ES2984544T3

ES2984544T3 - Impresión tridimensional correactiva de piezas

Info

Publication number: ES2984544T3
Application number: ES20709449T
Authority: ES
Inventors: Cynthia Kutchko; Eric S Epstein; Bryan W Wilkinson; Michael A Bubas
Original assignee: PPG Industries Ohio Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2024-10-29
Anticipated expiration: 2040-02-10
Also published as: AU2020221557B2; EP4349601A3; JP2022521684A; KR102538792B1; CN117183327A; CN113661046A; US20220126516A1; TW202039219A; CA3129413C; JP7206405B2; EP3924166B1; AU2020221557A1; CA3129413A1; EP3924166A1; BR112021015529A2; JP2023016909A; KR20210124367A; EP4349601A2; WO2020167642A1; MX2021009605A

Abstract

Se describe la impresión tridimensional de piezas mediante el uso de composiciones coreactivas. La fabricación aditiva con coreactividad se puede utilizar para fabricar piezas que tienen una amplia gama de propiedades. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Impresión tridimensional correactiva de piezas

Campo

El campo se relaciona con la impresión tridimensional correactiva de piezas mediante el uso de composiciones correactivas. La impresión tridimensional correactiva puede usarse para fabricar piezas que tengan una amplia gama de propiedades.

Antecedentes

La impresión tridimensional de artículos poliméricos típicamente se realiza mediante el uso de termoplásticos. Se alimenta un filamento termoplástico a un elemento de calentamiento, el termoplástico se calienta por encima de su temperatura de transición vítrea y se fabrica un artículo al depositar capas sucesivas del termoplástico fundido. La alta viscosidad del termoplástico y la necesidad de calentar el termoplástico a temperaturas elevadas pueden limitar las cantidades y tipos de materiales que pueden incorporarse a la matriz polimérica. Además, el transporte térmico asociado con el calentamiento del filamento termoplástico y el depósito del filamento termoplástico fundido antes de que se enfríe por debajo de la temperatura de transición vítrea puede limitar la velocidad a la que pueden fabricarse artículos termoplásticos mediante el uso de métodos de impresión tridimensional. Las limitaciones del transporte térmico también pueden limitar la velocidad a la que pueden fabricarse piezas grandes, tales como piezas de vehículos, mediante el uso de métodos de impresión tridimensional debido al tiempo que puede llevar calentar un material termoplástico grueso por encima de su temperatura de transición vítrea sin degradar el termoplástico.

El documento núm. US 2019/0037969 A1 se refiere a artículos de calzado impresos en 3D que contienen partículas y métodos de impresión de dichos artículos.

Resumen

De acuerdo con la presente invención, los métodos para fabricar una pieza mediante el uso de impresión tridimensional correactiva comprenden: combinar y mezclar independientemente un primer componente y un segundo componente para formar una primera composición correactiva y una segunda composición correactiva, en donde los constituyentes de los componentes no son correactivos hasta que se combinan y se mezclan entre sí para formar una composición correactiva, en donde cada una de la primera composición correactiva y la segunda composición correactiva comprende un primer compuesto reactivo y un segundo compuesto reactivo; y el primer compuesto reactivo reacciona con el segundo compuesto reactivo; coextruir la primera composición correactiva y la segunda composición correactiva a través de una tobera de coextrusión para formar un coextrudido; depositar el coextrudido en capas sucesivas mediante el uso de impresión tridimensional para fabricar una pieza; y mientras se deposita el coextrudido, cambiar independientemente los constituyentes del primer componente y/o los constituyentes del segundo componente y/o cambiar una relación de mezcla en volumen del primer componente y el segundo componente.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos descritos en la presente descripción tienen únicamente fines ilustrativos. Los dibujos no pretenden limitar el alcance de la presente descripción.

La Figura 1 muestra un esquema de un ejemplo de un extrusor multicomponente para su uso en la impresión tridimensional correactiva.

La Figura 2 muestra una pieza impresa tridimensionalmente que comprende tres materiales impresos continuamente diferentes fabricados mediante el uso de métodos proporcionados por la presente descripción.

La Figura 3A es una fotografía que muestra una vista en sección transversal de una estructura reticular fabricada mediante el uso de la impresión tridimensional correactiva en la que la pieza es flexible en una dirección y rígida en la dirección ortogonal.

La Figura 3B es una fotografía que muestra una vista superior de la estructura reticular mostrada en la Figura 3A.

Descripción detallada

Para los propósitos de la siguiente descripción detallada, debe entenderse que estas modalidades proporcionadas en la presente descripción pueden asumir diversas variaciones alternativas y secuencias de etapas, excepto donde se especifique expresamente lo contrario. Además, excepto en cualquiera de los ejemplos operativos, o donde se indique de cualquier otra manera, todos los números que expresan, por ejemplo, cantidades de ingredientes usados en la especificación y reivindicaciones deben entenderse como modificados en todos los casos por el término “aproximadamente”. En consecuencia, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos que se exponen en la siguiente memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones que pueden variar en dependencia de las propiedades que desean obtenerse por la presente invención. Por lo menos, cada parámetro numérico debe interpretarse, al menos, teniendo en cuenta el número de dígitos significativos que se indican y al aplicar las técnicas de redondeo ordinarias.

A pesar de que los intervalos y parámetros numéricos que exponen el amplio alcance de la invención son aproximaciones, los valores numéricos que se exponen en los ejemplos específicos se informan tan precisos como sea posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, contiene necesariamente determinados errores inherentes como resultado de la desviación estándar encontrada en sus respectivas mediciones de prueba.

Además, debe entenderse que cualquier intervalo numérico enumerado en la presente descripción pretende incluir todos los subintervalos incluidos en la misma. Por ejemplo, un intervalo de “1 a 10” pretende incluir todos los subintervalos entre (y que incluyen) el valor mínimo citado de 1 y el valor máximo enumerado de 10, o sea, tener un valor mínimo igual a o mayor que 1 y un valor máximo de igual a o menor que 10.

Ahora se hace referencia a determinados compuestos, composiciones y métodos de la presente invención. Los compuestos, composiciones y métodos descritos no pretenden ser limitantes de las reivindicaciones. Por el contrario, las reivindicaciones pretenden cubrir todas las alternativas y modificaciones.

“Componente” se refiere a una composición en la que los constituyentes del componente no son correactivos hasta que se combinan y se mezclan con otro componente para formar una composición correactiva.

“ Impresión tridimensional correactiva” se refiere a un método como se describe en la presente descripción en el que se extruye una composición termoestable a través de una tobera en capas sucesivas para formar una pieza.

“Composición correactiva” se refiere a una composición que comprende al menos dos compuestos reactivos capaces de reaccionar entre sí. Los compuestos reactivos pueden reaccionar en ausencia de un catalizador, en presencia de un catalizador o en presencia de un iniciador de curado activado. Una composición correactiva puede ser reactiva a una temperatura inferior a 50 °C. Una composición correactiva puede ser una composición termoestable y cuando se cura forma un termoestable.

“Catalizador” se refiere a una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción sin modificar el cambio de energía de Gibbs estándar general en la reacción.

“Iniciador de curado” se refiere a un compuesto que inicia una reacción de polimerización después de la activación. Un iniciador de curado puede activarse, por ejemplo, tras exposición a radiación actínica, calor o fuerzas de cizallamiento.

