DE68919883T2

DE68919883T2 - Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung poröser Gegenstände aus Polyäthylen von ultra hohem Molekulargewicht.

Info

Publication number: DE68919883T2
Application number: DE68919883T
Authority: DE
Inventors: Harvey L Stein
Original assignee: Hoechst Celanese Corp
Current assignee: CNA Holdings LLC
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1989-03-23
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2009-03-24
Also published as: CA1335678C; DE68919883D1; EP0335613B1; SG72654A1; ATE115607T1; US4880843A; EP0335613A3; EP0335613A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polyethylen-Formmasse mit einem ultrahohen Molekulargewicht, die besonders für die Herstellung von formgepreßten Kunststoff-Gegenständen mit hoher Stärke und hoher Porosität geeignet ist, daraus hergestellte Gegenstände und ein Verfahren für ihre Herstellung.
Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMW-PE) besitzt nach dem Stand der Technik Eigenschaften, die denen von vergleichbaren Polyethylenen mit niedrigerem Molekulargewicht deutlich überlegen sind. Solche Eigenschaften umfassen Zähigkeit, Schlagzähigkeit, Abriebfestigkeit, Gleiteigenschaften und die Beständigkeit gegenüber Korrosion und chemischen Angriffen. Aufgrund ihres extrem hohen Nolekulargewichtes (wenigstens 10&sup6;) und der hohen Viskosität von UHMW-PE-Schinelzen ist es aber extrem schwer, das Material durch herkömmliche Techniken wie Spritzgießen, Blasformen oder Schnecken-Extrusion zu verarbeiten. Eine solche Verarbeitung kann auch zu einem Abbau der Polymerketten mit einer daraus folgenden Abnahme von physikalischen Eigenschaften führen.
Aus Polyethylen hergestellte poröse Folien und Gegenstände sind in der Technik bekannt. Zum Beispiel offenbart das US-Patent 3 024 208 ein Verfahren zur Herstellung von porösen Gegenständen aus Polyethylen, die durch Sintern (Erhitzen) von Teilchen aus Polyethylen mit einem Molekulargewicht von ungefähr 10 000 bis 1 000 000 bei Hitze und Druck hergestellt werden, ohne daß die Teilchen schmelzen. Das US-Patent 3 954 927 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von porösen Gegenständen, umfassend zuerst das Formen einer heterogenen Mischung von UHMW-PE-Teilchen mit 50 bis 95 Gew.-% eines Kohlenwasserstoffs wie Mineralöl oder paraffinwachs, das Erhitzen der Mischung auf eine über dem Schmelzpunkt des Kohlenwasserstoffs liegende Temperatur, das Formen der Mischung in einen Gegenstand, das Erhitzen des Gegenstandes auf eine über dem Schmelzpunkt des Polyethylens liegende zweite Temperatur, bis die Polyethylen-Teilchen vollständig miteinander verschmolzen sind, das Abkühlen des Gegenstandes und anschließend das Extrahieren des Kohlenwasserstoffes, um den porösen Gegenstand zu bilden. Dieses Extraktionsverfahren führt zur Bildung von Poren in der zusammengeschmolzenen Masse, wodurch die porosität hervorgerufen wird.
Während diese und ähnliche Verfahren die Gelegenheit bieten, den Abbau des Polyethylens zu minimieren, der durch herkömmliche Verarbeitungs-Verfahren wie den oben erwähnten verursacht wird, ist gefunden worden, daß solche porösen Gegenstände oft spröde und leicht zerbrechlich sind, insbesondere, wenn sie zur Erzeugung von Gegenständen mit höherer Porosität hergestellt werden. Obwohl Gegenstände mit niedriger Porosität eine ziemlich gute Steifheit aufweisen können, sind solche Gegenstände mit niedriger Porosität für viele Anwendungen nicht geeignet. Daher besteht ein Kompromiß zwischen der einen und der anderen Eigenschaft. Folglich besteht eine fortlaufende Notwendigkeit zur Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von porösen, aus UHMW-PE hergestellten Gegenständen, das eine bessere Steuerung der Porosität ermöglicht, während gleichzeitig die Stärke und die Biegsamkeit des Gegenstandes beibehalten oder verbessert werden.
