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KR20140012121A - 폴리에틸렌 분말 및 이로부터 제조된 다공성 제품 - Google Patents

폴리에틸렌 분말 및 이로부터 제조된 다공성 제품 Download PDF

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KR20140012121A
KR20140012121A KR1020137026360A KR20137026360A KR20140012121A KR 20140012121 A KR20140012121 A KR 20140012121A KR 1020137026360 A KR1020137026360 A KR 1020137026360A KR 20137026360 A KR20137026360 A KR 20137026360A KR 20140012121 A KR20140012121 A KR 20140012121A
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KR
South Korea
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powder
polyethylene
porous
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bulk density
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KR1020137026360A
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Inventor
옌스 엘러스
케르스틴 루트케
율리아 후펜
라메쉬 스리니바산
뵈른 링커
Original Assignee
티코나 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 티코나 엘엘씨 filed Critical 티코나 엘엘씨
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Abstract

ASTM 4020에 의해 측정시 3,000,000 내지 4,000,000 g/몰의 분자량 및 0.10 내지 0.20 g/cm3의 벌크 밀도를 갖는 폴리에틸렌 분말이 기재된다. 소결시, 폴리에틸렌 분말은 90 MPa 이상의 탄성 계수를 갖는 다공성 제품을 생성한다.

Description

폴리에틸렌 분말 및 이로부터 제조된 다공성 제품{POLYETHYLENE POWDERS AND POROUS ARTICLES MADE THEREFROM}
본 발명은 폴리에틸렌 분말 및 이로부터 제조된 다공성 제품에 관한 것이다.
초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 모두 다공성 성형 제품을 제조하기 위해 사용되어 왔다. 이러한 제품의 예는 필터 깔때기, 침지 필터, 필터 도가니, 다공성 시트, 펜촉, 마커 펜촉, 통풍장치, 확산기 및 경량 성형 부품을 포함한다.
분자량 250,000 g/몰 이하의 폴리에틸렌을 포함하는 LDPE 및 HDPE는 우수한 부분 강도를 제공하지만, 이들의 용융 거동은 시간 및 온도에 대해 좁은 가공 창(processing window)을 초래한다. 그 결과, 성형품에서 공극률이 감소하고 품질이 일관되지 않는 경향이 있다. 또한, 성형 물질로서 LDPE 또는 HDPE를 사용하는 경우, 복잡한 기하학적 도관을 갖는 주형 내의 가열 불균일성은 성형품의 공극률에 불균일성을 초래하는 경향이 있다.
LDPE 및 HDPE와는 대조적으로, UHMW-PE 제제(일반적으로 2,500,000 g/몰 초과의 평균 분자량을 갖는 에틸렌 중합체에 할당된 지정)는 광범위한 시간 및 온도에 결쳐 가공될 수 있다. 뿐만 아니라, 이들 고분자량 폴리에틸렌은 내약품성, 내충격성, 내마모성, 흡수성, 에너지 흡수성, 열 변형 및 소음-댐핑 성능(sound-dampening capability)과 같은 특성으로 인해 가치 있다. 그러나, UHMW-PE가 용융된 상태에서도 유동성을 거의 나타내지 않기 때문에, 사출 성형과 같은 통상적인 기법에 의해 가공하는 것이 불가능하고, 일반적으로 저분자량 중합체에 보통 사용되는 성형 펠릿보다 분말화된 중합체를 사용한다. 그 결과로, 중합체 분말의 특성은 최종 다공성 성형품의 특성에 중요하다.
분자량에 더하여, UHMW-PE 분말의 중요한 특성 하나는 이의 벌크 밀도인데, 저 벌크 밀도 값과 함께 보다 경량 및 고 공극률의 다공성 생성물을 초래한다. 그러나, 저 벌크 밀도 UHMW-PE 분말이 약하고 부러지기 쉬운 다공성 제품을 초래한다는 것이 일반적으로 당업계에서 수용된다. 이 문제를 해결하기 위해, 미국특허 제4,925,880호는 1,000,000 내지 약 6,000,000 g/몰의 분자량 및 약 350 내지 500 g/L의 벌크 밀도를 갖는 UHMW-PE 분말에 약 5 내지 약 60 중량%의 폴리에틸렌 왁스를 첨가하는 것을 교시한다. 그러나, 이러한 방법으로의 폴리에틸렌 왁스의 사용은 UHMW-PE 분말의 시간 및 온도 가공 창을 제한하고, 반드시 소결체의 공극률의 손실을 초래한다.
