DE102017203962A1 - Material as starting material for the selective laser sintering process - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Material als Ausgangsstoff für das Selektive Laser Sinterverfahren, insbesondere ein Material mit Flammschutzeigenschaften. Durch die Erfindung wird erstmals ein Ausgangsstoff zur Verarbeitung mittels SLS-Verfahren angegeben, der eine hohe Flammwidrigkeit bei gleichzeitig optimalen mechanisch-technischen Eigenschaften zeigt, wie sie beispielsweise zur Verwendung in Fahrzeugen, beispielsweise in öffentlichen Verkehrsmittel und/oder im Flugverkehr und/oder Gebäuden erforderlich sind.

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The invention relates to a material as a starting material for the selective laser sintering process, in particular a material with flame retardancy. By means of the invention, a starting material for processing by means of SLS process is specified for the first time, which exhibits high flame resistance combined with optimum mechanical and technical properties, as required, for example, for use in vehicles, for example in public transport and / or in aviation and / or buildings are.
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Description

Die Erfindung betrifft ein Material als Ausgangsstoff für das Selektive Laser Sinterverfahren, insbesondere ein Material mit Flammschutzeigenschaften und gleichzeitig optimalen mechanischen Eigenschaften wie Bruchdehnung, Zugfestigkeit, Elastizität.The invention relates to a material as a starting material for the selective laser sintering process, in particular a material with flame retardancy and at the same time optimum mechanical properties such as elongation at break, tensile strength, elasticity.

Als Selektives-Laser-Sinterverfahren wird ein Prozess bezeichnet, bei dem Kunststoff in Pulverform, schichtweise bevorzugt vollständig aufgeschmolzen bzw. in den thermoplastischen Randbereichen angeschmolzen wird, dies insbesondere ohne Einsatz von Bindern, sondern durch Bestrahlen mit einem Laser, wobei nach Erstarrung ein Werkstoff hoher Dichte entsteht.As a selective laser sintering process is referred to a process in which plastic in powder form, preferably completely melted in layers or melted in the thermoplastic edge regions, this particular without the use of binders, but by irradiation with a laser, wherein after solidification a material higher Density arises.

Wie dargestellt, wird in dem Verfahren pulverförmiges Ausgangsmaterial durch einen Laser, beispielsweise einen CO2 Laser, ein Nd:YAG Laser oder einen sonstigen Laser gemäß einem vorgegebenen Bauteilplan in einem Pulverbett aufgeschmolzen.As shown, in the process powdered starting material is melted by a laser, for example a CO 2 laser, a Nd: YAG laser or other laser according to a predetermined component plan in a powder bed.

Aktuell gibt es kein Kunststoffpulver, welches im Selektiven Laser Sinter Verfahren, kurz SLS-Verfahren genannt, verarbeitet werden kann und Brandschutzanforderungen, insbesondere die hohen Brandschutzanforderungen nach DIN oder EN 45545 erfüllt. Ganz besonders fehlt auch ein Kunststoffpulver für das SLS-Verfahren, das den Brandschutzanforderungen R1 HL 3 oder EN 45545 genügt.Currently, there is no plastic powder that can be processed in the Selective Laser Sintering process, called SLS process for short, and meets fire protection requirements, in particular the high fire protection requirements according to DIN or EN 45545. In particular, a plastic powder for the SLS process that complies with the fire protection requirements R1 HL 3 or EN 45545 is enough.

Bislang werden Kunststoffe, die der normativen Anforderung nach DIN EN 45545 oder DIN 60695-11-10-20 oder Vorschrift UL 94 gerecht werden ausschließlich in konventionellen Thermoplastverarbeitungsverfahren, wie Spritzguß, Extrusion, Folienherstellung oder generativ im Fused Deposition Modeling, kurz FDM-Verfahren, verarbeitet. Das FDM-Verfahren birgt jedoch manche Nachteile, beispielsweise entstehen relativ anisotrope Werkstücke mit obendrein schlechten Oberflächeneigenschaften.So far, plastics that comply with the normative requirement DIN EN 45545 or DIN 60695-11-10-20 or regulation UL 94 are used exclusively in conventional thermoplastic processing methods, such as injection molding, extrusion, film production or generative in fused deposition modeling, short FDM process processed. However, the FDM process has some disadvantages, for example, arise relatively anisotropic workpieces with on top of poor surface properties.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Material zur Verarbeitung als Pulver im SLS-Verfahren bereitzustellen, das flammwidrig ist, optimale mechanische Eigenschaften zeigt und die entsprechenden Normen erfüllt.The object of the present invention is therefore to provide a material for processing as a powder in the SLS process which is flame-resistant, exhibits optimum mechanical properties and complies with the corresponding standards.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der vorliegenden Anmeldung, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbart ist, gelöst.This object is solved by the subject matter of the present application as disclosed in the specification and claims.

Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ein Kunststoff-Pulvermaterial als Ausgangsstoff für das SLS-Verfahren, ein Blend eines amorphen Kunststoffes wie Polyetherimid - PEI-, Polycarbonat -PC- und/oder Polyethersulfon PES, mit einem teilkristallinen Kunststoff wie einem Polyamid, beispielsweise -PA46-; Polyethersulfon -PSU-, Liquid Crystal Polymers - LCP-, Polyetherketon -PEK-, Poletherketonketon -PEKK-, Polyetheretherketon -PEEK- sowie sämtliche Derivate und/oder beliebige Mischungen und/oder Blends der genannten Verbindungen umfassend.Accordingly, the subject of the present application is a plastic powder material as a starting material for the SLS process, a blend of an amorphous plastic such as polyetherimide - PEI, polycarbonate -PC and / or polyethersulfone PES, with a semi-crystalline plastic such as a polyamide, for example -PA46 -; Polyethersulfone -PSU, Liquid Crystal Polymers - LCP-, polyetherketone -PEK-, Poletherketonketon -PEKK-, polyetheretherketone -PEEK- and all derivatives and / or any mixtures and / or blends of said compounds comprising.

Allgemeine Erkenntnis der Erfindung ist, dass teilkristalline Kunststoffe für das SLS-Verfahren zwar geeignet sind, aber bisher keine ausreichenden Eigenschaftsprofile wie Flammschutzeigenschaften, mechanische Eigenschaften, thermische Eigenschaften zeigen. Einige amorphe, temperaturstabile Kunststoffe hingegen bieten den gewünschten intrinsischen Flammschutz, eignen sich aber grundsätzlich nicht für die Verarbeitung im SLS-Verfahren, weil deren Schmelzenthalpie und Erstarrungseigenschaften sich für den Prozess, bei dem kurzfristig aufgeschmolzen wird damit folgend kurzfristig eine Erstarrung eintritt, nicht eignen. Durch die Mischung der beiden Komponenten, amorpher Kunststoff einerseits mit teilkristallinem Kunststoff andererseits, insbesondere durch Einstellung eines Mischungsverhältnisses der Komponenten, können die mechanischen Eigenschaften wie Elastizität, Bruchdehnung und Zugfestigkeit so kombiniert werden, dass ein optimales Eigenschaftsprofil für die jeweilige Anwendung resultiert.General knowledge of the invention is that semicrystalline plastics are indeed suitable for the SLS process, but so far have no adequate property profiles such as flame retardancy, mechanical properties, thermal properties. Some amorphous, temperature-stable plastics, on the other hand, offer the desired intrinsic flame retardancy, but are fundamentally unsuitable for use in the SLS process because their melting enthalpy and solidification properties are unsuitable for the process in which melting takes place in the short term. By mixing the two components, amorphous plastic on the one hand with semi-crystalline plastic on the other hand, in particular by adjusting a mixing ratio of the components, the mechanical properties such as elasticity, elongation at break and tensile strength can be combined so that an optimum property profile for each application results.

Dies ist umso erstaunlicher, als sogar behauptet werden kann, dass mit Blick auf das SLS-Verfahren die Anforderungen Brandschutz und mechanische Belastbarkeit konfliktionär sind. Durch Zugabe von „Brandhemmern“ in das Pulvermaterial für SLS kann die Flammwidrigkeit des Materials verbessert werden, was jedoch zu Lasten der mechanisch technologischen Eigenschaften wie Bruchdehnung, Elastizität und/oder Zugfestigkeit geht. Es existiert bis heute kein SLS-Pulverausgangsstoff, der die höchsten Brandschutzanforderungen bei ausreichend mechanischtechnologischen Eigenschaften gewährleistet.This is all the more astounding, as it can even be said that with regard to the SLS process, the requirements of fire protection and mechanical strength are conflicting. By adding "fire retardants" to the powder material for SLS, the flame retardance of the material can be improved, but at the expense of mechanical technological properties such as elongation at break, elasticity and / or tensile strength. To date, there is no SLS powder starting material which ensures the highest fire protection requirements with sufficient mechanical properties.