Das US-Patent 3297805 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von festen porösen Gegenständen mit offenen Zellen aus Polyolefinen, das das Mischen eines ersten Polyolefins mit wenigstens einem anderen Polyolefin umfaßt, wobei die Polyolefine sich voneinander wenigstens um 5 bis 10 ºC im Erweichungsbereich und wenigstens um 50 000 beim Molekulargewicht unterscheiden, und das Sintern der Mischung in einem Preßwerkzeug bei bestimmten Drücken, Temperaturen und Zeitdauern. Wenn Polyethylen-Mischungen hergestellt werden, ist es empfehlenswert, daß das Molekulargewicht des einen Teils der Mischung zehn- bis einhundert Mal so groß wie das des anderen ist. Darüber hinaus wird empfohlen, daß wenigstens ein Teil der Mischung einen ZST-Wert von 1000 bis 5000 aufweist. Nach der Definition im US-Patent bedeutet ZST Null-Stärken-Zeit.
Die vorliegende Erfindung macht eine pulverförmige Formmasse verfügbar, die eine gleichmäßige Mischung aus Teilchen eines Polyethylenpolymers mit einem Molekulargewicht im Bereich von ungefähr 1 x 10&sup6; bis ungefähr 6 x 10&sup6; und Polyethylenwachs- Teilchen mit einem Molekulargewicht im Bereich von ungefähr 1 000 bis ungefähr 20 000, wobei die Teilchengrößen-Verteilung der Teilchen aus Polyethylenpolymer im Bereich von wenigstens etwa 95 Gewichtsprozent kleiner als 0.5 Millimeter und nicht größer als ungefähr 15 Gewichtsprozent kleiner als 0.063 Millimeter liegt, umfaßt.
Die vorliegende Erfindung macht darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Gegenstandes verfügbar, umfassend:
(A) Bereitstellen einer pulverförmigen Formmasse, die die Mischung aus Polyethylenpolymer-Teilchen und Polyethylenwachs-Teilchen gemäß der Definition von Anspruch 1 umfaßt;
(B) Formen der pulverförmigen Formmasse in eine gewünschte Form;
(C) Erhitzen des geformten Gegenstandes auf eine Temperatur zwischen ungefähr 175 ºC und ungefähr 205 ºC, während der geformte Gegenstand unter einen Druck gesetzt wird, der gerade ausreichend ist, um das Volumen des geformten Gegenstandes beizubehalten, und für die Zeitdauer, die ausreichend ist, um das Polyethylenwachs zu schmelzen und um dem Polyethylenpolymer das Ausdehnen und das Erweichen zu ermöglichen; und
(D) anschließend das Abkühlen des geformten Gegenstandes.
Ein bevorzugter durch dieses Verfahren hergestellter Gegenstand hat eine Porosität von weniger als 635 mm (25 Inch) Wasser, gemessen durch Differenzdruck, und einen Steifheitswert nach Tinius-Olsen von wenigstens 13790 kPa (2000 psi).
Die vorliegende Erfindung macht darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Gegenstandes verfügbar, das die Anwendung eines Preßverfahrens auf eine pulverförmige Formmasse umfaßt, welche eine gleichmäßige Mischung aus Teilchen eines Polyethylenpolymers mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1 x 10&sup6; bis 6 x 10&sup6; und Polyethylenwachs-Teilchen mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1 000 bis 20 000, wobei die Teilchengrößen-Verteilung der Teilchen aus Polyethylenpolymer im Bereich von wenigstens 95 Gewichtsprozent kleiner als 0.5 Millimeter und nicht mehr als 15 Gewichtsprozent kleiner als 0.063 Millimeter ist, umfaßt.
