JP2566112B2 - ポリエチレンから成る安定成形材料、及びその製造方法及びその用途 - Google Patents

ポリエチレンから成る安定成形材料、及びその製造方法及びその用途

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２．５×１０ ６ 〜１×
１０ ７ ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有するポリエチレンか
ら成る安定成形材料、その製造方法及びその使用法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】場合によっては、無機系の繊維または粉
末で補強されている、ポリエチレンから成る成形材料は
現在の技術水準に属している。これらの成形材料は、多
数の有利な物理的及び化学的性質、例えば高い弾力性ま
たは耐薬品性と伴に、低い摩擦係数と高い耐磨耗性を有
する。
【０００３】更に、重合度を増大させると、強靱性及び
磨耗挙動並びに多くの化学薬品に対する顕著な安定性が
他の材料と比較して明らかに改善される。ポリエチレン
の不都合な点は、熱−、光−及び酸化作用に対する敏感
さにある。これらの敏感さは、ポリエチレンを基準とし
て、０．１〜０．２重量％の量の添加剤を添加すること
によって部分的に排除することができる。添加剤として
例えば、４，４’−チオビス−（３−メチル−６−第三
ブチルフェノール−１）、ジラウリル−チオジプロピオ
ナート、ジステアリル−チオ−ジプロピオナート、テト
ラキス−［メチレン−（３，５−ジ第三ブチル−４−ヒ
ドロキシ−ヒドロシンナマート）］−メタン、ｎ−オク
タデシル−β−（４’−ヒドロキシ−３，５’−ジ第三
ブチル−フェニル）−プロピオナート、ビス−［３，３
−ビス（ヒドロキシ−３’−第三ブチル−フェニル）−
ブタン酸］−グリコールエステルが実証されている。
【０００４】ポリエチレンの長い耐用期間には、特にそ
の酸化安定性が不十分である。不十分な酸化安定性は、
磨耗し易くなりそして機械的性質が損なわれる、例えば
強度特性が低減するという結果を伴う鎖分解を導く。
【０００５】長い実用寿命が要求される用途、例えば高
純度の超高分子量ポリエチレン(PE-UHMW) から主として
成る、臀部、肩、膝等の人工関節のための移植用材料と
しての用途では、年月の過程で、腐食性体液及び組織内
に存在する酸素による酸化作用に起因してPE-UHMW の分
子分解が生じ、これは、磨耗を増大させ、これによって
移植物質の交換を必要とさせる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本課題はポリ
エチレンの酸化安定性を向上させることに置かれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】驚くべきことに、この課
題は、ある酸化防止剤及びα- トコフェロールまたはこ
れの誘導体の両方を添加することによって解消できる。
ある酸化防止剤及びトコフェロール、特にα- トコフェ
ロール、またはα- トコフェロールの誘導体としてのビ
タミン Eの両方を装入すると、その共同作用が生じ、そ
れはポリエチレンの酸化安定性の著しい向上をもたら
す。
【０００８】２．５×１０ ６ 〜１×１０ ７ ｇ／ｍｏｌの
平均分子量を有するポリエチレンから成り、本発明によ
って安定化された成形材料は、主に、 ａ）酸化防止剤としての、テトラキスメチレン（３，５
−ジ−第三ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナマー
ト）メタン、アルキル基中にＣ１２−Ｃ１８−鎖を有す
るβ，β’−チオジプロピオン酸−ジアルキルエステ
ル、またはアルキル基中にＣ６〜Ｃ１６−鎖を有するジ
アルキルジチオカルバミン酸の亜鉛塩０．０１〜１重量
％、及び安定化剤としてのトコフェロール、特にα−ト
コフェロールまたはその誘導体０．０１〜０．５重量
％； ｂ）充填剤としての、グラファイト、ガラス、石英また
は金属から成る繊維及び／または粉末３〜４０重量％、
及び場合によっては他の通例の添加剤、例えば着色顔
料、潤滑剤、加工安定剤または防炎剤を含む。
【０００９】本発明の安定成形材料の製造は、 a) 全ての内容成分を一緒に混合し、そしてこの混合物
