DE69431100T2

DE69431100T2 - Verfahren zur Herstellung von länglichen Gegenständen mit extrem hohem Elastizitätsmodul und erhöhter Zugfestigkeit

Info

Publication number: DE69431100T2
Application number: DE69431100T
Authority: DE
Inventors: Premal Shukla; Anagnostis E. Zachariades
Original assignee: Polteco Inc
Current assignee: Polteco Inc
Priority date: 1994-01-06
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2014-12-21
Also published as: DE69431100D1; EP0662388A3; EP0662388A2; US5407623A; CA2138588A1; EP0662388B1; US5479952A; ATE221449T1; JPH0841240A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verbesserte Band-, Streifen- oder Schnurprodukten aus Polyethylen mit hohem Molekulargewicht mit fortlaufenden oder kohärenten Strukturen, welche hohe Modul- und Zugfestigkeitseigenschaften besitzen und als Zahnseide, Angelschnur und andere Schnurprodukte besonders geeignet sind. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein neues Verfahren zur Verarbeitung von Morphologien aus Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) und anderen Polymeren zur Herstellung solcher Produkte, welche hohe Modul- und Zugfestigkeitseigenschaften besitzen.

Hintergrund der Erfindung

Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) ist ein einzigartiges Polymeres mit überragenden Eigenschaften. Es kann preßverformt werden, um Produkte zu erhalten, welche hohe Abriebfestigkeit, Scheuerfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit und Festigkeit besitzen. Ebenfalls kann es mittels Lösungstechniken verarbeitet werden und zu Vielfachfasern mit ultrahohem Modul und Festigkeit gezogen werden. Speziell hergestellte Einkristallmorphologien dieses Polymeren können extrudiert und gezogen werden, um Fasern mit einem Modul herzustellen, der sich theoretisch vorhergesagten Werten nähert. UHMWPE ist mittels konventioneller Schmelzverarbeitungsarbeitsweisen wie Extrusionsformen und Spritzgießen wegen seines extrem hohen Molekulargewichtes und der extrem hohen Schmelzviskosität nicht ziehbar, und es wird mittels Pulversintertechniken, wie sie für Keramikstoffe und Metalle angewandt werden, verarbeitet sowie durch Extrusion mit stoßweisem Austrag.
Information des Standes der Technik ist getrennt hinsichtlich des Quellverhaltens von vernetzten Systemen in der Anwesenheit eines Lösungsmittels, der Auflösung von Polymeren und der Diffusion von Lösungsmitteln in amorphe Polymere erhältlich. Jedoch gibt es nur begrenzte Information in der Literatur hinsichtlich simultaner Kinetik des Quellens und Auflösens in Polymeren. Polymere mit ultrahohem Molekulargewicht sind einzigartig hinsichtlich der Möglichkeit des Auftretens von signifikantem Quellen ohne Auflösung, obwohl die Polymere nicht vernetzt und von kristalliner Natur sind. Dieses Phänomen tritt wegen der langen Kriech- und Relaxationszeiten der Molekülketten und der hohen Konzentrationen an Molekularkettenverwirrungen auf.
Es hat ausgedehnte Untersuchungen zur Herstellung von Produkten mit hohem Modul und hoher Festigkeit aus flexiblen und linearen Gebrauchspolymeren gegeben. In den Patenten von Zachariades Nr. US-A-5 030 402 und US-A-4 820 466 werden Deformationsverfahren im festen Zustand zum Erhalt von Produkten mit hohem Modul beschrieben. Smith et al (P. Shmith und P. Lemstra, J. Mater. Sci., 1980, Vol. 15, 505 und P. Smith und P. Lemstra British Polymer Journal, 1980, 212) berichteten unter anderem den Gelverarbeitungsweg für die Herstellung von Fasern hoher Steifigkeit und Festigkeit aus Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht. Dieses Verfahren erfordert, daß das Polymere in einem Lösungsmittel aufgelöst, extrudiert, abgeschreckt, von dem Lösungsmittel befreit und dann anschließend heißgezogen wird. In der US-A-4 413 110 beschrieben Kavesh et al ebenfalls das Gelspinnen aus einer Lösung zur Herstellung von Polyethylenen mit ultrahohem Modul und ultrahoher Festigkeit unter Verwendung von 2-5%igem UHMWPE in Paraffinöl. Ein solches Verfahren benutzt zu viel Lösungsmittel, so daß die Verarbeitung schwierig wird. Aus schmelzkristallisierendem UHMWPE hergestellte Bänder zeigen Ziehverhältnisse von nur etwa 8, was Endeigenschaften von Young-Modul von etwa 1-2 GPa und Zugfestigkeit von 0,1-0,3 GPa ergibt.
Zachariades unterschied in seinem früheren Patent US-A- 4 655 769 zwischen Pseudogelen und echten Gelen, welche von früheren Forschern verwendet wurden, und beschrieb ein Verfahren zur Herstellung von schlauchartigen Produkten aus ultrahohem Polyethylen unter Verwendung von Pseudogelzuständen, welches die folgenden hervorragenden Punkte von Stufen abdeckte:
Auflösen eines Ausgangsmaterials von UHMWPE-Pulver in nicht-flüchtigem Lösungsmittel bei 140-170ºC zur Herstellung einer Lösung; Abkühlen der Lösung auf 123ºC zur Herstellung eines Pseudogels in Folienform; Extrahieren von nicht-flüchtigem Lösungsmittel durch ein flüchtiges Lösungsmittel; Zusammenpressen des Pseudogels bei 123ºC zur Bildung eines dünnen gelähnlichen Films, der um einen Dorn gewickelt wird; Verdampfen des flüchtigen Lösungsmittels während des Aufwickelns des Pseudogelfilms auf den Dorn und dann das Ziehen des schlauchartigen Produktes um etwa 5x bei 135ºC.
Andere haben ebenfalls versucht, Polymerprodukte mit hohen Festigkeitseigenschaften zu entwickeln. In den Patenten von Sano et al. Nr. US-A-4 879 076, US-A-5 026 511, US-A- 4 996 011, US-A-4 760 120 und US-A-5 002 714 wurde ein ausgewähltes Polyethylen, erhalten unter Verwendung eines spezifischen Katalysators, bei niedrigeren Temperaturen als dem Polymerschmelzpunkt gezogen, um Fasern oder Folien mit hohem Modul und hoher Festigkeit herzustellen. In einigen Fällen wurde dieses spezifische Polyethylen preßverformt, in ein Lösungsmittel eingetaucht, in der festen Phase extrudiert oder ausgewalzt und schließlich gezogen. Ihr Verfahren ist einem früheren Verfahren vergleichbar (siehe 1. M.P.C. Watts, A.E. Zachariades und R.S. Porter, "New Methods of Production of Highly Oriented Polymers" in "Contemporary Topics in Polymer Science", Herausgeber: M. Shen, Plenum Press, 1979, S. 297-318 und A.E. Zachariades, US-A-4 820 466). Kobayashi et al in ihren Patenten US-A-5 106 555 und US-A-5 200 129 beschreiben ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyolefinmaterial durch Einspeisen des Pulvers zwischen einem Paar von Bändern unter Preßwalzen und Strecken des preßverformten Olefins.
