EP3969501A1 - Copolymer powder with polyamide blocks and polyether blocks - Google Patents

Copolymer powder with polyamide blocks and polyether blocks

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Publication number
EP3969501A1
EP3969501A1 EP20737239.2A EP20737239A EP3969501A1 EP 3969501 A1 EP3969501 A1 EP 3969501A1 EP 20737239 A EP20737239 A EP 20737239A EP 3969501 A1 EP3969501 A1 EP 3969501A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blocks
polyamide
copolymer
equal
powder
Prior art date
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Pending
Application number
EP20737239.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alexis MORFIN
Benoît BRULE
Apolline PALAIS
Nadine Decraemer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arkema France SA filed Critical Arkema France SA
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Definitions

  • the present invention relates to a powder composition for a copolymer containing polyamide blocks and polyether blocks, as well as its method of preparation.
  • the invention also relates to the use of this powder and to articles made from it.
  • Copolymers with polyamide blocks and polyether blocks or “Polyether-Block-Amide” are thermoplastic elastomers without plasticizers which belong to the family of technical polymers. They can be easily processed by injection molding and extrusion of profiles or films. They can also be used in the form of filaments, threads and fibers for fabrics and nonwovens. They are used in the sports field in particular as parts of the soles of sports shoes or golf balls, in the medical field, in particular in catheters, angioplasty balloons, peristaltic belts, or in the automobile sector, in particular as synthetic leather, skins, dashboard, airbag element.
  • PEBA Polyether-Block-Amide
  • PEBAs marketed under the name Pebax® by Arkema, make it possible to combine, in the same polymer, unequaled mechanical properties with very good resistance to thermal or UV aging, as well as low density. They thus allow the development of light and flexible parts. In particular, at equivalent hardness, they dissipate less energy than other materials, which gives them very good resistance to dynamic stresses in bending or traction, and they exhibit exceptional springback properties.
  • polymers can also be used in the field of construction of three-dimensional articles by sintering.
  • a layer of polymer powder is selectively and briefly irradiated in a chamber by electromagnetic radiation (eg laser beam, infrared radiation, UV radiation), the result being that the powder particles impacted by the radiation melt.
  • electromagnetic radiation eg laser beam, infrared radiation, UV radiation
  • the molten particles coalesce and solidify rapidly to lead to the formation of a solid mass.
  • This process can easily and quickly produce three-dimensional articles by repeated irradiation of a succession of freshly applied powder layers.
  • This technology is generally used to produce prototypes, models of parts ("rapid prototyping ”) or to produce finished parts in small series (" rapid manufacturing "), for example in the automotive, nautical, aeronautics, aerospace, medical fields (prostheses, hearing systems , cellular fabrics), textiles, clothing and fashion, decoration, boxes for electronics, telephony, home automation, IT, lighting.
  • Layer by layer sintering processes require a prior transformation of the PEBAs in the form of powders. These powders must be suitable for use in sintering devices and allow the manufacture of flexible parts with satisfactory mechanical properties.
  • the quality of the manufactured parts as well as their mechanical properties depend on the properties of the PEBA powder.
  • the agglomeration of powder should be avoided, as it leads to the manufacture of three-dimensional articles having poor definition.
  • the powder must be able to be conveyed and form a uniform bed, without clumping or forming clusters or crevices. Otherwise, it cannot be transformed correctly.
  • the addition of an additive such as a flow agent can improve flow properties to some extent.
  • the powder coalescing requires a lot of energy, which does not allow to have parts having both good definition and good mechanical properties. In particular, they can reduce the elongation at break of the material
  • Document FR 2955330 A1 relates to a thermoplastic powder composition with a D50 of less than 100 ⁇ m, comprising: at least one block copolymer with a melting point of less than 180 ° C, from 15 to 50% by weight of at least one pulverulent filler Mohs hardness less than 6 and D50 less than 20 ⁇ m and 0.1 to 5% of a powder flow agent with D50 less than 20 ⁇ m.
  • the document relates in particular to the use of said composition for manufacturing flexible three-dimensional objects.
  • the use of powdered fillers makes it easier to grind and thus obtain the desired particle size.
  • the presence of fillers at a high content in the manufactured parts adversely affects their mechanical properties.
  • EP 0 968 080 A1 relates to a thermoplastic powder comprising a mixture of powdered flow agent and of a powdered block copolymer thermoplastic resin having a glass transition temperature not exceeding 50 ° C. This powder can be used for the manufacture of flexible three-dimensional objects.
  • Document EP 1 845 129 A1 relates to a process for manufacturing shaped articles from polymer powders by layer-by-layer sintering of the powder.
  • the powder comprises at least one block polyetheramide prepared from oligoamide-dicarboxylic acids and polyetherdiamines.
  • PEBA powder composition allowing the construction of three-dimensional articles by sintering in an efficient manner, in particular allowing to work with a wider working window and at a relatively low construction temperature, said articles. being characterized by good mechanical properties such as good flexibility.
  • PEBA powder composition having good recyclability.
  • the invention relates firstly to a composition
  • a composition comprising a powder of copolymer with polyamide blocks and polyether blocks, the copolymer being in the form of particles having a powdery fillers content of 0 to 10% by mass and the copolymer having a mass ratio of polyamide blocks on polyether blocks less than or equal to 0.7, the polyamide blocks having a number-average molar mass less than or equal to 1000 g / mol; and the composition comprising a flow agent in a content greater than or equal to 0.3% by mass.
  • the polyamide blocks have a number-average molar mass of less than or equal to 900 g / mol.
  • the mass ratio of the polyamide blocks to the polyether blocks is less than or equal to 0.65.
  • the flow agent is present at a content of less than or equal to 2% by mass.
  • the flow agent is chosen from silicas, in particular hydrated silicas, pyrogenic silicas, vitreous silicas and fumed silicas; alumina, especially amorphous alumina; glassy phosphates, glassy borates, glassy oxides, titanium dioxide, calcium silicates, magnesium silicates, talc, mica, kaolin, attapulgite, and mixtures thereof.
  • the particles of the powder have a size Dv10 greater than or equal to 30 ⁇ m and preferably greater than or equal to 35 ⁇ m. According to certain embodiments, the particles of the powder have a size Dv90 less than or equal to 250 ⁇ m and preferably less than or equal to 200 ⁇ m.
  • the particles of the powder have a Dv50 size of 80 to 150 ⁇ m, and preferably 90 to 120 ⁇ m.
  • the sizes Dv10, Dv50 and Dv90 are measured according to ISO 13320: 2009, for example by laser diffraction on a Malvern dry diffractometer, and by modeling the distribution of the particles according to ISO 9276.
  • the copolymer has an instantaneous hardness as measured according to ISO 868: 2003 from 20 to 75 Shore D, and preferably from 25 to 45 Shore D.
  • the polyamide blocks of the copolymer are blocks of polyamide 11, or of polyamide 12, or of polyamide 6, or of polyamide 10.10, or of polyamide 10.12, or of polyamide 6.10; and / or the polyether blocks of the copolymer are blocks of polyethylene glycol, polypropylene glycol or polytetrahydrofuran.
  • the polyamide blocks of the copolymer are blocks of polyamide 11, or of polyamide 12, or of polyamide 1010, or of polyamide 1012; and / or in which the polyether blocks of the copolymer are blocks of polyethylene glycol, polypropylene glycol or polytetrahydrofuran.
  • the polyether blocks have a number-average molar mass of 400 to 3000, preferably 800 to 2200 g / mol.
  • the invention also relates to a process for preparing the composition described above, comprising:
  • the contacting of the copolymer with the flow agent is carried out before grinding.
  • the grinding is cryogenic grinding.
  • the copolymer is provided in the form of granules.
  • the particles resulting from the grinding are sieved, the sieve residue being recycled to the grinding.
  • the invention also relates to the use of the composition described above, for the construction of a three-dimensional article layer-by-layer, by sintering caused by electromagnetic radiation.
  • the invention also relates to a three-dimensional article made from the composition described above, preferably by layer-by-layer construction by sintering caused by electromagnetic radiation.
  • the present invention makes it possible to meet the need expressed above. It more particularly provides a PEBA powder composition allowing the construction of three-dimensional articles by sintering in an efficient manner, in particular allowing to work with a wider working window and at a relatively low construction temperature, said articles being characterized by good mechanical properties such as good flexibility.
  • the composition according to the invention also exhibits good recyclability.
  • the three-dimensional articles can be obtained with good mechanical properties, in particular a high elongation at break.
  • the content of pulverulent fillers less than or equal to 10% by mass makes it possible to obtain three-dimensional articles with good impact resistance.
  • the presence of pulverulent fillers in PEBA particles at a content greater than 10% by mass can lead to fragile three-dimensional articles therefore having reduced impact resistance.
  • a mass ratio of polyamide blocks to polyether blocks of less than or equal to 0.7 also makes it possible to obtain three-dimensional articles having the desired flexibility properties.
  • three-dimensional articles made from the composition according to the invention exhibit a relatively low modulus of elasticity.
  • the presence of an amount greater than or equal to 0.3% by mass of flow agent further improves the flowability of the powder as well as its recyclability while maintaining the good mechanical properties of the three-dimensional articles.
  • the fact that the polyamide blocks have a number-average molar mass of less than or equal to 1000 g / mol makes it possible to implement the construction process at a relatively low working temperature, and to have a wide working window.
  • the fact that the polyamide blocks have a number-average molar mass of less than or equal to 1000 g / mol makes it possible to have a powder composition in which the PEBA copolymer has a relatively low melting temperature, and which is sufficiently distant from the crystallization temperature, which subsequently allows to work in a wide range of construction temperature values.
  • the fact of preferably bringing the PEBA copolymer into contact with the flow agent before the grinding step makes it possible to improve not only the efficiency (or yield) of the grinding but also the recycling of the polymer mixture.
  • flow agent to increase the efficiency of the powder preparation process. More particularly, thanks to the better flowability of this mixture, sieving can be carried out so as to recycle the largest particles to the mill.
  • the invention uses a polyamide block (PA) and polyether (PE) block copolymer, or "PEBA” copolymer.
  • PEBAs result from the polycondensation of polyamide blocks with reactive ends with polyether blocks with reactive ends, such as, among others, polycondensation:
  • polyamide blocks containing dicarboxylic chain ends with polyoxyalkylene blocks containing diamine chain ends obtained for example by cyanoethylation and hydrogenation of aliphatic ⁇ , w-dihydroxylated polyoxyalkylene blocks called polyetherdiols;
  • the PEBAs according to the invention are obtained by polycondensation 2) or 3), and preferably by polycondensation 3).
  • the polyamide blocks containing dicarboxylic chain ends originate, for example, from the condensation of polyamide precursors in the presence of a dicarboxylic acid chain limiter.
  • the polyamide blocks having diamine chain ends originate, for example, from the condensation of polyamide precursors in the presence of a chain-limiting diamine. Three types of polyamide blocks can advantageously be used.
  • the polyamide blocks come from the condensation of a dicarboxylic acid, in particular those having from 4 to 20 carbon atoms, preferably those having from 6 to 18 carbon atoms, and from an aliphatic or aromatic diamine. , in particular those having 2 to 20 carbon atoms, preferably those having 6 to 14 carbon atoms.
  • dicarboxylic acids examples include 1, 4-cyclohexyldicarboxylic acid, butanedioic, adipic, azelaic, suberic, sebacic, dodecanedicarboxylic, octadecanedicarboxylic and terephthalic and isophthalic acids, but also dimeric and isophthalic fatty acids. .
  • diamines examples include tetramethylene diamine, hexamethylenediamine, 1, 10-decamethylenediamine, dodecamethylenediamine, trimethylhexamethylene diamine, isomers of bis- (4-aminocyclohexyl) -methane (BACM), bis - (3-methyl-4- aminocyclohexyl) methane (BMACM), and 2-2-bis- (3-methyl-4- aminocyclohexyl) -propane (BMACP), para-amino-di-cyclo-hexyl-methane ( PACM), isophoronediamine (IPDA), 2,6-bis- (aminomethyl) -norbornane (BAMN) and piperazine (Pip).
  • BCM bis- (4-aminocyclohexyl) -methane
  • BMACM bis - (3-methyl-4- aminocyclohexyl) methane
  • BMACP 2-2-bis- (3-
  • PA 412, PA 414, PA 418, PA 610, PA 612, PA 614, PA 618, PA 912, PA 1010, PA 1012, PA 1014 and PA 1018 polyamide blocks are used.
  • PA-type polyamides XY X represents the number of carbon atoms resulting from the diamine residues, and Y represents the number of carbon atoms resulting from the diacid residues, in a conventional manner.
  • the polyamide blocks result from the condensation of one or more a, w-aminocarboxylic acids and / or one or more lactams having from 6 to 12 carbon atoms in the presence of a dicarboxylic acid having from 4 12 carbon atoms or a diamine.
  • lactams examples include caprolactam, enantholactam and lauryllactam.
  • ⁇ , w-amino carboxylic acid mention may be made of aminocaproic, 7-amino-heptanoic, 1-amino-1-undecanoic and 12-amino-dodecanoic acids.
  • the polyamide blocks of the second type are blocks of PA 1 1 (polyundecanamide), of PA 12 (polydodecanamide) or of PA 6 (polycaprolactam).
  • PA 1 1 polyundecanamide
  • PA 12 polydodecanamide
  • PA 6 polycaprolactam
  • X represents the number of carbon atoms resulting from the amino acid (or lactam) residues.
  • the polyamide blocks result from the condensation of at least one ⁇ , w-aminocarboxylic acid (or one lactam), at least one diamine and at least one dicarboxylic acid.
  • polyamide PA blocks are prepared by polycondensation:
  • said ⁇ Z ⁇ comonomer (s) being introduced in a proportion by weight advantageously ranging up to 50%, preferably up to 20%, even more advantageously up to 10% relative to all of the polyamide precursor monomers;
  • the dicarboxylic acid having Y carbon atoms which is introduced in excess relative to the stoichiometry of the diamine (s), is used as chain limiter.
  • the polyamide blocks result from the condensation of at least two a, w-aminocarboxylic acids or of at least two lactams having from 6 to 12 carbon atoms or of a lactam and a aminocarboxylic acid not having the same number of carbon atoms in the possible presence of a chain limiter.
  • aliphatic ⁇ , w-aminocarboxylic acid mention may be made of aminocaproic, 7-amino-heptanoic, 1-amino-1-undecanoic and 12-amino-dodecanoic acids.
  • lactam mention may be made of caprolactam, oenantholactam and lauryllactam.
  • aliphatic diamines mention may be made of hexamethylenediamine, dodecamethylenediamine and trimethylhexamethylene diamine.
  • cycloaliphatic diacids mention may be made of 1, 4-cyclohexyldicarboxylic acid.
  • aliphatic diacids mention may be made of butane-dioic, adipic, azelaic, suberic, sebacic, dodecanedicarboxylic acids and dimerized fatty acids.
  • dimerized fatty acids preferably have a dimer content of at least 98%; preferably they are hydrogenated; it's about for example products marketed under the brand “PRIPOL” by the company “CRODA”, or under the brand EMPOL by the company BASF, or under the brand Radiacid by the company OLEON, and polyoxyalkylenes a, w-diacids.
  • aromatic diacids mention may be made of terephthalic (T) and isophthalic (I) acids.
  • cycloaliphatic diamines examples include the isomers of bis- (4-aminocyclohexyl) - methane (BACM), bis- (3-methyl-4-aminocyclohexyl) methane (BMACM) and 2-2-bis- (3-methyl-4-aminocyclohexyl) -propane (BMACP), and para-amino-di-cyclo-hexyl-methane (PACM).
  • BAMN isophoronediamine
  • BAMN 2,6-bis- (aminomethyl) - norbornane
  • polyamide blocks of the third type As examples of polyamide blocks of the third type, the following may be mentioned:
  • 66/610/1 1/12 where 66 denotes hexamethylenediamine condensed with adipic acid, 610 denotes hexamethylenediamine condensed with sebacic acid, 1 1 denotes units resulting from the condensation of the acid aminoundecanoic and 12 denotes units resulting from the condensation of lauryllactam.
  • PA X / Y, PA X / Y / Z, etc. relate to copolyamides in which X, Y, Z, etc. represent homopolyamide units as described above.
  • the polyamide blocks of the copolymer used in the invention comprise blocks of polyamide PA 6, PA 11, PA 12, PA 54, PA 59, PA 510, PA 512, PA 513, PA 514, PA 516, PA 518 , PA 536, PA 64, PA 69, PA 610, PA 612, PA 613, PA 614, PA 616, PA 618, PA 636, PA 104, PA 109, PA 1010, PA 1012, PA 1013, PA 1014, PA 1016, PA 1018, PA 1036, PA 10T, PA 124, PA 129, PA 1210, PA 1212, PA 1213, PA 1214, PA 1216, PA 1218, PA 1236, PA 12T, or mixtures or copolymers thereof ; and preferably comprise blocks of polyamide PA 6, PA 11, PA 12, PA 610, PA 1010, PA 1012, or mixtures or copolymers thereof.
  • Polyether blocks are made up of alkylene oxide units.
  • the polyether blocks can in particular be PEG (polyethylene glycol) blocks, that is to say made up of ethylene oxide units, and / or PPG (propylene glycol) blocks, in other words made up of propylene oxide units, and / or or P03G (polytrimethylene glycol) blocks, that is to say made up of polytrimethylene glycol ether units, and / or PTMG blocks, that is to say made up of tetramethylene glycol units also called polytetrahydrofuran.
  • the PEBA copolymers can comprise several types of polyethers in their chain, the copolyethers possibly being block or random.
  • the polyether blocks can also consist of ethoxylated primary amines.
  • ethoxylated primary amines mention may be made of the products
  • m and n are integers between 1 and 20 and x an integer between 8 and 18.
  • the polyether blocks can comprise polyoxyalkylene blocks having NH 2 chain ends, such blocks being obtainable by cyanoacetylation of aliphatic ⁇ , w-dihydroxylated polyoxyalkylene blocks called polyetherdiols.
  • the commercial Jeffamine or Elastamine products can be used (for example Jeffamine® D400, D2000, ED 2003, XTJ 542, commercial products from the Huntsman company, also described in the documents JP 2004346274, JP 2004352794 and EP 148201 1).
  • the polyetherdiol blocks are either used as such and copolycondensed with polyamide blocks having carboxylic ends, or aminated to be transformed into polyether diamines and condensed with polyamide blocks having carboxylic ends.
  • a general two-step preparation method of PEBA copolymers having ester bonds between the PA blocks and the PE blocks is known and is described, for example, in document FR 2846332.
  • a general method of preparing PEBA copolymers having amide bonds between PA blocks and PE blocks is known and described, for example, in document EP 148201 1.
  • the polyether blocks can also be mixed with polyamide precursors and a diacid chain limiter to prepare the polymers comprising polyamide blocks and polyether blocks having units distributed in a statistical manner (one-step process).
  • PEBA in the present description of the invention relates both to PEBAX® marketed by Arkema, to Vestamid® marketed by Evonik®, to Grilamid® marketed by EMS, and to Pelestat® type PEBA marketed by Sanyo or any other PEBA from other suppliers.
  • block copolymers described above generally comprise at least one polyamide block and at least one polyether block
  • the present invention also covers all the copolymers comprising two, three, four (or even more) different blocks chosen from those described in the present invention. description, provided that these blocks include at least polyamide and polyether blocks.
  • the copolymer according to the invention can comprise a segmented block copolymer comprising three different types of blocks (or "triblocks"), which results from the condensation of several of the blocks described above.
  • Said triblock is preferably chosen from copolyetheresteramides and copolyetheramideurethanes.
  • PEBA copolymers in the context of the invention are copolymers comprising blocks:
  • the number-average molar mass of the polyamide blocks in the PEBA copolymer is less than or equal to 1000 g / mol, and preferably less than or equal to 900 g / mol.
  • the polyamide blocks in the PEBA copolymer can have a number-average molar mass of 100 to 200 g / mol; or from 200 to 300 g / mol; or from 300 to 400 g / mol; or from 400 to 500 g / mol; or from 500 to 600 g / mol; 600-700 g / mol; or from 700 to 800 g / mol; or 800 to 900 g / mol; or from 900 to 1000 g / mol.
  • the number-average molar mass of the polyether blocks in the PEBA copolymer is from 250 to 2000 g / mol, preferably from 400 to 2000 g / mol, and for example more preferably from 800 to 1500 g / mol.
  • the polyether blocks in the PEBA copolymer can have a number-average molar mass of 250 to 300 g / mol; or from 300 to 400 g / mol; or from 400 to 500 g / mol; or from 500 to 600 g / mol; or from 600 to 700 g / mol; or from 700 to 800 g / mol; or 800 to 900 g / mol; or from 900 to 1000 g / mol; or 1000 to 1500 g / mol; or from 1500 to 2000 g / mol.
  • the number-average molar mass is fixed by the content of chain limiter. It can be calculated according to the relation:
  • Mn nmonomer X MW repeat pattern / chain niimiter + MW chain limiter
  • nmonomer represents the number of moles of monomer
  • chain niimiter represents the number of moles of excess chain limiter (e.g. diacid)
  • MW repeat unit represents the molar mass of the repeat unit
  • MW chain limiter represents the molar mass of the excess chain limiter (eg diacid).
