ES2932999T3 - Proceso para producir polvos de polímero - Google Patents

Proceso para producir polvos de polímero Download PDF

Info

Publication number
ES2932999T3
ES2932999T3 ES16882388T ES16882388T ES2932999T3 ES 2932999 T3 ES2932999 T3 ES 2932999T3 ES 16882388 T ES16882388 T ES 16882388T ES 16882388 T ES16882388 T ES 16882388T ES 2932999 T3 ES2932999 T3 ES 2932999T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
pekk
granules
powder
powders
heat
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
ES16882388T
Other languages
English (en)
Inventor
Angelo Pedicini
Bruce Clay
Benoit Brule
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 Inc
Original Assignee
Arkema Inc
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 Inc filed Critical Arkema Inc
Application granted granted Critical
Publication of ES2932999T3 publication Critical patent/ES2932999T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/02Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00Making granules
    • B29B9/16Auxiliary treatment of granules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/02Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by heating
    • B29B13/021Heat treatment of powders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/10Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by grinding, e.g. by triturating; by sieving; by filtering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12Powdering or granulating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00Making granules
    • B29B9/16Auxiliary treatment of granules
    • B29B2009/165Crystallizing granules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2071/00Use of polyethers, e.g. PEEK, i.e. polyether-etherketone or PEK, i.e. polyetherketone or derivatives thereof, as moulding material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2650/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2650/28Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type
    • C08G2650/38Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type containing oxygen in addition to the ether group
    • C08G2650/40Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type containing oxygen in addition to the ether group containing ketone groups, e.g. polyarylethylketones, PEEK or PEK
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/38Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols
    • C08G65/40Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols from phenols (I) and other compounds (II), e.g. OH-Ar-OH + X-Ar-X, where X is halogen atom, i.e. leaving group
    • C08G65/4012Other compound (II) containing a ketone group, e.g. X-Ar-C(=O)-Ar-X for polyetherketones

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

La presente divulgación está dirigida a polvos de poli(arilen éter cetona) mejorados para su uso en la sinterización por láser. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso para producir polvos de polímero
Campo técnico
La presente descripción se dirige a un método para preparar polvos de poli(arilenonetercetona) mejorados para su uso en la sinterización por láser.
Antecedentes
Los polímeros de poli(arilenoetercetona) (PAEK), por ejemplo, los polímeros de polietercetonacetona (PEKK), son materiales de alto rendimiento con buenas propiedades termomecánicas. Estos polímeros pueden soportar altas temperaturas, así como tensiones mecánicas y químicas y son útiles en los campos de la aeronáutica, la perforación en alta mar, la automoción y los implantes médicos. Los polvos de estos polímeros pueden procesarse por moldeo, extrusión, compresión, hilado o sinterización por láser.
La sinterización por láser es un proceso de fabricación aditiva para conformar un objeto, en donde se sinterizan selectivamente capas de un polvo en posiciones correspondientes a una sección transversal del objeto mediante un láser. Si bien se han investigado los polvos de PEKK para preparar objetos mediante procesos de sinterización por láser, los objetos resultantes tienden a presentar un aspecto y textura rugosos. Además, los objetos resultantes no tienen las propiedades mecánicas necesarias para aplicaciones de alto rendimiento. Se necesitan métodos para conformar artículos a base de PEKK más resistentes, con un aspecto y textura menos rugosos.
Compendio
La presente descripción se dirige a métodos que comprenden calentar gránulos de polietercetonacetona (PEKK) con una cristalinidad no superior al 5 %, medida por difracción de rayos X, a una temperatura de entre 160 °C y 300 °C, preferiblemente de entre 180 °C y 290 °C, durante un tiempo suficiente para producir gránulos semicristalinos de PEKK con una cristalinidad de al menos el 10 %, medida por difracción de rayos X; moler los gránulos semicristalinos de PEKK para producir un polvo de PEKK con un diámetro mediano de partícula de entre 10 pm ± 10 % y 150 pm ± 10 %, medido por dispersión/difracción de luz láser; y calentar el polvo de PEKK a una temperatura de 275 °C ± 10 % a 290 °C ± 10 %, preferiblemente de entre 280 °C y 290 °C, para producir un polvo de PEKK tratado térmicamente.
La técnica anterior citada son los documentos: US 2013/323416 A1, WO 2010/019463 A1, DE 102008024288 A1 y WO 2014/191675 A1.
