ES2974412T3

ES2974412T3 - Mezclador estático y sistema de fabricación aditiva que comprende el mezclador estático

Info

Publication number: ES2974412T3
Application number: ES20829746T
Authority: ES
Inventors: Bizhong Zhu; Stanley Yee; Matthew Hildner; Jeffrey Plott; Albert Shih
Original assignee: University of Michigan; Dow Silicones Corp
Current assignee: University of Michigan; Dow Silicones Corp
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2024-06-27
Anticipated expiration: 2040-11-20
Also published as: US20220410094A1; EP4065262B1; EP4065262A2; WO2021108245A3; WO2021108245A2

Abstract

Se describe un mezclador estático. El mezclador estático comprende una carcasa que define una cavidad de mezcla interna que se extiende longitudinalmente a lo largo de un eje central entre una entrada y una salida y está adaptada para el flujo axial de un fluido a su través. El mezclador estático también comprende un elemento mezclador dispuesto dentro de la cavidad mezcladora. El elemento mezclador está configurado para estar libre de una superficie de impacto orientada sustancialmente perpendicular a una dirección principal de flujo de fluido a través de la cavidad mezcladora interna. El elemento mezclador comprende una paleta mezcladora alargada que está orientada longitudinalmente dentro de la cavidad mezcladora y comprende una punta orientada axialmente hacia la entrada. El mezclador estático puede comprender una camisa de intercambio de calor formada integralmente con la carcasa. También se divulga un sistema de fabricación aditiva que comprende el mezclador estático y métodos para fabricarlo y usarlo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Mezclador estático y sistema de fabricación aditiva que comprende el mezclador estático

Campo de la invención

La presente descripción se refiere en general a aparatos de mezclado y, más específicamente, a un mezclador estático y a un sistema de fabricación aditiva que comprende el mismo.

Descripción de la técnica relacionada

Los mezcladores estáticos se utilizan en diversas industrias para mezclar, dispersar y poner en contacto diversos gases, líquidos y otros materiales. Los mezcladores estáticos generalmente incluyen una carcasa tubular dispuesta alrededor de deflectores internos fijos/sin movimiento que generan turbulencias para producir efectos de mezcla y dispersión a medida que los materiales a mezclar pasan a través de la carcasa (p. ej., por bombeo, gravedad, etc.) y alrededor de los deflectores. Las ventajas de los mezcladores estáticos frente a otros sistemas de mezclado son su reducido volumen, su bajo mantenimiento y su sencillo funcionamiento.

Desgraciadamente, sin embargo, los mezcladores estáticos convencionales sufren variaciones y caídas de presión, p. ej., debido a puntos muertos creados por la carcasa y/o los deflectores, viscosidades cambiantes de los materiales que se mezclan, etc. Estos puntos muertos también pueden dar lugar a fluctuaciones de temperatura no deseadas, ya que el aumento de la fricción sobrecalienta los materiales que se mezclan y, con el tiempo, los componentes del mezclador estático próximos al punto muerto. Estas variaciones de presión y temperatura limitan la utilidad de los mezcladores estáticos convencionales para muchas aplicaciones, como aquellas donde se desea una presión/volumen de salida constante y temperaturas internas constantes/bajas.

Los siguientes documentos del estado de la técnica pueden ser útiles para comprender la presente invención. El documento US-3804376 (Clasen) se refiere a un dispositivo para manipular materiales fluidos y/o sustancias en polvo, especialmente para mezclar, homogeneizar o amasar mientras los medios fluyen. El dispositivo consiste esencialmente en un tubo cilíndrico hueco y una pluralidad de elementos similares a láminas enrolladas helicoidalmente que se extienden en serie longitudinalmente dentro del tubo. Cada elemento se extiende a las paredes del tubo en toda su longitud y divide el tubo en diferentes pasos para dicho fluido. Los elementos en forma de lámina enrollados helicoidalmente están provistos cada uno de una porción de extensión plana al menos en un extremo que se extiende en la dirección longitudinal del elemento tubular. Los elementos en forma de lámina incluyen además, al menos en uno de sus extremos opuestos, una ranura para engranarse con el elemento en forma de hoja anterior o posterior. La disposición es tal que se proporcionan, en la región del engrane, cuatro canales o pasajes alrededor del eje longitudinal del elemento tubular para el flujo de fluido. El documento DE2262016A1 (Fairfax) se refiere a un aparato de mezclado que comprende un tubo donde están montados miembros helicoidales para definir una zona de mezclado, los miembros helicoidales se extienden a lo largo del diámetro del tubo, los miembros helicoidales alternos son de paso a izquierda y derecha, el borde de salida de un miembro helicoidal está axialmente desplazado del borde de ataque del miembro helicoidal siguiente y dispuesto en un ángulo con respecto al borde de ataque del miembro helicoidal siguiente, de modo que se proporcionan pasajes en el tubo cuya sección transversal total para el flujo es constante a lo largo de la zona de mezclado. El documento WO2007113627A1 (Rovellini) divulga un mezclador estático que puede introducirse en una tubería o asociarse a la misma para formar una porción de dicha tubería, con el fin de mezclar homogéneamente un fluido que fluye por la tubería, sin utilizar piezas giratorias. Comprende una parte exterior cilíndrica y una estructura interna de mezcla formada por múltiples elementos con superficies planas o curvas, dispuestas de forma diversa y en ángulo respecto a la dirección del flujo. La estructura interior y la porción cilíndrica exterior están radiadas y conectadas entre sí, sin discontinuidades ni juntas mecánicas, mediante un único proceso de sinterización de un material plástico o metálico en polvo con un láser de capas sucesivas. El documento US2015083375A1 (Heusser) describe un dispositivo para la mezcla estática y el intercambio de calor que comprende un elemento de revestimiento y un inserto mezclador, mediante el que el inserto mezclador está en estado operativo dispuesto dentro del elemento de revestimiento. El inserto mezclador tiene un eje longitudinal y comprende un primer grupo de elementos de malla y un segundo grupo de elementos de malla. El primer grupo de elementos de malla se extiende a lo largo de un primer plano de grupo común y el segundo grupo de elementos de malla se extiende a lo largo de un segundo plano de grupo común. Al menos una parte de los elementos de la malla están provistos de canales. Los canales se extienden desde un primer extremo del elemento de malla hasta un segundo extremo del elemento de malla. El elemento de revestimiento comprende un canal correspondiente, que está en conexión fluida con el primer extremo y el segundo extremo del elemento de malla, por lo que la transición desde al menos uno de los extremos primero y segundo del elemento de malla al canal correspondiente en el elemento de revestimiento está libre de huecos. El documento DE102015207976A1 (Kall) se refiere a un dispositivo para producir un hilo de filamento que está diseñado para producir un componente en una impresora 3D. El dispositivo dispone de contenedores para recibir diferentes gránulos de plástico. Los gránulos de plástico son compatibles en una zona de mezcla. Los elementos de cierre controlan el flujo de gránulos de plástico hacia la zona de mezcla. El dispositivo tiene al menos un calentador eléctrico para fundir al menos parcialmente los gránulos de plástico entre sí. Los gránulos de plástico al menos parcialmente fundidos se descargan desde una boquilla de salida del dispositivo en forma de hilo de filamento diseñado para su uso en una impresora 3D.

Breve resumen de la invención

La presente descripción proporciona un mezclador estático. El mezclador estático comprende una carcasa que define una cavidad de mezclado interna que se extiende longitudinalmente a lo largo de un eje central entre una entrada y una salida y está adaptada para el flujo axial de un fluido a través de ella. El mezclador estático también comprende un elemento de mezclado dispuesto dentro de la cavidad de mezclado. El elemento de mezclado comprende una cuchilla de mezclado alargada que está orientada longitudinalmente dentro de la cavidad de mezclado y comprende una nariz orientada axialmente hacia la entrada. El elemento de mezclado está configurado para estar libre de una superficie de impacto orientada sustancialmente perpendicular a una dirección principal de flujo de fluido a través de la cavidad de mezclado interna.

La presente descripción también proporciona el mezclador estático que comprende una camisa dispuesta alrededor de la cavidad de mezclado de la carcasa. La camisa puede estar formada integralmente con la carcasa del mezclador estático.

La presente descripción proporciona además un uso del mezclador estático.

La presente descripción también proporciona un sistema de fabricación aditiva. El sistema de fabricación aditiva comprende el mezclador estático.

Estas y otras características y ventajas de la presente descripción se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de realizaciones particulares, cuando se ven según los dibujos adjuntos, los ejemplos y las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1A-C muestra varias vistas laterales e isométricas de una realización de un mezclador estático según la presente descripción;

la Figura 2A-B muestra vistas de cara y de perfil, respectivamente, de una cuchilla de mezclado según una realización de la presente descripción;

la Figura 3 muestra una vista isométrica de una cuchilla de mezclado helicoidal según una realización de la presente descripción;

la Figura 4 muestra una vista isométrica de una cuchilla de mezclado corrugada según una realización de la presente descripción;

la Figura 5A-B muestra vistas isométricas de cuchillas de mezclado prismáticas según determinadas realizaciones de la presente descripción;

la Figura 6 muestra una vista en corte parcial de una realización de un mezclador estático que comprende una serie de elementos de mezclado helicoidales según la presente descripción;

la Figura 7 muestra una vista isométrica de un elemento de mezclado que tiene una pila de cuchillas de mezclado helicoidales según una realización de la presente descripción;

la Figura 8A muestra una vista en planta de una cuchilla de mezclado helicoidal derecha tomada en el eje 8A-8A de la Figura 7;

la Figura 8B muestra una vista en planta de una cuchilla de mezclado helicoidal izquierda tomada del eje 8B-8B de la Figura 7;

la Figura 9 muestra una vista en perspectiva lateral de una serie de elementos de mezclado que tienen cuchillas de mezclado helicoidales según una realización de la presente descripción;

la Figura 10A-C muestra vistas isométricas en primer plano de características de una cuchilla de mezclado helicoidal según una realización de la presente descripción;

la Figura 11 muestra una vista en corte parcial de una realización de un mezclador estático que comprende una serie de elementos de mezclado alternos que comprenden cuchillas de mezclado corrugadas según la presente descripción; la Figura 12 muestra una vista en corte parcial de otra realización del mezclador estático que comprende la serie de elementos de mezclado alternos que comprenden cuchillas de mezclado corrugadas según la presente descripción; la Figura 13 muestra una vista en corte parcial de una realización de un mezclador estático que comprende un elemento de mezclado que tiene una fila de cuchillas de mezclado prismáticas que se cruzan transversalmente según la presente descripción;

la Figura 14 muestra una vista en corte parcial de otra realización del mezclador estático que comprende un elemento de mezclado que tiene una fila de cuchillas de mezclado prismáticas que se cruzan transversalmente según la presente descripción;

la Figura 15 muestra una vista en corte parcial de otra realización del mezclador estático que comprende un elemento de mezclado que tiene una fila de cuchillas de mezclado prismáticas que se cruzan transversalmente según la presente descripción;

la Figura 16A muestra una vista en corte de un mezclador estático que comprende una camisa de refrigeración integrada y elementos de mezclado integrados según una realización de la presente descripción;

la Figura 16B muestra una vista en rayos X del mezclador estático de la Figura 16A que muestra una cámara en espiral de la camisa de refrigeración;

la Figura 16C muestra una vista en rayos X del mezclador estático de las Figuras 16A-B que solo muestra los elementos de mezclado;

la Figura 16D muestra una vista en rayos X del mezclador estático de las Figuras 16A-C que solo muestra los elementos de mezclado y la camisa de refrigeración juntos;

la Figura 17 muestra una vista en perspectiva de un sistema de fabricación aditiva según una realización de la presente descripción;

la Figura 18 es un diagrama e imagen de un mezclador estático que comprende una serie de elementos de mezclado helicoidales preparados según una realización de la presente descripción;

las Figuras 19-21 muestran los resultados de una evaluación de la caída de presión del mezclador estático de la Figura 18, tal como se expone en los ejemplos;

la Figura 22 es una imagen de un sistema de fabricación aditiva preparado según una realización de la presente descripción;

la Figura 23 es un artículo 3D preparado con un método de fabricación aditiva utilizando el sistema de fabricación aditiva de la Figura 22;

la Figura 24A muestra una unidad de mezclado activa que incluye una camisa de refrigeración como unidad de control de la temperatura; y

la Figura 24B muestra una unidad de mezclado activa en una punta dispensadora que incluye una unidad de control de la temperatura adyacente a la unidad de mezclado activo.

Descripción detallada de la invención

En la presente memoria se proporciona un mezclador estático. Como se apreciará a partir de la descripción siguiente, el mezclador estático proporciona una caída de presión reducida durante el funcionamiento, proporcionando a su vez un mayor control de arranque-parada de la salida del material mezclado/homogenizado preparado con el mezclador estático y una mayor eficiencia energética. El mezclador estático puede incluir una camisa de intercambio de calor integral u otros elementos de control de la temperatura, lo que permite utilizar el mezclador estático con composiciones curables y otras aplicaciones sensibles a las variaciones de temperatura y/o presión. Como se desprende de la descripción que sigue, el diseño particular y la composición material del mezclador estático, y sus diversos componentes, proporcionan una mayor facilidad de producción, una utilidad novedosa, una disminución de los costes de fabricación/mantenimiento y una ampliación de las aplicaciones en comparación con otros mezcladores estáticos. Más concretamente, el mezclador estático proporciona un nivel mantenido de mezcla con una caída de presión minimizada y, por lo tanto, un requisito de fuerza y energía minimizado para bombear materiales a través del mezclador estático.

Con referencia a las Figuras 1-17, en donde números semejantes indican las partes correspondientes a lo largo de las diversas vistas, se ilustra el mezclador estático y se designa generalmente como 20. Ciertas características del mezclador estático 20 son funcionales, pero pueden implementarse en diferentes configuraciones estéticas. Como se apreciará a partir de las realizaciones ilustrativas de la presente memoria, y como se describe con más detalle a continuación, el mezclador estático 20 puede ser de construcción monolítica (es decir, comprender una sola pieza, o múltiples piezas que están permanentemente unidas entre sí) o, como alternativa, puede comprender múltiples piezas que están acopladas o conectadas entre sí de forma liberable, desmontable o semipermanente, de tal manera que el mezclador estático 20 también puede describirse o definirse de otro modo como un sistema mezclador estático 20, un aparato mezclador estático 20, etc.

El mezclador estático 20 comprende una carcasa 22, que se extiende a lo largo de un eje central 24 entre un primer extremo 26 y un segundo extremo 28. La carcasa 22 puede ser de cualquier longitud, es decir, los extremos primero y segundo 26, 28 de la carcasa 22 pueden estar separados por cualquier distancia a lo largo del eje central 24. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la carcasa 22 tiene de 0,5 mm a 5000 cm de longitud, tal como de 3 a 200, como alternativa de 3 a 50, como alternativa de 3 a 20 cm, de longitud.

La carcasa 22 incluye generalmente una pared lateral 30 que se extiende entre el primer extremo 26 y el segundo extremo 28 y presenta una superficie exterior 32 y una superficie interior 34. La superficie exterior 32 y la superficie interior 34 pueden estar texturadas de manera independiente (p. ej., con hoyuelos, etc.) o no texturadas (p. ej., lisas o sustancialmente lisas), ser continuas (es decir, ininterrumpidas) o discontinuas (es decir, pueden comprender un orificio de ventilación, un puerto, una puerta, una ventana u otra característica similar), o combinaciones de las mismas. En algunas realizaciones, la superficie interior 34 es continua y sustancialmente lisa. Típicamente, la pared lateral 30 comprende una sola capa. Sin embargo, aunque no se muestra en las Figuras, en algunas realizaciones, la pared lateral 30 es multicapa, y comprende al menos una capa exterior que presenta la superficie exterior 32 y una capa interior que presenta la superficie interior 34. En dichas realizaciones, la carcasa 22 puede comprender cualquier número de capas intermedias dispuestas entre las capas interior y exterior de la misma, y otros componentes tales como rellenos (p. ej., aislamiento), soportes, etc. En consecuencia, se aprecia que la pared lateral 30 de la carcasa 22 puede ser de cualquier grosor (es decir, la superficie exterior 32 y la superficie interior 34 pueden estar separadas por cualquier distancia), como por ejemplo de 0,05 a 50 cm. La forma de la pared lateral 30, y por tanto de la carcasa 22, puede variar, p. ej., en función del uso previsto, el número de capas de la pared lateral 30, etc. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la capa interior de la pared lateral 30 tiene una forma sustancialmente tubular, de modo que una sección transversal de la capa interior tomada perpendicularmente al eje central 24 tiene una forma sustancialmente circular. Por consiguiente, en algunas realizaciones de este tipo donde la pared lateral 30 es de construcción unitaria (es decir, solo comprende la capa única) la propia carcasa 22 es sustancialmente de forma tubular. Del mismo modo, en otras realizaciones donde la carcasa 22 tiene varias capas, la capa exterior puede tener prácticamente la misma forma que la capa interior (p. ej., la pared lateral 30 está formada por tubos concéntricos), o puede tener una forma diferente a la de la capa interior.

La carcasa 22 puede tener cualquier anchura, o un número de anchuras diferentes (es decir, las porciones más exteriores de la superficie exterior 32 opuestas entre sí alrededor del eje central 24 pueden estar separadas por cualquier distancia). Por ejemplo, en ciertas realizaciones, la carcasa 22 comprende una anchura sustancialmente uniforme medida a lo largo de la longitud de la carcasa 22 (p. ej., cuando la carcasa 22 tiene una forma sustancialmente tubular). En algunas realizaciones, la anchura de la carcasa 22 varía, de manera que la carcasa 22 comprende múltiples anchuras, que pueden seleccionarse independientemente. Como comprenderá un experto en la materia, las anchuras de la carcasa 22 pueden estar determinadas por, o pueden determinar, la forma general de la carcasa 22. De este modo, la anchura de la carcasa 22 puede definirse en función de su forma. Por ejemplo, en las realizaciones donde la carcasa 22 tiene una forma sustancialmente tubular, la anchura de la carcasa 22 puede definirse como un diámetro total de la misma. En algunas realizaciones, la carcasa 22 comprende una anchura de 0,1 cm a 10 m, tal como de 0,2 cm a 1 m, como alternativa de 0,2 a 50 cm, como alternativa de 0,3 a 20 cm. En determinadas realizaciones, la carcasa 22 tiene una relación diámetro/longitud de 0,01 a 2.

Independientemente de la forma general de la carcasa 22, la superficie interior 34 de la pared lateral 30 define una cavidad de mezclado 36 interna. En general, como se entenderá en vista de las realizaciones descritas en la presente memoria, la cavidad de mezclado 36 está adaptada para el flujo axial de un fluido a través de ella. Como tal, la superficie interior 34 que define la cavidad de mezclado 36 puede estar desnuda o revestida, por ejemplo, para modificar (es decir, aumentar/disminuir) una propiedad de la misma, como la lubricidad, la resistencia química, la tenacidad, etc. La cavidad de mezclado 36 puede tener cualquier dimensión, que puede seleccionarse independientemente variando la forma, longitud y/o anchura de la carcasa 22, el grosor de la pared lateral 30, la textura de la superficie interior 34, etc. En ciertas realizaciones, la cavidad de mezclado 36 define un volumen de 0,1 mm3 a 10 m3, tal como de 1 mm3 a 0,5 m3, como alternativa de 1 mm3 a 5000 cm3, como alternativa de 2 mm3 a 500 cm3.

La carcasa 22 incluye una entrada 38 próxima al primer extremo 26 y una salida 40 próxima al segundo extremo 28. En general, la entrada 38 y la salida 40 están adaptadas de forma independiente para el flujo de un fluido dentro y fuera, respectivamente, de la cavidad de mezclado 36 desde el exterior de la carcasa 22. En particular, la entrada 38 está configurada para facilitar la introducción (es decir, la entrada) de material en la cavidad de mezclado 36, y la salida 40 está configurada para facilitar la extracción (es decir, la salida) de material de la cavidad de mezclado 36, como se describe con más detalle a continuación. Como tal, la entrada 38 y la salida 40 definen cada una independientemente un canal para el paso de un fluido a través del mismo. La entrada 38 y la salida 40 pueden tener un tamaño, una forma y/o una configuración independientes, y pueden estar integradas en la pared lateral 30 o en otra parte de la carcasa 22, fijadas a ella y/o conectadas y/o sujetas a ella de otro modo. En ciertas realizaciones, la entrada 38 comprende un diámetro interior de 0,1 mm a 1 m. En estas u otras realizaciones, la salida 40 comprende un diámetro interior de 0,1 mm a 1 m. Sin embargo, como comprenderán los expertos en la materia, el diámetro de la entrada 38 y de la salida 40 puede seleccionarse independientemente, por ejemplo, para controlar la velocidad a la que se introduce y/o extrae material de la cavidad de mezclado 36 de la carcasa 22, respectivamente. Como tal, en algunas realizaciones, la entrada 38 y/o la salida 40 son de tamaño variable. En ciertas realizaciones, la carcasa incluye al menos dos entradas 38, como se muestra con particularidad en las Figuras 1 y 16, de tal manera que el mezclador estático 20 está adaptado para recibir al menos dos materiales diferentes para ser mezclados con el mismo. En dichas realizaciones, cada una de las entradas 38 puede ser igual o diferente de la otra, por ejemplo, con respecto al tipo de conexión, diámetro, fuente de alimentación, etc. Por supuesto, aunque no se muestra, también se puede utilizar cualquier número de entradas adicionales 38, o un adaptador para facilitar una pluralidad de materiales diferentes de diferentes fuentes.

