Polvo de poliamida que contiene un agente ignifugante basado en un fosfonato, procedimiento para su producción y cuerpos moldeados producidos a partir del mismo.

Polvo de polímero para la elaboración en un procedimiento de sinterización por rayos láser que trabaja capa porcapa,

en el que ciertas zonas se funden o se unen entre sí selectivamente,

caracterizado porque

el polvo contiene por lo menos un polvo de poliamida y por lo menos un agente ignifugante, que como componenteprincipal tiene un agente ignifugante que contiene un fosfonato, realizándose que el polvo contiene, referido a lasuma de los componentes presentes en el polvo, de 1 a 50 % en peso del agente ignifugante basado en unfosfonato.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04102457.

Solicitante: EVONIK DEGUSSA GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: RELLINGHAUSER STRASSE 1-11 45128 ESSEN ALEMANIA.

Inventor/es: MONSHEIMER, SYLVIA, GREBE, MAIK, BAUMANN, FRANZ-ERICH, DR..

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C67/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACIÓN O UNIÓN DE MATERIAS PLÁSTICAS; CONFORMACIÓN DE MATERIALES EN ESTADO PLÁSTICO, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACIÓN (fabricación de preformas B29B 11/00; fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › Técnicas de conformación no cubiertas por los grupos B29C 39/00 - B29C 65/00, B29C 70/00 o B29C 73/00.
  • B29C67/04 B29C […] › B29C 67/00 Técnicas de conformación no cubiertas por los grupos B29C 39/00 - B29C 65/00, B29C 70/00 o B29C 73/00. › Sinterización (combinado con compresión B29C 43/00).
  • C08K5/00 QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › Utilización de ingredientes orgánicos.
  • C08K5/5317 C08K […] › C08K 5/00 Utilización de ingredientes orgánicos. › Compuestos fosfónicos, p. ej. R—P(:O)(OR') 2.
  • C08L77/00 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos D01F; filamentos o fibras artificiales D06). › Composiciones de poliamidas obtenidas por reacciones que forman una amida carboxílica unida en la cadena principal (de polihidrazidas C08L 79/06; de poliamida-imidas o poliamida-ácidos C08L 79/08 ); Composiciones de los derivados de tales polímeros.
  • C08L77/02 C08L […] › C08L 77/00 Composiciones de poliamidas obtenidas por reacciones que forman una amida carboxílica unida en la cadena principal (de polihidrazidas C08L 79/06; de poliamida-imidas o poliamida-ácidos C08L 79/08 ); Composiciones de los derivados de tales polímeros. › Poliamidas derivadas de ácidos omega-aminocarboxílicos o de sus lactamas (C08L 77/10 tiene prioridad).
  • C08L77/06 C08L 77/00 […] › Poliamidas derivadas de poliaminas y ácidos policarboxílicos (C08L 77/10 tiene prioridad).

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Fragmento de la descripción:

Polvo de poliamida que contiene un agente ignifugante basado en un fosfonato, procedimiento para su producción y cuerpos moldeados producidos a partir del mismo

El invento se refiere a un polvo de polímero constituido sobre la base de una poliamida o de copoliamidas, de manera preferida de una poliamida 12, que contiene un agente ignifugante basado en un fosfonato, a un procedimiento para la producción de este polvo, así como a cuerpos moldeados, que son producidos mediante unos procedimientos que trabajan capa por capa, en los que ciertas zonas se funden o se unen entre sí selectivamente a partir de este polvo. En el caso de los procedimientos que trabajan capa por capa se trata de procedimientos de sinterización selectiva por rayos láser.

La puesta a disposición rápida de prototipos es una misión establecida frecuentemente en los últimos tiempos. Un procedimiento, que es especialmente bien apropiado para la finalidad de la producción rápida de prototipos es la sinterización selectiva con rayos láser. En el caso de este procedimiento, unos polvos de un material sintético se iluminan (irradian) dentro de una cámara, de una manera selectiva, brevemente con un rayo láser, con lo cual se funden las partículas de polvos, que son afectadas por el rayo láser. Las partículas fundidas se fusionan unas dentro de otras y se solidifican rápidamente de nuevo para formar una masa sólida. Por iluminación repetida de capas que se van aplicando siempre de nuevas, con este procedimiento se pueden producir cuerpos tridimensionales de una manera sencilla y rápida.

El procedimiento de la sinterización con rayos láser (la producción rápida de prototipos, del inglés rapid prototyping) para la producción de cuerpos moldeados a partir de polímeros pulverulentos se describe detalladamente en los documentos de patente de los EE. UU. US 6.136.948 y de solicitud de patente internacional WO 96/06881 (ambos de DTM Corporation) . Se reivindican para este uso un gran número de polímeros y copolímeros, tales como p.ej. los de poliacetato, polipropileno, polietileno, ionómeros y poliamida.

En la práctica, en el caso de la sinterización por rayos láser, se ha acreditado sobre todo un polvo de poliamida 12 (PA 12) para la producción de cuerpos moldeados, en particular de piezas componentes técnicas. Las piezas producidas a partir de polvos de PA 12 satisfacen los elevados requisitos que se establecen en lo que se refiere a la solicitación mecánica, y por consiguiente se asemejan especialmente en sus propiedades a las posteriores piezas producidas en serie, que se elaboran mediante extrusión o moldeo por inyección.