  • the number-average molar mass of the polyamide blocks and of the polyether blocks can be measured before the copolymerization of the blocks by gel permeation chromatography (GPC).
  • the mass ratio of the polyamide blocks relative to the polyether blocks of the PEBA copolymer is less than or equal to 0.7, and preferably less than or equal to 0.65. This mass ratio can be calculated by dividing the number-average molar mass of the polyamide blocks by the number-average molar mass of the polyether blocks.
  • the mass ratio of the polyamide blocks relative to the polyether blocks of the PEBA copolymer can be from 0.1 to 0.2; or from 0.2 to 0.3; or from 0.3 to 0.4; or from 0.4 to 0.5; or from 0.5 to 0.6; or from 0.6 to 0.7.
  • the copolymer used in the invention has an instantaneous hardness of 20 to 75 Shore D, and preferably of 25 to 45 Shore D.
  • the hardness measurements can be carried out according to the ISO 868: 2003 standard.
  • the practice of the invention is particularly advantageous with a relatively flexible PEBA copolymer, since the particles of such a copolymer have an increased tendency to agglomeration.
  • the PEBA copolymer can have a glass transition temperature less than or equal to 0 ° C, preferably less than or equal to -20 ° C, again preferably less than or equal to -40 ° C, and even more preferably less than or equal to -50 ° C. This temperature is measured by dynamic mechanical analysis (DMA) according to the ISO 6721-1 1: 2012 standard.
  • DMA dynamic mechanical analysis
  • the method according to the invention firstly comprises providing a PEBA copolymer as described above.
  • a PEBA copolymer as described above.
  • the PEBA copolymer (s) can for example be in the form of granules.
  • the PEBA copolymer (s) may be in the form of scales or a coarse powder, for example having a Dv50 size greater than 250 ⁇ m.
  • the PEBA copolymer is then contacted with a flow agent to form a mixture - preferably before the grinding step.
  • flow agent is meant an agent which improves the flowability as well as the leveling of the copolymer powder during the sintering process.
  • the flow agent can be chosen from those commonly used in the field of sintering polymer powders.
  • this flow agent is of substantially spherical shape. It is, for example, chosen from silicas, in particular hydrated silicas, pyrogenic silicas, vitreous silicas and fumed silicas; alumina, especially amorphous alumina; glassy phosphates, glassy borates, glassy oxides, titanium dioxide, calcium silicates, magnesium silicates, talc, mica, kaolin, attapulgite, and mixtures thereof.
  • the flow agent is in the form of particles having an average size (Dv50) of less than or equal to 10 ⁇ m, and more preferably less than or equal to 1 ⁇ m.
  • Dv50 size of the flow agent particles can be 10nm to 100nm, 100nm to 1 ⁇ m, 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the Dv10 corresponds to the particle size threshold for which 10% of the particles (by volume) have a size below the threshold, and 90% of the particles (by volume) have a size above the threshold;
  • the Dv50 corresponds to the threshold of the particle size for which 50% of the particles (by volume) have a size below the threshold, and 50% of the particles (by volume) have a size above the threshold
  • the Dv90 corresponds to the particle size threshold for which 90% of the particles (by volume) have a size below the threshold, and 10% of the particles (by volume) have a size above the threshold.
  • the Dv10, the Dv50 and the Dv90 are measured according to ISO 13320: 2009, for example by laser diffraction on a Malvern dry diffractometer, and the distribution of the particles is modeled according to the ISO 9276 standard - parts 1 to 6: "Representation of data obtained by particle size analysis ”.
  • the flow agent is added to the PEBA copolymer in a proportion greater than or equal to 0.3% by mass relative to the total weight of the final composition.
  • the flow agent added to the copolymer may have a content of less than or equal to 3% by mass relative to the total weight of the final composition, preferably less than or equal to 2% by mass.
  • the flow agent can be added in an amount of 0.3 to 0.4%; or from 0.4 to 0.5%; or from 0.5 to 0.6%; or from 0.6 to 0.7%; or from 0.7 to 0.8%; or from 0.8 to 0.9%; or from 0.9 to 1%; or from 1 to 1, 1%; or from 1.1 to 1.2%; or from 1.2 to 1.3%; or from
  • the PEBA copolymer preferably premixed with the flow agent, then undergoes a grinding step in order to obtain a powder of the desired particle size.
  • the grinding is cryogenic grinding.
  • the mixture of copolymer and flow agent is cooled to a temperature below the glass transition temperature of the copolymer. This temperature can be 10 to 50 ° C lower than the glass transition temperature of the copolymer.
  • the mixture can be cooled to a temperature less than or equal to -10 ° C, preferably less than or equal to -50 ° C, and more preferably less than or equal to -80 ° C.
  • This temperature can be -10 to -20 ° C; or from -20 to -30 ° C; or at -30 to -40 ° C; or from -40 to -50 ° C; or from -50 to -60 ° C; or from -60 to -70 ° C; wave -70 to -80 ° C; or from -80 to -90 ° C; or from -90 to -100 ° C.
  • the cooling of the mixture of copolymer and flow agent can be carried out, for example, with liquid nitrogen, or with liquid carbon dioxide or with dry ice, or with liquid helium.
  • the grinding step is carried out in a mill with counter-rotating pins (pin mill).
  • the crusher comprises a first series of brushes rotating in one direction and a second series of rotating brushes. in the opposite direction. This increases the speed and therefore the energy of the impact.
  • these pins can be grooved which allows a greater impact on the particles to be ground.
  • the grinding step can be performed in a hammer mill or in a whirl mill.
  • the mill used may include a screen onto which the ground particles are directed.
  • the screen has pores (grid openings) allowing the retention of particles larger than the screen pores on one side and the passage of particles smaller than the screen pores on the other side.
  • the term "diameter" of the pores is understood to mean the maximum distance between two points lying in a plane parallel to the opening.
  • the diameter refers to the diagonal of each opening.
  • the sieve may for example have pores with a diameter less than or equal to 300 ⁇ m, or to 250 ⁇ m, and preferably less than or equal to 200 ⁇ m.
  • the diameter of the pores can be, for example, 100 to 120 ⁇ m, 120 to 150 ⁇ m; or from 150 to 200 ⁇ m; or from 200 to 250 ⁇ m; or from 250 to 300 ⁇ m.
  • particles larger in size than that desired for the preparation of the powder can be retained on the sieve while particles of suitable particle size can pass through the sieve.
  • the particles retained on the screen can then be led to the mill so that they are recycled and undergo further crushing.
  • the recycling of the particles is continuous during the grinding step.
  • a single grinding step is performed.
  • the powders are dispersed by a selection wheel and transported by a classification air. Dust entrained in the air is fed through a support wheel and discharged through a first outlet. The coarse product is rejected by a classification wheel and transported to a second outlet.
  • the selector may have several successive wheels working in parallel.
  • the composition according to the invention comprises particles of PEBA copolymer and particles of the flow agent.
  • the particles of the composition according to the invention may have a size Dv10 greater than or equal to 30 ⁇ m, and preferably greater than or equal to 35 ⁇ m.
  • the size Dv10 of the particles of the composition can be 30 to 35 ⁇ m; or from 35 to 40 ⁇ m; or from 40 to 45 ⁇ m; or from 45 to 50 pm.
  • a Dv10 size greater than or equal to 30 ⁇ m avoids the problems related to the density as well as the flowability of the powder.
  • the use of a powder of the particles having a size Dv10 greater than or equal to 30 ⁇ m makes it possible to obtain a bed of powder of good quality and consequently articles having a good definition of the edges and of the contours.
  • the amount of flow agent in the composition can be adjusted depending on the particle size of the powder. Generally, the lower the Dv10 of the powder, the greater the amount of flow agent in the powder must be in order to preserve the flowability and mechanical properties of the manufactured parts.
  • the particles of the composition according to the invention can also have a size Dv90 less than or equal to 250 ⁇ m, and preferably less than or equal to 200 ⁇ m.
  • the Dv90 size of the particles of the composition can be from 150 to 160 ⁇ m; or from 160 to 170 ⁇ m; or from 170 to 180 ⁇ m; or from 180 to 190 ⁇ m; or from 190 to 200 ⁇ m; or from 200 to 210 ⁇ m; or from 210 to 220 ⁇ m; or from 220 to 230 ⁇ m; or from 230 to 240 ⁇ m; or from 240 to 250 ⁇ m.
  • a Dv90 size of less than or equal to 250 ⁇ m also enables articles with good definition of edges and contours to be obtained. Indeed, particles with a Dv90 size greater than 250 ⁇ m could lead to articles having poor definition given the layer thickness that is used during the sintering process.
  • the particles of the composition according to the invention may have a Dv50 size of 80 to 150 ⁇ m, and preferably of 100 to 150 ⁇ m.
  • the size Dv50 of the particles of the composition can be 80 to 85 ⁇ m; or from 85 to 90 ⁇ m; or from 90 to 95 ⁇ m; or from 95 to 100 ⁇ m; or from 100 to 105 ⁇ m; or from 105 to 110 ⁇ m; or from 1 10 to 1 15 ⁇ m; or from 115 to 120 ⁇ m; or from 120 to 125 ⁇ m; or from 125 to 130 ⁇ m; or from 130 to 135 ⁇ m; or from 135 to 140 ⁇ m; or from 140 to 145 ⁇ m; or from 145 to 150 pm.
  • composition according to the invention may comprise the PEBA copolymer (s) in a proportion by weight preferably greater than or equal to 80%, or at 81%, or 82%, or 83%, or 84%, or 85%, or 86%, or 87%, or 88%, or 89%, or 90%, or at 91%, or at 92%, or at 93%, or at 94%, or at 95%, or at 96%, or at 97%, or at 98%, or at 99%, or at 99.1% , or 99.2%, or 99.3%, or 99.4%, or 99.5%, or 99.6%, or 99.7%, or 99.8%, or 99.9%, or 99.91%, or 99.92%, or 99.93%, or 99.94%, or 99.95%, or 99.96%, or 99.97%, or 99.98%, or 99.99%.
  • the flow agent is present in the composition at a content greater than or equal to 0.3% by weight of the composition.
  • the flow agent present in the composition may have a content of less than or equal to 2% by weight of the composition.
  • this content can be from 0.3 to 0.4%; or from 0.4 to 0.5%; or from 0.5 to 0.6%; or from 0.6 to 0.7%; from 0.7 to 0.8%; or from 0.8 to 0.9%; or from 0.9 to 1%; or from 1 to 1, 1%; or from 1.1 to 1.2%; or from 1.2 to 1.3%; or from 1.3 to 1.4%; or from 1.4 to 1.5%; or from 1.5 to 1.6%; or from 1.6 to 1.7%; or from 1.7 to 1.8%; or from 1.8 to 1.9%; or from 1.9 to 2%.
  • the PEBA powder in the composition can have an apparent specific surface area of less than 2 m 2 / g.
  • the PEBA particles in the composition can comprise pulverulent fillers at a content of 0 to 10% by weight of the composition. When they are present, these pulverulent fillers can be integrated into the PEBA particles by compounding, in particular at the stage of manufacturing the granules intended to be crushed.
  • composition can therefore further comprise from 0 to 10% by weight of pulverulent fillers, relative to the total weight of the composition.
  • pulverulent filler means a compound in powder form with an average size (Dvso) greater than 10 ⁇ m, in particular greater than 20 ⁇ m, which makes it possible to modify the mechanical properties (for example modulus, elongation at break, strength. impact) of the manufactured three-dimensional parts.
  • powdery fillers are carbonated mineral fillers, especially calcium carbonate, magnesium carbonate, dolomite, calcite, barium sulfate, calcium sulfate, dolomite, aluminum hydrate, wollastonite , montmorillonite, zeolite, perlite, organic fillers such as polymer powders having a melting point higher than the maximum temperature undergone by the composition during the layer-by-layer construction process, in particular such polymer powders of modulus greater than 1000 MPa.
  • the PEBA particles of the composition of the invention are devoid of pulverulent fillers.
  • the composition according to the invention is devoid of pulverulent fillers.
  • pulverulent fillers are present in the PEBA particles, they are present at a mass content of less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%, more preferably less than or equal to 1%.
  • the pulverulent fillers can be present in the particles of PEBA at a content by weight of 0.05 to 1%; or from 1 to 2%; or from 2 to 3%; or from 3 to 4%; or from 4 to 5%; or from 5 to 6%; or from 6 to 7%; or from 7 to 8%; or from 8 to 9%; or 9 to 10%.
  • the total mass content of pulverulent fillers (when they are present) in the composition is preferably less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%, more preferably less than or equal to 1%.
  • composition according to the invention can comprise, in addition to the flow agent and the pulverulent fillers already mentioned, any type of other suitable additive for the polymer powders used in sintering: in particular additives (in powder form or not) which contribute to improving the properties of the powder for its use in agglomeration technology and / or additives making it possible to improve the properties, for example aesthetic (color) of objects obtained by fusion.
  • suitable additives in powder form or not
  • additives in powder form or not
  • additives making it possible to improve the properties, for example aesthetic (color) of objects obtained by fusion.
  • the composition of the invention can in particular comprise dyes, pigments for coloring, PO2, pigments for infrared absorption, carbon black, anti-fire additives, glass fibers, carbon fibers, etc.
  • composition of the invention can also contain at least one additive chosen from antioxidant stabilizers, light stabilizers, anti-shock agents, antistatic agents, flame retardants, and mixtures thereof.
  • additives are preferably in the form of a powder having a Dv50 of less than 20 ⁇ m, and in particular less than 10 ⁇ m.
  • the additives in powder form have a Dv greater than 100 nm, and very particularly greater than 1 ⁇ m.
  • additives can be present in the composition at a mass content of 0.05 to 5%.
  • the additives comprise one or more pigments.
  • the powder composition can have a polyamide block crystallization temperature of 40 to 160 ° C, and preferably 50 to 100 ° C.
  • the composition can in particular have a polyamide block crystallization temperature of 40 at 50 ° C; or from 50 to 60 ° C; or from 60 to 70 ° C; or from 70 to 8 C to 90 ° C; or from 90 to 100 ° C; or from 100 to 110 ° C; or 1 10 120-130 ° C; or from 130 to 140 ° C; or from 140 to 150 ° C; or from 150 to 160 ° C
  • the crystallization temperature can be measured by differential scanning calorimetry according to standard ISO 1 1357-3.
  • the PEBA copolymer can have a melting point of less than or equal to 150 ° C, and preferably of less than or equal to 140 ° C.
  • the PEBA copolymer can in particular have a melting point of 100 to 105 ° C; or from 105 to 110 ° C; or from 110 to 115 ° C; or from 115 to 120 ° C; o from 120 to 125 ° C; or from 125 to 130 ° C; or from 130 to 135 ° C; or 135-140 ° C or 140-145 ° C; or 145 to 150 ° C.
  • the melting temperature can be measured by differential scanning calorimetry according to the ISO 1 1357-3 standard.
  • a melting temperature of 150 ° C or less can decrease the heating time as well as the energy consumption during the process of constructing three-dimensional articles layer-by-layer by sintering, thus improving the performance. efficiency of the process for preparing such articles.
  • the difference between the crystallization temperature and the melting temperature is preferably greater than or equal to 30 ° C, more preferably greater than or equal to 40 ° C, or to 50 ° C, or to 60 ° C, or to 70 ° C, or âO ° C.
  • the powder composition according to the invention can have a flowability of 2 to 10 seconds.
  • the flowability can be measured according to ISO 6186: 1998 (E) Method A; 25 mm hole at 23 ° C.
  • PEBA powder as described above, is used for a method of constructing three-dimensional articles layer-by-layer by sintering caused by electromagnetic radiation.
  • the electromagnetic radiation can be, for example, infrared radiation, ultraviolet radiation, or preferably laser radiation.
  • construction temperature denotes the temperature at which the bed of powder, of a constituent layer of a three-dimensional object under construction, is heated during the layer-by-layer sintering process of the powder. This temperature may be lower than the melting point of the PEBA copolymer by less than 100 ° C, preferably less than 40 ° C, and more preferably around 20 ° C.
  • the electromagnetic radiation then provides the energy necessary to sinter the powder particles at different points of the powder layer according to a geometry corresponding to an object (for example using a computer having in memory the shape of an object and restoring the latter in the form of slices).
  • the horizontal plate is lowered by an amount corresponding to the thickness of a layer of powder, and a new layer is deposited.
  • the electromagnetic radiation provides the energy required to sinter the powder particles in a geometry corresponding to this new slice of the object and so on. The procedure is repeated until the object has been manufactured.
  • the layer of powder deposited on a horizontal plate may have a thickness of 20 to 200 ⁇ m, and preferably of 50 to 150 ⁇ m.
  • the layer of agglomerated material after sintering may have a thickness of 10 to 150 ⁇ m, and preferably 30 to 100 ⁇ m.
  • the powder composition as described above, can be recycled and reused in several successive constructions. It can for example be used as it is or as a mixture with other powders, whether recycled or not.
  • the powder composition can be recycled (i.e. used in more than one construction) once, or twice, or three times, or four times, or five times, or more than five times.
  • the three-dimensional articles manufactured may exhibit an elongation at break greater than or equal to 200%, preferably greater than or equal to 400%, and more preferably greater than or equal to 500%.
  • elongation at break is meant the ability of a material to elongate before breaking when stressed in tension. The elongation at break can be measured according to ISO 527 1 A.
  • the three-dimensional articles manufactured can advantageously have a modulus of elasticity less than or equal to 100 MPa and more preferably less than or equal to 70 MPa, or to 50 MPa; it can be, for example, from 1 to 100 MPa; preferably from 10 to 70 MPa.
  • the modulus of elasticity can be measured according to ISO 527 1: 2019.
  • the powder composition according to the invention thus makes it possible to manufacture three-dimensional articles of good quality, having good mechanical properties and precise and well-defined dimensions and contours. Examples
  • Example 1 illustrates the invention without limiting it. Unless otherwise indicated, the percentages indicated refer to percentages by weight relative to the entire formulation. Example 1
  • Agent 1 fumed silica with an average size of less than 0.1 - 0.3 ⁇ m and a specific surface area of 50 m 2 / g (dimethyldichlorosilane treatment, TS610 marketed by the Cabot Corporation),
  • Agent 2 fumed silica with an average size of less than 1 ⁇ m and a specific surface area of 220 m 2 / g (CT1221 marketed by the company Cabot Corporation), and
  • Agent 3 pyrogenic alumina with an average size of 7 to 40 nm and a specific surface area greater than 50 m 2 / g (BET) (Alumina C marketed by the company Evonik).
  • mixtures having a flow agent level greater than or equal to 0.3% by mass give better results. More particularly, good flowability can be characterized in particular by flowability through a funnel with a diameter of 15 mm and a funnel with a diameter of 25 mm, which makes it possible to have a good supply of the powder. This also allows for sufficient spread to obtain a good quality powder bed before and during sintering as well as sufficient flow to fill the cavities of the parts after laser passage. Mixtures with a flow agent level greater than or equal to 0.3% by mass also improve the bulk and packed density, compared to PEBA powder alone.
  • a PEBA powder (same characteristics as in Example 1) but having a Dv10 size of 42 ⁇ m, a Dv50 size of 106 ⁇ m and a Dv90 size of 178 ⁇ m (devoid of fillers) is mixed in a rapid mixer. at different levels by mass of a flow agent (TS610 marketed by the company Cabot Corporation).
  • TS610 marketed by the company Cabot Corporation
  • the flow capacity as well as the density apparent and packed is also improved compared to a single PEBA powder.
  • a PEBA powder (same characteristics as in Example 1) and 0.3% by weight of a flow agent (TS610 marketed by Cabot Corporation) are mixed.
  • the flow agent is added to the PEBA granules before grinding, to obtain the powder.
  • the powder obtained has a Dv10 of 24 ⁇ m, a Dv50 of 73 ⁇ m and a Dv90 of 217 ⁇ m (Composition A).
  • the two compositions are poured in the same way into two metal cylinders with a diameter of 5 cm and a height of 3 cm.
  • the cylinders containing the compositions are then placed in an oven for 4 h at a temperature below the melting point of the PEBA copolymer of 20 ° C. (115 ° C.).
  • the cylinders are taken out of the oven and left to cool to room temperature (23 ° C) for 4 h.
  • a 1 mm diameter needle ballasted with a weight of 500 g is then dropped at various places on the surface of the powder.
  • the cohesion of the powders can be assessed after the 4 hours at a temperature below the melting temperature of the PEBA copolymer of 20 ° C and the 4 hours of cooling to room temperature. The less the needle goes in and the more the powder has stuck with itself in the oven, the more difficult it will be to recycle.
  • This powder composition (C) obtained after grinding has a Dv10 size of 66 ⁇ m, a Dv50 size of 157 ⁇ m, and a Dv90 size of 292 ⁇ m.
  • This powder composition (D) obtained after grinding has a Dv10 size of 60 ⁇ m, a Dv50 size of 137 ⁇ m, and a Dv90 size of 247 ⁇ m. It is found that the powder composition D has a reduced Dv90 compared to the powder composition C.
  • PA12 powder PEBA 2301 Primepart ST sold by EOS.
  • - EC5 (comparative): PEBA PA1 1 / PTMG powder with a PA1 1 block size of 1000 g / mol, a PTMG block size of 1000 g / mol and a PA1 1 / PTMG ratio of 1.