Más precisamente, el documento US 2013/323416 describe un proceso de tratamiento térmico para obtener un polvo para usar en un método de sinterización por láser, en donde la etapa de tratamiento térmico se realiza una vez. Es decir, el polvo o los gránulos pueden ser (i) tratados térmicamente y luego molidos, o (ii) molidos y luego tratados térmicamente.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 representa la distribución del tamaño de partícula de ciertos polvos de la descripción.
La figura 2 representa una CDB de un polvo de PEKK tratado térmicamente de la descripción.
La figura 3A representa una micrografía (100x aumentos) de un polvo de PEKK tratado térmicamente preparado según la descripción.
La figura 3B representa una micrografía (200x aumentos) de un PEKK tratado térmicamente preparado según el ejemplo 3.
Descripción detallada de realizaciones ilustrativas
Las composiciones y métodos descritos pueden entenderse más fácilmente con referencia a la siguiente descripción detallada.
La referencia a un valor numérico particular incluye al menos ese valor particular, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Cuando se indica un intervalo de valores, otra realización incluye desde el valor particular y/o hasta el otro valor particular. Además, la referencia a valores indicados en intervalos incluye todos y cada uno de los valores dentro de ese intervalo. Todos los intervalos son inclusivos y combinables.
Cuando los valores se expresan como aproximaciones mediante el uso del antecedente "aproximadamente", se entenderá que el valor particular constituye otra realización.
El término "aproximadamente", cuando se usa en referencia a intervalos numéricos, valores de corte o valores específicos, se usa para indicar que los valores mencionados pueden variar hasta en un 10 % con respecto al valor indicado. Dado que muchos de los valores numéricos utilizados en el presente documento se determinan experimentalmente, los expertos en la técnica entenderán que tales determinaciones pueden variar, y muchas veces lo harán, entre diferentes experimentos. Los valores utilizados en el presente documento no deben considerarse indebidamente limitantes en virtud de esta variación inherente. Así, el término "aproximadamente" se utiliza para abarcar variaciones de ±10 % o menos, variaciones de ±5 % o menos, variaciones de ±1 % o menos, variaciones de ±0,5 % o menos o variaciones de ±0,1 % o menos, con respecto al valor especificado.
Debe apreciarse que ciertas características de las composiciones y métodos descritos que, para mayor claridad, se describen aquí en el contexto de realizaciones independientes, también pueden proporcionarse combinadas en una sola realización. Por el contrario, diversas características de las composiciones y métodos descritos que, por razones de brevedad, se describen en el contexto de una sola realización, también pueden proporcionarse por separado o en cualquier subcombinación.
La presente descripción se dirige a métodos para producir polvos de PEKK particularmente adecuados para su uso en aplicaciones de fabricación aditiva. Los objetos preparados con los polvos descritos tienen propiedades físicas y mecánicas superiores en comparación con los objetos preparados con polvos de PEKK no producidos según los procesos descritos, por ejemplo, en comparación con polvos de PEKK producidos según el ejemplo 3.
Los métodos descritos utilizan polímeros de PEKK. Los polímeros de PEKK pueden adquirirse de fuentes comerciales o pueden producirse según cualquier método conocido en la técnica, por ejemplo, los métodos descritos en las patentes de los EE. UU. n.os 3.065.205, 3.441.538, 3.442.857, 3.516.966, 4.704.448, 4.816.556 y 6.177.518. Arkema suministra los polímeros adecuados para su uso en la descripción.
Los polímeros de PEKK para uso en la presente descripción pueden incluir, como unidades repetitivas, dos formas isoméricas diferentes de cetona-cetona. Estas unidades repetitivas pueden representarse mediante las siguientes fórmulas I y II:
-A-C(=O)-B-C(=O)- I
-A-C(=O)-D-C(=O)- II
en donde A es un grupo p,p'-Ph-O-Ph, Ph es un radical fenileno, B es p-fenileno y D es m-fenileno. La relación de isómeros fórmula I : fórmula II, normalmente denominada relación T :I en el polímero, puede seleccionarse para variar la cristalinidad total del polímero. La relación T:I varía normalmente de 50:50 a 90:10 y, en algunas realizaciones, de 60:40 a 80:20. Una relación T:I más alta como, por ejemplo, 80:20, proporciona un mayor grado de cristalinidad en comparación con una relación T:I más baja, como, por ejemplo, 60:40. Las relaciones T:I preferidas incluyen 80:20, 70:30 y 60:40, siendo particularmente preferida 60:40. Las mezclas de polímeros de PEKK con diferentes relaciones T:I también están dentro del alcance de la descripción.