“Compuesto reactivo” se refiere a un compuesto que reacciona con otro compuesto. Un compuesto reactivo puede comprender uno o más grupos funcionales que son reactivos con grupos funcionales de otro compuesto.

“Constituyente” se refiere a un compuesto orgánico o un compuesto inorgánico. Una composición y un componente pueden comprender uno o más constituyentes. Los ejemplos de constituyentes incluyen prepolímeros, monómeros, agentes polifuncionalizantes y aditivos como se describen en la presente descripción.

“Composición precursora” se refiere a una composición que puede combinarse con una o más composiciones precursoras adicionales para formar un componente.

La “relación de mezcla en volumen” se refiere a la relación en volumen de dos o más componentes.

“Cambio continuamente” se refiere a cambiar sin interrupción.

“Cambio discontinuamente” se refiere a cambios en etapas discretas.

“Termoestable” se refiere a una composición de polímero termoestable curada.

“Composición termoestable” se refiere a una composición que comprende compuestos correactivos que cambian irreversiblemente a una red de polímero insoluble e infusible mediante curado. El curado es el proceso químico de convertir un prepolímero y agentes de curado en un polímero de mayor peso molecular y luego en una red de polímero. El curado da como resultado reacciones químicas que generan una extensa reticulación entre una red de polímero, es una estructura altamente ramificada en la que esencialmente cada unidad constitucional está conectada entre sí y al límite de fase macroscópica por muchos caminos a través de la estructura, el número de tales caminos aumentan con el número promedio de unidades constitucionales intervinientes; los caminos deben en promedio ser coextensivos con la estructura,

“Cadena principal de prepolímero” se refiere a un segmento entre los grupos funcionales reactivos del prepolímero.

Una cadena principal de prepolímero típicamente incluye subunidades repetidas. Por ejemplo, la cadena principal de un politiol que tiene la estructura HS-(R)n-SH es -(R)n-.

“Iniciador de curado activado adecuado” se refiere a un iniciador de curado activado capaz de iniciar una reacción de curado entre un primer compuesto reactivo y un segundo compuesto reactivo dentro del contexto de uso. Como ejemplo, en ausencia de un catalizador adecuado, un prepolímero con funcionalidad tiol es correactivo con un monómero con funcionalidad alquenilo en presencia de un generador de radicales libres activado.

“Catalizador adecuado” se refiere a un compuesto capaz de catalizar la reacción entre un primer compuesto reactivo y un segundo compuesto reactivo dentro del contexto de uso. Por ejemplo, un prepolímero con funcionalidad tiol y un monómero con funcionalidad alquenilo son correactivos en presencia de un catalizador de amina.

Las propiedades eléctricas de un compuesto polimérico pueden determinarse mediante el uso de un método de prueba adecuado tal como ASTM D257-14, ASTM D4496-04, ASTM D991-89(2005) o IEC 60093.

La impresión tridimensional correactiva puede usarse para fabricar piezas que tengan una amplia gama de propiedades. La impresión tridimensional correactiva facilita el uso de diferentes químicas de curado para controlar la velocidad de reacción y puede facilitar el uso de una amplia gama de materiales poliméricos. La impresión tridimensional correactiva puede adaptarse para cambiar continuamente la composición correactiva y/o las dimensiones de las capas durante la deposición. La versatilidad de la impresión tridimensional correactiva puede adaptarse para fabricar de forma rápida y rentable piezas tanto pequeñas como grandes en producciones de pequeño y gran volumen.

Los métodos para fabricar una pieza mediante el uso de la impresión tridimensional proporcionados por la presente descripción se definen en las reivindicaciones adjuntas e incluyen, entre otros: combinar y mezclar independientemente un primer componente y un segundo componente para formar una primera y una segunda composición correactiva, en donde el primer componente comprende un primer compuesto y el segundo componente comprende un segundo compuesto, en donde el primer compuesto reactivo reacciona con el segundo compuesto reactivo a una temperatura inferior a 50 °C; o el primer componente comprende un primer compuesto reactivo y un segundo compuesto reactivo, en donde el primer compuesto reactivo reacciona con el segundo compuesto reactivo en presencia de un catalizador y/o un iniciador de curado, donde el catalizador y/o el iniciador de curado es capaz de catalizar y/o iniciar una reacción entre el primer compuesto reactivo y el segundo compuesto reactivo, y el segundo componente comprende el catalizador y/o el iniciador de curado; y depositar la composición correactiva en capas sucesivas mediante el uso de la impresión tridimensional para fabricar una pieza.

En la Figura 1 se muestra un esquema de un ejemplo de un aparato de impresión tridimensional para su uso con composiciones correactivas proporcionadas por la presente descripción.

El aparato mostrado en la Figura 1 incluye una tobera mezcladora 101. Un primer componente 102 en un primer depósito primario 103 se bombea a la tobera mezcladora 101 mediante el uso de la bomba primaria 104. Un segundo componente 105 en un segundo depósito primario 106 se bombea a la tobera mezcladora 101 mediante el uso de la bomba primaria 107. El primer componente 102 y el segundo componente 105 se combinan y mezclan en el mezclador 101 para proporcionar una composición correactiva 108. La composición correactiva 108 se extruye bajo la presión proporcionada por las bombas primarias 104/107 a través de la tobera 109 para formar un producto extrudido 110. A medida que la composición correactiva 108 en forma de producto extrudido 110 comienza a curarse, puede depositarse en capas sucesivas para fabricar una pieza.

Las bombas primarias 104/107 pueden controlarse independientemente mediante un controlador (no mostrado) para proporcionar una relación de mezcla en volumen deseada del primer componente y el segundo componente. La relación de mezcla en volumen puede ser constante durante la fabricación de la pieza. La relación de mezcla en volumen puede cambiarse continuamente durante un período de tiempo mientras se fabrica la pieza y/o puede cambiarse discontinuamente mientras se fabrica la pieza. Al cambiar la relación de mezcla del primer componente y el segundo componente, se producen y depositan diferentes composiciones correactivas, lo que da como resultado que la pieza curada tenga diferentes propiedades en diferentes porciones de la pieza impresa tridimensional.

Aunque no se muestra, pueden introducirse uno o más componentes adicionales en el mezclador además del primer y segundo componente o en lugar del primer y/o segundo componente. El uno o más componentes adicionales pueden introducirse en el mezclador mediante el uso de respectivas bombas primarias acopladas a respectivos depósitos primarios que contienen independientemente el uno o más componentes adicionales.

Un componente tal como el primer componente 102 y el segundo componente 105 pueden tener una composición consistente durante la fabricación de una pieza. Alternativamente, la composición de un componente puede cambiarse durante la fabricación de una pieza. Por ejemplo, las cantidades y/o tipos de uno o más constituyentes de una composición pueden cambiar mientras se fabrica una pieza. Como se muestra en la Figura 1, esto puede lograrse al acoplar dos o más depósitos secundarios al respectivo depósito primario 103/106 a través de respectivas bombas secundarias controladas independientemente, donde cada uno de los depósitos secundarios contiene una composición precursora separada. Con referencia a la Figura 1, los depósitos secundarios 111 están acoplados al depósito primario 103 a través de respectivas bombas secundarias y cada uno de los depósitos secundarios 111 puede contener una composición precursora separada 112/113/114. De manera similar, los depósitos secundarios 116 están acoplados al depósito primario 106 a través de respectivas bombas secundarias 117 controladas independientemente y cada uno de los depósitos secundarios puede contener una composición precursora separada 118/119/120. La relación de mezcla en volumen de las composiciones precursoras puede ajustarse continuamente y/o discontinuamente para cambiar la composición del primer y/o segundo componente en los depósitos primarios.