또한, 국제특허공개 제WO 85/04365호는 고분자량 폴리에틸렌 분말이 압력 및 열 하에서 미리 압축되어 이의 벌크 밀도를 증가시키는 소결 공정을 개시한다. 압축 분말은 0.4 g/cc 초과의 벌크 밀도를 갖는 것으로 보고된다. 벌크 밀도는 분말을 펠렛 또는 롤 밀을 통해 통과시킴에 의해 입자 형태학을 변경("미세 구조"를 제거)함으로써 증가된다. 또한, 그러나, 압축은 반드시 소결체의 공극률의 손실이 동반된다.
미국특허출원공개 제2007/0225390호는 폴리에틸렌 중합체를 포함하는 성형 분말을 개시하고, 여기서 폴리에틸렌 중합체는 ASTM 4020에 의해 측정시 약 600,000 내지 약 2,700,000 g/몰의 분자량, 약 5 내지 약 1000 μm의 평균 입자 크기 및 약 0.10 내지 약 0.30 g/cc의 분말 벌크 밀도를 갖는다. 소결시, 분말은 약 30 내지 약 85%의 평균 공극률 및 0.7 MPa 이상의 굴곡 강도(flexural strength)를 갖는 성형품을 제조하는 것으로 언급된다.
국제특허출원공개 제WO 2009/127410호는 (I) a) 1) 유기 산소 함유 마그네슘 화합물 또는 할로겐 함유 마그네슘 화합물 및 2) 유기 산소 함유 티타늄 화합물을 함유하는 탄화수소 용액 및 b) 화학식 AlRnX3-n을 갖는 유기 알루미늄 할로겐 화합물(이때, R은 1 내지 10 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 라디칼이고, X는 할로겐이고, 0<3<n임)의 반응으로부터 수득된 고체 반응 생성물 및 (II) 화학식 AIR3을 갖는 알루미늄 화합물(이때, R은 1 내지 10 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 라디칼임)을 포함하는 촉매계의 존재 하에서, 1,000,000 내지 약 10,000,000 g/몰의 분자량, 약 100 내지 350 g/L의 벌크 밀도, 50 내지 250 μm의 평균 크기(D50) 및 1 초과의 범위(D90-D10/D50)를 갖는 불규칙 입자를 갖는 UHMW-PE 분말의 제조 방법을 개시한다.
본 발명에 따라, 좁은 범위의 분자량 및 저 벌크 밀도를 갖는 UHMW-PE 분말이, 소결시 고 다공성일뿐만 아니라 놀랍게도 고 가요성을 보이는 제품을 생성하는 것이 밝혀졌다. 그 결과로, 상기 분말은 보다 고 벌크 밀도를 갖는 유사한 분자량의 물질을 사용할때 발생하는 파단 없이 튜브 내로 구부려질 수 있는 얇은 다공성 시트로 소결될 수 있다.
한 양태에서, 본 발명은 ASTM 4020에 의해 측정시 약 3,000,000 내지 4,000,000 g/몰의 분자량 및 약 0.10 내지 약 0.20 g/cm3의 벌크 밀도를 갖는 폴리에틸렌 분말에 관한 것이다.
편리하게는, 상기 폴리에틸렌 분말은 ASTM 4020에 의해 측정시 약 3,100,000 내지 약 3,700,000 g/몰의 분자량을 갖는다.
편리하게는, 상기 폴리에틸렌 분말은 약 0.15 내지 약 0.20 g/cm3의 벌크 밀도를 갖는다.
편리하게는, 상기 폴리에틸렌 분말은 약 60 내지 약 200 μm의 평균 입자 크기(D50)를 갖는다.
