KR20050097536A

KR20050097536A - 저온 압축 성형을 이용한 물품 제조방법 및 이에 의해제조된 성형 물품

Info

Publication number: KR20050097536A
Application number: KR1020057014304A
Authority: KR
Inventors: 커비 클라크; 젠스 에흘러스; 루이스 왕
Original assignee: 티코나 엘엘씨
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-10-07
Also published as: TWI240668B; EP1597040A1; WO2004071730A1; JP2006515237A; EP1597040A4; CN1741877A; US6846869B2; CN100464959C; CA2514013A1; US20040155381A1; AU2003277134A1; TW200426012A; BR0318093A; HK1087976A1

Abstract

저온 압축 성형을 이용한 물품의 제조 방법. 본 방법은 고분자량 폴리에틸렌(HMW-PE) 및 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 단독중합체, 공중합체 및/또는 이의 배합물과 무기산 스캐빈저를 함유하는 수지 조성물을 이 조성물의 연화 온도 이하의 온도에서 압축시키는 단계를 포함한다. 이러한 본 발명의 방법에 따라 제조된 물품은 미사용 HMW-PE 및 UHMW-PE로 제조된 물품에 비해 보다 낮은 부식 시험 데이터를 나타내고, 금속 비누를 함유하는 수지를 사용하여 제조한 물품에 비해 향상된 저온 압축 강도를 나타낸다.

Description

저온 압축 성형을 이용한 물품 제조방법 및 이에 의해 제조된 성형 물품{METHOD FOR MAKING ARTICLES BY COLD COMPACTION MOLDING AND THE MOLDED ARTICLES PREPARED THEREBY}

관련 출원에 대한 참조 설명

본 출원은 전문이 본원에 참고원용된, 2003년 2월 7일 출원된 미국 특허 가출원 번호 60/445,959를 우선권으로 주장한다.

발명의 분야

본 발명은 고분자량 폴리에틸렌(HMW-PE)및 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 및 저온 압축 성형에 의해 HMW-PE 및 UHMW-PE를 함유하는 물품의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 제조방법은 HMW-PE 또는 UHMW-PE와 무기 산 스캐빈저(scavenger)를 함유하는 수지 조성물을 압축시키는 것을 포함한다. 또한, 본 발명은 이와 같이 제조된 성형 물품에 관한 것이다.

HMW-PE 및 UHMW-PE 분말은 일반적으로 찌글러(Ziegler)식 방법에 의해 슬러리로 제조된다. HMW-PE 및 UHMW-PE 생산 방법의 일반적 특징은 여러 특허 공보들에 개시되어 있다. 예를 들어, US 6,486,270은 고분자량 폴리에틸렌의 제법을 논의하고 있다. UHMW-PE를 생산하는 제조 방법은 US 5,587,440 및 EP 645,403에 개시되어 있다. 이러한 방법들에 유용한 높은 활성 촉매가 최근 개발되었다. 이러한 촉매 시스템의 일 예는 티타늄 테트라클로라이드 및 트리알킬알루미늄의 반응 산물이다.

이러한 촉매로부터 변함없이 침출되고 중합 후 HMW-PE 및/또는 UHMW-PE에 남아있는 것은 일정량의 잔류 촉매 부산물, 예컨대 염화물 이온이다. 이러한 잔류 촉매 부산물은 물의 존재하에서 염소 및 염산을 창출하여 중합체 공정 동안 사용되는 장비에 상당한 손상 또는 부식을 초래할 수 있다.

부식 가능성을 감소시키기 위하여, 중합 동안이나 성형 후 무수 중합체에는 일반적으로 염소/산 수용체 또는 스캐빈저가 소량, 보통 약 0.01 내지 5.00중량%로 첨가된다. HMW-PE 및 UHMW-PE 제조업체에서 가장 널리 사용되는 산 스캐빈저는 금속 비누이다. 산 스캐빈저로서 사용되는 가장 일반적인 금속 비누는 스테아르산염, 예컨대 스테아르산칼슘 및 스테아르산아연이다. 스테아르산염은 산 스캐빈저로서 작용할 뿐만 아니라 내부 윤활제 및 주형 이형제로도 작용한다.