Los gránulos de PEKK de partida pueden comprender, en su caso, uno o más aditivos, como cargas, en particular cargas inorgánicas como negro de humo, nanotubos de carbono o no de carbono, fibras molidas o sin moler, agentes estabilizadores (estabilizadores frente a la luz, en particular estabilizadores frente a UV y termoestabilizadores, incluidos los antioxidantes), agentes que facilitan el flujo como sílice, o blanqueadores ópticos, tintes o pigmentos, o una combinación de estas cargas y/o aditivos. Los ejemplos preferidos de aditivos son fibras de carbono o vidrio molidas, nanopartículas inorgánicas o fosfatos, fosfitos y difosfitos orgánicos, y similares, que actúan como antioxidantes y mejoran la reciclabilidad de los polvos descritos en la fabricación aditiva. En algunas realizaciones, los polvos de PEKK pueden incluir hasta el 20 % en peso, preferiblemente hasta el 10 % en peso de aditivos. El procesamiento por fusión de la lámina granular para producir gránulos permite la adición de aditivos que se incorporarán al producto final.
En algunas realizaciones, los polvos de PEKK no contienen sustancialmente aditivos. Por ejemplo, en dichas realizaciones, los polvos de PEKK incluyen el 5 % en peso o menos, preferiblemente el 4 % en peso o menos, el 3 % en peso o menos, el 2 % en peso o menos o el 1 % en peso o menos, de aditivos.
Preferiblemente, los polímeros de PEKK para usar en los métodos descritos están en forma de gránulos y a veces se denominan granulados. Los gránulos, tal como se definen en el presente documento, incluyen formas extruidas de PEKK que pueden recocerse y molerse, y que incluyen, por ejemplo, fibras, filamentos, varillas, tubos, tuberías, láminas, películas, perlas y similares. Los gránulos de PEKK de partida pueden tener un diámetro mediano de partícula, medido por métodos de dispersión/difracción de luz láser conocidos en la técnica, de hasta 20 mm, por ejemplo, de 0,25, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 o aproximadamente 20 mm. En aspectos preferidos, los gránulos de PEKK tienen un diámetro mediano de partícula de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 10 mm. En otros aspectos, los gránulos de PEKK tienen un diámetro mediano de partícula de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 5 mm. Un instrumento de dispersión/difracción de luz láser preferido para usar en la determinación del diámetro mediano de partícula es el Mastersizer 1000 de Malvern
En algunos aspectos, los gránulos de PEKK de partida son amorfos, es decir, los gránulos de PEKK de partida no tienen un grado de cristalinidad medible, en mediciones por calorimetría diferencial de barrido (CDB) o técnicas de difracción de rayos X. Los gránulos de PEKK de partida tienen una cristalinidad no superior al 5 %. Por ejemplo, los gránulos de PEKK de partida tienen una cristalinidad inferior al 5 %, una cristalinidad inferior al 4 %, una cristalinidad inferior al 3 %, una cristalinidad inferior al 2 % o una cristalinidad inferior al 1 %.
Los gránulos de PEKK de partida se calientan durante un tiempo y a una temperatura suficientes para aumentar la cristalinidad de dichos gránulos de PEKK de partida. Los gránulos de PEKK de partida se calientan a una temperatura de entre 160 °C y 300 °C. Por ejemplo, los gránulos de PEKK de partida pueden calentarse a aproximadamente 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 o aproximadamente 300 °C. En algunos aspectos, los gránulos de PEKK de partida se calientan a una temperatura de entre 180 °C y 290 °C. En otros aspectos, los gránulos de PEKK de partida se calientan a una temperatura de entre 180 °C y 250 °C.
Los expertos en la técnica podrán determinar el tiempo durante el cual deben calentarse los gránulos de PEKK de partida para aumentar la cristalinidad de dichos gránulos de PEKK de partida. En algunos aspectos, los gránulos de PEKK de partida se calientan durante al menos 5 minutos. En otros aspectos, los gránulos de PEKK de partida se calientan durante entre 5 minutos y 60 minutos. En otros aspectos más, los gránulos de PEKK de partida se calientan durante entre 5 minutos y 30 minutos.
Según la descripción, los gránulos de PEKK de partida se calientan durante un tiempo y a una temperatura suficientes para producir gránulos semicristalinos de PEKK. Según la invención, los gránulos semicristalinos de PEKK tienen una cristalinidad de al menos el 10%. En otros aspectos, los gránulos semicristalinos de PEKK tienen una cristalinidad de entre el 10 % y el 65 %. Por ejemplo, los gránulos semicristalinos de PEKK tienen una cristalinidad del 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 o el 65 %.
