KR20190025605A - 열 전달 액체를 사용하는 방사된 재료 솔리드의 열 처리 - Google Patents

열 전달 액체를 사용하는 방사된 재료 솔리드의 열 처리 Download PDF

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이-빔 서비시스, 인크.
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Abstract

방사된 재료 솔리드는, 방사된 재료 솔리드의 물리적, 화학적, 기계적 및/또는 생화학적 성질을 개선시키기 위해서 열 전달 액체를 사용해서 열적으로 처리된다.

Description

열 전달 액체를 사용하는 방사된 재료 솔리드의 열 처리
본 발명은, 솔리드의 다양한 물리적, 화학적, 기계적 및/또는 생화학적 성질을 개선하기 위해서 열 전달 액체를 사용하는 방사된 재료 솔리드의 열 처리에 관한 것이다.
많은 타입의 제품이 전자빔(e-beam) 또는 다른 고에너지 방사 처리에 의해 생성되거나 개선된다. 제품은, 전기 부분, 가스켓, 매니폴드, 튜빙, 전기 커넥터, 몰딩된 부분, 수지 펠릿 등을 포함한다. 많은 제품에서, 성질 개선이 전자빔 처리를 통해서 달성될 수 있기 때문에, 가능성은 무한하다. 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리아미드 및 네오프렌, 실리콘 및 에틸렌-프로필렌 고무와 같은 소정 타입의 고무를 포함하는 범용 수지 및 폴리머 재료는, 모두 실질적인 성질 개선을 실현할 수 있다. 이들 폴리머 재료의 성질 개선은, 인장 강도, 충격 강도, 내마모성, 내화학성, 열 변형, 모듈러스, 경도, 서비스 온도, 장벽 성질, 균열 내성, 크리프 저항(creep resistance) 및 내 피로성의 증가를 포함할 수 있다. 열 수축 성질, 양의 온도 계수 성질 및 폴리머의 가교 결합 또는 절단에 의해 달성되는 다양한 다른 특별한 성질과 같은, 다른 특별한 속성이 폴리머에 부여될 수 있다. 흔희, 이러한 성질 개선은 형성된 부분의 전자빔 처리에 의해 달성된다.
다수의 특허는, 용융 강도, 내열성, 또는 미국 특허 번호 제4,916,198호; 제5,047,446호; 제5,047,485호; 제5,541,236호; 제5,554,668호; 제5,591,785호; 제5,605,936호; 및 제5,731,362호를 포함하는 다른 물리적 성질을 개선시키기 위해서, 폴리프로필렌과 같은 폴리머 벌크 솔리드 및 다른 폴리올레핀 폴리머를 처리하기 위해서 부여되었다. 일반적으로, 이들 특허에 기술된 프로세스는, 바람직한 환경에서 주행 벨트 상에 적층된 미세하게 분할된 폴리머 재료의 처리를 포함한다. 주행 벨트의 속도는, 미세하게 분할된 폴리머 재료의 층이 방사의 바람직한 선량을 수취하는 속도에서 전자 빔을 통과하게 선택된다. 질소 또는 다른 불활성 가스로 유동화된 베드(fluidized bed)에서 방사된 폴리머의 처리와 같은 다른 처리 단계가 포함될 수 있다. 고가의 장비는 환경적으로 제어되는 구역에서 폴리머 입자를 처리하는데 채용된다.
폴리머 재료 솔리드 및 다른 재료 솔리드는, 흔희 방사에 후속하는 열 처리를 필요로 한다. 방사된 재료 솔리드를 열 처리하는 것은, 일반적으로 오븐, 유동화된 베드 반응기 또는 열 전달 유체로서 가스를 사용하는 다른 장비에서 달성된다. 다수의 특허가 부여되었다. 예를 들어, 미국 특허 제4,220,511호에 있어서, 가스 기반 오븐에서의 열 처리는 자유 라디칼과의 바람직한 화학 반응을 촉진시켜서, 폴리머의 사슬 절단을 촉진시킨다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 방사를 포함하는 미국 특허 제6,340,718호에 있어서는, 폐쇄된 루프 공압 경로, 즉 가스 기반 냉각 단계에서 발생하는 후-방사 냉각 단계가 있다. 고-용융 강도 폴리프로필렌의 경우, 미국 특허 제4,916,198호 및 제5,047,446호에 개시된 바와 같이, 방사에 의해 부여된 자유 라디칼은 질소를 사용해서 유체 베드 반응기에서 상승된 온드에서 퀀칭(quench)된다. 다른 특허 및 출원은 고-용융 강도 폴리프로필렌에 관한 것으로, 미국 특허 제8,220,226호 및 미국 특허 번호 제8,399,536호에 개시된 바와 같이, 가스 기반 열 처리 방법의 사용을 구상한다.