Es ist jetzt gefunden worden, daß starke, biegsame poröse Gegenstände durch freies Sintern einer nicht intensiv gemischten Mischung aus UHMW-PE-Teilchen und Teilchen aus einem Polyethylenwachs hergestellt werden können. Das Verfahren umfaßt das Mischen des UHMW-PE und des Wachses, beide in pulverisierter Form, bis eine gleichförmige heterogene Mischung gebildet ist, jedoch unter Bedingungen, die nicht zu einem wesentlichen Abbau der UHMW-PE-Teilchen oder zum Schmelzen einer der beiden Komponenten führen. Die einheitliche heterogene Mischung wird dann in ein Druck-Formwerkzeug überführt, um eine Form zu bilden, und ein Druck wird angelegt, der nur zum Beibehalten des eingeschlossenen Volumens der Form ausreichend ist. Das Preßwerkzeug wird für eine Zeitdauer, die das Erweichen, Expandieren und das gegenseitige In-Berührung-Bringen der Teilchen ermöglicht, auf eine Temperatur erhitzt, die über der Schmelztemperatur des UHMW-PE, aber unterhalb seiner Abbautemperatur liegt. Danach wird die Mischung schnell abgekühlt.
Auf diese Weise hergestellte poröse Gegenstände weisen Biegesteifheits-Werte von mehr als ungefähr 13790 kPa (2000 psi) auf, während sie gleichzeitig hervorragende Porositätswerte von weniger als ungefähr 635 mm (25 Inch) Abfall an Wasserdruck, wie untenstehend definiert, zeigen.
Die vorliegende Erfindung macht eine Formmasse und ein Verfahren zur Herstellung von preßgeformten porösen Gegenständen aus UHMW-PE mit hoher Porosität und einer guten Biegestärke zugänglich. Solche Gegenstände haben eine Verwendung als Filtriertrichter, Tauchfilter, Filtertiegel, poröse Folien, Schreibstift-Spitzen, Klemmstellen an Markern, Begaser, Diffusoren und preßgeformte Leichtgewichts-Teile.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete UHMW-PE hat im allgemeinen ein Molekulargewicht von wenigstens 1 x 10&sup6; bis zu ungefähr 6 x 10&sup6;, bestimmt durch die Grenzviskosität einer Lösung von 0.05 Gew.-% in Decahydronaphtalin bei 135 ºC nach ASTM D-4020-81. Solche Polyethylene können durch Polymerisation von Ethylen in Lösung unter Verwendung der wohlbekannten Koordinations-Katalysatoren, wie sie von Karl Ziegler entwickelt wurden, hergestellt werden.
Für die Zwecke- dieser Erfindung bevorzugte Polyethylenwachse sind kommerziell erhältliche Materialien mit einem Schmelzpunkt von wenigstens ungefähr 100 ºC, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 110 bis 150 ºC, einer Dichte bei 20 ºC im Bereich von ungefähr 0.92 bis ungefähr 0.99 g/cm³ und einem Molekulargewicht im Bereich von ungefähr 1 000 bis ungefähr 20 000, bevorzugter von ungefähr 2 000 bis ungefähr 10 000. Meistbevorzugt sind unpolare nichtoxidierte Wachse.
Eine Formmasse wird durch trockenes Vermischen von Teilchen aus UHMW-PE und Teilchen aus Polyethylenwachs in einer beliebigen geeigneten nicht-intensiven Mischvorrichtung in einem Zeitraum hergestellt, der ausreichend ist, um eine gleichmäßige heterogene Mischung zu bilden. Dieses Vermischen wird bei einer Temperatur durchgeführt, die beträchtlich unterhalb des Schmelzpunktes beider Komponenten liegt, vorzugsweise bei Raumtemperatur, und für einen Zeitraum, der zur Bildung einer gleichförmigen Mischung aus nichtgeschmolzenen und nichterweichten Teilchen ausreichend ist. Geeignete Mischer umfassen Bandmischer, Doppelkegel-Trommelmischer, Trommelmischer, Zementmischmaschinen, Zwillingstrommel- (V-) Mischer oder vergleichbare Vorrichtungen. Es ist wichtig, daß das Mischen nichtintensiv ist und auf einen Zeitraum begrenzt bleibt, der zur Bildung einer einheitliche Mischung notwendig ist, um eine übermäßige Wärmeerzeugung zu vermeiden und um ein übermäßiges Zerbrechen der Teilchen zu vermeiden.
Mischungsverhältnisse der Komponenten können von ungefähr 40 bis 95 Gew.-% UHMW-PE und entsprechend ungefähr 5 bis ungefähr 60 Gew-% Polyethylenwachs reichen. Wachsgehalte von mehr als ungefähr 60 Gew.-% neigen dazu, formgepreßte Gegenständen einer schlechten oder nichtexistierenden Porosität zu ergeben, während bei Anteilen von weniger als 5 Gew.-% die Biegestärke des aus der Mischung geformten Gegenstandes wenig anwächst oder sogar abnimmt. Bevorzugte Anteile sind wenigstens ungefähr 10 % Wachs bis ungefähr 50 % Wachs, meistbevorzugt ungefähr 15 bis ungefähr 45 % Wachs.