다른 양태에서, 본 발명은 ASTM 4020에 의해 측정시 약 3,000,000 내지 4,000,000 g/몰의 분자량 및 약 0.10 내지 약 0.20 g/cm3의 벌크 밀도를 갖는 폴리에틸렌 분말의 소결에 의해 제조되고, 70% 초과, 예컨대 75% 초과의 공극률 및 90 MPa 이상, 예컨대 100 MPa 이상의 탄성 계수를 갖는 다공성 제품에 관한 것이다.
편리하게는, 상기 다공성 제품은 10 mbar 미만의 압력 강하를 갖는다.
편리하게는, 상기 다공성 제품은 약 50 내지 약 75 μm의 평균 공극 크기를 갖는다.
도 1은 실시예 1의 폴리에틸렌 분말 및 표 1에 나열된 상업적으로 입수가능한 폴리에틸렌 분말의 벌크 밀도에 대한 굴곡 강도 및 탄성 계수의 그래프이다.
도 2는 실시예 1의 폴리에틸렌 분말 및 표 1에 나열된 상업적으로 입수가능한 폴리에틸렌 분말의 점도수에 대한 굴곡 강도 및 탄성 계수의 그래프이다.
저 벌크 밀도를 갖는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 분말, 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매에 의한 이의 제조 및 높은 계수의 탄성, 고 공극률 및 저 압력 강하를 갖는 소결된 다공성 제품을 제조하기 위한 이의 용도가 본원에 기재된다.
폴리에틸렌 분말
본 폴리에틸렌 분말은 ASTM-D 4020에 의해 측정시 약 3,000,000 내지 4,000,000 g/몰, 일반적으로 약 3,100,000 내지 약 3,700,000 g/몰의 평균 분자량을 갖는다. 분말은 단봉형(monomodal) 분자량 분포 또는 이봉형(bimodal) 분자량 분포를 가질 수 있는데, 후자의 경우 분말의 제 1 분획은 약 200,000 내지 약 3,000,000 g/몰의 분자량을 가지고, 제 2 분획은 약 1,000,000 내지 약 10,000,000 g/몰의 분자량을 갖는다. 일반적으로, 제 1 분자량 분획의 양은 0 내지 50%이다.
또한, 본 폴리에틸렌 분말은 약 0.10 내지 약 0.20 g/cm3, 전형적으로 약 0.15 내지 약 0.20 g/cm3의 벌크 밀도를 갖는다. 본원에서 언급되는 폴리에틸렌 분말 벌크 밀도 측정치는 DIN 53466에 의해 수득된다.
일반적으로, 본 폴리에틸렌 분말은 약 60 내지 약 200 μm, 전형적으로 약 100 내지 약 180 μm의 평균 입자 크기(D50)를 갖는다. 이와 관련하여, 본원에서 언급되는 폴리에틸렌 분말 입자 크기 측정치는 ISO 13320에 따른 레이저 회절 방법에 의해 수득된다.
본 폴리에틸렌 분말의 또다른 중요한 특성은 건조 유동 특성, 좁은 공간을 통해 유동하는 건조 분말의 능력이다. 이 특성은 얼마나 신속하게 분말이 원하는 형태로 성형될 수 있는지를 결정하기 때문에 중요하다. 특히, 건조 폴리에틸렌 분말은 일반적으로 15 초의 기간 내에 25 mm 노즐을 통해 유동할 수 있다. 이러한 시험은 DIN EN ISO 6186에 따라 수행된다.
폴리에틸렌 분말의 제조
본원에서 사용되는 폴리에틸렌 분말은, 불균일(heterogeneous) 촉매 및 조촉매로서 알킬 알루미늄 화합물을 사용하여, 임의적으로는 하나 이상의 다른 알파-올레핀 공단량체와, 에틸렌을 촉매적 중합시킴으로써 전형적으로 제조된다. 바람직한 불균일 촉매는 지글러-나타 유형의 촉매를 포함하며, 이들은 전형적으로 금속의 알킬 유도체와 반응된 원소주기율표의 IV족 내지 VIII족으로부터의 전이금속의 할라이드 또는 I족 내지 III족으로부터의 수소화물이다. 예시적인 지글러 촉매는 알루미늄 및 마그네슘 알킬과 사할로겐화티탄의 반응 생성물을 기제로 하는 것을 포함한다.
