(57)【要約】本発明は、高分子量および超高分子量のポリマー、特に平均分子量が５００，０００ｇ／モルより大きいポリエチレンからなる半製品、成型および／又は完成品を製造する方法およびこの方法によって製造した半製品に関する。密度が上昇しかつラジカル量が減少するので、半製品および成型製品に対する耐老化性と耐磨耗性とが改善される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
１５０と３００℃の間の温度でかつ５０と４００バールの間の圧力で焼結工程により高分子量および超高分子量のポリマーからなる半製品、成型および／又は完成品を製造する方法において、酸素を含まない雰囲気を含む容器に該ポリマーを閉じ込め、圧縮して半製品および／又は成型製品とし、その後で容器から分離することを特徴とする、製造方法。
【請求項２】
前記容器は酸素非透過性フィルムから形成されていることを特徴とする、請求項１の方法。
【請求項３】
前記容器は３００℃まで温度安定性を有するフィルムから形成されていることを特徴とする、請求項２の方法。
【請求項４】
容器を接着および／又は溶着することによって行う前記ポリマーを閉じ込めることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの方法。
【請求項５】
圧縮工程中に前記容器が損傷するのを防止するため容器をさらにポリマーに埋め込むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの方法。
【請求項６】
容器中の酸素を含まない前記雰囲気は脱気によって生成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかの方法。
【請求項７】
容器内の酸素を含まない前記雰囲気は窒素ガスあるいは希ガス等の不活性ガスによってフラッシングすることによって形成することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかの方法。
【請求項８】
ポリマーとして分子量が５００，０００ｇ／モルより大きい高分子量ポリエチレン（ＨＭＷ−ＰＥ）を使用することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかの方法。
【請求項９】
ポリマーとして分子量が２，０００，０００ｇ／モルより大きい超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）を使用することを特徴とする、請求項１〜８のいずれかの方法。
【請求項１０】
前記焼結工程は１５０と２５０℃の間の温度でかつ８０と１３０バールの圧力で行うことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかの方法。
【請求項１１】
前記焼結工程は添加物をさらに加えることなく行うことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかの方法。
【請求項１２】
請求項８または請求項９の少なくともひとつの方法で製造される、高分子量または超高分子量のポリエチレンから形成した半製品において、該半製品が０．９４０と０．９７０ｃｍ３／ｇ、好ましくは０．９４５と０．９６０ｃｍ３／ｇの密度を有することを特徴とする半製品。
【請求項１３】
非処理材料と比較して、該半製品の電子スピン共鳴スペクトルの信号振幅が５０％未満である、請求項１２の半製品。
【請求項１４】
半製品がさらに添加物を含まない、請求項１２あるいは１３の少なくとも一つによる半製品。
【請求項１５】
機械的に廉価な処理をすることが可能なプリフォームを製造するために請求項１２乃至１４の少なくとも一つによる半製品を使用する方法。
【請求項１６】
生物不活性な医療器具および／又は埋込品を製造するために請求項１２乃至１４の少なくとも一つによる半製品を使用する方法。
【請求項１７】
より高い耐老化性および／又は磨耗性の低いことが要求される機械構成要素用に請求項１２乃至１５の少なくとも一つによる半製品を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子量および超高分子量のポリマー、特に平均分子量が５００，０００ｇ／モルより大きいポリエチレンから半製品を製造する方法およびこの方法によって製造した半製品に関する。密度が上昇しかつラジカル量が減少するので、半製品および成型製品に対する耐老化性と耐磨耗性とが改善される。
【背景技術】
【０００２】
粉砕したポリマー出発材料を圧縮成型および焼結することによって高分子量および超高分子量のポリマーからなる半製品を製造することは、本技術水準で知られている。該ポリマーは高分子量を有するので、焼結工程を行うことによって、以後の成形が可能となる。雰囲気の条件によっては、焼結工程中にポリマーが損傷する可能性があり、それによって耐老化性および耐摩耗性が低減する。上記問題を回避することができる一つの手段として、酸素を含まない雰囲気でかつクリーンな室内状態でこのタイプの半製品を製造することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明の目的は、本技術水準の上記欠点から出発して、高分子量および超高分子量のポリマーからなる半製品を製造する方法であって、クリーンな室内状態でかつ簡単で経済的に焼結工程中に酸素と接触することを回避することができる製造方法を提供することにある。本出願の範囲内では、半製品の用語は、成形品および完成品も含んでいることと理解すべきである。
【０００４】
上記目的は、請求項１の特徴部分を有する包括的な方法によって、かつ該方法により得られ請求項１２の特徴を有する半製品によって達成することができる。さらに従属請求項は、本発明の有益な発展形態を示すものである。半製品の使用方法は、請求項１５乃至１７に記載する。
【０００５】
本発明では、高分子量および超高分子量のポリマー、特に平均分子量が５００，０００ｇ／モルより大きいポリエチレンからなる半製品、成型および／又は完成品を製造する方法が提供される。この方法は、１５０と３００℃の間の温度でかつ５０と４００バールの間の圧力で行う焼成工程に基づく。
【０００６】
本発明では、酸素を含まない雰囲気を含む容器内にポリマーを入れるよう本技術水準で知られている焼成工程に変更を加えている。圧縮して半製品とした後、容器を半製品から分離する。圧縮は、例えばプレート圧縮成形によっておこなうことができる。
【発明の効果】
【０００７】
その結果、焼成工程中、周囲の雰囲気によりポリマーと酸素との間の接触を回避することができるようになった。驚くことに、本方法で製造したポリマーは自由ラジカルの濃度が低く、その結果耐老化性および耐磨耗性が大きいことを示すことができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
容器を酸素非透過性が良好なポリマーフィルムによって形成し、焼成工程中にポリマーフィルムに酸素が取り込まれるのを防ぐことが好ましい。それにより、容器を３００℃までは温度安定性があるポリマーで形成して、焼成工程中に容器が熱分解することを防止することが好ましい。
【０００９】