Vorliegend wurde ein Material entwickelt, welches die Brandschutzeigenschaften sowie die Verarbeitbarkeit im SLS-Verfahren gewährleistet. Es handelt sich um eine Mischung aus amorphem Kunststoff, wie PEI, PC und/oder PES mit teilkristallinen Kunststoffen wie PEEK, PEK, PEKK, PPA, PA9T und/oder PA4.6. Die beiden Blendkomponenten amorpher Kunststoff einerseits und teilkristalline Kunststoffkomponente andererseits können dabei ihrerseits als Mischungen und/oder Blends vorliegen oder als Reinsubstanz.In the present case, a material has been developed which ensures the fire protection properties and the processability in the SLS process. It is a mixture of amorphous plastic, like PEI, PC and / or PES with semi-crystalline plastics such as PEEK, PEK, PEKK, PPA, PA9T and / or PA4.6. The two blend components amorphous plastic on the one hand and partially crystalline plastic component on the other hand can be present in turn as mixtures and / or blends or as a pure substance.

Der fertig im SLS-Verfahren einsetzbare Blend aus den beiden oben genannten Blendkomponenten ist beispielsweise aus den jeweiligen Edukt-Polymeren in Granulatform durch Compoundieren - wiederum beispielsweise - in schmelzflüssiger Phase erhältlich. Aus dem so erhältlichen Granulat wird ein SLSgeeignetes Pulver in geeigneter Weise durch Mahlen hergestellt. Im Blend liegen dann vorzugsweise Inseln aus kristallinem Kunststoff in einer Matrix aus amorphem Kunststoff vor.The blend of the two above-mentioned blend components that can be used in the SLS process can be obtained, for example, from the respective starting material polymers in granular form by compounding-again, for example-in a molten phase. From the granules thus obtained, an SLS-suitable powder is suitably prepared by grinding. The blend is then preferably islands of crystalline plastic in a matrix of amorphous plastic.

Die Pulverkorngrößen liegen in dem für das SLS-Verfahren üblichen Bereich von kleiner 100µm, insbesondere im Bereich von 30µm bis 80 µm, insbesondere um die 50µm. Besonders geeignet sind Pulverformen, die eine gewisse Fließfähigkeit zeigen, damit sie im Pulverbett, beispielsweise mit einer Rakel, besser verarbeitbar sind. Dazu liegen gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Pulverkörner in abgerundeter Form vor.The powder particle sizes are in the usual range for the SLS process of less than 100 .mu.m, in particular in the range of 30 .mu.m to 80 .mu.m, in particular around 50 .mu.m. Particularly suitable are powder forms which show a certain fluidity so that they can be better processed in the powder bed, for example with a doctor blade. For this purpose, according to an advantageous embodiment of the invention, the powder grains are present in rounded form.

In dem SLS-geeigneten Blend aus amorphem und teilkristallinem Kunststoff liegen die beiden Blendkomponenten vorzugsweise in gleicher Volumenkonzentration vor. Als geeignete Mischungsverhältnisse hat sich der Bereich zwischen amorph zu teilkristallin wie 70 zu 30 bis amorph zu teilkristallin wie 30 zu 70 Volumenprozent herausgestellt. Insbesondere ist das Mischungsverhältnis 60 zu 40 bis 40 zu 60 und insbesondere ein hälftiges Mischungsverhältnis 50 zu 50, alle Angaben in Volumenprozent, vorteilhaft.In the SLS-suitable blend of amorphous and partially crystalline plastic, the two blend components are preferably present in the same volume concentration. As suitable mixing ratios, the range between amorphous to partially crystalline such as 70 to 30 to amorphous to partially crystalline such as 30 to 70 percent by volume has been found. In particular, the mixing ratio 60 to 40 to 40 to 60 and in particular a half mixing ratio 50 to 50 , all figures in volume percent, advantageous.

Die Dichten der zur Herstellung des Blends durch Compoundieren eingesetzten Edukt-Polymere liegen vorzugsweise im Bereich von 1 g/cm3 bis 2g/cm3 insbesondere im Bereich von 1 g/cm3 bis 1,5 g/cm3.The densities of the educt polymers used for preparing the blend by compounding are preferably in the range from 1 g / cm 3 to 2 g / cm 3, in particular in the range from 1 g / cm 3 to 1.5 g / cm 3 .