HMW-PE 및 UHMW-PE 중합체로 제조되는 물품은 고온 압착을 이용하는 1단계 공정 또는 저온 압축 성형 후 고온 압착 성형을 포함하는 2단계 공정으로 제조할 수 있다. 고온 압착 성형 시, HWM-PE 또는 UHMW-PE 분말은 정압 주형에 첨가되어 가열되고, 이어서 가압하에 냉각된다. 냉각된 주형을 열면 완전 소결된 HMW-PE 또는 UHMW-PE 물품이 수득된다. 합성 수지의 고온 성형의 일 예는 US 6,313,208에 제시되어 있다. 이 공보에 따르면, 고도로 정제된 형태의 하이드로탈사이트 입자가 가열 성형 공정 중에 열 안정화제 또는 산 수용체로서 사용되는 열가소성 수지와 혼합되고 있다. 이와 같이 US 6,313,208은 가열 성형 중에 사용될 수 있는 열가소성 수지의 예로서 HMW-PE 및 UHMW-PE를 개시하고 있지만, US 6,313,208의 가공 실시예에서는 HMW-PE 또는 UHMW-PE를 이용한 적용예가 전혀 없다.

US 6,313,208에 개시된 바와 같은 가열 성형과는 대조적으로, HMW-PE 또는 UHMW-PE 분말은 때로 프리폼(preform)이라 불리는 예비 물품을 형성하기 위하여 열 없이 저온 압축 성형 동안 압축되어진다. 경우에 따라, 프리폼은 이어서 고무 또는 다른 소성물과 같은 제2 물질과 혼합되거나 복합되고, 승온 및 가압하에 소결되어 최종 물품으로 수득되어진다.

종래에는, 공정 동안 산 스캐빈저로서 HMW-PE 또는 UHMW-PE에 첨가된 소량의 스테아르산염 및 다른 유기계 첨가제가 HMW-PE 또는 UHMW-PE 수지를 함유하는 성형 물품의 저온 압축 강도에 전혀 영향을 미치지 않는다고 생각되었다. "그린 강도(green strength)"라고도 불리는 저온 압축 강도는 압축된 분말이 미세한 세부성질에 대한 손상 없이, 압축 후, 소결 전에 처리되는 기계적 조작에 대해 견디기 위해 보유해야 하는 기계적 강도를 의미하는 것으로서, 당업계에 공지되고 사용되고 있는 표현이다(McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms, Second Edition, 1978).

하지만, 본 발명자들은 예기치 않게도 스테아르산염의 내부 윤활 성질이 저온 압축 동안 HMW-EP 및 UHMW-PE 과립의 접합 성질을 상당히 약화시킨다는 것을 발견하였다. 즉, 금속 비누를 함유하는 HMW-PE 및 UHMW-PE 수지는 순수 수지 보다 압축 강도가 훨씬 낮은 것으로 확인되었다. 순수 수지란, 미사용(virgin) 수지, 즉 잔류 촉매 부산물을 보유할 수 있는 무첨가제 수지를 포함하는 것을 의미한다. 금속 비누 첨가제는 압축 동안 HMW-PE 또는 UHMW-PE 입자를 윤활시키고, 결과적으로 수득된 프리폼은 특히 부서지기 쉽다. 또한, 수지 중에 첨가된 금속 비누 농도는 약간의 변화에도 물품의 저온 압축 강도 수치가 상당히 변화되어지고, 따라서 과잉첨가 또는 첨가미달을 방지하기 위해서는 수지에 금속 비누를 첨가하는 과정을 주의깊게 모니터하는 것이 매우 중요하다.

따라서, 금속 비누를 함유하지 않으며 저온 압축 강도의 유의적 감소를 나타내지 않는, 저온 압축 HMW-PE 또는 UHMW-PE로 제조된 물품의 제조 방법이 절실히 요구되고 있다.

도 1은 본 발명의 방법을 수행하는데 사용할 수 있는 주형 어셈블리 배열을 도시한 것이다.