Según la descripción, los gránulos semicristalinos de PEKK se muelen para producir un polvo de PEKK. La molienda puede lograrse utilizando cualquier procedimiento de molienda conocido en la técnica que sea útil para moler gránulos de PEKK. Por ejemplo, la molienda puede realizarse mediante un molino de martillos, un molino de desgaste o un molino de púas. La molienda también puede realizarse mediante un molino de chorro. También pueden emplearse combinaciones de estos métodos de molienda. En algunos aspectos, la molienda se realiza en condiciones ambientales, es decir, sin enfriamiento adicional. Debido a que en el proceso de molienda se genera calor, "ambiente" puede significar en algunos contextos una temperatura superior a aproximadamente 20-25 °C. En otros aspectos, la molienda se realiza con enfriamiento adicional.
Los gránulos semicristalinos de PEKK se muelen para producir un polvo de PEKK con un diámetro mediano de partícula de entre aproximadamente 10 |um y aproximadamente 150 |um, medido en el polvo seco mediante métodos de dispersión de luz láser conocidos en la técnica. Como se usa en el presente documento, "polvo" se refiere a un material compuesto de pequeñas partículas de PEKK. Los polvos de PEKK pueden tener un diámetro mediano de partícula de aproximadamente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140 o aproximadamente 150 |um. En aspectos preferidos, los polvos de PEKK tienen un diámetro mediano de partícula de aproximadamente 30 |um a aproximadamente 100 |um. En otros aspectos preferidos, los polvos de PEKK tienen un diámetro mediano de partícula de aproximadamente 50 |um.
Según la descripción, el polvo de PEKK se calienta para producir un polvo de PEKK tratado térmicamente. Según la invención, el polvo de PEKK se calienta a una temperatura de aproximadamente 275 °C a aproximadamente 290 °C, por ejemplo, a 275, 280, 285 o aproximadamente 290 °C. En aspectos preferidos, el polvo de PEKK se calienta a entre 280 °C y 290 °C.
Los polvos de PEKK tratados térmicamente preparados según la descripción tienen mejores propiedades físicas y mecánicas, en comparación con polvos de PEKK producidos por otros métodos, por ejemplo, en comparación con polvos de PEKK producidos según el ejemplo 3. Por ejemplo, los polvos de PEKK tratados térmicamente descritos tienen mayor densidad a granel. Los polvos de PEKK tratados térmicamente descritos en el presente documento tienen una densidad a granel de entre 0,35 g/cm3 y 0,90 g/cm3, por ejemplo, de 0,35, 0,40, 0,45, 0,50, 0,55, 0,60, 0,65, 0,70, 0,75, 0,80, 0,85 o aproximadamente 0,90 g/cm3. En aspectos preferidos, los polvos de PEKK tratados térmicamente tienen una densidad a granel de entre 0,40 y 0,50 g/cm3. Tal como se utiliza aquí, la "densidad a granel", también denominada en la técnica como "densidad aparente", puede determinarse mediante la norma ASTM D1895, la norma más reciente en vigor en el momento de la presentación de esta descripción.
Los polvos de PEKK tratados térmicamente descritos en el presente documento tienen las propiedades de flujo deseadas, en comparación con los polvos de PEKK no producidos según los métodos descritos, por ejemplo, en comparación con los polvos de PEKK producidos según el ejemplo 3. Por ejemplo, los polvos de PEKK tratados térmicamente de la descripción tienen mejor capacidad de vertido, menor energía básica de flujo, mejor flujo y/o son más resistentes al apelmazamiento, en comparación con los polvos de control, por ejemplo, en comparación con los polvos de PEKK producidos según el ejemplo 3. Diversas propiedades de flujo de polvo, también denominadas reología del polvo, pueden analizarse mediante un reómetro como el reómetro de polvo FT4™ (Freeman Technology, Medford, NJ).