Deshalb ist das Mischungsverhältnis in Gew% ähnlich wie das Mischungsverhältnis in Volumenprozent, zwischen 30 zu 70 und 70 zu 30 als Zahlenangabe zum Verhältnis von amorphen zu teilkristallinen Kunststoffanteilen im Blend. Bei den Versuchen hat sich gezeigt, dass die Eigenschaften bei ungefähr gleichen Mischungsverhältnissen - also beispielsweise 45 zu 55 oder umgekehrt bis hin zu 50:50 - im Blend vorteilhaft sind.Therefore, the mixing ratio in wt% is similar to the mixing ratio in volume percent, between 30 to 70 and 70 to 30 as a numerical indication of the ratio of amorphous to semi-crystalline plastic components in the blend. The tests have shown that the properties at approximately the same mixing ratios - for example 45:55 or vice versa up to 50:50 - are advantageous in the blend.

Folgende Mischungen von Edukt-Polymeren wurden beispielsweise zur Compoundierung und damit zur Herstellung eines geeigneten Blends ausgetestet: Amorphes Edukt-Polymer Teilkristallin es Edukt-Polymer PEI PPS PEI PEK/PEEK PEI PA/PPA PES PPS PES PA PEI PPS PEI PEEK PEI PPA PA4.6 und/oder PPA PES PES PA9T PES PA4.6 PEI/PC PA4.6 PEI PEKK (PEK) PEI/PC PEKK The following mixtures of educt polymers have been tested, for example, for compounding and thus for producing a suitable blend: Amorphous educt polymer Partly crystalline in educt polymer PEI PPS PEI PEK / PEEK PEI PA / PPA PES PPS PES PA PEI PPS PEI PEEK PEI PPA PA4.6 and / or PPA PES PES pa9t PES PA4.6 PEI / PC PA4.6 PEI PEKK (PEK) PEI / PC PEKK

Im Folgenden wird die Erfindung noch anhand einer weiteren Tabelle, die das Schmelz- und Erstarrungsverhalten beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zu den Edukt-Polymeren in Reinform zeigt, näher erläutert. Wie gesagt können Blends auch in beliebigen anderen Mischungsverhältnissen im Sinne der Erfindung vorliegen. Die Temperaturen der Schmelzpunkte und Kristallisationspunkte in °C sind als TPEAkTemperatur angegeben. In der Tabelle bedeutet n.a. = nicht ausgewertet und nk = Nachkristallisation.

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Figure DE102017203962A1_0002
In the following, the invention will be explained in more detail with reference to a further table, which shows the melting and solidification behavior of exemplary embodiments of the invention in comparison with the educt polymers in pure form. As I said, blends can also be used in any other mixing ratios Present invention. The temperatures of the melting points and crystallization points in ° C are indicated as T PEAK temperature . In the table, na = not evaluated and nk = post-crystallization.
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Die in der oben gezeigten Tabelle aufgeführten DSC-Bestimmungen des Schmelz-Kristallisationsverhaltens dienen zum Test der Eignung des jeweiligen Blends als Ausgangsstoff im SLS-Verfahren. The DSC determinations of melt crystallization behavior listed in the table above serve to test the suitability of the respective blend as starting material in the SLS process.

Wichtig ist, dass beispielsweise ein Material ohne definierten Schmelzpunkt mit lediglich einer/einem Glasübergangstemperatur/-bereich keine Eignung zur Verwendung als Ausgangsstoff im SLS-Verfahren hat. In Bezug auf die Schmelzenthalpie zeigen Versuche, dass, je höher die Schmelzenthalpie des Blends desto besser die Verarbeitbarkeit im SLS-Verfahren. Generell konnte festgestellt werden, dass ein Blend mit einer Schmelzenthalpie unter 5 J/g sich weniger gut zur Verarbeitung im SLS-Verfahren eignet.It is important that, for example, a material without a defined melting point with only one / a glass transition temperature / range has no suitability for use as starting material in the SLS process. With respect to the enthalpy of fusion, experiments show that the higher the enthalpy of fusion of the blend, the better the processability in the SLS process. In general, it has been found that a blend with a melting enthalpy below 5 J / g is less suitable for processing in the SLS process.