상세한 설명

수지 조성물로는 모든 종류의 HMW-PE 또는 UHMW-PE가 사용될 수 있다. HMW-PE 또는 UHMW-PE는 선형 또는 분지형이거나, 또는 목적 성형 물품에 적당한 성질을 제공하는 임의의 구체적 특성을 보유하는 것이다. HMW-PE는 점도법으로 측정 시 평균 분자량이 300,000g/mol 내지 1,000,000g/mol 범위인 것이다. UHMW-PE는 점도법으로 측정 시, 평균 분자량이 적어도 1,000,000g/mol이고, 특히 2,500,000g/mol 내지 약 10,000,000g/mol을 초과하는 것이다. 시중에서 입수용이한 HMW-PE의 일 예에는 Ticona GHR 급 8110이 있고, UHMW-PE의 예에는 Ticona GUR 급 4120, 4130, 4150, 4170 및 2122(모두 Ticona LLC(미국 뉴저지 서미트에 소재)로부터 전세계적으로 입수용이함)가 있다.

폴리에틸렌의 분자량 측정 방법은 예컨대 문헌[CZ-Chemische Technik 4(1974), 129 et seq)에 기술되어 있다. ASTM D4020은 UHMW-PE 분자량, 고유 점도 및 대략적인 점도 평균 분자량 간의 관계에 관한 추가 정보를 제공한다.

일반적으로, 본 발명에 사용되는 HMW-PE의 분자량은 300,000 내지 500,000 범위, UHMW-PE의 분자량 범위는 1,000,000 내지 5,000,000 범위이다. 일 구체예에서, 부피 밀도가 약 0.15 내지 0.60g/㎤ 범위인 HMW-PE 및 UHMW-PE가 특히 적합한 것으로 관찰되었다.

본 발명의 일 구체예에서, HMW-PE 또는 UHMW-PE는 선형 또는 분지형일 수 있는 에틸렌의 단독중합체이다. 본 발명의 다른 구체예에서, HMW-PE 또는 UHMW-PE는 에틸렌과 다른 올레핀, 예컨대 프로필렌, 부틸렌, 헥센 또는 이보다 고급 1-올레핀의 공중합체이다. 이 중합체는 또한 폴리에틸렌과 1종 이상의 다른 중합체, 예컨대 폴리프로필렌 또는 폴리부틸렌의 배합물일 수도 있다. 하지만, 공중합체 중의 비에틸렌 단량체의 양 또는 배합물 중의 비폴리에틸렌 중합체의 양은 주성분인 HMW-PE 또는 UHMW-PE의 물리적 특성이 다른 단량체 또는 중합체에 의해 악영향을 받지 않도록 10% 미만인 것이 적당하다.

수지 조성물에 사용되는 산 스캐빈저는 무기산 스캐빈저이다. 놀랍게도, 금속 산화물, 금속 탄산염, 규산염 및 이의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 산 스캐빈저가 특히 유리한 산 스캐빈저성을 제공한다는 것을 발견했다. 적당한 금속 산화물의 예에는 산화아연 및 산화마그네슘이 있다. 금속 탄산염의 예에는 탄산나트륨 및 탄산칼슘이 있다. 또한, 금속 탄산염은 하이드록시 금속 탄산염, 예컨대 디하이드록시 알루미늄-소듐 카보네이트 또는 하이드로탈사이트일 수 있다. 적당한 규산염은 규산알루미늄이다.

유리하게는, 수지 조성물에 사용되는 산 스캐빈저는 단지 소량이 필요로 된다. 산 스캐빈저의 양은 일반적으로 약 10 내지 5000 중량ppm 범위, 보다 일반적으로 약 100 내지 300ppm 범위이다. 수지에 사용되는 산 스캐빈저의 농도는 저온 압축 및 임의의 후속 공정 동안 HMW-PE 또는 UHMW-PE 유래의 유리 산 및/또는 염화물을 제거하기에 충분한 산 스캐빈저 양이라면 변화될 수 있다. 이러한 농도는 특정 용도 및 선택되는 스캐빈저에 따라 달라질 수 있다.

HMW-PE 또는 UHMW-PE 및 무기산 스캐빈저 외에도, 수지 조성물은 경우에 따라 다른 첨가제, 예컨대 충전제, 가소화제, 안료, UV 안정화제, 산화방지제, 대전방지제 및 목적 용도의 성형 물품의 성질에 영향을 미치지 않는 기타 일반적으로 사용되는 첨가제가 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.

일반적으로, 수지 조성물은 압축 이전에는 분말 형태이다. 하지만, 특정 용도에서는, 수지 조성물이 미세 과립 형태인 것이 바람직한 경우도 있다. 스캐빈저와 임의의 선택적 첨가제는 공지의 기법에 따라 HMW-PE 또는 UHMW-PE에 배합될 수 있다. 예를 들어, 중합체와 산 스캐빈저는 리본 블렌더, 고속 혼합기, 펠릿형성기, 압출기 또는 당업자에게 공지된 기타 다른 기술을 사용하여 혼합할 수 있다.