Los polvos de PEKK tratados térmicamente son especialmente adecuados para su uso en aplicaciones de sinterización por láser. Las aplicaciones de sinterización por láser son útiles en los procesos de fabricación aditiva. Estos métodos son conocidos en la técnica. Véanse, por ejemplo, O. G. Ghita et al., J. Materials Processing Tech. 214 (2014) 969-978; los documentos U.S. 8.299.208, U.S. 7.847.057 y U.S. 8.313.087; y las solicitudes publicadas de los EE. UU. n.os 2012/0114848, 2008/258330, 2009/017220, 2009/312454, 2005/0207931, 2007/0267766 y 2008/0152910. Los polvos de PEKK tratados térmicamente particularmente útiles incluyen aquellos que tienen un diámetro mediano de partícula de entre 30 y 100 pm, de 40 a 75 pm o de 45 a 55 pm, siendo el más preferido de aproximadamente 50 pm. Estos polvos tendrán una densidad a granel de 0,30 g/cm3 o mayor, por ejemplo, de 0,40 g/cm3 a 0,50 g/cm3, como se describe en el presente documento.
Las partículas de los polvos de PEKK tratados térmicamente también tienen una forma más regular, en comparación con los polvos producidos según otros métodos, por ejemplo, en comparación con los polvos de PEKK producidos según el ejemplo 3. Por ejemplo, los polvos de PEKK tratados térmicamente producidos según los métodos descritos tienen partículas más redondeadas que las partículas de los polvos de PEKK producidos mediante otros métodos. La morfología de las partículas puede determinarse mediante microscopía electrónica por procedimientos conocidos en la técnica. La redondez de las partículas puede determinarse mediante análisis del tamaño de partícula y procedimientos conocidos en la técnica.
Los artículos preparados mediante sinterización por láser de los polvos de la descripción tendrán mejores propiedades de rugosidad superficial. La "rugosidad superficial" puede cuantificarse mediante Ra (pm), que puede determinarse con un aparato de ensayo de la rugosidad superficial conocido en la técnica, por ejemplo, MITUTOYO SURFTEST SJ-201. Las mejoras en la rugosidad superficial también pueden determinarse visualmente.
La capacidad de reciclar/reutilizar polvos de la descripción no sinterizados en construcciones aditivas posteriores para obtener materiales de alto rendimiento en la fabricación aditiva reduce el desperdicio, mientras se mantienen propiedades consistentes en comparación con piezas construidas usando polvo no tratado al 100 %.
Dentro de esta especificación, las realizaciones se han descrito de una manera que permite redactar una especificación clara y concisa, pero se pretende y se apreciará que las realizaciones pueden combinarse o separarse de diversas formas sin apartarse de la invención. Por ejemplo, se apreciará que todas las características preferidas descritas en el presente documento son aplicables a todos los aspectos de la invención descrita en el presente documento.
Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar composiciones, procesos y propiedades descritos en el presente documento.
Ejemplos
Ejemplo 1 - Procedimiento general
Una lámina de PEKK de un reactor se convierte en gránulos procesando por fusión la lámina en una extrusora y picando el extruido en gránulos con diámetros de 2 a 10 mm. La temperatura de procesamiento de la extrusión fue típicamente de 300 a 400 °C, preferiblemente de 320 a 350 °C. Los gránulos producidos tenían una microestructura amorfa, es decir, una cristalinidad del 0-5 %.
Los gránulos amorfos de PEKK se cristalizaron a una temperatura por encima de la temperatura de transición vítrea (160 °C) y por debajo de la temperatura de fusión (300 °C). La cristalización de los gránulos puede realizarse en un proceso por lotes con los gránulos cargados en un horno de convección en bandejas de metal, o por lotes en un recipiente con capacidad de giro dentro de un horno para mantener los gránulos en movimiento durante la cristalización. Los gránulos también pueden cristalizarse en un sistema continuo, en el cual, los gránulos se mueven sobre una cinta transportadora que pasa a través de una serie de cámaras de calentamiento. Los gránulos deben experimentar una temperatura interna de al menos 160 °C durante un tiempo superior a 5 minutos.
Después de que los gránulos han cristalizado, se muelen hasta obtener un polvo fino con un tamaño medio de partícula (D50) de 35 a 90 pm mediante un molino de martillos, un molino de desgaste, un molino de púas, un molino de chorro o cualquier técnica de molienda mecánica con suficiente energía para reducir el tamaño de partícula de gránulos de 3 a 5 mm a polvo fino. El proceso de molienda puede llevarse a cabo en condiciones ambientales o criogénicas. Sin limitarse a ninguna teoría en particular, se cree que la cristalización de los gránulos aumenta su fragilidad. La ductilidad y dureza de los gránulos amorfos impide su trituración al tamaño medio de partícula deseado. Véase la figura 1.
Una vez producido el polvo fino, se trata térmicamente a una temperatura de entre 275 y 290 °C.