Vorteilhaft für den SLS-Prozess ist unter anderem auch ein große Delta T eines gewählten Blends, also der Temperaturdifferenz zwischen Schmelzpunkt und Kristallisationstemperatur, beispielsweise Blend PEI/PPS (50:50) ΔT(Tmonset-Tkonset) bei ca. 263°C - 220°C = 43°C.Among other things, a large delta T of a selected blend, ie the temperature difference between melting point and crystallization temperature, for example blend PEI / PPS (for the SLS process), is advantageous for the SLS process. 50 : 50) ΔT (Tm onset -Tk onset ) at approx. 263 ° C - 220 ° C = 43 ° C.

Zur Testung der mechanischen Eigenschaften wurden beispielhafte Blends noch verschiedener Tests nach DIN EN ISO 527-1/-2 in Form von small tensile bars unterworfen. Dabei wurden folgende Messergebnisse erhalten:

  • Messung mit „Zwick Z2.5“;
  • „2.0kN transducer“; „10mm/min“;
  • Unter „Messung mit Zwick Z2.5“ wird eine Messung mit einer Messmaschine der entsprechenden Typenbezeichnung der dafür unter Fachleuten bekannten Fa. Zwick verstanden; wobei mit „2.0kN transducer“ ein Kraftaufnehmer von 2,0 kNewton bezeichnet wird und „10mm/min“ die Abzugsgeschwindigkeit und/oder die Verfahrgeschwindigkeit in mm/min in Anlehnung an annähernd DIN EN IS0 527-1/-2 ist, wobei wiederum die so genannten „small tensile bars“ Zugprüfkörper bezeichnen, die eine Größe von 4×1.5mm2 haben. Die Größe der Zugprüfkörper entspricht zwar nicht einer Norm, aber hier wird ja nur der relative Vergleich gemessen.
To test the mechanical properties, exemplary blends were subjected to various tests DIN EN ISO 527-1 / -2 subjected in the form of small tensile bars. The following results were obtained:
  • Measurement with "Zwick Z2.5";
  • "2.0kN transducer";"10mm / min";
  • "Measurement with Zwick Z2.5" is understood as meaning a measurement with a measuring machine of the corresponding type designation of the Zwick company known to those skilled in the art; where "2.0kN transducer" is a force transducer of 2.0kNewton and "10mm / min" is the withdrawal speed and / or travel speed in mm / min, approximate DIN EN IS0 527-1 / -2 is, again referred to as the so-called "small tensile bars" tensile specimens, which have a size of 4 × 1.5mm 2 . Although the size of the tensile specimens does not correspond to a standard, here only the relative comparison is measured.

Vorbehandlung der Probekörper:Pretreatment of the specimens:

Trocknen bei 120°C für 8 Stunden, danach Tempern für mindestens 96 Stunden bei 23°C/50r.F.Dry at 120 ° C for 8 hours, then heat for at least 96 hours at 23 ° C / 50r.F.

Aber bei dem Material geht es nicht nur um Flammschutz, sondern auch um mechanische-technische Eigenschaften, die durch das Material gemäß der Erfindung besonders gut sind, wie die nachstehenden Messungen gut zeigen. In den 1, 2 und 3 werden die Ergebnisse der Messung des E-Moduls, die Messung der nominalen Bruchdehnung und die Messung der Zugfestigkeit gezeigt.But the material is not only about flame retardancy, but also mechanical-technical properties, which are particularly good by the material according to the invention, as the following measurements show well. In the 1 . 2 and 3 The results of the measurement of the modulus of elasticity, the measurement of the nominal elongation at break and the measurement of the tensile strength are shown.

In dieser Zusammenstellung der mechanischen Kennwerte werden nochmal die hohen Bruchdehnungen bei den PEI/PEEK und PEI/PEKK-Blends deutlich.In this compilation of the mechanical characteristics, the high elongations at break in the PEI / PEEK and PEI / PEKK blends become clear again.

Die Zustandsänderung setzt bei der Onset-Temperatur ein. Bei der Peak-Temperatur liegt die höchste Enthalpie vor.The state change starts at the onset temperature. At the peak temperature, the highest enthalpy is present.

Die für den SLS-Prozess maßgeblichen ONSET Temperaturen für die Schmelze oder Kristallisation sind in der unten stehenden Tabelle ausgeführt.The ONSET temperatures for the melt or crystallization relevant for the SLS process are listed in the table below.