Mackley und Solbai in ihrem veröffentlichten Beitrag (Mackley, Malcolm R. und Solbai, Somad, "Swell Drawing: A new method of manufacturing high performance polyethylene structures", in Polymer J., 1987. Vol. 28, 1115-1120) stellen ein Verfahren des Quellziehens vor, um Bänder mit hohem Modul und hoher Festigkeit aus Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) herzustellen. Ihr Verfahren schließt die folgenden Stufen ein:
1. Herstellen eines Vorläufer-UHMWPE-Ausgangsmaterials (Hoechst Celanese GUR 415) ohne Orientierung unter Anwendung von Sintern mittels Extrusion mit stoßweisem Austrag. Die Herstellung von Bändern mit einer Dicke von 0,010 Zoll durch Abschälen des Ausgangs-UHMWPE.
2. Quellen des abgeschälten Bandes in Dekalin oder Xylol bei 100-130ºC für 1 bis 10 Minuten bis zu einem Ausmaß, daß das Gewicht des Lösungsmittels zu dem Gewicht des Polymeren, Ws/Wp, bis zu 20 betrug.
3. Herabkühlen des gequollenen Bandes auf Zimmertemperatur unter nicht-kontrollierten Bedingungen zum Kristallisieren des gequollenen UHMWPE.
4. Verdampfen des flüchtigen Lösungsmittels aus dem Polymeren bei 80ºC.
5. Ziehen des getrockneten Bandes unter isothermen Bedingungen mit 4 Zoll/min (100 mm/min) in dem Temperaturbereich von 90-120ºC.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist von dem zuvor genannten Stand der Technik einschließlich der Verfahren von Mackley und Solbai verschieden und ergibt ein unterschiedliches und verbessertes Ergebnis, weil sie unterschiedliche Vorläufermorphologien zur Bildung eines Pseudogels, unterschiedliche Quellbedingungen, unterschiedliche Polymere und unterschiedliche Verarbeitungsstufen benutzt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Band-, Streifen- oder Schnurmaterials, umfassend die Stufen von:
a - Bereitstellung eines schmelzkristallisierten Vorläuferbandes, hergestellt aus Polyethylen-, Polypropylen-, Poly-4-methyl-1-penten- oder Poly(ethylenterephthalat)- homo- oder co-polymeren, entweder in verzweigter oder geradkettiger Form, und mit einem MW über 300.000;
b - Eintauchen des Vorläuferbandes in ein Flüssigkeitsbad bei ungefähr 130ºC für eine ausreichende Zeit, um das Quellen dieses Bandes in einen Pseudogelzustand zu bewirken;
c - Kühlen des Pseudogels unter kontrollierten Bedingungen auf Umgebungstemperatur;
d - schwaches Zusammenpressen des gequollenen Bandes zur Entfernung der Badflüssigkeit;
e - Behandeln des Bandes in einem Lösungsmittel zur Entfernung der gesamten rückständigen Badflüssigkeit;
f - Erhitzen des Bandes zur Entfernung des gesamten rückständigen Lösungsmittels und dadurch Bereitstellung eines getrockneten porösen Produktes mit höherer Porosität als das ursprüngliche schmelzkristallisierte Band;
g - Zusammenpressen des porösen Produktes unter 0,7-206,85 MPa (100-30.000 psi) in Abhängigkeit von der Dicke für eine vorausgewählte Zeitdauer;
h - Strecken des Bandes, während es sich auf einer Temperatur von 80-130ºC befindet, zum Erhalt eines gezogenen Produktes mit erhöhten mechanischen Eigenschaften, einschließlich einem Modul in dem Bereich von wenigstens 0,5 GPa bis 100 GPa und einer Zugfestigkeit in dem Bereich von wenigstens 0,1 GPa bis 2 GPa.
Das vorliegende Verfahren schließt die Bildung eines Pseudogelzustandes in Form eines gequollenen Bandes (oder Streifens) unter Verwendung eines nicht-flüchtigen Lösungsmittels, das Zusammenpressen des gequollenen Bandes, die Extraktion des nicht-flüchtigen Lösungsmittels mit einem flüchtigen Lösungsmittel aus dem Pseudogelzustand, das Verdampfen des flüchtigen Lösungsmittels aus dem Pseudogelzustand zur Bildung eines getrockneten Bandes, die Preßdeformation des getrockneten Bandes zwischen Walzen und dann das Ziehen oder Strecken bei hoher Temperatur zum Erhalt von Produkten mit hohem Modul und hoher Festigkeit ein. Das vorliegende Verfahren betrifft nicht die Auflösung des Polymeren oder eine Fluidverarbeitung, wie sie von früheren Autoren und Patenten beschrieben wurden, sondern sie betrifft das kontrollierte Quellen eines thermoplastischen Polymeren, wenn es ein Pseudogel mit einer kristallinen Struktur bildet, während das Lösungsmittel in dem Polymeren eingebaut wird, dann das Entfernen des Lösungsmittels zur Erzeugung einer stärker kristallinen Morphologie, dann das Zusammenpressen dieser kristallinen Morphologie zwischen Preßwalzen und schließlich die Deformation im festen Zustand (z.B. durch Strecken) der kristallinen Morphologie aus dem Pseudogel-Vorläufer zum Erhalt von Produkten mit hohen Modul- und Festigkeitseigenschaften. Das Ausgangsmaterial bei dem vorliegenden Verfahren kann in Form von abgeschältem Band aus einem schmelzkristallisierten Ausgangsmaterial, von schmelzkristallisiertem Band, wie es durch Schmelzextrusion gebildet wurde, von kompaktierter Pulvermorphologie oder gesinterter Pulvermorphologie vorliegen. In Abhängigkeit von ihrer Breite wurde beobachtet, daß durch Abschälen von schmelzkristallisiertem Ausgangsmaterial erhaltene Bänder oftmals Oberflächendefekte längs der Länge des Bandes aufweisen, welche in der nachfolgenden Ziehstufe (Streckstufe) des Verfahrens schädlich sein können.
Das Ausmaß des Quellens während der Bildung der Pseudogele kann ebenfalls durch das Ausmaß der Kristallinität des Ausgangspolymerprofils gesteuert werden. Eine niedrigere Kristallinität, verbunden mit einem stärker amorphen Bereich, erlaubt ein stärkeres Quellen. Ein Hauptvorteil des vorliegenden Verfahrens ist, daß die Verwendung von Lösungsmitteln für die Bildung des Pseudogelzustandes durch Quellen des Polymeren auf geringe Werte begrenzt wird und keine sogenannte "Lösungsverarbeitung" des Polymeren erfordert. Beim Quellen eines Polymeren in einem Lösungsmittel bei ungefähr der kristallinen Schmelztemperatur des Polymeren wird die Dichte von Molekularkettenverwirrungen reduziert, so daß es einfacher wird, die Molekülketten beim Strecken des Polymeren zu einem hohen Ziehverhältnis nach der Entfernung des Lösungsmittels hieraus auszudehnen und z.B. Bänder oder Streifen mit hohem Modul und hoher Festigkeit herzustellen. Zum Erreichen der hohen Leistungen von Modul und Festigkeit mit einem Ziehverhältnis beim Strecken im festen Zustand ist es wichtig, daß die Molekülketten zwischen aneinander stoßenden Kristallen untereinander gerade ausreichend verzwirnt sind, um das Auftreten von effizientem Ziehen und Dehnung des Molekülketten stattfinden zu lassen ohne Abgleiten der Ketten voneinander oder ohne daß Molekülverwirrungen ihr Ziehen verhindern. In Analogie zu gekochten Spaghetti, welche mit Soße vermischt werden, werden unter den Bedingungen der begrenzten Mengen von Lösungsmittel und kurzen Zeiten, die für die Lösungsbehandlung im vorliegenden Verfahren erlaubt sind, die Molekülketten "geschmiert" und entwirren sich bis zu einem Wert, der durch das Ausmaß der Kristallinität des Pseudogelzustandes kontrolliert wird. Der "Lösungsmittel-Schmierungs"-prozeß ist insoweit reversibel, daß er nicht auftritt, wenn das Lösungsmittel aus dem Polymeren entfernt wird.