La carcasa 22 puede incluir componentes adicionales, que no están limitados y pueden seleccionarse por los expertos en la materia, por ejemplo, para mantener, supervisar, determinar, controlar o afectar a una condición de la carcasa 22 o una parte de la misma (p. ej., la cavidad de mezclado 36), proporcionando una estructura adicional para una función particular, etc. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la carcasa 22 incluye un sensor (no mostrado), como un sensor de presión, un sensor de temperatura, un sensor de nivel, un sensor de flujo, un sensor de composición, etc., o una combinación de los mismos. Como podrán apreciar los expertos en la materia, se puede utilizar cualquier número y/o tipo de sensores. En ciertas realizaciones, la carcasa 22 comprende una tapa de extremo (no mostrada) dispuesta en uno, como alternativa en cada uno, de los extremos primero y segundo 26, 28. En dichas realizaciones, cada tapa de extremo se dispone adyacente a la pared lateral 30 de la carcasa 22 en el primer y/o segundo extremo 26, 28 de la misma. Cada tapa de extremo puede estar independientemente formada integralmente con la pared lateral 30, fijada a la pared lateral 30 (p. ej., mediante soldaduras, etc.), y/o conectada y/o fijada de otro modo a la pared lateral 30 de la carcasa 22 (p. ej., mediante pernos, adhesivo, relación roscada, etc.). Cada tapa de extremo está dimensionada independientemente y puede tener cualquier longitud, anchura, grosor, forma, etc. Por ejemplo, cada tapa de extremo puede estar configurada independientemente para ajustarse a una forma geométrica particular (p. ej., una forma de disco), y puede ser cóncava, convexa o sustancialmente plana. Además, cada tapa de extremo puede ser independientemente continua (es decir, ininterrumpida) o puede comprender un respiradero, un puerto, una puerta, una ventana, u otras características similares, o una combinación de las mismas. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la carcasa 22 comprende una primera tapa (no mostrada) en el primer extremo 26 que comprende o define de otro modo la entrada 38. En estas u otras realizaciones, la carcasa 22 comprende una segunda tapa (no mostrada) en el segundo extremo 28 que comprende o define de otro modo la salida 40.

Debe apreciarse que la configuración de la carcasa 22 no está particularmente limitada más allá de las características y componentes, y las respectivas funciones de los mismos, descritas en la presente memoria. Como tal, la carcasa 22 puede adaptarse, configurarse y/o modificarse, por ejemplo, en función de un uso previsto y/o deseado del mezclador estático 20. Por ejemplo, el mezclador estático 20 puede utilizarse como mezclador vertical o como mezclador horizontal. Como tal, en algunas realizaciones, la carcasa 22 puede colocarse de manera que el eje central 24 se extienda en una dirección vertical u horizontal (es decir, esté orientado sustancialmente perpendicular o paralelo, respectivamente) a una superficie (p. ej., el suelo, una pared, etc.) sobre la que se utiliza el mezclador estático 20. En ciertas realizaciones, sin embargo, la carcasa 22 puede estar dispuesta con el eje central 24 desplazado en un ángulo con respecto a la superficie sobre la que se utiliza el mezclador estático 20, de manera que el eje central 24 de la carcasa 22 no es paralelo o perpendicular a la misma.

El mezclador estático 20 comprende un elemento de mezclado 42 dispuesto dentro de la cavidad de mezclado 36 de la carcasa 22. Como se describirá con más detalle a continuación, el elemento de mezclado 42 está configurado para estar libre de una superficie de impacto orientada sustancialmente perpendicular a una dirección principal de flujo de fluido a través de la cavidad de mezclado 36.

El elemento de mezclado 42 comprende una cuchilla de mezclado 44 alargada. En general, la cuchilla de mezclado 44 está configurada para provocar una perturbación del flujo, por ejemplo, mediante la división y/o combinación de uno o más flujos localizados de fluido por la mitad, con el fin de homogeneizar dos o más fluidos independientes que fluyen a través de la cavidad de mezclado 36. Como comprenderán los expertos en la materia, dicha homogeneización implica normalmente un aumento de la turbulencia y puede implicar y/o caracterizarse como la imitación de la “transformación de Baker” , es decir, cortar, reorientar y apilar repetidamente material en el fluido para introducir estrías en el flujo.

Como se muestra en la Figura 2, la cuchilla de mezclado 44 comprende típicamente un cuerpo 46, que se extiende longitudinalmente entre una porción de nariz 48 (es decir, la “ nariz 48” ) y una porción de cola 50 (es decir, la “ cola 50” ) y lateralmente entre lados laterales opuestos 52. La cuchilla de mezclado 44 también comprende típicamente caras opuestas 54 presentadas por el cuerpo 46 entre bordes laterales opuestos 56 en los lados laterales 52. Como se describe con más detalle a continuación, la cuchilla de mezclado 44 está orientada longitudinalmente dentro de la cavidad de mezclado 36 de la carcasa 22 de tal forma que la nariz 48 está orientada axialmente hacia la entrada 38 y la cola 50 está orientada axialmente hacia la salida 40. Como entenderán los expertos en la materia en vista de la presente descripción, la orientación de la cuchilla de mezclado 44 dentro de la cavidad de mezclado 36 es tal que un fluido que pasa a través de la cavidad de mezclado 36 desde la entrada 38 a la salida 40 fluirá adyacente a la nariz 48 de la cuchilla de mezclado 44, que está configurada para dividir el flujo (p. ej., bisecar) de tal manera que los flujos resultantes que viajan a lo largo de caras opuestas 54 presentadas por el cuerpo 46. Además, como se ha introducido anteriormente, el elemento de mezclado 42 está configurado para estar libre de una superficie de impacto orientada sustancialmente perpendicular a una dirección principal de flujo de fluido a través de la cavidad de mezclado 36. Por consiguiente, como se apreciará en vista de la descripción de la presente memoria, la cuchilla de mezclado 44 y cada uno de los diversos componentes de la misma, están configurados independiente y/o colectivamente para estar libres de dicha superficie de impacto.

Típicamente, al menos uno, como alternativa ambos, de los bordes laterales 56 se disponen adyacentes a la superficie interior 34, opcionalmente en relación sellada con la pared lateral 30, de la carcasa 22 en el perímetro lateral de la cavidad de mezclado 36. Sin embargo, aunque no se muestra, debe apreciarse que ciertas porciones de los bordes laterales 56, como una porción proximal a la cola 50, pueden estar separadas de la superficie interior 34 para crear un espacio entre ellas. En esta configuración, el fluido que fluye a través del hueco entre el borde lateral 56 y la superficie interior 34 de la pared lateral 30 está sometido a un efecto de chorro, que, como comprenderán los expertos en la materia, puede reducir o eliminar las zonas muertas en la cola 50 o proximales a la misma, proporcionar una mayor mezcla a través de una vía de circulación secundaria y una variación adicional de la presión y la velocidad a lo largo de la cuchilla de mezclado 44 (p. ej., entre las caras opuestas 54, etc.) en la cavidad de mezclado 36. Por consiguiente, en algunas realizaciones, la cuchilla de mezclado 44 puede comprender una anchura que varía (p. ej., se reduce) entre la nariz 48 y la cola 50, de tal forma que los lados laterales 52 se estrechan hacia el interior en dirección a la salida 40.

La cuchilla de mezclado 44 comprende un borde de ataque 58 en la nariz 48. El borde de ataque 58 se extiende oblicuamente hacia el interior desde uno de los lados laterales 52 hasta un vértice 60. Más concretamente, el borde de ataque 58 está orientado a un ángulo<y>, también denominado en la presente memoria “ ángulo de ataque y” o, más sencillamente, “ ángulo de ataque” , que describe el desplazamiento del borde de ataque 58 desde la perpendicular con respecto al lado lateral 52. Por ejemplo, el ángulo<y>puede medirse en el vértice 60 entre el borde de ataque 58 y un plano perpendicular a un eje longitudinal de la cuchilla de mezclado 44. En ciertas realizaciones, el ángulo y se mide en el vértice 60 entre el borde de ataque 58 de la cuchilla de mezclado 44 y un plano radial (no mostrado) de la cavidad de mezclado 36 en el vértice 60. El ángulo y se selecciona para que sea mayor que 0 y menor que 90 grados, es decir, tal que 0<Y<[n/2] radianes. En algunas realizaciones, el ángulo y es de 5 a 85, como alternativa de 10 a 80, como alternativa de l5 a 75, como alternativa de 20 a 70, como alternativa de 25 a 65 grados.

Típicamente, el borde de ataque 58 es cónico hacia fuera y comprende un par de superficies cónicas frontales opuestas 62 que convergen en un ángulo a1, también denominado en la presente memoria “ ángulo de conicidad frontal a1” o “ ángulo de conicidad a1” . Como entenderán los expertos en la materia, el ángulo de conicidad a1 es generalmente subtendido por un grosor de la cuchilla de mezclado 44 en la nariz 48. El ángulo de conicidad a1 se selecciona para que sea mayor que 0 y menor que 90 grados, es decir, de modo que 0<a1<[n/2] radianes. En algunas realizaciones, el ángulo de conicidad a1 es de 5 a 85, como alternativa de 10 a 80, como alternativa de 15 a 75, como alternativa de 20 a 70, como alternativa de 25 a 65 grados.

En algunas realizaciones, la cuchilla de mezclado 44 comprende más de uno de los bordes de ataque 58 en la nariz 48, tal como un par de bordes de ataque 58 que convergen en el vértice 60. En dichas realizaciones, cada borde de ataque 58 puede seleccionarse independientemente y ser igual o diferente del otro, por ejemplo, con respecto al ángulo de ataque y, el ángulo de conicidad a1, etc. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, la cuchilla de mezclado 44 comprende un par de bordes de ataque complementarios 58 que comprenden sustancialmente el mismo ángulo de ataque y y ángulo de conicidad a1.

La cuchilla de mezclado 44 comprende un borde de salida 64 en la cola 50. El borde de salida 64 se extiende oblicuamente hacia el interior desde uno de los lados laterales 52 hasta un vértice 66. Más concretamente, el borde de salida 64 está orientado en un ángulo p, también denominado en la presente memoria “ ángulo de liberación p” o, más sencillamente, “ ángulo de liberación” , que describe el desplazamiento del borde de salida 64 con respecto a la perpendicular con respecto al lado lateral 52. Por ejemplo, el ángulo p puede medirse en el vértice 66 entre el borde de salida 64 y un plano perpendicular a un eje longitudinal de la cuchilla de mezclado 44. En ciertas realizaciones, el ángulo p se mide en el vértice 66 entre el borde de salida 64 de la cuchilla de mezclado 44 y un plano radial (no mostrado) de la cavidad de mezclado 36 en el vértice 66. El ángulo p se selecciona para que sea mayor que 0 y menor que 90 grados, es decir, de modo que 0<p<[n/2] radianes. En algunas realizaciones, el ángulo p es de 5 a 85, como alternativa de 10 a 80, como alternativa de 15 a 75, como alternativa de 20 a 70, como alternativa de 25 a 65 grados.

Típicamente, el borde de salida 64 está ahusado hacia fuera y comprende un par de superficies ahusadas traseras opuestas 68 que convergen en un ángulo a2, también denominado en la presente memoria “ ángulo de conicidad trasero a2” o “ ángulo de conicidad a2” . Como entenderán los expertos en la materia, el ángulo de conicidad a2 es generalmente subtendido por un grosor de la cuchilla de mezclado 44 en la cola 50. El ángulo de conicidad a2 se selecciona para que sea mayor que 0 y menor que 90 grados, es decir, de modo que 0<a2<[n/2] radianes. En algunas realizaciones, el ángulo de conicidad a2 es de 5 a 85, como alternativa de 10 a 80, como alternativa de 15 a 75, como alternativa de 20 a 70, como alternativa de 25 a 65 grados.

En algunas realizaciones, la cuchilla de mezclado 44 comprende más de uno de los bordes de salida 64 en la cola 50, tal como un par de bordes de salida 64 que convergen en el vértice 66. En dichas realizaciones, cada borde de salida 64 puede seleccionarse independientemente y ser igual o diferente del otro, por ejemplo, con respecto al ángulo de salida p, el ángulo de conicidad a2, etc. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, la cuchilla de mezclado 44 comprende un par de bordes de salida complementarios 64 que comprenden sustancialmente el mismo ángulo de ataque p y ángulo de conicidad a2. En realizaciones particulares, como se muestra en las Figuras 2-4, la cuchilla de mezclado 44 comprende tanto el par de bordes de ataque 58 complementarios como el par de bordes de salida 64 complementarios, de manera que la cuchilla de mezclado 44 comprende un perfil general similar a un cheurón cuando se observa de frente.

Aparte de las características descritas anteriormente, la cuchilla de mezclado 44 no está particularmente limitada con respecto a sus dimensiones, tamaño, forma, material, etc., que se seleccionarán cada uno independientemente por los expertos en la materia en vista de las diversas realizaciones mostradas y descritas en la presente memoria. Típicamente, la cuchilla de mezclado 44 se configura en función del tipo de elemento de mezclado 42 que se utilizará en el mezclador estático 20.

En ciertas realizaciones, la cuchilla de mezclado 44 se define además como una cuchilla de mezclado helicoidal, que se muestra generalmente en 70 en las Figuras 3 y 6-10. En dichas realizaciones, el cuerpo 46 de la cuchilla de mezclado 70 helicoidal comprende una lámina alargada curvada en forma de cheurón que describe una forma helicoidal. La cuchilla de mezclado 70 helicoidal es típicamente axialmente simétrica, con el par de bordes laterales 56 opuestos definidos por el cuerpo 46 que se dispone adyacente a, opcionalmente en relación sellada con, la superficie interior 34 de la carcasa 22. La nariz 48 de la cuchilla de mezclado 70 helicoidal comprende un par de los bordes de ataque 58, que están radialmente opuestos y orientados hacia fuera, con cada uno de los bordes de ataque 58 extendiéndose oblicuamente hacia fuera desde uno de los bordes laterales 56 del cuerpo 46 para converger en el vértice 60. La cola 50 de la cuchilla de mezclado 70 helicoidal comprende un par de los bordes de salida 64, que están radialmente opuestos y orientados hacia el interior, con cada uno de los bordes de salida 64 extendiéndose oblicuamente hacia el interior desde uno de los bordes laterales 56 del cuerpo 46 para converger en el vértice 66.

Típicamente, la cuchilla de mezclado 70 helicoidal está configurada como una hélice circular de giro simple, es decir, comprende un ángulo de rotación de 180 grados y un diámetro y paso constantes. Sin embargo, aunque no se muestra, también pueden utilizarse otras configuraciones, como comprenderán los expertos en la materia. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, los lados laterales 52 de la cuchilla de mezclado 70 helicoidal se estrechan hacia la salida 40, de tal manera que la cuchilla de mezclado 70 helicoidal comprende un grado de conicidad (p. ej., comprende un diámetro lateral proximal a la nariz 48 mayor que un diámetro lateral proximal a la cola 50, etc.). En determinadas realizaciones, la cuchilla de mezclado 70 helicoidal está configurada como una hélice de giro parcial, es decir, comprende un grado de rotación global de menos de 180 grados, tal como de 90 grados, 120 grados, etc.

La cuchilla de mezclado 70 helicoidal puede comprender otras dimensiones que sean variables (es decir, que aumenten y/o disminuyan) a lo largo de su longitud, tales como un paso variable, un gradiente variable de ángulo de rotación, etc. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, la cuchilla de mezclado 70 helicoidal comprende una velocidad de giro uniforme (p. ej., de 0,5, 1, 1,5 o 2, medida por el número de vueltas por longitud) a lo largo de la misma. En otras realizaciones, la cuchilla de mezclado 70 helicoidal puede comprender 2, 3, 4 o más velocidades de giro diferentes a lo largo de su longitud. En ciertas realizaciones, la cuchilla de mezclado 70 helicoidal comprende una relación longitud/diámetro de 0,5 a 5, tal como 0,75, 1, 1,5 o 2 (longitud/diámetro). En ciertas realizaciones, la cuchilla de mezclado 70 helicoidal comprende un eje central paralelo al eje central 24 de la carcasa 22, opcionalmente coaxial con el mismo. En otras realizaciones, la cuchilla de mezclado 70 helicoidal comprende un grado de asimetría (es decir, un eje central inclinado con respecto al eje central 24 de la carcasa 22).

Como se muestra más particularmente en las Figuras 7 y 8, la cuchilla de mezclado 70 helicoidal puede configurarse como una hélice helicoidal derecha/izquierda (es decir, una cuchilla de mezclado helicoidal derecha, mostrada en 72) o una hélice helicoidal izquierda/izquierda (es decir, una cuchilla de mezclado helicoidal izquierda, mostrada en 74). Cuando se utilizan múltiples cuchillas de mezclado 44, como se describe con más detalle a continuación, el mezclador estático 20 puede comprender cuchillas de mezclado helicoidales 72, 74 con devanado a derecha e izquierda.

En ciertas realizaciones, la cuchilla de mezclado 44 se define además como una cuchilla de mezclado corrugada, que se muestra generalmente en 76 en las Figuras 4, 11 y 12. En dichas realizaciones, el cuerpo 46 de la cuchilla de mezclado 76 corrugada comprende una lámina alargada generalmente plana en forma de cheurón que define al menos una, como alternativa una pluralidad de, corrugaciones 78.

Como se muestra, la nariz 48 de la cuchilla de mezclado 76 corrugada comprende un par de los bordes de ataque 58, que están radialmente opuestos y orientados hacia fuera, con cada uno de los bordes de ataque 58 extendiéndose oblicuamente hacia fuera desde uno de los bordes laterales 56 del cuerpo 46 para converger en el vértice 60. La cola 50 de la cuchilla de mezclado 76 corrugada comprende un par de los bordes de salida 64, que están radialmente opuestos y orientados hacia el interior, con cada uno de los bordes de salida 64 extendiéndose oblicuamente hacia el interior desde uno de los bordes laterales 56 del cuerpo 46 para converger en el vértice 66.

La cuchilla de mezclado 76 corrugada comprende típicamente el par de bordes laterales opuestos 56 definidos por el cuerpo 46 dispuesto adyacente a, opcionalmente en relación sellada con, la superficie interior 34 de la carcasa 22. Sin embargo, aunque no se muestra, también pueden utilizarse otras configuraciones, como comprenderán los expertos en la materia a la vista de la presente descripción. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, los lados laterales 52 de la cuchilla de mezclado 76 corrugada se estrechan hacia dentro en dirección a la salida 40, de tal manera que la anchura de la cuchilla de mezclado 76 corrugada en la nariz 48 es mayor que la anchura en la cola 50. En otras realizaciones, la cuchilla de mezclado 76 corrugada comprende una anchura sustancialmente constante a lo largo de la longitud del cuerpo 46 (p. ej., entre los bordes laterales 56).

Las corrugaciones 78 comprenden crestas 80 y/o valles 82, y por lo demás no están particularmente limitadas. Típicamente, como entenderán los expertos en la materia, con respecto a una única corrugación 78, la cresta 80 en la cara 54 de la cuchilla de mezclado 76 corrugada corresponde directamente a un valle 82 concreto en la cara opuesta 54. Las crestas 80 y/o los valles 82 pueden ser puntiagudos, redondeados, etc., y por tanto tener una forma de sección transversal sustancialmente triangular, ovoide, etc. Por ejemplo, las corrugaciones 78 pueden tener forma de V, de W, de U, etc. En ciertas realizaciones, la cuchilla de mezclado 76 corrugada comprende una serie de corrugaciones 78 en forma de V espaciadas a lo largo del cuerpo 46, comprendiendo las corrugaciones en forma de V crestas 80 y valles 82 alternos. En otras realizaciones, la cuchilla de mezclado 76 corrugada comprende una serie de corrugaciones 78 sustancialmente en forma de W. Las corrugaciones 78 se seleccionan independientemente y, por lo tanto, pueden ser uniformes (es decir, con cada una de las crestas 80 y/o valles 82 iguales a cada una de las otras crestas 80 y/o valles 82) o diferentes entre sí, por ejemplo, con respecto a la forma y/o dimensión (p. ej., altura, anchura, etc.) de cualquiera de las crestas 80 y/o valles 82).

El número de corrugaciones 78 individuales no está limitado, y se seleccionará por los expertos en la materia, por ejemplo, en vista de una orientación deseada, anchura, etc. de cada corrugación 78, la longitud total, anchura, grosor, etc. de la cuchilla de mezclado 76 corrugada, etc. En ciertas realizaciones, la cuchilla de mezclado 76 corrugada comprende de 1 a 100, como alternativa de 2 a 50, como alternativa de 3 a 25, como alternativa de 4 a 20, como alternativa de 5 a 15 corrugaciones 78.

Cada una de las corrugaciones 78 se extiende típicamente a lo largo de la totalidad de la cuchilla de mezclado 76 corrugada, es decir, desde un borde de la misma hasta un borde opuesto de la misma. De este modo, cada valle 82 está adaptado para guiar/dirigir un flujo local de fluido a través de la cuchilla de mezclado 76 corrugada. Sin embargo, las corrugaciones 78 pueden orientarse en cualquier dirección, como longitudinalmente para extenderse desde la nariz 48 hasta la cola 50 (p. ej., paralelamente al eje central de la cuchilla de mezclado 76 corrugada), transversalmente para extenderse desde uno a otro de los lados laterales 52 (p. ej., perpendicularmente al eje central de la cuchilla de mezclado 76 corrugada), o inclinadamente para extenderse a través del cuerpo 46 oblicuamente al eje central de la cuchilla de mezclado 76 corrugada. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, las corrugaciones 78 están desplazadas del eje central de la cuchilla de mezclado 76 corrugada en un ángulo de 0 a 90 grados, tal como de 15 a 75, como alternativa de 30 a 60, como alternativa de 40 a 50, como alternativa de 45 grados.

Las corrugaciones 78 pueden estar espaciadas a lo largo del cuerpo 46 o, como alternativa, pueden estar colocadas directamente adyacentes entre sí (p. ej., para maximizar el número de corrugaciones en la cuchilla de mezclado 76 corrugada). Por ejemplo, una de las corrugaciones 78 puede estar separada de otra por una distancia de 0,01 a 10 veces la anchura de la ondulación 78, tal como un múltiplo de 0,1 a 5, como alternativa de 0,25 a 3, como alternativa de 0,5 a 2, de la anchura, como alternativa una distancia igual a la anchura, de la ondulación 78.

En ciertas realizaciones, la cuchilla de mezclado 44 se define además como una cuchilla de mezclado prismática, que se muestra generalmente en 84 en las Figuras 5 y 13-15. En dichas realizaciones, el cuerpo 46 de la cuchilla de mezclado 84 prismática comprende una forma generalmente prismática, tal como una forma prismática triangular.