En este caso, es bien apropiado un polvo de PA 12 con un tamaño medio de granos (d50) de 50 a 150 μm, tal como se obtiene por ejemplo de acuerdo con el documento de patente alemana DE 197 08 946 o también con el documento DE 44 21 454. De manera preferida, se emplea en este contexto un polvo de poliamida 12 con una temperatura de fusión de 185 a 189 ºC, una entalpía de fusión de 112 J/g y una temperatura de solidificación de 138 a 143 ºC, como se describe en el documento de patente europea EP 0 911 142.

Otros procedimientos bien adecuados son el procedimiento SIV tal como se describe en el documento WO 01/38061, o un procedimiento tal como se describe en el documento EP 1015214. Ambos trabajan con un sistema de calefacción laminar por rayos infrarrojos para la fusión del polvo, la selectividad se consigue en el caso del primer documento mediante la aplicación de un agente inhibidor, y en el caso del segundo mediante una máscara. Otro procedimiento adicional, que ha encontrado una gran aceptación en el mercado, es el procedimiento de impresión en 3D (tridimensional) de acuerdo con el documento EP 0 431924; los cuerpos moldeados se forman allí mediante endurecimiento de un agente aglutinante aplicado selectivamente sobre la capa de polvo. Otro procedimiento adicional se describe en el documento DE 10311438; en éste la energía requerida para la fusión se introduce mediante un generador de microondas y la selectividad se consigue mediante la aplicación de un susceptor.

Para estos procedimientos se pueden emplear unos substratos pulverulentos, en particular unos polímeros o copolímeros, seleccionados preferentemente entre el conjunto formado por un poliéster, un poli (cloruro de vinilo) , un poliacetal, un polipropileno, un polietileno, un poliestireno, un policarbonato, una poli- (N-metil-metacrilimida) (PMMI) , un poli (metacrilato de metilo) (PMMA) , un ionómero, una poliamida, copoliésteres, copoliamidas, terpolímeros, copolímeros de acrilonitrilo, butadieno y estireno (ABS) o mezclas de ellos.

A pesar de las ya buenas propiedades de los polvos de polímeros conocidos, los cuerpos moldeados producidos con tales polvos siguen presentando todavía algunas desventajas. En el caso de los polvos de polímeros empleados actualmente son desventajosas en particular su inflamabilidad y su combustibilidad fáciles. Esto impide actualmente el empleo de los procedimientos arriba descritos para el empleo en series pequeñas, por ejemplo en la construcción de aviones.

Una misión del presente invento fue, por lo tanto, poner a disposición un polvo de polímero, que tenga una peor inflamabilidad de las piezas producidas a partir de él con uno de los procedimientos arriba descritos. En particular, en este caso, se debe de alcanzar una clasificación según V0 de acuerdo con UL.

Sorprendentemente, se encontró por fin que, mediante una adición de agentes ignifugantes que contienen fosfonatos a ciertos polímeros se pueden producir unos polvos de polímeros, a partir de los cuales se pueden producir cuerpos moldeados mediante unos procedimientos que trabajan capa por capa, en los que se funden o se unen selectivamente ciertas zonas, los cuales alcanzan una clasificación según UL manifiestamente mejor que la de los cuerpos moldeados producidos a partir de polvos de polímeros habituales. De esta manera se puede conseguir p.ej. una clasificación V0 según UL. Es especialmente ventajoso el hecho de que al mismo tiempo permanezcan conservadas las propiedades mecánicas de las piezas componentes. Son objeto del invento unos polvos de polímeros de acuerdo con las reivindicaciones 1-10, un procedimiento para la producción de polvos de polímeros de acuerdo con las reivindicaciones 11-14, un procedimiento para la producción de cuerpos moldeados de acuerdo con la reivindicación 15, así como unos cuerpos moldeados de acuerdo con las reivindicaciones 16-21.

Por lo tanto, un objeto del presente invento es un polvo de polímero para la elaboración en un procedimiento que trabaja capa por capa, en el que ciertas zonas se funden o se unen entre sí selectivamente, que está caracterizado porque el polvo contiene por lo menos un polvo de poliamida y por lo menos un agente ignifugante que contiene un fosfonato.

Asimismo, es un objeto del presente invento un procedimiento para la producción de un polvo de polímero conforme al invento, que está caracterizado porque se mezcla por lo menos un polvo de poliamida en presencia de un disolvente, en el que el agente ignifugante que contiene un fosfonato tiene por lo menos una pequeña solubilidad, y porque a continuación se elimina de nuevo el agente dispersante/disolvente. Se da por entendido, que las temperaturas de fusión de los agentes ignifugantes que se han de emplear deben de estar situadas por encima de la temperatura ambiente.

Además, son objeto del presente invento unos cuerpos moldeados, producidos mediante un procedimiento que trabaja capa por capa, en el que ciertas zonas se funden o se unen entre sí selectivamente, los cuales están caracterizados porque ellos contienen un agente ignifugante que contiene un fosfonato y por lo menos una poliamida.