본 발명의 수지 조성물은 압축 동안 전혀 가열을 필요로 하지 않으므로, 일반적으로 상온, 예컨대 약 60℉ 내지 약 80℉ 범위에서 압축이 실시된다. 하지만, 상온이 낮으면, 상온 보다 높은 온도에서 압축을 수행할 수도 있는데, 이 때 압축 온도는 HMW-PE 또는 UHMW-PE의 용융 온도 이하여야 한다. 용융 온도는 중합체의 특성, 예컨대 분자량 및 분지화 정도에 따라 반드시 달라진다. HMW-PE의 용융 온도는 일반적으로 100℃ 내지 145℃ 범위이다(R.P.Quirk, M.A.A.Alsamarraie, Institute of Polymer Science of Akron; Akron, Ohio). 융점 자체가 없는 UHMW-PE의 용융 온도는 차동 주사 열량법(DSC) 스캔에서 피크 온도로서 당업자에게 공지된 중합체의 결정 용융 온도로 간주되어야 한다. UHMW-PE의 결정 용융 온도는 단독중합체, 공중합체 또는 배합물 여부에 따라 일반적으로 100 내지 145℃ 범위이다.

수지 조성물이 처리되는 압력은 조성물의 성질 및 이에 따른 물품의 용도에 따라 달라질 수 있다. 실제, 압축 동안의 압력은 일반적으로 50psi 내지 5,000psi 범위이다.

압축은 소정 세트의 조건에서 단일 단계로서 수행될 수도 있고, 또는 각각 다른 조건, 예컨대 일련의 변동 압력 및 이에 상응하는 유지 시간과 같은 여러 조건에서 수행되는 복수의 여러 압축 단계를 포함할 수 있다. 물품은 경우에 따라 압축 후 승온에서 소결될 수 있다. 일반적으로, 폴리에틸렌의 저온 압축에 사용되는 장비 및 방법은 당업자에게 공지되어 있다.

유리하게는, 본 발명의 방법에 사용되는 무기산 스캐빈저는 스테아르산염 보다 효능이 뛰어난 것이다. 특정 구체예에서, 이러한 산 스캐빈저를 함유하는 UHMW-PE 수지 조성물로 제조된 성형 물품은 PE 매스(mass) 내에서 성형되고 이후 증기로 처리된 철 시험편이 스테아르산염화된 수지에 비해 40% 보다 높은 부식 감소율을 나타냈다. 또한, 본 발명의 방법에 따라 제조된 성형 물품은 향상된 저온 압축 또는 그린 강도를 특징으로 한다.

프리폼 물품의 압축 강도는 당업자에게 공지된 기술을 사용하여 수득할 수 있다. 예를 들면, DIS ISO 527/1 및 DIN EN 20527/2는 굽힘 시험을 통해 물품의 저온 압축 강도를 수득하는 방법을 개시한다. DIN ISO 178은 추가 시험되는 저온 압축 강도 검사법을 제공한다.

발명의 개요

본 발명은 성형 물품의 저온 압축 강도를 유의적으로 감소시킴이 없이 저온 압축 성형에 의해 HMW-PE 또는 UHMW-PE 물품을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 양태에서, HMW-PE 또는 UHMW-PE 및 무기산 스캐빈저를 함유하는 분말형 수지 조성물은 HMW-PE 또는 UHMW-PE 수지의 용융 온도 이하의 온도에서 압축되어 성형 물품을 형성한다.

이러한 수지 조성물은 압축 동안 50psi 내지 6,000psi(3바(bar) 내지 413바) 범위의 압력으로 처리된다. 압축 온도는 약 0 내지 120℃ 범위이다. 경우에 따라, 이 방법은 추가로 압축 후 성형 물품을 승온에서 소결하는 단계를 포함한다.

본 발명에서 고찰된 산 스캐빈저의 예에는 금속 산화물, 금속 탄산염, 규산염 및 이의 혼합물이 포함되지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 수지 조성물에 존재하는 산 스캐빈저의 농도는 약 10 내지 5000ppm 범위이다.