Ejemplo 2
Una lámina de PEKK 64/40 de un reactor se convirtió en gránulos mediante procesamiento por fusión. Los gránulos de PEKK se recocieron a 280-285 °C. Los gránulos recocidos se molieron en condiciones criogénicas hasta el tamaño de partícula deseado. El polvo molido se trató térmicamente a 285-290 °C. En la figura 2 se representa una CDB del polvo tratado térmicamente. En la figura 3A se representa una micrografía electrónica (100x aumentos) de un polvo preparado según este ejemplo, tomada con un microscopio óptico Nikon, modelo Eclipse ME600.
La densidad a granel de un polvo elaborado según este método, medida con un reómetro de polvo FT-4 de Freeman Technology, es de 0,47-0,52 g/ml.
Ejemplo 3 - Ejemplo comparativo
Pueden prepararse polvos de PEKK comparativos moliendo una lámina de PEKK semicristalino hasta obtener un polvo y luego tratando térmicamente ese polvo a una temperatura por debajo del punto de fusión de la forma cristalina de la lámina de PEKK semicristalino de mayor punto de fusión y a la temperatura del punto de fusión de la otra u otras formas cristalinas en la lámina de PEKK semicristalino o por encima de la misma, durante un tiempo que aumente el contenido de la forma cristalina de mayor punto de fusión en relación con la otra u otras formas cristalinas en la composición de PEKK. En la Figura 3B se representa una micrografía electrónica (200x aumentos) de un polvo producido según este método comparativo, tomada con un microscopio óptico Nikon, modelo Eclipse ME600.
La densidad a granel de un polvo comparativo elaborado según este método, medida en un reómetro de polvo FT-4 de Freeman Technology, es de 0,26-0,29 g/ml.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un método para preparar un polvo de PEKK adaptado para su uso en un método de sinterización por láser que comprende
calentar gránulos de PEKK con una cristalinidad no superior al 5 %, medida por difracción de rayos X, a una temperatura de entre 160 °C y 300 °C, preferiblemente de entre 180 °C y 290 °C, durante un tiempo suficiente para producir gránulos semicristalinos de PEKK con una cristalinidad de al menos el 10 %, medida por difracción de rayos X;
moler los gránulos semicristalinos de PEKK para producir un polvo de PEKK con un diámetro mediano de partícula de entre 10 pm ± 10 % y 150 pm ±10 %, medido por dispersión/difracción de luz láser; y calentar el polvo de PEKK a una temperatura de 275 °C ± 10 % a 290 °C ± 10 %, preferiblemente de entre 280 °C y 290 °C para producir un polvo de PEKK tratado térmicamente.
2. El método de la reivindicación 1, en donde los gránulos de PEKK son amorfos.
3. El método de la reivindicación 1, en donde la relación de isómeros T :I de los gránulos de PEKK es de 50:50 a 90:10, preferiblemente de 60:40 a 80:20, más preferiblemente de 60:40.
4. El método de la reivindicación 1, en donde los gránulos de PEKK se calientan a una temperatura de 180 °C ± 10 % a 250 °C ± 10 %.
5. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde los gránulos de PEKK tienen un diámetro mediano de partícula de 1 mm ± 10 % a 10 mm ± 10 %, preferiblemente de 2 mm a 5 mm.
6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los gránulos de PEKK se calientan durante al menos 5 minutos, y preferiblemente entre 5 minutos y 30 minutos.
7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde los gránulos de PEKK amorfos comprenden además uno o más aditivos.
8. El método de la reivindicación 7, en donde el aditivo es un antioxidante, un agente que facilita el flujo, nanotubos de carbono, negro de humo o una combinación de los mismos.
9. El método de la reivindicación 7 u 8, en donde los gránulos de PEKK amorfos comprenden hasta el 10 % en peso del uno o más aditivos.
10. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde los gránulos amorfos de PEKK no contienen sustancialmente aditivos.
11. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la molienda se realiza mediante un molino de martillos, un molino de desgaste, un molino de púas o un molino de chorro.
12. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la molienda se realiza en condiciones ambientales o de enfriamiento.
13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el polvo de PEKK tiene un diámetro mediano de partícula de 30 pm ± 10 % a 100 pm ± 10 %, preferiblemente de 50 pm ± 10 %.
14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde el polvo de PEKK tratado térmicamente tiene una densidad a granel de entre 0,35 g/cm3 y 0,90 g/cm3, medida según la norma ASTM D1895, y preferiblemente de entre 0,4 g/cm3 y 0,5 g/cm3.