물리적 성질을 개선하기 위해서 방사로 처리된 고분자량 폴리에틸렌(HMWPE)의 경우, 폴리머 재료는 공기, 질소, 또는 일부 경우, 아세틸렌과 같은 반응물을 포함하는 가스가 순환하는 오븐에서 후속해서 가열된다. 방사 단계 후 HMWPE에 잔류하는 바람직하지 않은 자유 라디칼은 가열로 퀀칭된다.
따라서, 순환하는 오븐 또는 유사한 가열 장치로, 부가적인 처리가 수반되는, 물리적 및 기계적 성질을 개선하기 위해서 고에너지 방사에 의한 고분자량 솔리드 유기 폴리머의 방사는, 특허 기술에서 잘 발전된다. 거의 보편적으로, 종래의 특허에서 특화된 및 상업적인 사례로 구현된 열 처리 방법은, 오븐 또는 유동화된 베드에서 뜨거운 공기 또는 다른 가스를 사용한다. 고가의 장비의 제거 및 현재 사용되는 처리 단계의 간소화는 매우 바람직하다.
본 발명은, 솔리드를 가열 또는 냉각시키기 위해서 열 전달 액체를 사용하는 방사된 재료 솔리드를 열적으로 처리하는 방법에 관한 것이다. 열 전달 액체는, 방사된 솔리드 재료의 물리적, 기계적, 화학적 및/또는 생화학적 성질을 개선하기 위해서 어떤 온도에서 솔리드와 직접 접촉한다. 소정의 하나 이상의 이들 성질을 열적으로 달성하기 위해서 채용되는 온도 또는 온도 범위는, 제한되는 것은 아니지만, 처리되는 솔리드 재료의 본성, 특별한 솔리드 재료에 대해서 바람직한 개선된 성질 또는 성질들, 채용된 열 전달 액체, 처리 컨테이너 및 채용된 압력을 포함하는 다수의 팩터에 의존해서 변화할 수 있고, 이들 모두는, 이하의 상세한 설명 및 실시예를 고려하면 이해될 것이다. 따라서, 종래 기술에서 방사된 솔리드의 열 처리를 위한 가스의 채용과는 달리, 본 발명은 처리의 목적을 달성하기 위해서 열 전달 액체를 채용한다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에 있어서, 물은 열 전달 액체로서 채용된다. 예를 들어, 물은 종래 열 처리를 위해서 채용된 가스보다 열 전달 액체로서 다수의 실질적인 장점을 갖는다. 물의 밀도는, 대기압에서 가스의 대략 1000배인데, 이는, 물을 사용하는 처리 장비의 체적이 방사된 솔리드의 열 처리에서 이전에 채용된 오븐, 유동화된 베드 프로세스 또는 다른 가스 기반 프로세스 장비의 체적, 사이즈 및 자본 비용의 작은 부분인 것을 의미한다. 더욱이, 물의 열용량 또는 비열은 비교에 의한 질량 기반의 유닛으로 공기 또는 질소와 같은 가스의 대략 4배인데, 이는, 본 실시예에서 물과 같은 액체를 이용하는 열 전달 장비가 가스 기반 장비보다 매우 적은 질량을 핸들링하게 되기 때문에 매우 비용 효율적인 것을 의미한다. 또한, 더 더욱이, 본 발명의 장점 중에서, 솔리드 재료와 접촉하는 열 전달 액체의 열 전달 계수는, 솔리드 재료와 접촉하는 가스를 이용하는 열 전달 계수보다 몇 배 높고, 이에 의해 상당히 더 높은 열 전달 속도 및 따라서 더 효율적인 처리를 이끌어 낸다.