유리하게도, 본 발명의 방법에 따라 제조된 성형 물품은 개선된 저온 압축 강도를 특징으로 한다. 일반적으로, 본 발명의 방법에 따라 제조된 성형 물품의 저온 압축 강도는 미사용 HMW-PE 또는 UHMW-PE, 즉 무첨가제 중합체로 제조된 물품의 저온 압축 강도의 75% 이상인 것이다. 본 발명의 특정 구체예에서, 저온 압축 강도는 미사용 HMW-PE 또는 UHMW-PE로 제조된 물품의 90% 이상인 것이다. 또한, 본 발명의 방법에 따라 제조된 물품의 저온 압축 강도는 금속 비누 함유 수지로 제조된 물품의 압축 강도 보다 상당히 양호한 것으로서, 50 내지 200% 정도 향상되어 있다.

실시예 1

다음 실시예는 본 발명의 방법을 예시한 것이다. 유리하게도, 이러한 방법에 의해 제조된 성형 물품은, 금속 비누, 예컨대 스테아르산칼슘과 같은 금속 스테아르산염을 함유하는 HMW-PE 또는 UHMW-PE로 제조된 물품에 비해 향상된 저온 압축 강도를 나타낸다. 본 실시예에서는 UHMW-PE의 저온 압축을 예시하였지만, 이와 비슷한 조건이 HMW-PE에도 사용될 수 있을 것이다.

장치

Regoplas 냉각기 단위를 보유한 60톤 Wickert 프레스 타입 WLP 600/3/3;

정압(正壓), 정합(matched) 다이, 14mm 직경의 공동을 보유한 탄소강 주형;

알루미늄 판(0.2mm 두께); 및

Ulmia 타입 1708 원형 톱.

공정

주형을 조립하고, 이 주형 공동의 바닥에 알루미늄 판을 배치했다. UHMW-PE 분말 및 표시된 1종의 무기산 스캐빈저를 함유하는 수지 조성물(90g)를 주형 공동 어셈블리에 첨가했다. 표면이 평활해질 때까지 분말을 평준화한 뒤, 제2 알루미늄 판과 주형 덮개를 덮었다. 주형 이형제는 첨가하지 않았다. 주형과 수지 조성물은 모두 상온에 두었다.

충전된 주형 어셈블리를 Wickert 프레스 중심에 놓고, 이 어셈블리에 136바(1972psi)의 압력을 2분 동안 가했다. 2분 후, 압력을 해제함이 없이, 압력을 373바(5409psi)로 상승시키고 추가로 15분 동안 유지시켰다. 압축 동안, 온도는 20±2℃로 조절했다.

15분 후, 압반을 열고 프레스로부터 주형 어셈블리를 꺼냈다. 이 주형 어셈블리를 해체하고, 완성된 물품을 분리했다. 이 물품은 저온 압축 강도 측정에 앞서 실온(23℃)에 1시간 동안 방치했다. 원형 톱을 사용하여 물품에서 시험 샘플(크기 약 120mm x 12.5mm x 8.0mm)을 절단해 내었다.

도 1은 위에서부터 아래로 다음과 같이 배열된 주형 어셈블리를 도시한 것이다:

a. 주형 덮개

b. 알루미늄 판

c. UHMW-PE 분말

d. 알루미늄 판

e. 주형의 바닥판.

표 1은 실시예 1에 따라 제조된 물품의 향상된 저온 압축 강도 및 감소된 부식성을 보여주고 있다. 비교용의 기준 값으로서 미사용 UHMW-PE를 사용했다. 미사용 UHMW-PE 중합체의 신장 응력(ES)는 0.43MPa, 입경(d₅₀)은 125미크론, 부피밀도는 0.38g/㎤이었다. 저온 압축 강도는 공지된 DIN ISO 527/1 및 DIN EN 20527/2 절차의 변법을 사용하여 UTS 타입 10T 유니버설 테스트기(Universal Testing Machine; UTS Testsysteme GmbH)으로 측정했다.