Como se muestra, la nariz 48 de la cuchilla de mezclado 84 prismática comprende el borde de ataque 58 que se extiende oblicuamente hacia la entrada 38 desde uno de los bordes laterales 56 del cuerpo 46 hasta el vértice 60. La cola 50 de la cuchilla de mezclado 84 prismática comprende los bordes de salida 64 que se extienden oblicuamente hacia la entrada 38 desde uno de los bordes laterales 56 del cuerpo 46 para converger en el vértice 66. El borde de ataque 58 de la cuchilla de mezclado 84 prismática es cónico, con las superficies cónicas frontales 62 que se extienden hacia el interior en dirección a la entrada 38 perpendicularmente al borde de ataque 58 desde las caras 54 para converger en el ángulo de conicidad frontal a1. En ciertas realizaciones, la cuchilla de mezclado 84 prismática comprende una base alargada 86. En ciertas realizaciones, las superficies cónicas frontales 62 se extienden desde la base 86, de tal manera que las caras 54 y las superficies cónicas frontales 62 son las mismas.

La cuchilla de mezclado 84 prismática está dispuesta dentro de la cavidad de mezclado 36 de tal manera que el cuerpo 46 está inclinado oblicuamente con respecto al eje central 24 de la carcasa 22. De este modo, uno de los bordes laterales 56 de la cuchilla de mezclado 84 prismática está típicamente dispuesto adyacente a, opcionalmente en relación sellada con, una porción de la superficie interior 34 de la carcasa 22. El otro de los bordes laterales 56 también puede estar dispuesto adyacente a, opcionalmente en relación sellada con, la superficie interior 34 de la carcasa 22 (es decir, opuesto a la porción adyacente al borde lateral opuesto 56). En algunas realizaciones, la cuchilla de mezclado 84 prismática comprende una altura constante y el borde de ataque 58 y el borde de salida 64 son sustancialmente paralelos entre sí (es decir, el ángulo de ataque y y el ángulo de salida p son iguales). En estas realizaciones, el ángulo de ataque<y>y/o el ángulo de salida p también pueden denominarse ángulo de inclinación de la cuchilla de mezclado 84 prismática. En otras realizaciones, sin embargo, el ángulo de inclinación de la cuchilla de mezclado 84 prismática puede definirse como alternativa como el ángulo con el que el eje central de la cuchilla de mezclado 84 prismática está desplazado respecto al paralelo al eje central 24 de la carcasa 22. En estas realizaciones, la cuchilla de mezclado 84 prismática comprende típicamente un ángulo de inclinación de menos de 90 grados, tal como de 15 a 75, como alternativa de 30 a 60, como alternativa de 40 a 50, como alternativa de 45 grados.

Sin embargo, en ciertas realizaciones, uno de los bordes laterales 56 está separado de la superficie interior 34 de la pared lateral 30. En dichas realizaciones, este borde lateral 56 puede estar inclinado oblicuamente con respecto al eje central 24. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, uno de los bordes laterales 56 está dispuesto en relación sellada con la pared lateral 30 de la carcasa 22, y el otro de los bordes laterales 56 se extiende hacia el interior desde la base 86 hasta el vértice 60, de manera que el otro de los bordes laterales 56 es el mismo es un segundo saliente 58. Sin embargo, en otras realizaciones, uno de los bordes laterales 56 está dispuesto en relación sellada con la otra pared lateral 30 y el otro de los bordes laterales 56 se extiende hacia afuera desde la base 86 hasta el vértice 60, de tal forma que el otro de los bordes laterales 56 es el mismo en un segundo borde de salida 64.

Como se ha indicado anteriormente, la cuchilla de mezclado 44 es un componente del elemento de mezclado 42. En ciertas realizaciones, el elemento de mezclado 42 consiste esencialmente en, como alternativa consiste en, la cuchilla de mezclado 44. En otras realizaciones, sin embargo, el elemento de mezclado 42 comprende más de uno de la cuchilla de mezclado 44 (es decir, una pluralidad de cuchillas de mezclado 44). Como comprenderán los expertos en la materia en vista de la presente descripción, el elemento de mezclado 42 puede comprender cualquier número de cuchillas de mezclado 44, que se seleccionan independientemente y pueden ser iguales o diferentes entre sí de las cuchillas de mezclado 44 del elemento de mezclado 42. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, el elemento de mezclado 42 comprende de 2 a 100 de las cuchillas de mezclado 44, tal como de 2 a 50, como alternativa de 2 a 35, como alternativa de 2 a 30, como alternativa de 2 a 25, como alternativa de 5 a 25, como alternativa de 5 a 20, como alternativa de 10 a 20 de las cuchillas de mezclado 44.

Las palas de mezclado 44 del elemento de mezclado 42 pueden disponerse en cualquier orden, por ejemplo, basándose en el tipo o tipos de palas de mezclado 44 utilizadas, el número de palas de mezclado 44 en la disposición, etc. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el elemento de mezclado 42 comprende una fila de las palas de mezclado 44 dispuestas lateralmente a través de la cavidad de mezclado 36, por ejemplo a lo largo de una anchura o diámetro de la misma, tangencialmente al diámetro de la cavidad de mezclado 36, etc. En dichas realizaciones, la fila puede comprender al menos 2, como alternativa al menos 3, como alternativa al menos 5 de las cuchillas de mezclado 44. Cada cuchilla de mezclado 44 de la fila linda con al menos otra cuchilla de mezclado 44. De este modo, cada una de las cuchillas de mezclado 44 puede estar en contacto o separada de las cuchillas de mezclado 44 adyacentes de la fila. Además, cada una de las cuchillas de mezclado 44 de la fila puede estar dispuesta en la misma orientación o en una orientación diferente con respecto a la otra, como se describe con más detalle a continuación. En algunas de dichas realizaciones, el elemento de mezclado 42 comprende más de una fila, tal como al menos 2, como alternativa al menos 3, como alternativa al menos 5 filas de las cuchillas de mezclado 44, seleccionándose dichas filas independientemente y pueden ser iguales o diferentes respecto de las otras filas (p. ej., con respecto al número de cuchillas de mezclado 44, los tipos de cuchillas de mezclado 44 utilizadas, el espaciado entre cuchillas de mezclado 44 adyacentes, etc.).

En ciertas realizaciones, el elemento de mezclado 42 comprende una pila de las cuchillas de mezclado 44 dispuestas longitudinalmente dentro de la cavidad de mezclado 36, por ejemplo, a lo largo de una longitud de la misma, a lo largo y/o coaxial al eje central 24, etc. En dichas realizaciones, la pila puede comprender al menos 2, como alternativa al menos 3, como alternativa al menos 5 de las cuchillas de mezclado 44. Cada cuchilla de mezclado 44 de la pila linda con al menos otra cuchilla de mezclado 44. De este modo, cada una de las cuchillas de mezclado 44 puede estar en contacto o separada de las cuchillas de mezclado 44 adyacentes de la pila. Además, cada una de las cuchillas de mezclado 44 de la pila puede estar dispuesta en la misma orientación o en una orientación diferente con respecto a la otra, como se describe con más detalle a continuación. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, la pila comprende al menos 2 cuchillas de mezclado 44 adyacentes en relación axialmente desplazada, opcionalmente axialmente ortogonales, entre sí.

En algunas realizaciones, el elemento de mezclado 42 comprende más de una fila, tal como al menos 2, como alternativa al menos 3, como alternativa al menos 5 filas de las cuchillas de mezclado 44, seleccionándose dichas filas independientemente y pueden ser iguales o diferentes respecto de las otras filas (p. ej., con respecto al número de cuchillas de mezclado 44, los tipos de cuchillas de mezclado 44 utilizadas, el espaciado entre cuchillas de mezclado 44 adyacentes, etc.).

Como se ha introducido anteriormente, el tipo, número y/o disposición de las cuchillas de mezclado 44 en el elemento de mezclado 42 se seleccionan independientemente. En realizaciones particulares, el elemento de mezclado 42 comprende una fila de las cuchillas de mezclado 76 corrugadas descritas anteriormente. En dichas realizaciones, cada una de las cuchillas de mezclado 76 corrugadas están dispuestas en paralelo cara a cara espaciadas entre sí. El espaciado no está particularmente limitado, pero generalmente se selecciona de forma que las cuchillas de mezclado 76 corrugadas adyacentes presenten un espacio entre los extremos más externos de las crestas 80 de las corrugaciones 78.

En ciertas realizaciones, como se muestra en las Figuras 11 y 13, las cuchillas de mezclado 76 corrugadas adyacentes de la fila se seleccionan con corrugaciones opuestas, de modo que la dirección de las corrugaciones 78 de una de las cuchillas de mezclado 76 corrugadas no es paralela a la dirección de las corrugaciones 78 de ninguna cuchilla de mezclado 76 corrugada adyacente de la fila. Por ejemplo, en algunas de dichas realizaciones, cada una de las cuchillas de mezclado 76 corrugadas comprende corrugaciones 78 desplazadas del eje central 24 en 45 grados, con las cuchillas de mezclado 76 corrugadas orientadas de tal manera que las corrugaciones 78 de las cuchillas de mezclado 76 corrugadas adyacentes en la fila se extienden perpendiculares entre sí. En otras realizaciones, las cuchillas de mezclado 76 corrugadas están orientadas de tal manera que las corrugaciones 78 de las cuchillas de mezclado 76 corrugadas adyacentes de la fila se extienden paralelas entre sí.

En realizaciones particulares, como se muestra en las Figuras 13-15, el elemento de mezclado 42 comprende una fila de las cuchillas de mezclado 84 prismáticas descritas anteriormente. En dichas realizaciones, cada una de las cuchillas de mezclado 84 prismáticas están dispuestas en relación cruzada espaciada transversalmente entre sí. Más particularmente, cada una de las cuchillas de mezclado 84 prismáticas está inclinada oblicuamente con respecto al eje central 24, alternándose las cuchillas de mezclado 84 prismáticas adyacentes entre dos direcciones opuestas de inclinación en la fila, de tal manera que cada una de las cuchillas de mezclado 84 prismáticas está dispuesta en relación de cruce transversal con cada una de las cuchillas de mezclado 84 prismáticas en la fila. En dichas realizaciones, el elemento de mezclado 42 comprende al menos 2, como alternativa al menos 3, de las cuchillas de mezclado 84 prismáticas en la fila, aunque pueden utilizarse más de las cuchillas de mezclado 84 prismáticas. En ciertas realizaciones, como se muestra en la Figura 15, el elemento de mezclado 42 comprende más de una de las filas de las cuchillas de mezclado 84 prismáticas, tal como 2, 3, 4, 5, o más de dichas filas. En dichas realizaciones, cada una de las filas está típicamente espaciada a lo largo de la longitud de la cavidad de mezclado 36. En algunas realizaciones de este tipo, el elemento de mezclado 42 comprende una pila de cuchillas de mezclado 84 prismáticas. En algunas realizaciones de este tipo, cada una de las cuchillas de mezclado 84 prismáticas de la pila está separada y es coaxial a lo largo de la longitud de la cavidad de mezclado 36 con las cuchillas de mezclado 84 prismáticas adyacentes de la pila. Como tal, un experto en la materia apreciará que, en ciertas realizaciones, el elemento de mezclado 42 comprende una pila de filas de cuchillas de mezclado 84 prismáticas, como se muestra en la Figura 14.

Como se ha indicado anteriormente, el elemento de mezclado 42 es un componente del mezclador estático 20. En ciertas realizaciones, el mezclador estático comprende solo uno de los elementos de mezclado 42. En otras realizaciones, como se muestra en las Figuras 66, 11 y 13, el mezclador estático 20 comprende una pluralidad de elementos de mezclado 42 dispuestos en serie a lo largo del eje central 24 de la carcasa 22.

Como entenderán los expertos en la materia en vista de la presente descripción, la serie de elementos de mezclado 42 puede comprender cualquier número de elementos de mezclado 42 individuales, que se seleccionan independientemente y pueden ser iguales o diferentes respecto de los elementos de mezclado 42 en la serie (p. ej., con respecto a los tipos de cuchillas de mezclado utilizadas, etc.). Por ejemplo, en ciertas realizaciones, el mezclador estático 20 comprende una serie de 2 a 100 de los elementos de mezclado 42, tal como de 2 a 50, como alternativa de 2 a 35, como alternativa de 2 a 30, como alternativa de 2 a 25, como alternativa de 5 a 25, como alternativa de 5 a 20, como alternativa de 10 a 20 de los elementos de mezclado 42.

Cada uno de los elementos de mezclado 42 de la serie es contiguo con (es decir, es adyacente a, como alternativa en contacto con) al menos otro elemento de mezclado 42. Más particularmente, como se entenderá en vista de las Figuras, las cuchillas de mezclado 44 de cada uno de los elementos de mezclado 42 en la serie se encuentra adyacente a las cuchillas de mezclado 44 de otros de los elementos de mezclado 42 en la serie. De este modo, cada una de las cuchillas de mezclado 44 puede estar en contacto o separada de las cuchillas de mezclado 44 de los elementos de mezclado 42 adyacentes de la serie.

Cada uno de los elementos de mezclado 42 de la serie puede estar dispuesto en la misma orientación o en una orientación diferente con respecto a los demás, como se describe con más detalle a continuación. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, el mezclador estático 20 comprende al menos 2 elementos de mezclado 42 adyacentes en relación axialmente desplazada, opcionalmente axialmente ortogonal, entre sí. Cuando están desplazados axialmente, uno de los elementos de mezclado 42 puede estar desplazado rotacionalmente del otro por cualquier cantidad, tal como por 45, 90 o 180 grados, o diversas cantidades diferentes intermedias. Por ejemplo, en algunas realizaciones, uno de los elementos de mezclado 42 puede estar desplazado rotacionalmente respecto del otro de los elementos de mezclado 42 en la serie por una cantidad de 5 a 90 grados, tal como de 15 a 75, como alternativa de 30 a 60, como alternativa de 40 a 50 grados. En otras realizaciones, uno de los elementos de mezclado 42 puede estar desplazado rotacionalmente respecto del otro de los elementos de mezclado 42 en la serie por una cantidad de 95 a 180 grados, tal como de 100 a 170, como alternativa de 110 a 160, como alternativa de 120 a 150 grados.

En algunas realizaciones, como se muestra en la Figura 6, el mezclador estático 20 comprende una serie de elementos de mezclado 42, cada uno de los cuales comprende una sola de las cuchillas de mezclado 70 helicoidales. En dichas realizaciones, los elementos de mezclado 42 se seleccionan de tal manera que los elementos de mezclado 42 adyacentes de la serie alternan entre comprender las cuchillas de mezclado 72, 74 helicoidales de devanado a derecha e izquierda. Los elementos de mezclado 42 están dispuestos en serie de tal manera que las cuchillas de mezclado 70 helicoidales de cada elemento de mezclado 42 contiguo/adyacente están dispuestas de nariz a cola (es decir, nariz 48 con cola 50) dentro de la cavidad de mezclado 36. En algunas de dichas realizaciones, los elementos de mezclado 42 en la serie están desplazados rotacionalmente respecto de cada uno de los elementos de mezclado 42 adyacentes, tal como por 45, 60, 75 o 90 grados. Aunque no se muestran, los elementos de mezclado 42 de la serie no tienen por qué tocarse entre sí, sino que pueden estar espaciados a lo largo de la longitud de la cavidad de mezclado 36.

En ciertas realizaciones, como se muestra en las Figuras 11-12, el mezclador estático 20 comprende una serie de elementos de mezclado 42 cada uno de los cuales comprende una fila de cuchillas de mezclado 76 corrugadas. En dichas realizaciones, los elementos de mezclado 42 están dispuestos en la serie de tal manera que las cuchillas de mezclado 76 corrugadas de cada elemento de mezclado 42 adyacente están dispuestas de nariz a cola (es decir, nariz 48 a cola 50) dentro de la cavidad de mezclado 36. Típicamente, los elementos de mezclado 42 en la serie están desplazados rotacionalmente de cada uno de los elementos de mezclado 42 adyacentes, tal como por 45, 60, 75 o 90 grados. Además, aunque no se muestran, los elementos de mezclado 42 de la serie no están necesariamente en contacto entre sí, sino que pueden estar espaciados a lo largo de la cavidad de mezclado 36.

En realizaciones particulares, como se muestra en la Figura 13, el mezclador estático 20 comprende una serie de elementos de mezclado 42, cada uno de los cuales comprende una fila de cuchillas de mezclado 84 prismáticas. En dichas realizaciones, los elementos de mezclado 42 están dispuestos en la cavidad de mezclado 36 de tal manera que los elementos de mezclado 42 en la serie están desplazados rotacionalmente respecto de cada elemento de mezclado 42 adyacente, tal como por 45, 60, 75, o 90 grados. Además, los elementos de mezclado 42 de la serie no necesitan estar tocándose entre sí, sino que pueden estar espaciados a lo largo de la longitud de la cavidad de mezclado 36.

En ciertas realizaciones, el mezclador estático 20 puede comprender una o más unidades de control de la temperatura. Aunque no se muestran, dichas unidades de control de la temperatura pueden proporcionarse como un componente integral del mezclador estático 20 y/o como un componente auxiliar acoplado/unido al mezclador estático 20 o a otro dispositivo acoplado operativamente al mismo, como cualquiera de los que se describen con más detalle a continuación. Las unidades de control de la temperatura adecuadas pueden comprender, como alternativa, un elemento calefactor, un elemento refrigerador y/o un elemento aislante, cada uno de los cuales puede ser activo o pasivo. Por ejemplo, el calentamiento y/o enfriamiento activos pueden conseguirse por convección de fluidos, por medios eléctricos o termoeléctricos, o por cambio de fase de los materiales en un rango determinado de temperaturas. Los elementos aislantes comprenden típicamente materiales aislantes térmicos, como espumas poliméricas, nanoespumas, materiales sol-gel, lanas de roca y similares, o combinaciones de los mismos, o cámaras de vacío u otras características estructurales conocidas por ralentizar y/o controlar el transporte de calor. En realizaciones particulares, ilustradas por aquellas mostradas en las Figuras 1 y 16, el mezclador estático 20 comprende la unidad de control de la temperatura configurada como una camisa 88 dispuesta sobre la cavidad de mezclado 36 de la carcasa 22. En general, la camisa 88 define una cámara 90 en comunicación fluida con la carcasa 22, y está adaptada para actuar como intercambiador de calor con la pared lateral 30, por ejemplo, para controlar la temperatura de la cavidad de mezclado 36.

La cámara 90 no está particularmente limitada, y puede configurarse con cualquier forma, tamaño y/o dimensiones adecuadas para el uso y las aplicaciones descritas en la presente memoria. Como se muestra con particularidad en la Figura 16B, en ciertas realizaciones, la cámara 90 es sustancialmente tubular en forma, y configurada como una bobina tubular 96 dispuesta alrededor (p. ej., enrollada alrededor) de la cavidad de mezclado 36. En dichas realizaciones, la bobina 96 es típicamente coaxial con la cavidad de mezclado 36, y por lo tanto generalmente comparte el eje central 24. Aunque solo se muestra una única bobina 96, la cámara 90 puede comprender múltiples bobinas 96 de diámetro variable, de forma que la cámara 90 puede configurarse como una bobina de doble capa (no mostrada) que comprende una bobina interior (p. ej., como la mostrada como la bobina tubular 96) dispuesta alrededor/enrollada alrededor de la cavidad de mezclado 36, y una bobina exterior dispuesta alrededor/enrollada alrededor de la bobina interior. Un experto en la materia apreciará que la cámara 90 no se limita a la configuración tubular descrita anteriormente, sino que puede implementarse en cualquier otra configuración adecuada para el intercambio de calor con la cavidad de mezclado 36. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, la cámara 90 está configurada como un espacio continuo y abierto que rodea la cavidad de mezclado 36.

La cubierta 88 comprende típicamente un orificio de entrada 92 y un orificio de salida 94, que están adaptados independientemente para el flujo de un agente de calentamiento y/o enfriamiento (p. ej., aire, un refrigerante, un fluido caliente como agua, etc.) dentro y fuera, respectivamente, de la cámara 90 desde el exterior de la cubierta 88. En particular, el orificio de entrada 92 está configurado para facilitar la introducción (es decir, la entrada) del agente de calentamiento y/o enfriamiento en la cámara 90, y el orificio de salida 94 está configurado para facilitar la extracción (es decir, la salida) del agente de calentamiento y/o enfriamiento de la cámara de mezcla 90. Como tal, el orificio de entrada 92 y el orificio de salida 94 definen cada uno independientemente un canal para el paso del agente de calentamiento y/o enfriamiento a través del mismo. El orificio de entrada 92 y el orificio de salida 94 pueden tener un tamaño, una forma y/o una configuración independientes, y pueden estar integrados en la cubierta 88, fijados a ella y/o conectados y/o sujetos a ella de otro modo. Como comprenderán los expertos en la materia, el diámetro de la cámara 90, el orificio de entrada 92 y el orificio de salida 94 pueden seleccionarse independientemente, por ejemplo, para controlar la velocidad a la que se introduce y/o extrae material de la cámara 90 de la camisa 88, respectivamente.

En algunas realizaciones, el orificio de entrada 92 y/o el orificio de salida 94 son de tamaño variable. Por otra parte, también debe apreciarse que la cámara 90 puede ser unidireccional o bidireccional, de tal forma que, en algunas realizaciones, el puerto de salida 94 puede usarse como entrada para el agente calentamiento y/o enfriamiento y el puerto de entrada 92 puede usarse como una salida para el agente de calentamiento y/o enfriamiento.

En ciertas realizaciones, como se muestra con particularidad en la Figura 16A, la cubierta 88 es monolítica en construcción con la carcasa 22. Por ejemplo, en algunas de estas realizaciones, la pared lateral 30 de la carcasa 22 define la cámara 90 y, opcionalmente, los puertos de entrada y salida 92, 94.

Además de la cubierta 88, la carcasa 22 puede comprender cualquier componente y/o estructura adicional, como medios de conexión 98 para fijar componentes adicionales al primer extremo 26 y/o al segundo extremo 28. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 1, en ciertas realizaciones, la carcasa 22 comprende medios de conexión 98 tanto en el segundo extremo 28 (p. ej., ilustrados como roscas 100 en la salida 42) como en el primer extremo 26 (p. ej., ilustrados como placa de conexión 102 que define orificios para pernos 104). Los medios de conexión adecuados incluyen cierres (p. ej., cierres roscados como pernos, tornillos, etc., cierres de empuje, cierres de abrazadera, etc.) conectores (p. ej., conectores rápidos, conectores/conexiones roscados, etc.), acoplamientos (p. ej., acoplamientos macho-hembra, acoplamientos a presión, etc.) abrazaderas, adhesivos y similares, así como diversas combinaciones de los mismos.

