BRPI0718527A2

BRPI0718527A2 - Composição em pó, método, e, artigo tridimensional

Info

Publication number: BRPI0718527A2
Application number: BRPI0718527-8A2A
Authority: BR
Inventors: Raffaele Martinoni
Original assignee: Valspar Sourcing Inc
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2013-11-19
Also published as: JP2010509459A; JP5383496B2; US9233505B2; EP2087031B1; CA2668897A1; EP2087031A1; WO2008057844A1; CA2668897C; ATE525429T1; US20100068330A1

Description

“COMPOSIÇÃO EM PÓ, MÉTODO, E, ARTIGO TRIDIMENSIONAL” REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS.

Este pedido reivindica prioridade para o Pedido de Patente Na 60/865.112 depositado em 9 de novembro de 2006, entitulado “Composições em pó e métodos de fabricar artigos a partir delas” que é aqui incorporado por referência na sua totalidade.

CAMPO TÉCNICO

Esta invenção diz respeito às composições em pó e aos métodos de fabricar artigos a partir das composições em pó. FUNDAMENTOS

A sinterização a laser (“LS”), também chamada de sinterização a laser seletiva, é um processo por meio do qual um dispensador deposita uma camada de material em pó em uma área alvo. Um mecanismo de controle a laser, que tipicamente inclui um computador que guarda o projeto de um artigo desejado, modula e move um feixe de laser para irradiar de modo seletivo a camada em pó dentro dos limites definidos do projeto, resultando na fusão do pó no qual o feixe de laser para. O mecanismo de controle opera o laser para sinterizar seletivamente as camadas seqüenciais em pó, produzindo eventualmente um artigo terminado que compreende uma pluralidade de camadas sinterizadas juntas. Uma descrição detalhada da tecnologia de LS pode ser encontrada nas Patentes U.S. N— 4.247.508, 4.863.538, 5.017.753, e 6.110.411, cada uma aqui incorporada por referência.

A tecnologia de LS tem permitido a fabricação direta de artigos tridimensionais de resolução e precisão dimensional altas a partir de uma variedade de materiais em pó incluindo pós poliméricos. Estes artigos são muito adequados para a rápida prototipagem e várias outras aplicações. Não obstante, os artigos produzidos a partir dos pós poliméricos convencionais por intermédio dos processos da LS tipicamente apresentam propriedades mecânicas inferiores com relação aos artigos produzidos por processos de fabricação mais convencionais (por exemplo, moldagem por injeção). Além disso, tais artigos são no geral mais adequados para o uso em ambientes de temperatura elevada devido a degradação das propriedades mecânicas.

5 As fibras de carbono e as fibras de vidro foram consideradas

como materiais enchedores para melhorar as propriedades mecânicas dos artigos da LS. As fibras de carbono, não obstante, são relativamente caras, podem necessitar de cuidados no manuseio para minimizar ou evitar emissões de inalação de partícula (devido ao tamanho e densidade volumétrica da 10 partícula tipicamente associadas com as fibras de carbono), podem ser difíceis de processar no equipamento de LS devido a sua coloração preta e a absorção de infravermelho adicional associadas a estas, e pode não ser adequadas para produzir artigos brancos, de cores claras e/ou brilhantes. Quanto as fibras de vidro, elas são relativamente caras e podem ser de difícil obtenção em 15 quantidades prognosticadas comerciais de qualidade consistente e adequada.

Deste modo, existe uma necessidade permanente quanto as composições em pó melhoradas para o uso na produção de artigos de LS que apresentam propriedades mecânicas adequadas em temperaturas ambientes e/ou elevadas.

SUMÁRIO

Em uma forma de realização, a presente invenção fornece uma composição em pó que inclui pelo menos um pó polimérico que é preferivelmente sinterizável a laser e partículas reforçadoras preferivelmente tendo um relação de aspecto de pelo menos cerca de 5:1 e uma dimensão 25 máxima de menos do que cerca de 300 mícrons. As partículas reforçadoras preferivelmente compreendem pelo menos cerca de 3 por cento em peso (“% em peso”) da composição em pó, com base no peso total para a composição em pó. Preferivelmente, as partículas reforçadoras incluem as partículas minerais que compreendem pelo menos cerca de 1 % em peso da composição em pó, com base no peso total da composição em pó.

Em uma outra forma de realização, a presente invenção fornece um método para sinterizar a laser as composições em pó aqui descritas para formar um artigo tridimensional.

5 Ainda em uma outra forma de realização, a presente invenção

fornece um artigo tridimensional que inclui uma pluralidade de camadas sinterizadas que incluem uma matriz polimérica e partículas reforçadoras dispersadas por toda a matriz polimérica. Em uma forma de realização preferida, as partículas reforçadoras têm uma relação de aspecto de pelo 10 menos cerca de 5:1 e uma dimensão máxima de menos do que cerca de 300 mícrons. Preferivelmente, as partículas reforçadoras compreendem pelo menos cerca de 3 % em peso da pluralidade de camadas sinterizadas, com base no peso total da pluralidade de camadas sinterizadas, e incluem partículas minerais que compreendem pelo menos cerca de 1 % em peso da 15 pluralidade de camadas sinterizadas, com base no peso total da pluralidade de camadas sinterizadas.

Ainda em uma outra forma de realização, a presente invenção inclui um método para formar um molde. O método inclui fornecer uma composição em pó incluindo um pó polimérico e pelo menos cerca de 3 % em 20 peso de partículas reforçadoras preferivelmente tendo uma relação de aspecto de pelo menos cerca de 5:1 e uma dimensão máxima de menos do que cerca de 300 mícrons. A composição em pó é sinterizada a laser para formar um molde que é preferivelmente capaz de formar um produto moldado a partir de um material tendo uma temperatura de mais do que cerca de 130° C.

O sumário acima da presente invenção não é intencionado a

descrever cada forma de realização divulgada ou cada implementação da presente invenção. A descrição que segue mais particularmente exemplifica as formas de realização ilustrativas. Em vários lugares por todo o pedido, a orientação é fornecida através de listas de exemplos, exemplos os quais podem ser usados em várias combinações. Em cada exemplo, a lista citada serve somente como um grupo representativo e não deve ser interpretada com uma lista exclusiva.

Os detalhes de uma ou mais formas de realização da invenção 5 são apresentados na descrição abaixo. Outras características, objetos, e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição e desenhos, e das reivindicações.

DEFINIÇÕES SELECIONADAS

A menos que de outro modo especificado, os seguintes termos usados neste relatório descritivo têm os significados fornecidos abaixo.

O termo “relação de aspecto” descreve o grau no qual a forma tridimensional geral de uma partícula em geral desvia de uma forma tridimensional compacta (por exemplo, um forma esférica ou semelhante a um cubo). A relação de aspecto de uma dada partícula ou população de 15 partículas é expressada como uma relação de comprimento:largura. Uma partícula tendo uma relação de aspecto grande é em geral longa e estreita, enquanto uma partícula tendo uma relação de aspecto próxima a 1 é em geral compacta. Por definição, uma partícula não pode ter uma relação de aspecto menor que 1.

A Figura 1 apresenta uma partícula genérica representativa P

tendo faces quadradas paralelas IOe 12, por meio da qual a face 10 tem uma área de superfície maior do que a face 12. Como graficamente ilustrado na Figura 1, o componente “comprimento” da relação de aspecto da partícula P é uma dimensão máxima L de partícula P como ao longo de um eixo principal 25 A]. O componente “largura” da relação de aspecto representa uma dimensão transversalmente máxima W da partícula P que reside dentro de um plano (ou corte transversal) localizado em perpendicular ao eixo principal A1. Como apresentado na Figura 1, dimensão transversalmente máxima W é dada ao longo do eixo secundário A2 do plano definido pelos eixos secundários A2 e A3. Os processos para medir a relação de aspectos das partículas são conhecidos na técnica. Uma descrição de um tal processo representativo é encontrado na Patente U.S. N° 6.984.377.

