การก่อสร้างง่ายขึ้น และมีต้นทุนต่ำ ดังนั้นถังบรรจุถ่านหินของโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่จึงใช้ฉนวนบุจาก UHMWPE เช่นกัน ช่องส่งถ่านหินในเหมืองถูกผลิตขึ้นจากวัสดุ UHMWPE ซึ่งช่วยลดมุมเอียง ทำให้สามารถขุดถ่านหินได้มากขึ้น สามารถขนส่งถ่านหินได้ถึง 400,000 ตันโดยไม่ต้องเปลี่ยนถังบรรจุ อายุการใช้งานยาวนานกว่าถังบรรจุที่บุด้วยโลหะแมกนีเซียมถึง 2 เท่า UHMWPE ถูกนำมาใช้ในท่อสำหรับขนส่งวัสดุแข็ง เช่น ทรายที่ไหลเคลื่อนได้ โดยมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าท่อเหล็กถึง 18 เท่า และมีต้นทุนที่ต่ำกว่าถึง 1/25 ส่วนเมื่อเทียบกับท่อไนลอน ก็มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าถึง 3 เท่า และมีต้นทุนที่ต่ำกว่าถึง 1/8 ขณะการส่งผ่าน แรงต้านภายในท่อจะน้อยกว่าท่อโลหะถึง 25% ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งผ่านได้ ในส่วนของช่องระบายวัสดุ กระบอกตัก และฝาปิดตู้บรรทุกแร่ เมื่อใช้วัสดุโลหะแบบดั้งเดิม ในสภาพอากาศที่หนาวเย็นและชื้น วัสดุจะแข็งตัวติดอยู่กับโลหะ แต่เมื่อใช้ UHMWPE ก็จะไม่เกิดปัญหานี้ ซึ่งช่วย**ลดเวลาในการขนถ่ายวัสดุได้** หลังจากติดตั้งแผ่น UHMWPE เป็นชั้นป้องกันไว้ที่ส่วนกรวยสำหรับขนถ่ายสินค้าของเรือขนส่งสินค้าแบบบรรจุแบบเปิด ระยะเวลาในการขนถ่ายสินค้าโดยเฉลี่ยก็ลดลงจากเดิม 16–20 ชั่วโมง เหลือเพียง 8 ชั่วโมงเท่านั้น 2.2 เครื่องจักรการเกษตรและก่อสร้าง UHMWPE มีคุณสมบัติการหล่อลื่นตัวเองที่ดีเยี่ยม ดินโคลนจึงเลื่อนไหลบนผิวหน้าได้ง่ายโดยไม่เกิดการติดแน่น นอกจากนี้ยังมีความทนทานต่อแรงกระแทกและการสึกหรอที่ดี จึงเหมาะสำหรับการนำไปผลิตเป็นชิ้นส่วนของเครื่องจักรการเกษตรและก่อสร้าง เช่น แผ่นเลื่อนของเครื่องเก็บเกี่ยวแบบรวมกัน แผ่นป้องกันด้านนอกของเครื่องไถ แผ่นขูดของเครื่องขุดดิน แผ่นป้องกันด้านในของกระเป๋าขุดดิน และแผ่นป้องกันด้านในของตู้รถบรรทุก เป็นต้น สิ่งเหล่านี้สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานได้อย่างมาก และลดการใช้พลังงานด้วย 2.3 อุปกรณ์กีฬา ด้วยคุณสมบัติการหล่อลื่นตัวเอง ความทนทานต่อการสึกหรอ และความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำของ UHMWPE จึงสามารถนำมาใช้ทำแผ่นรองสำหรับการเล่นสเก็ตหรือสกีได้ โดยในยุโรปและอเมริกานั้นมักใช้ UHMWPE ในการผลิตอุปกรณ์เหล่านี้ ； ใช้ UHMWPE มาปูบนเส้นทางสกี (ความหนา 20 มม.) ทำให้สกีสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุดได้ถึง 110 กม./ชม. ลานสเก็ตน้ำแข็ง UHMWPE ที่ผลิตโดยบริษัท มิตสุอิ เพ็ทรอเคมิคัลส์ ของญี่ปุ่น ได้เปิดให้บริการแก่ประชาชนในจังหวัดคาโกชิมะในปี 1975 โดยมีต้นทุนการสร้างเพียง 1/4 ของลานสเก็ตน้ำแข็งทั่วไปเท่านั้น UHMWPE มีคุณสมบัติที่โดดเด่นในด้านความทนทานต่อการกัดกร่อนและไม่ดูดซับน้ำ นอกจากนี้ยังมีความเสถียรทางเคมีที่ดีอีกด้วย จึงสามารถนำมาใช้เป็นวัสดุสำหรับทำฝาคลุมอุปกรณ์สำหรับเก็บสารละลายต่างๆ หรือใช้เป็นภาชนะบรรจุขนาดใหญ่ เช่น ถังลอยน้ำ ถังเก็บน้ำ ถังน้ำมัน ภาชนะบรรจุสารเคมี รวมถึงภาชนะสำหรับเก็บน้ำในอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์อีกด้วย นี่ก็เป็นอีกหนึ่งด้านที่ UHMWPE ถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายในปัจจุบันเช่นกัน ภาชนะที่ทำจาก UHMWPE มีความแข็งแรงต่อแรงกระแทกจากการตกได้เป็นอย่างดี หากเติมน้ำจำนวน 20 กก. ลงในภาชนะ แล้วปล่อยให้ตกลงมาจากที่สูงลงบนแผ่นเหล็กที่มีความหนา 10 มม. ภาชนะโพลีเอทิลีนธรรมดาจะแตกเมื่อตกจากความสูงเพียง 9 เมตรเท่านั้น ในขณะที่ภาชนะ UHMWPE สามารถทนต่อการตกจากความสูงได้มากกว่า 15 เมตร การนำไปใช้ที่เน้นความปลอดภัยและไม่มีพิษ 