Cada bomba primaria y bomba secundaria pueden controlarse independientemente e incluyen aparatos dosificadores asociados adecuados.

Las purgas 121/122 pueden acoplarse a los respectivos depósitos primarios 103 y 106 y pueden usarse para evacuar los depósitos primarios y limpiar el sistema en cualquier momento durante el proceso de impresión.

Puede incorporarse un dispositivo de adelgazamiento por cizallamiento, tal como un mezclador helicoidal, en la tobera mezcladora entre el mezclador y la punta de la tobera. Puede usarse un dispositivo de adelgazamiento por cizallamiento para reducir la viscosidad de un material de adelgazamiento por cizallamiento en la composición correactiva antes de ser extrudido.

Este diseño para extrusión multicomponente puede facilitar la impresión tridimensional perfecta de piezas multimaterial. Este diseño evita el uso de múltiples toberas de extrusión. Al variar las cantidades y la naturaleza de los constituyentes de la composición correactiva, ya sea continuamente o discontinuamente, una pieza impresa puede comprender regiones graduadas y/o distintas que exhiben diferentes propiedades mecánicas y estéticas.

En la Figura 2 se muestra una ilustración de una pieza fabricada mediante el uso de métodos de impresión tridimensional correactiva proporcionados por la presente descripción y el aparato descrito en la presente descripción. La Figura 2 muestra una pieza que tiene tres regiones distintas 201/202/203 que comprenden tres materiales diferentes. La pieza puede fabricarse al imprimir continuamente y cambiar la composición correactiva para imprimir las diferentes porciones de la pieza. En este ejemplo, un primer material puede comprender un material de espuma 201, un segundo material puede ser un material flexible 202 y un tercer material puede ser un material rígido 203, donde los materiales que tienen diferentes propiedades se usan para fabricar diferentes porciones de la pieza. La pieza puede fabricarse sin levantar la tobera de extrusión y sin cambiar la composición correactiva. Los constituyentes de la composición correactiva pueden cambiarse al ajustar la relación de mezcla en volumen de un primer componente y el segundo componente, y/o incorporar un tercer componente en el primer y segundo componente, o cambiar a una composición correactiva diferente, mientras que diferentes porciones de la pieza se están fabricando.

Los métodos proporcionados por la presente descripción incluyen la impresión tridimensional de piezas de múltiples materiales mediante la extrusión de una composición correactiva variable a través de una o más toberas para fabricar una pieza que tiene diferentes propiedades en diferentes regiones de la pieza.

Una composición correactiva puede comprender un primer compuesto reactivo y un segundo compuesto reactivo donde el primer compuesto reactivo reacciona con el segundo compuesto reactivo a una temperatura, por ejemplo, inferior a 50 °C, inferior a 40 °C, inferior a 30 °C, inferior a 25 °C, inferior a 20 °C o inferior a 15 °C.

Una composición correactiva puede comprender compuestos correactivos que correaccionan y curan a temperatura ambiente, donde temperatura ambiente se refiere a una temperatura de 20 °C a 25 °C, de 20 °C a 22 °C, o aproximadamente 20 °C.

El primer y segundo compuestos pueden ser reactivos en ausencia de un catalizador o un iniciador de curado.

El primer y segundo compuestos pueden ser reactivos en presencia de un catalizador capaz de catalizar la reacción del primer y segundo compuestos.

El primer y segundo compuestos pueden ser reactivos tras la activación de un iniciador de curado. Por ejemplo, una composición correactiva puede incluir compuestos correactivos capaces de reaccionar mediante un mecanismo de fotopolimerización de radicales libres y la composición correactiva puede curar cuando se activa un fotoiniciador tras la exposición a radiación actínica.

Las composiciones correactivas son composiciones termoestables y cuando se curan forman termoestables.

Una composición correactiva puede estar sustancialmente libre de solvente. Por ejemplo, una composición correactiva puede comprender menos de 5 % en peso de solvente, menos de 2 % en peso, menos de 1 % en peso o menos de 0,1 % en peso de solvente, donde el % en peso se basa en el peso total de la composición correactiva.

Las composiciones correactivas pueden comprender prepolímeros reactivos, monómeros reactivos y aditivos.

Una composición correactiva puede comprender un prepolímero o una combinación de prepolímeros que tienen grupos funcionales adecuados. Los grupos funcionales pueden ser reactivos con grupos funcionales de otro prepolímero y/o con grupos funcionales de un monómero.

Una composición correactiva puede comprender un prepolímero o una combinación de prepolímeros. Los prepolímeros pueden determinar propiedades de la composición curada tales como, por ejemplo, la resistencia a la tracción, el % de alargamiento, la resistencia al impacto, la resistencia térmica, la estabilidad hidrolítica y la resistencia química del polímero curado.

Un prepolímero puede tener un peso molecular promedio en número, por ejemplo, inferior a 10000 Da, inferior a 8000 Da, inferior a 6000 Da, inferior a 4000 Da o inferior a 2000 Da. Un prepolímero puede tener un peso molecular promedio en número, por ejemplo, superior a 2000 Da, superior a 4000 Da, superior a 6000 Da o superior a 8000 Da. Un prepolímero puede tener un peso molecular promedio en número, por ejemplo, de 2000 Da a 10000 Da, de 3000 Da a 9000 Da, de 4000 Da a 8000 Da, o de 5000 Da a 7000 Da.

Los prepolímeros pueden ser líquidos a 25 °C y pueden tener una temperatura de transición vítrea Tg, por ejemplo, inferior a -20 °C, inferior a -30 °C o inferior a -40 °C, donde la temperatura de transición vítrea Tg se determina mediante análisis de masa dinámica (DMA) mediante el uso de un aparato TA Instruments Q800 con una frecuencia de 1 Hz, una amplitud de 20 micras y una rampa de temperatura de -80 °C a 25 °C, con la Tg identificado como el pico de la curva tan 8.

Los prepolímeros pueden presentar una viscosidad, por ejemplo, dentro de un intervalo de 2 Pas a 50 Pas (20 poise a 500 poise), de 2 Pa s a 20 Pa s (20 poise a 200 poise) o de 4 Pa s a 12 Pa s (40 poise a 120 poise), medido mediante el uso de un viscosímetro Brookfield CAP 2000, con un husillo núm. 6, a una velocidad de 300 rpm y una temperatura de 25 °C.

Un prepolímero puede tener una funcionalidad reactiva, por ejemplo, inferior a 12, inferior a 10, inferior a 8, inferior a 6 o inferior a 4. Cada uno del primer compuesto y el segundo compuesto pueden comprender una funcionalidad reactiva respectiva, por ejemplo, de 2 a 12, de 2 a 8, de 2 a 6, de 2 a 4 o de 2 a 3. Cada uno del primer compuesto y el segundo compuesto pueden tener independientemente una funcionalidad, por ejemplo, de 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 o 12.