O termo “pó polimérico sinterizável a laser” se refere a um pó 5 polimérico que é capaz de ser sinterizado em uma máquina de LS para formar um artigo tridimensional. Um pó polimérico sinterizável a laser é preferivelmente capaz de (1) ser aplicado a uma superfície formada de uma máquina de LS, (2) ser fundido por um feixe de laser da máquina de LS para formar uma primeira camada (na presença ou ausência de uma ou mais 10 materiais adicionais), e (3) formar uma segunda camada de revestimento aderida à primeira camada.

O termo “temperatura de desvio de calor” (em seguida “HDT”) em geral se refere à temperatura na qual uma espécime de teste de LS desvia por uma distância especificada quando é submetida a uma carga 15 especificada em uma taxa especificada de aumento de temperatura. Mais especificamente, o termo “HDT” se refere a uma temperatura de desvio sob carregamento (“Tf”) para uma espécime de teste de LS como determinado usando o Método A do padrão internacional da International Standard Organization 75-2, segunda edição, 2004-05-15 (em seguida “ISO 75- 20 2:2004”).

O termo “artigo de LS” se refere a um artigo tridimensional produzido a partir de uma composição usando um processo de sinterização a laser.

O termo “dimensão máxima” se refere à dimensão (ou diâmetro) linear mais longa de uma partícula ao longo do eixo principal da partícula. Ver a dimensão máxima L da Figura 1, por exemplo.

O termo “dimensão transversalmente máxima” se refere à dimensão (ou diâmetro) linear mais longa de uma partícula que repousa dentro de qualquer plano da partícula localizada perpendicular à dimensão máxima. Ver a dimensão transversalmente máxima W da Figura 1, por exemplo. Além disso, por exemplo, assumindo a distância transversalmente máxima de uma partícula reside dentro de : a) um corte transversal elíptico, que a dimensão transversalmente máxima passa através dos dois focos do 5 corte transversal elíptico; b) um corte transversal retangular, que a direção transversal máxima corresponde a uma hipotenusa do corte transversal retangular; e c) um corte transversal circular, em que a dimensão transversalmente máxima é igual ao diâmetro do corte transversal circular.

O termo “mineral” se refere a qualquer dos gêneros das 10 substâncias inorgânicas de ocorrência natural (incluindo substâncias orgânicas fossilizadas) que tipicamente tem uma composição química definida e uma estrutura cristalina, cor, ou dureza características. O termo abrange tanto os minerais purificados quanto os equivalentes sinteticamente produzidos dos minerais de ocorrência natural.

O termo “partícula reforçadora” se refere aos tipos de

partículas que, quando incluídas em quantidades adequadas em um artigo tridimensional, melhoram uma ou mais propriedades mecânicas do artigo (por exemplo, resistência à tração, alongamento na quebra, módulo, temperatura de desvio de calor, etc.).

Os termos “espécime de teste” e “espécime de teste de LS”,

quando usados no contexto da HDT, se referem às barras produzidas pelos processos de LS adequados e tendo as dimensões especificadas na ISO 75- 2:2004 (isto é, 80 x 10 x 4 milímetros (comprimento x largura x espessura)). As camadas sinterizadas das espécimes de teste são orientadas na direção 25 planar com o lado plano para cima (isto é, paralelas a um plano definido pela largura e comprimento da espécime de teste).

O termo “compreende” e variações destes não têm um significado limitante onde estes termos aparecem no relatório descritivo e reivindicações. Os termos “preferido” e “preferivelmente” se referem às formas de realização da invenção que podem produzir certos benefícios, sob certas circunstâncias. Não obstante, outras formas de realização também podem ser preferidas, sob as mesmas ou outras circunstâncias. Além disso, a citação de uma ou mais formas de realização preferidas não implica que outras formas de realização não são úteis, e não é intencionada incluir outras formas de realização do escopo da invenção.

Como aqui usado, “um,” “uma,” “o,” “pelo menos um,” e “um ou mais” são usados de modo trocável. Deste modo, por exemplo, uma composição de revestimento que compreende “um” aditivo pode ser intencionado significar que a composição de revestimento inclui “um ou mais” aditivos.

Além disso, as citações das faixas numéricas pelos pontos finais incluem todos os números subsomados dentro daquela faixa (por exemplo, 1 a 5 inclui 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5, etc.). Além disso, a divulgação de uma faixa inclui a divulgação de todas as subfaixas incluídas dentro da faixa mais ampla (por exemplo, 1 a 5 divulga de 1 a 4, 1,5 a 4,5, 1 a

2, etc.).

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

A Figura 1 é uma visão em perspectiva de uma partícula genérica fornecida para ilustrar a determinação da relação de aspecto da partícula.

A Figura 2A é uma visão em corte transversal esquemática de uma porção de um artigo que contem as partículas reforçadoras.

A Figura 2B é uma vista em corte transversal esquemática da porção do artigo da Figura 2A, quando submetida a uma carga elástica.

A Figura 3A é uma vista em corte transversal esquemática de uma porção de um artigo LS que contem as partículas reforçadoras.

A Figura 3B é uma vista em corte transversal esquemática da porção do artigo de LS da Figura 3A. como ao longo da linha 3B-3B da Figura 3 A.

A Figura 4A é uma micrografia eletrônica de reflexão do pó de náilon não preenchido DURAFORM PA 12.

A Figura 4B é um micrografia eletrônica de reflexão de uma

composição em pó incluindo 75 % em peso de pó de náilon DURAFORM PA 12 e 25 % em peso de wolastonita A60.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A presente invenção fornece uma composição em pó que 10 inclui (a) uma quantidade de partículas reforçadoras preferivelmente tendo uma relação de aspecto de pelo menos cerca de 5:1 e uma dimensão máxima de menos do que cerca de 300 mícrons, e (b) pelo menos um pó polimérico que é preferivelmente sinterizável a laser. A composição em pó preferivelmente inclui uma quantidade das partículas reforçadoras adequadas 15 para aumentar uma ou mais propriedades mecânicas de um artigo formado a partir deles. Preferivelmente, pelo menos um pouco das partículas reforçadoras são partículas minerais.

A composição em pó da presente invenção pode ser útil na produção de uma variedade de artigos, incluindo, por exemplo, artigos de LS que preferivelmente apresentam uma ou mais propriedades mecânicas aumentadas em temperaturas ambientes e/ou elevadas.

As Figuras. 2A e 2B ilustram como, em algumas formas de realização, uma propriedade física das partículas reforçadoras podem aumentar uma ou mais propriedades mecânicas de um artigo que contem as 25 partículas reforçadoras. As Figuras. 2A e 2B são visões transversais esquemáticas de uma porção de um artigo 20 ( porção do artigo 20 ) e não são desenhadas em escala. A porção do artigo 20 inclui a matriz polimérica 22 e as partículas reforçadoras 24 dispersadas por toda a matriz polimérica 22. Para propósitos de ilustração, uma partícula reforçadora simples 24 é apresentada. As linhas de referência 26a, que são espaçadas de modo equidistante uma das outras na Figura 2A, são incluídas para propósitos de ilustrar a matriz polimérica 22 quando em um estado não deformado.

Como apresentado na Figura 2B, na aplicação de carga elástica F à porção do artigo 20, a matriz polimérica 22 deforma longitudinalmente. A deformação da matriz polimérica 22 é ilustrada pelas linhas de referência deformadas 26b - porções as quais são deslocadas longitudinalmente com relação às linhas de referência 26a da Figura 2A. Enquanto não se intencionada estar ligado pela teoria, a partícula reforçadora 24 é pensada causar uma redução global na quantidade de tensão dentro da matriz polimérica 22 devido a partícula reforçadora 24 ser preferivelmente mais dura do que a matriz polimérica 22. Esta redução de tensão é especialmente predominante em porções de matriz polimérica 22 localizada próximo à partícula reforçadora 24, como evidenciado pela curvatura das linhas de referência deformadas 26b.