  • - E1 (invention): PEBA PA12 / PTMG powder with a PA12 block size of 850 g / mol, a PTMG block size of 2000 g / mol and a PA12 / PTMG ratio of 0.43.
  • PA1 1 / PTMG of 0.6.
  • PEBAs based on PA 12 are formulated with 0.2% by weight of stabilizing additives, those based on PA1 1 with 0.8% by weight of stabilizing additives. All these powders are free of charge.
  • the mass ratio of the polyamide blocks to the polyether blocks in the PEBA is less than or equal to 0.7 and when the polyamide blocks have a number-average molar mass less than or equal to 1000 g / mol (E1 to E4), the melting temperatures of the PEBA copolymer are lower (compared to EC1 to EC5) and sufficiently far from the crystallization temperatures, which subsequently allows to work in a wide range of values construction temperature, in a layer-by-layer construction process.
  • the tensile moduli measured on an injected part obtained are less than 50 MPa, which means that the powders of the invention confer good mechanical properties and in particular good flexibility.
  • the modulus is measured according to the ISO 527-1 / 2 standard.
  • the moduli of the sintered parts can vary from those of the injected parts. This is due to greater crystallization of sintered three-dimensional objects which remain between Tf and Te longer than when injected.
  • the relative comparison of the moduli of elasticity obtained by injection is representative of the relative comparison of the moduli of elasticity obtained by sintering.
  • the invention thus makes it possible to obtain three-dimensional articles having moduli of elasticity less than or equal to 70 MPa (preferably 50 MPa).
  • a PEBA powder (with PA11 blocks of size 600 g / mol, PTMG blocks of size 1000 g / mol and a PA1 1 / PTMG mass ratio of 0.6) having a Dv10 size of 42 ⁇ m, a Dv50 size of 106 ⁇ m, and a Dv90 size of 178 ⁇ m, free of fillers and additive of flow agent (TS610 marketed by Cabot Corporation) is sieved at 160 ⁇ m before undergoing a sintering process by passing through an EOS machine Formiga P100. Test pieces are produced at a construction temperature of 103.5 ° C. and with a laser energy of 350 mJ / mrri 3 , which makes it possible to obtain good definition as well as optimum mechanical properties.
  • the powder from the bed which has not been touched by the electromagnetic radiation is, after cooling, again sieved at 160 pm.
  • a laser sintering process is carried out on an EOS Formiga P100 machine (construction temperature of 103.5 ° C, laser energy of 350 mJ / mm 3 ) with the PEBA powder of example 6.
  • EOS Formiga P100 machine construction temperature of 103.5 ° C, laser energy of 350 mJ / mm 3
  • PEBA powder of example 6.
  • the elongation at break was measured according to ISO 527-2 1 BA.
  • the Charpy impact resistance measurement was carried out according to the ISO 179/1 eA standard (at 23 ° C and at -30 ° C).
  • PEBA granules (same characteristics as in Example 1) are compounded with 20% by mass of dolomite as a pulverulent filler and then ground with a Mikropul 2DH, hammer mill, and then the powder is sieved at 160 ⁇ m.
  • the powder has a Dv10 size of 33 ⁇ m, a Dv50 size of 62 ⁇ m, and a Dv90 size of 11 1 ⁇ m.
  • a similar powder is produced without compounding with fillers.
  • a sintering process was carried out from these powders, on a Formiga P100 machine (sold by the company EOS) under optimized conditions (construction temperature of 105 ° C., laser energy of 350 mJ / mm 3 ).
  • the three-dimensional articles are obtained with deteriorated mechanical properties, in particular with a reduced elongation at break compared to a three-dimensional article obtained from a composition not comprising pulverulent fillers in the PEBA particles.

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Abstract

A powder of a copolymer with polyamide blocks and polyether blocks. The invention concerns a composition comprising a powder of a copolymer with polyamide blocks and polyether blocks, the copolymer being in particle form with a pulverulent filler content of 0 to 10 % by mass and the copolymer having a ratio by mass of the polyamide blocks to the polyether blocks of less than or equal to 0.7, the polyamide blocks having a number-average molar mass of less than or equal to 1000 g/mol; and the composition comprising a flow aid at a content of greater than or equal to 0.3 % by mass. The invention also concerns the process for producing this composition, the use of the composition for constructing three-dimensional articles, and the three-dimensional articles manufactured from said composition.

Description

Poudre de copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers Domaine de l'invention Copolymer powder containing polyamide blocks and polyether blocks Field of the invention
La présente invention concerne une composition de poudre de copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers ainsi que son procédé de préparation. L’invention concerne également l’utilisation de cette poudre et les articles fabriqués à partir de celle-là. The present invention relates to a powder composition for a copolymer containing polyamide blocks and polyether blocks, as well as its method of preparation. The invention also relates to the use of this powder and to articles made from it.
Arrière-Plan technique Technical background
Les copolymères à blocs polyamides et à blocs polyéthers ou « Polyether- Bloc-Amide » (PEBA) sont des élastomères thermoplastiques sans plastifiant qui appartiennent à la famille des polymères techniques. Ils peuvent être facilement traités par moulage par injection et extrusion de profilés ou films. Ils peuvent aussi être mis en oeuvre sous forme de filaments, fils et fibres pour tissus et non-tissés. Ils sont utilisés dans le domaine du sport notamment comme éléments de semelles de chaussures de sport ou de balles de golf, dans le domaine médical notamment dans des cathéters, ballonnets d’angioplastie, courroies péristaltiques, ou dans l’automobile notamment comme cuir synthétique, peaux, tableau de bord, élément d’airbag. Copolymers with polyamide blocks and polyether blocks or “Polyether-Block-Amide” (PEBA) are thermoplastic elastomers without plasticizers which belong to the family of technical polymers. They can be easily processed by injection molding and extrusion of profiles or films. They can also be used in the form of filaments, threads and fibers for fabrics and nonwovens. They are used in the sports field in particular as parts of the soles of sports shoes or golf balls, in the medical field, in particular in catheters, angioplasty balloons, peristaltic belts, or in the automobile sector, in particular as synthetic leather, skins, dashboard, airbag element.
Les PEBA, commercialisés sous le nom Pebax® par Arkema, permettent de combiner dans un même polymère des propriétés mécaniques inégalées à une très bonne résistance au vieillissement thermique ou sous UV, ainsi qu’une faible densité. Ils permettent ainsi l’élaboration de pièces légères et souples. En particulier, à dureté équivalente, ils dissipent moins d’énergie que les autres matériaux, ce qui leur confère une très bonne résistance aux sollicitations dynamiques en flexion ou traction, et ils présentent des propriétés de retour élastique exceptionnel. PEBAs, marketed under the name Pebax® by Arkema, make it possible to combine, in the same polymer, unequaled mechanical properties with very good resistance to thermal or UV aging, as well as low density. They thus allow the development of light and flexible parts. In particular, at equivalent hardness, they dissipate less energy than other materials, which gives them very good resistance to dynamic stresses in bending or traction, and they exhibit exceptional springback properties.
On peut également utiliser ces polymères dans le domaine des constructions d’articles tridimensionnels par frittage. Selon ce procédé, une couche de poudre de polymère est sélectivement et brièvement irradiée dans une chambre par rayonnement électromagnétique (par exemple faisceau laser, rayonnement infrarouge, rayonnement UV), le résultat étant que les particules de poudre impactées par le rayonnement fondent. Les particules fondues coalescent et se solidifient rapidement pour conduire à la formation d’une masse solide. Ce procédé peut produire, de manière simple et rapide, des articles tridimensionnels par l'irradiation répétée d'une succession de couches de poudre fraîchement appliquées. Cette technologie est généralement utilisée pour produire des prototypes, des modelés de pièces (« rapid prototyping ») ou pour produire des pièces finies en petites séries (« rapid manufacturing »), par exemple dans les domaines de l’automobile, nautique, de l’aéronautique, de l’aérospatial, dans le domaine médical (prothèses, systèmes auditifs, tissus cellulaires), le textile, l'habillement et la mode, la décoration, les boitiers pour l'électronique, la téléphonie, la domotique, l'informatique, l'éclairage. These polymers can also be used in the field of construction of three-dimensional articles by sintering. According to this method, a layer of polymer powder is selectively and briefly irradiated in a chamber by electromagnetic radiation (eg laser beam, infrared radiation, UV radiation), the result being that the powder particles impacted by the radiation melt. The molten particles coalesce and solidify rapidly to lead to the formation of a solid mass. This process can easily and quickly produce three-dimensional articles by repeated irradiation of a succession of freshly applied powder layers. This technology is generally used to produce prototypes, models of parts ("rapid prototyping ") or to produce finished parts in small series (" rapid manufacturing "), for example in the automotive, nautical, aeronautics, aerospace, medical fields (prostheses, hearing systems , cellular fabrics), textiles, clothing and fashion, decoration, boxes for electronics, telephony, home automation, IT, lighting.
Les procédés de frittage couche par couche requièrent une transformation préalable des PEBA sous forme de poudres. Ces poudres doivent être adaptées pour être mises en oeuvre dans les dispositifs de frittage et permettre la fabrication de pièces flexibles aux propriétés mécaniques satisfaisantes. Layer by layer sintering processes require a prior transformation of the PEBAs in the form of powders. These powders must be suitable for use in sintering devices and allow the manufacture of flexible parts with satisfactory mechanical properties.
La qualité des pièces fabriquées ainsi que leurs propriétés mécaniques dépendent de propriétés de la poudre de PEBA. Par exemple, l’agglomération de la poudre doit être évitée, car elle conduit à la fabrication d’articles tridimensionnels ayant une mauvaise définition. De plus, la poudre doit pouvoir être convoyée et former un lit uniforme, sans s’agglomérer ni former d’amas ou de crevasses. Autrement, elle ne peut pas être transformée correctement. L’ajout d’un additif tel qu’un agent d’écoulement peut améliorer dans une certaine mesure les propriétés d’écoulement. Cependant, lorsqu’une quantité élevée d’agent d’écoulement est utilisée, la coalescence de la poudre requiert beaucoup d’énergie, ce qui ne permet pas d’avoir des pièces ayant à la fois une bonne définition et de bonnes propriétés mécaniques. En particulier, elles peuvent diminuer l’allongement à la rupture du matériau The quality of the manufactured parts as well as their mechanical properties depend on the properties of the PEBA powder. For example, the agglomeration of powder should be avoided, as it leads to the manufacture of three-dimensional articles having poor definition. In addition, the powder must be able to be conveyed and form a uniform bed, without clumping or forming clusters or crevices. Otherwise, it cannot be transformed correctly. The addition of an additive such as a flow agent can improve flow properties to some extent. However, when a high amount of flow agent is used, the powder coalescing requires a lot of energy, which does not allow to have parts having both good definition and good mechanical properties. In particular, they can reduce the elongation at break of the material
Le document FR 2955330 A1 concerne une composition de poudre thermoplastique de D50 inférieure à 100 pm, comprenant : au moins un copolymère à blocs de température de fusion inférieure à 180° C, de 15 à 50% en poids d'au moins une charge pulvérulente de dureté Mohs inférieure à 6 et de D50 inférieur à 20 pm et de 0,1 à 5% d'un agent d'écoulement pulvérulent de D50 inférieur à 20 pm. Le document concerne notamment l'utilisation de ladite composition pour fabriquer des objets tridimensionnels flexibles. L’utilisation des charges pulvérulentes permet de faciliter le broyage et ainsi l’obtention de la granulométrie désirée. Cependant, la présence des charges en teneur élevée dans les pièces fabriquées nuit à leurs propriétés mécaniques. Document FR 2955330 A1 relates to a thermoplastic powder composition with a D50 of less than 100 μm, comprising: at least one block copolymer with a melting point of less than 180 ° C, from 15 to 50% by weight of at least one pulverulent filler Mohs hardness less than 6 and D50 less than 20 µm and 0.1 to 5% of a powder flow agent with D50 less than 20 µm. The document relates in particular to the use of said composition for manufacturing flexible three-dimensional objects. The use of powdered fillers makes it easier to grind and thus obtain the desired particle size. However, the presence of fillers at a high content in the manufactured parts adversely affects their mechanical properties.
Le document EP 0 968 080 A1 concerne une poudre thermoplastique comprenant un mélange d’agent d’écoulement en poudre et d’une résine thermoplastique de copolymère bloc en poudre ayant une température de transition vitreuse ne dépassant pas 50 °C. Cette poudre peut être utilisée pour la fabrication d’objets tridimensionnels flexibles. Le document EP 1 845 129 A1 concerne un procédé de fabrication d’articles façonnés à partir de poudres de polymère par frittage couche-par-couche de la poudre. La poudre comprend au moins un polyétheramide bloc préparé à partir d’acides oligoamide-dicarboxyliques et de polyétherdiamines. EP 0 968 080 A1 relates to a thermoplastic powder comprising a mixture of powdered flow agent and of a powdered block copolymer thermoplastic resin having a glass transition temperature not exceeding 50 ° C. This powder can be used for the manufacture of flexible three-dimensional objects. Document EP 1 845 129 A1 relates to a process for manufacturing shaped articles from polymer powders by layer-by-layer sintering of the powder. The powder comprises at least one block polyetheramide prepared from oligoamide-dicarboxylic acids and polyetherdiamines.
Il existe néanmoins encore un réel besoin de fournir une composition de poudre de PEBA permettant la construction d’articles tridimensionnels par frittage de manière efficace, notamment permettant de travailler avec une fenêtre de travail plus large et à une température de construction relativement basse, lesdits articles étant caractérisés par des bonnes propriétés mécaniques telles qu’une bonne souplesse. Il existe également un besoin de fournir une composition de poudre de PEBA ayant une bonne recyclabilité. However, there is still a real need to provide a PEBA powder composition allowing the construction of three-dimensional articles by sintering in an efficient manner, in particular allowing to work with a wider working window and at a relatively low construction temperature, said articles. being characterized by good mechanical properties such as good flexibility. There is also a need to provide a PEBA powder composition having good recyclability.
Résumé de l’invention Summary of the invention
L’invention concerne en premier lieu une composition comprenant une poudre de copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers, le copolymère étant sous forme de particules ayant une teneur en charges pulvérulentes de 0 à 10 % en masse et le copolymère ayant un rapport massique des blocs polyamides sur les blocs polyéthers inférieur ou égal à 0,7, les blocs polyamides ayant une masse molaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 1000 g/mol ; et la composition comprenant un agent d’écoulement à une teneur supérieure ou égale à 0,3 % en masse. The invention relates firstly to a composition comprising a powder of copolymer with polyamide blocks and polyether blocks, the copolymer being in the form of particles having a powdery fillers content of 0 to 10% by mass and the copolymer having a mass ratio of polyamide blocks on polyether blocks less than or equal to 0.7, the polyamide blocks having a number-average molar mass less than or equal to 1000 g / mol; and the composition comprising a flow agent in a content greater than or equal to 0.3% by mass.
Selon certains modes de réalisation, les blocs polyamides ont une masse molaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 900 g/mol. According to certain embodiments, the polyamide blocks have a number-average molar mass of less than or equal to 900 g / mol.
Selon certains modes de réalisation, le rapport massique des blocs polyamides sur les blocs polyéthers est inférieur ou égal à 0,65. According to certain embodiments, the mass ratio of the polyamide blocks to the polyether blocks is less than or equal to 0.65.
Selon certains modes de réalisation, l’agent d’écoulement est présent à une teneur inférieure ou égale à 2 % en masse. According to some embodiments, the flow agent is present at a content of less than or equal to 2% by mass.
Selon certains modes de réalisation, l’agent d’écoulement est choisi parmi les silices, notamment les silices hydratées, les silices pyrogénées, les silices vitreuses et les silices fumées ; l’alumine, notamment l'alumine amorphe ; les phosphates vitreux, les borates vitreux, les oxydes vitreux, le dioxyde de titane, les silicates de calcium, les silicates de magnésium, le talc, le mica, le kaolin, l'attapulgite, et leurs mélanges. According to certain embodiments, the flow agent is chosen from silicas, in particular hydrated silicas, pyrogenic silicas, vitreous silicas and fumed silicas; alumina, especially amorphous alumina; glassy phosphates, glassy borates, glassy oxides, titanium dioxide, calcium silicates, magnesium silicates, talc, mica, kaolin, attapulgite, and mixtures thereof.
Selon certains modes de réalisation, les particules de la poudre ont une taille Dv10 supérieure ou égale à 30 pm et de préférence supérieure ou égale à 35 pm. Selon certains modes de réalisation, les particules de la poudre ont une taille Dv90 inférieure ou égale à 250 pm et de préférence inférieure ou égale à 200 pm. According to certain embodiments, the particles of the powder have a size Dv10 greater than or equal to 30 μm and preferably greater than or equal to 35 μm. According to certain embodiments, the particles of the powder have a size Dv90 less than or equal to 250 μm and preferably less than or equal to 200 μm.
Selon certains modes de réalisation, les particules de la poudre ont une taille Dv50 de 80 à 150 pm, et de préférence de 90 à 120 pm. According to some embodiments, the particles of the powder have a Dv50 size of 80 to 150 µm, and preferably 90 to 120 µm.
Les tailles Dv10, Dv50 et Dv90 sont mesurées selon ISO 13320 :2009, par exemple par diffraction laser sur un diffractomètre Malvern en voie sèche, et en modélisant la distribution des particules selon ISO 9276. The sizes Dv10, Dv50 and Dv90 are measured according to ISO 13320: 2009, for example by laser diffraction on a Malvern dry diffractometer, and by modeling the distribution of the particles according to ISO 9276.
Selon certains modes de réalisation, le copolymère présente une dureté instantanée telle que mesurée selon ISO 868 :2003 de 20 à 75 Shore D, et de préférence de 25 à 45 Shore D. According to certain embodiments, the copolymer has an instantaneous hardness as measured according to ISO 868: 2003 from 20 to 75 Shore D, and preferably from 25 to 45 Shore D.
Selon certains modes de réalisation, les blocs polyamides du copolymère sont des blocs de polyamide 1 1 , ou de polyamide 12, ou de polyamide 6, ou de polyamide 10.10, ou de polyamide 10.12, ou de polyamide 6.10 ; et/ou les blocs polyéthers du copolymère sont des blocs de polyéthylène glycol, de polypropylène glycol ou de polytétrahydrofurane. According to certain embodiments, the polyamide blocks of the copolymer are blocks of polyamide 11, or of polyamide 12, or of polyamide 6, or of polyamide 10.10, or of polyamide 10.12, or of polyamide 6.10; and / or the polyether blocks of the copolymer are blocks of polyethylene glycol, polypropylene glycol or polytetrahydrofuran.
Selon certains modes de réalisation, les blocs polyamides du copolymère sont des blocs de polyamide 1 1 , ou de polyamide 12, ou de polyamide 1010, ou de polyamide 1012 ; et/ou dans laquelle les blocs polyéthers du copolymère sont des blocs de polyéthylène glycol, de polypropylène glycol ou de polytétrahydrofurane. According to certain embodiments, the polyamide blocks of the copolymer are blocks of polyamide 11, or of polyamide 12, or of polyamide 1010, or of polyamide 1012; and / or in which the polyether blocks of the copolymer are blocks of polyethylene glycol, polypropylene glycol or polytetrahydrofuran.
Selon certains modes de réalisation, les blocs polyéthers ont une masse molaire moyenne en nombre de 400 à 3000, de préférence de 800 à 2200 g/mol. According to certain embodiments, the polyether blocks have a number-average molar mass of 400 to 3000, preferably 800 to 2200 g / mol.
L’invention concerne également un procédé de préparation de la composition décrite ci-dessus, comprenant : The invention also relates to a process for preparing the composition described above, comprising:
- la fourniture d’un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers et le broyage de celui-ci, et - the supply of a polyamide block and polyether block copolymer and the grinding thereof, and
- la mise en contact du copolymère avec un agent d’écoulement. - bringing the copolymer into contact with a flow agent.
Selon certains modes de réalisation, la mise en contact du copolymère avec l’agent d’écoulement est effectuée avant le broyage. According to some embodiments, the contacting of the copolymer with the flow agent is carried out before grinding.
Selon certains modes de réalisation, le broyage est un broyage cryogénique. Selon certains modes de réalisation, le copolymère est fourni sous forme de granulés. According to some embodiments, the grinding is cryogenic grinding. In some embodiments, the copolymer is provided in the form of granules.
Selon certains modes de réalisation, les particules issues du broyage sont tamisées, le refus de tamis étant recyclé vers le broyage. L’invention concerne également l’utilisation de la composition décrite ci-dessus, pour la construction d’un article tridimensionnel couche-par-couche, par frittage provoqué par un rayonnement électromagnétique. According to certain embodiments, the particles resulting from the grinding are sieved, the sieve residue being recycled to the grinding. The invention also relates to the use of the composition described above, for the construction of a three-dimensional article layer-by-layer, by sintering caused by electromagnetic radiation.
L’invention concerne également un article tridimensionnel fabriqué à partir de la composition décrite ci-dessus, de préférence par construction couche-par- couche par frittage provoqué par un rayonnement électromagnétique. The invention also relates to a three-dimensional article made from the composition described above, preferably by layer-by-layer construction by sintering caused by electromagnetic radiation.