Con respecto al mezclador estático 20 en su conjunto (es decir, no limitada por una configuración particular), los diversos componentes, y elementos de dichos componentes, del mezclador estático 20 descrito anteriormente (p. ej., la carcasa 22, los elementos de mezclado 42, la camisa 88, etc.) pueden fabricarse del mismo material o de materiales diferentes, como uno cualquiera o varios de los materiales descritos a continuación. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, la carcasa 22 es monolítica en construcción y sustancialmente homogénea en composición (p. ej., de tal manera que la pared lateral 30, la entrada 38 y la salida 40 están formadas integralmente y/o formadas de una sola pieza de material). En estas u otras realizaciones, la cubierta 88 y la carcasa 22 son monolíticas en construcción, como se ha descrito anteriormente, y pueden comprender independientemente el mismo o diferente material la una de la otra.

Por ejemplo, en ciertas realizaciones, cada una de las cuchillas de mezclado 44 es monolítica en su construcción y sustancialmente homogénea en su composición, y puede comprender independientemente el mismo o diferente material que la carcasa 22 y/o la camisa 88. En estas u otras realizaciones, cada fila y/o pila de las cuchillas de mezclado 44 es monolítica en construcción y, opcionalmente, sustancialmente homogénea en composición. En ciertas realizaciones, cada elemento de mezclado 42 es monolítico en construcción y, opcionalmente, sustancialmente homogéneo en composición, y puede comprender el mismo o diferente material que la carcasa 22 y/o la camisa 88. En algunas realizaciones de este tipo, el mezclador estático 20 comprende la serie de los elementos de mezclado 42, siendo la serie monolítica en su construcción y, opcionalmente, sustancialmente homogénea en su composición. En realizaciones particulares, el elemento de mezclado 42, como alternativa la serie de elementos de mezclado 42, y la carcasa 22 son monolíticos en construcción y, opcionalmente, sustancialmente homogéneos en composición. En algunas de dichas realizaciones, la carcasa 22, la camisa 88 y el elemento de mezclado 42, como alternativa la serie de elementos de mezclado 42, son de construcción monolítica y, opcionalmente, de composición sustancialmente homogénea.

No obstante las realizaciones anteriores, la carcasa 22, la camisa 88 y el elemento o elementos de mezclado 42 pueden comprender cada uno independientemente múltiples componentes de distintas composiciones unidos entre sí (p. ej., mediante conexiones permanentes, semipermanentes o no permanentes). Además, cada componente puede estar formado por una combinación de diferentes materiales y, por tanto, no tener una composición homogénea. Por ejemplo, no es necesario que las cuchillas de mezclado 44 tengan la misma composición de material que la pared lateral 30, pero sin embargo pueden estar unidas entre sí y/o formadas integralmente con ella.

Los materiales adecuados para su uso en el mezclador estático 20, o en uno o más de sus componentes (p. ej., la carcasa 22, la camisa 88, el elemento o elementos de mezclado 42, y las diversas partes/componentes de los mismos, como las cuchillas de mezclado 44) incluyen metales (p. ej., aceros, aluminios, magnesio, zinc, níquel, titanio, aleaciones, etc.).), resinas (p. ej., resinas termoestables y/o termoplásticas, como epoxi, silicona, acrílico, uretano, bismaleimida, fenólicos, ésteres vinílicos, ésteres de cianato, poliamida, poliimida, polipropileno, polietileno, poliéster, etc.) y otros materiales poliméricos, cerámicas y combinaciones de los mismos. Sin embargo, pueden utilizarse innumerables materiales para fabricar los componentes y elementos del mezclador estático 20, como cualquiera de los que se describen a continuación, seleccionándose cada uno de ellos en función de la disponibilidad, el coste, el rendimiento/las aplicaciones finales, etc. Como tales, los metales, aleaciones metálicas y resinas no son exhaustivos de los materiales adecuados que pueden utilizarse. Además, debe apreciarse que una superficie o porción de la misma de un componente particular del mezclador estático 20 puede estar recubierta, pintada y/o impregnada con un material que tenga las características deseadas, incluyendo, pero sin limitarse a, las descritas anteriormente o a continuación. Además, un experto en la materia apreciará fácilmente que los materiales particulares se seleccionarán basándose en las características y/o funciones del mezclador estático 20 o de componentes particulares del mismo. Por ejemplo, un experto en la materia comprenderá que la composición y construcción de, por ejemplo, las cuchillas de mezclado 44 controlará la elasticidad de estos elementos, por ejemplo, con respecto a la fuerza que dichos elementos pueden tolerar antes de desviarse, doblarse, romperse, etc.

En diversas realizaciones, el mezclador estático 20 comprende una resina u otro material polimérico similar. En algunas realizaciones de este tipo, la carcasa 22, los uno o más elementos mezcladores 42, y la camisa 88 (si está presente) comprenden cada uno una resina, que puede ser la misma o diferente de la resina del otro o los otros componentes. Algunos ejemplos de resinas adecuadas comprenden típicamente el producto de reacción de un monómero y un agente de curado, aunque también pueden utilizarse resinas formadas por monómeros autopolimerizantes (es decir, aquellos que actúan como monómero y como agente de curado). Se debe apreciar que dichas resinas se denominan/identifican convencionalmente según un grupo funcional particular presente en el producto de reacción. Por ejemplo, la expresión “ resina de poliuretano” representa un compuesto polimérico que comprende un producto de reacción de un isocianato (es decir, un monómero) y un poliol (es decir, un agente de curado de cadena extendida). La reacción del isocianato y el poliol crea grupos funcionales de uretano, que no estaban presentes en el monómero sin reaccionar ni en el agente de curado. Sin embargo, también se aprecia que, en algunos casos, las resinas se denominan según un grupo funcional concreto presente en el monómero (es decir, un sitio de curado). Por ejemplo, la expresión “ resina epoxi” representa un compuesto polimérico que comprende un producto de reacción reticulado de un monómero que tiene uno o más grupos epóxido (es decir, un epóxido) y un agente de curado. Sin embargo, una vez curada, la resina epoxi ya no es un epóxido, o ya no incluye grupos epóxido, sino cualquier grupo epóxido no reaccionado o residual (es decir, sitios de curado), que puede permanecer después del curado, según se entiende en la técnica. En otros casos, sin embargo, las resinas pueden denominarse según un grupo funcional presente tanto en el monómero como en el producto de reacción (es decir, un grupo funcional sin reaccionar).

En algunas realizaciones, la resina se selecciona entre resinas termoestables y resinas termoplásticas. Algunos ejemplos de resinas termoestables y/o termoplásticas adecuadas son las poliamidas (PA), como los nilones; poliésteres como los tereftalatos de polietileno (PET), los tereftalatos de polibutileno (PBT), los tereftalatos de politrimetileno (PTT), los naftalatos de polietileno (PEN), los poliésteres cristalinos líquidos y similares; poliolefinas como los polietilenos (PE), los polipropilenos (PP), los polibutilenos y similares; resinas estirénicas; polioximetilenos (POM) como el homopolímero de acetal; policarbonatos (PC); polimetilmetacrilatos (PMMA); cloruros de polivinilo (PVC); sulfuros de polifenileno (PPS); óxido de polifenileno (PPO), éteres de polifenileno (PPE); poliimidas (PI); poliamidimidas (PAI); polieterimidas (PEI); polisulfonas (PSU); polietersulfonas; policetonas (PK); polietercetonas (PEK); polieteretercetonas (PEEK); polietercetonacetonas (PEKK); poliarilatos (PAR); polieternitrilos (PEN); tipo resol; resinas epoxi, de tipo urea (p. ej., de tipo melamina); resinas fenoxi; resinas fluoradas, como los politetrafluoroetilenos; elastómeros termoplásticos, como tipos de poliestireno, tipos de poliolefina, tipos de poliuretano, tipos de poliéster, tipos de poliamida, tipos de polibutadieno, tipos de poliisopreno, tipos de fluoro y similares; y copolímeros, modificaciones y combinaciones de los mismos. Los expertos en la materia seleccionarán las resinas concretas, p. ej., en función del material que se vaya a mezclar, el entorno donde se vaya a utilizar el mezclador estático 20, el método o métodos de fabricación y/o la técnica o técnicas seleccionadas para preparar el mezclador estático 20, etc. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, el mezclador estático 20 se prepara mediante fabricación aditiva utilizando un material seleccionado entre resinas epoxi, resinas de uretano, elastómeros termoplásticos de uretano, acrilatos de uretano y/o polímeros curables por UV o precursores de los mismos.

En ciertas realizaciones, el mezclador estático 20, o uno o más de sus componentes (p. ej., la carcasa 22, el elemento o elementos de mezclado 42, la camisa 88 (si está presente), y las diversas porciones/componentes de la misma, como las cuchillas de mezclado 44) se forma mediante un proceso de fabricación aditiva (Am ). A continuación se describen diversos procesos particulares, incluidos métodos y materiales particulares que pueden utilizarse, de forma independiente o colectiva, en o como proceso AM para formar el mezclador estático 20, o uno o más de los componentes del mismo.

Puede utilizarse cualquier proceso AM para formar el mezclador estático 20, o uno o más de sus componentes. En general, los procesos de Am , como la impresión 3D, suelen denominarse o clasificarse en función de una clase concreta de impresora 3D utilizada en el proceso de impresión 3D. Entre los ejemplos de estos tipos específicos de procesos de impresión 3D se incluyen fabricación aditiva por extrusión directa, fabricación aditiva líquida, fabricación de filamento fundido, modelado por deposición fundida, deposición directa de tinta, inyección de material, poliinyección, extrusión por jeringa, sinterización por láser, fusión por láser, estereolitografía, lecho de polvo (inyección de aglutinante), fusión por haz de electrones, fabricación de objetos laminados, formación de polvo por láser, inyección de tinta y similares. Dichos procesos pueden utilizarse independientemente o en combinación en el método de la presente descripción. Las impresoras 3D incluyen impresoras de fabricación aditiva por extrusión, impresoras de fabricación aditiva líquida, impresoras de fabricación de filamento fundido, impresoras de modelado por deposición fundida, impresoras de deposición directa de tinta, impresoras de sinterización selectiva por láser, impresoras de fusión selectiva por láser, impresoras de estereolitografía, impresoras de lecho de polvo (inyección de aglutinante), impresoras de chorro de material, impresoras de sinterización directa de metal por láser, impresoras de fusión por haz de electrones, impresoras de deposición para fabricación de objetos laminados, impresoras de deposición de energía dirigida, impresoras de conformación de polvo por láser, impresoras de poliinyección, impresoras de chorro de tinta, impresoras de chorro de material e impresoras de extrusión por jeringa.

Como se ha descrito anteriormente, en ciertas realizaciones, uno o más componentes del mezclador estático 20 pueden ser monolíticos en su construcción y sustancialmente homogéneos en su composición. En dichas realizaciones, estos uno o más componentes pueden formarse como una construcción unitaria en un único proceso de AM. Sin embargo, cada componente del mezclador estático 20 puede formarse independientemente, utilizando el mismo o diferente proceso de AM, y posteriormente ensamblarse y/o fusionarse/acoplarse/conexionarse para preparar el mezclador estático 20. Por ejemplo, en algunas realizaciones, cada una de las cuchillas de mezclado 44 se forma mediante el proceso AM. En estas u otras realizaciones, cada fila y/o pila de las cuchillas de mezclado 44, como alternativa cada elemento de mezclado 42, como alternativa la serie de elementos de mezclado 42 en su conjunto, se forma mediante el proceso AM, por ejemplo como una construcción única o como piezas individuales que posteriormente se ensamblan juntas. En ciertas realizaciones, la carcasa 22 y la cubierta 88 se forman mediante el proceso AM, p. ej., como una única construcción o como piezas individuales que posteriormente se ensamblan juntas. En determinadas realizaciones, todo el mezclador estático 20, que comprende la carcasa 22, el elemento de mezclado 42 o la serie de elementos de mezclado 42, y la camisa 88 se forma mediante el proceso AM. En algunas de estas realizaciones, el mezclador estático 20 se forma como piezas/componentes individuales, que posteriormente se ensamblan y/o fusionan/acoplan/conectan para preparar el mezclador estático 20. En otras de dichas realizaciones, el mezclador estático 20 se forma mediante el proceso AM como una única construcción. Por supuesto, un experto en la materia apreciará fácilmente que pueden utilizarse pasos de procesamiento posteriores a la formación (p. ej., tratamientos superficiales, conformado, roscado, lijado, etc.), independientemente de si el mezclador estático 20 se forma como un conjunto de una sola construcción unitaria. Como comprenderán los expertos en la materia a la vista de la presente descripción, son adecuados diferentes métodos de AM para preparar el mezclador estático 20 y/o características particulares del mismo. Por ejemplo, cuando se desea una construcción monolítica, formas intrincadas, y/o tamaños pequeños, pueden utilizarse estereolitografía (SLA), proyección digital de luz (DLP), y variaciones de las mismas, así como métodos que utilicen métodos de polimerización de dos fotones.

Notablemente, el mezclador estático 20 proporciona una caída de presión reducida durante su uso, lo que resulta en un flujo más suave y/o más controlable de fluido a través de la cavidad de mezclado 36 en comparación con los mezcladores estáticos convencionales, como se evidencia en los ejemplos de la presente memoria, como se describe con más detalle a continuación. Esta menor caída de presión permite una mayor funcionalidad, como cuando se mezclan composiciones reactivas de dos partes. Por ejemplo, la mezcla uniforme de siliconas de dos componentes es fundamental para la fabricación aditiva por extrusión de silicona (SEAM). Por ello, los mezcladores estáticos convencionales se emplean con frecuencia debido a su gran eficacia de mezclado. Sin embargo, estos mezcladores estáticos convencionales comprenden una presión que se produce en el proceso de mezclado, lo que provoca un retraso en la salida y una dosificación excesiva o insuficiente de silicona. Esta variabilidad socava la deposición excesiva o insuficiente de silicona, que es una de las principales ventajas de SEAM, lo que lleva a la frustración del propósito, a defectos en las piezas o al fracaso absoluto. El mezclador estático de la invención presenta una tasa de sobreextrusión y una consistencia significativamente reducidas, debido a una menor necesidad de presión debida al diseño mejorado de los elementos de mezclado 42.

El mezclador estático 20 puede utilizarse para mezclar una variedad de materiales diferentes, que pueden ser fluidos, suspensiones, emulsiones, etc. Algunos ejemplos de usos particulares del mezclador estático 20 incluyen la mezcla de reactivos antes (es decir, en línea y delante) de un reactor químico, la homogeneización de la temperatura de fluidos antes y/o después de una fuente de calentamiento o enfriamiento (p. ej., la unidad de control de la temperatura y/o un elemento de calentamiento y/o enfriamiento de la misma), la homogeneización de fluidos con aditivos, el inicio de una reacción de curado de un sistema curable multicomponente, etc.

En ciertas realizaciones, el mezclador estático 20 se utiliza para mezclar, como alternativa homogeneizar, al menos dos fluidos diferentes. Los fluidos adecuados para su uso en el método de mezcla no están específicamente limitados, y pueden estar en forma líquida o gaseosa. Como tal, es de apreciar que una fuente de un fluido es típicamente en comunicación fluida con la entrada 38 durante el uso. En ciertas realizaciones, la entrada 38 está en comunicación fluida con una o más fuentes de reactivos líquidos y/o gaseosos, líquidos y/o gaseosos calentados o enfriados, aditivos, etc.

También se proporciona un método para homogeneizar al menos dos fluidos diferentes (es decir, el “ método de mezcla” ) utilizando el mezclador estático 20. El método de mezclado comprende hacer fluir los fluidos simultáneamente a través de la cavidad de mezclado 36 del mezclador estático 20, homogeneizando así los fluidos. En ciertas realizaciones, el método de mezclado comprende además el enfriamiento de la cavidad de mezclado 36 a través de la camisa 88 (p. ej., haciendo pasar un refrigerante a través de la cámara 90).

También se proporciona un sistema de fabricación aditiva que comprende el mezclador estático 20, y se muestra generalmente en 106 en la realización de la Figura 17 a modo de ejemplo. Tal como se muestra, el sistema de fabricación aditiva 106 (es decir, el “ sistema AM 106” ) comprende generalmente el mezclador estático 20 y una boquilla 108 acoplada operativamente a la carcasa 22 (p. ej., a través de medios de conexión 98) en el segundo extremo 28 de tal manera que la boquilla 108 está en comunicación fluida con la cavidad de mezclado 36 a través de la salida 40. En ciertas realizaciones, el sistema AM 106 comprende además una plataforma 110 y/o un cabezal 112, cada uno de los cuales puede moverse independientemente en cualquier dirección con respecto al otro y/o a un artículo que se esté preparando durante su uso.

Si bien se ilustra mediante las realizaciones anteriores, se aprecia que el sistema AM 106 puede ser/incluir cualquier aparato que comprenda el mezclador estático 20 y una boquilla (p. ej., la boquilla 108) desde la que pueda dispensarse una composición. Por ejemplo, la propia salida 40 puede adaptarse para su uso como la boquilla 108. Como tal, el sistema AM 106 puede ser una impresora 3D, o cualquier otro aparato de este tipo capaz de dispensar un material para construir artículos 3D, a los que generalmente se hace referencia o se engloban en el ámbito de una impresora 3D.

También debe apreciarse que un sistema AM puede incluir una unidad de mezcla activa, además o en lugar del mezclador estático, e incluir una unidad de control de la temperatura, adyacente, alrededor o dispuesta cerca de la unidad de mezcla activa. La unidad de mezcla activa puede contener uno o más componentes móviles, p. ej., elementos de mezclado que no son estacionarios, a diferencia de un mezclador estático sin partes móviles. Por ejemplo, las figs. 24A y 24B ilustran unidades de mezcla activas que incluyen unidades de control de la temperatura en un sistema AM.

La presente descripción hace referencia a la norma publicada por la Organización Internacional de Normalización (ISO) y ASTM International titulada “ Fabricación aditiva - Principios generales - Terminología” , y designada ISO/ASTM 52900:2015 [ASTM F2792] (anteriormente designación ASTM F2792 - 12a, titulada “Terminología estándar para las tecnologías de fabricación aditiva” ). Según esta norma, “ impresora 3D” se define como “ una máquina utilizada para la impresión 3D” e “ impresión 3D” se define como “ la fabricación de objetos mediante la deposición de un material utilizando un cabezal de impresión, una boquilla u otra tecnología de impresión” . “ La fabricación aditiva (AM)” se define como “ un proceso de unión de materiales para fabricar piezas [es decir, “ material unido que forma un elemento funcional que podría constituir la totalidad o una sección de un producto previsto” ] a partir de datos de modelos 3D, normalmente capa sobre capa, a diferencia de las metodologías de fabricación sustractiva” Entre los sinónimos/términos históricos asociados y englobados por la impresión 3D se incluyen fabricación aditiva, procesos aditivos, técnicas aditivas, fabricación aditiva por capas, fabricación por capas, fabricación sólida de forma libre y fabricación de forma libre. La AM también puede denominarse prototipado rápido (RP). Tal y como se utiliza en la presente memoria, “ impresión 3D” es generalmente intercambiable con “ fabricación aditiva” y viceversa.

En diversas realizaciones, el sistema AM 106 puede definirse además, o describirse de otro modo como, una impresora de fabricación de filamento fundido, una impresora de modelado por deposición fundida, una impresora de deposición directa de tinta, una impresora de sinterización selectiva por láser, una impresora de fusión selectiva por láser, una impresora de estereolitografía, una impresora de lecho de polvo (chorro de aglutinante), una impresora de chorro de material, una impresora de sinterización directa de metal por láser, una impresora de fusión por haz de electrones, una impresora de deposición de fabricación de objetos laminados, una impresora de deposición de energía dirigida, una impresora de formación de polvo por láser, una impresora de poliinyección, una impresora de chorro de tinta, una impresora de chorro de material, y/o una impresora de extrusión por jeringa.

Pueden incorporarse o utilizarse componentes, elementos o dispositivos adicionales de tecnología de impresión AM/3D (p. ej., físicos y/o electrónicos) junto con el sistema AM 106. Algunos ejemplos de dichos componentes, elementos o dispositivos incluyen extrusoras, bases/plataformas de impresión (p. ej., bases/plataformas de impresión estacionarias y/o controladas por movimiento), diversos sensores/detectores (p. ej., cámaras, sensores láser de desplazamiento), ordenadores y/o controladores, y similares, que pueden utilizarse independientemente o como parte del sistema AM 106 (p. ej., con los componentes en comunicación electrónica entre sí). Asimismo, la impresión 3D se asocia generalmente a una serie de tecnologías relacionadas que se utilizan para fabricar objetos físicos a partir de fuentes de datos generadas por ordenador. Algunos de estos procesos específicos se incluyen en la presente memoria con referencia a impresoras 3D concretas. Además, algunos de estos procesos, y otros, se describen con más detalle a continuación. En consecuencia, muchos componentes y tecnologías pueden ser utilizados en relación con el método de esta descripción, como se entenderá mejor en vista de la descripción a continuación.

También se proporciona un método para formar un artículo tridimensional (3D) con el sistema AM 106 (es decir, el “ método AM” ) (no mostrado). El método AM incluye I) formar una composición con el mezclador estático 20. El método AM comprende además II) imprimir la composición sobre un sustrato con el sistema AM 106 para dar una primera capa sobre el sustrato. Opcionalmente, los pasos I) y II) pueden repetirse con composiciones seleccionadas independientemente para cualesquiera capas adicionales. Además, opcionalmente, el método AM puede comprender la exposición de la(s) capa(s) a una condición de solidificación.

La formación de la composición con el mezclador estático 20 no está limitada, y puede llevarse a cabo como se ha descrito anteriormente, utilizando cualquier material adecuado para formar una composición adecuada para su uso en un proceso AM. Más adelante se describen ejemplos de materiales específicos.

