Masas termoplásticas conteniendo ligante para la elaboración de cuerpos moldeados metálicos.

Ligante B) para metales o aleaciones metálicas en polvo o sus mezclas,

que contiene

B1) del 50 al 96% en peso de uno o varios homo- o -copolímeros de polioximetileno;

B2) del 2 al 35% en peso de una o varias poliolefinas;

B3) del 2 al 40% en peso de poli-1,3-dioxepán o poli-1,3-dioxolán o sus mezclas,

valiendo la suma de las fracciones en peso de los componentes B1, B2 y B3 el 100%

Masas termoplásticas conteniendo ligante para la elaboración de cuerpos moldeados metálicos

La presente invención se relaciona con ligantes para metales en polvo o aleaciones metálicas en polvo, masas termoplásticas conteniendo estos ligantes para la elaboración de cuerpos moldeados metálicos, procedimiento para su elaboración, su empleo y procedimientos para la elaboración de cuerpos moldeados a partir de ellos.

Los cuerpos moldeados metálicos se pueden fabricar mediante moldeo por inyección de masas termoplásticas, que tengan, además de los polvos metálicos, un ligante orgánico. Se trata de masas de moldeo poliméricas orgánicas altamente rellenas. Tras el moldeo por inyección, extrusión o prensado de la masa termoplástica para obtenerse un cuerpo moldeado crudo, se elimina el ligante orgánico y se sinteriza el cuerpo moldeado crudo sin ligante obtenido.

La EP-A 0 465 940 se relaciona con estas masas termoplásticas para la elaboración de cuerpos moldeados metálicos, que, además de un metal en polvo sinterizable o de una aleación metálica en polvo o sus mezclas, contengan una mezcla de homo- o copolímeros de polioximetileno y un polímero no miscible con ellos como ligante . Como polímero adicional entran en consideración las poliolefinas, particularmente polietileno y polipropileno, como también polímeros de ésteres de ácido metacrílico como PMMA. La liberación de ligante puede realizarse mediante tratamiento en una atmósfera gaseosa conteniendo ácido a altas temperaturas, despolimerizándose los homo- o copolímeros de polioximetileno, seguido de una liberación térmica de ligante residual del polímero no miscible.

La DE 100 19 447 A1 describe ligantes para polvo de material inorgánico para la elaboración de cuerpos moldeados metálicos y cerámicos, donde este ligante contiene una mezcla de homo- o copolímeros de polioximetileno y un sistema polimérico constituido por politetrahidrofurano y por lo menos un polímero de olefinas C2-8-, monómeros vinilaromáticos, ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos C1-8 alifáticos, éteres C1-8-alquílicos de vinilo o (met) acrilatos C1-12-alquílicos.

La DE-A 40 00 278 se relaciona con un procedimiento para la elaboración de una pieza moldeada inorgánica sinterizada. Para ello se conforma una mezcla de un polvo inorgánico sinterizable y polioximetileno como ligante para dar lugar a un cuerpo moldeado crudo. El ligante se extrae mediante tratamiento del cuerpo moldeado crudo con una atmósfera gaseosa conteniendo trifluoruro de boro. A continuación, se sinteriza el cuerpo moldeado crudo así tratado. Ejemplos de polvos sinterizables son los polvos cerámicos oxídicos como Al2O3, ZrO2, Y2O3, como también los polvos cerámicos no- oxídicos como SiC, Si3N4.

En el caso de la elaboración de cuerpos moldeados metálicos con empleo de los ligantes conocidos gracias al estado actual de la técnica entran a menudo en consideración los problemas de separación de mezclas, particularmente en las cercanías de la soldadura, que, a continuación, tengan que eliminarse puliendo.

Además, pueden surgir grietas tensionales, que sólo se vuelvan visibles tras el sinterizado y caractericen defectos de los cuerpos moldeados.

Otro inconveniente de los ligantes conocidos puede estribar en su fluidez, no siempre satisfactoria, si se procesaron para obtenerse masas termoplásticas altamente rellenas. Particularmente en el caso de las complejas piezas de moldeo por inyección puede producirse de este modo en condiciones un rellenado faltante de forma.

Objeto de la presente invención es, por consiguiente, la preparación de un ligante mejorado para polvos metálicos, que evite los Inconvenientes de los ligantes conocidos. La estabilidad de forma de las piezas debería conservarse durante la eliminación del ligante. Además debería indicarse también la alta velocidad de liberación del ligante además.