불균일 촉매는 실리카, 염화마그네슘 및 다른 미세 과립 물질 상에 지지되거나 지지되지 않을 수 있다. 촉매 입자의 기계적 건전성은 임의의 공지된 전중합 처리에 의해 향상될 수 있다.
본 중합 방법에서 사용된 조촉매는 일반적으로 트라이아이소부틸알루미늄, 트라이에틸알루미늄, 아이소프렌일알루미늄, 알루미녹산 및 할라이드 함유 종 및 이의 혼합물이다. 바람직한 알킬 알루미늄 화합물은 트라이에틸알루미늄, 트라이아이소부틸알루미늄 및 아이소프렌일알루미늄을 포함한다. 조촉매는 중합 반응기에 촉매를 도입하기 전에 촉매와 조합될 수 있거나, 반응기에 직접 첨가될 수 있다. 전자의 경우, 조촉매는 편리하게는 고체 촉매를 유기 용매에 현탁시킨 다음, 촉매를 알킬 알루미늄 화합물과 접촉시킴으로써 촉매와 조합된다. 일반적으로, 주 촉매 성분이 티타늄 함유 화합물인 경우, 유기 용매 중의 촉매의 슬러리에 첨가되는 알킬 알루미늄 조촉매의 양은 약 0.1:1 내지 약 800:1, 특히 약 1:1 내지 약 200:1의 조촉매/촉매 조합에서의 Al:Ti의 원자비를 초래한다. 바람직한 알킬 알루미늄은 트라이아이소부틸알루미늄이고, 이는 첨가되어 약 1:1 내지 약 50:1의 Al:Ti 비를 제공한다.
다르게는, 알킬 알루미늄 조촉매가 중합 반응기에 직접 첨가되는 경우, 이는 반응기 내에서 약 0.001:1 내지 약 200:1, 바람직하게는 약 0.01:1 내지 약 50:1의 Al:Ti의 비를 제공하는 양으로 첨가된다.
중합 반응은 약 0 내지 약 130 ℃, 보다 전형적으로 약 20 내지 약 100℃, 특히 약 40 내지 약 90℃의 온도 및 약 0.05 내지 약 50 MPa, 예컨대 약 0.05 내지 약 10 Mpa, 전형적으로 약 0.05 내지 약 2 MPa의 에틸렌 압력에서 수행될 수 있다.
중합은 기상에서 용매의 부재 하에 수행될 수 있거나, 또는 더욱 바람직하게는 슬러리 상에서 유기 희석제의 존재 하에 수행된다. 적합한 희석제는 부탄, 펜탄, 헥산, 사이클로헥산, 노난, 데칸 또는 이보다 고급 동족체 및 이들의 혼합물을 포함한다. 중합은 단일 또는 여러 단계로, 회분식으로 또는 연속식으로 수행될 수 있다. 중합체의 분자량은 수소를 중합 반응기에 공급함으로써 제어될 수 있다. 일반적으로, 첨가되는 수소의 양은 단일 단계 반응에서 반응기 공급물중 수소 대 에틸렌의 비가 약 0.01 내지 약 100 부피% 수소/MPa 에틸렌, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 10 부피% 수소/MPa 에틸렌이도록 하는 양이다.
평균 중합체 입자 크기는 촉매 공급물당 중합체 수율을 통해 제어된다. 벌크 밀도는 알루미늄 알킬을 사용한 촉매의 전처리의 종류, 조촉매 대 촉매의 비, 중합 압력 및 중합 반응기에서의 체류 시간을 통해 제어될 수 있다.
평균 중합 시간은 약 1 내지 약 12 시간, 일반적으로 약 2 내지 약 9 시간이다. 중합에서의 총 촉매 소비량은 중합체 1 kg당 Ti 약 0.01 내지 약 5 mmol, 전형적으로 약 0.02 내지 약 1.5 mmol이다.
중합은 단일 단계로 또는 여러 단계로 수행될 수 있다. 예를 들어, 이봉형 분자량 분포를 갖는 중합체를 생성시키기 위해서는, 제 1 단계에서 고분자량 분획을 생성시킨 후, 임의적으로 개별적인 고분자량 중합체 입자 내에서 저분자량의 분획을 생성시키는 제 2 단계를 수행하는 것이 바람직하다.