Zusammengefaßt, die vorliegende Erfindung liefert Band-, Streifen- oder Schnurprodukte mit hohem Modul und hoher Festigkeit aus thermoplastischen linearen Polymere, die fähig sind, in einem geeigneten Lösungsmittel unter Bildung eines Pseudogelzustandes gequollen zu werden, und bei Entfernung des Lösungsmittels durch Extraktion oder Verdampfen, im festen Zustand, durch Zusammenpressen deformiert (z.B. Extrusion oder Walzen) und dann durch Ziehen (Strecken), vorzuliegen. Nicht alle thermoplastischen Polymere sind fähig, mit einem Lösungsmittel gequollen zu werden und einen Pseudogelzustand zu bilden, nämlich einen Zustand mit zeitabhängigen elastischen Eigenschaften, und zusätzlich im festen Zustand zu faserartigen Produkten mit hohem Modul und hoher Festigkeit deformiert zu werden. Polymere, welche diese Anforderungen erfüllen, müssen linear sein und ein sehr hohes Molekulargewicht oder polare Gruppen in dem Kettenrückgrat haben. Unter Polymeren mit einem sehr hohen Molekulargewicht ist ein Polymerharz zu verstehen, das ein Molekulargewicht (gemessen mittels viskosimetrischer Arbeitsweisen) von wenigstens 300.000 und bis zu 5-6 Millionen besitzt. Polymere, die im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden, schließen ein: Polyethylene, einschließlich die Norm ASTM D4020 erfüllendem UHMWPE, Polypropylen, Poly-4-methyl-1-penten, Poly(ethylenterephthalat), wobei dies Homo- oder Copolymere, verzweigt/geradkettig, sein können, sowie kompoundierte Zusammensetzungen der oben genannten mit oder ohne Zusatzstoffe, z.B. für die Haftung, die Oberflächenmodifizierung oder die Feuerhemmung. In der vorliegenden Erfindung wird das Polymere in Form eines geeigneten Vorläuferprofils wie als Band oder Streifen eingesetzt. Die Ausdrücke Band oder Streifen werden hier verwendet, um einen einheitlichen Faden, bevorzugt in Form eines schmalen Streifens von Material mit kontinuierlicher kohärenter Struktur zu bezeichnen, verschieden von den beispielsweise durch Lösungsspinnen erhaltenen Vielfacheinzelfäden. Für einige Anwendungen kann das Vorläuferprofil ein Einzelfaden, eine Folie oder ein Schlauch sein. Für alle Ausführungsformen wird das Vorläufermaterial in einem nicht- flüchtigen Lösungsmittel bei hohen Temperaturen, nahe dem Kristallschmelzpunkt des Polymeren, für 1-5 Minuten zur Bildung eines Pseudogels angeordnet. Kühlen des Pseudogels, z.B. des Bandprofils, unter kontrollierten Bedingungen auf Umgebungstemperatur, schwaches Zusammenpressen des Bandes zwischen Walzen zur Entfernung des nicht-flüchtigen Lösungsmittels durch Quetschwirkung, Entfernen des rückständigen Lösungsmittels aus dem Band durch Extraktion mit einem flüchtigen Lösungsmittel und dann durch Verdampfen oder Vakuum und anschließend Zusammenpressen des Profils zwischen Walzen zur Entfernung von Defekten auf dem Band gleichen seine Porosität aus, erhöhen seine Kristallinität um bis zu 10%, verbessern seine Kohärenz und Kontinuität und erhöhen dann seine Zugeigenschaften durch Vorziehen bis zu einem Ziehverhältnis von 3-6 und eliminieren Einschnüren. Der verarbeitete Bandvorläufer wird dann bis zu einem bestimmten Ziehverhältnis bei Temperaturen unter dem Kristallschmelzpunkt des Polymeren gestreckt, um bestimmte gewünschte mechanische Eigenschaften zu erzielen. Die resultierenden Produkte können dann in Form eines Einzelfadens oder geflochten, gewirkt oder gewebt und ebenfalls eingebaut in Verbundprodukte verwendet werden. Die schließlich erhaltenen Faserprodukte des vorliegenden Verfahrens können als Zahnseide, Angelleinen, für Segelleinwand, Taue, Leinen, verbindbare Bänder, poröse Membrane, Struktur- oder Verstärkungsmaterial, in Katheter- und Ballonmaterialien, etc. verwendet werden. Sie können ebenfalls in Verbundmaterialien mit Fasern aus Glas, Kohlenstoff, Glimmer, aromatischen Polyamidfasern, Stahl, Silizium, Bornitrid und anderen anorganischen und keramischen Fasern für Schlagzähigkeit und als kugelsichere oder schußsichere Materialien verwendet werden.
Andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung einschließlich Beispielen von Produktentwicklung gemäß der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist das Vorläufermaterial ein thermoplastisches Polymeres, welches bestimmte Erfordernisse erfüllt, d.h. das Polymere muß linear sein mit Molekulargewicht größer als 300.000 bis 6 Millionen und es muß fähig sein: a) im festen Zustand zu faserartigen Produkten mit hohem Modul und hoher Festigkeit verformt zu werden und b) mit einem Lösungsmittel gequollen zu werden und einen Pseudogelzustand zu bilden. Polymere, welche als Vorläufermaterial geeignet sind, schließen Polyethylene, Polypropylene, Polyester, Polymethylpenten und Variationen solcher Polymere, einschließlich Copolymeren, linear/verzweigt, kompoundierte Zusammensetzungen mit oder ohne Zusatzstoffe ein. Bei einer Ausführungsform kann das Vorläufermaterial durch Schmelzkristallisation unter Anwendung von Preßformen und Abschälen oder direkte Schmelzextrusion zu Bändern und Streifen hergestellt werden. Hier wird ein kontinuierliches festes Materialstück aus einer beliebigen dieser Möglichkeiten geformt.
Das Vorläufermaterial könnte ebenfalls durch Pulververdichtung unter ausgewählten Temperatur- und Druckbedingungen hergestellt werden. Für Polyethylen sind geeignete Temperaturen in dem Bereich von 80ºC bis 240ºC und Drücke von 6,9- 413,7 MPa (1000 psi bis 60.000 psi). Das vorliegende Verfahren kann entweder ein Pulver aus Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht oder Mischungen von Pulvern benutzen, welche durch eine konvergierende konische Düse oder zwischen Extrusionswalzenwerkzeugen oder -rollen zur Erzeugung von kontinuierlichen und kohärenten Strukturen geführt werden können. Beispielsweise wurde Reaktorpulver UHMWPE HiFax 1900; Mw = 3 - 4 · 10&sup6;, unter einem Druck von 13,8 MPa (2000 psi) bei 110ºC zu Bändern von 1 mm Dicke und 10 mm Breite kompaktiert.
Die so hergestellten Bänder wurden dann bis zu einem Ziehverhältnis von 6 durch Kompression bei 124ºC durch ein Paar von Walzen gezogen.