본 발명의 한 형태에 있어서, 이전에 방사된 벌크 재료 솔리드를 열적으로 처리한 후, 액체를 간단히 분리함으로써 솔리드는 열 전달 액체로부터 용이하게 회수된다. 솔리드 재료가 폴리머인 곳에서, 방사는 전형적으로 폴리머의 긴 사슬 분지, 경화, 사슬 절단 또는 가교 결합을 개선시키기 위해서 수행된다. 산소의 흡수를 최소화하거나 또는 열 전달 액체 내의 용해된 산소 레벨을 감소시킬 필요가 있는 곳에서, 열 전달 액체는 용해된 산소를 제거하기 위해서 액체를 통해서 질소 또는 다른 불활성 가스를 버블링함으로써 처리될 수 있다. 그러므로, 솔리드의 저장 및 핸들링 시스템에서 공기 또는 다른 산소 공급원에 대한 최소화된 노출이 달성된다. 더욱이, 탈산소제는, 본 방법의 준비 스테이지 또는 연속적인 사용에서, 열 전달 액체 또는 시스템에서 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에 있어서, 열 전달 액체는 수성 조성물을 포함한다. 그러므로, 물로 달성되는 실질적인 장점은 수성 액체 열 전달 조성물로 확장될 수 있다. 예를 들어, 처리 장비의 체적, 통상적으로 채용된 오븐, 유동화된 베드 프로세서 또는 다른 가스 기반 프로세스 장비에서 전형적으로 맞닥뜨리는 처리 장비의 체적, 사이즈 및 자본 비용은 감소 또는 제거될 수 있다. 더욱이, 공기 또는 질소와 같은 가스의 것의 대략 4배인 수성 열 전달 액체로 달성 가능한 열용량은, 방사된 재료 솔리드를 열적으로 처리하기 위한 더 비용 효율적인 방법 및 시스템을 가능하게 한다. 부가적으로, 방사된 재료 솔리드와 접촉하는 열 전달 액체로서의 수성 조성물은, 매우 빠른 열 전달 속도 및 더 효율적인 처리를 가능하게 한다.
본 발명의 다른 장점 또는 목적 중, 열 전달 액체의 사용은 방사된 솔리드의 경화 또는 어닐링을 용이하게 한다. 더욱이, 방사 후 가스, 액체 또는 솔리드 본성의 바람직하지 않은 부산물은 열 전달 액체를 채용함으로써 제거될 수 있고, 그 후, 부산물은 효과적으로 폐기될 수 있다. 열 전달 액체로 방사된 솔리드를 열적으로 처리하는 것은, 또한 몇몇 다른 이득을 언급하기 위해서, 오프 가스 배출 재료의 핸들링 또는 방사에 의해 부여된 바람직하지 않은 컬러 변경의 역전을 용이하게 할 수 있다.
본 프로세스의 한 바람직한 형태에 있어서, 방사된 벌크 재료 솔리드는 열가소성 폴리머의 입자(파우더, 펠렛, 칩 등)로 이루어진다. 특히, 폴리머는, 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 에틸렌 비닐 아세테이트, 열가소성 폴리우레탄, 클로로술포네이티드 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌, 클로리네이티드 폴리비닐리덴 클로라이드, 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌, 플루오로엘라스토머, 폴리에스테르 열가소성 엘라스토머, 네오프렌 고무, 실리콘 고무, 스티렌-부타디엔 고무 및, 에틸렌-프로필렌 고무로 예시된다.
전자빔 처리의 결과로서의 이들 재료에 대한 성질 개선은, 인장 강도, 충격 강도, 내마모성, 내화학성, 열 변형, 모듈러스, 경도, 표면 온도, 장벽 성질, 내 응력 균열 내성(stress-crack resistance), 크리프 저항, 및 피로 저항에서의 증가를 포함한다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 경우, 방사는 마이크로파우더의 후속 생성을 가능하게 한다. 전자빔 처리의 본 발명의 프로세스는, 또한 결정 구조 변형(원석 착색)에 대해서 및 실리콘 솔리드-상태 디바이스 스위칭 속도를 증가시키는데 사용될 수 있다. 상기된 바와 같이, 너트, 나사, 볼트, 와셔, 스페이서, 리벳, 스프레이 노즐, 필터, 피팅(fittings), 어댑터, 플러그, 튜빙, 스트레이너(strainer), 병, 바이알(vials), 가스켓, O-링, 실(seals), 프로브, 커플링, 커넥터, 케이블 타이, 베어링, 휠, 범퍼, 롤러, 시브, 기어, 부싱, 벨트와 같은 폴리머 부분 및 다른 기능성 폴리머 부분도 본 발명의 프로세스를 사용해서 성질을 개선하기 위해서 전자 빔 처리될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적 및 장점으로서, 방사된 재료 솔리드는 컨테이너 또는 실된 용기에서 열 전달 액체로 열 처리되고, 따라서 환경 영향은 컨테이너 내에서 솔리드 재료를 처리함으로써 회피된다. 더욱이, 액체에서의 처리 동안 및 처리 후 재료 솔리드는, 효과적으로 및 통상적으로 핸들링될 수 있다. 핸들링 장점은 소정 애플리케이션의 후속 처리 단계에서 즐길 수 있다. 열 처리된 방사된 솔리드는 분리에 의해 열 전달 액체로부터 회수될 수 있고, 열 전달 액체는 많은 경우 재사용된다.