La présente invention permet de répondre au besoin exprimé ci-dessus. Elle fournit plus particulièrement une composition de poudre de PEBA permettant la construction d’articles tridimensionnels par frittage de manière efficace, notamment permettant de travailler avec une fenêtre de travail plus large et à une température de construction relativement basse, lesdits articles étant caractérisés par des bonnes propriétés mécaniques telles qu’une bonne souplesse. La composition selon l’invention présente par ailleurs une bonne recyclabilité. The present invention makes it possible to meet the need expressed above. It more particularly provides a PEBA powder composition allowing the construction of three-dimensional articles by sintering in an efficient manner, in particular allowing to work with a wider working window and at a relatively low construction temperature, said articles being characterized by good mechanical properties such as good flexibility. The composition according to the invention also exhibits good recyclability.
Grâce à une teneur en charges pulvérulentes dans une teneur de 0 à 10 % en masse dans les particules de PEBA, les articles tridimensionnels peuvent être obtenus avec des bonnes propriétés mécaniques, notamment un allongement à la rupture élevé. De plus, la teneur en charges pulvérulentes inférieure ou égale à 10 % en masse permet d’obtenir des articles tridimensionnels avec une bonne résistance aux chocs. En effet, la présence des charges pulvérulentes dans des particules de PEBA à une teneur supérieure à 10 % en masse peut conduire à des articles tridimensionnels fragiles ayant donc une résistance réduite aux chocs. Thanks to a content of pulverulent fillers in a content of 0 to 10% by mass in the PEBA particles, the three-dimensional articles can be obtained with good mechanical properties, in particular a high elongation at break. In addition, the content of pulverulent fillers less than or equal to 10% by mass makes it possible to obtain three-dimensional articles with good impact resistance. Indeed, the presence of pulverulent fillers in PEBA particles at a content greater than 10% by mass can lead to fragile three-dimensional articles therefore having reduced impact resistance.
De plus, un rapport massique des blocs polyamides sur les blocs polyéthers inférieur ou égal à 0,7 permet également d’obtenir des articles tridimensionnels ayant les propriétés de souplesse recherchées. Ainsi, les articles tridimensionnels fabriqués à partir de la composition selon l’invention présentent un module d’élasticité relativement faible. In addition, a mass ratio of polyamide blocks to polyether blocks of less than or equal to 0.7 also makes it possible to obtain three-dimensional articles having the desired flexibility properties. Thus, three-dimensional articles made from the composition according to the invention exhibit a relatively low modulus of elasticity.
La présence d’une quantité supérieure ou égale à 0,3 % en masse d’agent d’écoulement permet d’améliorer encore la capacité d’écoulement de la poudre ainsi que sa recyclabilité tout en préservant les bonnes propriétés mécaniques des articles tridimensionnels. The presence of an amount greater than or equal to 0.3% by mass of flow agent further improves the flowability of the powder as well as its recyclability while maintaining the good mechanical properties of the three-dimensional articles.
Enfin, le fait que les blocs polyamides ont une masse molaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 1000 g/mol permet de mettre en oeuvre le procédé de construction à une température de travail relativement basse, et d’avoir une fenêtre de travail large. En d’autres termes, le fait que les blocs polyamides ont une masse molaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 1000 g/mol permet d’avoir une composition de poudre dans laquelle le copolymère PEBA a une température de fusion relativement basse, et qui est suffisamment éloignée de la température de cristallisation, ce qui permet par la suite de travailler dans une large gamme de valeurs de température de construction. Finally, the fact that the polyamide blocks have a number-average molar mass of less than or equal to 1000 g / mol makes it possible to implement the construction process at a relatively low working temperature, and to have a wide working window. In other words, the fact that the polyamide blocks have a number-average molar mass of less than or equal to 1000 g / mol makes it possible to have a powder composition in which the PEBA copolymer has a relatively low melting temperature, and which is sufficiently distant from the crystallization temperature, which subsequently allows to work in a wide range of construction temperature values.
Par ailleurs, le fait de mettre de préférence en contact le copolymère PEBA avec l’agent d’écoulement avant l’étape de broyage permet d’améliorer non seulement l’efficacité (ou rendement) du broyage mais aussi le recyclage du mélange polymère-agent d’écoulement afin d’augmenter l’efficacité du procédé de préparation de poudre. Plus particulièrement, grâce à la meilleure coulabilité de ce mélange, un tamisage peut être effectué de sorte à recycler les particules les plus grosses vers le broyeur. Moreover, the fact of preferably bringing the PEBA copolymer into contact with the flow agent before the grinding step makes it possible to improve not only the efficiency (or yield) of the grinding but also the recycling of the polymer mixture. flow agent to increase the efficiency of the powder preparation process. More particularly, thanks to the better flowability of this mixture, sieving can be carried out so as to recycle the largest particles to the mill.
Description détaillée detailed description
L’invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit. The invention is now described in more detail and in a non-limiting manner in the description which follows.
Copolvmère Copolvmother
L’invention utilise un copolymère à blocs polyamides (PA) et à blocs polyéthers (PE), ou copolymère « PEBA ». The invention uses a polyamide block (PA) and polyether (PE) block copolymer, or "PEBA" copolymer.
Les PEBA résultent de la polycondensation de blocs polyamides à extrémités réactives avec des blocs polyéthers à extrémités réactives, telle que, entre autres la polycondensation : PEBAs result from the polycondensation of polyamide blocks with reactive ends with polyether blocks with reactive ends, such as, among others, polycondensation:
1 ) de blocs polyamides à bouts de chaîne diamines avec des blocs polyoxyalkylènes à bouts de chaînes dicarboxyliques ; 1) polyamide blocks having diamine chain ends with polyoxyalkylene blocks containing dicarboxylic chain ends;
2) de blocs polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques avec des blocs polyoxyalkylènes à bouts de chaînes diamines, obtenues par exemple par cyanoéthylation et hydrogénation de blocs polyoxyalkylène a,w-dihydroxylées aliphatiques appelés polyétherdiols ; 2) polyamide blocks containing dicarboxylic chain ends with polyoxyalkylene blocks containing diamine chain ends, obtained for example by cyanoethylation and hydrogenation of aliphatic α, w-dihydroxylated polyoxyalkylene blocks called polyetherdiols;
3) de blocs polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques avec des polyétherdiols, les produits obtenus étant, dans ce cas particulier, des polyétheresteramides. 3) polyamide blocks containing dicarboxylic chain ends with polyetherdiols, the products obtained being, in this particular case, polyetheresteramides.
De préférence, les PEBA selon l’invention sont obtenus par la polycondensation 2) ou 3), et de préférence par la polycondensation 3). Preferably, the PEBAs according to the invention are obtained by polycondensation 2) or 3), and preferably by polycondensation 3).
Les blocs polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques proviennent, par exemple, de la condensation de précurseurs de polyamides en présence d'un diacide carboxylique limiteur de chaîne. Les blocs polyamides à bouts de chaînes diamines proviennent par exemple de la condensation de précurseurs de polyamides en présence d'une diamine limiteur de chaîne. On peut utiliser avantageusement trois types de blocs polyamides. The polyamide blocks containing dicarboxylic chain ends originate, for example, from the condensation of polyamide precursors in the presence of a dicarboxylic acid chain limiter. The polyamide blocks having diamine chain ends originate, for example, from the condensation of polyamide precursors in the presence of a chain-limiting diamine. Three types of polyamide blocks can advantageously be used.
Selon un premier type, les blocs polyamides proviennent de la condensation d'un diacide carboxylique, en particulier ceux ayant de 4 à 20 atomes de carbone, de préférence ceux ayant de 6 à 18 atomes de carbone, et d'une diamine aliphatique ou aromatique, en particulier celles ayant de 2 à 20 atomes de carbone, de préférence celles ayant de 6 à 14 atomes de carbone. A titre d’exemples d’acides dicarboxyliques, on peut citer l’acide 1 ,4-cyclohexyldicarboxylique, les acides butanedioïque, adipique, azélaïque, subérique, sébacique, dodécanedicarboxylique, octadécanedicarboxylique et les acides téréphtalique et isophtalique, mais aussi les acides gras dimérisés. A titre d’exemples de diamines, on peut citer la tétraméthylène diamine, l’hexaméthylènediamine, la 1 ,10-décaméthylènediamine, la dodécaméthylènediamine, la triméthylhexaméthylène diamine, les isomères des bis-(4-aminocyclohexyl)-méthane (BACM), bis-(3-méthyl-4- aminocyclohexyl)méthane (BMACM), et 2-2-bis-(3-méthyl-4- aminocyclohexyl)-propane (BMACP), le para-amino-di-cyclo-hexyl-méthane (PACM), l’isophoronediamine (IPDA), la 2,6-bis-(aminométhyl)-norbornane (BAMN) et la pipérazine (Pip). According to a first type, the polyamide blocks come from the condensation of a dicarboxylic acid, in particular those having from 4 to 20 carbon atoms, preferably those having from 6 to 18 carbon atoms, and from an aliphatic or aromatic diamine. , in particular those having 2 to 20 carbon atoms, preferably those having 6 to 14 carbon atoms. As examples of dicarboxylic acids, mention may be made of 1, 4-cyclohexyldicarboxylic acid, butanedioic, adipic, azelaic, suberic, sebacic, dodecanedicarboxylic, octadecanedicarboxylic and terephthalic and isophthalic acids, but also dimeric and isophthalic fatty acids. . As examples of diamines, mention may be made of tetramethylene diamine, hexamethylenediamine, 1, 10-decamethylenediamine, dodecamethylenediamine, trimethylhexamethylene diamine, isomers of bis- (4-aminocyclohexyl) -methane (BACM), bis - (3-methyl-4- aminocyclohexyl) methane (BMACM), and 2-2-bis- (3-methyl-4- aminocyclohexyl) -propane (BMACP), para-amino-di-cyclo-hexyl-methane ( PACM), isophoronediamine (IPDA), 2,6-bis- (aminomethyl) -norbornane (BAMN) and piperazine (Pip).
Avantageusement, des blocs polyamides PA 412, PA 414, PA 418, PA 610, PA 612, PA 614, PA 618, PA 912, PA 1010, PA 1012, PA 1014 et PA 1018 sont utilisés. Dans la notation des polyamides de type PA XY, X représente le nombre d’atomes de carbone issu des résidus de diamine, et Y représente le nombre d’atomes de carbone issu des résidus de diacide, de façon conventionnelle. Advantageously, PA 412, PA 414, PA 418, PA 610, PA 612, PA 614, PA 618, PA 912, PA 1010, PA 1012, PA 1014 and PA 1018 polyamide blocks are used. In the notation of PA-type polyamides XY, X represents the number of carbon atoms resulting from the diamine residues, and Y represents the number of carbon atoms resulting from the diacid residues, in a conventional manner.
Selon un deuxième type, les blocs polyamides résultent de la condensation d'un ou plusieurs acides a,w-aminocarboxyliques et/ou d'un ou plusieurs lactames ayant de 6 à 12 atomes de carbone en présence d'un diacide carboxylique ayant de 4 à 12 atomes de carbone ou d'une diamine. A titre d’exemples de lactames, on peut citer le caprolactame, l’oenantholactame et le lauryllactame. A titre d’exemples d'acide a,w-amino carboxylique, on peut citer les acides aminocaproïque, amino-7-heptanoïque, amino-1 1 -undécanoïque et amino-12-dodécanoïque. According to a second type, the polyamide blocks result from the condensation of one or more a, w-aminocarboxylic acids and / or one or more lactams having from 6 to 12 carbon atoms in the presence of a dicarboxylic acid having from 4 12 carbon atoms or a diamine. Examples of lactams that may be mentioned include caprolactam, enantholactam and lauryllactam. As examples of α, w-amino carboxylic acid, mention may be made of aminocaproic, 7-amino-heptanoic, 1-amino-1-undecanoic and 12-amino-dodecanoic acids.
Avantageusement les blocs polyamides du deuxième type sont des blocs de PA 1 1 (polyundécanamide), de PA 12 (polydodécanamide) ou de PA 6 (polycaprolactame). Dans la notation des polyamides de type PA X, X représente le nombre d’atomes de carbone issus des résidus d’aminoacide (ou lactame). Selon un troisième type, les blocs polyamides résultent de la condensation d'au moins un acide a,w-aminocarboxylique (ou un lactame), au moins une diamine et au moins un diacide carboxylique. Advantageously, the polyamide blocks of the second type are blocks of PA 1 1 (polyundecanamide), of PA 12 (polydodecanamide) or of PA 6 (polycaprolactam). In the notation of polyamides of PA X type, X represents the number of carbon atoms resulting from the amino acid (or lactam) residues. According to a third type, the polyamide blocks result from the condensation of at least one α, w-aminocarboxylic acid (or one lactam), at least one diamine and at least one dicarboxylic acid.
Dans ce cas, on prépare les blocs polyamide PA par polycondensation : In this case, the polyamide PA blocks are prepared by polycondensation:
- de la ou des diamines aliphatiques linéaires ou aromatiques ayant X atomes de carbone ; - linear or aromatic aliphatic diamine (s) having X carbon atoms;
- du ou des diacides carboxyliques ayant Y atomes de carbone ; et - dicarboxylic acid (s) having Y carbon atoms; and
- du ou des comonomères {Z}, choisis parmi les lactames et les acides a,w-aminocarboxyliques ayant Z atomes de carbone et les mélanges équimolaires d’au moins une diamine ayant X1 atomes de carbone et d’au moins un diacide carboxylique ayant Y1 atomes de carbones, (X1 , Y1 ) étant différent de (X, Y), - of the comonomer (s) {Z}, chosen from lactams and α, w-aminocarboxylic acids having Z carbon atoms and equimolar mixtures of at least one diamine having X1 carbon atoms and at least one dicarboxylic acid having Y1 carbon atoms, (X1, Y1) being different from (X, Y),
- ledit ou lesdits comonomères {Z} étant introduits dans une proportion pondérale allant avantageusement jusqu’à 50%, de préférence jusqu’à 20%, encore plus avantageusement jusqu’à 10% par rapport à l’ensemble des monomères précurseurs de polyamide ; - said {Z} comonomer (s) being introduced in a proportion by weight advantageously ranging up to 50%, preferably up to 20%, even more advantageously up to 10% relative to all of the polyamide precursor monomers;
- en présence d’un limiteur de chaîne choisi parmi les diacides carboxyliques. - in the presence of a chain limiter chosen from dicarboxylic acids.
Avantageusement, on utilise comme limiteur de chaîne le diacide carboxylique ayant Y atomes de carbone, que l’on introduit en excès par rapport à la stœchiométrie de la ou des diamines. Advantageously, the dicarboxylic acid having Y carbon atoms, which is introduced in excess relative to the stoichiometry of the diamine (s), is used as chain limiter.
Selon une variante de ce troisième type, les blocs polyamides résultent de la condensation d'au moins deux acides a,w-aminocarboxyliques ou d'au moins deux lactames ayant de 6 à 12 atomes de carbone ou d'un lactame et d'un acide aminocarboxylique n'ayant pas le même nombre d'atomes de carbone en présence éventuelle d'un limiteur de chaîne. A titre d'exemples d'acide a,w- aminocarboxylique aliphatique, on peut citer les acides aminocaproïques, amino-7-heptanoïque, amino-1 1 -undécanoïque et amino-12-dodécanoïque. A titre d'exemples de lactame, on peut citer le caprolactame, l'oenantholactame et le lauryllactame. A titre d'exemples de diamines aliphatiques, on peut citer l’hexaméthylènediamine, la dodécaméthylènediamine et la triméthylhexaméthylène diamine. A titre d'exemples de diacides cycloaliphatiques, on peut citer l'acide 1 ,4-cyclohexyldicarboxylique. A titre d'exemples de diacides aliphatiques, on peut citer les acides butane-dioïque, adipique, azélaïque, subérique, sébacique, dodécanedicarboxylique, les acides gras dimérisés. Ces acides gras dimérisés ont de préférence une teneur en dimère d'au moins 98% ; de préférence ils sont hydrogénés ; il s’agit par exemple des produits commercialisés sous la marque "PRIPOL" par la société "CRODA", ou sous la marque EMPOL par la société BASF, ou sous la marque Radiacid par la société OLEON, et des polyoxyalkylènes a,w-diacides. A titre d'exemples de diacides aromatiques, on peut citer les acides téréphtalique (T) et isophtalique (I). A titre d'exemples de diamines cycloaliphatiques, on peut citer les isomères des bis-(4-aminocyclohexyl)- méthane (BACM), bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)méthane (BMACM) et 2-2-bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-propane(BMACP), et le para-amino-di- cyclo-hexyl-méthane (PACM). Les autres diamines couramment utilisées peuvent être l'isophoronediamine (IPDA), la 2,6-bis-(aminométhyl)- norbornane (BAMN) et la pipérazine. According to a variant of this third type, the polyamide blocks result from the condensation of at least two a, w-aminocarboxylic acids or of at least two lactams having from 6 to 12 carbon atoms or of a lactam and a aminocarboxylic acid not having the same number of carbon atoms in the possible presence of a chain limiter. As examples of aliphatic α, w-aminocarboxylic acid, mention may be made of aminocaproic, 7-amino-heptanoic, 1-amino-1-undecanoic and 12-amino-dodecanoic acids. As examples of a lactam, mention may be made of caprolactam, oenantholactam and lauryllactam. As examples of aliphatic diamines, mention may be made of hexamethylenediamine, dodecamethylenediamine and trimethylhexamethylene diamine. As examples of cycloaliphatic diacids, mention may be made of 1, 4-cyclohexyldicarboxylic acid. As examples of aliphatic diacids, mention may be made of butane-dioic, adipic, azelaic, suberic, sebacic, dodecanedicarboxylic acids and dimerized fatty acids. These dimerized fatty acids preferably have a dimer content of at least 98%; preferably they are hydrogenated; it's about for example products marketed under the brand “PRIPOL” by the company “CRODA”, or under the brand EMPOL by the company BASF, or under the brand Radiacid by the company OLEON, and polyoxyalkylenes a, w-diacids. As examples of aromatic diacids, mention may be made of terephthalic (T) and isophthalic (I) acids. As examples of cycloaliphatic diamines, mention may be made of the isomers of bis- (4-aminocyclohexyl) - methane (BACM), bis- (3-methyl-4-aminocyclohexyl) methane (BMACM) and 2-2-bis- (3-methyl-4-aminocyclohexyl) -propane (BMACP), and para-amino-di-cyclo-hexyl-methane (PACM). Other commonly used diamines can be isophoronediamine (IPDA), 2,6-bis- (aminomethyl) - norbornane (BAMN) and piperazine.
A titre d'exemples de blocs polyamides du troisième type, on peut citer les suivants : As examples of polyamide blocks of the third type, the following may be mentioned:
- le PA 66/6, où 66 désigne des motifs hexaméthylènediamine condensée avec l'acide adipique et 6 désigne des motifs résultant de la condensation du caprolactame ; - PA 66/6, where 66 denotes hexamethylenediamine units condensed with adipic acid and 6 denotes units resulting from the condensation of caprolactam;
- le PA 66/610/1 1 /12, où 66 désigne l'hexaméthylènediamine condensée avec l'acide adipique, 610 désigne l'hexaméthylènediamine condensée avec l'acide sébacique, 1 1 désigne des motifs résultant de la condensation de l'acide aminoundécanoïque et 12 désigne des motifs résultant de la condensation du lauryllactame. - PA 66/610/1 1/12, where 66 denotes hexamethylenediamine condensed with adipic acid, 610 denotes hexamethylenediamine condensed with sebacic acid, 1 1 denotes units resulting from the condensation of the acid aminoundecanoic and 12 denotes units resulting from the condensation of lauryllactam.
Les notations PA X/Y, PA X/Y/Z, etc. se rapportent à des copolyamides dans lesquels X, Y, Z, etc. représentent des unités homopolyamides telles que décrites ci-dessus. The notations PA X / Y, PA X / Y / Z, etc. relate to copolyamides in which X, Y, Z, etc. represent homopolyamide units as described above.
Avantageusement, les blocs polyamides du copolymère utilisé dans l’invention comprennent des blocs de polyamide PA 6, PA 1 1 , PA 12, PA 54, PA 59, PA 510, PA 512, PA 513, PA 514, PA 516, PA 518, PA 536, PA 64, PA 69, PA 610, PA 612, PA 613, PA 614, PA 616, PA 618, PA 636, PA 104, PA 109, PA 1010, PA 1012, PA 1013, PA 1014, PA 1016, PA 1018, PA 1036, PA 10T, PA 124, PA 129, PA 1210, PA 1212, PA 1213, PA 1214, PA 1216, PA 1218, PA 1236, PA 12T, ou des mélanges ou copolymères de ceux-ci ; et de préférence comprennent des blocs de polyamide PA 6, PA 1 1 , PA 12, PA 610, PA 1010, PA 1012, ou des mélanges ou copolymères de ceux-ci. Advantageously, the polyamide blocks of the copolymer used in the invention comprise blocks of polyamide PA 6, PA 11, PA 12, PA 54, PA 59, PA 510, PA 512, PA 513, PA 514, PA 516, PA 518 , PA 536, PA 64, PA 69, PA 610, PA 612, PA 613, PA 614, PA 616, PA 618, PA 636, PA 104, PA 109, PA 1010, PA 1012, PA 1013, PA 1014, PA 1016, PA 1018, PA 1036, PA 10T, PA 124, PA 129, PA 1210, PA 1212, PA 1213, PA 1214, PA 1216, PA 1218, PA 1236, PA 12T, or mixtures or copolymers thereof ; and preferably comprise blocks of polyamide PA 6, PA 11, PA 12, PA 610, PA 1010, PA 1012, or mixtures or copolymers thereof.