El polvo de polímero conforme al invento tiene la ventaja de que a partir de él se pueden fabricar unos cuerpos moldeados, que son difícilmente inflamables y combustibles, producidos mediante un procedimiento que trabaja capa por capa, en el que ciertas zonas se funden o se unen entre sí selectivamente. Por lo tanto son accesibles unos cuerpos moldeados, que alcanzan una clasificación V0 según UL (acrónimo de Underwriter Laboratories) . Mediante una adición de agentes ignifugantes, se empeoran en la mayoría de los casos las propiedades mecánicas de los cuerpos moldeados. Los cuerpos moldeados conformes al invento tienen de todos modos todavía un buen alargamiento de rotura y un módulo de elasticidad disminuido sólo ligeramente en comparación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Polvo de polímero para la elaboración en un procedimiento de sinterización por rayos láser que trabaja capa por capa, en el que ciertas zonas se funden o se unen entre sí selectivamente, caracterizado porque el polvo contiene por lo menos un polvo de poliamida y por lo menos un agente ignifugante, que como componente principal tiene un agente ignifugante que contiene un fosfonato, realizándose que el polvo contiene, referido a la suma de los componentes presentes en el polvo, de 1 a 50 % en peso del agente ignifugante basado en un fosfonato.

2. Polvo de polímero de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque él contiene una poliamida, que por cada grupo de carboxamida contiene por lo menos 8 átomos de carbono.

3. Polvo de polímero de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque él contiene una poliamida 612, una poliamida 11 o una poliamida 12 o unas copoliamidas que están constituidas sobre la base de las poliamidas precedentemente mencionadas.

4. Polvo de polímero de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el polvo contiene, referido a la suma de los componentes presentes en el polvo, de 5 a 30 % en peso de un agente ignifugante basado en un fosfonato.

5. Polvo de polímero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado porque el polvo contiene una mezcla del agente ignifugante que contiene un fosfonato y de partículas de poliamida.

6. Polvo de polímero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado porque el polvo contiene un agente ignifugante basado en un fosfonato, incorporado en partículas de poliamida.

7. Polvo de polímero de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizado porque el fosfonato contiene estructuras de ésteres cíclicos.

8. Polvo de polímero de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 7, caracterizado porque él contiene adicionalmente sustancias auxiliares y/o un material de carga.

9. Polvo de polímero de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque él contiene como sustancia auxiliar un agente auxiliar del corrimiento.

10. Polvo de polímero de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque él contiene como material de carga unas partículas de vidrio.

11. Procedimiento para la producción de polvos de polímeros de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 10, caracterizado porque por lo menos un polvo de poliamida se mezcla con un agente ignifugante que contiene un fosfonato.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque un polvo de poliamida obtenido mediante reprecipitación o molienda se disuelve o suspende en un disolvente orgánico o se mezcla en masa con el agente ignifugante que contiene un fosfonato.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el agente ignifugante que contiene un fosfonato se incorpora por composición en una masa fundida de la poliamida, y el granulado obtenido, que contiene un agente ignifugante, se trata ulteriormente mediante precipitación o molienda para dar un polvo de poliamida.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque

un agente ignifugante que contiene un fosfonato se mezcla con una solución, que contiene la poliamida, realizándose o bien que la solución que contiene la poliamida, contiene esta poliamida en estado disuelto y el polvo de poliamida se obtiene por precipitación, o bien que la solución contiene esta poliamida en estado suspendido como un polvo y el polvo de poliamida se obtiene por eliminación del disolvente.

15. Procedimiento para la producción de cuerpos moldeados mediante un procedimiento selectivo de sinterización por rayos láser que trabaja capa por capa, en el que ciertas zonas se funden o se unen entre sí selectivamente, caracterizado porque el polvo contiene por lo menos un polvo de poliamida y por lo menos un agente ignifugante, que tiene como

componente principal un agente ignifugante que contiene un fosfonato, y realizándose que el polvo, referido a la suma de los componentes presentes en el polvo, contiene de 1 a 50 % en peso de un agente ignifugante basado en un fosfonato.

16. Cuerpo moldeado, producido mediante un procedimiento que trabaja capa por capa de acuerdo con la 15 reivindicación 15.

17. Cuerpo moldeado de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque él se compone de una poliamida, que por cada grupo de carboxamida contiene por lo menos 8 átomos de carbono.

18. Cuerpo moldeado de acuerdo con la reivindicación 16 ó 17, caracterizado porque él contiene una poliamida 612, una poliamida 11 y/o una poliamida 12.

19. Cuerpo moldeado de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque, él, referido a la suma de los componentes presentes, contiene de 5 a 20 % en peso de un agente ignifugante constituido sobre la base de un fosfonato.

20. Cuerpo moldeado de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 16 hasta 19, caracterizado porque él contiene materiales de carga.

21. Cuerpo moldeado de acuerdo con la reivindicación 20,

caracterizado porque uno de los materiales de carga lo constituyen unas partículas de vidrio.


 

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