각 샘플의 부식성은 다음과 같은 시험 절차를 사용하여 측정했다. 강철 스트립(0.07% C, 길이 25mm)을 아세톤으로 세척하고, 세척된 강철 스트립을 주형(직경 5cm) 중의 3g 폴리올레핀 분말 위에 안치했다. 이 강철 스트립 위에 추가 중합체 3g을 첨가한 후, 주형을 닫고, 10분 내에 최고 250℃까지 가열한 뒤, 5바에서 50분 동안 압축시켰다. 주형을 25바에서 10분 동안 40℃로 냉각시키고, 압축 중합체로부터 강철 스트립을 절단해내어 1시간 동안 증기로 처리했다. 중량 증가는 세척된 초기 강철 스트림의 중량과 부식된 최종 산물의 중량 사이의 차이로서 측정했다.

첨가제	농도[ppm]	부식율¹[%]	저온 압축 강도[kPa]
없음(미사용 수지)	-	0.20	1650
금속 비누
스테아르산칼슘	500	0.10	500
		0.08	680
		0.15	1020
스테아르산아연	500	0.09	860
스테아르산아연	500	0.07	1350
무기 산 스캐빈저
하이드로탈사이트	250	0.01	1650
		0.01	1550
		0.01	1300
		0.02	1700
디하이드록시-알루미늄-소듐 카보네이트	250	0.01	1690
알루미노실리케이트	250	0.10	1690
탄산칼슘	250	0.03	1350
산화아연	250	0.06	1450
산화마그네슘	250	0.09	1280
산화마그네슘	250	0.09	1750
¹중합체에서 성형 후 수분 처리에 따른 철 판의 중량 증가로서 측정

표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 미사용, 무첨가제 UHMW-PE로 제조된 물품은 1650kPa의 저온 압축 강도를 나타냈다. 하지만, 이 물품은 UHMW-PE 중합체 내의 미중화된 잔류 촉매의 존재로 인하여 철 시험 샘플의 높은 부식율, 0.20%를 유발했다. 이 수지에 금속 비누 및 비윤활성 무기산 스캐빈저의 첨가는 미사용 중합체에 비하여 부식율을 감소시켰다. 하지만, 무기산 스캐빈저는 금속 비누 보다 훨씬 우수한 부식 감소율을 보였다. 또한, 무기산 스캐빈저를 함유하는 수지의 저온 압축 강도는 금속 비누를 함유하는 수지의 저온 압축 강도 보다 유의적으로 높았다.

알루미노실리케이트와 스테아르산염을 함유하는 수지 조성물은 부식성의 상당한 감소를 보였지만, 이 스테아르산염 함유 수지로 제조된 성형 물품의 저온 압축 강도는 본 발명에 제시된 알루미노실리케이트 함유 수지로 제조된 성형 물품에 비해 훨씬 낮았다. 디하이드록시 알루미늄 소듐 카보네이트 및 하이드로탈사이트를 함유하는 수지 조성물로 제조된 성형 물품의 저온 압축 강도는 미사용 물질로 수득된 성형 물품과 비슷하거나 보다 우수했으며, 부식성은 미사용 수지에 비해 상당히 감소된 것으로 나타났다.

표 1에 제시된 바와 같이, 특히 주목할 점은 무기산 스캐빈저를 함유하는 UHMW-PE 수지 조성물에 사용되는 무기산 스캐빈저의 첨가량이 금속 비누 첨가량의 절반인 것이다. 즉, 무기산 스캐빈저는 수지 조성물은 250ppm의 농도로 첨가된 반면, 금속 비누의 농도는 500ppm이었다.

이와 같은 데이터는 본 발명이 산 스캐빈저의 보다 적은 첨가량으로, 미사용 수지에 비해 저온 압축 강도가 거의 또는 전혀 감소되지 않을 뿐만 아니라 우수한 부식 감소성을 가진 성형 물품을 제공한다는 것을 입증한다. 보다 적은 첨가량은 원료비의 감소를 의미한다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 물품은 산 스캐빈저에 의 해 변색되지 않는다.

다른 구체예로서, 본 발명에 따라 제조된 성형 물품 또는 프리폼은 경우에 따라 소결 단계로 처리될 수 있다. 소결 공정 및 장비는 당업자에게 공지되어 있다. 소결 단계의 병입은 성형 물품의 구체적 이용 예 또는 목적 용도에 따라 결정된다.