Les blocs polyéthers sont constitués de motifs d’oxyde d'alkylène. Polyether blocks are made up of alkylene oxide units.
Les blocs polyéthers peuvent notamment être des blocs PEG (polyéthylène glycol) c'est à dire constitués de motifs oxyde d'éthylène, et/ou des blocs PPG (propylène glycol) c'est à dire constitués de motifs oxyde de propylène, et/ou des blocs P03G (polytriméthylène glycol) c’est-à-dire constitués de motifs polytriméthylène ether de glycol, et/ou des blocs PTMG c'est à dire constitués de motifs tetraméthylène de glycol appelés aussi polytétrahydrofurane. Les copolymères PEBA peuvent comprendre dans leur chaîne plusieurs types de polyéthers, les copolyéthers pouvant être à blocs ou statistiques. The polyether blocks can in particular be PEG (polyethylene glycol) blocks, that is to say made up of ethylene oxide units, and / or PPG (propylene glycol) blocks, in other words made up of propylene oxide units, and / or or P03G (polytrimethylene glycol) blocks, that is to say made up of polytrimethylene glycol ether units, and / or PTMG blocks, that is to say made up of tetramethylene glycol units also called polytetrahydrofuran. The PEBA copolymers can comprise several types of polyethers in their chain, the copolyethers possibly being block or random.
On peut également utiliser des blocs obtenus par oxyéthylation de bisphénols, tels que par exemple le bisphénol A. Ces derniers produits sont décrits notamment dans le document EP 613919. It is also possible to use blocks obtained by oxyethylation of bisphenols, such as for example bisphenol A. These latter products are described in particular in document EP 613919.
Les blocs polyéthers peuvent aussi être constitués d'amines primaires éthoxylées. A titre d'exemple d'amines primaires éthoxylées on peut citer les produits The polyether blocks can also consist of ethoxylated primary amines. By way of example of ethoxylated primary amines, mention may be made of the products
H H
dans laquelle m et n sont des entiers compris entre 1 et 20 et x un entier compris entre 8 et 18. Ces produits sont par exemple disponibles dans le commerce sous la marque NORAMOX® de la société CECA et sous la marque GENAMIN® de la société CLARIANT. in which m and n are integers between 1 and 20 and x an integer between 8 and 18. These products are for example commercially available under the trademark NORAMOX® from the company CECA and under the brand GENAMIN® from the company CLARIANT.
Les blocs polyéthers peuvent comprendre des blocs polyoxyalkylènes à bouts de chaînes NH2, de tels blocs pouvant être obtenus par cyanoacétylation de blocs polyoxyalkylène a,w-dihydroxylés aliphatiques appelées polyétherdiols. Plus particulièrement, les produits commerciaux Jeffamine ou Elastamine peuvent être utilisés (par exemple Jeffamine® D400, D2000, ED 2003, XTJ 542, produits commerciaux de la société Huntsman, également décrits dans les documents JP 2004346274, JP 2004352794 et EP 148201 1 ). The polyether blocks can comprise polyoxyalkylene blocks having NH 2 chain ends, such blocks being obtainable by cyanoacetylation of aliphatic α, w-dihydroxylated polyoxyalkylene blocks called polyetherdiols. More particularly, the commercial Jeffamine or Elastamine products can be used (for example Jeffamine® D400, D2000, ED 2003, XTJ 542, commercial products from the Huntsman company, also described in the documents JP 2004346274, JP 2004352794 and EP 148201 1).
Les blocs polyétherdiols sont soit utilisés tels quels et copolycondensés avec des blocs polyamides à extrémités carboxyliques, soit aminés pour être transformés en polyéthers diamines et condensés avec des blocs polyamides à extrémités carboxyliques. The polyetherdiol blocks are either used as such and copolycondensed with polyamide blocks having carboxylic ends, or aminated to be transformed into polyether diamines and condensed with polyamide blocks having carboxylic ends.
Une méthode générale de préparation en deux étapes des copolymères PEBA ayant des liaisons esters entre les blocs PA et les blocs PE est connue et est décrite, par exemple, dans le document FR 2846332. Une méthode générale de préparation des copolymères PEBA ayant des liaisons amides entre les blocs PA et les blocs PE est connue et décrite, par exemple, dans le document EP 148201 1 . Les blocs polyéthers peuvent être aussi mélangés avec des précurseurs de polyamide et un limiteur de chaîne diacide pour préparer les polymères à blocs polyamides et blocs polyéthers ayant des motifs répartis de façon statistique (procédé en une étape). A general two-step preparation method of PEBA copolymers having ester bonds between the PA blocks and the PE blocks is known and is described, for example, in document FR 2846332. A general method of preparing PEBA copolymers having amide bonds between PA blocks and PE blocks is known and described, for example, in document EP 148201 1. The polyether blocks can also be mixed with polyamide precursors and a diacid chain limiter to prepare the polymers comprising polyamide blocks and polyether blocks having units distributed in a statistical manner (one-step process).
Bien entendu, la désignation PEBA dans la présente description de l’invention se rapporte aussi bien aux PEBAX® commercialisés par Arkema, aux Vestamid® commercialisés par Evonik®, aux Grilamid® commercialisés par EMS, qu’aux Pelestat® type PEBA commercialisés par Sanyo ou à tout autre PEBA d’autres fournisseurs. Of course, the designation PEBA in the present description of the invention relates both to PEBAX® marketed by Arkema, to Vestamid® marketed by Evonik®, to Grilamid® marketed by EMS, and to Pelestat® type PEBA marketed by Sanyo or any other PEBA from other suppliers.
Si les copolymères à blocs décrits ci-dessus comprennent généralement au moins un bloc polyamide et au moins un bloc polyéther, la présente invention couvre également tous les copolymères comprenant deux, trois, quatre (voire plus) blocs différents choisis parmi ceux décrits dans la présente description, dès lors que ces blocs comportent au moins des blocs polyamides et polyéthers. If the block copolymers described above generally comprise at least one polyamide block and at least one polyether block, the present invention also covers all the copolymers comprising two, three, four (or even more) different blocks chosen from those described in the present invention. description, provided that these blocks include at least polyamide and polyether blocks.
Par exemple, le copolymère selon l’invention peut comprendre un copolymère segmenté à blocs comprenant trois types de blocs différents (ou « tribloc »), qui résulte de la condensation de plusieurs des blocs décrits ci-dessus. Ledit tribloc est de préférence choisi parmi les copolyétheresteramides et les copolyétheramideuréthanes. For example, the copolymer according to the invention can comprise a segmented block copolymer comprising three different types of blocks (or "triblocks"), which results from the condensation of several of the blocks described above. Said triblock is preferably chosen from copolyetheresteramides and copolyetheramideurethanes.
Des copolymères PEBA particulièrement préférés dans le cadre de l’invention sont les copolymères comportant des blocs : Particularly preferred PEBA copolymers in the context of the invention are copolymers comprising blocks:
- PA 1 1 et PEG ; - PA 1 1 and PEG;
- PA 1 1 et PTMG ; - PA 1 1 and PTMG;
- PA 12 et PEG ; - PA 12 and PEG;
- PA 12 et PTMG ; - PA 12 and PTMG;
- PA 610 et PEG ; - PA 610 and PEG;
- PA 610 et PTMG ; - PA 610 and PTMG;
- PA 1010 et PEG ; - PA 1010 and PEG;
- PA 1010 et PTMG ; - PA 1010 and PTMG;
- PA 1012 et PEG ; - PA 1012 and PEG;
- PA 1012 et PTMG ; - PA 1012 and PTMG;
- PA 6 et PEG ; - PA 6 and PEG;
- PA 6 et PTMG. - PA 6 and PTMG.
La masse molaire moyenne en nombre des blocs polyamides dans le copolymère PEBA est inférieure ou égale à 1000 g/mol, et de préférence inférieure ou égale à 900 g/mol. The number-average molar mass of the polyamide blocks in the PEBA copolymer is less than or equal to 1000 g / mol, and preferably less than or equal to 900 g / mol.
Ainsi, les blocs polyamides dans le copolymère PEBA peuvent avoir une masse molaire moyenne en nombre de 100 à 200 g/mol ; ou de 200 à 300 g/mol ; ou de 300 à 400 g/mol ; ou de 400 à 500 g/mol ; ou de 500 à 600 g/mol ; 600 à 700 g/mol ; ou de 700 à 800 g/mol ; ou 800 à 900 g/mol ; ou de 900 à 1000 g/mol. Thus, the polyamide blocks in the PEBA copolymer can have a number-average molar mass of 100 to 200 g / mol; or from 200 to 300 g / mol; or from 300 to 400 g / mol; or from 400 to 500 g / mol; or from 500 to 600 g / mol; 600-700 g / mol; or from 700 to 800 g / mol; or 800 to 900 g / mol; or from 900 to 1000 g / mol.
Dans certains modes de réalisation, la masse molaire moyenne en nombre des blocs polyéthers dans le copolymère PEBA vaut de 250 à 2000 g/mol, de préférence de 400 à 2000 g/mol, et par exemple de préférence encore de 800 à 1500 g/mol. In certain embodiments, the number-average molar mass of the polyether blocks in the PEBA copolymer is from 250 to 2000 g / mol, preferably from 400 to 2000 g / mol, and for example more preferably from 800 to 1500 g / mol.
Ainsi, les blocs polyéthers dans le copolymère PEBA peuvent avoir une masse molaire moyenne en nombre de 250 à 300 g/mol ; ou de 300 à 400 g/mol ; ou de 400 à 500 g/mol ; ou de 500 à 600 g/mol ; ou de 600 à 700 g/mol ; ou de 700 à 800 g/mol ; ou 800 à 900 g/mol ; ou de 900 à 1000 g/mol ; ou 1000 à 1500 g/mol ; ou de 1500 à 2000 g/mol. Thus, the polyether blocks in the PEBA copolymer can have a number-average molar mass of 250 to 300 g / mol; or from 300 to 400 g / mol; or from 400 to 500 g / mol; or from 500 to 600 g / mol; or from 600 to 700 g / mol; or from 700 to 800 g / mol; or 800 to 900 g / mol; or from 900 to 1000 g / mol; or 1000 to 1500 g / mol; or from 1500 to 2000 g / mol.
La masse molaire moyenne en nombre est fixée par la teneur en limiteur de chaîne. Elle peut être calculée selon la relation : The number-average molar mass is fixed by the content of chain limiter. It can be calculated according to the relation:
Mn = nmonomère X MWmotif de répétition / niimiteur de chaîne + MW limiteur de chaîne Mn = nmonomer X MW repeat pattern / chain niimiter + MW chain limiter
Dans cette formule, nmonomère représente le nombre de moles de monomère, niimiteur de chaîne représente le nombre de moles de limiteur de chaîne (par exemple diacide) en excès, MWmotit de répétition représente la masse molaire du motif de répétition, et MW limiteur de chaîne représente la masse molaire du limiteur de chaîne (par exemple diacide) en excès. In this formula, nmonomer represents the number of moles of monomer, chain niimiter represents the number of moles of excess chain limiter (e.g. diacid), MW repeat unit represents the molar mass of the repeat unit, and MW chain limiter represents the molar mass of the excess chain limiter (eg diacid).
La masse molaire moyenne en nombre des blocs polyamides et des blocs polyéthers peut être mesurée avant la copolymérisation des blocs par chromatographie par perméation de gel (GPC). The number-average molar mass of the polyamide blocks and of the polyether blocks can be measured before the copolymerization of the blocks by gel permeation chromatography (GPC).
Le rapport massique des blocs polyamides par rapport aux blocs polyéthers du copolymère PEBA est inférieur ou égal à 0,7, et de préférence inférieur ou égale à 0,65. Ce rapport massique peut être calculé en divisant la masse molaire moyenne en nombre des blocs polyamides par la masse molaire moyenne en nombre des blocs polyéthers. The mass ratio of the polyamide blocks relative to the polyether blocks of the PEBA copolymer is less than or equal to 0.7, and preferably less than or equal to 0.65. This mass ratio can be calculated by dividing the number-average molar mass of the polyamide blocks by the number-average molar mass of the polyether blocks.
Ainsi, le rapport massique des blocs polyamides par rapport aux blocs polyéthers du copolymère PEBA peut être de 0,1 à 0,2 ; ou de 0,2 à 0,3 ; ou de 0,3 à 0,4 ; ou de 0,4 à 0,5 ; ou de 0,5 à 0,6 ; ou de 0,6 à 0,7. Thus, the mass ratio of the polyamide blocks relative to the polyether blocks of the PEBA copolymer can be from 0.1 to 0.2; or from 0.2 to 0.3; or from 0.3 to 0.4; or from 0.4 to 0.5; or from 0.5 to 0.6; or from 0.6 to 0.7.
De préférence, le copolymère utilisé dans l’invention présente une dureté instantanée de 20 à 75 Shore D, et de préférence de 25 à 45 Shore D. Les mesures de dureté peuvent être effectuées selon la norme ISO 868:2003. Preferably, the copolymer used in the invention has an instantaneous hardness of 20 to 75 Shore D, and preferably of 25 to 45 Shore D. The hardness measurements can be carried out according to the ISO 868: 2003 standard.
La mise en oeuvre de l’invention est particulièrement avantageuse avec un copolymère PEBA relativement souple, dans la mesure où les particules d’un tel copolymère ont une tendance accrue à l’agglomération. The practice of the invention is particularly advantageous with a relatively flexible PEBA copolymer, since the particles of such a copolymer have an increased tendency to agglomeration.
Le copolymère PEBA peut présenter une température de transition vitreuse inférieure ou égale à 0°C, de préférence inférieure ou égale à -20 ° C, encore de préférence inférieure ou égale à -40 ° C, et encoe de préférence inférieure ou égale à -50 ° C. Cette température est mesurée par analyse mécanique dynamique (DMA) selon la norme ISO 6721 -1 1 :2012. The PEBA copolymer can have a glass transition temperature less than or equal to 0 ° C, preferably less than or equal to -20 ° C, again preferably less than or equal to -40 ° C, and even more preferably less than or equal to -50 ° C. This temperature is measured by dynamic mechanical analysis (DMA) according to the ISO 6721-1 1: 2012 standard.
Procédé de fabrication de la poudre de copolvmère Process for manufacturing the co-polymer powder
Le procédé selon l’invention comprend dans un premier temps la fourniture d’un copolymère PEBA tel que décrit ci-dessus. Selon certains modes de réalisation il est possible d’utiliser un mélange de deux ou plus de deux copolymères PEBA tels que décrits ci-dessus. Cependant, il est préféré d’utiliser un seul copolymère PEBA tel que décrit ci-dessus. Le ou les copolymères PEBA peuvent par exemple être sous forme de granulés. Alternativement, le ou les copolymères PEBA peuvent être sous forme d’écailles ou de poudre grossière par exemple ayant une taille Dv50 supérieure à 250 pm. The method according to the invention firstly comprises providing a PEBA copolymer as described above. According to some embodiments, it is possible to use a mixture of two or more PEBA copolymers as described above. However, it is preferred to use a single PEBA copolymer as described above. The PEBA copolymer (s) can for example be in the form of granules. Alternatively, the PEBA copolymer (s) may be in the form of scales or a coarse powder, for example having a Dv50 size greater than 250 μm.
Le copolymère PEBA est ensuite mis en contact avec un agent d’écoulement afin de former un mélange - de préférence avant l’étape de broyage. The PEBA copolymer is then contacted with a flow agent to form a mixture - preferably before the grinding step.
Par « agent d’écoulement » on entend un agent qui permet d’améliorer la coulabilité ainsi que le nivellement de la poudre de copolymère lors du procédé de frittage. L’agent d’écoulement peut être choisi parmi ceux couramment utilisés dans le domaine du frittage de poudres polymères. De préférence, cet agent d'écoulement est de forme sensiblement sphérique. Il est par exemple choisi parmi les silices, notamment les silices hydratées, les silices pyrogénées, les silices vitreuses et les silices fumées ; l’alumine, notamment l'alumine amorphe ; les phosphates vitreux, les borates vitreux, les oxydes vitreux, le dioxyde de titane, les silicates de calcium, les silicates de magnésium, le talc, le mica, le kaolin, l'attapulgite,,et leurs mélanges. By "flow agent" is meant an agent which improves the flowability as well as the leveling of the copolymer powder during the sintering process. The flow agent can be chosen from those commonly used in the field of sintering polymer powders. Preferably, this flow agent is of substantially spherical shape. It is, for example, chosen from silicas, in particular hydrated silicas, pyrogenic silicas, vitreous silicas and fumed silicas; alumina, especially amorphous alumina; glassy phosphates, glassy borates, glassy oxides, titanium dioxide, calcium silicates, magnesium silicates, talc, mica, kaolin, attapulgite, and mixtures thereof.
L’agent d’écoulement est sous forme de particules ayant une taille moyenne (Dv50) inférieure ou égale à 10 pm, et encore de préférence inférieure ou égale à 1 pm. Par exemple la taille Dv50 des particules de l’agent d’écoulement peut être de 10 nm à 100 nm, de 100 nm à 1 pm, de 1 pm à 10 pm. The flow agent is in the form of particles having an average size (Dv50) of less than or equal to 10 μm, and more preferably less than or equal to 1 μm. For example, the Dv50 size of the flow agent particles can be 10nm to 100nm, 100nm to 1µm, 1µm to 10µm.
Dans le cadre de la présente demande : In the context of this request:
- le Dv10 correspond au seuil de la taille de particule pour lequel 10 % des particules (en volume) ont une taille inférieure au seuil, et 90 % des particules (en volume) ont une taille supérieure au seuil ; - the Dv10 corresponds to the particle size threshold for which 10% of the particles (by volume) have a size below the threshold, and 90% of the particles (by volume) have a size above the threshold;
- le Dv50 correspond au seuil de la taille de particule pour lequel 50 % des particules (en volume) ont une taille inférieure au seuil, et 50 % des particules (en volume) ont une taille supérieure au seuil ; - le Dv90 correspond au seuil de la taille de particule pour lequel 90 % des particules (en volume) ont une taille inférieure au seuil, et 10 % des particules (en volume) ont une taille supérieure au seuil. - the Dv50 corresponds to the threshold of the particle size for which 50% of the particles (by volume) have a size below the threshold, and 50% of the particles (by volume) have a size above the threshold; - the Dv90 corresponds to the particle size threshold for which 90% of the particles (by volume) have a size below the threshold, and 10% of the particles (by volume) have a size above the threshold.
Le Dv10, le Dv50 et le Dv90 sont mesurés selon ISO 13320 :2009, par exemple par diffraction laser sur un diffractomètre Malvern en voie sèche, et la distribution des particules est modélisée selon la norme ISO 9276 - parties 1 à 6 : « Représentation de données obtenues par analyse granulométrique ». L’agent d’écoulement est ajouté au copolymère PEBA dans une proportion supérieure ou égale à 0,3 % en masse par rapport au poids total de la composition finale. The Dv10, the Dv50 and the Dv90 are measured according to ISO 13320: 2009, for example by laser diffraction on a Malvern dry diffractometer, and the distribution of the particles is modeled according to the ISO 9276 standard - parts 1 to 6: "Representation of data obtained by particle size analysis ”. The flow agent is added to the PEBA copolymer in a proportion greater than or equal to 0.3% by mass relative to the total weight of the final composition.
L’agent d’écoulement ajouté au copolymère peut avoir une teneur inférieure ou égale à 3 % en masse par rapport au poids total de la composition finale, de préférence inférieure ou égale à 2 % en masse. Ainsi, l’agent d’écoulement peut être ajouté dans une proportion de 0,3 à 0,4 % ; ou de 0,4 à 0,5 % ; ou de 0,5 à 0,6 % ; ou de 0,6 à 0,7 % ; ou de 0,7 à 0,8 % ; ou de 0,8 à 0,9 % ; ou de 0,9 à 1 % ; ou de 1 à 1 ,1 % ; ou de 1 ,1 à 1 ,2 % ; ou de 1 ,2 à 1 ,3 % ; ou de The flow agent added to the copolymer may have a content of less than or equal to 3% by mass relative to the total weight of the final composition, preferably less than or equal to 2% by mass. Thus, the flow agent can be added in an amount of 0.3 to 0.4%; or from 0.4 to 0.5%; or from 0.5 to 0.6%; or from 0.6 to 0.7%; or from 0.7 to 0.8%; or from 0.8 to 0.9%; or from 0.9 to 1%; or from 1 to 1, 1%; or from 1.1 to 1.2%; or from 1.2 to 1.3%; or from
1 ,3 à 1 ,4 % ; ou de 1 ,4 à 1 ,5 % ; ou de 1 ,5 à 1 ,6 % ; ou de 1 ,6 à 1 ,7 % ; ou de1.3 to 1.4%; or from 1.4 to 1.5%; or from 1.5 to 1.6%; or from 1.6 to 1.7%; or from
1 ,7 à 1 ,8 % ; ou de 1 ,8 à 1 ,9 % ; ou de 1 ,9 à 2 % ; ou de 2 à 2,5 % ; ou de 2,5 à 3,0 %. 1.7 to 1.8%; or from 1.8 to 1.9%; or from 1.9 to 2%; or from 2 to 2.5%; or 2.5 to 3.0%.