본 발명의 방법의 다른 장점은, 환경적으로 제어된 챔버, 유동화된 베드, 혼합 및/또는 핸들링 장비, 먼지, 오염 제어 장비와 같은 공지된 방법에서 사용되는 고가의 장비의 제거를 포함한다. 부가적으로, 오픈-진행 베드, 오븐 또는 종래의 기술들의 환경적인 오염에 대한 잠재성이 회피될 수 있다. 처리되는 솔리드 재료에 걸친 제어는 본 발명의 원리를 사용해서 달성된다 처리된다. 본 발명의 이들 및 다른 장점 및 목적은 예를 참조하여 이해될 것이다.
예 1
다음은, 열 처리 액체로 직접 이전에 방사된 재료 솔리드를 열적으로 처리하는 예이다. 이 예에서, 최종 생성물은 증가된 용융 인덱스 레벨을 갖는 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌(FEP) 폴리머 수지 입자이고, 이는 특정 애플리케이션에 대해서 바람직하다. 이 경우, FEP는 폴리머의 사슬 절단을 일으켜서 용융 인덱스를 바람직한 레벨로 증가시키기 위해서 방사된다. 후속 열 처리는, 바람직한 용융 인덱스가 달성되고, 그 후 유지되도록 후속 포인트에서 사슬 절단 반응을 퀀칭하기 위해서 사용된다. 통상적으로, FEP 입자는 가스 환경에서의 열 처리를 위해서 대류 오븐에 위치된다.
이 예에서, FEP 입자의 3개의 샘플이 200kGy의 선량으로 공기 중에서 방사 되었다. 제1샘플은 전혀 열적으로 처리되지 않았다. 제2샘플은 열 3시간 동안 175℃에서 대류 오븐에서 통상적인 방식으로 처리되었다. 제3샘플은 FEP 입자를 욕조 내의 오일과 직접 접촉시킴으로써 3시간 동안 175 ± 5℃로 가열된 오일 욕조에서 직접 열 처리되었다. 이 경우, 미네랄 오일이 사용되었지만 글리콜 또는 다른 하이드로카본 액체가 채용될 수 있다. 더욱이, 글리콜 또는 다른 호환성 액체의 수성 혼합물이 사용될 수 있다.
FEP 재료는 ASTM D1238마다 측정됨에 따라 2dg/min의 시작 용융 인덱스를 가졌다. 열 처리되지 않은 방사 샘플은 방사 후 48, 72 및 96시간에서 측정된 자체의 용융 인덱스를 가졌다. 용융 인덱스는 48시간 후 30dg/min, 72시간 후 40dg/min, 96시간 후 44dg/min이었다. 제2샘플에 대해서, 방사 후 72시간 통상적인 열 처리가 수행되었고, 용융 인덱스는 41dg/min에서 측정되었고; 96시간 후, 용융 인덱스는 41dg/min으로 유지되었다. 방사 후 72시간 오일로 직접 열 처리된 제3샘플에 대해서, 40dg/min에서 용융 인덱스가 측정되었고; 96시간 후, 용융 인덱스는 40dg/min으로 유지되었다(이하의 표 참조). 이들 결과는 방사의 바람직한 용융 인덱스 증가 효과를 입증하고; 그 후 열 전달 액체를 사용하는 열 퀀칭 처리가 통상적인 가스 기반/대류 오븐 방법만큼 효과적인 것을 입증한다.