Das ursprünglich bereitgestellte Vorläufermaterial, wie beschrieben, kann direkt zu einem Band, Streifen, einer Folie, einem Stab, einem Einzelfaden, einem Schlauch und in ein beliebiges anderes geometrisches Profil durch Abschälen oder stoßweise Extrusion oder Schmelzextrusion verarbeitet werden. Nach dem Formen des ursprünglichen Vorläufermaterials kann es zu einem orientierten Streifen/Band/Folie/Stab/Einzelfaden von einer gewünschten Größe und einem gewünschten Querschnitt, wie dies zuvor kurz beschrieben wurde, gezogen werden.
Dann wird das Band/der Streifen/die Folie der vorangegangenen Stufe in ein Lösungsmittel (flüchtig oder nicht- flüchtig), nicht-orientiert oder nach Orientieren durch Strecken oder Preßziehen durch Walzen eingespeist, um eine gequollene Pseudogelstruktur zu bilden. Das Lösungsmittel könnte Paraffinöl, Mineralöl oder pflanzliche Öle, Dekalin, Xylol und Kerosin sein. Bevorzugt wird das Band/die Folie bei 130- 160ºC in Paraffinöl gequollen, um eine Änderung in Gewicht, Ws/Wp (Gewicht von Lösungsmittel zu Gewicht von Polymerem) von etwa 3 bis 5 und 10 nicht übersteigend bei Quellen für längere Zeiten herbeizuführen. Beispielsweise ergab das Quellen eines Vorläufer-Polyethylenbandes mit Paraffinöl bei 130ºC für 5 Minuten eine Veränderung im Gewicht von 170%, eine Längenänderung von 50%, eine Breitenänderung von 15% und eine Dickenänderung von 20%. In Abhängigkeit von der Dicke kann das Lösungsmittel über die Dicke des Bandes/Streifens/der Folie oder nur an der Oberfläche eindringen. Daher beinhaltet das Verfahren nicht die Bildung einer Lösung. Unter den angewandten Quellbedingungen wird die Mobilität der Molekülkette durch Molekülverwirrungen und Kristalle (das gequollene Polymere hat eine Restkristallinität von bis zu 18%) eingeschränkt, was einen semikristallinen Zustand ergibt, der eine reduzierte Dichte der Molekülverwirrung besitzt. Das Ausmaß des Quellens zur Herstellung von Pseudogelen kann ebenfalls durch die Ausgangskristallinität des Polymerprofils gesteuert werden. Eine niedrigere Kristallinität mit dem Ergebnis eines stärker amorphen Bereiches erlaubt ein stärkeres Quellen. Es wurde gefunden, daß beim Einfrieren des/der Vorläuferbandes/-streifens/-folie unter Verwendung von flüssigem Stickstoff und dann der Exposition gegenüber einem Lösungsmittel, beispielsweise bei Zimmertemperatur, dieses/diese rascher zur Bildung einer zuvor beschriebenen Pseudogelstruktur quillt.
Das/der/die gequollene Band/Streifen/Folie in seinem Pseudogelzustand wird dann auf 70ºC durch Abschrecken oder langsames Abkühlen zur Rückkristallisation der vorhandenen Kristalle und Kristallkeime herabgekühlt.
Anschließend wird das gequollene Pseudogelmaterial schwach zusammengepreßt, um das nicht-flüchtige Lösungsmittel mit Hilfe mechanischer Mittel wie durch Walzen des/der Bandes/Streifens/Folie zwischen weichen Walzen zu entfernen. Beispielsweise werden nach dem Quellen bei 130ºC für 5 Minuten fast 90% des Paraffinöls durch diese schwache Zusammenpreßstufe entfernt.
Danach wird das/der/die Band/Streifen/Folie der vorangegangenen Stufe in ein flüchtiges Lösungsmittel, z.B. Hexan, eingeführt. Nachdem das gequollene Band in Paraffinöl bei 130ºC für 5 Minuten gewesen ist und dann zusammengepreßt wurde, wird es beispielsweise in ein Hexanbad bei Zimmertemperatur für bis zu 10 Minuten eingeführt, um irgendwelches rückständiges Paraffinöl zu entfernen. Höhere Temperaturen können für eine raschere Entfernung dieses Öles gewünschtenfalls angewandt werden.
In der nächsten Stufe wird jedes rückständige flüchtige Lösungsmittel durch Verdampfen oder Vakuum entfernt, um ein getrocknetes Band zu erhalten.
Dann wird das getrocknete Band zwischen Walzen bei geeigneten Bedingungen der Temperatur (Zimmertemperatur bis 130ºC) und Druck (0,7-206,85 MPa) (100 bis 30.000 psi) ohne oder mit Strecken hiervon bis zu einem Deformationsverhältnis von etwa 6 zusammengepreßt, um ein uniaxial orientiertes Band vor seinem abschließenden Heißstrecken zu erzeugen.
Preßwalzen des getrockneten Bandes vor dem abschließenden Strecken ergibt die folgenden erwünschten Merkmale: Entfernung von Defekten in dem Band, Bereitstellung von Gleichgewichtsporosität und bessere Homogenisierung und Erhöhung der Kristallinität (um etwa 1-10%), wobei dies bekanntermaßen bessere mechanische Eigenschaften ergibt. Ebenfalls ergibt das Vorziehen des Bandes bis zu einem Ziehverhältnis von bis zu 6 dem Vorläuferband bessere Festigkeit und mechanische Stabilität vor seinem abschließenden Ziehen und ergibt ein faserartiges Bandprodukt mit besseren mechanischen Eigenschaften. Preßwalzen ergibt ebenfalls eine kohärentere und kontinuierlichere Struktur. Zusätzlich macht das Vorziehen das Vorläuferband stärker kohärent und liefert eine kontinuierliche Struktur. Es eliminiert ebenfalls Einschnüren, so daß es möglich wird, besser zu ziehen und höhere Endeigenschaften zu erreichen.
Danach kann das zusammengepreßte Band/der zusammengepreßte Streifen/die zusammengepreßte Folie bei 80-130ºC bei unterschiedlichen Ziehraten von 15,2 bis über 3000 cm/min (0,5 bis über 100 feet/min) unter Anwendung von Einzelstufen oder Vielfachstufen in einer konventionellen Ziehvorrichtung gestreckt werden. Die Zusammenpreß- und Ziehstufen des verarbeiteten Materials bewirkt Orientierung, Nicht-Faltung und Strecken der Molekülketten und liefert ein einheitliches Fadenendprodukt mit außergewöhnlichen Merkmalen der Festigkeit und eines hohen Moduls.
Die Einzelfadenprodukte, welche aus den vorangegangenen Verfahrensstufen resultieren, können ebenfalls verflochten, gewirkt oder gewebt werden wie kommerzielle Materialien, und sie können ebenfalls zur Bildung von Verbundprodukten eingebaut werden.
Die Fadenprodukte, welche durch die zuvor genannten Verfahrensstufen angeliefert werden, können als Zahnseide, Angelschnur, Segeltuch, Taue, Seile, verbindbare Bänder, poröse Membrane, Struktur- und Verstärkungsmaterialien, Katheter- und Ballonmaterialien, etc. benutzt werden.
Geflochtene, gewirkte oder gewebte Produkte, hergestellt aus Kombinationen von Einzelfäden, können als Verbundmaterialien in Kombination mit Fasern aus Glas, Kohlenstoff, Glimmer, (Kevlar®), Stahl, Silizium, Bornitrid und anderen anorganischen und keramischen Fasern für Schlagfestigkeit und als kugelfeste und schußfeste Materialien verwendet werden.
Die folgenden Beispiele erläutern verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich Beispielen und Produkten, welche aus unterschiedlichen Anwendungen des Verfahrens resultieren.