Un prepolímero puede comprender cualquier cadena principal adecuada. Puede seleccionarse una cadena principal de prepolímero, por ejemplo, en base a los requisitos de uso final de una pieza de vehículo. Por ejemplo, puede seleccionarse una cadena principal de prepolímero en base a consideraciones de resistencia a la tracción, % de alargamiento, resistencia térmica, resistencia química, flexibilidad a baja temperatura, dureza y una combinación de cualquiera de los anteriores. La selección de un prepolímero para su uso en un prepolímero particular también puede basarse en consideraciones de costo.

Los prepolímeros pueden incluir copolímeros tales como copolímeros alternos, copolímeros aleatorios y/o copolímeros de bloque. Por ejemplo, los prepolímeros pueden comprender segmentos que confieren propiedades deseadas a una cadena principal de prepolímero, tales como flexibilidad.

Un prepolímero puede comprender segmentos que tienen diferentes estructuras y propiedades químicas dentro de la cadena principal de prepolímero. Los segmentos pueden distribuirse aleatoriamente, en una distribución regular o en bloques. Los segmentos pueden usarse para impartir determinadas propiedades a la cadena principal de prepolímero. Por ejemplo, los segmentos pueden comprender enlaces flexibles tales como enlaces tioéter en la cadena principal de polímero. Pueden incorporarse segmentos que tienen grupos laterales en la cadena principal de prepolímero para alterar la simetría de la cadena principal de prepolímero. Los segmentos pueden introducirse a través de los reactivos usados para preparar un prepolímero que contiene azufre y/o los prepolímeros que contienen azufre de menor peso molecular pueden hacerse reaccionar con compuestos que contienen los segmentos.

Un prepolímero comprende una cadena principal de prepolímero que puede terminarse en grupos funcionales adecuados según sea apropiado para una química de curado particular.

Un prepolímero puede tener cualquier cadena principal adecuada para las propiedades de curado deseadas.

Por ejemplo, una cadena principal de prepolímero puede comprender un politioéter, un polisulfuro, un poliformal, un poliisocianato, una poliurea, policarbonato, sulfuro de polifenileno, óxido de polietileno, poliestireno, acrilonitrilobutadieno-estireno, policarbonato, estireno-acrilonitrilo, poli(metilmetacrilato), policloruro de vinilo, polibutadieno, tereftalato de polibutileno, poli(p-fenilenóxido), polisulfona, polietersulfona, polietilenimina, polifenilsulfona, acrilato de acrilonitrilo estireno, polietileno, polipropileno sindiotáctico o isotáctico, ácido poliláctico, poliamida, homopolímero o copolímero de etileno-acetato de vinilo, poliuretano, copolímeros de etileno, copolímeros de propileno, copolímeros de impacto de propileno, polieteretercetona, polioximetileno, poliestireno sindiotáctico (SPS), sulfuro de polifenileno (PPS), polímero cristalino líquido (LCP), homo y copolímeros de buteno, homo y copolímeros de hexeno; y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Los ejemplos de otras cadenas principales de prepolímero adecuadas incluyen poliolefinas (tales como polietileno, polietileno lineal de baja densidad (L<l>DPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad, polipropileno y copolímeros de olefina), cauchos de estireno/butadieno (SBR), copolímeros de estireno/etileno/butadieno/estireno (SEBS), cauchos de butilo, copolímeros de etileno/propileno (EPR), copolímeros de monómero de etileno/propileno/dieno (EPDM), poliestireno (que incluye poliestireno de alto impacto), poli(acetatos de vinilo), copolímeros de etileno/acetato de vinilo (EVA), poli(alcoholes vinílicos), copolímeros de etileno/alcohol vinílico (EVOH), poli(vinilbutiral), poli(metacrilato de metilo) y otros polímeros y copolímeros de acrilato (que incluyen tales polímeros de metacrilato de metilo, copolímeros de metacrilato, polímeros derivados de uno o más acrilatos, metacrilatos, acrilatos de etilo, metacrilatos de etilo, acrilatos de butilo, metacrilatos de butilo y similares), copolímeros de olefina y estireno, acrilonitrilo/butadieno/estireno (ABS), polímeros de estireno/acrilonitrilo (SAN), copolímeros de estireno/anhídrido maleico, copolímeros de isobutileno/anhídrido maleico, copolímeros de etileno/ácido acrílico, poli(acrilonitrilo), policarbonatos (PC), poliamidas, poliésteres, polímeros cristalinos líquidos (LCP), poli(ácido láctico), poli(óxido de fenileno) (PPO), aleaciones de PPO-poliamida, polisulfona (PSU), polietercetona (PEK), polieteretercetona (PEEK), poliimidas, homopolímeros y copolímeros de polioximetileno (POM), polieterimidas, polímeros fluorados de etileno propileno (FEP), poli(fluoruro de vinilo), poli(fluoruro de vinilideno), poli(cloruro de vinilideno) y poli(cloruro de vinilo), poliuretanos (termoplásticos y termoestables), aramidas (tales como Kevlar® y Nomex®), politetrafluoroetileno (PTFE), polisiloxanos (que incluyen copolímeros de polidimetilensiloxano, dimetilsiloxano/vinilmetilsiloxano, poli(dimetilsiloxano) terminados en vinildimetilsiloxano), elastómeros, polímeros epoxi, poliureas, alquidos, polímeros celulósicos (tales como etilcelulosa, etilhidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa, acetato de celulosa, propionatos de acetato de celulosa y butiratos de acetato de celulosa), poliéteres y glicoles tales como óxidos de polietileno (también conocidos como poli(etilenglicol)es, óxidos de polipropileno (también conocido como polipropilenglicoles) y copolímeros de óxido de etileno/óxido de propileno, polímeros de látex acrílico, oligómeros y polímeros de acrilato de poliéster, polímeros de diacrilato de poliéster diol y resinas curables por UV.

También pueden usarse prepolímeros que tienen una cadena principal elastomérica. Los ejemplos de prepolímeros adecuados que tienen una cadena principal elastomérica incluyen poliéteres, polibutadienos, fluoroelastómeros, perfluoroelastómeros, copolímeros de etileno/acrílico, terpolímeros de etileno propileno dieno, nitrilos, politiolaminas, polisiloxanos y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Un prepolímero elastomérico puede comprender cualquier prepolímero elastomérico adecuado. Los ejemplos de prepolímeros adecuados que tienen una cadena principal elastomérica incluyen poliéteres, polibutadienos, fluoroelastómeros, perfluoroelastómeros, copolímeros de etileno/acrílico, terpolímeros de etileno propileno dieno, nitrilos, politiolaminas, polisiloxanos, cauchos de polietileno clorosulfonados, isoprenos, neoprenos, polisulfuros, politioéteres, siliconas, estireno butadienos, y combinaciones de cualquiera de los anteriores. El prepolímero elastomérico puede comprender un polisiloxano, tal como, por ejemplo, un polimetilhidrosiloxano, polidimetilsiloxano, polietilhidrosiloxano, polidietilsiloxano o una combinación de cualquiera de los anteriores. El prepolímero elastomérico puede comprender grupos funcionales terminales que tienen una baja reactividad con grupos amina e isocianato tales como grupos silanol. El prepolímero elastomérico puede comprender, por ejemplo, un prepolímero de polidimetilsiloxano, tal como un prepolímero de polisiloxano terminado en silanol, tal como un prepolímero de polidimetilsiloxano terminado en silanol.