Em formas de realização preferidas, as espécimes de teste LS formadas a partir das composições em pó da presente invenção apresentam uma HDT que é maior do que das espécimes de teste de LS formadas da mesma maneira das composições em pó idênticas faltando uma quantidade 20 adequada de partículas reforçadoras adequadas. Em tais formas de realização, as espécimes de teste LS formadas a partir das composições em pó da presente invenção preferivelmente apresentam uma HDT que é pelo menos cerca de 10° C maior do que as espécimes de teste de LS formadas a partir das composições em pó que não contêm as partículas reforçadoras mas são de 25 outro modo idênticas. Nas formas de realização preferidas, espécimes de teste de LS formadas a partir das composições em pó da presente invenção apresentam uma HDT de pelo menos cerca de 130° C, mais preferivelmente pelo menos cerca de 140° C, e ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 150° C. As composições em pó da presente invenção podem ser usadas para formar uma variedade de artigos para o uso em uma variedade de aplicações. As composições em pó preferidas da presente invenção são capazes de formar artigos de LS que podem resistir ambientes de temperatura 5 elevada enquanto ainda apresentam uma ou mais propriedades mecânicas adequadas. Os exemplos de artigos de LS que podem necessitar de tais propriedades incluem partes automotivas (por exemplo, partes de motores e outras partes em proximidade a um motor); partes de sistemas combustíveis; partes de aplicação doméstica que necessitam de resistência a calor (por 10 exemplo, partes de lavadoras de louças e partes de fomos); moldes para formar artigos moldados a partir de materiais aquecidos; partes hidráulicas para comunicar líquidos aquecidos; tubagem de aspiração (por exemplo, entradas de ar quente e dutos de aspiração); partes de sistemas de iluminação; e partes ou artigos em outras aplicações que podem ser necessárias para o 15 desempenho em ambientes de temperatura elevada (por exemplo, aplicações aeroespaciais, em corridas de motocicletas ou carros, em projetos, eletrônicos, industriais, e de acondicionamento).

As composições em pó da presente invenção podem inclui as partículas reforçadoras tendo qualquer uma de uma variedade de relações de 20 aspectos adequados para obter as propriedades mecânicas desejadas. Enquanto não intencionado ser ligado pelo teoria, as partículas tendo uma relação de aspecto adequadamente alta são pensadas aumentar a HDT de certos artigos de LS. Nas formas de realização preferidas, as composições em pó da presente invenção incluem uma quantidade adequada de partículas 25 reforçadoras tendo uma relação de aspecto de pelo menos cerca de 5:1, mais preferivelmente pelo menos cerca de 10:1, ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 15:1, e muito favorável pelo menos cerca de 20:1. Preferivelmente, as partículas reforçadoras têm uma relação de aspecto de menos do que cerca de 200:1, mais preferivelmente menos do que cerca de 100:1, e ainda mais preferivelmente menos do que cerca de 75:1. Se desejado, as composições em pó também podem incluir as quantidades de partículas (por exemplo, como enchedores) tendo relações de aspecto outras que não aquelas especificadas acima.

5 A composição em pó da presente invenção pode incluir as

partículas reforçadoras tendo qualquer forma tridimensional regular ou irregular adequada, preferivelmente contanto que as partículas apresentem uma relação de aspecto adequada. Os exemplos de formas de partículas adequadas podem incluir acircular, laminada, colunar, equante, fibra, fibrila, 10 fibrosa, prismática e outras. Em uma forma de realização preferida, pelo menos algumas das partículas reforçadoras são acirculares. As partículas reforçadoras podem ser sólidas, ou substancialmente sólidas, naturais ou podem conter um ou mais vácuos.

Para ser úteis nas aplicações de LS, as partículas reforçadoras preferivelmente não fundem, ou amolecem a um grau instável, durante o processo de LS ou em uma temperatura máxima em que os artigos de LS contendo as partículas reforçadoras são esperadas desempenhar. Como tal, para evitar a fusão das partículas reforçadoras durante os processos de LS, as partículas reforçadoras devem possuir preferivelmente uma temperatura de fusão (ou temperatura de degradação) maior do que aquela do pó polimérico sinterizável a laser. Em uma forma de realização preferida, as partículas reforçadoras preferivelmente têm uma temperatura de fusão (ou temperatura de degradação) de mais do que cerca de 200° C, mais preferivelmente mais do que cerca de 500° C, e ainda mais preferivelmente mais do que cerca de 1.000° C. Em algumas formas de realização, a incorporação das partículas reforçadoras tendo tais temperaturas de fusão pode aumentar o retardamento da chama dos artigos de LS resultantes.

As composições em pó da presente invenção podem incluir qualquer quantidade de partículas reforçadoras suficientes para obter as propriedades mecânicas desejadas. Preferivelmente, as composições em pó incluem pelo menos cerca de 3 % em peso, mais preferivelmente pelo menos cerca de 15 % em peso, e ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 20 % em peso das partículas reforçadoras, com base no peso total da composição 5 em pó. Na forma de realização preferida, as composições em pó incluem menos do que cerca de 80 % em peso, mais preferivelmente menos do que cerca de 50 % em peso, e ainda mais preferivelmente menos do que cerca de 40 % em peso das partículas reforçadoras* com base no peso total das composições em pó.

As composições em pó da presente invenção podem incluir as

partículas reforçadoras de qualquer tamanho adequado suficiente para obter as propriedades mecânicas desejadas. Para permitir o processamento eficiente das composições em pó nas máquinas de LS, as partículas reforçadoras preferivelmente têm uma dimensão máxima de menos do que cerca de 300 15 mícrons, mais preferivelmente menos do que cerca de 250 mícrons, e ainda mais preferivelmente menos do que cerca de 200 mícrons. Para fornecer as propriedades mecânicas desejadas, as partículas reforçadoras preferivelmente têm uma dimensão máxima que é de mais do que cerca de 10 mícrons, mais preferivelmente de mais do que cerca de 50 mícrons, e ainda mais 20 preferivelmente maior do que cerca de 80 mícrons.

Em algumas formas de realização, a dimensão máxima mediana ou média da quantidade total de partículas reforçadoras é preferivelmente menor do que cerca de 300 mícrons, mais preferivelmente menor do que cerca de 250 mícrons, e ainda mais preferivelmente menor do 25 que cerca de 200 mícrons. Em algumas formas de realização, a dimensão máxima mediana ou média da quantidade total de partículas reforçadoras é mais do que cerca de 10 mícrons, mais preferivelmente mais do que cerca de 50 mícrons, e ainda mais preferivelmente maior do que cerca de 80 mícrons.

Se desejado, as composições em pó da presente invenção também podem incluir quantidades de partículas tendo dimensões máximas outras que não aquelas especificadas acima.

As partículas reforçadoras podem apresentar qualquer dimensão transversalmente máxima adequada para obter as propriedades mecânicas desejadas. Nas formas de realização preferidas, as partículas reforçadoras apresentam uma dimensão transversalmente máxima de menos do que cerca de 100 mícrons, mais preferivelmente menos do que cerca de 80 mícrons, e ainda mais preferivelmente menos do que cerca de 50 mícrons. Preferivelmente, as partículas reforçadoras apresentam uma dimensão transversalmente máxima que é maior do que cerca de 3 mícrons, mais preferivelmente maior do que cerca de 10 mícrons, e ainda mais preferivelmente maior do que cerca de 15 mícrons.