15. Un método que comprende
sinterizar por láser el polvo de PEKK tratado térmicamente producido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14;
para producir un artículo.
ES16882388T 2015-12-28 2016-12-21 Proceso para producir polvos de polímero Active ES2932999T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562271449P 2015-12-28 2015-12-28
PCT/US2016/067922 WO2017116885A1 (en) 2015-12-28 2016-12-21 Processes for producing polymer powders

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2932999T3 true ES2932999T3 (es) 2023-01-30

Family

ID=59225675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES16882388T Active ES2932999T3 (es) 2015-12-28 2016-12-21 Proceso para producir polvos de polímero

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10882215B2 (es)
EP (2) EP3397441B1 (es)
JP (1) JP6906526B2 (es)
KR (1) KR102613603B1 (es)
CN (1) CN108367459B (es)
BR (1) BR112018010987A2 (es)
ES (1) ES2932999T3 (es)
WO (1) WO2017116885A1 (es)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019055737A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 Arkema Inc. METHODS AND PRODUCTS FOR ADDITIVE MANUFACTURING BY EXTRUSION OF POLYETHERCÉTONECÉTONES
JP7071865B2 (ja) * 2018-04-23 2022-05-19 ヘクセル コーポレイション ポリマー粉末およびそれを使用する方法
EP3594266A1 (en) * 2018-07-10 2020-01-15 Hexcel Corporation Polymer powder and method of using the same
CN112384346A (zh) * 2018-07-11 2021-02-19 阿科玛股份有限公司 用于对聚合物粉末进行热处理的方法和设备
CN113015611A (zh) * 2018-11-13 2021-06-22 索尔维特殊聚合物美国有限责任公司 使用选择性激光烧结制造三维物体的增材制造方法
FR3093666B1 (fr) * 2019-03-15 2022-01-14 Arkema France Procédé de fabrication par frittage d'une poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) en partie recyclée
EP3812416A1 (en) * 2019-10-23 2021-04-28 Acondicionamiento Tarrasense Process for producing polymers in powder form
EP3825345A1 (en) * 2019-11-19 2021-05-26 Arkema France Improved powder for additive manufacturing
CN111145961A (zh) * 2019-12-30 2020-05-12 山东凯盛新材料股份有限公司 聚醚酮酮漆包线的制备方法
EP4008742A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-08 Arkema France Pulverulent composition based on paek(s), sintering construction process and object derived therefrom
CN114373586B (zh) * 2021-12-30 2024-04-05 重庆沃特智成新材料科技有限公司 漆包线及其制备方法、用电设备
GB202218077D0 (en) 2022-12-01 2023-01-18 Victrex Mfg Ltd Method of making particles

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1722009A (en) 1928-05-31 1929-07-23 Benjamin H Mckinley Lock spigot
US3065205A (en) 1959-10-27 1962-11-20 Du Pont Aromatic polyketones and preparation thereof
NL6611019A (es) 1965-08-04 1967-02-06
US3442857A (en) 1965-11-10 1969-05-06 Du Pont Boron trifluoride-hydrogen fluoride catalyzed synthesis of poly(aromatic sulfone) and poly(aromatic ketone) polymers
US3516966A (en) 1968-02-05 1970-06-23 Du Pont Polyketone copolymers
US4816556A (en) 1985-02-22 1989-03-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Ordered polyetherketones
US4704448A (en) 1985-11-25 1987-11-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Copolyetherketones
US6177518B1 (en) 1997-07-25 2001-01-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Blends of fluoroplastics with polyetherketoneketone
US20050207931A1 (en) 2004-03-21 2005-09-22 Toyota Motorsport Gmbh unknown
WO2005090448A1 (de) 2004-03-21 2005-09-29 Toyota Motorsport Gmbh Pulver für das rapid prototyping und verfahren zu dessen herstellung
DE102004062762A1 (de) 2004-12-21 2006-06-22 Degussa Ag Feinkörniges Polyarylenetherketonpulver
DE102007016656B4 (de) 2007-04-05 2018-10-11 Eos Gmbh Electro Optical Systems PAEK-Pulver, insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objektes, sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007024469B4 (de) 2007-05-25 2009-04-23 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
US9895842B2 (en) * 2008-05-20 2018-02-20 Eos Gmbh Electro Optical Systems Selective sintering of structurally modified polymers