Formgepreßte Gegenstände können durch ein freies Sinterverfahren gebildet werden, umfassend das Einführen der Mischung aus UHMW-PE/Wachs in einen entweder teilweise oder vollständig begrenzten Raum und das Erhitzen der Mischung auf eine Temperatur, die ausreichend ist, um das Wachs zu schmelzen und um die Erweichung, das Expandieren und das gegenseitige In-Berührung-Bringen der UHMW-PE-Teilchen zu verursachen. Geeignete Verfahren beinhalten das Formpressen und das Gießen. Das Preßwerkzeug wird mit einer geheizten Hydraulikpresse oder mit Infrarot-Heizgeräten auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des UHMW-PE, im allgemeinen im Bereich von ungefähr 175 ºC bis ungefähr 205 ºC; bevorzugter im Bereich von ungefähr 185 ºc bis ungefähr 195 ºC, erhitzt. Die Heizzeit hängt von der Masse des Preßwerkzeugs ab und liegt im allgemeinen im Bereich von ungefähr 5 bis ungefähr 15 Minuten. Anschließend wird das Preßwerkzeug abgekühlt und der poröse Gegenstand herausgenommen.
Während des Heizprozesses schmilzt die Wachskomponente und neigt dazu, Agglomerate mit den UHMW-PE-Teilchen zu bilden. Auf diese Weise wird es dem Wachs ermöglicht, interstitielle Räume und Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche auszufüllen. Andererseits erweicht das UHMW-PE und erfährt eine Oberflächen-Sinterung und eine Bindung mit benachbarten Teilchen. Nach dem Abkühlen und aufgrund eines auftretenden Schrumpfens werden durch Änderungen in der Morphologie des Wachs es größere Porenräume im UHMW-PE/Wachs-Komposit gebildet. Darüber hinaus wird angenommen, daß das Wachs als ein partikelbindendes Mittel wirkt, was dazu führt, daß die Teilchen eine größere Flexibilität und Stärke aufweisen, verglichen mit Teilchen, die ausschließlich aus UHMW-PE hergestellt sind. Mikrofotografien des abgekühlten Komposits zeigen, daß es keine homogene Mischung aus Polymer und Wachs ist, sondern eher zahlreiche Agglomerate aus UHMW-PE-Teilchen umfaßt, die sowohl aneinander oberflächenverschmolzen sind als auch einzelne Teilchen oder Bereiche aus dem Wachs umgeben.
Es ist gefunden worden, daß die Teilchengrößen-Verteilung der in der Mischung verwendeten UHMW-PE-Teilchen einen extremen Einfluß auf den Porositätsgrad des fertigen Gegenstandes hat. Ein Übermaß feiner Teilchen neigt dazu, die Innenräume oder Hohlräume zu füllen, was zu einem Gegenstand mit geringerer Porosität führt. Ein Übermaß von größeren Teilchen neigt dazu, eine unzureichende Oberfläche für den Kontakt zwischen den Teilchen während des Sinterprozesses zu ergeben. Die UHMW-PE-Teilchen weisen vorzugsweise eine Schüttgutdichte im Bereich von ungefähr 350 bis 500 Gramm pro Liter auf, gemessen nach ASTM D-1895, und eine Teilchengrößen-Verteilung von wenigstens 95 % durch ein Sieb von 0.5 Millimetern und nicht mehr als 15 % durch ein Sieb von 0.063 Millimetern, gemessen nach ASTM D-1921. Die Teilchengrößen-Verteilung des Polyethylenwachses ist nicht notwendigerweise kritisch, aber die Bildung einer gleichmäßig heterogenen Mischung der Wachsteilchen und der UHMW-PE-Teilchen ist erleichtert, wenn die Teilchengrößen-Verteilungen beider Materialien nahe beieinander liegen. Die Schüttgutdichte der Wachsteilchen liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 400 bis 500 Gramm pro Liter.
In den folgenden Beispielen sind verschiedene Formmassen zubereitet und die Werte für Porosität und Steifheit angegeben.