Em algumas formas de realização, a dimensão transversalmente máxima mediana ou média da quantidade total de partículas reforçadoras é menor do que cerca de 100 mícrons, mais preferivelmente menor do que cerca de 80 mícrons, e ainda mais preferivelmente menor do que cerca de 50 mícrons. Em algumas formas de realização, a dimensão transversal máxima mediana ou média da quantidade total de partículas reforçadoras é mais do que cerca de 3 mícrons, mais preferivelmente mais do que cerca de 10 mícrons, e ainda mais preferivelmente mais do que cerca de mícrons.

Se desejado, as composições em pó da presente invenção também podem incluir as quantidades de partículas tendo uma dimensão transversalmente máxima outras que não aquelas especificadas acima.

As partículas reforçadoras adequadas para produzir os artigos de LS tendo as propriedades mecânicas desejadas podem ser formadas a partir de qualquer material adequado. Os exemplos de partículas reforçadoras adequadas podem incluir os seguintes tipos de partículas (preferivelmente quando em uma forma partícula tendo um relação de aspecto adequado, a dimensão máxima, e/ou dimensão transversalmente máxima): partículas inorgânicas tais como partículas de boro, partículas cerâmicas, partículas vítreas (por exemplo, fibras de vidro), e partículas minerais; partículas orgânicas tais como partículas de carbono (por exemplo, partículas de fibra de 5 carbono ou nanotubos de carbono) e partículas poliméricas (por exemplo, partículas de poliéster, partículas de poliamida - incluindo partículas de aramida tais como fibras KEVLAR, e partículas de álcool polivinílico); as partículas que contem constituintes tanto orgânicos quanto inorgânicos; e misturas destes. Por razões debatidas mais abaixo, preferivelmente pelo 10 menos algumas (e em algumas formas de realização todas ou substancialmente todas) das partículas reforçadoras são partículas minerais.

Algumas partículas reforçadoras (por exemplo, asbestos) que podem atingir as propriedades mecânicas desejadas podem apresentar um risco à saúde humana. Tais partículas reforçadoras podem ser usadas sob 15 certas circunstâncias; não obstante, as composições em pó da presente invenção preferivelmente incluem as partículas reforçadoras que não apresentam um risco à saúde para os manuseadores da composição em pó ou dos artigos formados a partir deles. Preferivelmente, as partículas reforçadoras apresentam propriedades físicas (por exemplo, tamanhos e/ou 20 densidades volumétricas das partículas) que evitam ou minimizam (1) a empoagem de quantidades inadequadas de partículas o ar durante a fabricação das composições em pó ou artigos subsequentes formados a partir delas, e/ou (2) o tempo em que as partículas, uma vez transportadas pelo ar, permanecem suspensas no ar.

Como debatido acima, as composições em pó da presente

invenção preferivelmente incluem uma quantidade de partículas reforçadoras tendo pelo menos algumas partículas minerais. As partículas minerais tais como, por exemplo, wolastonita são baratas e prontamente disponíveis no mercado comercial em quantidades volumétricas que são de qualidade consistente e adequada (diferente, por exemplo, de certas fibras de vidro). Como tais, partículas minerais podem ser incluídas nas composições em pó da presente invenção para reduzir ou eliminar o uso de partículas de custo superior (por exemplo, fibras de carbono e vidro). Além disso, as partículas minerais tais como, por exemplo, wolastonita são disponíveis nas formas branca e outras formas de cor clara, que permite que os artigos sejam produzidos tendo características estéticas que podem não ser possíveis usando quantidades similares de outras partículas tais como, por exemplo, fibras de carbono. Tais características estéticas podem permitir a produção de artigos tendo uma aparência branca, de cor clara, e/ou aparência brilhante. Além disso, a coloração de certas partículas minerais podem ser benéficas para processar a LS de modo eficaz (diferente, por exemplo, da cor escura das fibras de carbono, que como divulgado na seção “Fundamentos”, pode resultar na absorção de quantidades inadequadas de energia infravermelha que pode interferir com os processos de LS).

As composições em pó da presente invenção preferivelmente incluem pelo menos poucas partículas reforçadoras minerais. Nas formas de realização preferidas, as partículas reforçadoras minerais estão presentes na composição em pó da presente invenção em uma quantidade de pelo menos 20 cerca de 1 % em peso, mais preferivelmente pelo menos cerca de 2 % em peso, ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 3 % em peso, e muito favorável pelo menos cerca de 5 % em peso, com base no peso total da composição em pó. Preferivelmente, as partículas reforçadoras minerais estão presentes na composição em pó em uma quantidade de menos do que cerca de 25 80 % em peso, mais preferivelmente menos do que cerca de 50 % em peso, e ainda mais preferivelmente menos do que cerca de 40 % em peso, com base no peso total da composição em pó. Em algumas formas de realização, as partículas reforçadoras minerais constituem pelo menos cerca de 10 % em peso, mais preferivelmente pelo menos cerca de 25 % em peso, ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 50 % em peso, e muito favorável pelo menos cerca de 75 % em peso da quantidade total de partículas reforçadoras incluídas na composição em pó.

Certos procedimentos de trituração usados para produzir partículas minerais adequadamente medidas podem resultar na partícula tendo relações de aspecto inadequados para propósitos de produzir os artigos de LS tendo as propriedades mecânicas desejadas. Para fornecer as partículas minerais tendo aspectos de relação adequados, as partículas minerais são preferivelmente produzidas usando técnicas de trituração ou outras técnicas adequadas que não são excessivamente desagradáveis. Os exemplos de minerais a partir dos quais as partículas minerais tendo aspectos de relação adequados podem ser produzidos incluem minerais de silicato (por exemplo, silicatos de cálcio), minerais de cálcio (por exemplo, carbonatos de cálcio), minerais de bário (por exemplo, sulfatos de bário), minerais de magnésio (por exemplo, hidróxidos de magnésio), e misturas destes.

Em uma forma de realização preferida, as partículas minerais são minerais de silicato que foram adequadamente processados. Os exemplos de minerais de silicato a partir dos quais as partículas reforçadoras podem ser produzidas incluem ferro bustamita, Ca(Fe2+, Ca,Mn2+)[Si206]; bustamita, 20 (Mn2+,Ca)[SiOs]; vistepita, Mn5SnB2Si5O2Oi cascandita, Ca(Sc,Fe3+)[HSi309]; pectolita, NaCa2[HSi3Oc,]; denisovita, Ca2(K5Na)Si3O8(F5OH)2; serandita, Na(Mn2+,Ca)2 [HSi3O9]; fosagita, Ca4[(OH)2| Si3O9]; hilebrandita, Ca2 [(OH)21 SiO3]; wolastonita, CaSiO3 (por exemplo, wolastonita-7T, wolastonita-2M, etc.); ranquinita, Ca3Si2O7; quilcoanita, Ca3Si2O7; lamita, 25 Ca2SiO4; bredigita, Ca7Mg-(SiO4)4; hatrurita, Ca3[0|Si04]; rosenanita, HCa3 [Si3O9(OH)]; delaita, Ca6Si3On(OH)2; afuilita, Ca3 [HSiO4J2 2H20; xonotlita, Ca6-Si6Oi7(OH)2; jafeita, Ca6[(OH)6| Si2O7]; suolunita, Ca2[H2Si207] H2O; quilalaita, Ca3[Si207] 0,5H20; oquenita, CaSi205 2H20; riversideita, Ca5Si6Oj6(OH)2 2H20; trabzonita, Ca4Si3Oi0 2H20; girolita, Ca4(Si6O15)-(OH)2 JH2O; fosalasita, Ca3[Si2O7]-SH2O; tobermorita, Ca5SÍ6(0, 0H)18-5H20; clinotobermorita, Ca5[Si308(0H)2]2,4H20-Ca5[Si60n] 5H20; necoita, Ca3Si6Oi2(OH)6 5H20; plombierita, Ca5Si6Oi6(OH)2 VH2O; jenita, Ca9H2Si6Oi8(OH)8 6H20; silimanita [Al2SiO5]; tremolita

[Ca2Mg5Si8O22(OH)2] e outros, e misturas destes.