En general, la impresión de la composición sobre el sustrato para dar la primera capa puede imitar cualquiera de los procesos de impresión 3D mencionados anteriormente, u otros procesos de impresión 3D entendidos en el arte. Se describen ejemplos específicos de procesos de impresión 3D en las patentes de EE. UU. N.° 5.204.055 y 5.387.380. La impresión 3D se asocia generalmente a una serie de tecnologías relacionadas que se utilizan para fabricar objetos físicos a partir de fuentes de datos generadas por ordenador. Algunos de estos procesos específicos se incluyen anteriormente con referencia a impresoras 3D concretas. Además, algunos de estos procesos, y otros, se describen con más detalle a continuación.

Normalmente, los procesos de impresión AM/3D tienen un punto de partida común, que es una fuente de datos generada por ordenador o un programa que puede describir un objeto. La fuente de datos o el programa generados por ordenador pueden basarse en un objeto real o virtual. Por ejemplo, se puede escanear un objeto real con un escáner 3D y utilizar los datos escaneados para crear la fuente de datos o el programa generados por ordenador. Como alternativa, la fuente de datos o el programa generados por ordenador pueden diseñarse desde cero. La fuente de datos o el programa generados por ordenador suelen convertirse a un formato de archivo de lenguaje de teselación estándar (STL); no obstante, también se pueden utilizar otros formatos de archivo. Por lo general, el archivo se lee en un software de impresión 3D, que toma el archivo y, opcionalmente, la información introducida por el usuario para separarlo en cientos, miles o incluso millones de “ rodajas” . El software de impresión 3D suele generar instrucciones de máquina, que pueden estar en forma de código G, que la impresora 3d lee para construir cada corte. Las instrucciones de la máquina se transfieren a la impresora 3D (es decir, al sistema AM 106), que a continuación construye el objeto, capa por capa, basándose en esta información de corte en forma de instrucciones de la máquina. Los grosores de estas secciones pueden variar.

En diversas realizaciones, II) la impresión de la composición sobre un sustrato imita un proceso convencional de extrusión de material. La extrusión de material generalmente funciona mediante la extrusión de material (en este caso, la composición) a través de una boquilla (p. ej., la boquilla 108) para imprimir una sección transversal de un objeto, que puede repetirse para cada capa posterior. La boquilla 108 puede calentarse, enfriarse o manipularse de otro modo durante la impresión, lo que puede ayudar a dispensar la composición concreta. En estas u otras realizaciones, el método AM imita un proceso convencional de inyección de material. Las impresoras de chorro de material suelen parecerse a las impresoras de papel tradicionales, p. ej., las impresoras de chorro de tinta. En la inyección de material, un cabezal de impresión se desplaza por una zona de impresión inyectando la composición concreta. Repitiendo este proceso se construye el objeto capa a capa. Más específicamente, durante la impresión, la boquilla 108 y/o la plataforma de construcción 110 generalmente se mueven en el plano X-Y (horizontal) antes de moverse en el plano del eje Z (vertical) una vez que se ha completado cada capa. De este modo, el objeto que se convierte en el artículo 3D se construye capa a capa de abajo hacia arriba. Este proceso puede utilizar el material para dos fines distintos, construir el objeto y soportar voladizos para evitar la extrusión de material en el aire.

Las condiciones ambientales pueden manipularse o controlarse durante la impresión. Por ejemplo, si se desea, el sustrato puede calentarse, enfriarse, vibrarse mecánicamente o manipularse de otro modo antes, durante y/o después de los pasos de impresión para ayudar a la solidificación y/o curado. Además, la boquilla puede calentarse o enfriarse antes, durante y/o después de imprimir la primera composición. Como se ha indicado anteriormente, se puede utilizar más de una boquilla y cada una de ellas puede tener propiedades o parámetros seleccionados de forma independiente. Además, el método AM puede llevarse a cabo en un entorno calentado o humedecido, de modo que la solidificación y el curado se inicien después de cada paso de la impresión. En realizaciones particulares, las composiciones, el mezclador estático 20, la boquilla 108, u otros componentes del sistema AM 106 pueden manipularse (p. ej., controlarse de tal manera que múltiples composiciones, sustratos, o sustratos multiparte puedan mezclarse y/o unirse sin iniciar significativamente el curado del material (p. ej., solidificación). De este modo, las composiciones multiparte pueden almacenarse en diferentes condiciones (p. ej., con respecto a la temperatura, humedad/ambiente, etc.), y posteriormente mezclarse justo antes de la impresión para acomodar y utilizar selectivamente diferentes velocidades de curado, por ejemplo, para formar componentes multiparte.

Opcionalmente, el objeto u objetos resultantes pueden someterse a diferentes regímenes de postprocesado, como calentamiento adicional, solidificación, infiltración, horneado y/o cocción. Esto puede hacerse, por ejemplo, para acelerar el curado de cualquier aglutinante, para reforzar el artículo 3D preparado, para eliminar cualquier aglutinante curado/curado (p. ej., por descomposición), para consolidar el material del núcleo (p. ej., por sinterización/fundición), y/o para formar un material compuesto que mezcle las propiedades del polvo y del aglutinante.

Opcionalmente, los pasos I) y II) pueden repetirse con composiciones seleccionadas independientemente para capas adicionales según se desee. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, el método comprende además III) formar una segunda composición con el mezclador estático 20, y IV) imprimir la segunda composición sobre la primera capa con el sistema AM 106 para dar una segunda capa sobre la primera capa. En dichas realizaciones, la segunda capa solo puede entrar en contacto con una parte de una superficie expuesta de la primera capa. Por ejemplo, dependiendo de la forma deseada del artículo 3D, la segunda capa puede construirse sobre la primera capa de forma selectiva (es decir, solo sobre una parte de ella).

La segunda composición puede ser la misma o diferente de la primera composición utilizada para formar la primera capa. Como tal, cualquier descripción anterior relativa a la formación y/o impresión de la primera composición para formar la primera capa es también aplicable a la formación y/o impresión de la segunda composición sobre la primera capa para formar la segunda capa, y cada aspecto de cada paso se selecciona independientemente. El método AM puede comprender opcionalmente la repetición de los pasos I) y II) (y/o los pasos III) y/o IV)) con composiciones seleccionadas independientemente para cualesquiera capas adicionales. La primera capa, la segunda capa (o capa posterior o última), y cualesquiera capas adicionales, opcionalmente incluidas como se describe a continuación, se denominan colectivamente en la presente memoria “ las capas” . “ Las capas” , tal como se utilizan aquí en plural, pueden referirse a las capas en cualquier fase del método AM, p. ej., en un estado no solidificado y/o no curado, en un estado parcialmente solidificado y/o parcialmente curado, en un estado solidificado o de curado final, etc. En general, cualquier descripción que se haga a continuación relativa a una capa concreta es también aplicable a cualquier otra capa, ya que las capas se forman y seleccionan independientemente.

En general, cada una de las capas puede tener distintas dimensiones, incluidos el grosor y la anchura. Las tolerancias de grosor y/o anchura de las capas pueden depender del aparato, la boquilla y/o el proceso de impresión utilizado, teniendo ciertos procesos de impresión resoluciones relativamente altas y otras resoluciones relativamente bajas. Los grosores de las capas pueden ser uniformes o pueden variar, y los grosores medios de las capas pueden ser iguales o diferentes. Dependiendo de la configuración de la primera capa y de las capas adicionales, el grosor puede referirse a un grosor medio y puede ser uniforme o no uniforme. El grosor medio se asocia generalmente al grosor de la capa inmediatamente después de la impresión. En diversas realizaciones, las capas tienen independientemente un grosor medio de aproximadamente 1 a aproximadamente 1.000.000, de aproximadamente 1 a aproximadamente 10.000, de aproximadamente 2 a aproximadamente 1.000, de aproximadamente 5 a aproximadamente 750, de aproximadamente 10 a aproximadamente 500, de aproximadamente 25 a aproximadamente 250, o de aproximadamente 50 a 100 pm. También se contemplan grosores más finos y más gruesos. Esta descripción no se limita a ninguna dimensión particular de cualquiera de las capas. Por ejemplo, el artículo tridimensional puede constar de una sola capa y tener un grosor de 2 metros.

En ciertas realizaciones, el método AM comprende exponer la(s) capa(s) a una condición de solidificación. La condición de solidificación puede ser cualquier condición que contribuya a la solidificación de las capas. Por ejemplo, la solidificación puede ser el resultado del curado o del aumento de la densidad de reticulación de las capas. Como alternativa, la solidificación puede ser el resultado de un cambio físico dentro de una capa, p. ej., el secado o la eliminación de cualquier vehículo que pueda estar presente en cualquiera de las composiciones y/o capa(s) correspondiente(s), como se describe a continuación con respecto a composiciones adecuadas. Dado que cada capa se selecciona independientemente, la condición de solidificación puede variar para cada capa.

Dependiendo de una selección de la composición particular, como se describe a continuación, la condición de solidificación puede seleccionarse entre: (i) exposición a la humedad; (ii) exposición al calor; (iii) exposición a la irradiación; (iv) temperatura ambiente reducida; (v) exposición al disolvente; (vi) exposición a vibraciones mecánicas; o (vii) cualquier combinación de (i) a (vi). La condición de solidificación típicamente solidifica al menos parcialmente, como alternativa solidifica, las capas.

Las capas pueden exponerse a la condición de solidificación en cualquier momento del método AM, y no es necesario retrasar la exposición a la condición de solidificación hasta que se hayan formado dos o más capas en el método AM. Por ejemplo, las capas pueden exponerse a la condición de solidificación individual y/o colectivamente. Específicamente, la primera capa puede exponerse a la condición de solidificación para solidificar al menos parcialmente la primera capa antes de formar la segunda capa sobre ella. En estas realizaciones, la exposición de la primera capa a la condición de solidificación forma una primera capa solidificada, al menos parcialmente, de manera que la segunda composición se imprime sobre la primera capa solidificada, al menos parcialmente. Del mismo modo, la segunda capa puede solidificarse al menos parcialmente antes de repetir cualquier paso de impresión para capas adicionales. Las capas también pueden estar sometidas o expuestas a una condición de solidificación cuando están en contacto unas con otras, incluso si estas capas se solidificaron al menos parcialmente de forma iterativa antes de cada paso de impresión.

La solidificación al menos parcial de la capa es generalmente indicativa de curado; sin embargo, el curado puede indicarse de otras formas, y la solidificación puede no estar relacionada con el curado. Por ejemplo, el curado puede indicarse mediante un aumento de la viscosidad, p. ej., de la masa de la capa, un aumento de la temperatura de la capa, un cambio de transparencia/opacidad de la capa, un aumento de la dureza superficial o aparente, etc. Generalmente, las propiedades físicas y/o químicas de la capa se modifican a medida que cada capa se solidifica al menos parcialmente para proporcionar las capas solidificadas al menos parcialmente, respectivamente. En general, el término “ solidificado al menos parcialmente” significa que la capa solidificada al menos parcialmente conserva sustancialmente su forma tras la exposición a condiciones ambientales. Las condiciones ambientales se refieren al menos a la temperatura, presión, humedad relativa y cualquier otra condición que pueda afectar a la forma o dimensión de la capa al menos parcialmente solidificada. Por ejemplo, la temperatura ambiental es la temperatura ambiente. Las condiciones ambientales se distinguen de las condiciones de solidificación, en donde se aplica calor (o una temperatura elevada). Por “ conserva sustancialmente su forma” se entiende que la mayor parte de la capa al menos parcialmente solidificada conserva su forma, p. ej., que la capa al menos parcialmente solidificada no fluye ni se deforma al exponerse a condiciones ambientales. Sustancialmente puede significar que al menos aproximadamente el 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 %, 99 %, 99,5 %, 99,9 %, 99,99 %, o al menos aproximadamente el 99,999 % o más del volumen de la capa al menos parcialmente solidificada se mantiene en la misma forma y dimensión durante un periodo de tiempo, p. ej., después de 1 minuto, 5 minutos, 10 minutos, 30 minutos, 1 hora, 4 horas, 8 horas, 12 horas, 1 día, 1 semana, 1 mes, etc. Dicho de otro modo, conservar sustancialmente la forma significa que la gravedad no afecta sustancialmente a la forma de la capa solidificada, al menos parcialmente, al exponerla a condiciones ambientales.

La forma de la capa al menos parcialmente solidificada también puede influir en que la capa al menos parcialmente solidificada conserve sustancialmente su forma. Por ejemplo, cuando la capa al menos parcialmente solidificada es rectangular o tiene otra forma simplista, la capa al menos parcialmente solidificada puede ser más resistente a la deformación a niveles incluso menores de solidificación que las capas al menos parcialmente solidificadas que tienen formas más complejas. Más específicamente, antes de exponer una o más capas a la condición de solidificación, la primera composición (así como la segunda composición y cualquier composición subsiguiente) es generalmente fluida y puede estar en forma de líquido, suspensión o gel, como alternativa un líquido o suspensión, como alternativa un líquido. La viscosidad de cada composición puede ajustarse independientemente en función del tipo de aparato y boquilla u otras consideraciones. El ajuste de la viscosidad puede lograrse, por ejemplo, calentando o enfriando cualquiera de las composiciones, ajustando el peso molecular de uno o más de sus componentes, añadiendo o eliminando un disolvente, portador y/o diluyente, añadiendo un agente de relleno o tixotrópico, etc.

En ciertas realizaciones, cuando la primera capa está al menos parcialmente solidificada antes de imprimir la segunda composición, la impresión de la segunda composición para formar la segunda capa se produce antes de que la primera capa al menos parcialmente solidificada haya alcanzado un estado solidificado final, es decir, mientras la primera capa al menos parcialmente solidificada todavía está “ inmadura” Tal como se utiliza aquí, “ inmadura” abarca un solidificado parcial y/o un curado parcial, pero no un estado solidificado y/o curado final. La distinción entre un estado de solidificación y/o curado parcial y un estado de solidificación y/o curado final es si la capa parcialmente solidificada y/o curada puede sufrir una solidificación, curado y/o reticulación posterior. Los grupos funcionales de los componentes de la primera composición pueden estar presentes incluso en el estado final solidificado y/o curado, pero pueden permanecer sin reaccionar debido a impedimentos estéricos u otros factores. En estas realizaciones, la impresión de las capas puede considerarse “ húmeda sobre húmeda” , de modo que las capas o filamentos adyacentes se adhieren entre sí al menos físicamente, y también pueden adherirse químicamente. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, en función de una selección de las composiciones, los componentes de cada una de las capas o filamentos pueden reticularse/curarse químicamente a través de la línea de impresión. Dado que las capas pueden comprender filamentos enrollados, se denomina línea de impresión a cualquier punto de contacto entre filamentos adyacentes, o capas adyacentes. El hecho de que la red de reticulación se extienda a lo largo de la línea de impresión puede presentar ciertas ventajas en relación con la longevidad, la durabilidad y el aspecto del artículo 3D. Las capas también pueden estar formadas alrededor de una o más subestructuras que pueden proporcionar soporte u otra función del artículo 3D. En otras realizaciones, las composiciones no son curables, de modo que las capas están simplemente unidas físicamente entre sí en el artículo 3D.

Cuando las capas se aplican húmedo sobre húmedo, y/o cuando las capas están solo parcialmente solidificadas y/o parcialmente curadas, cualquier paso iterativo de exposición de las capas a una condición de curado y/o solidificación puede efectuar el curado de más que solo la capa previamente impresa. Como se ha indicado anteriormente, debido a que el curado puede extenderse más allá o a través de la línea de impresión, y debido a que un compuesto que incluye las capas se somete típicamente a la condición de solidificación, cualquier otra capa parcialmente curada y/o solidificada puede también curarse y/o solidificarse adicionalmente, como alternativa completamente, en un paso posterior de exposición de las capas a una condición de curado y/o solidificación. A modo de ejemplo, el método AM puede comprender la impresión de la segunda composición para formar la segunda capa sobre la primera capa solidificada al menos parcialmente. Antes de imprimir otra composición para formar otra capa sobre la segunda capa, la segunda capa puede exponerse a una condición de solidificación tal que la impresión de otra composición para formar otra capa sobre la segunda capa comprenda la impresión de otra composición para formar otra capa sobre una segunda capa solidificada al menos parcialmente. Sin embargo, en tal realización, la exposición de la segunda capa a la condición de solidificación puede, dependiendo de la selección de las composiciones primera y segunda, también curar y/o solidificar aún más la primera capa solidificada al menos parcialmente. Lo mismo ocurre con las capas adicionales o posteriores.

Si se desea, los insertos, que pueden tener forma y dimensiones variables, y pueden comprender cualquier material adecuado, pueden disponerse o colocarse sobre o al menos parcialmente en cualquier capa durante el método AM. Por ejemplo, se puede utilizar un inserto entre los pasos de impresión subsiguientes, y el inserto puede integrarse en el artículo 3D tras su formación. Como alternativa, el inserto puede retirarse en cualquier paso durante el método AM, p. ej., para dejar una cavidad o para otros fines funcionales o estéticos. El uso de este tipo de inserciones puede resultar más estético y económico que la mera impresión.

Además, si se desea, un compuesto que incluya todas o algunas de las capas puede someterse a una etapa final de solidificación, que puede ser una etapa final de curado. Por ejemplo, para garantizar que el artículo 3D se encuentra en un estado de solidificación deseado, un compuesto formado mediante la impresión y solidificación al menos parcial de las capas puede someterse a una etapa adicional de solidificación o a etapas adicionales de solidificación en donde las capas pueden solidificarse en diferentes tipos de condiciones de solidificación. El paso de solidificación final, si se desea, puede ser el mismo o diferente de cualquier paso de solidificación previo, p. ej., pasos de solidificación iterativos asociados a cada capa o a cualquiera de ellas.

El número total de capas necesarias dependerá, por ejemplo, del tamaño y la forma del artículo 3D, así como de las dimensiones de las capas individuales y colectivas. Un experto puede determinar fácilmente cuántas capas son necesarias o deseadas utilizando técnicas convencionales, como escaneado 3D, renderizado, modelado (p. ej., modelado paramétrico y/o basado en vectores), esculpido, diseño, corte, fabricación y/o software de impresión. En ciertas realizaciones, una vez que el artículo 3D se encuentra en un estado final solidificado o curado, las capas individuales pueden no ser identificables.

Las composiciones utilizadas en el método AM (p. ej., la primera y segunda composiciones, y cualquier composición posterior o adicional para imprimir capas posteriores o adicionales) se seleccionan independientemente y pueden ser iguales o diferentes entre sí. Como tal, a efectos de claridad, la referencia a continuación a “ la composición” o “ las composiciones” es aplicable a la primera y/o segunda composiciones, y a cualquier composición posterior o adicional utilizada para imprimir capas posteriores o adicionales, y no debe interpretarse como que las composiciones deban ser iguales entre sí.

En ciertas realizaciones, al menos una de las composiciones, p. ej., la primera composición, la segunda composición, y/o cualquier composición adicional, comprende: (a) una composición de silicona, (b) un polímero, (c) un metal, (d) una suspensión, o (e) combinaciones de los mismos.

En ciertas realizaciones, al menos una de las composiciones comprende la composición de silicona. Las composiciones de silicona adecuadas pueden seleccionarse independientemente entre (a) composiciones de silicona curables por hidrosililación; (b) composiciones de silicona curables por condensación; (c) composiciones de silicona curables por reacción tiol-eno; (d) composiciones de silicona de curado por radicales libres; y (e) composiciones de silicona curables por reacción de apertura en anillo. En estas realizaciones, las composiciones de silicona son generalmente curables, de modo que la exposición a la condición de solidificación puede denominarse exposición a una condición de curado. Como se entiende en la técnica, estas composiciones de silicona pueden curarse mediante diferentes condiciones de curado, como la exposición a la humedad, la exposición al calor, la exposición a la irradiación, etc. Por otra parte, estas composiciones de silicona pueden ser curables tras la exposición a diferentes tipos de condiciones de curado, p. ej., tanto el calor y la irradiación, que pueden ser utilizados juntos o como solo uno. Además, la exposición a una condición de curado puede curar o iniciar el curado de diferentes tipos de composiciones de silicona. Por ejemplo, el calor puede utilizarse para curar o iniciar el curado de composiciones de silicona curables por condensación, composiciones de silicona curables por hidrosililación y composiciones de silicona curables por radicales libres.

Las composiciones de silicona pueden tener el mismo mecanismo de curado tras la aplicación de la condición de curado, pero aun así pueden seleccionarse independientemente unas de otras. Por ejemplo, la primera composición puede comprender una composición de silicona curable por condensación, y la segunda composición también puede comprender una composición de silicona curable por condensación, en donde las composiciones de silicona curable por condensación difieren entre sí, p. ej., por componentes, cantidades relativas de los mismos, etc. En ciertas realizaciones, cada una de las composiciones de silicona utilizadas en el método de curado se cura mediante el mismo mecanismo de curado tras la aplicación de la condición de curado. Estas realizaciones permiten fácilmente el curado a través de la línea de impresión, si se desea, ya que los componentes de cada una de las composiciones de silicona pueden reaccionar fácilmente entre sí en vista de tener el mismo mecanismo de curado tras la aplicación de la condición de curado. En estas realizaciones, cada una de las composiciones de silicona puede diferir de la otra en cuanto a los componentes reales utilizados y las cantidades relativas de los mismos, aunque el mecanismo de curado sea el mismo en cada una de las composiciones de silicona. Por el contrario, aunque puede haber algún curado a través de la línea de impresión cuando cada una de las capas se cura a través de un mecanismo diferente (p. ej., hidrosililación frente a condensación), los componentes de estas capas pueden no ser capaces de reaccionar entre sí tras la aplicación de la condición de curado, lo que puede ser deseable en otras aplicaciones.

En ciertas realizaciones, al menos una de las composiciones de silicona comprende una composición de silicona curable por hidrosililación. En estas realizaciones, la composición de silicona curable por hidrosililación comprende típicamente: (A) un organopolisiloxano que tenga una media de al menos dos grupos alquenilo unidos a silicio o átomos de hidrógeno unidos a silicio por molécula; (B) un compuesto de organosilicio que tenga una media de al menos dos átomos de hidrógeno enlazados con silicio o grupos alquenilo enlazados con silicio por molécula capaces de reaccionar con los grupos alquenilo enlazados con silicio o los átomos de hidrógeno enlazados con silicio en el organopolisiloxano (A); y (C) un catalizador de hidrosililación. Cuando el organopolisiloxano (A) incluye grupos alquenilo enlazados con silicio, el compuesto de organosilicio (B) incluye al menos dos átomos de hidrógeno enlazados con silicio por molécula, y cuando el organopolisiloxano (A) incluye átomos de hidrógeno enlazados con silicio, el compuesto de organosilicio (B) incluye al menos dos grupos alquenilo enlazados con silicio por molécula. El compuesto de organosilicio (B) puede denominarse reticulante o agente reticulante.

