Polvo de polímeros constituido sobre la base de poliamidas, su utilización en un procedimiento de conformación y un cuerpo moldeado, producido a partir de este polvo.

Polvo de polímeros para la utilización en un procedimiento que trabaja capa por capa,

en el que se fundenselectivamente algunas zonas de la respectiva capa de polvo mediante la incorporación de energíaelectromagnética,

que contiene

por lo menos una poliamida del tipo AB, preparada mediante una polimerización de unas lactamas con 10-12 átomosde carbono en la unidad de monómero o mediante una policondensación de los correspondientes ácidos ω-aminocarboxílicos con 10-12 átomos de carbono en la unidad de monómero, y por lo menos una poliamida del tipoAABB, preparada mediante una policondensación de unas diaminas y unos ácidos dicarboxílicos que tienen en cadacaso 10-14 átomos de carbono en las unidades de monómeros, pudiendo contener la poliamida del tipo AB hasta 20% en moles de las unidades de comonómeros del tipo AABB y la poliamida del tipo AABB hasta 20 % en moles delas unidades de monómeros del tipo AB.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/055316.

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., HAGER, HARALD, DR., DIEKMANN,WOLFGANG, KÜTING,BEATRICE, STEMMER,HEIKE, WARNKE,KRISTIANE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C67/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION O UNION DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACION (trabajo análogo a trabajo de metales con máquinas herramientas B23; trabajo con muela o pulido B24; corte B26D, B26F; 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.
  • C08L77/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos C09; filamentos o fibras artificiales D01F; composiciones para el tratamiento de textiles D06). › 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 polímeros constituido sobre la base de poliamidas, su utilización en un procedimiento de conformación y un cuerpo moldeado, producido a partir de este polvo La puesta a disposición rápida de prototipos es una misión establecida frecuentemente en los últimos tiempos. Son especialmente apropiados unos procedimientos, que trabajan sobre la base de materiales pulverulentos, y en los cuales las estructuras deseadas se producen capa por capa mediante fusión selectiva y consolidación. En tal caso se puede prescindir de construcciones de sustentación en el caso de voladizos y destalonados, puesto que el lecho de polvo que rodea a las zonas fundidas ofrece un suficiente efecto de sustentación. Asimismo desaparece el trabajo de repaso para eliminar los soportes. Los procedimientos son también apropiados para la producción de pequeñas series. En el último caso, se establecen en medida creciente nuevas exigencias, en el sentido de que las propiedades mecánicas de las piezas sinterizadas deben de asemejarse lo más que sea posible a las de las piezas moldeadas por inyección; en particular la tenacidad de las piezas sinterizadas a base de unos polvos de acuerdo con el estado de la técnica no satisface todavía plenamente. Se plantean también unos requisitos cada vez más altos a la estabilidad de forma en caliente. Los polvos obtenibles de acuerdo con el documento de patente alemana DE102004020453, constituidos sobre la base de unas poliamidas del tipo ABBB, permiten la producción de unas piezas moldeadas con una estabilidad de forma en caliente más alta, cuya tenacidad, sin embargo, todavía no es plenamente satisfactoria.

El invento se refiere a unos polvos de polímeros precipitados concomitantemente, constituidos sobre la base de una poliamida del tipo AABB, que se prepara mediante una policondensación de diaminas con ácidos dicarboxílicos con unas poliamidas del tipo AB, preparadas sobre la base de lactamas y/o ácidos aminocarboxílicos, a la utilización de este polvo en procedimientos de conformación, así como a unos cuerpos moldeados, producidos por un procedimiento que trabaja capa por capa, con el que se pueden fundir selectivamente algunas zonas de una capa de polvo mediante la incorporación de energía electromagnética, mediando utilización de este polvo. Después de un enfriamiento y de una consolidación de las zonas previamente fundidas capa por capa, el cuerpo moldeado se puede sacar desde el lecho de polvo.

La selectividad de los procedimientos que trabajan capa por capa se puede establecer en tal caso, por ejemplo, por medio de elementos susceptores, agentes inhibidores, máscaras o a través de una incorporación enfocada de la energía, tal como por ejemplo mediante un rayo láser, o a través de fibras de vidrio. La incorporación de energía se consigue a través de una radiación electromagnética.

En lo sucesivo se van a describir algunos procedimientos, con los cuales se pueden producir unas piezas moldeadas conformes al invento a partir del polvo de material compuesto conforme al invento, sin que el invento tenga que estar restringido a esto.

Un procedimiento que es especialmente bien apropiado para la finalidad de la producción rápida de prototipos (en inglés “Rapid prototyping”) es la sinterización selectiva con rayos láser. En el caso de este procedimiento, unos polvos de un material sintético se iluminan en una cámara de manera selectiva brevemente con rayos láser, con lo cual se funden las partículas de polvo, 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 unos cuerpos tridimensionales de una manera sencilla y rápida.