A wolastonita é uma fonte de partículas reforçadoras preferida. Além dos benefícios divulgados acima, a wolastonita apresenta baixa umidade e absorção de óleo, baixo teor volátil, e/ou alto brilho ou brancura cada um o qual pode ser desejável em certas formas de realização. Em algumas formas de realização, a wolastonita pode conter pequenas quantidades de ferro, magnésio, e manganês que pode ser substituído no lugar de cálcio.

Na presente forma de realização preferida, a partículas reforçadoras de wolastonita são acirculares. Os exemplos de partículas reforçadoras acirculares de wolastonita comercialmente disponíveis adequadas incluem a linha FILLEX de produtos (por exemplo, os produtos FILLEX 1AE1, 7AE1, 6-AF3, e 2AH3) comercialmente disponíveis da H. Osthoff-Petrasch GmbH & Co. de KG, Alemanha, e o produto A-60 comercialmente disponível da Wolkem (índia), NYCO Minerais Inc. (EUA) e R.T. Vanderbilt Co. Inc. (EUA).

As partículas reforçadoras da presente invenção podem ser de superfície tratada ou modificada. Tal modificação de superfície pode resultar em um dos seguintes benefícios: estética melhorada (por exemplo, aparência, resolução, etc.), fabricação aumentada, estabilidade dimensional aumentada, características de superfície aumentadas (por exemplo, repelência à água aumentada ou hidrofobicidade), retirada da umidade melhorada entre a resina e componentes enchedores, propriedades reológicas controladas (por exemplo, carga superior com eliminação ou redução nos aumentos da viscosidade), dispersão de enchedor melhorada (por exemplo, eliminação ou redução na ocorrência de aglomerados de enchedores), e combinações destes. O tratamento de superfície de silano é um exemplo de um tratamento de superfície preferido.

As partículas reforçadoras da presente invenção preferivelmente têm uma densidade volumétrica de pelo menos cerca de 0,3 gramas por centímetro cúbico (“g/cm3”), mais preferivelmente pelo menos cerca de 0,5 g/ cm3 e ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 0,7 g/ cm3. Nas formas de realização preferidas, as partículas reforçadoras preferivelmente têm uma densidade volumétrica de menos do que cerca de 5

3 * * 3

g/ cm , mais preferivelmente menor do que cerca de 4 g/ cm , e ainda mais preferivelmente menor do que cerca de 2 g/ cm3.

Como divulgado acima, as composições em pó da presente invenção preferivelmente incluem um ou mais pós poliméricos sinterizáveis a laser. Quando adequadamente processados em uma máquina de LS, os pós poliméricos sinterizáveis a laser são preferivelmente capazes de formar um artigo de LS tendo uma matriz polimérica. Os exemplos de pós poliméricos sinterizáveis a laser adequados podem incluir os pós adequadamente formados a partir das poliamidas, poliésters, poliolefmas (por exemplo, polietileno e polipropileno), poliétercetonas, poliuretanos, acetatos de polivinila, polimetacrilatos, componentes fenólicos, ionômeros, poliacetais, copolímeros de acrilonitrila-butadieno-estireno, poliimidas, poli-carbonatos, copolímeros e misturas destes.

As máquinas de LS comercialmente disponíveis na atualidade são tipicamente capazes de sinterizar os materiais tendo uma temperatura de fusão de cerca de 230° C ou menos. Para ser útil nos processos que utilizam tais máquinas, as composições em pó da presente invenção preferivelmente incluem pelo menos um pó polimérico sinterizável a laser tendo uma temperatura de fusão de menos do que cerca de 230° C, mais preferivelmente menos do que cerca de 220° C, e ainda mais preferivelmente menos do que cerca de 210° C.

As composições em pó da presente invenção preferivelmente não fundem em uma temperatura menor do que ou igual a uma temperatura máxima na qual os artigos de LS formados a partir deles são desejados 5 desempenhar. Nas formas de realização preferidas, o um ou mais pós poliméricos sinterizáveis a laser preferivelmente têm uma temperatura de fusão de mais do que cerca de 130° C, mais preferivelmente mais do que cerca de 140° C, ainda mais preferivelmente mais do que cerca de 150° C, e muito favorável mais do que cerca de 170° C.

As composições em pó da presente invenção podem incluir

qualquer quantidade adequada d um ou mais pós poliméricos sinterizáveis a laser. Preferivelmente, a composição em pó inclui pelo menos cerca de 20 % em peso, mais preferivelmente pelo menos cerca de 50 % em peso, e ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 60 % em peso de pó polimérico 15 sinterizável a laser, com base no peso total da composição em pó. Nas formas de realização preferidas, a composição em pó inclui menos do que cerca de 97 % em peso, mais preferivelmente menos do que cerca de 85 % em peso, e ainda mais preferivelmente menos do que cerca de 80 % em peso de pó polimérico sinterizável a laser, com base no peso total da composição em pó. 20 Em uma forma de realização preferida, uma composição em

pó da presente invenção inclui um ou mais pós de poliamida sinterizáveis a laser. Os exemplos de poliamidas adequadas podem incluir náilon 6; náilon 6,6; náilon 6,10; náilon 6,12; náilon 6,13; náilon 8,10; náilon 8,12; náilon 10,12; náilon 11 (por exemplo, o produto RILSAN D60 disponível da 25 Arkema da Filadélfia, PA); náilon 12 (por exemplo, o produto DURAFORM PA disponível da 3D Systems de Valência, CA); náilon 12,12; náilons copolimerizados (por exemplo, a linha ELVAMIDA de copolímeros de náilon disponível da DuPont Co., Wilmington, DE e a linha VESTAMELT de copolímeros de náilon disponível da Degussa de Frankfurt, Alemanha); e copolímeros e misturas destes. Os pós de poliamida úteis adicionais podem incluir poliamidas de extremidade encapada tais como, por exemplo, a linha VESTOSINT de náilons de extremidade encapada (por exemplo, VESTOSINT X-1546 disponível da Degussa de Frankfurt, Alemanha).

5 As resinas de termocura também podem ser incluídas nas

composições em pó da presente invenção. As resinas de termocura tipicamente fornecem um artigo inflexível em um processo de LS. Os exemplos de resinas de termocura adequadas podem incluir epóxis, acrilatos, éteres vinílicos, poliésteres insaturados, bismaleimidas, copolímeros e 10 misturas destes. Em algumas formas de realização, as resinas termoplásticas, resinas de termocura, ou uma mistura de uma ou mais resinas termoplásticas e uma ou mais resinas de termocura podem ser incluídas em componentes em pó das composições em pó da presente invenção.

As partículas poliméricas que compõe o pó polimérico sinterizável a laser apresentam preferivelmente uma dimensão máxima de pelo menos cerca de 10 mícrons, mais preferivelmente pelo menos cerca de mícrons, e ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 40 mícrons. Nas formas de realização preferidas, as partículas poliméricas sinterizáveis a laser preferivelmente apresentam uma dimensão máxima de menor do que cerca de 200 mícrons, mais preferivelmente menos do que cerca de 150 mícrons, e ainda mais preferivelmente menos do que cerca de 80 mícrons. Em algumas formas de realização, as partículas reforçadoras e os pós poliméricos sinterizáveis a laser são selecionados de modo que a dimensão máxima das partículas reforçadoras é aproximadamente equivalente a ou menor do que a dimensão máxima das partículas poliméricas do pó polimérico sinterizável a laser.