Zu untersuchende Proben werden durch das Formen einer Scheibe mit einem Durchmesser von 63.5 mm (2-1/2 Inch) und einer Dicke von 6.35 mm (1/4 Inch) in einem geeigneten Preßwerkzeug hergestellt. Das Preßwerkzeug wird mit einem geeigneten Polymer befüllt und die Seiten beklopft, um das Pulver gleichmäßig absetzen zu lassen und um die Packung zu verbessern. Das Oberteil des Preßwerkzeuges wird nivelliert, das Preßwerkzeug abgedeckt und in eine Hydraulikpresse eingeführt. Die Presse wird ausreichend geschlossen, um das Preßwerkzeug mit gerade genug Druck zu berühren, um einen geschlossenen Inhalt beizubehalten. Für einen Zeitraum von 12 Minuten wird die Presse auf einer Temperatur von ungefähr 190 ºC gehalten. Das Preßwerkzeug wird dann aus der Presse herausgenommen und schnell abgekühlt. Die Probe wird aus dem Preßwerkzeug herausgenommen und 24 Stunden lang an der Luft abkühlen gelassen.
Der prozentuale Wert oder Grad an Porosität wird dadurch bestimmt, daß die wie oben hergestellte Scheibe in eine Luftkammer eingebracht wird. Die Luftkammer besteht aus einer zweiteiligen Aluminiumkammer mit einer Länge von 152.4 mm (6 Inch) und einem Außendurchmesser von 82.55 mm (3-1/4 Inch). Die Innenmaße sind eine Länge von ungefähr 101.6 mm (4 Inch) und ein Durchmesser von 50.8 mm (2 Inch). Die Scheibe wird in einen vertieften Bereich zwischen den beiden Kammern eingelegt und anschließend wird die Kammer verschlossen und abgedichtet. Jeder Abschnitt der Kammer ist für Differenzdruck-Messungen in mm (Inch) Wasser mit Einlaß- und Auslaßhähnen von 6.38 mm (1/4 Inch) ausgerüstet.
Anschließend wird ein Luftstrom von 25 SCFH eingestellt und der Differenzdruck mit Hilfe eines Manometers bestimmt. Diese Differenzdruck-Messung weist auf den Porositätsgrad des geprüften Probestücks hin; je geringer der Differenzdruck, um so höher die Porosität. Aus Erfahrungen mit diesem Verfahren weisen Differenzdrücke von weniger als 635 mm (25 Inch) Wasserdruck- Abfall auf Gegenstände mit einer hervorragenden Porosität hin.
Steifheitswerte nach Tinius-Olsen werden für die verschiedenen Proben nach ASTM-D 747-84a gemessen.
Dieses Prüfverfahren bestimmt den sichtbaren Biegemodul von Kunststoff-Materialien durch das Messen von Biegekraft und -Winkel eines Auslegerbalkens. Ein frei gesintertes Probestück wird in einen Schraubstock eingespannt und am freien Ende wird eine kontrollierte Belastung angelegt. Der Schraubstock ist durch Getriebezüge mit einem Motor verbunden und kann gleichförmige Umdrehungen im Uhrzeigersinn ausführen. Er ist mit einem Zeiger zur Anzeige einer Winkelablenkung ausgerüstet. Die Rotation des Wiegesystems um denselben Punkt wie der Schraubstock resultiert aus einer Bewegung der Mischplatte. Die Größe der Bewegung wird durch einen Zeiger angezeigt, der sich über eine Belastungsskala bewegt.
Die Beziehung zwischen der prozentualen Ablenkung und der Belastung wird an drei (3) Probestücken bestimmt, die in einem Preßwerkzeug hergestellt werden, das für acht (8) Probestücke von 38.1 x 6.35 x 3.175 mm (1.5" x 0.25" x 0.125") ausgerüstet ist. Das Sinterverfahren ist mit dem für die Scheibe mit einem Durchmesser von 63.5 mm (2.5") beschriebenen identisch. Die Ablesungen der Belastung werden bei einer Ablenkung von 3, 6, 9, 12, 15, 20, 25 und 30 % Ablenkung aufgenommen und die Kurve berechnet. Die Steifheit wird bestimmt unter Verwendung der Gleichung: M (Belastungsskala -Ablesung)
mit E = Steifheit oder sichtbarer Biegemodul
S = 0.25", der Abstand zwischen der Befestigungsplatte der Probestücke und der Biegefläche
w = 0.25", Breite des Probestücks
d = 0.125", Dicke des Probestücks
M = 1.0 lbf-Inch, Gesamtwert des Biegemoments auf dem Pendelsystem
Φ = Ablesewert der Winkelablenkskala in Radiant
Der sich für E (Steifheit) ergebende Wert kann von psi durch Multiplikation mit 6.895 in kPa umgerechnet werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