El procedimiento de sinterización con rayos láser (de producción rápida de prototipos) 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.

Otros procedimientos bien apropiados son el procedimiento SIV, tal como se describe en el documento WO 01/38061, o un procedimiento tal como se describe en el documento de patente europea EP 1 015 214. Ambos procedimientos trabajan con un calentamiento superficial por infrarrojos para la fusión del polvo. La selectividad de la fusión es conseguida en el caso del primero de los procedimientos mediante la aplicación de un agente inhibidor y en el caso del segundo procedimiento mediante una máscara. Otro procedimiento se describe en el documento DE 103 56 193. En el caso de éste, la energía necesaria para efectuar la fusión se incorpora mediante un generador de microondas, y la selectividad se consigue mediante la aplicación de un elemento susceptor.

Para los mencionados procedimientos de formación rápida de prototipos o respectivamente de fabricación rápida (procedimientos RP o RM) se pueden emplear unos substratos pulverulentos, en particular unos polímeros, seleccionados preferentemente a partir de los de poliéster, poli (cloruro de vinilo) , poliacetal, polipropileno, polietileno,

poliestireno, policarbonato, poli- (N-metil-metacrilimida) (PMMI) , poli (metacrilato de metilo) (PMMA) , ionómero, poliamida, o unas mezclas de estos polímeros.

En el documento WO 96/30195 se describe un polvo de polímeros apropiado para la sinterización con rayos láser, que al realizar la determinación del comportamiento de fusión mediante una calorimetría por barrido diferencial DSC (acrónimo del inglés Differential Scanning Calorimetr y ) en el caso de una velocidad de barrido (en inglés “scanning rate”) de 10 hasta 20 ºC/min no muestra ningún solapamiento de los picos de fusión y de recristalización, presenta un grado de cristalinidad de 10-90 % determinado asimismo por DSC, tiene un valor de la media numérica del peso molecular Mn de 30.000-500.000 y cuyo cociente de Mw/Mn (media ponderada/media numérica) está situado en el intervalo de 1 a 5.

El documento DE 197 47 309 describe la utilización de un polvo de poliamida 12 con un elevado pico de fusión y una elevada entalpía de fusión, que se obtiene mediante reprecipitación de una poliamida previamente producida mediante apertura del anillo y subsiguiente policondensación de la laurolactama. Se trata en tal caso de una poliamida del tipo AB. La estabilidad de forma en caliente de las piezas moldeadas formadas por un proceso de sinterización no está situada, no obstante, esencialmente por encima de la de las piezas moldeadas por inyección de una PA12. Los polvos obtenibles según el documento DE102004020453, constituidos sobre la base de poliamidas del tipo ABBB, permiten la producción de unas piezas moldeadas con una estabilidad más alta de forma en caliente; su empleo en mezcla con unos polvos producidos por separado constituidos sobre la base de unos polvos de precipitación a base de poliamidas del tipo AB se tropieza por regla general con ciertos problemas, puesto que su diferente temperatura de fusión da lugar a una estructura heterogénea de las piezas sinterizadas y, por lo tanto, por lo tanto, su tenacidad no es totalmente satisfactoria.

Fue una misión del presente invento, por lo tanto, poner a disposición un polvo de polímeros, que haga posible la producción de unos cuerpos moldeados lo más tenaces que sea posible con una elevada estabilidad de forma en caliente, que se puedan emplear en todos los procedimientos de elaboración que trabajan capa por capa.

Sorprendentemente se encontró por fin que mediante la precipitación concomitante de unas poliamidas escogidas adecuadamente, mediante una cristalización por precipitación se pueden producir unos polvos de polímeros, que evitan los mencionados problemas y que tienen unos valores mecánicos característicos tales como los de un polvo de polímeros según el estado de la técnica, por ejemplo, de acuerdo con el documento DE 197 47 309 o también el documento DE 102004020453. Mediante la precipitación concomitante de las poliamidas del tipo AB con 10-12 átomos de carbono en la unidad de monómero y de las poliamidas del tipo AABB constituidas sobre la base de diaminas y ácidos dicarboxílicos que tienen en cada caso 10-14 átomos de carbono en la respectiva unidad de monómero, se consigue producir unos polvos que se funden uniformemente, que pueden ser elaborados para dar unos cuerpos moldeados modificados para ser resistentes a los golpes con una elevada... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Polvo de polímeros para la utilización en un procedimiento que trabaja capa por capa, en el que se funden selectivamente algunas zonas de la respectiva capa de polvo mediante la incorporación de energía electromagnética, que contiene por lo menos una poliamida del tipo AB, preparada mediante una polimerización de unas lactamas con 10-12 átomos de carbono en la unidad de monómero o mediante una policondensación de los correspondientes ácidos ωaminocarboxílicos con 10-12 átomos de carbono en la unidad de monómero, y por lo menos una poliamida del tipo AABB, preparada mediante una policondensación de unas diaminas y unos ácidos dicarboxílicos que tienen en cada caso 10-14 átomos de carbono en las unidades de monómeros, pudiendo contener la poliamida del tipo AB hasta 20 % en moles de las unidades de comonómeros del tipo AABB y la poliamida del tipo AABB hasta 20 % en moles de las unidades de monómeros del tipo AB.