ポリマーは、始めに好ましくは粉末状あるいは粒状性状として、容器に充填する。次に、容器を接着および／または溶着することによってポリマーを容器に閉じ込める。その後、容器中に酸素を含まない雰囲気を作るが、そのために容器を脱気によっておよび／又は窒素あるいは希ガス等の不活性ガスによってフラッシングする。
【００１０】
しかしながら、同様に、ポリマーを封じ込める前、すなわち接着あるいは溶着前に酸素を含まない雰囲気を生成することも可能である。
【００１１】
本方法の好ましい実施態様では、圧縮工程中に前記容器の損傷を防止するよう容器をさらにポリマーに埋め込む。焼成工程中の温度および圧力条件によって、容器の損傷を避けることができる。容器をさらにポリマー材料に埋め込むことによって、容器表面の圧力の状態を均一とすることができるので、より簡便な方法で上記タイプの損傷を回避することができる。
【００１２】
好ましくは、ポリマーとして平均分子量が５００，０００ｇ／モルより大きい超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）を使用する。
【００１３】
それによって、本方法の好ましい実施態様では、前記焼結工程を１５０と２５０℃の間の温度でかつ８０と１５０バールの圧力で行う。
【００１４】
本発明では、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）からなり本発明の方法で製造することができる半製品も同じく提供する。本半製品は、０．９４０と０．９７０ｃｍ３／ｇの密度を有する。半製品の密度は０．９４５と０．９６０ｃｍ３／ｇの範囲が好ましい。驚くことに、これらの半製品は本技術水準に比較してこのように高い密度であって、加熱処理したポリマーの構造的な欠陥構造を有していない。
【００１５】
本発明によれば、半製品は自由ラジカル量が非常に低いが、自由ラジカル量は電子スピン共鳴スペクトルによって決定することができる。本半製品の電子スピン共鳴スペクトルの信号幅は、非処理材料に比して、５０％未満である。これによって、光および老化抵抗が非常に向上し、かつ磨耗抵抗が向上するが、これは磨耗抵抗試験によって確認される。
【００１６】
ポリマーは、純粋性状、即ちさらに添加物を含まない形で製造されることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
老化抵抗および磨耗抵抗に関する性状が向上しているので、本発明の半製品は、生物不活性な医療器具あるいは埋込品を製造するのに適している。
【００１８】
同じく、本技術水準から知られているように、シート形状に該材料を製造することもできるし、プレフォームを製造することもできる。また、その後でさらに機械的に廉価に加工することによって対応する器具あるいは埋込品とすることができる。
【００１９】
老化抵抗がより高くおよび／または磨耗がより少ないことが要求されるのであれば、一般的な技術の目的で半製品、成型あるいは完成品を用いることができる。
【国際公開パンフレット】
2005505447.tif 000002
2005505447.tif 000003
2005505447.tif 000004
2005505447.tif 000005
2005505447.tif 000006
2005505447.tif 000007
2005505447.tif 000008
2005505447.tif 000009
2005505447.tif 000010
2005505447.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月7日(2003.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結工程により高分子量および超高分子量のポリマーからなる半製品、成型および／又は完成品を製造する方法において、
ａ）該ポリマーを酸素を含まない雰囲気で容器に閉じ込め、
ｂ）該容器をさらにポリマーに埋め込み、
ｃ）さらにポリマーに埋め込んだ該容器を１５０と３００℃の間の温度でかつ５０と４００バールの間の圧力で圧縮し、
ｄ）得られた半製品および／又は成型品を容器から分離することを特徴とする、製造方法。
【請求項２】
前記容器は酸素非透過性フィルムから形成されていることを特徴とする、請求項１の方法。
【請求項３】
前記容器は３００℃まで温度安定性を有するフィルムから形成されていることを特徴とする、請求項２の方法。
【請求項４】
容器を接着および／又は溶着することによって行う前記ポリマーを閉じ込めることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの方法。
【請求項５】
容器中の酸素を含まない前記雰囲気は脱気によって生成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの方法。
【請求項６】
容器内の酸素を含まない前記雰囲気は窒素ガスあるいは希ガス等の不活性ガスによってフラッシングすることによって形成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかの方法。
【請求項７】
ポリマーとして分子量が５００，０００ｇ／モルより大きい高分子量ポリエチレン（ＨＭＷ−ＰＥ）を使用することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかの方法。
【請求項８】
ポリマーとして分子量が２，０００，０００ｇ／モルより大きい超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）を使用することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかの方法。
【請求項９】
前記焼結工程は１５０と２５０℃の間の温度でかつ８０と１３０バールの圧力で行うことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかの方法。
【請求項１０】
前記焼結工程は添加物をさらに加えることなく行うことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかの方法。
【請求項１１】
請求項７または請求項８の少なくともひとつの方法で製造される、高分子量または超高分子量のポリエチレンから形成した半製品において、該半製品が０．９４０と０．９７０ｃｍ３／ｇ、好ましくは０．９４５と０．９６０ｃｍ３／ｇの密度を有することを特徴とする半製品。
【請求項１２】
半製品がさらに添加物を含まない、請求項１１の半製品。
【請求項１３】
機械的に廉価な処理をすることが可能なプリフォームを製造するために請求項１１または１２による半製品を使用する方法。
【請求項１４】
生物不活性な医療器具および／又は埋込品を製造するために請求項１１または１２の半製品を使用する方法。
【請求項１５】
より高い耐老化性および／又は磨耗性の低いことが要求される機械構成要素用に請求項１１または１２による半製品を使用する方法。
【国際調査報告】
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