Tab. Blendsysteme für den Einsatz im SLS-Verfahren Kunststoffblend Schmelztemp. [°C] Kristallisationstemp. [°C] TS - TK amorph / semi-kristallin PEI / PPS (50:50) 263 220 43 PEI / PEEK (50:50) 328 301 27 PEI/ PPA (50:50) 292 279 13 PES / PPA(50:50) 285 277 8 PEI /PA9T(50:50) 292 273 19 Tab. Blend systems for use in the SLS process Plastic blend Schmelztemp. [° C] Kristallisationstemp. [° C] T S - T K amorphous / semi-crystalline PEI / PPS (50:50) 263 220 43 PEI / PEEK (50:50) 328 301 27 PEI / PPA (50:50) 292 279 13 PES / PPA (50:50) 285 277 8th PEI / PA9T (50:50) 292 273 19

Die Blends sind alle im SLS-Verfahren zu Produkten mit erheblichem Anwendungspotential verarbeitbar. Anwendungen sind beispielsweise in Fahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Verkleidungen im Innenraum und/oder Gehäuse und/oder Gehäuseteile verschiedenster Produkte, allgemein Teile zur äußeren Gestaltung eines Produktes.The blends can all be processed in the SLS process to produce products with considerable application potential. Applications are for example in vehicles, rail vehicles, interior panels and / or housing and / or housing parts of various products, generally parts for the external design of a product.

Die Messungen und Testergebnisse zeigen, dass die Blends grundsätzlich für die Verarbeitung im SLS-Verfahren geeignet sind. Aus den Daten ist jedoch auch ersichtlich, dass für den SLS-Prozess nicht alle Mischungen gleiche Eigenschaften zeigen und insbesondere, dass höhere Gehalte an teilkristallinem Edukt-Polymer vorteilhaft sind, da diese Blends eine hohe Schmelzenthalpie und/oder eine hohe Kristallisationsenthalpie haben.The measurements and test results show that the blends are basically suitable for processing in the SLS process. However, it can also be seen from the data that not all mixtures show the same properties for the SLS process and, in particular, that higher contents of semicrystalline educt polymer are advantageous since these blends have a high enthalpy of fusion and / or a high enthalpy of crystallization.

Im Folgenden wird anhand einer Compoundierung ein Beispiel zur Herstellung einer Ausführungsform eines beispielhaften Blends gemäß der Erfindung näher erläutert:In the following, an example for producing an embodiment of an exemplary blend according to the invention is explained in more detail on the basis of a compounding:

Bei der Mischung der Edukt-Polymere werden diese beispielsweise wie im Handel erhältlich eingesetzt. Über zwei oder mehr separate Dosierwagen werden diese Materialien in den Trichter über der Einfüllzone eines Zweischneckenextruders/-kneters gefüllt. Das darunter liegende Schneckenpaar fördert das Material im Zylinder zur Austragszone. Die Temperatur der Zonen liegt einheitlich bei allen Materialmischungen bei ca. 290°C, wie die unten stehende Tabelle zeigt. Die Schnecken bestehen aus einzelnen steckbaren Elementen und können der jeweiligen Compoundieraufgabe angepasst werden. In diesem Falle werden über Knetblöcke die Materialien aufgeschmolzen und die Mischung homogenisiert und über Mischelemente die Dispergierung verbessert.In the case of the mixture of the educt polymers, these are used, for example, as available commercially. Via two or more separate dosing trolleys, these materials are filled into the hopper above the filling zone of a twin-screw extruder / kneader. The underlying pair of screws conveys the material in the cylinder to the discharge zone. The temperature of the zones is uniform for all material mixtures at about 290 ° C, as shown in the table below. The screws consist of individual pluggable elements and can be adapted to the respective compounding task. In this case, the materials are melted over kneading blocks and the mixture is homogenized and the mixing is improved by means of mixing elements.

Grundsätzlich könnten die Materialien als Granulat und/oder als Pulver mit weiteren zusätzlichen Additiva gemischt werden. Die Zu-Dosierung zum Zweischneckenextruder kann als Trockenmischung, über einzelne Wagen und/oder an unterschiedlichen Stellen erfolgen.In principle, the materials could be mixed as granules and / or as a powder with other additional additives. The metered addition to the twin-screw extruder can take place as a dry mixture, via individual carriages and / or at different locations.