O pó polimérico sinterizável a laser preferivelmente tem uma

λ

densidade volumétrica de pelo menos cerca de 0,3 g/ cm , mais

3 ·

preferivelmente pelo menos cerca de 0,35 g/ cm , e ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 0,4 g/ cm3. Nas formas de realização preferidas, o pó polimérico sinterizável a laser preferivelmente tem uma densidade volumétrica de menos do que cerca de 3 g/ cm3, mais preferivelmente menos do que cerca de 2 g/ cm3, e ainda mais preferivelmente 5 menos do que cerca de 1 g/ cm3.

As composições em pó da presente invenção também podem conter um ou mais outros ingredientes opcionais. Preferivelmente, os ingredientes opcionais não afetam adversamente as composições em pó ou os artigos formados a partir delas. Tais ingredientes opcionais podem ser 10 incluídos, por exemplo, para melhorar a estética; para facilitar a fabricação, processamento, e/ou manuseio das composições em pó ou artigos formados a partir delas; e/ou para além disso melhorar uma propriedade particular das composições em pó ou artigos formados a partir delas. Cada ingrediente opcional é preferivelmente incluído em uma quantidade suficiente para servir 15 seu propósito intencionado, porém, não em uma quantidade que afete adversamente uma composição em pó ou um artigo que resulta desta. Estes ingredientes opcionais são preferivelmente materiais particulados e podem incluir materiais orgânicos e inorgânicos. Os ingredientes opcionais preferivelmente têm uma tamanho de partícula na faixa do tamanho de 20 partícula do pó polimérico e/ou das partículas reforçadoras. Cada ingrediente opcional é preferivelmente triturado, se necessário, para o tamanho de partícula mediano e distribuição de tamanho de partículas desejados.

Cada ingrediente individual opcional, se presente, tipicamente está presente na composição em pó em uma quantidade de cerca de 0,1 % em 25 peso a cerca de 50 % em peso. A quantidade total de ingredientes opcionais na composição em pó preferivelmente varia de cerca de 0 % em peso até cerca de 50 % em peso. Não é necessário para um ingrediente opcional fundir durante um processo de LS. Preferivelmente cada ingrediente opcional é adequadamente compatível com o um ou mais pós poliméricos e/ou partículas reforçadoras para fornecer um artigo forte e durável.

Em algumas formas de realização, a composição em pó da presente invenção contem um agente de fluxo opcional. O agente de fluxo preferivelmente está presente em uma quantidade suficiente para permitir que a composição em pó flua e nivele na superfície fabricada de uma máquina de LS. Quando presente, a composição em pó preferivelmente contem cerca de

0,01 % em peso a cerca de 5 % em peso, mais preferivelmente cerca de 0,05 % em peso to cerca de 2 % em peso, e ainda mais preferivelmente cerca de

0,1 % em peso a cerca de 1 % em peso de agente de fluxo, com base no peso 10 total da composição em pó. O agente de fluxo opcional é preferivelmente um material particulado inorgânico tendo uma dimensão máxima de menos do que cerca de 10 mícrons. Os exemplos de agentes fluxo adequados incluem sílica hidratada, alumina amorfa, sílica vítrea, fosfato vítreo, borato vítreo, óxido vítreo, dióxido de titânio, talco, mica, uma sílica vaporizada, caulin, 15 atapulgita, silicato de cálcio, alumina, silicato de magnésio, e misturas destes. A sílica vaporizada é um agente de fluxo preferido.

Em algumas formas de realização, a composição em pó da presente invenção pode inclui enchedores metálicos tais como, por exemplo, pó de alumínio, pó de cobre, pó de estanho, pó de bronze, e misturas destes.

Os ingredientes opcionais adicionais incluem, por exemplo,

toners, extensores, enchedores, corantes (por exemplo, pigmentos e tintas), lubrificantes, agentes anticorrosão, agentes tixotrópicos, agentes de dispersão, antioxidantes, promotores de adesão, estabilizadores claros, solventes orgânicos, tensoativos, retardantes de chama, e misturas destes.

Preferivelmente, cada ingrediente da composição em pó da

presente invenção é adequadamente seco (por exemplo, contem uma quantidade mínima de umidade - preferivelmente 2 % em peso ou menos). Todos os ingredientes da composição podem ser triturados moídos, fragmentado, ou de outro modo processado, se necessário, para fornecer um tamanho de partícula desejado ou faixa de tamanhos de partículas desejados.

As composições em pó da presente invenção podem ser formadas usando qualquer técnica adequada. Os ingredientes podem ser misturados juntos, todos de uma vez ou em qualquer ordem. Preferivelmente, 5 os ingredientes são misturados até uma composição em pó uniforme ter sido formada. Os ingredientes podem ser misturados usando mistura mecânica, mistura pneumática (por exemplo, jateando-se ar nos silos que contêm os vários componentes), ou qualquer outra técnica de mistura adequada. Após a mistura, a composição em pó resultante pode ser peneirada para fornecer um 10 pó tendo um tamanho de partícula e distribuição de tamanho de partícula desejados.

Em algumas formas de realização, as partículas reforçadoras podem ser misturadas por fusão com pelotas poliméricas ou pós poliméricos e depois pelotizadas em pequenas pelotas contendo as partículas reforçadoras 15 embebidas nestas. As pelotas podem ser então processadas usando quaisquer técnicas adequadas (por exemplo, trituramento criogênico) para formar uma composição em pó adequada.

Os artigos de LS da presente invenção podem ser produzidos a partir das composições em pó usando quaisquer processos de LS adequados. 20 Os artigos de LS da presente invenção preferivelmente incluem uma pluralidade de camadas sobrepostas e aderentes sinterizadas que incluem uma matriz polimérica tendo partículas de reforço dispersadas por toda a matriz polimérica.

As camadas sinterizadas de artigos de LS da presente invenção 25 podem ser de qualquer espessura adequada para o processamento de LS. A pluralidade de camadas sinterizadas tem cada uma, em média, preferivelmente pelo menos cerca de 50 mícrons de espessura, mais preferivelmente pelo menos cerca de 80 mícrons de espessura, e ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 100 mícrons de espessura. Em uma forma de realização preferida, a pluralidade de camadas sinterizadas tem cada uma, em média, preferivelmente menos do que cerca de 200 mícrons de espessura, mais preferivelmente menos do que cerca de 150 mícrons de espessura, e ainda mais preferivelmente menos do que cerca de 120 mícrons 5 de espessura

As Figuras 3A e 3B ilustram uma amostra representativa de uma forma de realização do artigo de LS 30, com a Figura 3A mostrando uma vista transversal do corte lateral esquemática do artigo de LS 30 e a Figura 3B mostrando uma vista do corte no topo transversal esquemática do artigo LS 30 10 como ao longo da linha 3B-3B da Figura 3A. As Figuras. 3A e 3B não são desenhadas em escala. O artigo LS 30 preferivelmente inclui uma pluralidade de camadas sinterizadas aderentes 32 que inclui a matriz polimérica 34 e as partículas reforçadoras 36 dispersadas por toda a matriz 34. Como apresentado nas Figuras 4A e 4B, em algumas formas de realização, as 15 dimensões máximas L das partículas de reforço 36 são preferivelmente orientadas substancialmente em paralelo a direção planar PD das camadas sinterizadas 32.

Certas formas de realização da composição em pó da presente invenção talvez formadas em moldes, por intermédio de um processo de LS 20 adequado, que são capazes de moldar os materiais fundidos (por exemplo, plásticos e borrachas) em produtos moldados. Em uma forma de realização preferida, a composição em pó é configurada de modo que um molde formado a partir dela é capaz de moldar adequadamente um material fundido tendo uma temperatura de mais do que 130° C, mais preferivelmente mais do que 25 cerca de 140° C, e ainda mais preferivelmente mais do que cerca de 150° C em um produto moldado.