DE102008024288A1 (de) 2008-05-20 2009-12-03 Eos Gmbh Electro Optical Systems Selektives Sintern von strukturell modifizierten Polymeren
EP3323601B1 (en) 2008-05-20 2022-04-27 EOS GmbH Electro Optical Systems Influencing specific mechanical properties of three-dimensional objects manufactured by a selective sintering by means of electromagnetic radiation from a powder comprising at least one polymer or copolymer
JP2011530387A (ja) 2008-08-14 2011-12-22 アーケマ・インコーポレイテッド 骨置換用のカスタマイズされたインプラント
ES2899663T3 (es) * 2010-09-27 2022-03-14 Arkema Inc Polvos de polímero tratados térmicamente
FR2982519B1 (fr) * 2011-11-10 2020-02-21 Arkema France Procede de broyage de polyaryl ether cetones
CA2868460A1 (en) * 2012-03-26 2013-10-03 Arkema Inc. Rotomolding processes for poly(aryl ketones) and other high temperature polymers
FR3006317B1 (fr) 2013-05-30 2016-06-24 Arkema France Procede de traitement thermique de poudres de polyarylene-ether-cetone-cetone adaptees au frittage laser

Also Published As

Publication number Publication date
BR112018010987A2 (pt) 2018-12-04
EP3397441A1 (en) 2018-11-07
KR20180099802A (ko) 2018-09-05
US10882215B2 (en) 2021-01-05
KR102613603B1 (ko) 2023-12-15
EP4112261A1 (en) 2023-01-04
CN108367459A (zh) 2018-08-03
WO2017116885A1 (en) 2017-07-06
US20200164546A1 (en) 2020-05-28
EP3397441B1 (en) 2022-09-14
CN108367459B (zh) 2022-02-18
JP6906526B2 (ja) 2021-07-21
JP2019502004A (ja) 2019-01-24
EP3397441A4 (en) 2019-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2932999T3 (es) Proceso para producir polvos de polímero
ES2899663T3 (es) Polvos de polímero tratados térmicamente
Yang et al. Influence of thermal processing conditions in 3D printing on the crystallinity and mechanical properties of PEEK material
Suner et al. Ultra high molecular weight polyethylene/graphene oxide nanocomposites: Thermal, mechanical and wettability characterisation
Liang et al. Crystalline properties of poly (L-lactic acid) composites filled with nanometer calcium carbonate
Martínez-Morlanes et al. Effects of gamma-irradiation on UHMWPE/MWNT nanocomposites
US20130052453A1 (en) Thermoplastic powder composition and three-dimensional objects manufactured by sintering such a composition
Zohrevand et al. Morphology and properties of highly filled iPP/TiO2 nanocomposites
Sreekanth et al. Influence of MWCNTs and gamma irradiation on thermal characteristics of medical grade UHMWPE
Pielichowska Polyoxymethylene‐homopolymer/hydroxyapatite nanocomposites for biomedical applications
KR101770811B1 (ko) 폴리올레핀계 수지 입자, 폴리올레핀계 수지 발포 입자 및 폴리올레핀계 수지 발포 입자의 제조 방법
Aggarwal et al. Novel 3D printing filament composite using diatomaceous earth and polylactic acid for materials properties and cost improvement
Han et al. Filament extrusion of bioresorbable PDLGA for additive manufacturing utilising diatom biosilica to inhibit process-induced thermal degradation
Enqvist et al. Nanodiamond reinforced ultra high molecular weight polyethylene for orthopaedic applications: dry versus wet ball milling manufacturing methods
Camacho et al. Wear performance of multiwalled carbon nanotube‐reinforced ultra‐high molecular weight polyethylene composite
EP2986667A1 (en) Fluororesin and mesoporous silica composition and molded product thereof
US10377846B2 (en) Processes for increasing density of polymer flakes and powders
JP2018165331A (ja) 樹脂成形体及びその製造方法
WO2018010764A1 (en) Compounded copolyamide powders
JP2019188660A (ja) ポリマー粉末およびそれを使用する方法
JP2014019784A (ja) 表面処理重質炭酸カルシウム、その製造方法、及び該炭酸カルシウムを含有した樹脂組成物
Pietrzak et al. Toughening of syndiotactic polypropylene with chalk
Yang et al. The morphology evolution and crystallization behavior of microinjection molded polyoxymethylene/molybdenum disulfide nanocomposite
Wang et al. The properties of polyetheretherketone biocomposite reinforced by surface-modified nano-hydroxyapatite
JP2019089922A (ja) 樹脂組成物、成形体、摺動部材、及び摺動方法