DE1504787A1 - Verfahren zur Herstellung fester poroeser Gegenstaende durch Sintern von Pulvern aus Polyolefinen - Google Patents

Description

• Verfahren ur Herstellung fester poröser Gegenstande durch Sintern von Pulvern aus Polyolefine Es ist schon vorgeschlagen worden, poröse Gegenstände aus Polyolefinen herzustellen, indem Mischungen von Polyolefinen, die sich in ihrem Erweichungsbereich um eine bestimmte Temperaturdifferenz unterscheiden und unterschiedliche viskosimtrerisch bestimmte Molekulargewichte aufeisen, versintert werden.
• Nach Ausführungsformen dieser Arbeitsweise soll das Polyolefin islt de m niedrigeren Molekulargewicht in einem bestimmten Mindestanteril in der u versinmternden Mischung vorliegen.
• Nach einer anderen, schon vorgeschlagenen Arbeitsweise geht man von Polyolefinen aus, deren physikalische Kenndaten hinsichtlich Reißfestigketi, Zugfestigekit und Reifßdehnung auf das Vorlegen mindestens zweier Molekulargewichtsmaxima schließen lassen.
• Die nach den vorgeschlagenen Verfahren gewonnenen poräsen Massen besitzen Proendurchmesser zwischen etwa 25 und 100 #.
• Sie haben sich für viele technische Anwendungsgebiete als gut geeignet erwiesen, konnten jedoch bisher für Spezialzwecke, wo poröse produkte mit einem kleineren Porendurchmesser erforderlich waren, kaum eingesetzt werden.
• Es war bisher nicht möglich, feste, poröse Gegenstände durch Sintern von Pulvern aus Polyolefinen herzustellen, die Porendurchmesser von nur 5 bis 20 u haben. Die Er@ dung weist un einen einfachen Weg zur Herstellung derartiger @rodukte.
• Es wurde gefunden, daß die herstellung fester, poröser Gegenstände durch sintern von Pulvern aus Polyolefinen und/oder deren Mischungen und/oder Mischpolymeren von Olefinen überraschendervweise zur Gewinnung von Produkten mit Pordendurchmessern von etwa 5 bis an Pulver mit Schüttgewichten oberhalb 200 g/i, insbesondere oberhalb 300 g/l, sowie Teilchengrößen unterhalb 1000#, insbesondere unterhalb 5u, bei Preßdrucken bis 200 atü, vorteilhaft zwischen 1 und 100 atü, zusammenpreßt und die anschließende Sinterung der Preßmassen bei Temperaturen zwischen 80 und 2500 unter weiterer Belastung bis 50 atü, insbesondere bis 10 atü, vornimmt. Für das Verfahren der Erfindung hat es sich besonders bewährt, von Polymerisaten aus Olefinen mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen suszugehen. Nach einer Ausführungsform der Erfindung verwendet man Polyäthylenpulver, insbesondere solches mit viskosimetrisch bestimmten Molekulargewichten oberhalb etwa 250 000 als Ausgangsprodukt. Nach einer anderen Ausführungsform geht man von einem Polyäthylen aus, das mindestens zwei olekulargewichtsmaxima aufweist.
• Die als Ausgangsprodukt dienenden Polyolefine und/oder deren Mischpolymerisate können nach den in der Technik bekannten Verfahren gewonnen werden, beispielsweise nach dem Hochdruck-, dem Mitteldruk- und dem Niederdruck-Verfahren. Je enger die Kornverteilung innerhalb des Pulvers ist und Je feiner das eingesetzte Pulver, umso gleichmäßiger wird die porenverteilung und umso kleiner der Porendurchmesser in den festen, porösen Körpern.
• Bei Einsatz von Polymerisat-Mischungen dürfen die Erweichungsbereiche nicht zu weit auseinanderliegen, da derartige Gemische sonst bei der Sinterung poröse Produkte mit größeren Porendurchmessern bilden. Es ist daher unzweckmäßig, ein Polyäthylen mit einem Molgewicht von 50 000 und ein solches mit einem Molgewicht von 1 000 000 nach dem Verfahren der Erfindung zu verarbeiten. Dagegen lassen sich proöse Massen aus einer Mischung von einem Polyäthylen mit einem durchschnittlichen Molgewicht von etwa 500 000 und einem Polyäthylen mit einem durchschnittlichen Molgewicht von 1 000 000 erfindungegemäß verarbeiten. Auch lassen sich einheitliche, hochmolekulare Polyathylene in Mischung mit solchen hochmolekularen Polyäthylenen, die, wie aus ihren physikalischen Kennzahlen zu schließen ist, mindestene zwei Molekulargewichtsmaxima aufweisen, miteinander versintern.