El organopolisiloxano (A) y el compuesto de organosilicio (B) pueden ser independientemente lineales, ramificados, cíclicos o resinosos. En particular, el organopolisiloxano (A) y el compuesto de organosilicio (B) pueden comprender cualquier combinación de unidades M, D, T y Q. Los símbolos M, D, T y Q representan la funcionalidad de las unidades estructurales de los organopolisiloxanos. M representa la unidad monofuncional R<03>SiO<1/2>. D representa la unidad difuncional R<02>SiO<2/2>. T representa la unidad trifuncional R<0>SiO<3/2>. Q representa la unidad tetrafuncional SO<4/2>. A continuación se muestran las fórmulas estructurales genéricas de estas unidades:

[M] [D] [T] [Q]

En estas estructuras/fórmulas, cada R0 puede ser cualquier grupo hidrocarbonado, aromático, alifático, alquilo, alquenilo o alquinilo.

El organopolisiloxano (A) y el compuesto de organosilicio (B) concretos pueden seleccionarse en función de las propiedades deseadas del artículo 3D y de las capas durante el método AM. Por ejemplo, puede ser deseable que las capas tengan la forma de un elastómero, un gel, una resina, etc., y la selección de los componentes de la composición de silicona permite a un experto en la materia conseguir una serie de propiedades deseables.

Por ejemplo, en ciertas realizaciones, uno de los organopolisiloxanos (A) y el compuesto de organosilicio (B) comprende una resina de silicona, que típicamente comprende unidades T y/o Q en combinación con unidades M y/o D. Cuando el organopolisiloxano (A) y/o el compuesto de organosilicio (B) comprende una resina de silicona, la resina de silicona puede ser una resina DT, una resina MT, una resina MDT, una resina DTQ, una resina MTQ, una resina MDTQ, una resina DQ, una resina MQ, una resina DTQ, una resina MTQ o una resina MDQ. Generalmente, cuando la composición de silicona curable por hidrosililación comprende una resina, las capas y el artículo 3D resultante tienen una mayor rigidez. En otras realizaciones, el organopolisiloxano (A) y/o el compuesto de organosilicio (B) es un organopolisiloxano que comprende unidades D repetitivas. Dichos organopolisiloxanos son sustancialmente lineales pero pueden incluir alguna ramificación atribuible a las unidades T y/o Q. Como alternativa, dichos organopolisiloxanos son lineales. En estas realizaciones, la(s) capa(s) y el artículo 3D resultante son elastoméricos.

Los grupos alquenilo enlazados con silicio y los átomos de hidrógeno enlazados con silicio del organopolisiloxano (A) y del compuesto de organosilicio (B), respectivamente, pueden ser colgantes, terminales o estar en ambas posiciones.

En una realización específica, el organopolisiloxano (A) tiene la fórmula general:

(R<1>R<22>SiO-<1/2>)<w>(R<22>SiO<2/2>)<x>(R<2>SiO<3/2>)<y>(SiO<4/2>)<z>(I)

en donde cada R<1>es un grupo hidrocarbilo seleccionado independientemente, que puede estar sustituido o sin sustituir, y cada R<2>se selecciona independientemente entre R<1>y un grupo alquenilo, a condición de que al menos dos de R<2>son grupos alquenilo, y w, x, y, y z son fracciones molares, de tal forma que w+x+y+z=1. Según se entiende en la técnica, para los organopolisiloxanos lineales, los subíndices y hidrocarburo z son generalmente 0, mientras que para las resinas, los subíndices y y/o z >0. A continuación se describen varias realizaciones alternativas con referencia a w, x, y hidrocarburo z. En estas realizaciones, el subíndice w puede tener un valor de 0 a 0,9999, como alternativa de 0 a 0,999, como alternativa de 0 a 0,99, como alternativa de 0 a 0,9, como alternativa de 0,9 a 0,999, como alternativa de 0,9 a 0,999, como alternativa de 0,8 a 0,99, como alternativa de 0,6 a 0,99. El subíndice x suele tener un valor de 0 a 0,9, como alternativa de 0 a 0,45, como alternativa de 0 a 0,25. El subíndice y suele tener un valor de 0 a 0,99, como alternativa de 0,25 a 0,8, como alternativa de 0,5 a 0,8. El subíndice z tiene típicamente un valor de 0 a 0,99, como alternativa de 0 a 0,85, como alternativa de 0,85 a 0,95, como alternativa de 0,6 a 0,85, como alternativa de 0,4 a 0,65, como alternativa de 0,2 a 0,5, como alternativa de 0,1 a 0,45, como alternativa de 0 a 0,25, como alternativa de 0 a 0,15.

En ciertas realizaciones, cada R<1>es un grupo hidrocarbilo C<1>a C<10>, que puede estar sustituido o no sustituido, y que puede incluir heteroátomos dentro del grupo hidrocarbilo, como oxígeno, nitrógeno, azufre, etc. Los grupos hidrocarbilo acíclico e hidrocarbilo sustituido con halógeno que contengan al menos 3 átomos de carbono pueden tener una estructura ramificada o no ramificada. Algunos ejemplos de grupos hidrocarbilo representados por R<1>incluyen, pero sin limitación, grupos alquilo, tales como metilo, etilo, propilo, 1 -metiletilo, butilo, 1-metilpropilo, 2-metilpropilo, 1,1-dimetiletilo, pentilo, 1 -metilbutilo, 1-etilpropilo, 2-metilbutilo, 3-metilbutilo, 1,2-dimetilpropilo, 2,2-dimetilpropilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo y decilo; grupos cicloalquilo, como ciclopentilo, ciclohexilo y metilciclohexilo; grupos arilo, tal como fenilo y naftilo; grupos alcarilo, tal como tolilo y xililo; y grupos aralquilo, tal como bencilo y fenetilo. Algunos ejemplos de grupos hidrocarbilo sustituidos con halógeno representados por R<1>incluyen, pero sin limitación, 3,3,3-trifluoropropilo, 3-cloropropilo, clorofenilo, diclorofenilo, 2,2,2-trifluoroetilo, 2,2,3,3-tetrafluoropropilo y 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentilo.

Los grupos alquenilo representados por R<2>, que pueden ser iguales o diferentes dentro del organopolisiloxano (A), tienen típicamente de 2 a 10 átomos de carbono, como alternativa de 2 a 6 átomos de carbono, y se ejemplifican, por ejemplo, con vinilo, alilo, butenilo, hexenilo y octenilo.

En estas realizaciones, el compuesto de organosilicio (B) puede definirse además como un organohidrogenosilano, un organopolisiloxano, un organohidrogenosiloxano o una combinación de los mismos. La estructura del compuesto de organosilicio (B) puede ser lineal, ramificada, cíclica o resinosa. En los polisilanos y polisiloxanos acíclicos, los átomos de hidrógeno unidos al silicio pueden estar situados en posiciones terminales, colgantes o tanto terminales como colgantes. Los ciclosilanos y ciclosiloxanos tienen típicamente de 3 a 12 átomos de silicio, como alternativa de 3 a 10 átomos de silicio, como alternativa de 3 a 4 átomos de silicio. El organohidrogenosilano puede ser un monosilano, disilano, trisilano o polisilano.

El catalizador de hidrosililación (C) incluye al menos un catalizador de hidrosililación que promueve la reacción entre el organopolisiloxano (A) y el compuesto de organosilicio (B). El catalizador de hidrosililación (C) puede ser cualquiera de los catalizadores de hidrosililación bien conocidos que comprenden un metal del grupo del platino (es decir, platino, rodio, rutenio, paladio, osmio e iridio) o un compuesto que contenga un metal del grupo del platino. Normalmente, el metal del grupo del platino es el platino, debido a su alta actividad en las reacciones de hidrosililación.

Los catalizadores de hidrosililación específicos adecuados para (C) incluyen los complejos de ácido cloroplatínico y ciertos organosiloxanos que contienen vinilo divulgados por Willing en la patente de EE. UU. N.° 3.419.593. Un catalizador de este tipo es el producto de reacción del ácido cloroplatínico y el 1,3-dietenil-1,1,3,3-tetrametildisiloxano.

El catalizador de hidrosililación (C) también puede ser un catalizador de hidrosililación soportado que comprende un soporte sólido con un metal del grupo del platino en su superficie. Un catalizador soportado puede separarse convenientemente de los organopolisiloxanos, por ejemplo, filtrando la mezcla de reacción. Algunos ejemplos de catalizadores soportados son, entre otros, platino sobre carbono, paladio sobre carbono, rutenio sobre carbono, rodio sobre carbono, platino sobre sílice, paladio sobre sílice, platino sobre alúmina, paladio sobre alúmina y rutenio sobre alúmina.

Además o como alternativa, el catalizador de hidrosililación (C) también puede ser un catalizador microencapsulado que contenga metales del grupo del platino y que comprenda un metal del grupo del platino encapsulado en una resina termoplástica. Las composiciones de silicona curables por hidrosililación que incluyen catalizadores de hidrosililación microencapsulados son estables durante largos periodos de tiempo, normalmente varios meses o más, en condiciones ambientales, pero se curan con relativa rapidez a temperaturas superiores al punto de fusión o reblandecimiento de la(s) resina(s) termoplástica(s). Los catalizadores de hidrosililación microencapsulados y los métodos para prepararlos son bien conocidos en la técnica, como se ilustra en la patente de EE. UU. N.° 4.766.176 y las referencias citadas en el mismo, y la patente de EE. UU. N.° 5.017.654. El catalizador de hidrosililación (C) puede ser un catalizador único o una mezcla que comprenda dos o más catalizadores diferentes que difieran en al menos una propiedad, como la estructura, la forma, el metal del grupo del platino, el ligando complejante y la resina termoplástica.

El catalizador de hidrosililación (C) puede ser también, o como alternativa, un catalizador de hidrosililación fotoactivable, que puede iniciar el curado mediante irradiación y/o calor. El catalizador de hidrosililación fotoactivable puede ser cualquier catalizador de hidrosililación capaz de catalizar la reacción de hidrosililación, en particular tras la exposición a una radiación con una longitud de onda de 150 a 800 nanómetros (nm). Algunos ejemplos específicos de catalizadores de hidrosililación fotoactivables incluyen, pero sin limitación, complejos de p-dicetonato de platino(II), tales como bis(2,4-pentanodioato) de platino(II), bis(2,4-hexanodioato) de platino(II), bis(2,4-heptanedioato) de platino(II), bis(1-fenil-1,3-butanodioato) de platino(II), bis(1,3-difenil-1,3-propanodioato) de platino(II), bis(1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanodioato) de platino(II); complejos de (n-ciclopentadienil)trialquilplatino, como (Cp)trimetilplatino, (Cp)etildimetilplatino, (Cp)trietilplatino, (cloro-Cp)trimetilplatino y (trimetilsilil-Cp)trimetilplatino, donde Cp representa ciclopentadienilo; complejos de óxido de triazeno-metal de transición, tal como P t ^ H<s>N N N O C ^K Pt[p-CN-C<6>H<4>NNNOC<6>H<11>K Pt[p-H<a>COC<6>H<4>NNNOC<6>H<11>]<4>, Pt[p-CH<a>(CH<2>)<x>-C<6>H<4>NNNOCH<a>]<4>, 1,5-ciclooctadieno.Pt[p-CN-C<6>H<4>NNNOC<6>H<h>]<2>, 1,5-ciclooctadieno.Pt[p-CH<3>O-C<6>H<4>NNNOCH<3>]<2>, [(C<6>H<5>)<a>P]<a>Rh[p-CN-C<6>H<4>NNNOC<6>H<11>], y Pd[p-CH<3>(CH<2>)<x>-C<6>H<4>NNNOCH<3>]<2>, donde x es 1, 3, 5, 11 o 17; complejos de (r|-diolefina)(a-aril)platino, tales como (n<4>-1,5-ciclooctadienil)difenilplatino, n<4>-1,3,5,7-ciclooctatetraenil)difenilplatino, (n<4>-2,5-norboranodienil)difenilplatino, (n<4>-1,5-ciclooctadienil)bis-(4-dimetilaminofenil)platino, (n<4>-1,5-ciclooctadienil)bis-(4-acetilfenil)platino, y (n<4>-1,5-ciclooctadienil)bis-(4-trifluorometilfenil)platino. Típicamente, el catalizador de hidrosililación fotoactivable es un complejo de p-dicetonato de Pt(II) y más típicamente el catalizador es bis(2,4-pentanodioato) de platino(II). El catalizador de hidrosililación (C) puede ser un único catalizador de hidrosililación fotoactivable o una mezcla que comprenda dos o más catalizadores de hidrosililación fotoactivables diferentes.

La concentración del catalizador de hidrosililación (C) es suficiente para catalizar la reacción de adición entre el organopolisiloxano (A) y el compuesto de organosilicio (B). En ciertas realizaciones, la concentración del catalizador de hidrosililación (C) es suficiente para proporcionar típicamente de 0,1 a 1000 ppm de metal del grupo del platino, como alternativa de 0,5 a 100 ppm de metal del grupo del platino, como alternativa de 1 a 25 ppm de metal del grupo del platino, basado en el peso combinado del organopolisiloxano (A) y el compuesto de organosilicio (B).

La composición de silicona curable por hidrosililación puede ser una composición de dos partes en donde el organopolisiloxano (A) y el compuesto de organosilicio (B) están en partes separadas. En estas realizaciones, el catalizador de hidrosililación (C) puede estar presente junto con uno o ambos de los compuestos de organopolisiloxano (A) y organosilicio (B). Como alternativa, el catalizador de hidrosililación (C) puede estar separado del organopolisiloxano (A) y del compuesto de organosilicio (B) en una tercera parte, de modo que la composición de silicona curable por reacción de hidrosililación sea una composición tripartita.

En una realización específica, la composición de silicona curable por hidrosililación comprende ViMe<2>(Me<2>SiO)<128>SiMe<2>Vi como el organopolisiloxano (A), Me<3>SiO(Me<2>SiO)<14>(MeHSiO)<16>SiMe<3>como el compuesto de organosilicio (B) y un complejo de platino con diviniltetrametildisiloxano como (C), de tal forma que el platino está presente en una concentración de 5 ppm basándose en (A), (B) y (C).

Las condiciones de solidificación de dichas composiciones de silicona curables por hidrosililación pueden variar. Por ejemplo, la composición de silicona curable por hidrosililación puede solidificarse o curarse tras la exposición a la irradiación y/o al calor. Un experto en la materia sabe cómo afecta la selección del catalizador de hidrosililación (C) a las técnicas de solidificación y curado. En particular, los catalizadores de hidrosililación fotoactivables suelen utilizarse cuando se desea el curado por irradiación.

En estas u otras realizaciones, al menos una de las composiciones de silicona comprende una composición de silicona de curado por condensación. En estas realizaciones, la composición de silicona curable por condensación comprende típicamente (A') un organopolisiloxano que tiene una media de al menos dos grupos hidroxilo o grupos hidrolizables unidos a silicona por molécula; opcionalmente (B') un compuesto de organosilicio que tenga una media de al menos dos átomos de hidrógeno unidos a silicio, grupos hidroxilo o grupos hidrolizables por molécula; y (C') un catalizador de condensación. Aunque cualquier parámetro o condición puede controlarse selectivamente durante el método AM o cualquier paso individual del mismo, la humedad relativa y/o el contenido de humedad de las condiciones ambientales pueden controlarse selectivamente para influir aún más en la velocidad de curado de las composiciones de silicona curables por condensación.

El organopolisiloxano (A') y el compuesto de organosilicio (B') pueden ser independientemente lineales, ramificados, cíclicos o resinosos. En particular, el organopolisiloxano (A') y el compuesto de organosilicio (B') pueden comprender cualquier combinación de unidades M, D, T y Q, como ocurre con el organopolisiloxano (A') y el compuesto de organosilicio (B') divulgados anteriormente.

El organopolisiloxano (A') y el compuesto de organosilicio (B') concretos pueden seleccionarse en función de las propiedades deseadas del artículo 3D y de las capas durante el método de Am . Por ejemplo, puede ser deseable que las capas tengan la forma de un elastómero, un gel, una resina, etc., y la selección de los componentes de la composición de silicona permite a un experto en la materia conseguir una serie de propiedades deseables.

Por ejemplo, en ciertas realizaciones, uno de los organopolisiloxanos (A') y el compuesto de organosilicio (B') comprende una resina de silicona, que típicamente comprende unidades T y/o Q en combinación con unidades M y/o D. Cuando el organopolisiloxano (A') y/o el compuesto de organosilicio (B') comprende una resina de silicona, la resina de silicona puede ser una resina DT, una resina MT, una resina MDT, una resina DTQ, una resina MTQ, una resina MDTQ, una resina DQ, una resina MQ, una resina DTQ, una resina MTQ o una resina MDQ. Generalmente, cuando la composición de silicona curable por condensación comprende una resina, las capas y el artículo 3D resultante tienen una mayor rigidez.

Como alternativa, en otras realizaciones, el organopolisiloxano (A') y/o el compuesto de organosilicio (B') es un organopolisiloxano que comprende unidades D repetitivas. Dichos organopolisiloxanos son sustancialmente lineales pero pueden incluir alguna ramificación atribuible a las unidades T y/o Q. Como alternativa, dichos organopolisiloxanos son lineales. En estas realizaciones, la(s) capa(s) y el artículo 3D resultante son elastoméricos.

Los grupos hidroxilo unidos al silicio y los átomos de hidrógeno unidos al silicio, los grupos hidroxilo o los grupos hidrolizables del organopolisiloxano (A') y del compuesto de organosilicio (B'), respectivamente, pueden ser independientemente colgantes, terminales o estar en ambas posiciones.

Como es conocido en la técnica, los grupos hidroxilo unidos a silicio resultan de la hidrólisis de grupos hidrolizables unidos a silicio. Estos grupos hidroxilo unidos al silicio pueden condensarse para formar enlaces de siloxano con agua como subproducto. Entre los ejemplos de grupos hidrolizables se incluyen los siguientes grupos ligados al silicio: H, un grupo haluro, un grupo alcoxi, un grupo alquilamino, un grupo carboxi, un grupo alquiliminoxi, un grupo alqueniloxi o un grupo N-alquilamido. Los grupos alquilamino pueden ser grupos amino cíclicos.

En una realización específica, el organopolisiloxano (A') tiene la fórmula general:

(R<1>R<32>SiO-<1/2>)<w '>(R<32>SiO<2/2>)<x '>(R<3>siO<3/2>)<y'>(SiO<4/2>)<z'>(II)

en donde cada R<1>se ha definido anteriormente y cada R<3>se selecciona independientemente entre R<1>y un grupo hidroxilo, un grupo hidrolizable, o combinaciones de los mismos, a condición de que al menos dos de R<3>son grupos hidroxilo, grupos hidrolizables, o combinaciones de los mismos, y w', x', y', y z' son fracciones molares, de tal forma que w'+x'+y'+z'=1. Según se entiende en la técnica, para los organopolisiloxanos lineales, los subíndices y' y z' son generalmente 0, mientras que para las resinas, los subíndices y' y/o z' >0. A continuación se describen varias realizaciones alternativas con referencia a w', x', y' y z'. En estas realizaciones, el subíndice w' puede tener un valor de 0 a 0,9999, como alternativa de 0 a 0,999, como alternativa de 0 a 0,99, como alternativa de 0 a 0,9, como alternativa de 0,9 a 0,999, como alternativa de 0,9 a 0,999, como alternativa de 0,8 a 0,99, como alternativa de 0,6 a 0,99. El subíndice x' suele tener un valor de 0 a 0,9, como alternativa de 0 a 0,45, como alternativa de 0 a 0,25. El subíndice y' suele tener un valor de 0 a 0,99, como alternativa de 0,25 a 0,8, como alternativa de 0,5 a 0,8. El subíndice z' tiene típicamente un valor de 0 a 0,99, como alternativa de 0 a 0,85, como alternativa de 0,85 a 0,95, como alternativa de 0,6 a 0,85, como alternativa de 0,4 a 0,65, como alternativa de 0,2 a 0,5, como alternativa de 0,1 a 0,45, como alternativa de 0 a 0,25, como alternativa de 0 a 0,15.

Como se ha indicado anteriormente, la composición de silicona curable por condensación comprende además el compuesto de organosilicio (B'). El compuesto de organosilicio (B') puede ser lineal, ramificado, cíclico o resinoso. En una realización, el compuesto de organosilicio (B') tiene la fórmula F<dq>SiX<4-q>, en donde R<1>se ha definido anteriormente, X es un grupo hidrolizable, y q es 0 o 1.

Algunos ejemplos específicos de compuestos de organosilicio (B') incluyen alcoxisilanos, tales como MeSi(OCH<3>)<3>, CH<3>Si(OCH<2>CH<3>)<3>, CH<3>Si(OCH<2>CH<2>CH<3>)<3>, CH<3>Si[O(CH<2>)<3>CH<3>]<3>, CH<3>CH<2>Si(OCH<2>CH<3>)<3>, C<6>H<g>Si(OCH<3>)<3>, C<6>H<5>CH<2>Si(OCH<3>)<3>, C<6>H<5>Si(OCH<2>CH<3>)<3>, CH<2>=CHSi(OCH<3>)<3>, CH<2>=CHCH<2>Si(OCH<3>)<3>, CF<3>CH<2>CH<2>Si(OCH<3>)<3>, CH<3>Si(OCH<2>CH<2>OCH<3>)<3>, CF<3>CH<2>CH<2>Si(OCH<2>CH<2>0CH<3>)<3>, CH<2>=CHSi(OCH<2>CH<2>OCH<3>)<3>, CH<2>=CHCH<2>Si(OCH<2>CH<2>OCH<3>)<3>, C<6>H<5>Si(OCH<2>CH<2>OCH3)<3>, Si(OCH<3>)<4>, Si(OC<2>H<5>)<4>, y Si(OC<3>H<7>)<4>; organoacetoxisilanos, tales como CH<3>Si(OCOCH<3>)<3>, CH<3>CH<2>SÍ(o Co CH<3>)<3>, y CH<2>=Ch SÍ(o Co CH<3>^; organoiminooxisilanos, tales como CH<3>Si[O-N=C(CH<3>)CH<2>CH<3>]<3>, Si[ON=C(CH<3>)CH<2>CH<3>]<4>, y CH<2>=CHSi[O-N=C(CH<3>)CH<2>CH<3>]<3>; organoacetamidosilanos, tales como CH<3>Si[NHC(=O)CH<3>]<3>y C<6>H<5>Si[NHC(=O)CH<3>]<3>; aminosilanos, tales como CH<3>Si[NH(s-C<4>H<g>)]<3>y CH<3>Si(NHC<6>H<n>)<3>; y organoaminooxisilanos.