4.1 อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม UHMWPE มีคุณสมบัติที่เหมาะสมกับอุตสาหกรรมอาหาร ได้แก่ ความไม่มีพิษ ความทนทานต่อน้ำ และความไม่เป็นสารที่เกาะติดกัน ได้รับการกำหนดให้เป็นวัสดุที่สามารถนำมาใช้สัมผัสกับอาหารได้โดยตรง สามารถนำไปใช้กับสายพานลำเลียงสำหรับเบียร์ เครื่องดื่มเย็นๆ และเครื่องปรุงรสต่างๆ ได้ เมื่อใช้ในการขนส่งสินค้า จะช่วยป้องกันไม่ให้ขวดหรือภาชนะอื่นๆ แตกหัก ลดเสียงรบกวน และลดการสึกหรอของสายพานลำเลียง สกรูลำเลียง เป็นต้น นอกจากนี้ยังช่วยลดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าอีกด้วย วัสดุนี้ยังสามารถนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนของเครื่องจักรสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ นม ขนมหวาน เช่น ลูกกวาดและแยม รวมถึงผลิตภัณฑ์ขนมปังได้อีกด้วย 4.2 ด้านการแพทย์: UHMWPE มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมในแง่ของความไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาทางชีวภาพ และความสามารถในการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมทางชีวภาพได้ดี จึงได้รับการอนุมัติจากองค์การอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา และกระทรวงเกษตรกรรม ให้สามารถนำมาใช้ในด้านการแพทย์ที่มีการสัมผัสกับร่างกายมนุษย์ได้ เช่น การใช้เป็นวัสดุสำหรับทำลิ้นหัวใจ ชิ้นส่วนสำหรับการผ่าตัดปรับโครงสร้างร่างกาย ข้อเทียม และอุปกรณ์สำหรับคุมกำเนิด เป็นต้น ดังนั้น UHMWPE จึงเป็นวัสดุโพลิเมอร์ที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้ในทางการแพทย์ ข้อต่อสะโพกและเข่าเทียมที่ประกอบด้วยซ็อกเก็ตข้อมือทำจาก UHMWPE และกระดูกต้นขาโลหะ มีความทนทานต่อการสึกหรอและความปลอดภัยที่ดีกว่า PTFE ปัจจุบันมีผู้คนหลายแสนคนทั่วโลกที่ได้รับการเปลี่ยนข้อต่อเทียมประเภทนี้แล้ว การประยุกต์ใช้ในด้านคุณสมบัติอื่นๆ 5.1 การประยุกต์ใช้ในด้านความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ UHMWPE มีคุณสมบัติความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำที่ยอดเยี่ยม สามารถนำไปใช้ในเครื่องจักรแช่แข็งต่างๆ ได้ และยังสามารถใช้เป็นชิ้นส่วนที่ทนทานต่ออุณหภูมิต่ำในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ได้อีกด้วย ในด้านเทคโนโลยี超導ที่อุณหภูมิต่ำนั้น UHMWPE ถือเป็นวัสดุฉนวนที่เหมาะสมอย่างยิ่ง UHMWPE มีประสิทธิภาพในการป้องกันรังสีที่ดี จึงสามารถนำมาใช้เป็นแผ่นป้องกันรังสีในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้ 5.2 การประยุกต์ใช้ด้านคุณสมบัติการกันไฟฟ้า UHMWPE มีคุณสมบัติการกันไฟฟ้าที่ดี โดยเฉพาะค่าแทนเจนต์ของมุมสูญเสียไดอิเล็กทริกที่ต่ำ จึงสามารถนำมาใช้ในการผลิตถังชุบโลหะ ลูกกลิ้ง ตลอดจนฉนวนไฟฟ้า รางรองฉนวน ท่อสายไฟ เซอร์กิตเบรกเกอร์ ขั้วต่อสายไฟ และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ที่ทำงานในช่วงความถี่สูงและความถี่ ultra-high frequency ข้อเสีย: เมื่อเทียบกับพลาสติกวิศวกรรมชนิดอื่นๆ แล้ว UHMWPE มีความทนต่อความร้อน ความแข็ง และความแข็งแรงที่ต่ำกว่า แต่สามารถปรับปรุงคุณสมบัติเหล่านี้ได้โดยใช้วิธีการเติมสารเสริม หรือการทำให้เกิดการเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุล ； ในแง่ของความทนต่อความร้อนแล้ว จุดหลอมเหลวของ UHMWPE (136°C) นั้นใกล้เคียงกับพลาสติกโพลีเอทิลีนธรรมดา แต่เนื่องจากมีน้ำหนักโมเลกุลสูง ทำให้มีความหนืดของของเหลวที่หลอมเหลวสูง ดังนั้นจึงทำให้การแปรรูปมีความยากขึ้น มีคำถามว่า: จะตรวจสอบคุณสมบัติและน้ำหนักโมเลกุลของวัสดุโพลิเอทิลีนชนิดโมเลกุลขนาดใหญ่ได้อย่างไร และมาตรฐานในการตรวจสอบคืออะไร?