El objeto se resuelve conforme a la invención con un ligante B) para metales o aleaciones metálicas en polvo o sus mezclas, que contenga una mezcla de

B1) del 50 al 96% en peso de uno o varios homo- o copolímeros de polioximetileno;

B2) del 2 al 35% en peso de una o varias poliolefinas;

B3) del 2 al 40% en peso de poli-1, 3-dioxepán o poli-1, 3-dioxolán o sus mezclas,

alcanzando la suma de las fracciones en peso de los componentes B1, B2 y B3 el 100%.

Se ha descubierto conforme a la invención que empleando los tres componentes ligantes B1) , B2) y B3) este ligante tendrá una fluidez mejorada y podrá extraerse sin dejar residuos durante la liberación del ligante. Así pueden elaborarse sin problemas cuerpos moldeados por inyección particularmente complejos y eliminar el ligante.

Los componentes individuales del ligante B) se describen a continuación a fondo.

Como componente B1) se integran homo- o copolímeros de polioximetileno en una proporción del 50 al 96% en peso, preferentemente del 60 al 90% en peso, de manera especialmente preferente del 70 al 85% en peso, relativo a la cantidad total de ligante B.

Los copolímeros de polioximetileno (POM) se conocen y comercializan como tales. Se elaboran convencionalmente por polimerización de trioxano como monómero principal; aparte de esto, se utilizan conjuntamente comonómeros. Los monómeros principales se seleccionan preferentemente entre trioxano y otros formales cíclicos o lineales y/o otras fuentes de formaldehído.

El término monómeros principales debería expresar, que la proporción de estos monómeros en la cantidad total de monómeros, o sea, que la suma de monómeros principales y comonómeros, es mayor que la proporción de los comonómeros en la cantidad total de monómeros.

Estos polímeros de POM presentan de manera totalmente general por lo menos un 50% molar de unidades periódicas -CH2O en la cadena polimérica principal. Copolímeros de polioximetileno apropiados son particularmente aquellos, que además de las unidades periódicas -CH2O- contengan aún hasta un 50%, preferentemente del 0, 01 al 20% molar, particularmente del 0, 1 al 10% molar y de manera absolutamente preferente del 0, 5 al 6% molar de unidades periódicas,

donde

R1 a R4 son, independientemente unos de otros, un átomo de hidrógeno, un grupo alquílico C1- a C4- o un grupo alquílico sustituido con halógeno con de 1 a 4 átomos de carbono y R5 un -CH2-, -CH2O-, un grupo metileno sustituido por C1- a C4-alquilo o C1- a C4-haloalquilo o un correspondiente oximetileno y n tiene un valor en el rango de 0 a 3. Estos grupos se pueden introducir más favorablemente en los copolímeros mediante apertura del anillo de éteres cíclicos. Son éteres cíclicos preferentes aquellos de la Fórmula

donde, R1 a R5 y n tienen el significado antes citado. Sólo por ejemplo, han de citarse los óxidos de etileno, 1, 2propileno, 1, 2-butileno, 1, 3- butileno, 1, 3-dioxano, 1, 3-dioxolán y 1, 3-dioxepán como éteres cíclicos, así como oligo

o poliformales lineales como polidioxolán o polidioxepán como comonómeros. 1, 3-dioxolán y 1, 3-dioxepán son los comonómeros especialmente preferentes. De manera absolutamente preferente ha de citarse el 1, 3-dioxepán.

Asimismo apropiados son los terpolímeros de oximetileno, que se elaboran, por ejemplo, , mediante reacción de trioxano, uno de los éteres cíclicos anteriormente descritos con un tercer monómero, preferentemente compuestos bifuncionales de la Fórmula

y/o

donde Z es un enlace químico, -O-, -ORO- (R igual C1- a C8-alquileno o C3- a C8-cicloalquileno) , tal y como se describe en la EP-A 0 465 940.

Monómeros preferidos de este tipo son etilendiglicol, éteres y diéteres diglicidílicos de glicidileno y formaldehído, dioxano o trioxano en una razón molar de 2:1, así como diéteres de 2 moles de compuesto glicidílico y 1 mol de un diol alifático con de 2 a 8 átomos de carbono como por ejemplo, los éteres diglicidilicos de etilenglicol, 1, 4butanodiol, 1, 3-butanodiol, ciclobutan-1, 3-diol, 1, 2-propanodiol y ciclohexan-1, 4-diol, por nombrar sólo algunos ejemplos.

Se prefieren especialmente los polímeros de polioximetileno de grupo terminal inestabilizado, que tengan principalmente enlaces C-C- ó -OCH3- en los extremos de la cadena.