MÉTODOS DE TESTE

A menos que de outro modo indicado, os seguintes métodos de teste foram utilizado nos Exemplos que seguem. O alongamento na quebra, a resistência à tração na quebra, e os testes de módulo de tensão foram realizados usando as espécimes de teste de osso canino com múltiplos propósitos tipo I A tendo de 150 mm de comprimento da International Standard Organization (ISO) 3167 tendo uma seção central que era de 80 mm 5 de comprimento por 4 mm de espessura por 10 mm de largura e tendo camadas sinterizadas orientadas em uma direção planar com o lado plano para cima com relação à face do plano para cima das espécimes de teste (isto é, em uma direção similar àquela das espécimes de teste de LS para o teste de HDT).

A. Temperatura de Desvio de Calor

O teste de HDT foi realizado usando o Método A da ISO 75- 2:2004 para avaliar as propriedades mecânicas dos artigos de LS em temperaturas elevadas. De acordo com método A da ISO 75-2:2004, 1,8 megapascais (“MPa”) foram aplicadas a 80 x 10 x 4 milímetros (mm) 15 (comprimento x largura x espessura) de espécimes de teste de LS na posição com o plano para cima.

B. Alongamento na Quebra

O teste de alongamento na quebra foi realizando de acordo com a ISO 527. As espécimes de teste de LS formadas a partir da 20 composições em pó da presente invenção preferivelmente apresentaram um alongamento na quebra de pelo menos cerca de 3 %, mais preferivelmente pelo menos cerca de 5 %, e ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 10%.

C. Resistência à tração na Quebra

O teste de resistência à tração na quebra foi realizado de

acordo com a ISO 527. As espécimes de teste de LS formadas a partir das composições em pó da presente invenção preferivelmente apresentaram uma resistência à tração na quebra de pelo menos cerca de 30 MPa, mais preferivelmente pelo menos cerca de 40 MPa, e ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 50 MPa.

D. Módulo de Tensão

O teste de módulo de tensão foi realizado de acordo com a ISO 527. As espécimes de teste de LS formadas a partir das composições em pó da 5 presente invenção preferivelmente apresentaram um módulo de tensão de pelo menos cerca de 3.000 MPa, mais preferivelmente pelo menos cerca de 4.000 MPa, e ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 5.000 MPa. EXEMPLOS

A presente invenção é ilustrada pelos seguintes exemplos. 10 Deve ser entendido que os exemplos, materiais, quantidades, e procedimentos particulares devem ser amplamente interpretados de acordo com o escopo e espírito da invenção como aqui apresentado. A menos que de outro modo indicado, todas as partes e porcentagens estão em peso e todos os pesos moleculares são pesos moleculares médios. A menos que de outro modo 15 especificado, todos os produtos químicos utilizados são comercialmente

disponíveis, por exemplo, da Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri. ABREVIAÇÕES, DESCRIÇÕES, E FONTES DE MATERIAIS

A60 Wolastonita não tratada da MIAL - Feldmeilen da Suiça, que de acordo com a literatura de produtos tem uma relação de aspecto de cerca de 15:1 a 20:1. AEROSIL R920 Sílica amorfa de superfície tratada da Degussa de Frankfurt, Alemanha. ALUMET H30 Pó de alumínio substancialmente esférico da Valimet de Stockton, CA. DURAFORM PA Pó de náilon não preenchido 12 para LS da 3D Systems de Valência, CA. DURAFORM GF Pó de náilon preenchido com vidro 12 para LS da 3D Systems de Valência, CA contendo 50 % em peso de partículas de vidro substancialmente esféricas. FILLEX I AF 1 Wolastonita de superfície tratada com silano da MIAL - Feldmeilen da Suíça, que de acordo com a literatura de produtos tem uma relação de aspecto de cerca de 15:1 a 20:1. FILLEX2 AH3 Wolastonita de superfície tratada com silano da MIAL - Feldmeilen da Suíça, que de acordo com a literatura de produtos tem uma relação de aspecto de cerca de 15:1 a 20:1. Náilon 11 Pó de náilon RILSAN D60 11 da Arkema da Filadélfia, PA. SV-44 wolastonita não tratada de relação de aspecto alta da MLAL - Feldmeilen da Suíça, que de acordo com a literatura de produtos tem uma relação de aspecto de cerca de 15:1 a 44:1. VESTAMELT 3261 Pelotas adesivas de copoliamidas fundidas a quente da Degussa de _ Frankfurt, Alemanha._

PREPARAÇÃO DOS MATERIAIS

A estrutura de composição das composições em pó de cada um dos respectivos exemplos de 1 a 8 e Exemplos Comparativos A e B é fornecida abaixo na Tabela 1.

Os Exemplos Comparativos AeB são composições em pó

comercialmente disponíveis que foram adquiridas.

Exemplos de 1 a 7: Preparação de pós poliméricos contendo wolastonita

Para cada uma das composições em pó dos Exemplos de 1 a 7, os materiais listados na Tabela 1 foram adicionados nas quantidades indicadas 10 ao recipiente de mistura de um misturador Mixaco Mischer CM 150. Os materiais foram misturados secos em 100 rotações por minuto (“rpm”) em três etapas de mistura de 45 segundos de duração para formar misturas de pós homogêneas.

Exemplo 8: Preparação de pó polimérico contendo wolastonita Os materiais do Exemplo 8 listados na Tabela 1, foram

adicionados nas quantidades indicadas ao recipiente de mistura de um misturador Mixaco Mischer CM 150 e misturados na temperatura ambiente em duas etapas de mistura de 30 segundos de duração. A mistura resultante foi composta em uma extrusora de hélice dupla FVB 19/25 (da OMC de 20 Sarono, Itália) e depois pelotizada em pequenas pelotas. Para produzir um pó adequado para as aplicações de LS, as pelotas resultantes foram continuamente alimentadas em uma taxa de entre 100 e 300 gramas por minuto em um moinho Alpine Contraplex 160 C e moídas criogenicamente entre cerca de 12.000 e 16.000 rpm em uma temperatura de cerca de -50° C.

Tabela 1

Material1 Exemplo A’ B 1“ 2 3 4 5“ 6“ 7 8“ DURAFORM PA 100 30 30 30 30 26 DURAFORM GF 100 Náilon 11 30 VESTAMELT 3261 30 30 A60 10 10 10 4 10 FILLEX I AF 1 10 SV-44 10 FILLEX 2AH3 10 AEROSIL R920 .050 .050 .050 .050 .050 .050 .040 ALUMET H30 10 4*

Materiais listados em por cento em peso.

**Materiais listados em quilogramas

MICROGRAFIA ELETRÔNICA DE REFLEXÃO DO PÓ POLIMÉRICO CONTENDO WOLASTONITA A Figura 4A é um micrografia eletrônica de reflexão de pó de

náilon DURAFORM PA não preenchido 12. A Figura 4B é um micrografia eletrônica de reflexão de uma composição em pó da presente invenção preparada conforme o método dos Exemplos de 1 a 7 que inclui 75 % em peso de pó de náilon DURAFORM PA 12 e 25 % em peso de wolastonita 10 A60. As partículas de wolastonita são as partículas recortadas, semelhantes a agulha apresentadas na Figura 4B.

PRODUÇÃO DOS ARTIGOS DE LS

Para avaliar a adequabilidade dos pós dos Exemplos de 1 a 8 para produzir os artigos de LS, cada uma dos respectivos pós dos Exemplos de 1 a 8 foram aplicados a uma superfície produzida de um sistema VANGUARD HS LS (da 3D Systems de Valência, CA) e usados para construir os artigos de LS. Os artigos de LS foram produzidos usando espessuras de camada de entre cerca de 0,1 e 0,15 mm, um ajuste de potência do laser de entre cerca de 20 e 50 Watts, e um espaçamento de varredura a laser entre cerca de 0,15 mm e 0,40 mm. Os artigos de LS resultantes apresentaram boa coloração e resolução e não apresentaram qualquer ondulação perceptível, deste modo indicando que os pós dos Exemplos de 1 a 8 foram adequados para o uso na formação de artigos de LS. PROPRIEDADES MECÂNICAS Para avaliar as propriedades mecânicas dos artigos de LS da

presente invenção, as espécimes de teste foram produzidas a partir dos pós de cada Exemplo de 1 a 8 e Exemplos Comparativos AeB usando o sistema VANGUARD HS LS. Entre 4 e 5 das espécimes de teste de cada um dos respectivos pós foram submetidas aos métodos de teste descritos acima na seção “Métodos de Teste”. Os resultados destes testes são apresentados abaixo na Tabela 2.