중합이 완결된 경우, 에틸렌 중합체는 단리되고 질소 하에 유동층 건조기에서 건조된다. 고비점 용매는 증기 증류에 의해 제거될 수 있다. 장쇄 지방산의 염은 안정화제로서 중합체 분말에 첨가될 수 있다. 전형적인 예는 스테아르산칼슘, 스테아르산마그네슘 및 스테아르산아연이다. 추가적인 물질은 소결된 다공성 제품의 목적하는 특성에 따라 중합체 분말에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 여과 용도를 위해 폴리에틸렌 분말을 활성탄과 조합하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 분말은 윤활제, 염료, 안료, 산화방지제, 충전제, 가공 보조제, 광 안정화제, 중화제, 블로킹 방지제(antiblock) 등과 같은 첨가제를 함유할 수 있다. 바람직하게는, 성형 분말은 폴리에틸렌 중합체로 본질적으로 구성되어, 추가적인 물질이 분말의 기본적이고 신규한 특징, 즉, 그의 가공상 가요성 및 높은 계수의 탄성, 고 공극률 및 저 압력 강하를 갖는 제품을 제조함에 있어서의 적합성을 변화시키지 않도록 한다.
다공성 제품의 제조
다공성 제품은 상기 기재된 폴리에틸렌 중합체 분말을 부분적으로 또는 완전히 제한된 공간, 예컨대 주형 내로 도입하고, 폴리에틸렌 입자가 연화되고 팽창되어 서로 접촉하기에 충분한 열을 성형 분말에 가하는 것을 포함하는 자유 소결 공정에 의해 제조될 수 있다. 적합한 공정은 압축 성형 및 캐스팅을 포함한다. 주형은 강, 알루미늄 또는 다른 금속으로 제조될 수 있다. 성형 공정에서 사용되는 폴리에틸렌 중합체 분말은 일반적으로 반응기 외(ex-reactor) 등급이며, 이는 분말이 주형 내로 도입되기 전에 체질 또는 분쇄되지 않음을 의미한다. 상기 논의된 첨가제는 물론 분말과 혼합될 수 있다.
주형을 대류식 오븐, 수압 압축기 또는 적외선 히터 내에서 약 140 내지 약 300 ℃, 예를 들어 약 160 내지 약 300 ℃, 예컨대 약 170 내지 약 240 ℃의 소결 온도까지 가열하여 중합체 입차를 소결시킨다. 가열 시간 및 온도는 주형의 질량 및 성형품의 기하학적 구조에 따라 달라진다. 그러나, 가열 시간은 전형적으로 약 25 내지 약 100분이다. 소결 동안, 개별적인 중합체 입자의 표면이 그들의 접촉 지점에서 융합되어 다공성 구조체를 형성한다. 그 후에, 주형을 냉각시키고 다공성 제품을 제거한다. 일반적으로, 성형 압력은 요구되지 않는다. 그러나, 공극률 조정이 요구되는 경우에는, 비례적으로 낮은 압력이 분말에 가해질 수 있다.
수득된 소결된 다공성 제품은 70% 초과, 예컨대 75% 초과의 공극률 및 90 MPa 이상, 예컨대 100 MPa 이상의 탄성 계수를 갖는다. 이와 관련하여, 본원에 인용되는 공극률 값은 DIN 66133에 따른 수은 침투 공극률 측정법에 의해 측정되는 반면, 탄성 계수 값은 EN ISO 178에 따라 측정된다.
일반적으로, 소결된 다공성 제품은 10 mbar 미만, 예컨대 8 mbar 이하의 압력 강하를 갖는다. 압력 강하 값은 140 mm의 직경, 6.2 내지 6.5 mm의 너비(수축률에 따라) 및 7.5 m 3/시의 기류 속도를 갖는 다공성 제품의 샘플을 사용하여 샘플의 너비를 가로지르는 압력 강하를 측정함으로써 측정된다.
일반적으로, 소결된 제품은 DIN ISO 4003에 따라 측정시 50 μm 이상, 전형적으로 약 50 내지 75 μm의 평균 공극 크기를 갖는다.