Le copolymère PEBA, de préférence pré-mélangé avec l’agent d’écoulement, subit ensuite une étape de broyage afin d’obtenir une poudre de granulométrie souhaitée. The PEBA copolymer, preferably premixed with the flow agent, then undergoes a grinding step in order to obtain a powder of the desired particle size.
De préférence, le broyage est un broyage cryogénique. Ainsi, dans un premier temps, le mélange de copolymère et d’agent d’écoulement est refroidi à une température inférieure à la température de transition vitreuse du copolymère. Cette température peut être de 10 à 50 °C inférieure à la température de transition vitreuse du copolymère. Ainsi, le mélange peut être refroidi à une température inférieure ou égale à -10° C, de préférence inférieure ou égale à - 50 ° C, et encore de préférence inférieure ou égale à-80°C. Cette température peut être de -10 à -20° C ; ou de -20 à -30 ° C ; ou é -30 à -40 °C ; ou de -40 à -50 °C ; ou de -50 à -60 °C ; ou de -60 à -70 °C ; onde -70 à -80 °C ; ou de -80 à -90°C ; ou de -90 à -100° C. Preferably, the grinding is cryogenic grinding. Thus, first of all, the mixture of copolymer and flow agent is cooled to a temperature below the glass transition temperature of the copolymer. This temperature can be 10 to 50 ° C lower than the glass transition temperature of the copolymer. Thus, the mixture can be cooled to a temperature less than or equal to -10 ° C, preferably less than or equal to -50 ° C, and more preferably less than or equal to -80 ° C. This temperature can be -10 to -20 ° C; or from -20 to -30 ° C; or at -30 to -40 ° C; or from -40 to -50 ° C; or from -50 to -60 ° C; or from -60 to -70 ° C; wave -70 to -80 ° C; or from -80 to -90 ° C; or from -90 to -100 ° C.
Le refroidissement du mélange de copolymère et d’agent d’écoulement peut être effectué par exemple avec de l’azote liquide, ou avec du dioxyde de carbone liquide ou avec de la carboglace, ou avec de l’hélium liquide. The cooling of the mixture of copolymer and flow agent can be carried out, for example, with liquid nitrogen, or with liquid carbon dioxide or with dry ice, or with liquid helium.
De préférence l’étape de broyage est effectuée dans un broyeur à broches contrarotatives (pin mill). Ainsi, le broyeur comprend une première série de brosses tournant dans un sens et une deuxième série de brosses tournant dans le sens opposé. Cela permet d’augmenter la vitesse et donc l’énergie de l’impact. De préférence, ces broches peuvent être cannelés ce qui permet un impact plus important sur les particules à être broyées. Preferably the grinding step is carried out in a mill with counter-rotating pins (pin mill). Thus, the crusher comprises a first series of brushes rotating in one direction and a second series of rotating brushes. in the opposite direction. This increases the speed and therefore the energy of the impact. Preferably, these pins can be grooved which allows a greater impact on the particles to be ground.
Alternativement, l’étape de broyage peut être effectuée dans un broyeur à marteaux (hammer mill) ou dans un broyeur tourbillonnant (whirl mill). Alternatively, the grinding step can be performed in a hammer mill or in a whirl mill.
Le broyeur utilisé peut comprendre un tamis sur lequel sont dirigées les particules broyées. Le tamis présente des pores (ouvertures de grille) permettant la rétention des particules ayant une taille supérieure aux pores du tamis d’un côté et le passage des particules ayant une taille inférieure aux pores du tamis de l’autre côté. Lorsque les pores n’ont pas une ouverture circulaire, on entend par « diamètre » des pores la distance maximale entre deux points se trouvant dans un plan parallèle à l’ouverture. Par exemple, pour des pores ayant une ouverture rectangulaire ou carrée, le diamètre désigne la diagonale de chaque ouverture. Le tamis peut par exemple avoir des pores de diamètre inférieur ou égale à 300 pm, ou à 250 pm, et de préférence inférieure ou égal à 200 pm. Le diamètre des pores peut être par exemple de 100 à 120 pm, 120 à 150 pm ; ou de 150 à 200 pm ; ou de 200 à 250 pm ; ou de 250 à 300 pm. The mill used may include a screen onto which the ground particles are directed. The screen has pores (grid openings) allowing the retention of particles larger than the screen pores on one side and the passage of particles smaller than the screen pores on the other side. When the pores do not have a circular opening, the term "diameter" of the pores is understood to mean the maximum distance between two points lying in a plane parallel to the opening. For example, for pores having a rectangular or square opening, the diameter refers to the diagonal of each opening. The sieve may for example have pores with a diameter less than or equal to 300 μm, or to 250 μm, and preferably less than or equal to 200 μm. The diameter of the pores can be, for example, 100 to 120 µm, 120 to 150 µm; or from 150 to 200 µm; or from 200 to 250 µm; or from 250 to 300 µm.
Ainsi, les particules de taille supérieure à celle souhaitée pour la préparation de la poudre peuvent être retenues sur le tamis tandis que les particules de granulométrie adéquate peuvent traverser le tamis. Thus, particles larger in size than that desired for the preparation of the powder can be retained on the sieve while particles of suitable particle size can pass through the sieve.
Les particules retenues sur le tamis peuvent par la suite être conduites vers le broyeur de sorte qu’elles soient recyclées et subissent un nouveau broyage. De préférence, le recyclage des particules est continu lors de l’étape de broyage. The particles retained on the screen can then be led to the mill so that they are recycled and undergo further crushing. Preferably, the recycling of the particles is continuous during the grinding step.
De préférence, une seule étape de broyage est effectuée. Preferably, a single grinding step is performed.
Après broyage, une certaine fraction granulométrique de la poudre peut être sélectionnée, pour obtenir le profil granulométrique souhaité dans l’invention. Ainsi, les poudres sont dispersées par une roue de sélection et transportées par un air de classification. La poussière entraînée dans l'air est amenée à travers une roue de support et évacuée par une première sortie. Le produit grossier est rejeté par une roue de classification et transporté à une deuxième sortie. Le sélecteur peut comporter plusieurs roues successives travaillant en parallèle. After grinding, a certain particle size fraction of the powder can be selected, to obtain the desired particle size profile in the invention. Thus, the powders are dispersed by a selection wheel and transported by a classification air. Dust entrained in the air is fed through a support wheel and discharged through a first outlet. The coarse product is rejected by a classification wheel and transported to a second outlet. The selector may have several successive wheels working in parallel.
Composition de poudre de PEBA PEBA powder composition
La composition selon l’invention comprend des particules de copolymère PEBA et des particules de l’agent d’écoulement. Les particules de la composition selon l’invention peuvent avoir une taille Dv10 supérieure ou égale à 30 pm, et de préférence supérieure ou égale à 35 pm. Par exemple, la taille Dv10 des particules de la composition peut être de 30 à 35 pm ; ou de 35 à 40 pm ; ou de 40 à 45 pm ; ou de 45 à 50 pm. The composition according to the invention comprises particles of PEBA copolymer and particles of the flow agent. The particles of the composition according to the invention may have a size Dv10 greater than or equal to 30 μm, and preferably greater than or equal to 35 μm. For example, the size Dv10 of the particles of the composition can be 30 to 35 µm; or from 35 to 40 µm; or from 40 to 45 µm; or from 45 to 50 pm.
Une taille Dv10 supérieure ou égale à 30 pm permet d’éviter les problèmes liés à la densité ainsi que la capacité d’écoulement de la poudre. Ainsi, avantageusement l’utilisation d’une poudre des particules ayant une taille Dv10 supérieure ou égale à 30 pm permet d’obtenir un lit de poudre de bonne qualité et par conséquence des articles ayant une bonne définition des bords et des contours. A Dv10 size greater than or equal to 30 µm avoids the problems related to the density as well as the flowability of the powder. Thus, advantageously the use of a powder of the particles having a size Dv10 greater than or equal to 30 μm makes it possible to obtain a bed of powder of good quality and consequently articles having a good definition of the edges and of the contours.
L’utilisation d’une poudre ayant une taille Dv1 0 supérieure à 30 pm permet une plus faible agglomération de la poudre en machine d’impression tridimensionnelle et donc un meilleur recyclage. The use of a powder having a size Dv10 greater than 30 µm allows lower agglomeration of the powder in a three-dimensional printing machine and therefore better recycling.
La quantité d’agent d’écoulement dans la composition peut être adaptée en fonction de la granulométrie de la poudre. Généralement, plus le Dv10 de la poudre est faible, plus la quantité d’agent d’écoulement dans la poudre doit être élevée afin de préserver la coulabilité et les propriétés mécaniques des pièces fabriquées. The amount of flow agent in the composition can be adjusted depending on the particle size of the powder. Generally, the lower the Dv10 of the powder, the greater the amount of flow agent in the powder must be in order to preserve the flowability and mechanical properties of the manufactured parts.
Les particules de la composition selon l’invention peuvent également avoir une taille Dv90 inférieure ou égale à 250 pm, et de préférence inférieure ou égale à 200 pm. Par exemple, la taille Dv90 des particules de la composition peut être de de 150 à 160 pm ; ou de 160 à 170 pm ; ou de 170 à 180 pm ; ou de 180 à 190 pm ; ou de 190 à 200 pm ; ou de 200 à 210 pm ; ou de 210 à 220 pm ; ou de 220 à 230 pm ; ou de 230 à 240 pm ; ou de 240 à 250 pm. The particles of the composition according to the invention can also have a size Dv90 less than or equal to 250 μm, and preferably less than or equal to 200 μm. For example, the Dv90 size of the particles of the composition can be from 150 to 160 µm; or from 160 to 170 µm; or from 170 to 180 µm; or from 180 to 190 µm; or from 190 to 200 µm; or from 200 to 210 µm; or from 210 to 220 µm; or from 220 to 230 µm; or from 230 to 240 µm; or from 240 to 250 µm.
Une taille Dv90 inférieure ou égale à 250 pm permet également d’obtenir des articles ayant une bonne définition des bords et des contours. En effet, des particules ayant une taille Dv90 supérieure à 250 pm pourraient conduire à des articles présentant une mauvaise définition compte tenu de l’épaisseur de couche qui est utilisée pendant le procédé de frittage. A Dv90 size of less than or equal to 250 µm also enables articles with good definition of edges and contours to be obtained. Indeed, particles with a Dv90 size greater than 250 µm could lead to articles having poor definition given the layer thickness that is used during the sintering process.
De plus, les particules de la composition selon l’invention peuvent avoir une taille Dv50 de 80 à 150 pm, et de préférence de 100 à 150 pm. Par exemple, la taille Dv50 des particules de la composition peut être de 80 à 85 pm ; ou de 85 à 90 pm ; ou de 90 à 95 pm ; ou de 95 à 100 pm ; ou de 100 à 105 pm ; ou de 105 à 1 10 pm ; ou de 1 10 à 1 15 pm ; ou de 1 15 à 120 pm ; ou de 120 à 125 pm ; ou de 125 à 130 pm ; ou de 130 à 135 pm ; ou de 135 à 140 pm ; ou de 140 à 145 pm ; ou de 145 à 150 pm. In addition, the particles of the composition according to the invention may have a Dv50 size of 80 to 150 µm, and preferably of 100 to 150 µm. For example, the size Dv50 of the particles of the composition can be 80 to 85 µm; or from 85 to 90 µm; or from 90 to 95 µm; or from 95 to 100 µm; or from 100 to 105 µm; or from 105 to 110 µm; or from 1 10 to 1 15 µm; or from 115 to 120 µm; or from 120 to 125 µm; or from 125 to 130 µm; or from 130 to 135 µm; or from 135 to 140 µm; or from 140 to 145 µm; or from 145 to 150 pm.
La composition selon l’invention peut comprendre le(s) copolymère(s) PEBA dans une proportion massique de préférence supérieure ou égale à 80 %, ou à 81 %, ou à 82 %, ou à 83 %, ou à 84 %, ou à 85 %, ou à 86 %, ou à 87 %, ou à 88 %, ou à 89 %, ou à 90 %, ou à 91 %, ou à 92 %, ou à 93 %, ou à 94 %, ou à 95 %, ou à 96 %, ou à 97 %, ou à 98 %, ou à 99 %, ou à 99,1 %, ou à 99,2 %, ou à 99,3 %, ou à 99,4 %, ou à 99,5 %, ou à 99,6 %, ou à 99,7 %, ou à 99,8 %, ou à 99,9 %, ou à 99,91 %, ou à 99,92 %, ou à 99,93 %, ou à 99,94 %, ou à 99,95 %, ou à 99,96 %, ou à 99,97 %, ou à 99,98 %, ou à 99,99 %. The composition according to the invention may comprise the PEBA copolymer (s) in a proportion by weight preferably greater than or equal to 80%, or at 81%, or 82%, or 83%, or 84%, or 85%, or 86%, or 87%, or 88%, or 89%, or 90%, or at 91%, or at 92%, or at 93%, or at 94%, or at 95%, or at 96%, or at 97%, or at 98%, or at 99%, or at 99.1% , or 99.2%, or 99.3%, or 99.4%, or 99.5%, or 99.6%, or 99.7%, or 99.8%, or 99.9%, or 99.91%, or 99.92%, or 99.93%, or 99.94%, or 99.95%, or 99.96%, or 99.97%, or 99.98%, or 99.99%.
L’agent d’écoulement est présent dans la composition à une teneur supérieure ou égale à 0,3 % en masse de la composition. De préférence, l’agent d’écoulement présent dans la composition peut avoir une teneur inférieure ou égale à 2 % en masse de la composition. Ainsi, cette teneur peut être de 0,3 à 0,4 % ; ou de 0,4 à 0,5 % ; ou de 0,5 à 0,6 % ; ou de 0,6 à 0,7 % ; de 0,7 à 0,8 % ; ou de 0,8 à 0,9 % ; ou de 0,9 à 1 % ; ou de 1 à 1 ,1 % ; ou de 1 ,1 à 1 ,2 % ; ou de 1 ,2 à 1 ,3 % ; ou de 1 ,3 à 1 ,4 % ; ou de 1 ,4 à 1 ,5 % ; ou de 1 ,5 à 1 ,6 % ; ou de 1 ,6 à 1 ,7 % ; ou de 1 ,7 à 1 ,8 % ; ou de 1 ,8 à 1 ,9 % ; ou de 1 ,9 à 2 %. The flow agent is present in the composition at a content greater than or equal to 0.3% by weight of the composition. Preferably, the flow agent present in the composition may have a content of less than or equal to 2% by weight of the composition. Thus, this content can be from 0.3 to 0.4%; or from 0.4 to 0.5%; or from 0.5 to 0.6%; or from 0.6 to 0.7%; from 0.7 to 0.8%; or from 0.8 to 0.9%; or from 0.9 to 1%; or from 1 to 1, 1%; or from 1.1 to 1.2%; or from 1.2 to 1.3%; or from 1.3 to 1.4%; or from 1.4 to 1.5%; or from 1.5 to 1.6%; or from 1.6 to 1.7%; or from 1.7 to 1.8%; or from 1.8 to 1.9%; or from 1.9 to 2%.
La poudre de PEBA dans la composition peut avoir une surface spécifique apparente inférieure à 2 m2/g. The PEBA powder in the composition can have an apparent specific surface area of less than 2 m 2 / g.
Les particules de PEBA dans la composition peuvent comprendre des charges pulvérulentes à une teneur de 0 à 10 % en masse de la composition. Lorsqu’elles sont présentes, ces charges pulvérulentes peuvent être intégrées aux particules de PEBA par compoundage, notamment au stade de la fabrication des granulés destinés à être broyés. The PEBA particles in the composition can comprise pulverulent fillers at a content of 0 to 10% by weight of the composition. When they are present, these pulverulent fillers can be integrated into the PEBA particles by compounding, in particular at the stage of manufacturing the granules intended to be crushed.
La composition peut donc comprendre en outre de 0 à 10 % en masse de charges pulvérulentes, par rapport à la masse totale de la composition. The composition can therefore further comprise from 0 to 10% by weight of pulverulent fillers, relative to the total weight of the composition.
On entend par « charge pulvérulente » un composé sous forme de poudre avec une taille moyenne (Dvso) supérieure à 10 pm, en particulier supérieure à 20 pm, qui permet de modifier les propriétés mécaniques (par exemple module, allongement à la rupture, résistance à l’impact) des pièces tridimensionnelles fabriquées. The term “pulverulent filler” means a compound in powder form with an average size (Dvso) greater than 10 μm, in particular greater than 20 μm, which makes it possible to modify the mechanical properties (for example modulus, elongation at break, strength. impact) of the manufactured three-dimensional parts.
Des exemples de charges pulvérulentes sont les charges minérales carbonatées, notamment le carbonate de calcium, le carbonate de magnésium, la dolomite, le calcite, le sulfate de baryum, le sulfate de calcium, la dolomie, l'hydrate d'alumine, la wollastonite, la montmorillonite, la zéolite, la perlite, les charges organiques telles que les poudres de polymère ayant une température de fusion supérieure à la température maximale subie par la composition lors du procédé de construction couche-par-couche, notamment de telles poudres de polymère de module supérieur à 1000 MPa. Selon certains modes de réalisation préférés, les particules de PEBA de la composition de l’invention sont dépourvues de charges pulvérulentes. Examples of powdery fillers are carbonated mineral fillers, especially calcium carbonate, magnesium carbonate, dolomite, calcite, barium sulfate, calcium sulfate, dolomite, aluminum hydrate, wollastonite , montmorillonite, zeolite, perlite, organic fillers such as polymer powders having a melting point higher than the maximum temperature undergone by the composition during the layer-by-layer construction process, in particular such polymer powders of modulus greater than 1000 MPa. According to certain preferred embodiments, the PEBA particles of the composition of the invention are devoid of pulverulent fillers.
Selon certains modes de réalisation préférés, la composition selon l’invention est dépourvue de charges pulvérulentes. According to certain preferred embodiments, the composition according to the invention is devoid of pulverulent fillers.
Alternativement, si des charges pulvérulentes sont présentes dans les particules de PEBA, elles le sont à une teneur massique inférieure ou égale à 10 %, de préférence inférieure ou égale à 5 %, de préférence encore inférieure ou égale à 1 %. Par exemple, les charges pulvérulentes peuvent être présentes dans les particules de PEBA à une teneur massique de 0,05 à 1 % ; ou de 1 à 2 % ; ou de 2 à 3 % ; ou de 3 à 4 % ; ou de 4 à 5 % ; ou de 5 à 6 % ; ou de 6 à 7 % ; ou de 7 à 8 % ; ou de 8 à 9 % ; ou de 9 à 10%. Alternatively, if pulverulent fillers are present in the PEBA particles, they are present at a mass content of less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%, more preferably less than or equal to 1%. For example, the pulverulent fillers can be present in the particles of PEBA at a content by weight of 0.05 to 1%; or from 1 to 2%; or from 2 to 3%; or from 3 to 4%; or from 4 to 5%; or from 5 to 6%; or from 6 to 7%; or from 7 to 8%; or from 8 to 9%; or 9 to 10%.
La teneur massique totale en charges pulvérulentes (lorsqu’elles sont présentes) dans la composition (y compris celles présentes le cas échéant dans les particules de PEBA) est de préférence inférieure ou égale à 10 %, de préférence inférieure ou égale à 5 %, de préférence encore inférieure ou égale à 1 %. The total mass content of pulverulent fillers (when they are present) in the composition (including those present where appropriate in the PEBA particles) is preferably less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%, more preferably less than or equal to 1%.
La composition selon l’invention peut comprendre, outre l’agent d’écoulement et les charges pulvérulentes déjà mentionnés, tout type d'autre additif approprié pour les poudres polymères utilisées en frittage : notamment des additifs (sous forme de poudre ou non) qui contribuent à améliorer les propriétés de la poudre pour son utilisation en technologie d'agglomération et/ou des additifs permettant d'améliorer les propriétés par exemple esthétiques (couleur) des objets obtenus par fusion. La composition de l'invention peut notamment comprendre des colorants, des pigments pour la coloration, du PO2, des pigments pour l'absorption infrarouge, du noir de carbone, des additifs anti-feu, des fibres de verre, des fibres de carbone, etc. La composition de l'invention peut contenir en outre au moins un additif choisi parmi les stabilisants antioxygène, les stabilisants à la lumière, les agents antichocs, les agents antistatiques, les agents ignifugeants, et leurs mélanges. Ces additifs sont de préférence sous forme de poudre ayant un Dv50 inférieur à 20 pm, et en particulier inférieur à 10 pm. Avantageusement, les additifs sous forme de poudre ont un Dv supérieur à 100 nm, et tout particulièrement supérieur à 1 pm. The composition according to the invention can comprise, in addition to the flow agent and the pulverulent fillers already mentioned, any type of other suitable additive for the polymer powders used in sintering: in particular additives (in powder form or not) which contribute to improving the properties of the powder for its use in agglomeration technology and / or additives making it possible to improve the properties, for example aesthetic (color) of objects obtained by fusion. The composition of the invention can in particular comprise dyes, pigments for coloring, PO2, pigments for infrared absorption, carbon black, anti-fire additives, glass fibers, carbon fibers, etc. The composition of the invention can also contain at least one additive chosen from antioxidant stabilizers, light stabilizers, anti-shock agents, antistatic agents, flame retardants, and mixtures thereof. These additives are preferably in the form of a powder having a Dv50 of less than 20 μm, and in particular less than 10 μm. Advantageously, the additives in powder form have a Dv greater than 100 nm, and very particularly greater than 1 μm.