용융 인덱스,dg/min(ASTM D1238)
0hr 48hr 72hr 96hr
열 처리되지 않음 2 30 40 44
통상적인 (오븐) 열 처리됨 2 - 41 41
유체 열 처리됨 2 - 40 40
예 2
열 전달 액체를 사용하는 이전-방사된 재료 솔리드를 열 처리하는 다른 예는, 가교 결합된 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)의 생산이다. 이 경우, 방사-가교 결합된 UHMWPE 솔리드 재료는, 폴리머의 장기적인 저하를 방지하기 위해서 방사 프로세스 동안 생성된 자유 라디칼을, 열 처리에 의해, 그것으로부터 제거할 필요가 있다(미국 특허 제6,641,617호 및 제7,714,036호 참조). UHMWPE 솔리드는, 흔희, 그렇지 않으면, 방사 프로세스 동안 생성된 깨진 결합에 기인해서 폴리머 솔리드 내에서 발생할 수 있는 산화 반응을 제한하기 위해서 낮은 산소 환경에 위치된다. 통상적으로, 방사 후 열 처리 동안, UHMWPE는 대류 오븐 내에 위치되는 한편 진공 실된 패키징 내에 유지된다.
이 예에서는 2개의 진공 실된 샘플에 75kGy의 선량이 방사되었다. 하나의 샘플을 상기한 대류 오븐에 위치시켰다. 제2샘플은 패키징으로부터 제거되어 용해된 산소 레벨을 0.3ppm 미만으로 감소시키도록 질소로 처리한 물에 위치시켰다. 제3샘플은 방사하지 않았고, 대조군으로 사용되었다. 그 후, 샘플을 평방 인치 당 20 파운드의 부하 하에서 120분 후, 200℃의 온도에서 크리프에 대해서 테스트하였다. 처리되지 않은 샘플은 0.08%의 크리프 결과를 가졌다. 방사된 및 통상적으로 열 처리된 샘플은 0.01%의 크리프 측정을 가졌다. 물에서 방사된 및 열 처리된 샘플은 0.01%의 크리프 측정을 가졌다. 이들 결과는, 가교 크리프 감소 효과 및 열 전달 액체와의 그 열 처리가 통상적인 가스 기반/대류 오븐 방법만큼 효과적인 것을 입증한다.
예 3
열 전달 액체를 사용하는, 솔리드 재료가 폴리머인, 이전에 방사된 재료 솔리드를 열 처리하는 또 다른 예는, 긴 사슬 분지된 폴리프로필렌의 생산이다. 이 경우, 열 처리의 목적은, (1) 긴 사슬 분지된 폴리프로필렌의 분지의 생성을 가능하게 하고, (2) 자유 라디칼을 퀀칭시켜 반응을 종료시키는 것이다.
선형 폴리프로필렌 수지 입자가 플라스틱 필름 패키징 내에 위치되고, 그 후, 환경을 제어하는 동시에 벌크 재료의 견고한 사각형 블록을 생성하기 위해서 진공 패키징되었다. 그 다음, 폴리프로필렌의 얻어진 블록에는 각각의 측면에 50kGy의 벌크 평균 선량으로 방사되었다(미국 특허 제8,220,226호 참조). 통상적으로, (미국 특허 제5,047,446호에서와 같이) 폴리프로필렌 재료는 분지를 위해 적합한 온도(예를 들어, 80℃)로 후속해서 열 처리되고, 그 후 산소가 바람직하지 않은 반응을 일으키는 것을 방지하기 위해서 뜨거운 질소를 사용해서 자유 라디칼의 퀀칭을 위해 적합한 온도(예를 들어, 120℃)로 열 처리되거나; 대안적으로 플라스틱 필름 패키징에서 열 처리된다. 대신, 이 예에서, 방사된 수지 입자는 패키징으로부터 제거하고 물에서 용해된 산소 레벨을 0.3ppm 미만으로 감소시키기 위해서 질소로 처리된 물을 포함하는 압력 용기에 직접 위치시켰다. 수지-물 조합의 온도는 분지를 효과적으로 하기 위해서 80℃에서 15분 동안 유지한 후, 자유 라디칼을 퀀칭하기 위해서 30분 동안 120℃로 증가시켰다.
얻어진 긴 사슬 분지된 폴리프로필렌은 방사 및 열 처리 전에 2 내지 3cN과 비교해서 프로세스 후 20센티-뉴톤(cN) 이상으로 증가된 그 유용한 용융 장력 성질을 갖는 것이 측정되었다. 용융 장력은 ISO 16790에 따라 측정되었다. 긴 사슬 분지된 폴리프로필렌의 용융 인덱스는 방사 및 열 처리 전에 0.7dg/min에 비해 대략 2dg/min에서 측정되었다. 용융 인덱스는 ASTM의 D1238에 따라 측정되었다.