2. Polvo de polímeros de acuerdo con la reivindicación 1, realizándose que el polvo se obtiene mediante una precipitación en común de la por lo menos una poliamida del tipo AB y de la por lo menos una poliamida del tipo AABB.

3. Polvo de polímeros de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, realizándose que el polvo contiene por lo menos una poliamida 11 o una poliamida 12 y por lo menos una homopoliamida constituida sobre la base de una PA1010, PA1012, PA1212 o PA1013.

4. Polvo de polímeros de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, realizándose que la poliamida del tipo AB puede contener hasta 10 % en moles, o hasta 5 % en moles de las unidades de comonómeros del tipo AABB, y la poliamida del tipo AABB puede contener hasta 10 % en moles o hasta 5 % en moles de las unidades de monómeros del tipo AB.

5. Polvo de polímeros de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, realizándose que el polvo contiene unas poliamidas del tipo AB y unas poliamidas del tipo AABB en la relación másica de 98:2 hasta 2:98, o de 90:10 hasta 10:90, o de 70:30 hasta 30:70.

6. Polvo de polímeros de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, realizándose que el polvo tiene una viscosidad relativa en solución, medida en una solución al 0, 5 % en peso en m-cresol según la norma ISO 307, situada entre 1, 4 y 2, 1, o entre 1, 5 y 1, 9, o entre 1, 6 y 1, 7.

7. Polvo de polímeros de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, realizándose que el polvo tiene un tamaño medio de partículas situado entre 10 y 250 μm o entre 45 y 150 μm, o entre 50 y 125 μm.

8. Polvo de polímeros de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, realizándose que el polvo contiene unas sustancias auxiliares, de manera preferida escogidas entre unos agentes auxiliares de corrimiento y unos jabones metálicos, y/o unos materiales de carga, escogidos de manera preferida entre unas partículas de vidrio, unas partículas metálicas y unos pigmentos orgánicos y/o inorgánicos, en particular dióxido de titanio o negro de carbono.

9. Procedimiento para la producción de un polvo de polímeros de acuerdo con las reivindicaciones 1-8, realizándose que los respectivos componentes poliamídicos se llevan a disolución en común en el seno de un alcohol con 1-3 átomos de carbono mediante calentamiento, la temperatura se disminuye en una o varias etapas hasta llegar a una temperatura, a la que precipita una poliamida mixta, la poliamida mixta se separa con respecto del disolvente y/o se seca, y eventualmente se incorporan y mezclan en el polvo unas sustancias auxiliares o unos materiales de carga.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, realizándose que los componentes de poliamidas se llevan a disolución a una temperatura de 130 °C - 180 °C bajo una presión autógena y a continuación se disminuye la temperatura en una o varias etapas hasta 90 °C - 128 °C.

11. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 9 y 10, realizándose que después de la disolución se mantiene la temperatura durante 10 minutos - 3 horas a 110 °C - 128 °C y a continuación se disminuye la temperatura en una o varias etapas adicionales hasta 90 °C - 118 °C.

12. Procedimiento para la producción de cuerpos moldeados mediante un procedimiento que trabaja capa por capa, en el que se funden selectivamente algunas zonas de la respectiva capa de polvo de polímeros mediante la incorporación de energía electromagnética, utilizándose un polvo de polímeros de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-8.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, realizándose que la selectividad se consigue mediante la aplicación de elementos susceptores, agentes inhibidores, agentes absorbentes, mediante máscaras o mediante el enfoque de un rayo láser.

14. Cuerpo moldeado, que se ha obtenido a partir del polvo de polímeros de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1-8 mediante un procedimiento progresivo directo.

15. Cuerpo moldeado de acuerdo con la reivindicación 14, realizándose que el cuerpo moldeado se produce mediante un procedimiento que trabaja capa por capa, en el que se funden selectivamente algunas zonas de la respectiva capa de polvo de polímeros mediante la incorporación de energía electromagnética, y la selectividad se consigue mediante la aplicación de elementos susceptores, agentes inhibidores, agentes absorbentes, mediante máscaras o mediante el enfoque de un rayo láser.


 

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