Ces additifs peuvent être présents dans la composition à une teneur massique de 0,05 à 5 %. These additives can be present in the composition at a mass content of 0.05 to 5%.
De préférence les additifs comprennent un ou plusieurs pigments. Preferably the additives comprise one or more pigments.
Les additifs peuvent être mélangés au copolymère PEBA avant et/ou après l’étape de broyage décrite ci-dessus. Dans certains modes de réalisation, la composition de poudre peut avoir une température de cristallisation des blocs polyamides de 40 à 160° C, et de préférence de 50 à 100° C. La composition peut notamment avoir une température de cristallisation des blocs polyamides de 40 à 50° C ; ou de 50 à 60° C ; ou de 60 à 70°C ; ou de 70 à 8 Cà 90° C ; ou de 90 à 100° C ; ou de 100 à 1 10° C ; ou de 1 10 120 à 130°C ; ou de 130 à 140°C ; ou de 140 à 150°C ; ou de 150 à 160°CLa température de cristallisation peut être mesurée par calorimétrie différentielle à balayage selon la norme ISO 1 1357-3. The additives can be mixed with the PEBA copolymer before and / or after the grinding step described above. In certain embodiments, the powder composition can have a polyamide block crystallization temperature of 40 to 160 ° C, and preferably 50 to 100 ° C. The composition can in particular have a polyamide block crystallization temperature of 40 at 50 ° C; or from 50 to 60 ° C; or from 60 to 70 ° C; or from 70 to 8 C to 90 ° C; or from 90 to 100 ° C; or from 100 to 110 ° C; or 1 10 120-130 ° C; or from 130 to 140 ° C; or from 140 to 150 ° C; or from 150 to 160 ° C The crystallization temperature can be measured by differential scanning calorimetry according to standard ISO 1 1357-3.
Le copolymère PEBA peut avoir une température de fusion inférieure ou égale à 150 °C, et de préférence inférieure ou égale à 140° C. Le copolymère PEBA peut notamment avoir une température de fusion de 100 à 105°C ; ou de 105 à 1 10 ° C ; ou de 1 10 à 1 15 ° C ; ou de 1 15 à 120 ° C ; o de 120 à 125 ° C ; ou de 125 à 130 ° C ; ou de 130 à 135 ° C ; ou de 135 à 140 ° Ç ou de 140 à 145 ° C ; ou de 145 à 150°C. La température de fusion peut été mesurée par calorimétrie différentielle à balayage selon la norme ISO 1 1357-3. The PEBA copolymer can have a melting point of less than or equal to 150 ° C, and preferably of less than or equal to 140 ° C. The PEBA copolymer can in particular have a melting point of 100 to 105 ° C; or from 105 to 110 ° C; or from 110 to 115 ° C; or from 115 to 120 ° C; o from 120 to 125 ° C; or from 125 to 130 ° C; or from 130 to 135 ° C; or 135-140 ° C or 140-145 ° C; or 145 to 150 ° C. The melting temperature can be measured by differential scanning calorimetry according to the ISO 1 1357-3 standard.
Une température de fusion inférieure ou égale à 150° C permet de diminuer le temps de chauffage ainsi que la consommation d’énergie pendant le procédé de construction d’articles tridimensionnels couche-par-couche par frittage, ce qui permet d’améliorer l’efficacité du procédé de préparation de tels articles. L’écart entre la température de cristallisation et la température de fusion est de préférence supérieur ou égal à 30 °C, de préférence encore supérieur ou égal à 40°C, ou à 50°C, ou à 60°C, ou à 70°C, ou âO° C. A melting temperature of 150 ° C or less can decrease the heating time as well as the energy consumption during the process of constructing three-dimensional articles layer-by-layer by sintering, thus improving the performance. efficiency of the process for preparing such articles. The difference between the crystallization temperature and the melting temperature is preferably greater than or equal to 30 ° C, more preferably greater than or equal to 40 ° C, or to 50 ° C, or to 60 ° C, or to 70 ° C, or âO ° C.
La composition de poudre selon l’invention peut avoir une coulabilité de 2 à 10 secondes. La coulabilité peut être mesurée selon la norme ISO 6186 : 1998(E) Méthode A ; trou de 25 mm à 23 °C. The powder composition according to the invention can have a flowability of 2 to 10 seconds. The flowability can be measured according to ISO 6186: 1998 (E) Method A; 25 mm hole at 23 ° C.
Procédé de frittage de la poudre Powder sintering process
La poudre de PEBA, telle que décrite ci-dessus, est utilisée pour un procédé de construction d’articles tridimensionnels couche-par-couche par frittage provoqué par un rayonnement électromagnétique. PEBA powder, as described above, is used for a method of constructing three-dimensional articles layer-by-layer by sintering caused by electromagnetic radiation.
Le rayonnement électromagnétique peut être par exemple un rayonnement infrarouge, un rayonnement ultraviolet, ou de préférence un rayonnement laser. The electromagnetic radiation can be, for example, infrared radiation, ultraviolet radiation, or preferably laser radiation.
Selon le procédé, une fine couche de poudre est déposée sur une plaque horizontale maintenue dans une enceinte chauffée à une température appelée température de construction. Le terme « température de construction » désigne la température à laquelle le lit de poudre, d’une couche constitutive d’un objet tridimensionnel en construction, est chauffé pendant le procédé de frittage couche-par-couche de la poudre. Cette température peut être inférieure à la température de fusion du copolymère PEBA de moins de 100 °C, de préférence de moins de 40 ° C, et encore de préféence de 20 °C environ. Le rayonnement électromagnétique apporte par la suite l’énergie nécessaire à fritter les particules de poudre en différents points de la couche de poudre selon une géométrie correspondant à un objet (par exemple à l’aide d’un ordinateur ayant en mémoire la forme d’un objet et restituant cette dernière sous forme de tranches). According to the process, a thin layer of powder is deposited on a horizontal plate maintained in an enclosure heated to a temperature called the construction temperature. The term "construction temperature" denotes the temperature at which the bed of powder, of a constituent layer of a three-dimensional object under construction, is heated during the layer-by-layer sintering process of the powder. This temperature may be lower than the melting point of the PEBA copolymer by less than 100 ° C, preferably less than 40 ° C, and more preferably around 20 ° C. The electromagnetic radiation then provides the energy necessary to sinter the powder particles at different points of the powder layer according to a geometry corresponding to an object (for example using a computer having in memory the shape of an object and restoring the latter in the form of slices).
Ensuite, la plaque horizontale est abaissée d’une valeur correspondant à l’épaisseur d’une couche de poudre, et une nouvelle couche est déposée. Le rayonnement électromagnétique apporte l’énergie nécessaire à fritter les particules de poudre selon une géométrie correspondant à cette nouvelle tranche de l’objet et ainsi de suite. La procédure est répétée jusqu’à ce que l’on ait fabriqué l’objet. Then, the horizontal plate is lowered by an amount corresponding to the thickness of a layer of powder, and a new layer is deposited. The electromagnetic radiation provides the energy required to sinter the powder particles in a geometry corresponding to this new slice of the object and so on. The procedure is repeated until the object has been manufactured.
De préférence, la couche de poudre déposée sur une plaque horizontale (avant frittage) peut avoir une épaisseur de 20 à 200 pm, et de préférence de 50 à 150 pm. La couche de matériau aggloméré après frittage peut avoir une épaisseur de 10 à 150 pm, et de préférence de 30 à 100 pm. Preferably, the layer of powder deposited on a horizontal plate (before sintering) may have a thickness of 20 to 200 μm, and preferably of 50 to 150 μm. The layer of agglomerated material after sintering may have a thickness of 10 to 150 µm, and preferably 30 to 100 µm.
La composition de poudre, telle que décrite ci-dessus, peut être recyclée et réutilisée dans plusieurs constructions successives. Elle peut par exemple être utilisée telle qu’elle est ou en mélange avec d’autres poudres recyclées ou non. The powder composition, as described above, can be recycled and reused in several successive constructions. It can for example be used as it is or as a mixture with other powders, whether recycled or not.
Ainsi, la composition de poudre peut être recyclée (c’est-à-dire utilisée dans plus d’une construction) une fois, ou deux fois, ou trois fois, ou quatre fois, ou cinq fois, ou plus de cinq fois. Thus, the powder composition can be recycled (i.e. used in more than one construction) once, or twice, or three times, or four times, or five times, or more than five times.
Les articles tridimensionnels fabriqués peuvent présenter un allongement à la rupture supérieur ou égal à 200 %, de préférence supérieur ou égal à 400 %, et encore de préférence supérieur ou égal à 500 %. Par « allongement à la rupture » on entend la capacité d’un matériau à s’allonger avant de rompre lorsqu’il est sollicité en traction. L’allongement à la rupture peut être mesuré selon la norme ISO 527 1 A. The three-dimensional articles manufactured may exhibit an elongation at break greater than or equal to 200%, preferably greater than or equal to 400%, and more preferably greater than or equal to 500%. By "elongation at break" is meant the ability of a material to elongate before breaking when stressed in tension. The elongation at break can be measured according to ISO 527 1 A.
Les articles tridimensionnels fabriqués peuvent avantageusement présenter un module d’élasticité inférieur ou égal à 100 MPa et de préférence encore inférieure ou égal à 70 MPa, ou à 50 MPa ; il peut être par exemple de 1 à 100 MPa ; de préférence de 10 à 70 MPa. Le module d’élasticité peut être mesuré selon la norme ISO 527 1 :2019. La composition de poudre selon l’invention, permet ainsi de fabriquer des articles tridimensionnels de bonne qualité, ayant des bonnes propriétés mécaniques et des dimensions et des contours précis et bien définis. Exemples The three-dimensional articles manufactured can advantageously have a modulus of elasticity less than or equal to 100 MPa and more preferably less than or equal to 70 MPa, or to 50 MPa; it can be, for example, from 1 to 100 MPa; preferably from 10 to 70 MPa. The modulus of elasticity can be measured according to ISO 527 1: 2019. The powder composition according to the invention thus makes it possible to manufacture three-dimensional articles of good quality, having good mechanical properties and precise and well-defined dimensions and contours. Examples
Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter. Sauf indication contraire, les pourcentages indiqués se réfèrent à des pourcentages en masse par rapport à l’ensemble de la formulation. Exemple 1 The following examples illustrate the invention without limiting it. Unless otherwise indicated, the percentages indicated refer to percentages by weight relative to the entire formulation. Example 1
Dans cet exemple, une poudre de copolymère PEBA (blocs de PA1 1 de 600 g/mol, blocs de PTMG de 1000 g/mol, rapport massique PA1 1/PTMG = 0,6, Tf= 135°C, formulé avec 0.8% en poids d’additifs sfebilisants) ayant une taille Dv10 de 21 pm, une taille Dv50 de 48 pm, et une taille Dv90 de 100 pm (dépourvu de charges) est mélangée en mélangeur rapide à différents taux en masse d’agent d’écoulement suivant : In this example, a PEBA copolymer powder (blocks of PA1 1 of 600 g / mol, blocks of PTMG of 1000 g / mol, mass ratio PA1 1 / PTMG = 0.6, Tm = 135 ° C, formulated with 0.8% by weight of sfebilizing additives) having a Dv10 size of 21 µm, a Dv50 size of 48 µm, and a Dv90 size of 100 µm (free of fillers) is mixed in a rapid mixer at different mass rates of flow agent next :
Agent 1 : silice pyrogénée d’une taille moyenne inférieure à 0,1 - 0,3 pm et de surface spécifique de 50 m2/g traitement diméthyldichlorosilane, TS610 commercialisé par l’entreprise Cabot Corporation), Agent 1: fumed silica with an average size of less than 0.1 - 0.3 μm and a specific surface area of 50 m 2 / g (dimethyldichlorosilane treatment, TS610 marketed by the Cabot Corporation),
Agent 2 : silice pyrogénée de taille moyenne inférieure à 1 pm et de surface spécifique de 220 m2/g (CT1221 commercialisé par l’entreprise Cabot Corporation), et Agent 2: fumed silica with an average size of less than 1 μm and a specific surface area of 220 m 2 / g (CT1221 marketed by the company Cabot Corporation), and
Agent 3 : alumine pyrogénée de taille moyenne de 7 à 40 nm et de surface spécifique supérieure à 50 m2/g (BET) (Alumine C commercialisée par l’entreprise Evonik). Agent 3: pyrogenic alumina with an average size of 7 to 40 nm and a specific surface area greater than 50 m 2 / g (BET) (Alumina C marketed by the company Evonik).
Les coulabilités de ces mélanges aux trous de diamètres de 25 mm et de 15 mm ainsi que les densités apparentes et tassées sont mesurées (coulabilité selon la norme ISO 6186 : 1998(E) Méthode A, 23°C, voluménomètre de tassage aux normes DIN ISO 787 Part 1 1 :1981 , 2500 tapes sur l’éprouvette graduée pour la densité tassée). The flowability of these mixtures with holes of 25 mm and 15 mm diameters as well as the apparent and packed densities are measured (flowability according to standard ISO 6186: 1998 (E) Method A, 23 ° C, packing volume meter to DIN standards ISO 787 Part 1 1: 1981, 2500 steps on the graduated cylinder for the packed density).
[Tableau 1 ] [Table 1]
NCP=Ne Coule Pas NCP = Do Not Sink
On constate que les mélanges ayant un taux d’agent d’écoulement supérieur ou égal à 0,3 % en masse donnent des meilleurs résultats. Plus particulièrement, une bonne coulabilité peut être caractérisée notamment par une coulabilité à travers un entonnoir de diamètre de 15 mm et un entonnoir de diamètre de 25 mm, ce qui permet d’avoir un bon approvisionnement de la poudre. Cela permet aussi d’avoir un étalement suffisant pour obtenir un lit de poudre de bonne qualité avant et pendant le frittage ainsi qu’un écoulement suffisant pour remplir les empreintes des pièces après passage laser. Les mélanges avec un taux d’agent d’écoulement supérieur ou égal à 0,3 % en masse permettent aussi d’améliorer la densité apparente et tassée, par rapport à la poudre de PEBA seule. Exemple 2 It is found that mixtures having a flow agent level greater than or equal to 0.3% by mass give better results. More particularly, good flowability can be characterized in particular by flowability through a funnel with a diameter of 15 mm and a funnel with a diameter of 25 mm, which makes it possible to have a good supply of the powder. This also allows for sufficient spread to obtain a good quality powder bed before and during sintering as well as sufficient flow to fill the cavities of the parts after laser passage. Mixtures with a flow agent level greater than or equal to 0.3% by mass also improve the bulk and packed density, compared to PEBA powder alone. Example 2
Dans cet exemple, une poudre de PEBA (mêmes caractéristiques que dans l’exemple 1 ) mais ayant une taille Dv10 de 42 pm, une taille Dv50 de 106 pm et une taille Dv90 de 178 pm (dépourvue de charges) est mélangée en mélangeur rapide à différents taux en masse d’un agent d’écoulement (TS610 commercialisé par l’entreprise Cabot Corporation). In this example, a PEBA powder (same characteristics as in Example 1) but having a Dv10 size of 42 µm, a Dv50 size of 106 µm and a Dv90 size of 178 µm (devoid of fillers) is mixed in a rapid mixer. at different levels by mass of a flow agent (TS610 marketed by the company Cabot Corporation).
[Tableau 2] [Table 2]
On constate que lorsque la poudre de copolymère PEBA a, comme dans cet exemple, une taille Dv10 supérieure à 30 pm, une taille Dv50 entre 50 et 150 pm et une taille Dv90 inférieure à 250 pm, la capacité d’écoulement ainsi que la densité apparente et tassée est également améliorée par rapport à une poudre PEBA seule. It is observed that when the PEBA copolymer powder has, as in this example, a Dv10 size greater than 30 μm, a Dv50 size between 50 and 150 μm and a Dv90 size less than 250 μm, the flow capacity as well as the density apparent and packed is also improved compared to a single PEBA powder.
Exemple 3 Example 3
Dans cet exemple, on mélange une poudre de PEBA (mêmes caractéristiques que dans l’exemple 1 ) et 0,3% en masse d’un agent d’écoulement (TS610 commercialisé par l’entreprise Cabot Corporation). L’agent d’écoulement est ajouté aux granulés de PEBA avant le broyage, pour obtenir la poudre. La poudre obtenue a un Dv10 de 24 pm, un Dv50 de 73 pm et un Dv90 de 217 pm (Composition A). Une sélection a ensuite été effectuée sur un sélecteur CFS 5 HD-S (Netzsch) avec un débit entrant de 2 kg/h et en fixant une vitesse de rotation telle qu’on obtient une poudre avec un Dv10 de 38 pm, un Dv50 de 88 pm et un Dv90 de 231 pm (Composition B). In this example, a PEBA powder (same characteristics as in Example 1) and 0.3% by weight of a flow agent (TS610 marketed by Cabot Corporation) are mixed. The flow agent is added to the PEBA granules before grinding, to obtain the powder. The powder obtained has a Dv10 of 24 µm, a Dv50 of 73 µm and a Dv90 of 217 µm (Composition A). A selection was then carried out on a CFS 5 HD-S selector (Netzsch) with an incoming flow rate of 2 kg / h and by fixing a speed of rotation such that a powder is obtained with a Dv10 of 38 μm, a Dv50 of 88 µm and a Dv90 of 231 µm (Composition B).
Le test suivant a été effectué sur les deux compositions et les résultats sont illustrés dans le tableau 3 ci-dessous. Les deux compositions sont versées de la même manière dans deux cylindres en métal de diamètre 5 cm et de hauteur 3 cm. Les cylindres contenant les compositions sont ensuite mis dans un four pendant 4 h à une température inférieure à la température de fusion du copolymère PEBA de 20 °C (1 15°C). Les cylindres sontsortis du four et laissés pour refroidir à température ambiante (23 °C) pendart 4 h. The following test was carried out on the two compositions and the results are illustrated in Table 3 below. The two compositions are poured in the same way into two metal cylinders with a diameter of 5 cm and a height of 3 cm. The cylinders containing the compositions are then placed in an oven for 4 h at a temperature below the melting point of the PEBA copolymer of 20 ° C. (115 ° C.). The cylinders are taken out of the oven and left to cool to room temperature (23 ° C) for 4 h.
Une aiguille de diamètre 1 mm lestée avec un poids de 500 g est ensuite lâchée à différents endroits de la surface de la poudre. En mesurant la profondeur à laquelle s’enfonce l’aiguille, on peut évaluer la cohésion des poudres après les 4 h à une température inférieure à la température de fusion du copolymère PEBA de 20 °C et les 4 h de refroidissement à température ambiante. Moins l’aiguille s’enfonce et plus la poudre a collé avec elle-même dans le four, plus il sera difficile de la recycler. A 1 mm diameter needle ballasted with a weight of 500 g is then dropped at various places on the surface of the powder. By measuring the depth to which the needle goes, the cohesion of the powders can be assessed after the 4 hours at a temperature below the melting temperature of the PEBA copolymer of 20 ° C and the 4 hours of cooling to room temperature. The less the needle goes in and the more the powder has stuck with itself in the oven, the more difficult it will be to recycle.
[Tableau 3] On constate que l’aiguille s’enfonce plus profondément dans la composition B ayant un Dv10 supérieur à 30 pm ce qui veut dire que cette poudre colle moins et qu’il sera donc plus facile de la recycler. [Table 3] It is observed that the needle sinks deeper into composition B having a Dv10 greater than 30 μm, which means that this powder sticks less and that it will therefore be easier to recycle it.
Exemple 4 Example 4
Des granulés de PEBA dépourvus de charges (blocs de PA12 de 850 g/mol, blocs de PTMG de 2000 g/mol, rapport massique PA12/PTMG = 0,425, formulé avec 0.2% en poids d’additifs stabilisants) sont broyés au Mikropul 2DH, broyeur à marteaux, dans des conditions cryogéniques. Cette composition de poudre (C) obtenue après broyage a une taille Dv10 de 66 pm, une taille Dv50 de 157 pm, et une taille Dv90 de 292 pm. PEBA granules devoid of fillers (blocks of PA12 of 850 g / mol, blocks of PTMG of 2000 g / mol, mass ratio PA12 / PTMG = 0.425, formulated with 0.2% by weight of stabilizing additives) are ground with Mikropul 2DH , hammer mill, under cryogenic conditions. This powder composition (C) obtained after grinding has a Dv10 size of 66 µm, a Dv50 size of 157 µm, and a Dv90 size of 292 µm.