Der Austrag erfolgt als geschmolzener Strang durch eine Düse, wird dort abgekühlt und in einem Schneidgranulator anschließend zu Granulat verarbeitet, welches zur weiteren Verarbeitung verwendet wird. Dabei variieren je nach Austragsvolumen die Extrudergröße und/oder die Anzahl der Stränge.The discharge takes place as a molten strand through a nozzle, is cooled there and then processed in a cutting granulator to granules, which is used for further processing. Depending on the discharge volume, the extruder size and / or the number of strands vary.

Vor dem Abpacken erfolgt vorzugsweise noch eine Trocknung des gebildeten Blend-Materials, um den Restfeuchtegehalt gezielt einstellen zu können.Before packing, drying of the formed blend material preferably takes place in order to be able to set the residual moisture content in a targeted manner.

Der Blend wird in getrockneter Granulatform für den Mahlprozess bereitgestellt. Standardmäßig wechseln sich verschiedene Mahlverfahren mit anschließenden Separationen / Absiebungen ab. Eine vorteilhafte Vermahlung findet unter kryogener Umgebung statt. Unter Umständen kann über die splittrige Form der Partikel, beispielsweise in einer Mikroskop-Bildaufnahme, eine Vermahlung unter kryogener Umgebung nachweisbar sein.The blend is provided in dried granular form for the milling process. By default, different grinding processes alternate with subsequent separations / sieving. An advantageous grinding takes place under a cryogenic environment. Under certain circumstances, can be detectable in a cryogenic environment on the splintered shape of the particles, for example in a microscope image recording, a grinding.

Die Vermahlung der vorliegenden Materialsysteme führt zu splittrigen und faserigen Partikeln so dass nach einer vorteilhaften Ausführungsform zur besseren Verarbeitung im SLS-Prozess eine Verrundung der Partikel in der Mahltrommel und/oder in einem separaten Nachbearbeitungsschritt durchgeführt wird.The grinding of the present material systems leads to splintered and fibrous particles, so that according to an advantageous embodiment for better processing in the SLS process a rounding of the particles in the grinding drum and / or in a separate post-processing step is performed.

Die mit den oben genannten Pulvern als Ausgangsstoffen im SLS-Verfahren hergestellten Bauteile sind ohne Zugabe weiterer Additiva flammwidrig, insbesondere intrinsisch flammwidrig.The components produced with the abovementioned powders as starting materials in the SLS process are flame-resistant without the addition of further additives, in particular intrinsically flame-retardant.

Durch die Erfindung wird erstmals ein Ausgangsstoff zur Verarbeitung mittels SLS-Verfahren angegeben, der eine hohe Flammwidrigkeit bei gleichzeitig optimalen mechanisch-technischen Eigenschaften zeigt, wie sie beispielsweise zur Verwendung in Fahrzeugen, beispielsweise in öffentlichen Verkehrsmittel und/oder im Flugverkehr und/oder Gebäuden erforderlich sind.By means of the invention, a starting material for processing by means of SLS process is specified for the first time, which exhibits high flame resistance combined with optimum mechanical and technical properties, as required, for example, for use in vehicles, for example in public transport and / or in aviation and / or buildings are.

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Claims (17)