유리하게도, 본 발명의 저온 압축 방법에 의해 제조된 성형 물품의 표면에는 수지 또는 고무를 함유하는 1 이상의 층, 부품 또는 구성부재를 조합, 첨가 또는 적용하는 것이 가능하다. 이러한 고무의 예에는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), EPDM, 클로로프렌(CR), 천연 고무(NR), 이소부텐 이소프렌(IIR) 및 클로로이소부텐 이소프렌(CIIR)이 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 이러한 수지 또는 고무에 내부 가교결합을 형성시키고 폴리에틸렌과 수지 사이에 보다 확고한 결합을 형성시키기 위해 황이나 과산화물과 같은 가교제를 사용할 수도 있다.

이러한 구체예에서, 프리폼 물품은 저온 압축에 의해 성형한 뒤, 열경화 물질을 프리폼 물품에 적용하거나 프리폼 물품과 접촉시킨 후, 열과 압력을 적용할 수도 있다. 유리하게는, 수지와 폴리에틸렌 사이에 강한 결합이 형성되는 것이 좋다. 냉각 후, 소결된 물품은 주형에서 꺼내어 목적 용도에 적당히 사용하면 된다. UHMW-PE 및 SBR 사이의 결합은 SBR과 저분자량 HDPE 사이의 결합 보다 훨씬 강하다.

프리폼 물품의 제조 동안 산 스캐빈저로서 금속 비누가 사용된 경우에, 열경화성 수지와 프리폼 물품은 성공적으로 함께 융합되지 않아 새로운 물품을 형성하지 못한다. 이에 반해, 본 발명의 산 스캐빈저는 금속 비누 대신 사용 시, 내부 윤활을 나타내지 않고 두 물질을 성공적으로 융합시키며 두 층 상에 강한 결합을 형성시킨다.

특정 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니지만, HMW-PE 또는 UHMW-PE와 수지 사이의 높은 결합 강도는 폴리에틸렌의 사슬과 수지 사이에 취입된 엉킴 형성 때문인 것으로 생각된다. 열 적용 시, 금속 비누는 폴리에틸렌 표면으로 이동하여, 그리스 및 윤활제로서 작용하여 결합이 방해된다.

이상의 교시로부터 본 발명의 다양한 변형과 수정이 가능한 바, 본 발명은 첨부되는 청구의 범위 내에서 구체화되지 않은 다른 방식으로 수행될 수 있다.

Claims

고분자량 폴리에틸렌(HMW-PE) 또는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE)과 무기 산 스캐빈저를 함유하는 수지 조성물을, 상기 폴리에틸렌의 용융 온도보다 낮은 온도에서 압축시켜 물품을 형성시키는 단계를 포함하는, 저온 압축 성형을 이용한 물품 제조 방법.
제1항에 있어서, 추가로 압축 후 물품을 승온에서 소결시키는 단계를 포함하는 것이 특징인, 저온 압축 성형을 이용한 물품 제조 방법.
제1항에 있어서, 폴리에틸렌의 분자량이 약 200,000 이상인 것이 특징인, 저온 압축 성형을 이용한 물품 제조 방법.
제1항에 있어서, 수지 조성물이 압축 동안 약 50psi 내지 약 6,000psi 범위의 압력으로 처리되는 것이 특징인, 저온 압축 성형을 이용한 물품 제조 방법.
제1항에 있어서, 압축 온도가 약 0 내지 120℃ 범위인 것이 특징인, 저온 압축 성형을 이용한 물품 제조 방법.
제1항에 있어서, 산 스캐빈저가 금속 산화물, 금속 탄산염, 규산염 및 이의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것인, 저온 압축 성형을 이용한 물품 제조 방법.
제1항에 있어서, 수지 조성물에 함유된 산 스캐빈저의 농도가 약 100 내지 2500ppm 범위인 것이 특징인, 저온 압축 성형을 이용한 물품 제조 방법.
제1항에 있어서, 수지 조성물이 압축 이전에 분말 형태인 것이 특징인, 저온 압축 성형을 이용한 물품 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 따라 제조된 성형 물품.
제9항에 있어서, 물품이 향상된 저온 압축 강도를 나타내는 것이 특징인 성형 물품.
제10항에 있어서, 물품의 저온 압축 강도가 미사용 폴리에틸렌으로 제조된 물품의 저온 압축 강도의 약 75% 이상인 것이 특징인 성형 물품.
제10항에 있어서, 물품의 저온 압축 강도가 미사용 폴리에틸렌으로 제조된 물품의 저온 압축 강도의 약 90% 이상인 것이 특징인 성형 물품.