Beispiel 1 - ZAHNSEIDE

Ein neues Zahnseidenprodukt mit einer einzigartigen Kombination von Eigenschaften wurde aus einem Polyethylen mit sehr hohem Molekulargewicht (MW), bevorzugt mit MW größer als 300.000 und noch besser mit MW größer als 1.000.000, hergestellt. Es wurde gefunden, daß solche Polyethylene, insbesondere solche mit Molekulargewichten größer als 1 Million, selbstschmierende Eigenschaften besitzen, und daß sie zu hoch orientierten und länglichen Bandprodukten, welche als Zahnseide geeignet sind, gezogen werden können. Solche Produkte sind fibrillenförmig, jedoch anders als die konventionell erhältlichen Produkte, sind sie nicht Vielfadenprodukte und sie weisen bemerkenswerte Festigkeit gegenüber Zerfaserung auf. Die Eigenschaften solcher fibrillenartiger Produkte variieren in Abhängigkeit von der Kettenausdehnung, wie sie durch das Ziehverhältnis bewirkt wird, und von anderen Verarbeitungsbedingungen entsprechend dem Verfahren.
Gesundes Zahnfleisch und Knochen verankern Zähne fest an Ort und Stelle. Gingivitis tritt auf, wenn Toxine von mit Bakterien beladenem Plaque das Zahnfleisch reizen, so daß dieses rot wird und zum Bluten neigt. Periodontitis ist der stärker vorgeschrittene Zustand. Toxine zerstören mehr Gewebe, Zahnfleisch wird von den Zähnen losgelöst, Wurzeln und Knochen werden freigelegt, was zum Zahnverlust führt. Plaque wird konstant auf Zahnoberflächen gebildet. Falls sie nicht täglich entfernt wird, kann Plaque Kavitäten und Zahnfleischentzündung bewirken. Das Zahnbürsten alleine kann Plaque von allen Zahnoberflächen nicht entfernen. Zahnseidenbehandlung unterstützt die Entfernung von Plaque zwischen den Zähnen und unterhalb des Zahnfleisches.
Zahnseidenprodukte, welche bislang entwickelt wurden und auf dem Markt erhältlich sind, weisen wohlbekannte Probleme und Nachteile auf wie: Zerfaserung der Seide beim Gebrauch zu Einzelfäden, was eine nicht effektive Zahnseidenbehandlung und ein Brechen ergibt; Abgleiten der Faser zwischen den Zähnen, wodurch ihre Anwendung schwierig wird und die Zahnseidenbehandlung ineffektiv wird. Der größte Teil der Zahnseidenprodukte des Standes der Technik waren aus Nylon, Polyamiden oder Teflon hergestellt, und sie weisen Nachteile der mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu neueren Materialien auf.
Um die Fasern vor dem Zerfasern zu bewahren, wurden viele Zahnseidenprodukte des Standes der Technik mit Wachs beschichtet. In neuerer Zeit wurde ein Material vom Polytetrafluorethylentyp mit Gleiteigenschaften erzeugt. Dieses Material zerfaserte nicht leicht, jedoch hatte es eine sehr niedrige Zugfestigkeit im Vergleich zu anderen Seidenmaterialien.
Wie angegeben, liefert die vorliegende Erfindung ein neues Zahnseidenbandprodukt mit einer einzigartigen Kombination von Eigenschaften. Die Zahnseide ist aus einem Polyethylen mit sehr hohem Molekulargewicht (MW) hergestellt, bevorzugt mit MW größer als 300.000 oder mehr bevorzugt mit einem MW größer als 1.000.000. Solche Polyethylene, insbesondere solche mit Molekulargewichten größer als 1 Million haben selbstschmierende Eigenschaften und können zu hoch orientierten und länglichen Bandprodukten gezogen werden. Solche Produkte sind fibrillenförmig. Jedoch zeigen sie bemerkenswerte Festigkeit gegenüber Zerfaserung. Die Eigenschaften solcher Produkte können in Abhängigkeit von dem Grad der Kettenausdehnung, wie sie durch das Ziehverhältnis herbeigeführt wird, und ebenfalls in Abhängigkeit von den Verarbeitungsbedingungen etwas variieren.
Das neue Zahnseidenbandprodukt dieses Beispiels wurde in Übereinstimmung mit den Verfahrensstufen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Polyethylens, das zum Quellen in einem gelähnlichen Zustand in flüchtigen oder nicht- flüchtigen Lösungsmitteln fähig war und ein Durchschnittsmolekulargewicht von 0,8 bis 3 Millionen besaß, hergestellt. In Übereinstimmung mit der Erfindung können brauchbare Polyethylen von einer Homopolymernatur, Copolymerem oder einer Mischung von unterschiedlichen Molekulargewichtscharakteristika sein, z.B. eine Mischung eines Harzes von MW 800.000 und MW 3 Millionen. Hier wurde das Zahnseidenprodukt aus einem schmelzkristallisierten Vorläuferband von solch einem Polyethylen hergestellt, das zuerst in einen gelähnlichen Zustand mit Paraffinöl bei 130ºC für 1 Minute gequollen worden war, dann zur Entfernung des Paraffinöls schwach zusammengepreßt (gequetscht) worden war. Es wurde dann in Hexan für 5 Minuten eingetaucht, um das Band zu behandeln und das gesamte rückständige Paraffinöl zu entfernen. Danach wurde das Band auf rund 70ºC zur Entfernung allen rückständigen Hexans erhitzt, um ein poröses Bandprodukt mit höherer Porosität als bei dem ursprünglichen schmelzkristallisierten Band zu erzeugen. Als nächstes wurde das poröse Band unter 0,7-68,95 MPa (100- 10.000 psi) unter Verwendung von Werkzeugwalzen zusammengepreßt, um die physikalischen Eigenschaften des Materials, z.B. prozentuale Kristallinität und Porengleichförmigkeit, auszugleichen. Nach dem Zusammenpressen wurde das Band mit einer konventionellen Ziehvorrichtung bei einer Temperatur von 80-130ºC gestreckt, um ein gezogenes Produkt mit gewünschten mechanischen Eigenschaften für Zahnseide zu erhalten.