Kunststoff-Material als Ausgangsstoff für ein Selektives Laser Sinter (SLS) -Verfahren, ein Blend zumindest eines amorphen Kunststoffes mit zumindest einem teilkristallinem Kunststoff umfassend.Plastic material as starting material for a selective laser sintering (SLS) process comprising a blend of at least one amorphous plastic with at least one semicrystalline plastic. Kunststoff-Material nach Anspruch 1, wobei im Blend ein Mischungsverhältnis, angegeben in Volumenprozent, von amorphem zu teilkristallinem Kunststoff im Bereich von 70 zu 30 bis 30 zu 70 vorliegt.Plastic material after Claim 1 , wherein in the blend, a mixing ratio, in volume percent, of amorphous to semi-crystalline plastic in the range of 70 to 30 to 30 to 70 is present. Kunststoff-Material nach Anspruch 1 oder 2, wobei der amorphe Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe folgender Kunststoffe: Polyetherimid - PEI -, Polyethersulfon - PES-, und/oder Polycarbonat - PC- sowie beliebige Derivate, Mischungen und/oder Blends der genannten Verbindungen.Plastic material after Claim 1 or 2 , wherein the amorphous plastic is selected from the group consisting of the following plastics: polyetherimide PEI, polyethersulfone PES, and / or polycarbonate PC and any derivatives, mixtures and / or blends of said compounds. Kunststoff-Material nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Edukt-Polymer zur Herstellung des Blends flammwidrig ist.Plastic material according to one of the preceding claims, wherein at least one reactant polymer for the preparation of the blend is flame-retardant. Kunststoff-Material nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der amorphe Kunststoff und/oder der teilkristalline Kunststoff als Mischung und/oder Blend mehrerer Edukt-Polymere vorliegen.Plastic material according to one of the preceding claims, wherein the amorphous plastic and / or the semicrystalline plastic present as a mixture and / or blend of several reactant polymers. Kunststoff-Material nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der teilkristalline Kunststoff ausgewählt ist aus der Gruppe folgender Kunststoffe: Polyetheretherketon - PEEK-, Polyphthalamid - PPA -beispielsweise -PA9T -, Polyamid, beispielsweise -PA 4.6 -, Polyetherketonketon - PEKK-, Polyethersulfon -PSU - und/oder Polyetherketon - PEK- sowie beliebige Derivate, Mischungen und/oder Blends der genannten Verbindungen.Plastic material according to one of the preceding claims, wherein the semi-crystalline plastic is selected from the group consisting of the following plastics: polyetheretherketone - PEEK-, polyphthalamide - PPA-for example -PA9T -, polyamide, for example -PA 4.6 -, polyetherketone ketone - PEKK-, polyethersulfone - PSU and / or polyether ketone PEK and any derivatives, mixtures and / or blends of said compounds. Kunststoff-Material nach einem der vorstehenden Ansprüche, das intrinsisch flammwidrig ist.Plastic material according to one of the preceding claims, which is intrinsically flame-retardant. Kunststoff-Material nach einem der vorstehenden Ansprüche, das in Pulverform vorliegt.Plastic material according to one of the preceding claims, which is in powder form. Kunststoff-Material nach einem der vorstehenden Ansprüche, das Pulver in Korngrößen im Bereich unter 100µm, insbesondere im Bereich zwischen 30 µm bis 80 µm umfasst.Plastic material according to one of the preceding claims, comprising powder in particle sizes in the range below 100 μm, in particular in the range between 30 μm to 80 μm. Kunststoff-Material nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Pulver Körner, die abgerundet sind, umfasst.A plastic material according to any one of the preceding claims, wherein the powder comprises grains which are rounded. Kunststoff-Material nach einem der vorstehenden Ansprüche, erhältlich durch Compoundierung zumindest eines amorphen und zumindest eines teilkristallinen Edukt-Polymers.Plastic material according to one of the preceding claims, obtainable by compounding at least one amorphous and at least one semicrystalline educt polymer. Kunststoff-Material nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dichte der Edukt-Polymere im Bereich zwischen 1 g/cm3 und 2g/cm3 liegt.Plastic material according to one of the preceding claims, wherein the density of the educt polymers in the range between 1 g / cm 3 and 2g / cm 3 . Kunststoff-Material nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das teilkristalline Edukt-Polymer flammwidrige Eigenschaften hat.Plastic material according to one of the preceding claims, wherein the semicrystalline educt polymer has flame-retardant properties. Flammwidriges Bauteil, erhältlich durch Verarbeitung mittels SLS-Verfahren mit einem Kunststoff-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 13.Flame retardant component, obtainable by processing by means of SLS process with a plastic material according to one of Claims 1 to 13 , Flammwidriges Bauteil nach Anspruch 14, das Teil einer Innen-oder Außenverkleidung eines Fahrzeugs, Schiffs und/oder Flugzeugs ist.Flame retardant component after Claim 14 which is part of an interior or exterior trim of a vehicle, ship and / or aircraft. Flammwidriges Bauteil nach Anspruch 14, das Teil eines Gebäudes, eines beliebigen Produktes und/oder eines Gehäuses eines Produktes ist.Flame retardant component after Claim 14 which is part of a building, any product and / or housing of a product. Verwendung eines Kunststoff-Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Verarbeitung im Selektive Laser Sinter-SLS-Verfahren.Use of a plastic material according to one of Claims 1 to 13 for processing in the Selective Laser Sinter-SLS process.
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