El compuesto de organosilicio (B') puede ser un único silano o una mezcla de dos o más silanos diferentes, cada uno de ellos como se ha descrito anteriormente. Además, los métodos de preparación de silanos tri y tetrafuncionales son bien conocidos en la técnica; muchos de estos silanos están disponibles en el mercado.

Cuando está presente, la concentración del compuesto de organosilicio (B') en la composición de silicona curable por condensación es suficiente para curar (reticular) el organopolisiloxano (A'). La cantidad concreta de compuesto de organosilicio (B') utilizada depende del grado de curado deseado, que generalmente aumenta a medida que aumenta la relación entre el número de moles de grupos hidrolizables unidos a silicio en el compuesto de organosilicio (B') y el número de moles de grupos hidroxi unidos a silicio en el organopolisiloxano (A'). La cantidad óptima del compuesto de organosilicio (B') puede determinarse fácilmente mediante experimentación rutinaria.

El catalizador de condensación (C') puede ser cualquier catalizador de condensación utilizado habitualmente para promover la condensación de grupos hidroxi (silanol) unidos con silicio para formar enlaces Si-O-Si. Algunos ejemplos de catalizadores de condensación son, entre otros, las aminas; y complejos de plomo, estaño, zinc y hierro con ácidos carboxílicos. En particular, el catalizador de condensación (C<1>) puede seleccionarse entre compuestos de estaño(II) y estaño(IV), como dilaurato de estaño, dioctoato de estaño y tetrabutilestaño; y compuestos de titanio como el tetrabutóxido de titanio.

Cuando está presente, la concentración del catalizador de condensación (C') es típicamente del 0,1 a 10 % (p/p), como alternativa del 0,5 a 5 % (p/p), como alternativa del 1 a 3 % (p/p), basado en el peso total del organopolisiloxano (A') en la composición de silicona curable por condensación.

Cuando la composición de silicona de condensación-curable incluye el catalizador de condensación (C'), la composición de silicona de condensación-curable es típicamente una composición de dos partes donde el organopolisiloxano (A') y el catalizador de condensación (C') están en partes separadas. En esta realización, el compuesto de organosilicio (B') suele estar presente junto con el catalizador de condensación (C'). Como alternativa, la composición de silicona curable por condensación puede ser una composición tripartita, en donde el organopolisiloxano (A'), el compuesto de organosilicio (B') y el catalizador de condensación (C') se encuentran en partes separadas.

Las condiciones de solidificación de estas composiciones de silicona curables por condensación pueden variar. Por ejemplo, la composición de silicona curable por condensación puede solidificarse o curarse al exponerse a condiciones ambientales, una atmósfera humedecida y/o calor, aunque el calor se utiliza comúnmente para acelerar la solidificación y el curado.

En estas u otras realizaciones, al menos una de las composiciones de silicona comprende una composición de silicona curable por radicales libres. En una realización, la composición de silicona curable por radicales libres comprende (A” ) un organopolisiloxano que tiene una media de al menos dos grupos insaturados unidos a silicio y (C” ) un iniciador de radicales libres.

El organopolisiloxano (A” ) puede ser lineal, ramificado, cíclico o resinoso. En particular, el organopolisiloxano (A” ) puede comprender cualquier combinación de unidades M, D, T y Q, como ocurre con el organopolisiloxano (A') y el compuesto de organosilicio (B') divulgados anteriormente. El organopolisiloxano concreto (A” ) puede seleccionarse en función de las propiedades deseadas del artículo 3D y de las capas durante el método AM. Por ejemplo, puede ser deseable que las capas tengan la forma de un elastómero, un gel, una resina, etc., y la selección de los componentes de la composición de silicona permite a un experto en la materia conseguir una serie de propiedades deseables.

Por ejemplo, en ciertas realizaciones, el organopolisiloxano (A” ) comprende una resina de silicona, que típicamente comprende unidades T y/o Q en combinación con unidades M y/o D. Cuando el organopolisiloxano (A” ) comprende una resina de silicona, la resina de silicona puede ser una resina DT, una resina MT, una resina MDT, una resina DTQ, una resina MTQ, una resina MDTQ, una resina DQ, una resina MQ, una resina DTQ, una resina MTQ o una resina MDQ. Generalmente, cuando la composición de silicona curable por hidrosililación comprende una resina, las capas y el artículo 3D resultante tienen una mayor rigidez. Como alternativa, en otras realizaciones, el organopolisiloxano (A” ) comprende unidades D repetitivas. Dichos organopolisiloxanos son sustancialmente lineales pero pueden incluir alguna ramificación atribuible a las unidades T y/o Q. Como alternativa, dichos organopolisiloxanos son lineales. En estas realizaciones, la(s) capa(s) y el artículo 3D resultante son elastoméricos.

Los grupos insaturados unidos al silicio del organopolisiloxano (A” ) pueden ser colgantes, terminales o estar en ambas posiciones. Los grupos insaturados con enlaces de silicio pueden incluir insaturación etilénica en forma de dobles enlaces y/o triples enlaces. Algunos ejemplos de grupos insaturados ligados al silicio son los grupos alquenilo ligados al silicio y los grupos alquinilo ligados al silicio.

En una realización específica, el organopolisiloxano (A” ) tiene la fórmula general:

(R<1>R<42>SiO-<1/2>)<w>”(R<42>SiO<2/2>)<x>”(R<4>SiO<3/2>)<y>”(SiO<4/2>)<z>” (III)

en donde cada R<1>se ha definido anteriormente y cada R<4>se selecciona independientemente entre R<1>y un grupo insaturado, a condición de que al menos dos de R<4>son grupos insaturados, y w” , x” , y” , y z” son fracciones molares, de tal forma que w” x” y” z” =1. Según se entiende en la técnica, para los organopolisiloxanos lineales, los subíndices y” y z” son generalmente 0, mientras que para las resinas, los subíndices y” y/o z” >0. A continuación se describen varias realizaciones alternativas con referencia a w” , x” , y” y z” . En estas realizaciones, el subíndice w” puede tener un valor de 0 a 0,9999, como alternativa de 0 a 0,999, como alternativa de 0 a 0,99, como alternativa de 0 a 0,9, como alternativa de 0,9 a 0,999, como alternativa de 0,9 a 0,999, como alternativa de 0,8 a 0,99, como alternativa de 0,6 a 0,99. El subíndice x” suele tener un valor de 0 a 0,9, como alternativa de 0 a 0,45, como alternativa de 0 a 0,25. El subíndice y” suele tener un valor de 0 a 0,99, como alternativa de 0,25 a 0,8, como alternativa de 0,5 a 0,8. El subíndice z” suele tener un valor de 0 a 0,99, como alternativa de 0 a 0,85, como alternativa de 0,85 a 0,95, como alternativa de 0,6 a 0,85, como alternativa de 0,4 a 0,65, como alternativa de 0,2 a 0,5, como alternativa de 0,1 a 0,45, como alternativa de 0 a 0,25, como alternativa de 0 a 0,15.

Los grupos insaturados representados por R<4>pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan independientemente entre grupos alquenilo y alquinilo. Los grupos alquenilo representados por R<4>, que pueden ser iguales o diferentes, son los definidos y ejemplificados en la descripción de R<2>anterior. Los grupos alquilo representados por R<4>, que pueden ser iguales o diferentes, tienen típicamente de 2 a unos 10 átomos de carbono, como alternativa de 2 a 8 átomos de carbono, y se ejemplifican con, pero sin limitación, etilo, propinilo, butilo, hexinilo y octilo.

La composición de silicona curable por radicales libres puede comprender además un compuesto insaturado seleccionado entre (i) al menos un compuesto de organosilicio que tenga al menos un grupo alquenilo unido a silicio por molécula, (ii) al menos un compuesto orgánico que tenga al menos un doble enlace alifático carbono-carbono por molécula, (iii) al menos un compuesto de organosilicio que tenga al menos un grupo acriloilo unido a silicio por molécula; (iv) al menos un compuesto orgánico que tenga al menos un grupo acriloilo por molécula; y (v) mezclas que comprendan (i), (ii), (iii) y (iv). El compuesto insaturado puede tener una estructura lineal, ramificada o cíclica.

El compuesto de organosilicio (i) puede ser un organosilano o un organosiloxano. El organosilano puede ser un monosilano, disilano, trisilano o polisilano. Del mismo modo, el organosiloxano puede ser un disiloxano, un trisiloxano o un polisiloxano. Los ciclosilanos y ciclosiloxanos tienen típicamente de 3 a 12 átomos de silicio, como alternativa de 3 a 10 átomos de silicio, como alternativa de 3 a 4 átomos de silicio. En los polisilanos y polisiloxanos acíclicos, los grupos alquenilo unidos al silicio pueden estar situados en posiciones terminales, colgantes o tanto terminales como colgantes.

Algunos ejemplos específicos de organosilanos incluyen, pero sin limitación, silanos que tienen las siguientes fórmulas: Vi<4>Si, PhSiVi<3>, MeSiVi<3>, PhMeSiVi<2>, Ph<2>SiVi<2>y PhSi(CH<2>CH=CH<2>)<3>. Algunos ejemplos específicos de organosiloxanos incluyen, pero sin limitación, siloxanos que tienen las siguientes fórmulas: PhSi(OSiMe<2>Vi)<3>, Si(OSiMe<2>Vi)<4>, MeSi(OSiMe<2>Vi)<3>y Ph<2>Si(OSiMe<2>Vi)<2>.

El compuesto orgánico puede ser cualquier compuesto orgánico que contenga al menos un doble enlace alifático carbono-carbono por molécula, siempre que el compuesto no impida que el organopolisiloxano (A” ) se cure para formar una película de resina de silicona. El compuesto orgánico puede ser un alqueno, un dieno, un trieno o un polieno. Además, en los compuestos orgánicos acíclicos, los dobles enlaces carbono-carbono pueden estar situados en posiciones terminales, colgantes o tanto terminales como colgantes.

El compuesto orgánico puede contener uno o más grupos funcionales distintos del doble enlace alifático carbonocarbono. Algunos ejemplos de grupos funcionales adecuados incluyen, pero sin limitación, -O-, >C=O, -CHO, -CO2-, -CeN, -NO2, >C=C<, -CeC-, -F, -Cl, -Br, e -I. La idoneidad de un compuesto orgánico insaturado particular para su uso en la composición de silicona curable por radicales libres de la presente invención puede determinarse fácilmente mediante experimentación rutinaria.

Algunos ejemplos de compuestos orgánicos que contienen dobles enlaces alifáticos carbono-carbono son, pero sin limitación, 1,4-divinilbenceno, 1,3-hexadienilbenceno y 1,2-dietenilciclobutano.

El compuesto insaturado puede ser un único compuesto insaturado o una mezcla que comprenda dos o más compuestos insaturados diferentes, cada uno como se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, el compuesto insaturado puede ser un organosilano simple, una mezcla de dos organosilanos diferentes, un organosiloxano simple, una mezcla de dos organosiloxanos diferentes, una mezcla de un organosilano y un organosiloxano, un compuesto orgánico simple, una mezcla de dos compuestos orgánicos diferentes, una mezcla de un organosilano y un compuesto orgánico, o una mezcla de un organosiloxano y un compuesto orgánico.

El iniciador de radicales libres (C” ) es un compuesto que produce un radical libre y se utiliza para iniciar la polimerización del organopolisiloxano (A” ). Típicamente, el iniciador de radicales libres (C” ) produce un radical libre mediante disociación causada por irradiación, calor y/o reducción por un agente reductor. El iniciador de radicales libres (C” ) puede ser un peróxido orgánico. Algunos ejemplos de peróxidos orgánicos son los peróxidos de diaroilo, como el peróxido de dibenzoilo, el peróxido de di-p-clorobenzoilo y el peróxido de bis-2,4-diclorobenzoilo; peróxidos de dialquilo como el peróxido de di-t-butilo y el 2,5-dimetil-2,5-di-(t-butilperoxi)hexano; peróxidos de diaralquilo, como el peróxido de dicumilo; peróxidos de alquil aralquilo como el peróxido de t-butil cumilo y el 1,4-bis(tbutilperoxiisopropil)benceno; y peróxidos de alquil arilo, como el perbenzoato de t-butilo, el peracetato de t-butilo y el peroctoato de t-butilo.

El peróxido orgánico (C” ) puede ser un solo peróxido o una mezcla que comprenda dos o más peróxidos orgánicos diferentes. La concentración del peróxido orgánico es típicamente de 0,1 a 5 % (p/p), como alternativa de 0,2 a 2 % (p/p), basado en el peso del organopolisiloxano (A” ).

La composición de silicona de curado por radicales libres puede ser una composición de dos partes en donde el organopolisiloxano (A” ) y el iniciador de radicales libres (C” ) están en partes separadas.

En otras realizaciones, al menos una de las composiciones de silicona comprende una composición de silicona curable por reacción de apertura de anillo. En diversas realizaciones, la composición de silicona curable por reacción de apertura de anillo comprende (A''' ) un organopolisiloxano que tiene una media de al menos dos grupos sustituidos por epoxi por molécula y (Cm) un agente de curado. Sin embargo, la composición de silicona curable por reacción de apertura de anillo no se limita específicamente a los organopolisiloxanos con funcionalidad epoxi. Otros ejemplos de composiciones de silicona curables por reacción de apertura de anillo incluyen aquellas que comprenden silaciclobutano y/o benzociclobuteno.

El organopolisiloxano (A''' ) puede ser lineal, ramificado, cíclico o resinoso. En particular, el organopolisiloxano (A''' ) puede comprender cualquier combinación de unidades M, D, T y Q, como ocurre con el organopolisiloxano (A') y el compuesto de organosilicio (B') divulgados anteriormente.

El organopolisiloxano (A''' ) concreto puede seleccionarse en función de las propiedades deseadas del artículo 3D y de las capas durante el método AM. Por ejemplo, puede ser deseable que las capas tengan la forma de un elastómero, un gel, una resina, etc., y la selección de los componentes de la composición de silicona permite a un experto en la materia conseguir una serie de propiedades deseables.

Por ejemplo, en ciertas realizaciones, el organopolisiloxano (A''' ) comprende una resina de silicona, que típicamente comprende unidades T y/o Q en combinación con unidades M y/o D. Cuando el organopolisiloxano (A''' ) comprende una resina de silicona, la resina de silicona puede ser una resina DT, una resina MT, una resina MDT, una resina DTQ, una resina MTQ, una resina MDTQ, una resina DQ, una resina MQ, una resina DTQ, una resina MTQ o una resina MDQ. Generalmente, cuando la composición de silicona curable por hidrosililación comprende una resina, las capas y el artículo 3D resultante tienen una mayor rigidez.

Como alternativa, en otras realizaciones, el organopolisiloxano (A''' ) comprende unidades D repetitivas. Dichos organopolisiloxanos son sustancialmente lineales pero pueden incluir alguna ramificación atribuible a las unidades T y/o Q. Como alternativa, dichos organopolisiloxanos son lineales. En estas realizaciones, la(s) capa(s) y el artículo 3D resultante son elastoméricos.

Los grupos sustituidos con epoxi del organopolisiloxano (A''' ) pueden ser colgantes, terminales o en ambas posiciones. Los “ grupos sustituidos con epoxi” son generalmente grupos orgánicos monovalentes en donde un átomo de oxígeno, el sustituyente epoxi, está directamente unido a dos átomos de carbono adyacentes de una cadena de carbono o sistema de anillos. Algunos ejemplos de grupos orgánicos sustituidos con epoxi incluyen, pero sin limitación, 2,3-epoxipropilo, 3,4-epoxibutilo, 4,5-epoxipentilo, 2-glicidoxietilo, 3-glicidoxipropilo, 4-glicidoxibutilo, 2-(3,4-epoxicilohexil)etilo, 3-(3,4-epoxi-cilohexil)propil, 2-(3,4-epoxi-3-metilcilohexil)-2-metiletilo, 2-(2,3-epoxi-cilopentilo)etilo y 3-(2,3 epoxicilopentilo)propilo.

En una realización específica, el organopolisiloxano (A''' ) tiene la fórmula general:

en donde cada R1 se ha definido anteriormente y cada R5 se selecciona independientemente entre R1 y un grupo sustituido con epoxi, a condición de que al menos dos de R5 son grupos sustituidos con epoxi, y w'“ , x” , y'“ y z''' son fracciones molares, de tal forma que W"+x''' y"'+z"-1. Según se entiende en la técnica, para los organopolisiloxanos lineales, los subíndices y"' y z''' son generalmente 0, mientras que para las resinas, los subíndices y"' y/o z''' >0. A continuación se describen varias realizaciones alternativas con referencia a w'“ , x'“ , y"' y z'“ . En estas realizaciones, el subíndice W puede tener un valor de 0 a 0,9999, como alternativa de 0 a 0,999, como alternativa de 0 a 0,99, como alternativa de 0 a 0,9, como alternativa de 0,9 a 0,999, como alternativa de 0,9 a 0,999, como alternativa de 0,8 a 0,99, como alternativa de 0,6 a 0,99, El subíndice x''' tiene típicamente un valor de 0 a 0,9, como alternativa de 0 a 0,45, como alternativa de 0 a 0,25. El subíndice y''' suele tener un valor de 0 a 0,99, como alternativa de 0,25 a 0,8, como alternativa de 0,5 a 0,8. El subíndice z''' tiene típicamente un valor de 0 a 0,99, como alternativa de 0 a 0,85, como alternativa de 0,85 a 0,95, como alternativa de 0,6 a 0,85, como alternativa de 0,4 a 0,65, como alternativa de 0,2 a 0,5, como alternativa de 0,1 a 0,45, como alternativa de 0 a 0,25, como alternativa de 0 a 0,15.

El agente de curado (C''' ) puede ser cualquier agente de curado adecuado para curar el organopolisiloxano (A''' ). Algunos ejemplos de agentes de curado (C''' ) adecuados para tal fin incluyen compuestos fenólicos, compuestos de ácido carboxílico, anhídridos de ácido, compuestos de amina, compuestos que contienen grupos alcoxi, compuestos que contienen grupos hidroxilo, o mezclas de los mismos o productos de reacción parcial de los mismos. Más específicamente, algunos ejemplos de agentes de curado (C''' ) incluyen compuestos de amina terciaria, como el imidazol; compuestos de amina cuaternaria; compuestos de fósforo, como la fosfina; compuestos de aluminio, como los compuestos orgánicos de aluminio; y compuestos de circonio, como los compuestos orgánicos de circonio. Además, como agente de curado (C''' ) puede utilizarse un agente de curado o un catalizador de curado o una combinación de un agente de curado y un catalizador de curado. El agente de curado (C''' ) también puede ser un fotoácido o un compuesto generador de fotoácidos.

La proporción entre el agente de curado (C''' ) y el organopolisiloxano (A''' ) no está limitada. En determinadas realizaciones, esta proporción es de 0,1-500 partes en peso del agente de curado (C''' ) por 100 partes en peso del organopolisiloxano (A''' ).

En otras realizaciones, al menos una de las composiciones de silicona comprende una composición de silicona curable con tiol-eno. En estas realizaciones, la composición de silicona curable tiol-eno comprende típicamente: (A” “ ) un organopolisiloxano con una media de al menos dos grupos alquenilo ligados al silicio o grupos mercaptoalquilo ligados al silicio por molécula; (B” “ ) un compuesto de organosilicio que tenga una media de al menos dos grupos mercaptoalquilo enlazados con silicio o grupos alquenilo enlazados con silicio por molécula capaces de reaccionar con los grupos alquenilo enlazados con silicio o los grupos mercaptoalquilo enlazados con silicio del organopolisiloxano (A” “ ); (C” “ ) un catalizador; y (D” “ ) un compuesto orgánico opcional que contenga dos o más grupos mercapto. Cuando el organopolisiloxano (A” “ ) incluye grupos alquenilo enlazados al silicio, el compuesto de organosilicio (B” “ ) y/o el compuesto orgánico (D” “ ) incluyen al menos dos grupos mercapto por molécula enlazados al silicio y/o en el compuesto orgánico, y cuando el organopolisiloxano (A” “ ) incluye grupos mercapto enlazados al silicio, el compuesto de organosilicio (B” “ ) incluye al menos dos grupos alquenilo enlazados al silicio por molécula. El compuesto de organosilicio (B” “ ) y/o el compuesto orgánico (D” “ ) pueden denominarse reticulantes o agentes de reticulación.

El catalizador (C” “ ) puede ser cualquier catalizador adecuado para catalizar una reacción entre el organopolisiloxano (A” “ ) y el compuesto de organosilicio (B” “ ) y/o el compuesto orgánico (D” “ ). Típicamente, el catalizador (C” “ ) se selecciona entre: i) un catalizador de radicales libres; ii) un reactivo nucleófilo; y iii) una combinación de i) y ii). Los catalizadores de radicales libres adecuados para su uso como catalizador (C” “ ) incluyen catalizadores de radicales libres fotoactivados, catalizadores de radicales libres activados por calor, catalizadores de radicales libres a temperatura ambiente, como catalizadores redox y catalizadores de alquilborano, y combinaciones de los mismos. Los reactivos nucleófilos adecuados para su uso como catalizador (C” “ ) incluyen aminas, fosfinas y combinaciones de los mismos.