De la même manière, les mêmes granulés de PEBA pré-mélangés avec 1 ,0 % en masse d’agent d’écoulement (TS610 commercialisé par l’entreprise Cabot Corporation) sont introduits dans le broyeur dans les mêmes conditions. Cette composition de poudre (D) obtenue après broyage a une taille Dv10 de 60 pm, une taille Dv50 de 137 pm, et une taille Dv90 de 247 pm. On constate que la composition de poudre D a un Dv90 réduit par rapport à la composition de poudre C. Likewise, the same granules of PEBA premixed with 1.0% by mass of flow agent (TS610 marketed by Cabot Corporation) are introduced into the mill under the same conditions. This powder composition (D) obtained after grinding has a Dv10 size of 60 µm, a Dv50 size of 137 µm, and a Dv90 size of 247 µm. It is found that the powder composition D has a reduced Dv90 compared to the powder composition C.
Exemple 5 Example 5
On teste les poudres suivantes : The following powders are tested:
- EC1 (comparatif) : Poudre de PA12 (PEBA 2301 Primepart ST vendue par EOS). - EC1 (comparative): PA12 powder (PEBA 2301 Primepart ST sold by EOS).
- EC2 (comparatif) : Poudre de PEBA PA12/PPG avec une taille de blocs PA12 de 1068 g/mol, une taille de blocs PPG de 2000 g/mol, et un rapport PA12/PPG d’environ 0,53. - EC2 (comparative): PEBA PA12 / PPG powder with a PA12 block size of 1068 g / mol, a PPG block size of 2000 g / mol, and a PA12 / PPG ratio of approximately 0.53.
- EC3 (comparatif) : Poudre de PEBA PA12/PEG avec une taille de blocs PA12 de 1500 g/mol, une taille de blocs PEG de 1500 g/mol, et un rapport PA12/PEG de 1 . - EC3 (comparative): PEBA PA12 / PEG powder with a PA12 block size of 1500 g / mol, a PEG block size of 1500 g / mol, and a PA12 / PEG ratio of 1.
- EC4 (comparatif) : Poudre de PEBA PA12/PTMG avec une taille de blocs PA12 de 1000 g/mol, une taille de blocs PTMG de 1000 g/mol, et un rapport PA12/PTMG de 1 . - EC4 (comparative): PEBA PA12 / PTMG powder with a PA12 block size of 1000 g / mol, a PTMG block size of 1000 g / mol, and a PA12 / PTMG ratio of 1.
- EC5 (comparatif) : Poudre de PEBA PA1 1 /PTMG avec une taille de blocs PA1 1 de 1000 g/mol, une taille de blocs PTMG de 1000 g/mol et un rapport PA1 1 /PTMG de 1 . - E1 (invention) : Poudre de PEBA PA12/PTMG avec une taille de blocs PA12 de 850 g/mol, une taille de blocs PTMG de 2000 g/mol et un rapport PA12/PTMG de 0,43. - EC5 (comparative): PEBA PA1 1 / PTMG powder with a PA1 1 block size of 1000 g / mol, a PTMG block size of 1000 g / mol and a PA1 1 / PTMG ratio of 1. - E1 (invention): PEBA PA12 / PTMG powder with a PA12 block size of 850 g / mol, a PTMG block size of 2000 g / mol and a PA12 / PTMG ratio of 0.43.
- E2 (invention) : Poudre de PEBA PA11/PTMG avec une taille de blocs PA11 de 600 g/mol, une taille de blocs PTMG de 1000 g/mol, et un rapport - E2 (invention): PEBA PA11 / PTMG powder with a PA11 block size of 600 g / mol, a PTMG block size of 1000 g / mol, and a ratio
PA1 1/PTMG de 0,6. PA1 1 / PTMG of 0.6.
- E3 (invention) : Poudre de PEBA PA12/PTMG avec une taille de blocs PA12 de 600 g/mol, une taille de blocs PTMG de 2000 g/mol et un rapport PA12/PTMG de 0,3. - E3 (invention): PEBA PA12 / PTMG powder with a PA12 block size of 600 g / mol, a PTMG block size of 2000 g / mol and a PA12 / PTMG ratio of 0.3.
- E4 (invention) : Poudre de PEBA PA1 1/PTMG avec une taille de blocs PA11 de 600 g/mol, une taille de blocs PTMG de 2000 g/mol et un rapport PA1 1/PTMG de 0,3. - E4 (invention): PEBA PA1 1 / PTMG powder with a PA11 block size of 600 g / mol, a PTMG block size of 2000 g / mol and a PA1 1 / PTMG ratio of 0.3.
Les PEBA à base de PA 12 sont formulés avec 0.2% en poids d’additifs stabilisants, ceux à base de PA1 1 avec 0.8% en poids d’additifs stabilisants. Toutes ces poudres sont dépourvues de charge. PEBAs based on PA 12 are formulated with 0.2% by weight of stabilizing additives, those based on PA1 1 with 0.8% by weight of stabilizing additives. All these powders are free of charge.
L’analyse de calorimétrie différentielle à balayage (DSC) à 20° C/min (conditions standards) de ces poudres, ainsi qu’une mesure du module d’élasticité de pièces fabriquées par injection à partir de ces poudres a donné les résultats suivants : The analysis of differential scanning calorimetry (DSC) at 20 ° C / min (standard conditions) of these powders, as well as a measurement of the modulus of elasticity of parts manufactured by injection from these powders gave the following results :
[Tableau 4] [Table 4]
On constate que lorsque le rapport massique des blocs polyamides sur les blocs polyéthers dans le PEBA est inférieur ou égal à 0,7 et lorsque les blocs polyamides ont une masse molaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 1000 g/mol (E1 à E4), les températures de fusion du copolymère PEBA sont plus basses (par rapport aux EC1 à EC5) et suffisamment éloignées des températures de cristallisation, ce qui permet par la suite de travailler dans une large gamme de valeurs de température de construction, dans un procédé de construction couche par couche. It is observed that when the mass ratio of the polyamide blocks to the polyether blocks in the PEBA is less than or equal to 0.7 and when the polyamide blocks have a number-average molar mass less than or equal to 1000 g / mol (E1 to E4), the melting temperatures of the PEBA copolymer are lower (compared to EC1 to EC5) and sufficiently far from the crystallization temperatures, which subsequently allows to work in a wide range of values construction temperature, in a layer-by-layer construction process.
On constate également que les modules en traction mesurés sur pièce injectée obtenus sont inférieurs à 50 MPa, ce qui leur signifie que les poudres de l’invention confèrent de bonnes propriétés mécaniques et notamment une bonne souplesse. It is also noted that the tensile moduli measured on an injected part obtained are less than 50 MPa, which means that the powders of the invention confer good mechanical properties and in particular good flexibility.
Le module est mesuré selon la norme ISO 527-1/2. The modulus is measured according to the ISO 527-1 / 2 standard.
Les modules des pièces frittées peuvent varier par rapport à ceux des pièces injectées. Cela est dû à une cristallisation plus importante des objets tridimensionnels frittés qui restent entre Tf et Te plus longtemps qu’en injection. Toutefois, la comparaison relative des modules d’élasticité obtenus en injection est représentative de la comparaison relative des modules d’élasticité obtenus en frittage. L’invention permet ainsi d’obtenir des articles tridimensionnels présentant des modules d’élasticité inférieurs ou égaux à 70 MPa (de préférence à 50 MPa). Exemple 6 The moduli of the sintered parts can vary from those of the injected parts. This is due to greater crystallization of sintered three-dimensional objects which remain between Tf and Te longer than when injected. However, the relative comparison of the moduli of elasticity obtained by injection is representative of the relative comparison of the moduli of elasticity obtained by sintering. The invention thus makes it possible to obtain three-dimensional articles having moduli of elasticity less than or equal to 70 MPa (preferably 50 MPa). Example 6
Une poudre de PEBA (avec des blocs PA11 de taille 600 g/mol, des blocs PTMG de taille 1000 g/mol et un rapport massique PA1 1/PTMG de 0,6) ayant une taille Dv10 de 42 pm, une taille Dv50 de 106 pm, et une taille Dv90 de 178 pm, dépourvue de charges et additivée d’agent d’écoulement (TS610 commercialisé par l’entreprise Cabot Corporation) est tamisée à 160 pm avant de subir un procédé de frittage par passage dans une machine EOS Formiga P100. Des éprouvettes sont réalisées à une température de construction de 103,5°C et avec une énergie Laser de 350 mJ/mrri3, ce qui permet d’obtenir une bonne définition ainsi que des propriétés mécaniques optimales. La poudre du lit qui n’a pas été touchée par le rayonnement électromagnétique est, après refroidissement, de nouveau tamisée à 160pm. A PEBA powder (with PA11 blocks of size 600 g / mol, PTMG blocks of size 1000 g / mol and a PA1 1 / PTMG mass ratio of 0.6) having a Dv10 size of 42 µm, a Dv50 size of 106 µm, and a Dv90 size of 178 µm, free of fillers and additive of flow agent (TS610 marketed by Cabot Corporation) is sieved at 160 µm before undergoing a sintering process by passing through an EOS machine Formiga P100. Test pieces are produced at a construction temperature of 103.5 ° C. and with a laser energy of 350 mJ / mrri 3 , which makes it possible to obtain good definition as well as optimum mechanical properties. The powder from the bed which has not been touched by the electromagnetic radiation is, after cooling, again sieved at 160 pm.
Les résultats sont présentés ci-dessous : The results are shown below:
[Tableau 5] [Table 5]
On constate que l’ajout de 0,2 % en masse d’agent d’écoulement ne permet pas d’avoir une bonne recyclabilité de la poudre. Cependant, lorsque l’agent d’écoulement est ajouté à une teneur supérieure ou égale à 0,3 % en masse, la poudre s’agglomère moins et la recyclabilité de la poudre augmente ainsi significativement. L’ajout de 1 % en masse d’agent d’écoulement permet d’atteindre la recyclabilité maximale complète de la poudre. It is noted that the addition of 0.2% by mass of flow agent does not allow good recyclability of the powder. However, when the flow agent is added at a content greater than or equal to 0.3% by mass, the powder will agglomerate less and the recyclability of the powder thus increases significantly. The addition of 1 wt% flow agent achieves the full maximum recyclability of the powder.
Exemple 7 Example 7
On réalise un procédé de frittage laser sur une machine EOS Formiga P100 (température de construction de 103,5°C, énergie Laser de 350 mJ/mm3) avec la poudre PEBA de l’exemple 6. On obtient des éprouvettes 1 BA pour réaliser des essais de traction et des éprouvettes pour mesurer la résistance au choc Charpy à température ambiante et à -30 °C, entaillées après frittage. A laser sintering process is carried out on an EOS Formiga P100 machine (construction temperature of 103.5 ° C, laser energy of 350 mJ / mm 3 ) with the PEBA powder of example 6. One obtains 1 BA test pieces for carry out tensile tests and test specimens to measure the Charpy impact strength at room temperature and at -30 ° C, notched after sintering.
Les résultats sont présentés ci-dessous : The results are shown below:
[Tableau 6] [Table 6]
L’allongement à la rupture a été mesuré selon la norme ISO 527-2 1 BA. The elongation at break was measured according to ISO 527-2 1 BA.
La mesure de résistance au choc Charpy a été effectuée selon la norme ISO 179/1 eA (à 23 °C et à -30 °C). The Charpy impact resistance measurement was carried out according to the ISO 179/1 eA standard (at 23 ° C and at -30 ° C).
On constate que la présence de l’agent d’écoulement dans une quantité de 0,3 à 1 ,0 % en masse ne nuit pas aux propriétés mécaniques des pièces obtenues par frittage laser. Exemple 8 It is found that the presence of the flow agent in an amount of 0.3 to 1.0% by mass does not adversely affect the mechanical properties of the parts obtained by laser sintering. Example 8
Des granulés de PEBA (mêmes caractéristiques que dans l’exemple 1 ) sont compoundés avec 20 % en masse de dolomie à titre de charge pulvérulente puis broyés au Mikropul 2DH, broyeur à marteaux, et ensuite la poudre est tamisée à 160 pm. La poudre a une taille Dv10 de 33 pm, une taille de Dv50 de 62 pm, et une taille de Dv90 de 1 1 1 pm. PEBA granules (same characteristics as in Example 1) are compounded with 20% by mass of dolomite as a pulverulent filler and then ground with a Mikropul 2DH, hammer mill, and then the powder is sieved at 160 µm. The powder has a Dv10 size of 33 µm, a Dv50 size of 62 µm, and a Dv90 size of 11 1 µm.
Une poudre similaire est produite sans compoundage avec des charges. A similar powder is produced without compounding with fillers.
0,3 % en masse d’un agent d’écoulement (TS610) sont ensuite ajoutés dans les deux poudres obtenues. 0.3% by mass of a flow agent (TS610) is then added to the two powders obtained.
Un procédé de frittage a été effectué à partir de ces poudres, sur une machine Formiga P100 (commercialisée par la société EOS) dans des conditions optimisées (température de construction de 105°C, énergie Laser de 350 mJ/mm3). A sintering process was carried out from these powders, on a Formiga P100 machine (sold by the company EOS) under optimized conditions (construction temperature of 105 ° C., laser energy of 350 mJ / mm 3 ).
Les résultats sont présentés ci-dessous : The results are shown below:
[Tableau 7] [Table 7]
On constate que lorsque des charges pulvérulentes sont présents dans les particules de PEBA en une teneur significative, les articles tridimensionnels sont obtenus avec des propriétés mécaniques détériorées, notamment avec un allongement à la rupture réduit par rapport à un article tridimensionnel obtenu à partir d’une composition ne comprenant pas de charges pulvérulentes dans les particules de PEBA. It is found that when powder fillers are present in the PEBA particles in a significant content, the three-dimensional articles are obtained with deteriorated mechanical properties, in particular with a reduced elongation at break compared to a three-dimensional article obtained from a composition not comprising pulverulent fillers in the PEBA particles.

Claims

Revendications Claims
1 . Composition comprenant une poudre de copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers, le copolymère étant sous forme de particules ayant une teneur en charges pulvérulentes de 0 à 10 % en masse et le copolymère ayant un rapport massique des blocs polyamides sur les blocs polyéthers inférieur ou égal à 0,7, les blocs polyamides ayant une masse molaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 1000 g/mol ; et la composition comprenant un agent d’écoulement à une teneur supérieure ou égale à 0,3 % en masse. 1. Composition comprising a powder of copolymer containing polyamide blocks and polyether blocks, the copolymer being in the form of particles having a powdery fillers content of 0 to 10% by mass and the copolymer having a lower mass ratio of polyamide blocks to polyether blocks or equal to 0.7, the polyamide blocks having a number-average molar mass of less than or equal to 1000 g / mol; and the composition comprising a flow agent in a content greater than or equal to 0.3% by mass.
2. Composition selon la revendication 1 , dans laquelle les blocs polyamides ont une masse molaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 900 g/mol. 2. Composition according to claim 1, in which the polyamide blocks have a number-average molar mass of less than or equal to 900 g / mol.
3. Composition selon l’une des revendications 1 à 2, dans laquelle le rapport massique des blocs polyamides sur les blocs polyéthers est inférieur ou égal à 0,65. 3. Composition according to one of claims 1 to 2, wherein the mass ratio of the polyamide blocks to the polyether blocks is less than or equal to 0.65.
4. Composition selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle l’agent d’écoulement est présent à une teneur inférieure ou égale à 2 % en masse. 4. Composition according to one of claims 1 to 3, wherein the flow agent is present at a content of less than or equal to 2% by mass.
5. Composition selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle l’agent d’écoulement est choisi parmi les silices, notamment les silices hydratées, les silices pyrogénées, les silices vitreuses et les silices fumées ; l’alumine, notamment l'alumine amorphe ; les phosphates vitreux, les borates vitreux, les oxydes vitreux, le dioxyde de titane, les silicates de calcium, les silicates de magnésium, le talc, le mica, le kaolin, l'attapulgite et leurs mélanges. 5. Composition according to one of claims 1 to 4, in which the flow agent is chosen from silicas, in particular hydrated silicas, pyrogenic silicas, vitreous silicas and fumed silicas; alumina, especially amorphous alumina; glassy phosphates, glassy borates, glassy oxides, titanium dioxide, calcium silicates, magnesium silicates, talc, mica, kaolin, attapulgite and mixtures thereof.
6. Composition selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle les particules de la poudre ont une taille Dv10 supérieure ou égale à 30 pm et de préférence supérieure ou égale à 35 pm. 6. Composition according to one of claims 1 to 5, in which the particles of the powder have a size Dv10 greater than or equal to 30 μm and preferably greater than or equal to 35 μm.
7. Composition selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle les particules de la poudre ont une taille Dv90 inférieure ou égale à 250 pm et de préférence inférieure ou égale à 200 pm. 7. Composition according to one of claims 1 to 6, in which the particles of the powder have a size Dv90 of less than or equal to 250 μm and preferably less than or equal to 200 μm.
8. Composition selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle les particules de la poudre ont une taille Dv50 de 80 à 150 pm, et de préférence de 90 à 120 pm. 8. Composition according to one of claims 1 to 7, in which the particles of the powder have a Dv50 size of 80 to 150 μm, and preferably of 90 to 120 μm.
9. Composition selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle le copolymère présente une dureté instantanée de 20 à 75 Shore D, et de préférence de 25 à 45 Shore D. 9. Composition according to one of claims 1 to 8, wherein the copolymer has an instantaneous hardness of 20 to 75 Shore D, and preferably of 25 to 45 Shore D.
10. Composition selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle les blocs polyamides du copolymère sont des blocs de polyamide 1 1 , ou de polyamide 12, ou de polyamide 6, ou de polyamide 1010, ou de polyamide 1012, ou de polyamide 610 ; et/ou dans laquelle les blocs polyéthers du copolymère sont des blocs de polyéthylène glycol, de polypropylène glycol ou de polytétrahydrofurane. 10. Composition according to one of claims 1 to 9, in which the polyamide blocks of the copolymer are blocks of polyamide 11, or of polyamide 12, or of polyamide 6, or of polyamide 1010, or of polyamide 1012, or of polyamide 610; and / or in which the polyether blocks of the copolymer are blocks of polyethylene glycol, polypropylene glycol or polytetrahydrofuran.
1 1 . Composition selon l’une des revendications 1 à 10, dans laquelle les blocs polyamides du copolymère sont des blocs de polyamide 1 1 , ou de polyamide 12, ou de polyamide 1010, ou de polyamide 1012 ; et/ou dans laquelle les blocs polyéthers du copolymère sont des blocs de polyéthylène glycol, de polypropylène glycol ou de polytétrahydrofurane. 1 1. Composition according to one of claims 1 to 10, in which the polyamide blocks of the copolymer are blocks of polyamide 11, or of polyamide 12, or of polyamide 1010, or of polyamide 1012; and / or in which the polyether blocks of the copolymer are blocks of polyethylene glycol, polypropylene glycol or polytetrahydrofuran.
12. Composition selon l’une des revendications 1 à 1 1 , dans laquelle les blocs polyéthers ont une masse molaire moyenne en nombre de 400 à 3000, de préférence de 800 à 2200 g/mol. 12. Composition according to one of claims 1-1 1, wherein the polyether blocks have a number-average molar mass of 400 to 3000, preferably 800 to 2200 g / mol.
13. Procédé de préparation de la composition selon l’une des revendications 1 à 12, comprenant : 13. A method of preparing the composition according to one of claims 1 to 12, comprising:
- la fourniture d’un copolymère à blocs polyamides et à blocs polyéthers et le broyage de celui-ci, et - the supply of a polyamide block and polyether block copolymer and the grinding thereof, and
- la mise en contact du copolymère avec un agent d’écoulement. - bringing the copolymer into contact with a flow agent.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel la mise en contact du copolymère avec l’agent d’écoulement est effectuée avant le broyage. 14. The method of claim 13, wherein the contacting of the copolymer with the flow agent is carried out before grinding.
15. Procédé selon l’une des revendications 13 ou 14, dans lequel le broyage est un broyage cryogénique. 15. A method according to one of claims 13 or 14, wherein the grinding is cryogenic grinding.
16. Procédé selon l’une des revendications 13 à 15, dans lequel le copolymère est fourni sous forme de granulés. 16. A method according to one of claims 13 to 15, wherein the copolymer is supplied in the form of granules.
17. Procédé selon la revendication 13 à 16, dans lequel les particules issues du broyage sont tamisées, le refus de tamis étant recyclé vers le broyage. 17. The method of claim 13 to 16, wherein the particles resulting from the grinding are sieved, the sieve residue being recycled to the grinding.
18. Utilisation de la composition selon l’une des revendications 1 à 12, pour la construction d’un article tridimensionnel couche-par-couche, par frittage de la composition provoqué par un rayonnement électromagnétique. 18. Use of the composition according to one of claims 1 to 12, for the construction of a three-dimensional article layer-by-layer, by sintering of the composition caused by electromagnetic radiation.
19. Article tridimensionnel fabriqué à partir de la composition selon l’une des revendications 1 à 12, de préférence par construction couche-par-couche par frittage provoqué par un rayonnement électromagnétique. 19. A three-dimensional article made from the composition according to one of claims 1 to 12, preferably by layer-by-layer construction by sintering caused by electromagnetic radiation.
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