Los ejemplos de prepolímeros que tienen una cadena principal químicamente resistente incluyen politetrafluoretileno, difluoruro de polivinilideno, polietilentetrafluoroetileno, etileno propileno fluorado, perfluoroalcoxi, etileno clorotrifluoretileno, policlorotrifluoroetileno, polímeros de etileno propileno fluorado, poliamida, polietileno, polipropileno, etileno propileno, etileno propileno fluorado, polisulfona, poliariléter sulfona, poliéter sulfona, poliimida, tereftalato de polietileno, polietercetona, polietercetona, polieterimida, sulfuro de polifenileno, poliarilsulfona, polibencimidazol, poliamidaimida, polímeros de cristal líquido y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Para piezas donde se requiere resistencia química, pueden usarse prepolímeros que tienen una cadena principal que contiene azufre. La resistencia química puede ser con respecto a solventes de limpieza, combustibles, líquidos hidráulicos, lubricantes, aceites y/o pulverización salina. La resistencia química se refiere a la capacidad de una pieza para mantener propiedades físicas y mecánicas aceptables después de la exposición a condiciones atmosféricas tales como humedad y temperatura y después de la exposición a productos químicos tales como solventes de limpieza, combustibles, líquidos hidráulicos, lubricantes y/o aceites. En general, una pieza químicamente resistente presenta un % de hinchamiento inferior a 25 %, inferior a 20 %, inferior a 15 % o inferior a 10 %, después de la inmersión en un producto químico durante 7 días a 70 °C, donde el % de hinchamiento es determinado de acuerdo con EN ISO 10563.

Los ejemplos de prepolímeros que tienen una cadena principal que contiene azufre incluyen politioéteres, polisulfuros, poliformales que contienen azufre, monosulfuros o una combinación de cualquiera de los anteriores.

Las cadenas principales de prepolímeros que exhiben resistencia química pueden tener un alto contenido de azufre. Por ejemplo, una cadena principal de prepolímero que contiene azufre puede tener un contenido de azufre superior a 10 % en peso, superior a 12 % en peso, superior a 15 % en peso, superior a 18 % en peso, superior a 20 % en peso o superior a 25 % en peso, donde el % en peso se basa en el peso total de la cadena principal de prepolímero. Una cadena principal de prepolímero químicamente resistente puede tener un contenido de azufre, por ejemplo, de 10 % en peso a 25 % en peso, de 12 % en peso a 23 % en peso, de 13 % en peso a 20 % en peso, o de 14 % en peso a 18%en peso, donde el%en peso se basa en el peso total de la cadena principal de prepolímero.

Una composición correactiva puede comprender un monómero reactivo o una combinación de monómeros reactivos.

Un monómero correactivo puede comprender grupos funcionales reactivos con un prepolímero y/u otro monómero.

Un monómero reactivo puede tener un peso molecular, por ejemplo, inferior a 1000 Da, inferior a 800 Da, inferior a 600 Da, inferior a 500 Da, inferior a 400 Da o inferior a 300 Da. Un monómero puede tener un peso molecular, por ejemplo, de 100 Da a 1000 Da, de 100 Da a 800 Da, de 100 Da a 600 Da, de 150 Da a 550 Da o de 200 Da a 500 Da. Un monómero puede tener un peso molecular superior a 100 Da, superior a 200 Da, superior a 300 Da, superior a 400 Da, superior a 500 Da, superior a 600 Da o superior a 800 Da.

Un monómero reactivo puede tener una funcionalidad reactiva de dos o más, por ejemplo, de 2 a 6, de 2 a 5 o de 2 a 4. Un monómero reactivo puede tener una funcionalidad de 2, 3, 4, 5 o 6. Un monómero reactivo puede tener una funcionalidad reactiva promedio, por ejemplo, de 2 a 6, de 2 a 5, de 2 a 4, de 2 a 3, de 2,1 a 2,8 o de 2,2 a 2,6.

Un monómero reactivo puede comprender cualquier grupo funcional adecuado tal como, por ejemplo, un tiol, alquenilo, alquinilo, epoxi, isocianato, aceptor de Michael, donador de Michael, hidroxilo, amina, silanol, polialcoxisililo u otro grupo funcional reactivo adecuado.

Un monómero reactivo puede comprender, por ejemplo, un politiol, un polialquenilo, un polialquinilo, un poliepóxido, un aceptor de Michael polifuncional, un donador de Michael polifuncional, un poliisocianato, un poliol, una poliamina, un silanol polifuncional, un polialcoxisililo polifuncional o un combinación de cualquiera de los anteriores.

Un monómero reactivo puede comprender un agente polifuncionalizante o una combinación de agentes polifuncionalizantes.

Los agentes polifuncionalizantes pueden tener una funcionalidad de tres o más grupos funcionales que pueden incluirse en una composición para aumentar la densidad de reticulación de una matriz polimérica curada. Un agente polifuncionalizante puede comprender grupos funcionales reactivos con prepolímeros reactivos y/o monómeros reactivos.

Un agente polifuncionalizante puede comprender una funcionalidad promedio, por ejemplo, de 3 a 6, tal como de 3 a 5, o de 3 a 4. Un agente polifuncionalizante puede tener una funcionalidad de 3, 4, 5, 6 o una combinación de cualquiera de los anteriores.

Un agente polifuncionalizante puede comprender, por ejemplo, un politiol, un polialquenilo, un polialquinilo, un poliepóxido, un aceptor de Michael polifuncional, un donador de Michael polifuncional, un poliisocianato, un poliol, una poliamina, un silanol polifuncional, un polialcoxisililo polifuncional o un combinación de cualquiera de los anteriores.

Un compuesto reactivo tal como un prepolímero reactivo y un monómero reactivo pueden comprender uno o más grupos funcionales reactivos, tales como dos o más grupos funcionales reactivos.

En una composición correactiva, un primer compuesto correactivo puede comprender uno o más primeros grupos funcionales, y un segundo compuesto correactivo puede comprender uno o más segundos grupos funcionales donde cada uno del uno o más primeros grupos funcionales reacciona con cada uno del uno o más segundos grupos funcionales. Cada uno del uno o más primeros grupos funcionales puede ser el mismo o al menos algunos de los primeros grupos funcionales pueden ser diferentes de otros primeros grupos funcionales. Cada uno del uno o más segundos grupos funcionales puede ser el mismo o al menos algunos de los segundos grupos funcionales pueden ser diferentes de otros segundos grupos funcionales.

Una composición correactiva puede comprender al menos un tercer compuesto correactivo, en donde al menos un tercer compuesto correactivo puede comprender uno o más terceros grupos funcionales tales como dos o más terceros grupos funcionales. Cada uno del uno o más terceros grupos funcionales puede ser el mismo o al menos algunos de los terceros grupos funcionales pueden ser diferentes de otros terceros grupos funcionales. Cada uno del uno o más terceros grupos funcionales puede ser reactivo con cada uno del uno o más primeros grupos funcionales, cada uno del uno o más terceros grupos funcionales puede ser reactivo con cada uno del uno o más segundos grupos funcionales, cada uno del uno o más terceros grupos funcionales puede ser reactivo con cada uno del uno o más primeros grupos funcionales y cada uno del uno o más segundos grupos funcionales, o al menos uno del uno o más terceros grupos funcionales puede ser reactivo con al menos uno del uno o más primeros grupos funcionales y al menos uno del uno o más terceros grupos funcionales reacciona con al menos uno del uno o más segundos grupos funcionales.