추가의 시험은 60℃ 내지 80℃의 다른 분지 온도 및 높은 방사 선량에서 수행되었다. 결과는 다음 표와 같다.
샘플 선량, kGy 분기 시간,
분		 분기 온도
℃		 용융 강도
cN 		용융 인덱스
dg/min
1 50 15 60 26 2.4
2 50 15 80 21 1.9
3 65 15 60 50 1.6
4 65 15 80 40 1.4
따라서, 열 전달 액체와 함께의 열 처리의 효과가 입증된다.
예 4
열 전달 액체를 사용하는 이전에 방사된 재료 솔리드를 열 처리하는 또 다른 예는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 미세 파우더 또는 마이크로파우더의 생산이다. 솔리드 PTFE 재료(흔희, 스크랩, 재생된 또는 사양 외 PTFE)에는, PTFE 폴리머의 분자량을 감소시키기 위해서 방사되는데, 이는 미세 파우더로의 PTFE의 후속의 밀링 또는 그라인딩을 가능하게 한다. 후속 열 처리의 한 목적은, 방사에 의해 개시된 자유 라디칼을 통한 사슬 절단 반응을 열적으로 촉진 및 계속함으로써 분자량에서의 상당히 큰 감소를 달성하는 것이다. 방사 후 PTFE를 열 처리하기 위한 통상적인 프로세스(미국 특허 4,220,511호 참조)는, 이것을, 예를 들어, 250℃에서 6시간 동안 대류 오븐에서 위치시키는 것이다.
이 예에 있어서, PTFE 칩의 3개의 샘플에는 공기 중에서 400kGy의 선량이 방사되었다. 한 샘플은 4 시간 동안 250℃에서 열 처리하기 위해서 대류 오븐에 위치시켰다. 제2샘플은 4시간 동안 250℃에서 글리세린 욕조 내에 침지되었다. 제3PTFE 샘플은 열 처리되지 않았다.
분자량에서의 감소를 결정하기 위해서, 용융 유동 인덱스가 360℃의 온도 및 2.16kg의 중량에서 각각의 샘플에 대해서 측정되었다. 원료 PTFE 칩은 흐르지 않았다. 열 처리되지 않은 샘플은, 열 처리된 샘플의 것보다 대략 40% 낮은, 8.9dg/min의 흐름으로 측정되는데, 이는 12dg/min 이상 측정된다. 양쪽 열 처리된 샘플은 거의 동일한 결과를 측정했다. 그 결과는 다음 표에 있다.
샘플 선량,
kGy		 열 처리 용융 인덱스(360℃,2.16 kg), dg/min
방사되지 않은 PTFE 칩 없음 없음 흐름 없음
열 처리 없음 400 없음 8.9
대류 오븐 열 처리 400 250℃, 4시간 12.4
글리세린 욕조 열 처리 400 250℃, 4시간 12.3
이들 결과는, 후-방사 열 처리가 방사에 의해 사작된 사슬 절단 반응을 최대화하기 위해 바람직한 경우, 액체 열 전달제와 함께의 열 처리가 통상적인 가스 기반/대류 오븐 방법만큼 효과적인 것을 입증했다.
실제 사례에서 광범위하게 사용된 열 처리 방사된 PTFE의 또 다른 목적은, PTFE 재료로부터 소정의 잔류 하이드로젠 플루오라이드(HF: 불화수소), PTFE 방사의 부산물을 제거하는 것이다. 전형적으로, 대류 오븐이 이 목적을 위해 사용된다. 대안적으로, 물이 열 전달 액체로서 사용될 수 있고, 불화수소가 물에 효과적으로 용해되므로, HF 또는 방사의 바람직하지 않은 부산물을 분리시키는 방법이 제공된다.
본 발명의 전술한 설명은 제한하려는 의도가 아니며 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 변형 또는 출발이 가능함을 이해한다.