Los copolímeros... [Seguir leyendo]

1. Ligante B) para metales o aleaciones metálicas en polvo o sus mezclas, que contiene

B1) del 50 al 96% en peso de uno o varios homo- o -copolímeros de polioximetileno; B2) del 2 al 35% en peso de una o varias poliolefinas; B3) del 2 al 40% en peso de poli-1, 3-dioxepán o poli-1, 3-dioxolán o sus mezclas,

valiendo la suma de las fracciones en peso de los componentes B1, B2 y B3 el 100% .

2. Ligante acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla contiene del 70 al 85% en peso del componente B1) , del 4 al 15% en peso del componente B2) , y del 10 al 26% en peso del componente B3) , alcanzando la suma de las fracciones en peso de los componentes B1, B2 y B3 el 100%.

3. Ligante según al menos una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque como componente B1) hay contenido un copolímero de polioximetileno con del 0, 01 al 20% molar de 1, 3-dioxepán o 1, 3-dioxolán como comonómero; como componente B2) , polietileno y como componente B3) , poli-1, 3-dioxepán o poli-1, 3-dioxolán.

4. Masas termoplásticas para la elaboración de cuerpos moldeados metálicos, que contengan

A) del 40 al 70% en volumen de un metal en polvo sinterizable o de una aleación metálica en polvo sinterizable o sus mezclas, B) del 30 al 60% en volumen de una mezcla de B1) del 50 al 96% en peso de uno o varios homo- o copolímeros de polioximetileno;

B2) del 2 al 35% en peso de una o varias poliolefinas; B3) del 2 al 40% en peso de poli-1, 3-dioxepán o poli-1, 3-dioxolán o sus mezclas como ligante, alcanzando la suma de las fracciones en peso de los componentes B1, B2 y B3 el 100%, y

C) del 0 al 5% en volumen de un dispersante.

5. Masas termoplásticas acordes a la reivindicación 4, caracterizadas porque el componente B) contiene del 70 al 85% en peso del componente B1) , del 4 al 15% en peso del componente B2) , y del 10 al 26% en peso del componente B3) , alcanzando la suma de las fracciones en peso de los componentes B1, B2 y B3 el 100%.

6. Masas termoplásticas según al menos una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizadas por contener como componente B1) un ´copolímero de polioximetileno con del 0, 01 al 20% molar de 1, 3-dioxepán como comonómero; como componente B2) polietileno y como componente B3) poli-1, 3-dioxepán o poli-1, 3-dioxolán.

7. Empleo de las masas termoplásticas, definidas conforme a una de las reivindicaciones 4 a 6 para la elaboración de cuerpos moldeados metálicos.

8. Cuerpos moldeados metálicos, elaborados a partir de masas termoplásticas, definidas conforme a una de las reivindicaciones 4 a 6.

9. procedimiento para la elaboración de una masa termoplástica, que contenga como componentes esenciales

A) del 40 al 70% en volumen de un metal en polvo sinterizable o de una aleación metálica en polvo sinterizable o sus mezclas, B) del 30 al 60% en volumen de una mezcla de B1) del 50 al 96% en peso de uno o varios homo- o copolímeros de polioximetileno; B2) del 2 al 35% en peso de una o varias poliolefinas;

B3) del 2 al 40% en peso de poli-1, 3-dioxepán o poli-1, 3-dioxolán o sus mezclas como ligante, alcanzando la suma de las fracciones en peso de los componentes B1, B2 y B3 el 100%, y

C) del 0 al 5% en volumen de un dispersante,

caracterizado porque

a1) se funde el componente B) a temperaturas de 150 a 220 °C y, a continuación,

b1) se dosifica el componente A) , eventualmente junto con el componente C) , a temperaturas en el mismo rango que en el paso a1) a la corriente fundida del componente B) o a2) se funden los componentes B) y C) en presencia del componente A) a temperaturas de 150 a 220 °C.

10. procedimiento para la elaboración de cuerpos moldeados a partir de una masa termoplástica, definida conforme

a una de las reivindicaciones 4 a 6, mediante a) conformado de la masa termoplástica mediante moldeo por inyección, extrusión o prensado para obtenerse un cuerpo moldeado crudo,

b) eliminación del ligante mediante tratamiento del cuerpo moldeado crudo a una temperatura en el rango de 20 a 180 °C durante de 0, 1 a 24 horas con una atmósfera gaseosa conteniendo ácido, 15 c) posterior calentamiento durante de 0, 1 a 12 horas a una temperatura en el rango de 250 a 600 °C y d) posterior sinterizado del cuerpo moldeado crudo sin ligante así obtenido.