En otras realizaciones, al menos una de las composiciones de silicona comprende una composición de silicona curable por reacción de hidruro de silicio-silanol. En estas realizaciones, la composición de silicona curable por reacción de hidruro de silicio-silanol comprende típicamente: (A""') un organopolisiloxano que tenga una media de al menos dos átomos de hidrógeno unidos a silicio o al menos dos grupos hidroxilo unidos a silicona por molécula; (B''' '') un compuesto de organosilicio que tenga una media de al menos dos grupos hidroxilo enlazados con silicio o al menos dos átomos de hidrógeno enlazados con silicio por molécula capaces de reaccionar con los átomos de hidrógeno enlazados con silicio o los grupos hidroxilo enlazados con silicio del organopolisiloxano (A""'); (C''' ') un catalizador; y (D''' '') un compuesto activo opcional que contenga hidrógeno. Cuando el organopolisiloxano (A'''") incluye átomos de hidrógeno enlazados al silicio, el compuesto de organosilicio (B''' '') y/o el compuesto orgánico (D''' '') incluyen al menos dos grupos hidroxilo por molécula enlazados al silicio y/o en el compuesto activo que contiene hidrógeno, y cuando el organopolisiloxano (A''' ') incluye grupos hidroxilo unidos al silicio, el compuesto de organosilicio (B''' '') incluye al menos dos átomos de hidrógeno unidos al silicio por molécula. El compuesto organosilicio (B''' '') y/o el compuesto orgánico (D''' '') pueden denominarse reticulante o agente reticulante.

Típicamente, el catalizador (C''' '') se selecciona entre: i) un catalizador que contiene metales del grupo X, como el platino; ii) una base, como un hidróxido metálico, una amina o una fosfina; y iii) cualquier combinación de los mismos.

Las condiciones de solidificación de dichas composiciones de silicona curables por condensación de hidruro de siliciosilanol pueden variar. Típicamente, dichas composiciones se mezclan como un sistema de dos partes y posteriormente se curan en condiciones ambientales. Sin embargo, también puede utilizarse calor durante la solidificación.

Cualquiera de las composiciones de silicona puede, opcional e independientemente, comprender además ingredientes o componentes adicionales, especialmente si el ingrediente o componente no impide el curado del organosiloxano de la composición. Ejemplos de ingredientes adicionales incluyen, pero sin limitación, cargas; inhibidores; promotores de la adhesión; tintes; pigmentos; antioxidantes; vehículos de transporte; estabilizadores térmicos; retardantes de llama; agentes tixotrópicos; aditivos de control de flujo; cargas, incluidas las cargas de extensión y refuerzo; y agentes reticulantes. En diversas realizaciones, la composición comprende además polvo cerámico. La cantidad de polvo cerámico puede variar y depender del proceso de impresión 3D que se utilice.

Uno o más de los aditivos puede estar presente como cualquier % en peso adecuado de la composición de silicona particular, tal como de aproximadamente el 0,1 % en peso a aproximadamente el 15 % en peso, de aproximadamente el 0,5 % en peso a aproximadamente el 5 % en peso, o aproximadamente el 0,1 % en peso o menos, aproximadamente el 1 % en peso, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, l0 , 11, 12, 13, 14 o aproximadamente 15 % en peso o más de la composición de silicona.

En ciertas realizaciones, las composiciones de silicona se licúan por cizallamiento. Las composiciones con propiedades de licuefacción por cizallamiento pueden denominarse pseudoplásticos. Según se entiende en la técnica, las composiciones con propiedades de licuefacción por cizallamiento se caracterizan por tener una viscosidad que disminuye al aumentar la velocidad de deformación por cizallamiento. Dicho de otro modo, la viscosidad y la deformación por cizallamiento son inversamente proporcionales para las composiciones de licuefacción por cizallamiento. Cuando las composiciones de silicona se licúan por cizallamiento, las composiciones de silicona son particularmente adecuadas para la impresión, especialmente cuando se utiliza una boquilla u otro mecanismo de dispensación. Un ejemplo específico de una composición de silicona de licuefacción por cizallamiento es XIAMETERO 920o LSR, disponible comercialmente en Dow Corning Corporation de Midland, MI.

En ciertas realizaciones, al menos una de las composiciones, p. ej., la primera composición, la segunda composición, y/o cualquier composición adicional, comprende el polímero. El polímero puede ser cualquiera de los polímeros de silicona descritos anteriormente. Como alternativa o adicionalmente, el polímero puede comprender un polímero orgánico o resina. Además, como alternativa, el polímero puede comprender un polímero híbrido orgánico-silicona. El polímero puede disponerse en un vehículo o disolvente.

El polímero puede ser un polímero o resina termoendurecible y/o termoplástico. Algunos ejemplos de resinas termoendurecibles y/o termoplásticas adecuadas incluyen resinas epoxi, poliéster, fenol, poliamida, poliimida, polivinilo, éster de polivinilo (es decir, viniléster) y poliuretano, así como modificaciones y combinaciones de las mismas. Además, pueden añadirse elastómeros y/o cauchos a la resina termoendurecible y/o termoplástica sin curar o mezclarse con ella para mejorar determinadas propiedades, como la resistencia al impacto. Otros ejemplos específicos de resinas termoendurecibles y/o termoplásticas adecuadas son las descritas anteriormente.

En ciertas realizaciones, al menos una de las composiciones, p. ej., la primera composición, la segunda composición, y/o cualquier composición adicional, comprende el metal. El metal puede ser cualquiera de los metales o aleaciones, y puede ser un líquido o una suspensión. Típicamente, se utiliza un metal de bajo punto de fusión, de tal manera que la al menos una composición que comprende el metal y/o el propio metal se puede fundir en una extrusora e imprimir por extrusión y/o depositar en consecuencia. En algunas realizaciones, las secciones que comprenden el metal pueden formarse durante el proceso de impresión para añadir funcionalidad (p. ej., soporte estructural, separación de secciones, etc.). Cuando el metal es un líquido, se utiliza una condición y/o mecanismo de solidificación adecuado. Dichas condiciones de solidificación incluyen un enfriamiento suficiente y la formación de una aleación sólida con otro material ya presente en el sustrato sobre el que se está depositando el metal líquido. En algunas realizaciones, el metal es una suspensión de partículas metálicas en un portador como agua o un disolvente no oxidante. La sección impresa formada a partir del lodo puede seguir procesándose, por ejemplo, mediante fusión por láser, grabado y/o sinterización.

En ciertas realizaciones, al menos una de las composiciones, p. ej., la primera composición, la segunda composición, y/o cualquier composición adicional, comprende una suspensión. En una realización, la suspensión es una suspensión cerámica. La suspensión cerámica puede ser transportada por agua, y puede combinarse con uno o más aglutinantes, como un polímero. Normalmente, la pasta cerámica puede secarse/solidificarse mediante evaporación del portador (p. ej., agua) y/o secado. La pasta cerámica seca/solidificada puede seguir procesándose o consolidándose mediante calentamiento, por ejemplo, por convección, conducción de calor o radiación. Las cerámicas que pueden utilizarse para formar la suspensión cerámica incluyen óxidos de diversos metales, carburos, nitruros, boruros, siliciuros y combinaciones y/o modificaciones de los mismos. En algunas realizaciones, como se ha mencionado anteriormente, la suspensión es una suspensión metálica. En estas u otras realizaciones, la suspensión comprende, como alternativa, una suspensión polimérica. La suspensión de polímero suele ser una solución o dispersión de un polímero en agua o en un disolvente orgánico. La suspensión de polímero puede comprender cualquier polímero adecuado, y típicamente comprende una viscosidad para imprimir a temperatura ambiente o elevada.

Las composiciones pueden tener distintas viscosidades. En ciertas realizaciones, la composición tiene una viscosidad inferior a 0,5, menos de 0,25, o menos de 0,1 Pa.s (menos de 500, menos de 250, o menos de 100 centistoke) a 25 °C, como alternativa una viscosidad de 0,001 a 1000 Pa.s (1 a 1.000.000 centistoke) a 25 °C, como alternativa de 0,001 a 100 Pa.s (1 a 100.000 centistoke) a 25 °C, como alternativa de 0,001 a 10 Pa.s (1 a 10.000 centistoke) a 25 °C. La viscosidad de cada composición puede modificarse alterando las cantidades y/o el peso molecular de uno o más de sus componentes. La viscosidad puede ajustarse para que coincida con los componentes del sistema AM 106 (p. ej., la boquilla 108) para controlar el calor, la velocidad u otros parámetros asociados con la impresión. Como se entiende fácilmente en el arte, la viscosidad cinemática se puede medir según ASTM D-445 (2011), titulado “ Método de prueba estándar para la viscosidad cinemática de líquidos transparentes y opacos (y cálculo de la viscosidad dinámica)” .

Como se desprende de la presente descripción, las composiciones pueden tener cualquier forma adecuada para la impresión y, posteriormente, para la solidificación después de la impresión. En consecuencia, cada composición utilizada puede estar independientemente en forma líquida, sólida o semisólida. Por ejemplo, cada composición puede utilizarse como un líquido adecuado para formar corrientes y/o gotitas, un polvo, y/o un sólido termofusible, dependiendo de la composición particular y de las condiciones de impresión seleccionadas y como se ha descrito anteriormente.

Además, cualquiera de las composiciones descritas anteriormente puede ser una composición de una sola parte o de varias partes, como se ha descrito anteriormente con referencia a determinadas composiciones de silicona. Ciertas composiciones son altamente reactivas, de modo que las composiciones multiparte evitan la mezcla y el curado prematuros de los componentes. La composición multiparte puede ser, por ejemplo, un sistema de dos partes, un sistema de tres partes, etc., dependiendo de la selección de la composición y de sus componentes. Cualquier componente de la composición puede estar separado y controlado individualmente con respecto a los componentes restantes. En general, como se comprenderá a la vista de la descripción anterior, cuando las composiciones son composiciones multiparte, las partes separadas de la composición multiparte pueden mezclarse en el mezclador<estático 20 directamente antes de la impresión (p. ej., en línea con la boquilla>108<).>

Los siguientes ejemplos, que ilustran realizaciones de esta descripción, pretenden ilustrar y no limitar la invención.

Ejemplo 1: Mezclador estático

Un mezclador estático que tiene el diseño mostrado en las Figuras 6 y 18, que se forma mediante una impresora por estereolitografía AM (SLA) (FormLabs® Form 2, utilizando resina FormLabs Standard Clear Resin (mezcla de éster del ácido metacrílico con fotoiniciador)). Los elementos de mezclado helicoidales se fabricaron con un ángulo de conicidad de n/6 radianes, un ángulo de liberación de n/4 radianes y un ángulo de transferencia de n/4 radianes.

Una composición de silicona (cargada con CaCO<3>, composición de silicona curable por humedad con una viscosidad de 45 Pa.s (25 °C) y una velocidad de cizalladura de 100 s<-1>) se empuja a través del mezclador estático del ejemplo 1 y, por separado, a través de un mezclador estándar de tipo kenics, en un proceso de extrusión simulada a diversas velocidades de extrusión y se monitoriza la presión para mantener dichas velocidades de extrusión para evaluar la caída de presión correspondiente, como se expone en la tabla 1 a continuación.

Tabla 1. Resultados de la evaluación de la sobreextrusión

Ejemplo Velocidad de extrusión (ml/min) Trazo

Como se expone en la tabla a anterior, los resultados del proceso de extrusión simulado se muestran en las Figuras 19-21, donde las Figuras 19-21A muestran las presiones correspondientes al mezclador estático de la invención y las Figuras 19-21B cómo las presiones correspondientes al mezclador de tipo kenics comparativo. Como se muestra, el mezclador estático de la invención incluye un requisito de presión significativamente menor (medido por una caída de presión a lo largo del mezclador) para mantener una velocidad de extrusión dada en comparación con un mezclador de tipo kenics estándar.

El rendimiento del mezclador estático se evalúa además repitiendo el proceso de extrusión simulado durante 30 segundos a la velocidad de alimentación indicada y cortando después el flujo. Al cesar el flujo, el cabezal de impresión se desplaza automáticamente para que sea barrido por esa acción. La silicona extruida tras el cese del flujo se recoge durante 15 segundos y se pesa para determinar la cantidad de sobreextrusión. El procedimiento de sobreextrusión se repite 60 veces, y los resultados compilados se exponen en la tabla 2 a continuación:

Tabla 2. Resultados de la evaluación de la sobreextrusión

Como se muestra en la tabla 2, el mezclador estático de la invención da como resultado una cantidad significativamente menor de sobreextrusión en comparación con un mezclador de tipo kenics estándar, lo que evidencia una mejora significativa de las capacidades de arranque-parada y seguimiento para aplicaciones de impresión AM/3D.

Sistema de fabricación aditiva

Se prepara un sistema de fabricación aditiva (máquina SEAM de silicona de dos partes, como se muestra en la Figura 22) utilizando el mezclador estático preparada anteriormente. En concreto, el sistema AM está construido sobre una máquina de extrusión de material termoplástico (Lulzbot, TAZ6) con dos bombas de cavidad progresiva (ViscoTech) para dispensar finamente la silicona.

El sistema AM se utiliza para preparar un artículo 3D, como se muestra en la Figura 23, con una composición de silicona de curado lento (Dow Silastic LTC 9400-50 LSR). La forma de hexágono retorcido se seleccionó debido a la dificultad de preparar un artículo de este tipo utilizando moldes, debido a la falta de superficies planas y a la complejidad de mecanizar un molde con la impresión de la superficie retorcida.

La descripción anterior se refiere a realizaciones generales y específicas de la descripción. No obstante, pueden introducirse diversas modificaciones y cambios sin apartarse del espíritu y de los aspectos más amplios de la descripción definidos en las reivindicaciones adjuntas, que deben interpretarse de conformidad con los principios del derecho de patentes, incluida la doctrina de los equivalentes. Como tal, esta descripción se presenta con fines ilustrativos y no debe interpretarse como una descripción exhaustiva de todas las realizaciones de la descripción o para limitar el alcance de las reivindicaciones a los elementos específicos ilustrados o descritos en relación con estas realizaciones. Cualquier referencia a elementos en singular, por ejemplo, usando los artículos “ un” , “ una” , “ uno” y “ el” o “ la” no debe interpretarse como una limitación del elemento al singular. Además, debe entenderse que los términos “ ángulo recto” , “ ortogonal” , “ perpendicular” y “ paralelo” se emplean en la presente memoria en sentido relativo y no absoluto. Además, se apreciará que los términos “ sustancialmente” , “ aproximadamente” , “ esencialmente” , etc. indican desviaciones menores de la propiedad que se está modificando. Dicha desviación puede ser del 0-10 %, como alternativa del 0-5 %, como alternativa del 0-3 % de una propiedad concreta.

Asimismo, también debe entenderse que las reivindicaciones adjuntas no se limitan a conjuntos, sistemas o métodos expresos y particulares descritos en la descripción detallada, que pueden variar entre realizaciones particulares que entran dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas. Con respecto a cualquiera de los grupos de Markush en los que se basa la presente memoria para describir características o aspectos particulares de diversas realizaciones, pueden obtenerse resultados diferentes, especiales y/o inesperados de cada miembro del respectivo grupo de Markush independientemente de todos los demás miembros de Markush. Cada miembro de un grupo de Markush puede invocarse individualmente o en combinación y proporciona un soporte adecuado para realizaciones específicas dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un mezclador estático (20), que comprende:

una carcasa (22) que define una cavidad de mezclado interna (36) que se extiende longitudinalmente a lo largo de un eje central (24) entre una entrada (38) y una salida (40) y está adaptada para el flujo axial de un fluido a través de la misma; y

un elemento de mezclado (42) dispuesto dentro de la cavidad de mezclado (36), estando el elemento de mezclado (42) configurado para estar libre de una superficie de impacto orientada sustancialmente perpendicular a una dirección principal de flujo de fluido a través de la cavidad de mezclado interna (36) y que comprende una cuchilla de mezclado (44) alargada orientada longitudinalmente dentro de la cavidad de mezclado (36) y que tiene una nariz (48) orientada axialmente hacia la entrada (38),caracterizado porquela nariz (48) de la cuchilla de mezclado (44) comprende un par de bordes de ataque (58) que se extienden oblicuamente hacia dentro y hacia la entrada (38) desde un lado lateral de la cuchilla de mezclado (44) y convergentes en un vértice (60).

2. El mezclador estático de la reivindicación 1, en donde:

(i) cada borde de ataque (58) está orientado oblicuamente con respecto a un plano radial de la cavidad de mezclado (36) por un ángulo de ataque (y), donde 0<Y<[n/2] radianes;

(ii) cada borde de ataque (58) se estrecha hacia la entrada (38) y comprende un par de superficies (62, 68) cónicas longitudinalmente opuestas convergentes en un ángulo de conicidad (a1) subtendido por un grosor de la cuchilla de mezclado (44) en la nariz (48), donde 0<a1< n radianes.

3. El mezclador estático de la reivindicación 1 o 2, en donde la cuchilla de mezclado (44) comprende una cola (50) orientada axialmente hacia la salida (40), comprendiendo la cola (50) al menos un borde de salida (64) que se extiende oblicuamente hacia fuera y hacia la salida (40) desde un vértice (66) hasta un lado lateral (52) de la cuchilla de mezclado (44).

4. El mezclador estático de la reivindicación 3, en donde:

(i) la cuchilla de mezclado (44) comprende un par opuesto de bordes de salida (64) convergentes en el vértice (66);

(ii) cada borde de salida (66) está orientado oblicuamente con respecto a un plano radial de la cavidad de mezclado (36) por un ángulo de liberación (p), donde 0<p<[n/2] radianes;

(iii) cada borde de salida (64) se estrecha hacia la salida (40) y comprende un par de superficies (62) cónicas longitudinalmente opuestas convergentes en un ángulo de conicidad (a2) subtendido por un grosor de la cuchilla de mezclado en la cola, donde 0<a2<n radianes; o

(iv) cualquier combinación de (i)-(iii).

5. El mezclador estático de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde:

(i) la cuchilla de mezclado (44) se define además como una cuchilla de mezclado (70) helicoidal, comprendiendo la cuchilla de mezclado (70) helicoidal una lámina alargada curvada en forma de cheurón que describe una forma helicoidal circular de simple torsión y un par de bordes laterales opuestos adyacentes y en relación sellada con una superficie interior de la cavidad de mezclado (36);

(ii) la cuchilla de mezclado (44) se define además como una cuchilla de mezclado (76) corrugada, comprendiendo la cuchilla de mezclado (76) corrugada una lámina corrugada plana en forma de cheurón que tiene un par de bordes laterales opuestos adyacentes y en relación sellada con una superficie interior de la cavidad de mezclado (36);

(iii) la cuchilla de mezclado (44) se define además como una cuchilla de mezclado (84) prismática, comprendiendo la cuchilla de mezclado (84) prismática una forma prismática triangular;

(iv) la cuchilla de mezclado (44) es de construcción monolítica; o

(v)tanto (iv) como uno de (i)-(iii).

6. El mezclador estático de una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el elemento de mezclado (42) comprende una pluralidad de cuchillas de mezclado (44) dispuestas en fila a lo largo de una anchura de la cavidad de mezclado (36), y en donde:

(i) la fila comprende al menos 3 de las cuchillas de mezclado (44);

(ii) la fila comprende al menos 2 cuchillas de mezclado (44) adyacentes dispuestas en relación paralela cara a cara espaciadas entre sí;

(iii) la fila comprende al menos 2 cuchillas de mezclado (44) contiguas inclinadas oblicuamente con respecto al eje central de la cavidad de mezclado (36) en relación de cruce transversal;

(iv) la fila es de construcción monolítica; o

(v)cualquier combinación de (i)-(iv).

7. El mezclador estático de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el elemento de mezclado (42) comprende una pluralidad de cuchillas de mezclado (44) dispuestas en una pila a lo largo de una longitud de la cavidad de mezclado (36), y en donde:

(i) la pila comprende al menos 3 de las cuchillas de mezclado (44);

(ii) la pila comprende al menos 2 cuchillas de mezclado (44) adyacentes desplazados axialmente entre sí;

(iii)la pila es de construcción monolítica; o

(iv)cualquier combinación de (i)-(iii).

8. El mezclador estático de la reivindicación 6 o 7, en donde:

(i)el elemento de mezclado (42) comprende al menos 2 filas de cuchillas de mezclado (44);

(ii) el elemento de mezclado (42) comprende al menos 2 pilas de cuchillas de mezclado (44); o (iii) tanto (i) como (ii).

9. El mezclador estático de una cualquiera de las reivindicaciones 6-8, en donde:

(i) cada cuchilla de mezclado (44) es de construcción monolítica;

(ii) cada cuchilla de mezclado (44) se forma mediante un proceso (106) de fabricación aditiva; (iii) el elemento de mezclado (42) es de construcción monolítica;

(iv) el elemento de mezclado (42) se forma mediante un proceso (106) de fabricación aditiva; o (v)cualquier combinación de (i)-(iv).

10. El mezclador estático de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde el mezclador estático (20) comprende una pluralidad de los elementos de mezclado (42) dispuestos en serie a lo largo del eje central (24) de la cavidad de mezclado (36), y en donde:

(i) la serie comprende al menos 3 de los elementos de mezclado (24);

(ii) los elementos de mezclado (24) están dispuestos coaxialmente a lo largo del eje central (24) de la cavidad de mezclado (36) en serie;

(iii) los elementos de mezclado (24) adyacentes de la serie están desplazados axialmente entre sí; (iv)cada elemento de mezclado (24) es de construcción monolítica;

(v) la serie de elementos de mezclado (24) es de construcción monolítica; o

(vi) cualquier combinación de (i)-(v).

11. El mezclador estático de una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde:

(i) la carcasa (22) se forma mediante un proceso (106) de fabricación aditiva;

(ii) cada elemento de mezclado (24) se forma mediante un proceso (106) de fabricación aditiva; (iii) la carcasa (22) y cada elemento de mezclado (24) son de construcción monolítica; o

(iv) cualquier combinación de (i)-(iii).

12. El mezclador estático de una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, que comprende además una unidad de control de la temperatura (no mostrada) conectada operativamente a la carcasa (22).

13. El mezclador estático de la reivindicación 12, en donde la unidad de control de la temperatura comprende una camisa (88) dispuesta alrededor de la cavidad de mezclado (36) de la carcasa (22), y en donde:

(i) la camisa (88) define una cámara (90) en comunicación fluida con la carcasa (22);

(ii) la camisa (88) comprende una cámara tubular (96) enrollada alrededor de la cavidad de mezclado (36); o

(iii)tanto (i) como (ii).

14. El mezclador estático de una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde la carcasa (22) está acoplada operativamente a una boquilla (108) en comunicación fluida con la cavidad de mezclado (36) a través de la salida (40).