Por ejemplo, un primer grupo funcional puede ser un grupo tiol, y un segundo grupo funcional puede ser un grupo tiol, un grupo alquenilo, un grupo alquinilo, un grupo epoxi, un grupo aceptor de Michael, un grupo isocianato o una combinación de cualquiera de los anteriores. Estas químicas de curado pueden adaptarse para proporcionar un equilibrio entre una vida útil prolongada o tiempo de trabajo útil y una velocidad de curado rápida.

Los métodos automatizados de aplicación de una composición correactiva pueden facilitar el uso con otras químicas de curado, tales como químicas de curado rápido.

Una química de curado rápido se refiere a una química en la que los compuestos correactivos tienen un tiempo de gelificación inferior a 5 minutos, inferior a 4 minutos, inferior a 3 minutos, inferior a 2 minutos, inferior a 1 minuto, inferior a 45 segundos, inferior a 30 segundos, inferior a 15 segundos o inferior a 5 segundos. Los compuestos correactivos pueden tener un tiempo de gelificación, por ejemplo, de 0,1 segundos a 5 minutos, de 0,2 segundos a 3 minutos, de 0,5 segundos a 2 minutos, de 1 segundo a 1 minuto o de 2 segundos a 40 segundos. El tiempo de gelificación es el tiempo desde que se mezclan los compuestos correactivos hasta que los compuestos correactivos ya no pueden agitarse a mano.

Los ejemplos de químicas de curado rápido útiles incluyen reacciones de hidroxilo/isocianato, amina/isocianato, epoxi/epoxi y aceptor de Michael/aceptor de Michael.

Así, un primer grupo funcional puede comprender un isocianato y un segundo grupo funcional puede comprender un grupo hidroxilo, un grupo amina o una de sus combinaciones.

Un primer grupo funcional puede comprender un grupo epoxi y un segundo grupo funcional puede comprender un grupo epoxi.

Un primer grupo funcional puede comprender un grupo aceptor de Michael y un segundo grupo funcional puede comprender un grupo aceptor de Michael.

Un primer grupo funcional puede ser un grupo funcional saturado y el segundo grupo funcional puede ser un grupo insaturado. Cada uno del primer grupo funcional y del segundo funcional puede comprender un grupo funcional saturado. Cada uno del primer grupo funcional y del segundo funcional puede comprender un grupo funcional insaturado. Un grupo funcional saturado se refiere a un grupo funcional que no tiene un doble enlace reactivo. Los ejemplos de grupos funcionales saturados incluyen grupos tiol, hidroxilo, amina primaria, amina secundaria y epoxi. Un grupo funcional insaturado se refiere a un grupo que tiene un doble enlace reactivo. Los ejemplos de grupos funcionales insaturados incluyen grupos alquenilo, grupos aceptores de Michael, grupos isocianato, grupos carbonato acíclico, grupos acetoacetato, grupos ácido carboxílico, grupos vinil éter, grupos (met)acrilato y grupos malonato. El primer grupo funcional puede ser un grupo ácido carboxílico y el segundo grupo funcional puede ser un grupo epoxi. El primer grupo funcional puede ser un grupo aceptor de Michael tal como un grupo (met)acrilato, un grupo maleico o un grupo fumárico, y el segundo grupo funcional puede ser un grupo amina primaria o un grupo amina secundaria. El primer grupo funcional puede ser un grupo isocianato y el segundo grupo funcional puede ser un grupo amina primaria, un grupo amina secundaria, un grupo hidroxilo o un grupo tiol.

El primer grupo funcional puede ser un grupo carbonato cíclico, un grupo acetoacetato o un grupo epoxi; y el segundo grupo funcional puede ser un grupo amina primaria o un grupo amina secundaria.

El primer grupo funcional puede ser un grupo tiol y el segundo grupo funcional puede ser un grupo alquenilo, un grupo vinil éter o un grupo (met)acrilato.

El primer grupo funcional puede ser un grupo aceptor de Michael tal como un grupo (met)acrilato, un cianoacrilato, un viniléter, una vinilpiridina o un grupo carbonilo a,p-insaturado y el segundo grupo funcional puede ser un grupo malonato, un acetilacetonato, un nitroalcano u otro grupo alquenilo activo.

El primer grupo funcional puede ser un grupo tiol y el segundo grupo funcional puede ser un grupo alquenilo, un grupo epoxi, un grupo isocianato, un grupo alquinilo o un grupo aceptor de Michael.

El primer grupo funcional puede ser un grupo donador de Michael y el segundo grupo funcional puede ser un grupo aceptor de Michael.

Tanto el primer grupo funcional y el segundo grupo funcional pueden ser grupos tiol.

Tanto el primer grupo funcional y el segundo grupo funcional pueden ser grupos alquenilo.

Tanto el primer grupo funcionaly el segundo grupo funcional pueden ser grupos aceptores de Michael tales como grupos (met)acrilato.

Un primer grupo funcional puede ser una amina y un segundo grupo funcional puede seleccionarse de un grupo epoxi, un grupo isocianato, un acrilonitrilo, un ácido carboxílico que incluye ésteres y anhídridos, un aldehido o una cetona.

Los grupos funcionales correactivos adecuados se describen, por ejemplo, en Noomen, Proceedings of the Xlllth International Conference in Organic Coatings Science and Technology, Atenas, 1987, página 251; y en Tillety otros, Progress in Polymer Science,36 (2011), 191-217.

Pueden seleccionarse grupos funcionales para correaccionar, por ejemplo, a temperaturas inferiores a 60 °C, inferiores a 50 °C, inferiores a 40 °C, inferiores a 30 °C o inferiores a 20 °C. Pueden seleccionarse grupos funcionales para correaccionar, por ejemplo, a temperaturas superiores a 20 °C, superiores a 30 °C, superiores a 40 °C o superiores a 50 °C. Pueden seleccionarse grupos funcionales para correaccionar, por ejemplo, a temperaturas de 20 °C a 25 °C, de 20 °C a 30 °C, de 20 °C a 40 °C, o de 20 °C a 50 °C.

La velocidad de curado para cualquiera de estas químicas correactivas puede modificarse al incluir un catalizador apropiado o una combinación de catalizadores en una composición correactiva.

Puede modificarse un monómero, oligómero o prepolímero para que comprenda un grupo reactivo terminal adecuado. Por ejemplo, puede hacerse reaccionar un monómero, oligómero o prepolímero disponible comercialmente con un compuesto que comprende un grupo funcional reactivo deseado y un grupo reactivo con el monómero, oligómero o prepolímero para proporcionar un compuesto correactivo que tiene un grupo funcional reactivo adecuado.

Una composición correactiva es una composición termoestable, lo que significa que cuando se cura para formar un termoestable, la composición termoestable curada no presenta una temperatura de fusión o temperatura de cristalización. Un material termoplástico exhibirá una temperatura de fusión y una temperatura de cristalización.

