מה זה סיבי UHMWPE?
סיבי פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה במיוחד מכונה סיבי UHMWPE, הידוע גם כסיבי PE בעל חוזק גבוה. משקלו המולקולרי נע בין 1.5 מיליון ל-8 מיליון, שזה עשרות מונים מסיבים רגילים, וזה גם מקור שמו.
סיב UHMWPE הוא אחד משלושת סיבי ההייטק הגדולים בעולם כיום, והוא גם הסיב הקשה ביותר בעולם. חוזקו הוא פי 15 מפלדה, ופי 2 מסיבי פחמן ופאנג 1414. כיום זהו החומר העיקרי לייצור שריון גוף.
לסיבים UHMWPE יש יתרונות ביצועים שאין שני להם. נכון להיום, אין חומר פולימרי טהור עם כל כך הרבה תכונות מצוינות, שיש לו מוניטין של "מלך הפלסטיק".
סיבי UHMWPE הם קלים, עם צפיפות של 0.97 glem' בלבד, ויש להם אינרציה כימית חזקה. לתמיסות חומצה ואלקליות חזקות ולממיסים אורגניים אין השפעה על חוזקה. יתר על כן, יש לו עמידות מעולה להזדקנות מזג האוויר ועמידות בפני UV. לאחר 1500 שעות של אור שמש, שיעור שימור חוזק הסיבים עדיין גבוה עד 80 אחוז. יש לו עדיין משיכות בטמפרטורת אמוניה נוזלית (-269 מעלות), והוא יכול לשמור על חוזק פגיעה מצוין בחנקן נוזלי (-196 מעלות), שאין כמותו בפלסטיקים אחרים. בנוסף, סיבי UHMWPE הם בעלי עמידות הבלאי, עמידות הכיפוף ועייפות המתח החזקה ביותר מבין הסיבים בעלי הביצועים הגבוהים הקיימים, ויש להם עמידות יוצאת דופן בפני פגיעות וקשיחות עמידות לחיתוך. סיב UHMWPE שהוא רק רבע מעובי השערה ניתן לגזור כמעט ברציפות בעזרת מספריים. בהשוואה לפלסטיקים הנדסיים אחרים, יש לו בעיקר חסרונות כמו עמידות נמוכה בחום, קשיחות וקשיות, אך ניתן לשפר אותו בשיטות כמו "מילוי" ו"הצלבה".
התיאוריה הבסיסית לגבי סיבי פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה במיוחד הועלתה כבר בשנות ה-30. עם זאת, ספינינג הג'ל והסביבון הפלסטי הם שבאמת עשו פריצת דרך גדולה בטכנולוגיה. בשנות ה-70, אוניברסיטת לידס פיתחה לראשונה בהצלחה סיבי פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה עם משקל מולקולרי של 100,000. בשנת 1975, DSM ההולנדית המציאה את שיטת ספינינג הג'ל תוך שימוש ב-decahydrotea כממס, הכינה בהצלחה סיבי UHMWPE והגישה בקשה לפטנט בשנת 1979. לאחר עשר שנים של מחקר קשה, אושר כי שיטת ספינינג ג'ל היא שיטה יעילה לייצור סיבי פוליאתילן בעלי חוזק גבוה, בעל סיכויים תעשייתיים, וחומרי הגלם שלו קלים להשגה ועלות הייצור נמוכה. סיבי UHMWPE משכו מיד את תשומת הלב של המעצמות התעשייתיות בעולם.
בשל המאפיינים המצוינים הרבים של סיבי UHMWPE, הוא הראה יתרונות גדולים בשוק הסיבים בעלי הביצועים הגבוהים, לרבות מחבלי עגינה בשדות נפט בים ועד לחומרים מרוכבים קלים בעלי ביצועים גבוהים. ציוד ותחומים אחרים ממלאים תפקיד מרכזי, במיוחד בתחום הצבאי.
בהנדסת תעופה וחלל, בשל המשקל הקל, החוזק הגבוה ועמידותם הטובה של חומרים מרוכבים סיבי UHMWPE, הוא מתאים למבני קצה כנף של כלי טיס שונים, מבני חלליות, מטוסי מצוף, מצנחי האטה ועוד. בתחום האזרחי, חבלים, כבלים, מפרשים וציוד דיג עשויים מסיבי UHMWPE מתאימים להנדסה ימית. אורך השבירה תחת משקל מת הוא פי 8 מזה של חבלי פלדה ופי 2 מזה של סיבי ארמיד. ביישומים תעשייתיים, סיבי UHMWPE והרכיבים המרוכבים שלהם יכולים לשמש ככלי לחץ, מסוע, חומרי סינון, לוחות חיץ לרכב וכו'. במוצרי ספורט, קסדות, סנובורד, לוחות שיט, חכות דיג, מחבטים, אופניים, לוחות גלישה, ויוצרו חלקי מטוסים קלים במיוחד, והביצועים שלו עדיפים על חומרים מסורתיים. ברפואה נעשה בו שימוש ביישומים קליניים בתחומי חומרי מגש שיניים, שתלים רפואיים ותפרים פלסטיים.