を、約 3〜5MPaの圧力かつ約 180〜250 ℃の温度におい
て焼結し、そしてこの焼結生成物を、約 7〜10MPa の圧
力の下で冷却するか (焼結- 及び冷却時間は材料の厚さ
に大きく依存する) 、または; b) 先ず、 0.1〜10重量% の酸化防止剤、 0.1〜5 重量
% の安定化剤及び残りの量のポリエチレンから成るマス
ターバッチのために、各成分を混合し、そして別のポリ
エチレンを用いて、所望の濃度に調整し、そして場合に
よっては、他の添加物を混合し、そしてこの混合物を、
3 〜5MPaの圧力かつ 180〜250 ℃の温度において焼結
し、そして 7〜10MPa の圧力の下で冷却するか;また
は、 c) 酸化防止剤としての、そのアルキル鎖中にC6〜C16
を有するジアルキルジチオカルバミン酸塩 0.01 〜0.5
重量% 、及び安定化剤としてのビタミン E0.01〜0.5 重
量% を含み、2.5 ×106 〜 1×107g/molの平均分子量を
有するポリエチレンから成る成形材料を加圧焼結によっ
て製造することによって行われる。
【００１０】安定化剤として使用される、α- トコフェ
ロールの誘導体であるビタミン Eは生体に適合する物質
であり、それ故生物を侵害しないので、製造方法 cによ
って得られる成形材料は、特に生物内の移植用材料とし
て特に適している。。
【００１１】本発明によって安定化された成形材料は、
圧縮成形、打ち抜き、のこ引きまたは孔あけを行う通例
の方法によって使用形態に適合され得る。移植用材料と
して利用する他に、この安定成形材料は、特に工業的範
囲、例えば長命の滑り- 及びころ軸受のために使用する
ことができる。
【００１２】本発明は全てのポリエチレン品質に首尾よ
く適用することができるが、特に 2.5×106 〜107g/mol
の平均分子量を有するポリエチレンでの適用が特に適し
ている。2.5 ×106 〜107g/molの平均分子量を有するポ
リエチレンは“超高分子量ポリエチレン" として市場に
出ている。
【００１３】ポリエチレンの酸化安定性を測定するため
に、以下の試験を使用した:酸素誘導時間(OIT値) の決
定は、Mettler 社製の DSC装置 TA 3000を用いて行っ
た。
【００１４】開放されたアルミニウム製ルツボ中に、試
験する成形材料約15mgを秤って入れる。装置内の 4.5リ
ットル/hの窒素で洗浄した測定セル中にこのルツボを35
℃で入れる。成形材料がより速く酸化損傷されるよう
に、3 リットル/hの酸素供給の下、200 ℃で測定を行
う。成形材料の優れた安定性の目安となる誘導時間は、
測定曲線の変曲点での測定時間における DSCシグナルを
プロットすることによって数理的に決定される。
【００１５】酸化安定性の測定値を表にまとめる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｋ 5/39 ＫＦＦ Ｃ０８Ｋ 5/39 ＫＦＦ (56)参考文献 特開 昭54−34352（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−96638（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−156151（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−221956（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−16761（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−178665（ＪＰ，Ａ) 「プラスチック材料講座４ポリエチレ ン樹脂」岡叡太郎、山形京編（昭和45年 ６月30日）、日刊工業新聞、Ｐ．190〜 ４・２・10圧縮成形！

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 酸化防止剤及びトコフェロールまたはそ
    の誘導体を含み、２．５×１０６〜１×１０７ｇ／ｍｏ
    ｌの平均分子量を有するポリエチレンから成る安定成形
    材料。
  2. 【請求項２】 成形材料が、酸化防止剤としての、テト
    ラキスメチレン（３，５−ジ−第三ブチル−４−ヒドロ
    キシヒドロシンナマート）メタン、アルキル基中にＣ