• Das Vorpressen der Polymerisatpulver erfolgt ggf. nach Zusatz von Inhibitoren und/oder Alterungsschutzmitteln und/oder Farbstoffen und/oder Füllstoffen bei den oben angegebenen Drucken. erden die vorgepreßten Pulver drucklos gesintert, so fallen, obgleich geeignete Einsatzprodukte angewandt wurden, poröse Gegenstande mit großen Durchmessern von oberhalb etwa 25/u an.
• Nimnit man dagegen erfindungsgemäß die Sinterung unter Druck bs etwa 50 atü, insbesondere einem solchen bis 10 atü, vor, 80 gewinnt man die gewünschten porösen Körper mit Porendurchmessern unterhalb etwa 20/u. Der Erfolg des neuen Verfahrens ist also bedingt seinerseits durch die Auswahl der Ausgangs pulver und auRerdem durch die beiden Verfahrensschritte der Vorpressung und der anschließenden Sinterung unter Druck.
• Das Sintern erfolgt bevorzugt bei Temperaturen zwischen 100 und 2000 Die Sinterzeit hängt von der Schichtdicke und den physikalischen Konstanten des oder der Polymerisate ab. In den meisten Pällen reichen Zeiten bis zu etwa 3 Stunden aus, mindestens muß etwa 5 bis 10 Minuten gesintert werden, bei sehr langsamer oder stufenweiser Erhitzung können bis zu etwa 10 Stunden erforderlich sein.
• Die Pressung erfordert Zeiten zwischen etwa 5 und 200 minuten vorzugsweise zwischen etwa 10 und 60 Minuten. Bei der Pressung werden Temperaturen zwischen Raumtemperatur und etwa 1C0°, vorzugsweise etwa 500 eingehalten.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung läßt man den Preßvorgang und den Sintervorgang in derselben Presse ablaufen. Das zu behandelnde Material wird unter den vorgesehenen Bedingungen verpreßt und unmittelbar anschließend der Preßdruck entsprechend dem Verwendungszweck entweder konstant gehalten, erhöht oder erniedrigt, wobei gleichzeitig die erforderlich Sintertemperatur einzustellen ist, die ebenfalls gleicht höher oder tiefer liegen kann.
• Beispiel 1 Das für die Versuche verwendete Polyäthylenpulver besaß ein Molgewicht von 1 000 000, ein Schüttgewicht von 324 g/l und wies folgende xornverteilungen auf: unter 0,06 mm 3,96 Gew.-% 0, - 0,12 mm 49,8 Gew.-% 0,12 - 0,25 mm 44,8 0,25 - 0,50 mm 1,44 Auf einen mit einer Aluminiumfolie belegten Stempel (Durchmesser 110 mm) einer Presse wird ein Ring von 6 mm Höhe gelegt, das Innere des Ringes mit dem Polyäthylenpulver gleichmäßig gefüllt und dieses mit einer Aluminiumfolie abgedeckt. Nun preßt man das Pulver mit 50 kg/cm2, nimmt die Preßplatte aus dem Ring und sintert sis unter einer Belastung a) von 21 g/cm2 und b) von 52,6 g/cm2 1,5 Stunden bei 156°. a) b) Stärke der Platte in mm 3,3 3,2 iuftdurchsatz bei 600 mm W.S, in m3/m2. h 234 167 Dehnung in % 255 504 Zerreißfestigketi Kp/cm2 112 168 mittlerer prendurchmesser # 10 6 Zum Vergleich wurde eine mit 50 kg/cm2 gepreßte Platte aus dem obigen Polyäthylenpulver ohne Belastung 1,5 Stunden bei 1560 gesinterte Stärke der hatte in mm 3,45 Luftdurchsatz bei 600 mm W,S, in m3/m2. h 764 Dehnung in % 196 Zerreißfeatigkeit Kp/cm2 55 mittlerer Prorendurchmesser # 22 Bei einem weiteren Versuch wurde das Polyäthylenpulver gleichmäßig (6 mm) ohne Belastung in einen Winkelrahmen (245 x 300 mm), der mit einer V2A-Bodenplatte belegt war, gefüllt und 2 Stunden bei 1560 drucklos gesintert.
• Stärke der Platte in mm 5,1 Luftdurchsatz bei 600 mm W.S. in m3/m2. h 948 Dehnung in 168 Zerreißfestigkeit Kp/cm2 49,2 mittlerer Porendurchmesser # 24.