5 Como ilustrado pela tabela 2, as espécimes de teste dos

Exemplos de 1 a 8 apresentaram uma ou mais propriedades mecânicas desejáveis com relação às espécimes de teste não preenchidas do Exemplo Comparativa A, com as espécimes de teste de cada um destes Exemplos apresentando uma HDT que foi notadamente maior do que aquele do Exemplo Comparativo A. Além disso, as espécimes de teste dos Exemplos de

1 a 6 apresentaram resistência à tração na quebra que foi similares àquela do Exemplo Comparativo A (com as espécimes de teste do Exemplo 4 apresentando uma resistência à tração na quebra levemente maior do que aquela da espécime de teste do Exemplo Comparativo A). Além disso, o 15 alongamento na quebra e os valores modulares apresentados nas espécimes de teste dos Exemplos de 1 a 8 foram aceitáveis.

As espécimes de teste do Exemplo Comparativo B (contendo 50 % em peso das partículas enchedoras de vidro esférico) também apresentaram uma HDT aumentado em relação ao Exemplo Comparativo A, 20 mas não tão alto quanto a HDT apresentada pelas espécimes de teste dos Exemplos 1, 2 e de 4 a 6. Não obstante, diferente das espécimes de teste dos Exemplos de 1 a 6, a espécime de teste do Exemplo Comparativo B apresentou uma resistência à tração na quebra substancialmente diminuída em relação às espécimes de teste do Exemplo Comparativo A. Como tal, os 25 artigos de LS formados a partir do Exemplo Comparativo B podem ser inadequados para algumas aplicações de LS que necessitam de uma HDT maior do que cerca de 134° C e/ou uma resistência à tração maior do que cerca de 27 MPa. Enquanto não intencionado ser limitado pela teoria, a resistência à tração diminuída das espécimes de teste do Exemplo Comparativo A é pensada ser atribuível à relação de aspecto baixa das partículas enchedoras esféricas de vidro.

Deste modo, os resultados da Tabela 2 indicam que as espécimes de teste que contêm as wolastonitas dos Exemplos de 1 a 8 5 apresentaram HDT aumentada em relação ao artigo de LS não preenchido (isto é, as espécimes de teste do Exemplo Comparativo A). Além disso, as espécimes de teste que contêm wolastonita dos Exemplos de 1 a 6 não apresentaram uma resistência à tração na quebra diminuída (em relação às espécimes de teste do Exemplo Comparativo A) tal como que apresentaram 10 em um artigo de LS contendo partículas preenchedoras de vidro convencionais (isto é, as espécimes de teste do Exemplo Comparativo B).

Tabela 2

Exemplo Alongamento Resistência à tração Modulo(MPa) HDT (° C) (%) (MPa) A 12 46 1550 88 B 2 27 4712 134 1 4 41 4732 158 2 7 45 2320 135 3 4 43 5495 127 4 5 47 5029 145 5 46 5129 155 6 5 45 5018 162 7 4 31 3680 125 8 3 30 4315 127 As operações de sinterização a laser convencionais foram conduzidas usando os pós do Exemplo 6 e do Exemplo Comparativo A para 15 formar as espécimes de teste. Otimizando-se os parâmetros da operação do sistema de sinterização a laser, as espécimes de teste que contêm wolastonita do Exemplo 6 foram produzidas as quais apresentaram resistência à tração que foi tanto (i) em excesso de 50 MPa quanto (ii) maior do que a resistência à tração das espécimes de teste do Exemplo Comparativo A. A resistência à 20 tração aumentada foi obtida sem comprometer outras propriedades mecânicas das espécimes de teste.

A divulgação completa de todas as Patentes, Pedidos de Patente, e Publicações, e material eletronicamente disponível aqui citadas são incorporados por referência. A descrição detalhada e exemplos precedentes foram dados apenas para clareza de entendimento. Nenhuma limitação desnecessária deve ser entendida a partir destes. A invenção não é limitada aos detalhes exatos apresentados e descritos, as variações óbvias àquele 5 habilitado na técnica serão incluídas dentro da invenção definida pelas reivindicações.

Claims

1. Composição em pó, caracterizada pelo fato de que compreende: pelo menos um pó polimérico sinterizável a laser; e pelo menos cerca de 3 por cento em peso de partículas reforçadoras tendo uma relação de aspecto de pelo menos cerca de 5:1 e uma dimensão máxima de menor do que cerca de 300 mícrons, com base no peso total da composição em pó; em que pelo menos uma porção das partículas reforçadoras são partículas minerais que compreendem pelo menos cerca de 1 % em peso da composição em pó, com base no peso total da composição em pó.

2. Composição em pó de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas minerais compreendem pelo menos cerca de 3 % em peso da composição em pó, com base no peso total da composição em pó.

3. Composição em pó de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas reforçadoras têm uma relação de aspecto de pelo menos cerca de 20:1.

4. Composição em pó de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas minerais compreendem um silicato.

5. Composição em pó de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas minerais compreendem wolastonita.

6. Composição em pó de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas reforçadoras têm uma dimensão máxima de mais do que cerca de 10 mícrons.

7. Composição em pó de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um pó polimérico compreende uma poliam ida, um poliéster, uma poliolefína, uma poliétercetona, um poliuretano, um acetato de polivinila, um polimetacrilato, um composto fenólico, um ionômero, um poliacetal, um copolímero de acrilonitrila- butadieno-estireno, uma poliimida, um policarbonato, ou uma mistura destes.

8. Composição em pó de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um pó polimérico compreende náilon-6,10; náilon-6,12; náilon 6,13; náilon 8,10; náilon 8,12; náilon 10,10; náilon 10,12; náilon 12,12; náilon-11; náilon-12; ou um mistura destes

9. Composição em pó de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, quando a composição em pó é sinterizada a laser para formar um espécime de teste, as partículas reforçadoras estão presentes em uma quantidade suficiente para aumentar a temperatura de desvio de calor da espécime de teste por pelo menos cerca de 10° C com relação a espécime de teste de referência produzida pela sinterização a laser do pelo menos um pó polimérico na ausência das partículas reforçadoras.

10. Composição em pó de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, quando a composição em pó é sinterizada a laser para formar uma espécime de teste, a espécime de teste tem uma temperatura de desvio de calor de pelo menos cerca de 130° C.

11. Composição em pó de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, quando a composição em pó é sinterizada a laser para formar uma espécime de teste, a espécime de teste tem uma temperatura de desvio de calor de pelo menos cerca de 150° C.

12. Composição em pó de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, quando a composição em pó é sinterizada a laser para formar uma espécime de teste, a espécime de teste tem uma resistência à tração de pelo menos cerca de 40 MPa.

13. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer a composição em pó como definida na reivindicação .1, e sinterizar a laser seletivamente a composição em pó para formar um artigo tridimensional.

14. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que também compreende: misturar em fusão: as partículas reforçadoras e, o pelo menos um pó ou pelotas poliméricas contendo o material do pelo menos um pó polimérico; e formar a composição em pó a partir da mistura resultante.

15. Artigo tridimensional, caracterizado pelo fato de que é preparado pelo método como definido na reivindicação 14.