Wie angegeben, macht das Quellen das Polyethylen vor dem Ziehen porös. Diese Porosität kann durch die angewandten Quellbedingungen und durch die Bedingungen des Zusammenpressens zwischen den Werkzeugwalzen vor dem Strecken des Polyethylens gesteuert werden. Durch das Porösmachen des Polyethylens kann man verschiedene Zusätze wie Aromaverbesserer oder medizinische Materialien entweder während seines Quellens durch Anordnung des Zusatzes in dem Paraffinöl oder anschließend nach der Entfernung des Lösungsmittels einbauen.
Das Produkt der vorliegenden Erfindung ist ein Band, welches wie ein Einzelfaden wirkt, im scharfen Kontrast zu den bislang verfügbaren Vielfäden-Zahnseidenprodukten. Daher ist das Produkt leichter und bequemer anzuwenden, hat höhere Festigkeit gegenüber Aufreißen, fibrilliert nicht in kleinere Einzelfäden, so daß die Zahnseidenbehandlung angenehmer und effektiv wird. Zusammengefaßt, ein aus Polyethylenmaterial mit hohem Molekulargewicht entsprechend der Erfindung hergestelltes Produkt liefert mehrere Vorteile:
1. Da das vorliegende Zahnseidenprodukt in Form eines Streifens/Bandes im Gegensatz zu einer Faser vorliegt, wird die Zahnseidenbehandlung sehr viel leichter gemacht. Das Produkt fasert nicht in Einzelfäden bei der längeren Anwendung zwischen Zähnen auf.
2. Ein ausgedehnter Bereich von Young-Modul und Zugfestigkeiten ist erreichbar, z.B. die Zahnseide kann präzise mit einem Young-Modul in dem Bereich von 0,5 GPa bis 10 GPa und Zugfestigkeiten von 0,1 GPa bis 1,2 GPa hergestellt werden, wodurch ein breiter Bereich für spezifische Zahnseideneigenschaften möglich wird.
3. Die Zahnseide kann in einem beliebigen gewünschten Bereich von Breiten hergestellt werden, z.B. von 0,25 bis 6,4 mm (0,01 Zoll bis 0,25 Zoll) und darüber.
4. Die Zahnseide kann in einem beliebigen gewünschten Bereich von Dicken hergestellt werden, z.B. von 0,03 bis 0,13 mm (0,001 Zoll bis 0,005 Zoll) und darüber.
5. Die Zahnseide kann mit einem Bereich von Aromastoffen hergestellt werden, beispielsweise neutral, Pfefferminz, Schokolade, Erdbeere, Mandeln, Orange, Zitrone, Banane, Ahorn, etc.
6. Die Zahnseide kann mit medizinischen Materialien behandelt oder permeiert werden, wie mit Peroxid, welches das Material desinfiziert und es für die Anwendung im Mund sicherer macht, und/oder die rückständigen Bakterien zwischen dem Zahnfleisch angreift und damit die Plaqueausbildung verhindert.
7. Die resultierende Porosität des Zahnseidebandes kann zum Einbau von Zusatzstoffen, Aromen, antibakteriellen Mitteln, Antizahnsteinmitteln und Wirkstoffen für Wurzelhautbeschwerden verwendet werden.
8. Eine andere vorteilhafte Eigenschaft des in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellten Bandes oder der Zahnseide ist, daß sie nicht mit einem wachsartigen Feststoff beschichtet ist, sondern daß sie selbstschmierend und hoch effektiv bei der Anwendung ist.

BEISPIEL 2 - POLYETHYLEN MIT HOHEM MOLEKULARGEWICHT

Ein Vorläufer-Pulvermaterial mit einem MW von 1,45 Millionen wurde verwendet. Dieses Pulver wurde bei 200ºC und 68,95 MPa (10.000 psi) zur Herstellung eines zylindrischen scheibenförmigen Rohlings gepreßt. Bänder mit einer Breite von 6,4 mm (0,25 Zoll) und einer Dicke von 0,25 mm (0,010 Zoll) wurden von diesem Block abgeschält. Das Band wurde in Paraffinöl für 1 Minute bei 130ºC gequollen, zur Entfernung von Paraffinöl schwach zusammengepreßt, in Hexan zur Entfernung von rückständigem Paraffinöl behandelt und getrocknet. Das getrocknete Band wurde unter 137,9 MPa (20.000 psi) zusammengepreßt und dann bei 130ºC gestreckt. Das gestreckte Band hatte ein Ziehverhältnis von 42, und die endgültigen Materialeigenschaften schlossen einen Young-Modul von wenigstens 55 GPa und eine Zugfestigkeit von wenigstens 1,2 GPa ein.

BEISPIEL 3 - PULVERKOMPAKTIERTES POLYETHYLEN

Vorläufermaterial in Form eines UHMWPE-Pulvers, Hoechst Celanese GUR 412, wurde zu einem Band unter 20,69 MPa (3000 psi) bei 120ºC kompaktiert. Das Band wurde in Paraffinöl bei 130ºC für 2 Minuten gequollen. Die Gewichtsveränderung betrug 190%, Zunahme in der Länge 13%, in der Breite 8% und in der Dicke 30% nach dem Quellen. Das Band wurde dann schwach zur Entfernung von Paraffinöl zusammengepreßt, das verbliebene Paraffinöl wurde mit Hexan extrahiert und das Band wurde bei 130ºC bis zu einem Ziehverhältnis von 18 gestreckt, was Endeigenschaften des Young-Moduls von 12 GPa, der Zugfestigkeit von 0,5 GPa und der prozentualen Bruchdehnung von 5% ergab.