Cuando se extruye desde la tobera de un aparato de impresión tridimensional, una composición correactiva puede tener una viscosidad, por ejemplo, de 200 mPas (cP) a 500000000 mPas (cP), de 200 mPas (cP) a 250000000 mPas (cP), de 200 mPa s (cP) a 100000000 mPa s (cP), de 200 mPa s (cP) a 50000000 mPa s (cP), o de 200 mPa s (cP) a 10000 000 mPa s (cP) medido mediante el uso de un reómetro Anton Paar MCR 302 con un husillo de placas paralelas de 25 mm de diámetro, una frecuencia de oscilación de 1 Hz y una amplitud de 0,3 %, y con una temperatura de la placa del reómetro de 25 °C. Una composición correactiva puede tener una viscosidad extrudida, por ejemplo, superior a 200 mPa s (cP), superior a 1000 mPa s (cP), superior a 10000 mPa s (cP), superior a 100 000 mPa s (cP), superior a 1000 000 mPa s (cP), superior a 10 000 000 mPa s (cP), o superior a 100 000 000 mPa s (cP), medido mediante el uso de un reómetro Anton Paar MCR 302 con un husillo de placas paralelas de 25 mm de diámetro, una frecuencia de oscilación de 1 Hz y una amplitud de 0,3 %, y con una temperatura de la placa del reómetro de 25 °C. Una composición correactiva puede tener una viscosidad extrudida, por ejemplo, inferior a 500000 000, inferior a 250000000 mPa s (cP), inferior a 100000000 mPa s (cP), inferior a 10000000 mPa s (cP), inferior a 1000000 mPa s (cP), inferior a 100000 mPa s (cP), inferior a 10000 mPa s (cP) o inferior a 1000 mPa s (cP), medidos mediante el uso de un reómetro Anton Paar MCR 302 con un husillo de placas paralelas de 25 mm de diámetro, una frecuencia de oscilación de 1 Hz y una amplitud de 0,3 %, y con una temperatura de la placa del reómetro de 25 °C.

Una composición correactiva puede tener un tiempo de gelificación rápido, por ejemplo, inferior a 5 minutos, inferior a 4 minutos, inferior a 3 minutos, inferior a 2 minutos, inferior a 1 minuto, inferior a 45 segundos, inferior a 30 segundos, inferior a 15 segundos, o inferior a 5 segundos. Una composición correactiva puede tener un tiempo de gelificación rápido, por ejemplo, de 0,1 segundos a 5 minutos, de 0,2 segundos a 3 minutos, de 0,5 segundos a 2 minutos, de 1 segundo a 1 minuto o de 2 segundos a 40 segundos. El tiempo de gelificación se refiere al tiempo posterior a la mezcla de los componentes correactivos hasta el momento en que la composición correactiva ya no puede agitarse con la mano.

Una composición correactiva puede tener un tiempo de gelificación intermedio, por ejemplo, de 5 minutos a 60 minutos, tal como de 10 minutos a 40 minutos, o de 20 minutos a 30 minutos.

Una composición correactiva puede tener un tiempo de gelificación prolongado, por ejemplo, superior a 60 minutos, superior a 2 horas, superior a 4 horas, superior a 6 horas o superior a 12 horas.

Una composición correactiva puede tener un tiempo libre de pegajosidad, por ejemplo, de menos de 2 minutos, menos de 4 minutos, menos de 6 minutos, menos de 8 minutos, menos de 10 minutos, menos de 20 minutos o menos de 30 minutos.

Una composición correactiva puede tener un tiempo hasta una dureza de Shore 10A, por ejemplo, inferior a 2 minutos, inferior a 4 minutos, inferior a 6 minutos, inferior a 8 minutos, inferior a 10 minutos, inferior a 20 minutos, inferior a 30 minutos, inferior a 1 hora, inferior a 5 horas o inferior a 10 horas. Una composición correactiva puede tener un tiempo hasta una dureza de Shore 10A, por ejemplo, superior a 2 minutos, superior a 30 minutos, superior a 1 hora o superior a 5 horas. Una composición correactiva puede tener un tiempo hasta una dureza de Shore 10A, por ejemplo, de 2 minutos a 10 horas, de 5 minutos a 5 horas o de 30 minutos a 3 horas.

Las propiedades de una composición correactiva pueden seleccionarse de manera que una composición correactiva depositada mantenga una forma deseada cuando se deposita. Por ejemplo, una composición correactiva puede tener una viscosidad alta y/o una velocidad de curado lenta y mantener una forma depositada prevista, y una composición correactiva de baja viscosidad puede tener una velocidad de curado rápida y/o un tiempo de gelificación rápido y mantener una forma depositada prevista.

Las propiedades de una composición correactiva pueden seleccionarse para que sean compatibles con las propiedades mecánicas del aparato de impresión tridimensional usado para combinar, mezclar y extrudir la composición correactiva. Por ejemplo, para una composición correactiva que tiene una alta viscosidad, serán apropiadas bombas de mayor presión y mezcladores y toberas más robustos.

Una composición correactiva para formar una porción de una pieza que exhibe flexibilidad a baja temperatura puede comprender, por ejemplo, prepolímeros que tienen una temperatura de transición vítrea baja.

Una composición correactiva para formar una porción de una pieza que presenta un bajo % de hinchamiento puede comprender, por ejemplo, una alta densidad de reticulación.

Una composición correactiva para formar una porción de una pieza que presenta estabilidad hidrolítica puede comprender, por ejemplo, prepolímeros tales como siliconas, politetrafluoroetilenos, politioéteres, polisulfuros, poliformales, polibutadienos, determinados elastómeros y combinaciones de cualquiera de los anteriores, y composiciones que tienen una alta densidad de reticulación.

Una composición correactiva para formar una porción de una pieza que exhibe resistencia a altas temperaturas puede comprender, por ejemplo, prepolímeros tales como siliconas, politetrafluoroetilenos, politioéteres, polisulfuros, poliformales, polibutadienos, determinados elastómeros y combinaciones de cualquiera de los anteriores, y composiciones que tienen una alta densidad de reticulación.

Una composición correactiva para formar una porción de una pieza que exhibe una alta resistencia a la tracción puede comprender, por ejemplo, prepolímeros elastoméricos tales como siliconas y polibutadieno, composiciones que tienen una alta densidad de reticulación, relleno inorgánico y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva para formar una porción de una pieza que exhibe un alto % de alargamiento puede comprender, por ejemplo, prepolímeros elastoméricos tales como siliconas y polibutadieno, composiciones que tienen una alta densidad de reticulación, relleno inorgánico y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva para formar una porción de una pieza que presenta unión de sustrato o unión a un recubrimiento de imprimación puede comprender, por ejemplo, promotores de adhesión tales como alcoxisilanos organofuncionales, resinas fenólicas, resinas fenólicas cocidas y combinaciones de cualquiera de los anteriores, titanatos, alcoxisilanos parcialmente hidrolizados o una de sus combinaciones.

Una composición correactiva para formar una porción de una pieza que presenta adhesión entre capas puede comprender, por ejemplo, promotores de adhesión, grupos funcionales sin reaccionar que reaccionan con compuestos en la capa contigua y una de sus combinaciones.