Claims (22)

  1. 방사된 재료 솔리드를 열적으로 처리하는 방법으로서,
    방사된 재료 솔리드의 물리적, 화학적, 기계적 및/또는 생화학적 성질을 개선시키기 위해서 상기 솔리드를 가열 또는 냉각하기 위한 온도에서 상기 솔리드를 열 전달 액체와 직접 접촉시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    열 전달 액체로부터 열 처리된 방사된 재료 솔리드를 회수하는 부가적인 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    재료 솔리드는 폴리머이고, 방사는 폴리머의 긴 사슬 분지, 경화, 사슬 절단 또는 가교 결합을 개선시키기 위해서 수행되는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    열 전달 액체는, 상기 열 처리 단계 전 및/또는 열 처리 단계 동안, 질소 또는 다른 불활성 가스로 퍼지되는, 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    탈산소제가, 방사된 재료 솔리드에 의한 산소의 흡수를 최소화하기 위해서 열 전달 액체에서 사용되는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    열 전달 액체가 물 또는 수성 조성물을 포함하는, 방법.
  7. 제2항, 제3항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전달 액체는 물 또는 수성 조성물을 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열적인 가열 단계는, 방사된 재료 솔리드를 열 처리, 경화 또는 어닐링하거나, 또는 방사된 솔리드의 자유 라디칼을 퀀칭시키는 것을 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    열 전달 액체에 의해 방사된 재료 솔리드의 오염물 또는 바람직하지 않은 부산물을 분리시키는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    방사된 재료 솔리드가 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 입자로 이루어지고, 열 처리가 입자 내의 폴리머의 사슬 절단을 종결시키는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    방사된 재료 솔리드를 밀링함으로써 미세한 PTFE 파우더 또는 마이크로파우더를 형성하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 방사된 재료 솔리드는, 입자에서 폴리머의 긴 사슬 분지, 경화 또는 가교 결합을 제공하기 위해서 방사된 벌크(bulk)의 폴리머 입자로 이루어지는, 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 방사된 재료 솔리드는, 긴 사슬 분기된 프로필렌 폴리머 또는 코폴리머를 제공하기 위해서 방사된 실질적으로 선형 폴리프로필렌 폴리머 또는 그 코폴리머의 벌크 입자로 이루어지고, 방사된 입자를 가열하는 것이 긴 사슬 분지를 용이하게 하고 부가적인 가열이 방사된 재료에 존재하는 실질적으로 모든 자유 라디칼을 후속해서 불활성화시키는, 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 방사된 재료 솔리드는, 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 에틸렌 비닐 아세테이트, 열가소성 폴리우레탄, 클로로술포네이티드 폴리에틸렌, 폴리에스테르 폴리비닐리덴 플루오라이드, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌, 클로리네이티드 폴리비닐리덴 클로라이드, 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌, 플루오로엘라스토머 폴리에스테르 열가소성 엘라스토머, 네오프렌 고무, 실리콘 고무, 스티렌-부타디엔 고무 및, 에틸렌-프로필렌 고무로 이루어진 그룹으로부터 선택된 벌크 재료 폴리머 입자로 이루어지는, 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 방사된 재료 솔리드는, 너트, 나사, 볼트, 와셔, 스페이서, 리벳, 스프레이 노즐, 필터, 피팅, 어댑터, 플러그, 튜빙, 스트레이너, 병, 바이알, 개스킷, O-링, 실, 프로브, 커플링, 커넥터, 케이블 타이, 베어링, 휠, 범퍼, 롤러, 도르래, 기어, 부싱 및 다른 기능 부분의 그룹으로부터 선택된 폴리머 또는 다른 재료 부분으로 이루어지는, 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 열 처리를 위한 컨테이너에서 상기 솔리드를 열 전달 액체에 직접 접촉시키는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 열 전달 액체가 물 또는 수성 조성물을 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 컨테이너는, 압력 하에서 상기 열 전달 액체로 상기 방사된 재료 솔리드를 열적으로 처리하기 위한 압력 용기인, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 열 전달 액체가 물 또는 수성 조성물을 포함하는, 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    방사된 재료 솔리드의 물리적, 화학적, 기계적 및/또는 생화학적 성질을 개선시키기 위해서 상기 컨테이너에서 상기 방사된 재료 솔리드를 열적으로 처리하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    열 처리 단계 전 및/또는 열 처리 단계 동안, 열 전달 액체를 질소 또는 다른 불활성 가스로 퍼지하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제16항에 있어서,
    열 처리 후, 상기 컨테이너로부터 상기 방사된 재료 솔리드를 분리시키는 단계를 포함하는, 방법.
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