BEISPIEL 4 - PULVERKOMPAKTIERTES POLYETHYLEN (WALZEN IN FESTEM ZUSTAND, GEFOLGT VON HEISSSTRECKEN)

Vorläufermaterial in der Form eines UHMWPE-Reaktorpulvers, HiFax (Himont 1900; Mw - 3-4 Millionen) wurde bei 13,8 MPa (2000 psi) bei 110ºC in 1 mm dicke und 10 mm breite Bänder preßgeformt. Die so hergestellten Bänder wurden bei 124ºC mit einem Ziehverhältnis von 6 durch Walzen durch ein Paar von Walzen, die mit einer Geschwindigkeit von z.B. 30 cm/min rotierten, preßverformt. Die so hergestellten, durch Walzen vorgezogenen Bänder wurden dann uniaxial bei 130ºC zu einem endgültigen faserartigen Bandprodukt mit einem Young-Modul von wenigstens 68 GPa und einer Zugfestigkeit von wenigstens 1,3 GPa gestreckt. Die Tabelle unten listet die Eigenschaften des kompaktierten Vorläuferpulvers vor und bei verschiedenen Stufen des Ziehens durch Kompressionswalzen und Strecken auf.

TABELLE

Physikalische und mechanische Eigenschaften von kompaktiertem Vorläuferpulver UHMWPE, Himont 1900, vor und während unterschiedlicher Stufen des Ziehens durch Kompressionswalzen und Strecken.
* Zu brüchig zum Messen
# Young-Modul
Zugfestigkeit

BEISPIEL 5 - POLYPROPYLENBAND

Ein Band aus Polypropylen mit ultrahohem Molekulargewicht wurde aus einem Block abgeschält, der durch Schmelzkristallisation während des Kompressionsformens hergestellt worden war. Das nichtbehandelte Band hatte eine Schmelztemperatur von 163ºC. Dieses 0,13 mm (0,005 Zoll) dicke Band wurde in Paraffinöl bei 160ºC für 2 Minuten zur Bildung eines Pseudogels gequollen, und das Paraffinöl wurde dann mit Hexan extrahiert. Während des Quellens war die Gewichtsveränderung des Bandes 166%, Zunahme in der Länge 12%, Zunahme in der Breite 8% und in der Dicke 33%. Das getrocknete Band wurde dann bei 130ºC bei einem Ziehverhältnis von 7 gestreckt, was Eigenschaften des endgültigen Bandes des Young-Moduls von wenigstens 3 GPa und der Zugfestigkeit von wenigstens 0,3 GPa ergab.

BEISPIEL 6 - POLYETHYLEN HOHER DICHTE

Ein Vorläufermaterial mit einem Pulver von Polyethylen mit einem Molekulargewicht von 800.000 wurde bei 200ºC und 68,95 MPa (10.000 psi) zur Herstellung eines zylindrischen Preßrohlings gepreßt. Bänder mit einer Breite von 6,4 mm (0,25 Zoll) und einer Dicke von 0,25 mm (0,010 Zoll) wurden von diesem Block abgeschält. Das Band wurde in Paraffinöl für 1 Minute bei 125ºC gequollen, zur Entfernung von Paraffinöl schwach zusammengepreßt, in Hexan zur Entfernung von verbliebenem Paraffinöl behandelt und getrocknet, unter 137,9 MPa (20.000 psi) zum Gleichmäßigmachen des Materials gepreßt und bei 125ºC gestreckt. Das gestreckte Band hatte ein Ziehverhältnis von 38, und die Eigenschaften des fertigen Materials schlossen ein Young-Modul von wenigstens 32 GPa und eine Zugfestigkeit von wenigstens 0,8 GPa ein.

BEISPIEL 6(a) - POLYETHYLEN HOHER DICHTE

Dieselbe Arbeitsweise wie in Beispiel 6 wurde mit einem Vorläufermaterial aus Polyethylen mit einem Molekulargewicht von 500.000 angewandt, und dieses wurde direkt zu einem Band mit einer Breite von 25,4 mm (1 Zoll) und einer Dicke von 0,25 mm (0,010 Zoll) durch Schmelzextrusion weiterverarbeitet. Das beim Strecken bis zu einem Ziehverhältnis von 9 erhaltene Produkt hatte einen Young-Modul von wenigstens 3 GPa und eine Zugfestigkeit von wenigstens 0,5 GPa.
Unter Anwendung der Stufen der Beispiele 2, 3, 4, 5 und 6 können Produkte in der Form von Bändern ebenfalls zu Materialien verwebt werden, welche die Eigenschaften von leichtem Gewicht, relativ hoher Porosität, hoher Festigkeit, Beständigkeit gegenüber Wasser und kalten Temperaturen und gutem Widerstand gegenüber Abrieb und Verschleiß haben.
Der Fachmann auf dem Gebiet, an welchen sich diese Erfindung richtet, kann zahlreiche Änderungen bei der Konstruktion und breit unterschiedliche Ausführungen und Anwendungen der Erfindung durchführen, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, abzuweichen. Die hier gegebene Offenbarung und Beschreibung sind lediglich erläuternd und sollen in keinem Sinn beschränkend sein.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Band-, Streifen- oder Schnurmaterials, umfassend die Stufen von:

a - Bereitstellung eines schmelzkristallisierten Vorläuferbandes, hergestellt aus Polyethylen-, Polypropylen-, Poly-4- methyl-1-penten- oder Poly(ethylenterephthalat)-homo- oder co-polymeren, entweder in verzweigter oder geradkettiger Form, und mit einem MW über 300.000;

b - Eintauchen des Vorläuferbandes in ein Flüssigkeitsbad bei ungefähr 130ºC für eine ausreichende Zeit, um das Quellen dieses Bandes in einen Pseudogelzustand zu bewirken;

c - Kühlen des Pseudogels unter kontrollierten Bedingungen auf Umgebungstemperatur;

d - schwaches Zusammenpressen des gequollenen Bandes zur Entfernung der Badflüssigkeit;

e - Behandeln des Bandes in einem Lösungsmittel zur Entfernung der gesamten rückständigen Badflüssigkeit;

f - Erhitzen des Bandes zur Entfernung des gesamten rückständigen Lösungsmittels und dadurch Bereitstellung eines getrockneten porösen Produktes mit höherer Porosität als das ursprüngliche schmelzkristallisierte Band;

g - Zusammenpressen des porösen Produktes unter 0,7-206,85 MPa (100-30.000 psi) in Abhängigkeit von der Dicke für eine vorausgewählte Zeitdauer;