BEISPIELE 1 bis 9

Verschiedene Mischungen wurden aus UHMW-PE-Pulver mit einem Molekulargewicht von ungefähr 3 x 10&sup6; und Polyethylenwachs- Pulver (Hostalen GUR UHMW-PE und Hoechst Wachs PE 190, beide von der Hoechst Celanese Corporation erhältlich) mit verschiedenen, in Tabelle 1 dargestellten Anteilen hergestellt. Beide Komponenten hatten eine Teilchengrößen-Verteilung im Bereich von mehr als 95 Gew-% durch ein Sieb von 0.5 mm und weniger als 15 Gew-% durch ein Sieb von 0.063 mm. Die Komponenten wurden in einem nicht-intensiven Mischer ungefähr 30 Minuten lang bei Raumtemperatur vermischt. Prüfscheiben wurden aus jeder Formmasse durch das weiter oben beschriebene Formpreß-Verfahren hergestellt. Eine aus 100 % UHMW-PE bestehende Kontrollprobe wurde ebenfalls ausgewertet und als Kontrolle A bezeichnet.
Werte für Porosität und Steifheit nach T/O wurden dann für jede Probe durch die oben beschriebenen Verfahren erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. TABELLE 1 % UHMW-PE % Wachs Steifheit nach T/O Psi kPa Porosität Inch H&sub2;O Diff.Druck mm Kontrolle A (100%) Kein Luftstrom
Wie aus den Daten in Tabelle 1 ersehen werden kann, wurde eine eindeutige Verbesserung der Porosität mit Polyethylenwachs-Anteilen im Bereich von ungefähr 10 bis zu ungefähr 60 % erzielt, unter Hervorhebung einer gleichzeitigen Verbesserung der Steifheitswerte dieser speziellen Charge von UHMW-PE, beginnend bei Wachsanteilen zwischen ungefähr 20 und 30 Gew.-%.