Claims (4)

1. patentansprüche 1.) Verfahren zur Herstellung fester, poröser Gegenstunde du, Sintern von Pulvern aus Polyolefinen und/oder deren Mischungen und/oder Mischpolymeren von Olefinen, dadurch gekennzeichnet, daß man zwecks Gewinnung von Produkten mit Porendurcbmessern von etwa 5 bis 20/u Pulver mit Schüttgcwichten oberhalb 200 g/1, insbesondere oberhalb 300 g/l, sowie Teilchengroßen unterhalb 10u, insbesondere unterhalb 500 #, bei Preßdrucken bis 200 atü, vorteilhaft zwischen 1 und 100 atü, zusammenpreßt und die anschlielende Sinterung der Preßmassen bei Temperaturen zwischen 80 und 2500 unter weiterer Belastung bis 50 atü1 insbesondere bis 10 atü, vornimmt.
2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von Polymerisaten aus Olefinen mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen ausgeht.
3. 3.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Polyäthylenpulver als Ausgangaprodukt verwendet, insbesondere solches mit viskosimetrisch bestimmten Molgewichten über etwa 250 000.
4. 4.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Auogangsprodukt Pulver aus einem Polyäthylen verwendet, dasmindestens zwei Molekulargewichtsmaxima aufweist.

   Eatr. : Patentanmeldung R 38 338 X/39a4 Zusätzliche Beispiele 2 und 3 Baispiel 2 Bei ainem woiteren Verglichsversch wurde eine 6 mm hohe Schicht dee im Besipiel 1 verwendeten Polyäthylenpulvers ohne Vorpressung unter einer Belaetung von 21 g/cm2 etwa 1,5 5 Stunden bei 156° gesintert. nachstehend die Kenndaten der erhaltenen Platte: @@ärke der Platte in as 4 luftdurchsatz bei 600 mm V.S. in m3/m2. h 485 Dehnung in % 166 Zerreißfestigkeit Kp/cm2 69,2 mittlerer Proondurchmeser @ 22 Fie aus diesem Vergleichsversuch ercithlich, worden ohne die erfindungsgemäß vorzunehmende Vorpreseung platten mit hohen Durchmessern oberhalb 20 @ erhalten.

   Beispiel 3 zur diesen Versuch wurde einoPolyäthylen mit folgenden Konstanten eingesetzt: Molekulargewicht 1 000 000 Schüttgewicht 230 0 Kopfgewicht 324 g/l Zerreißfestigekti 254-301 Kp/cm2 Dehnung 831-925 s Kornverteilung: unter 0,06 mm 1,08 Gew. % X, - 0,12 mm 76,41 0,12 - 0,25 mm 17,70 " 0,25 - 0,5 mm 3,77 " 0,5 - 1,0 mm 0,33 Ubor 1,0 mm 0,71 % Aus den raten für Zerreiffestigkeit und Dehnung ist das Vorliegen zweier Molokulargewichtemaxima zu erarlhaa.

   Das diese zwei Molekulargewichtemaxima aufweisende Polyäthylon wurde unter den Bedingungen des paisopiele 1 vorgepreßt und 1,66 Stunden bei 156° unter einer Belastung von 52,6 g/cm2 gesintert.

   Nachstehend die Xcnatanton der festen poröse Platte: Stärke der Platte in mm 2 Luftdurchsatz bei 600 mm W.S. in m3/m2 @ h 339 Dehnung in % 235 Zerreißfostigkeit Kp/cm2 105 mittlerer Porendurchmesser # 14