다공성 제품의 용도
본 폴리에틸렌 분말로부터 제조된 소결된 다공성 제품의 특성은 매우 다양한 용도에서 이들을 유용하게 한다. 특히, 그들의 고 가요성 때문에, 물 및 공기 필터로서의 용도로 튜브 내로 구부릴 수 있는, 얇은 다공성 시트를 제조하는 것이 가능하다.
본 발명을 하기 비제한적인 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
실시예에서, 시험한 분말의 분자량에 비례적인, 점도수(viscosity number, VN)는 DIN EN ISO 1628에 따라 측정된다. 건조 분말 유동은 DIN EN ISO 6186에 따라 25 mm 노즐을 사용하여 측정된다.
실시예 1: 중합
현탁 매질로서 140 내지 170℃의 비점을 갖는 포화 탄화수소의 혼합물(엑솔(Exxsol) D30)을 사용하여 단일 단계 연속 공정으로 에틸렌 중합을 수행하였다. 사용하기 전에, 현탁 매질을 정제하여 촉매독(catalyst poison)을 제거하였다. 중합은 0.2 내지 0.4 MPa의 에틸렌 분압 및 65 내지 75 ℃의 반응 온도의 40 L 반응기에서 수행되었다.
중합체 분말은 증기 증류에 의해 용매로부터 분리된다. 그 다음, 수득된 분말을 질소 대기 하에 유동층에서 건조시키고, 표 1에 나열된 특성을 나타내는 것을 발견하였다. 또한, 많은 상업적으로 입수가능한 UHMW-PE 분말의 특성을 표 1에 나열하였다.
분말 실시예 1 GUR 2122 GUR 2122-5 GUR 2122y GUR 4122-5 GUR 4113
VN, ml/g 1750 2050 2050 1950 2200 2000
MW, 106g/ml 3.3 4.1 4.1 3.8 4.5 3.9
벌크 밀도, g/ml 0.17 0.23 0.23 0.23 0.41 0.45
d50, μm 145 140 200 70 170 120
건조 분말 유동, 초 12 9 5 미측정 5 5
실시예 2: 제제
중합 실시예 1의 미혼합 폴리에틸렌 분말 및 표 1에 나열된 다른 물질로부터 다공성 생성물을 제조하였다. 각각의 경우에, 다공성 생성물을 폴리에틸렌 중합체 분말에서의 자유 소결 공정에 의해 제조하는데, 분말을 주형에 도입한 후, 폴리에틸렌 입자를 연화, 팽창 및 서로 접촉하기에 충분하도록 가열시킨다. 주형을 대류식 오븐에서 220 ℃의 소결 온도로 가열시켜 중합체 입자를 소결시킨다. 가열 시간은 30 분이다. 결과 생성물의 물리적 특성을 시험하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
생성물 실시예 2 2122 2122-5 2122y 4122-5 4113
강도, MPa 0.4 0.8 0.6 1.23 2 2.1
탄성 계수, MPa 115 25 18 38 70 84
공극 크기, μm 64 50 55 35 37 33
공극률, % 80 70 70 65 50 45
압력 강하, mbar 3 8 4 18 17 24
또한, 표 1 및 2에서 보여지는 결과는 도 1 및 2에 도시되었고, 이는 실시예 1의 분말이 예상외로 높은 탄성 계수를 갖는 다공성 소결체를 제조하는 것을 보여준다.
본 발명은 특정 실시양태를 참조하여 기재 및 설명되었으나, 당업자는 본 발명이 본원에 반드시 설명되지 않은 형태로 변형될 수 있음을 알 것이다. 이 때문에, 본 발명의 진정한 영역을 결정하기 위해서는 첨부된 특허청구범위만 참조해야 한다.

Claims (10)

  1. ASTM 4020에 의해 측정시 3,000,000 내지 4,000,000 g/몰의 분자량 및 0.10 내지 0.20 g/cm3의 벌크 밀도를 갖는 폴리에틸렌 분말.
  2. 제 1 항에 있어서,
    ASTM 4020에 의해 측정시 3,100,000 내지 3,700,000 g/몰의 분자량을 갖는, 분말.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    0.15 내지 0.20 g/cm3의 벌크 밀도를 갖는, 분말.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    60 내지 200 μm의 평균 입자 크기(D50)를 갖는, 분말.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 폴리에틸렌 분말을 소결시킴으로써 제조되고, 70% 초과의 공극률 및 90 MPa 이상의 탄성 계수를 갖는 다공성 제품.