BEISPIELE 10 BIS 14

Verschiedene Mischungen wurden wie in den obenstehenden Beispielen 1 bis 9 beschrieben hergestellt und verarbeitet, wobei eine unterschiedliche Menge von UHMW-PE, bezeichnet als Kontrolle B, verwendet wurde. Die Teilchengrößen-Verteilung der Komponenten in der Mischung war wie oben beschrieben. Porositäts- und Steifheitswerte sind wie in Tabelle 2 beschrieben. TABELLE 2 % UHMW-PE % Wachs Steifheit nach T/O Psi kPa Porosität Inch H&sub2;O Diff.Druck mm Kontrolle B (100%)
Wie in Tabelle 2 demonstriert, wird eine Verbesserung des Steifheitswertes für diese spezielle Menge des UHMW-PE mit einer konsistenten Verstärkung der Porosität in dem Maß, in dem der Wachsanteil erhöht wurde, bei einem Wachsanteil im Bereich zwischen 5 und 10 % demonstriert.

BEISPIELE 15 BIS 16

Das in den obigen Beispielen 10 bis 14 verwendete UHMW-PE (Kontrolle B) wurde mit 25 Cew.-% Hoechst-Wachs PE-130 (Beispiel 15) und mit 25 Gew.-% Hoechst-Wachs PE-520 (Beispiel 16) vermischt. Das Vermischen und das Formpressen wurde wie in den Beispielen 1 bis 9 durchgeführt und die Teilchengrößen-Verteilung der Materialien war wie in den Beispielen 1 bis 9 beschrieben. Porositäts- und Steifheitswerte sind wie in Tabelle 3 beschrieben. TABELLE 3 % UHMW-PE % Wachs Steifheit nach T/O Psi kPa Porosität mm H&sub2;O Diff.Druck Inch Kontrolle A (100%)
Die Prüfungsergebnisse demonstrieren für diese spezielle Charge des UHMW-PE-Polymers eine deutliche Verbesserung sowohl der Steifheitswerte als auch der Porosität bei einem bevorzugten Anteil von 25 % der Zugabe der verschiedenen Wachse.

BEISPIEL 17

Dieses Beispiel erläutert die Wichtigkeit der Teilchengrößen- Verteilung des UHMW-PE-Polymers, das zur Herstellung der porösen Gegenstände dieser Erfindung verwendet wird. Ein UHMW-PE- Polymer mit einer Schüttdichte von 399 g/l und mit einem Teilchen-Feinanteil von 35.1 %, der durch ein Sieb von 0.063 mm gelangt, wurde als Kontrolle c eingesetzt. Dieses Material wurde mit 25 Gew.-% des Hoechst-Wachses PE 190 vermischt und wie in den Beispielen 1 bis 9 verarbeitet. Die Ergebnisse für Steifheit und Porosität sind in Tabelle 4 dargestellt. TABELLE 4 % UHMW-PE % Wachs Steifheit nach T/O Psa kPa Porosität mm H&sub2;O Diff.Druck Inch Kontrolle C (100%)
Wie mit den Daten in Tabelle 4 demonstriert wird, liegt ein Anwachsen der Steifheit des UHMW-PE-Polymers beim Mischungs- Verhältnis 75/25 vor, aber ein sehr geringes Ansteigen der Porosität, was auf den hohen Feinanteil des in diesem Versuch verwendeten UHMW-PE zurückzuführen sein kann.