    １２〜Ｃ１８−鎖を有するβ，β’−チオジプロピオン
    酸−ジアルキルエステル、またはアルキル基中にＣ６〜
    Ｃ１６−鎖を有するジアルキルジチオカルバミン酸の亜
    鉛塩０．０１〜１重量％、及び安定化剤としての、トコ
    フェロールまたはそれの誘導体０．０１〜０．５重量％
    を含むことを特徴とする請求項１の安定成形材料。
  3. 【請求項３】 酸化防止剤としての、アルキル鎖中にＣ
    ６〜Ｃ１６を有するジアルキルジチオカルバミン酸の亜
    鉛塩０．０１〜０．５重量％、及び安定化剤としての、
    ビタミンＥ０．０１〜０．５重量％を含む、請求項１ま
    たは２の安定成形材料。
  4. 【請求項４】 成形材料が、３〜４０重量％の量の、充
    填剤としてのグラファイト、ガラス、石英または金属か
    ら成る繊維及び／または粉末、及び／または別の通例の
    添加剤を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか
    一つの安定成形材料。
  5. 【請求項５】 他の慣用の添加剤が、着色顔料、滑剤、
    加工安定剤または防炎剤である請求項４の安定成形材
    料。
  6. 【請求項６】 トコフェノールがα−トコフェノールま
    たはそれの誘導体である請求項１〜５のいずれか一つの
    安定成形材料。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６項のいずれか一つの安定成
    形材料を製造するに当たって、全ての内容成分を一緒に
    混合し、次いでこの混合物を、３〜５ＭＰａの圧力かつ
    １８０〜２５０℃の温度において焼結し、そしてこの焼
    結生成物を７〜１０ＭＰａの圧力下で冷却することを特
    徴とする、上記成形材料の製造方法。
  8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれか一つの安定成形
    材料を製造するに当たって、先ず、０．１〜１０重量％
    の酸化防止剤、０．１〜５重量％の安定化剤及びその残
    りの量のポリエチレンから成るマスターバッチのために
    各成分を混合し、次いで別のポリエチレンを用いて所望
    の濃度に調整し、そして場合によっては更に別の添加物
    と混合し、そしてこの混合物を３〜５ＭＰａの圧力かつ
    １８０〜２５０℃の温度において焼結し、そして７〜１
    ０ＭＰａの圧力下で冷却することを特徴とする、上記成
    形材料の製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項１〜６のいずれか一つの成形材料
    を、生物内における移植用材料として使用する方法。
  10. 【請求項１０】 酸化防止剤、トコフェノールまたはそ
    れの誘導体、及び２．５×１０６〜１×１０７ｇ／ｍｏ
    ｌの平均分子量を有するポリエチレンを含む、圧縮成型
    用混合物。
  11. 【請求項１１】 酸化防止剤０．１〜１０重量％、トコ
    フェノールまたはそれの誘導体０．１〜５重量％、及び
    残りの量の２．５×１０６〜１×１０７ｇ／ｍｏｌの平
    均分子量を有するポリエチレンを含む、請求項１０の圧
    縮成型用混合物。
  12. 【請求項１２】 酸化防止剤がテトラキスメチレン
    （３，５−ジ−第三ブチル−４−ヒドロキシヒドロシン
    ナマート）メタン、アルキル基中にＣ１２〜Ｃ１８−鎖
    を有するβ，β’−チオジプロピオン酸−ジアルキルエ
    ステル、またはアルキル基中にＣ６〜Ｃ１６−鎖を有す
    るジアルキルジチオカルバミン酸の亜鉛塩である請求項
    １０または１１の圧縮成型用混合物。
  13. 【請求項１３】 トコフェノールがα−トコフェノール
    またはそれの誘導体である請求項１０〜１２のいずれか
    一つの圧縮成型用混合物。
JP6026787A 1993-03-03 1994-02-24 ポリエチレンから成る安定成形材料、及びその製造方法及びその用途 Expired - Lifetime JP2566112B2 (ja)

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