  6. 제 5 항에 있어서,
    75% 초과의 공극률을 갖는, 다공성 제품.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    100 MPa 이상의 탄성 계수를 갖는, 다공성 제품.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    10 mbar 미만의 압력 강하를 갖는, 다공성 제품.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    50 내지 75 μm의 평균 공극 크기를 갖는, 다공성 제품.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소결이 140 내지 300 ℃의 온도에서 25 내지 100 분의 시간 동안 수행되는, 다공성 제품.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210071061A (ko) * 2019-02-20 2021-06-15 아사히 가세이 가부시키가이샤 폴리에틸렌 파우더

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107075018B (zh) * 2014-09-30 2020-08-11 博里利斯股份公司 用于聚合超高分子量聚乙烯的方法
DE102016207398B3 (de) * 2015-09-09 2016-08-18 Koenig & Bauer Ag Maschinenanordnung zum sequentiellen Bearbeiten mehrerer bogenförmiger jeweils eine Vorderseite und eine Rückseite aufweisender Substrate
EP3489265A4 (en) * 2016-08-19 2020-04-22 Institute of Chemistry, Chinese Academy of Science Ultra-high molecular weight, ultra-fine particle size polyethylene, preparation method therefor and use thereof
CN106432877A (zh) * 2016-10-08 2017-02-22 吴江市远大聚合材料贸易有限公司 一种塑料泡沫材料及其制备方法
CN111051405A (zh) * 2017-09-01 2020-04-21 塞拉尼斯销售德国有限公司 具有改进的挠曲强度的烧结且多孔的制品
US11124586B1 (en) 2020-11-09 2021-09-21 Chevron Phillips Chemical Company Lp Particle size control of metallocene catalyst systems in loop slurry polymerization reactors
US11801502B2 (en) 2021-09-13 2023-10-31 Chevron Phillips Chemical Company Lp Hydrocyclone modification of catalyst system components for use in olefin polymerization

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0175769B1 (en) 1984-03-29 1990-10-31 Hoechst Celanese Corporation Polyethylene molding composition and process
US4925880A (en) 1988-03-28 1990-05-15 Hoechst Celanese Corporation Composition and process for making porous articles from ultra high molecular weight polyethylene
US5292584A (en) * 1991-04-11 1994-03-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company Ultrahigh molecular weight polyethylene and lightly-filled composites thereof
US20040110853A1 (en) * 2002-08-20 2004-06-10 Wang Louis Chun Process for preparing molded porous articles and the porous articles prepared therefrom
JP4101638B2 (ja) * 2002-12-24 2008-06-18 日鉄鉱業株式会社 フィルタエレメント及びその製造方法
BRPI0511840B1 (pt) * 2004-06-07 2016-04-19 Ticona Llc pó de moldagem, processo para formação de um artigo poroso e artigo poroso
US7598329B2 (en) * 2005-11-04 2009-10-06 Ticona Gmbh Process for manufacturing ultra high molecular weight polymers using novel bridged metallocene catalysts
EP2014445A1 (en) * 2007-07-09 2009-01-14 Teijin Aramid B.V. Polyethylene film with high tensile strength and high tensile energy to break
JP2011522060A (ja) 2008-04-17 2011-07-28 サウディ ベーシック インダストリーズ コーポレイション 超高分子量ポリエチレンの製造プロセス
JP5455798B2 (ja) * 2009-07-16 2014-03-26 キヤノン株式会社 画像処理装置
CN102639612A (zh) * 2009-12-02 2012-08-15 沙特基础工业公司 超高分子量聚乙烯粉末组合物
BR112012032717A2 (pt) * 2010-07-06 2016-11-29 Ticona Gmbh processo para produção de polietileno de alto peso molecular

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210071061A (ko) * 2019-02-20 2021-06-15 아사히 가세이 가부시키가이샤 폴리에틸렌 파우더

Also Published As

Publication number Publication date
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