Claims

1. Pulverförmige Formmasse, die eine gleichmäßige Mischung aus Teilchen eines Polyethylenpolymers mit einem Molekulargewicht im Bereich von ungefähr 1 x 10&sup6; bis ungefähr 6 x 10&sup6; und Polyethylenwachs-Teilchen mit einem Molekulargewicht im Bereich von ungefähr 1 000 bis ungefähr 20 000, wobei die Teilchengrößen-Verteilung der Teilchen aus Polyethylenpolymer im Bereich von wenigstens etwa 95 Gewichtsprozent kleiner als 0.5 Millimeter und nicht größer als ungefähr 15 Cewichtsprozent kleiner als 0.063 Millimeter liegt, umfaßt.

2. Formmasse nach Anspruch 1, die ungefähr 40 bis ungefähr 95 Gewichtsprozent des Polyethylenpolymers und ungefähr 5 bis 60 Gewichtsprozent des Polyethylenwachses enthält.

3. Formmasse nach Anspruch 2, worin das Polyethylenwachs ein Molekulargewicht im Bereich von ungefähr 2 000 bis ungefähr 10 000 und einen Schmelzpunkt im Bereich von ungefähr 100 ºC bis ungefähr 150 ºC hat.

4. Formmasse nach Anspruch 3, worin die Teilchengrößen-Verteilung des Polyethylenwachses im Bereich von wenigstens 95 Gewichtsprozent kleiner als 0.5 Millimeter und nicht mehr als 15 Cewichtsprozent kleiner als 0.063 Millimeter liegt.

5. Formmasse nach Anspruch 2, die ungefähr 55 bis 85 Gewichtsprozent des Polyethylenpolymers und ungefähr 15 bis ungefähr 45 Gewichtsprozent des Polyethylenwachses enthält.

6. Formmasse nach Anspruch 5, die ungefähr 75 Gewichtsprozent des Polyethylenpolymers und ungefähr 25 Gewichtsprozent des Polyethylenwachses enthält.

7. Verfahren zum Formen von porösen Gegenständen, das

(A) die Bereitstellung einer pulverförmigen Formmasse, das die Mischung aus Polyethylenpolymer-Teilchen und Polyethylenwachs-Teilchen gemäß der Definition von Anspruch 1 umfaßt;

(B) das Formen der pulverförmigen Formmasse in eine gewünschte Form;

(C) das Erhitzen des geformten Gegenstandes auf eine Temperatur zwischen ungefähr 175 ºC und ungefähr 205 ºC, während der geformte Gegenstand unter einen Druck gesetzt wird, der gerade ausreichend ist, um das Volumen des geformten Gegenstandes beizubehalten, und für die Zeitdauer, die ausreichend ist, um das Polyethylenwachs zu schmelzen und um dem Polyethylenpolymer das Ausdehnen und das Erweichen zu ermöglichen; und

(D) anschließend das Abkühlen des geformten Gegenstandes umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Mischung dadurch hergestellt wird, daß die Polyethylenpolymer-Teilchen und das Polyethylenwachs einem nichtintensiven Mischen, das nicht ausreichend ist, um ein beträchtliches Zerbrechen der Polyethylenpolymer-Teilchen zu verursachen, und einem Erwärmen auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Polyethylenwachses unterworfen werden.

9. Gegenstand, der durch die Verfahren gemäß Ansprüchen 7 oder 8 hergestellt wird und der eine Porosität von weniger als 635 mm (25 Inches) Wasser, gemessen durch Differenzdruck, und einen Steifheitswert nach Tinius-Olsen von wenigstens 13790 kPa (2000 psi) aufweist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Gegenstandes, das die Anwendung einem Preßverfahrens auf eine pulverförmige Formmasse umfaßt, welche eine gleichmäßige Mischung aus Teilchen eines Polyethylenpolymers mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1 x 10 bis 6 x 10&sup6; und Polyethylenwachs-Teilchen mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1 000 bis 20 000, wobei die Teilchengrößen- Verteilung der Teilchen aus Polyethylenpolymer im Bereich von wenigstens 95 Gewichtsprozent kleiner als 0.5 Millimeter und nicht mehr als 15 Gewichtsprozent kleiner als 0.063 Millimeter ist, umfaßt.