h - Strecken des Bandes, während es sich auf einer Temperatur von 80-130ºC befindet, zum Erhalt eines gezogenen Produktes mit erhöhten mechanischen Eigenschaften, einschließlich einem Modul in dem Bereich von wenigstens 0,5 GPa bis 100 GPa und einer Zugfestigkeit in dem Bereich von wenigstens 0,1 GPa bis 2 GPa.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Vorläufer aus Polyethylen oder Polypropylen hergestellt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Vorläufer aus Polyethylen hergestellt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Vorläuferband durch Abschälen eines festen Blockes von Polyethylenmaterial geformt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Vorläuferband nach einem Schmelzextrusionsprozess erhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Vorläuferband durch Pulverkompaktieren in einem Temperaturbereich von 80ºC bis 240ºC und unter einem Druck von 6.895-413.693 kPa (1000- 60.000 psi) hergestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Vorläuferband durch Pulversintern in einem Temperaturbereich von 145ºC bis 240ºC und unter einem Druck von 6.895-413.693 kPa (1000- 60.000 psi) hergestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem dieses Vorläufermaterial eine Dicke in dem Bereich von 0,025 bis 2,54 mm (0,001 bis 0,1 Zoll) hat.

9. Verfahren nach Anspruch. 1, bei welchem das Flüssigkeitsbad Paraffinöl ist, das auf einer Temperatur von 130ºC-160ºC für eine Zeitdauer von 1 bis 5 Minuten gehalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6, welches die Stufe des Vorziehens des Vorläuferbandes zu einem Ziehverhältnis von rund 6 vor der abschließenden Streckstufe bei einer Temperatur von 80- 130ºC einschließt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Gewicht der von dem Vorläuferband aufgenommenen Flüssigkeit etwa das 3- bis 5- fache des Gewichtes des Bandes ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem dieses Vorläufermaterial mit flüssigem Stickstoff gefroren wird und dann einem Lösungsmittel bei Zimmertemperatur exponiert wird, um das Quellen dieses Materials in einem Pseudogelzustand zu bewirken.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem dieses Lösungsmittel Xylol ist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das gequollene Band zwischen Walzen schwach zusammengepresst wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das zusammengepreßte gequollene Band in Hexan bei Zimmertemperatur für bis zu 10 Minuten zur Entfernung rückständiger Badflüssigkeit behandelt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das getrocknete poröse Produkt in einem Temperaturbereich von Zimmertemperatur bis 130ºC zusammengepreßt wird, bevor das Produkt gestreckt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1, welches die Stufe des Kombinierens dieses porösen Produktes mit einem Zusatzmaterial vor der Stufe seines Zusammenpressens einschließt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem dieses Zusätzmaterial ein das Aroma förderndes Material ist.

19. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem dieses Zusatzmaterial ein medizinisches Material ist.

20. Zahnseide, bestehend aus einem einheitlichen Faden aus Material mit hohem Molekulargewicht (HMW), das ein Molekulargewicht von wenigstens 300.000, einen Young-Modul in dem Bereich von 0,5 GPa bis 10 GPa und eine Zugfestigkeit von 0,1 GPa bis 1,2 GPa hat, wobei das HMW-Material aus einem Polymeren, wie in Anspruch 1 definiert, hergestellt ist.

21. Zahnseide, wie in Anspruch 20 beschrieben, wobei das HMW- Material Polyethylen mit einem Molekulargewicht in dem Bereich von 0,3 bis 6 Millionen ist.

22. Zahnseide, wie in Anspruch 20 oder 21 beschrieben, in der Form eines Bandes mit einer Breite von 0,254 bis 6,4 mm (0,01 bis 0,25 Zoll) und einer Dicke in dem Bereich von 0,025 bis 0,125 mm (0,001 bis 0,005 Zoll).

23. Zahnseide, wie in Anspruch 20, 21 oder 22 beschrieben, bei welcher der einheitliche Faden mit einem das Aroma fördernden Mittel durchdrungen ist.

24. Zahnseide, wie in irgendeinem der Ansprüche 20 bis 23 beschrieben, bei welcher der Einheitlicher Faden mit einem vorausgewählten medizinischen Mittel durchdrungen ist.

25. Band aus Polyethylen mit hohem Molekulargewicht und semikristalliner Morphologie, brauchbar für Zahnseide, mit einem Young-Modul von wenigstens 0,5 GPa, erhalten durch Quellen eines Vorläuferbandes mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 0,3 bis 6 Millionen in einen Pseudogelzustand in Paraffinöl, Kühlen des Pseudogels unter kontrollierten Bedingungen auf Umgebungstemperatur, schwaches Quetschen des gequollenen Bandes zur Entfernung von Paraffinöl, Behandeln des Bandes in Hexan, Erhitzen des Bandes zur Entfernung von rückständigem Hexan, zum Erzeugen eines porösen Bandes mit einer größeren Porosität als das Vorläuferband, Zusammenpressen des porösen Bandes und danach Strecken des Bandes zum Erhalt eines gezogenen Produktes mit gewünschten mechanischen Eigenschaften für Zahnseide.

26. Band, wie in Anspruch 25 beschrieben, bei welchem dieses Vorläuferband ein schmelzkristallisiertes Polyethylenmaterial ist.

27. Band, wie in Anspruch 25 oder 25 beschrieben, welches ein zusätzliches Material, das in diesem porösen Band eingebaut ist, einschließt.

28. Einheitliches Fadenprodukt mit einem Young-Modul in dem Bereich von 0,5 GPa bis 100 GPa und einer Zugfestigkeit in dem Bereich von 0,1 GPa bis 2,0 GPa und erhalten durch Quellen eines Vorläuferbandes aus Material mit hohem Molekulargewicht (HMW), das ein Molekulargewicht von wenigstens 300.000 hat, in einen Pseudogelzustand in Paraffinöl, Kühlen des Pseudogels unter kontrollierten Bedingungen auf Umgebungstemperatur, schwaches Quetschen des gequollenen Bandes zur Entfernung des Paraffinöls, Behandeln des Bandes in Hexan, Erhitzen des Bandes zur Entfernung von rückständigem Hexan zum Erzeugen eines porösen Bandes mit einer größeren Porosität als das Vorläuferband, Zusammenpressen des porösen Bandes und danach Strecken hiervon zum Erhalt eines gezogenen Einzelfadenproduktes mit gewünschten mechanischen Eigenschaften, bei welchem das HMW-Material aus den in Anspruch 1 definierten Polymeren ausgewählt ist.

29. Produkt, wie in Anspruch 28 definiert, bei welchem das HMW-Material Polyethylen ist.

30. Produkt, wie in Anspruch 28 oder 29 beschrieben, kombiniert mit einer Vielzahl von anderen ähnlichen Fadenprodukten, welche miteinander verwebt, geflochten oder gewirkt sind, um ein gewünschtes Material und Produkt zu erhalten.