Una composición correactiva que exhibe un tiempo libre de pegajosidad rápido puede comprender, por ejemplo, correactivos que tienen una química de curado rápido, sistemas curables mediante radiación actínica, catalizadores y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva que presenta un tiempo rápido hasta una dureza de Shore 10A puede comprender, por ejemplo, correactivos que tienen una química de curado rápido, sistemas curables mediante radiación actínica, catalizadores y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva para formar una porción de una pieza que presenta conductividad eléctrica, blindaje EMI/RFI y/o disipación estática puede comprender, por ejemplo, un relleno eléctricamente conductor o una combinación de un relleno eléctricamente conductor.

Puede prepararse una composición correactiva al combinar y mezclar un primer componente con un segundo componente. La composición correactiva puede comprender un primer compuesto capaz de reaccionar con un segundo compuesto en ausencia o en presencia de un catalizador y/o un iniciador de curado.

Un componente puede comprender dos compuestos correactivos, uno o más compuestos reactivos o ningún compuesto reactivo. Por ejemplo, un componente puede comprender dos compuestos correactivos que no reaccionan a menos que se combinen con un catalizador adecuado o se combinen con un fotoiniciador activado. Como otro ejemplo, un componente puede comprender uno o más compuestos reactivos que no son correactivos entre sí pero que son reactivos con compuestos reactivos en otro componente. Como otro ejemplo, un componente puede no contener ningún componente reactivo, sino que puede incluir catalizadores, iniciadores de curado y aditivos.

Cada una de la primera y segunda composición correactiva usadas en el método de la descripción de Oreset se preparan al combinar y mezclar independientemente un primer componente que comprende un primer compuesto reactivo y un segundo componente que comprende un segundo compuesto reactivo donde el primer compuesto reactivo reacciona con el segundo compuesto reactivo. El primer y segundo componente independientemente pueden incluir o no un catalizador adecuado y/o iniciador de curado. La reacción entre el primer y segundo compuestos reactivos puede tener lugar a una temperatura inferior a 50 °C, inferior a 40 °C, inferior a 30 °C, inferior a 25 °C, inferior a 20 °C o inferior a 15 °C. La reacción puede tener lugar en ausencia de un catalizador o un iniciador de curado. La reacción puede tener lugar en presencia de un catalizador adecuado y/o un iniciador de curado activado adecuado. Por ejemplo, ni el primer componente ni el segundo componente, ni el primer componente ni el segundo componente, ni uno del primer componente o el segundo componente pueden comprender un catalizador adecuado o un iniciador de curado adecuado.

Puede prepararse una composición correactiva al combinar y mezclar un primer componente que comprende un primer compuesto reactivo y un segundo compuesto reactivo en donde el primer y segundo compuestos reactivos no son correactivos a temperaturas inferiores a 50 °C a menos que se combinen con un catalizador o un iniciador de curado activado, y un segundo componente que comprende un catalizador adecuado o un iniciador de curado adecuado.

Un primer componente y/o un segundo componente pueden comprender un catalizador adecuado y/o un iniciador de curado adecuado.

Una composición correactiva puede incluir un catalizador o una combinación de catalizadores.

Puede seleccionarse un catalizador o combinación de catalizadores para catalizar la reacción de correactivos en la composición correactiva tal como la reacción del primer compuesto y el segundo compuesto. El catalizador apropiado dependerá de la química del curado. Por ejemplo, un tiol/eno o tiol/epoxi puede comprender un catalizador de amina.

Un catalizador puede incluir un catalizador latente o una combinación de catalizadores latentes. Los catalizadores latentes incluyen catalizadores que tienen poca o ninguna actividad hasta que se liberan o se activan, por ejemplo, mediante mecanismos físicos y/o químicos. Los catalizadores latentes pueden estar contenidos dentro de una estructura o pueden estar bloqueados químicamente. Un catalizador de liberación controlada puede liberar un catalizador tras la exposición a radiación ultravioleta, calor, ultrasonidos o humedad. Un catalizador latente puede secuestrarse dentro de una estructura núcleo-cubierta o atraparse dentro de una matriz de un polímero cristalino o semicristalino donde el catalizador puede difundirse desde el encapsulante con el tiempo o tras activación tal como mediante la aplicación de energía térmica o mecánica.

Una composición correactiva que comprende un catalizador latente puede denominarse composición correactiva latente. Un catalizador latente puede activarse al exponer una composición correactiva latente, por ejemplo, a energía tal como radiación actínica, energía térmica y/o energía mecánica tal como fuerza de cizallamiento.

Una composición correactiva puede comprender un catalizador de curado en oscuridad o una combinación de catalizadores de curado en oscuridad. Un catalizador de curado en oscuridad se refiere a un catalizador capaz de generar radicales libres sin estar expuesto a energía electromagnética. Los catalizadores de curado en oscuridad incluyen, por ejemplo, combinaciones de complejos de metal y peróxidos orgánicos, complejos de trialquilborano e iniciadores redox de peróxido-amina. Puede usarse un catalizador de curado en oscuridad junto con un iniciador de fotopolimerización o independientemente de un iniciador de fotopolimerización.

Una composición correactiva basada en químicas de curado de tiol/tiol puede comprender un activador de curado o una combinación de activadores de curado para iniciar la reacción de polimerización tiol/tiol. Los activadores de curado pueden usarse, por ejemplo, en composiciones en las que tanto el primer compuesto como el segundo compuesto comprenden prepolímeros que contienen azufre terminados en tiol, tales como prepolímeros de polisulfuro terminados en tiol.

Un activador de curado puede comprender un agente oxidante capaz de oxidar grupos mercaptano terminales para formar enlaces disulfuro. Los ejemplos de agentes oxidantes adecuados incluyen dióxido de plomo, dióxido de manganeso, dióxido de calcio, perborato de sodio monohidrato, peróxido de calcio, peróxido de zinc y dicromato.

Un activador de curado puede comprender un activador inorgánico tal como un óxido de metal, un activador orgánico o una combinación de los mismos.

Una composición correactiva basada en químicas de curado de tiol/tiol puede incluir un acelerador de curado o una combinación de aceleradores de curado. Los aceleradores de curado pueden actuar como donadores de azufre para generar fragmentos de azufre activos capaces de reaccionar con los grupos tiol terminales de un prepolímero de polisulfuro terminado en tiol. Los ejemplos de aceleradores de curado adecuados incluyen tiazoles, tiuramos, sulfenamidas, guanidinas, ditiocarbamatos, xantatos, tioureas, aldehidaminas y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva puede comprender uno o más iniciadores radiales libres tales como iniciadores de radicales libres activados térmicamente o iniciadores de radicales libres activados por radiación actínica.

Una composición correactiva puede ser curable mediante radiación actínica tal como composiciones correactivas basadas en químicas de curado tiol/eno y eno/eno. Las composiciones correactivas que son curables mediante radiación visible o ultravioleta pueden comprender un iniciador de fotopolimerización o una combinación de iniciadores de fotopolimerización.

Una composición correactiva puede incluir un fotoiniciador o una combinación de fotoiniciadores. Un fotoiniciador puede activarse mediante radiación actínica que puede aplicar energía efectiva para generar una especie iniciadora a partir del iniciador de fotopolimerización tras irradiación tal como rayos a, rayos y, rayos X, luz ultravioleta (UV) que incluye UVA, espectros UVA y UVC), luz visible, luz azul, infrarroja, infrarroja cercana o un haz de electrones. Por ejemplo, un fotoiniciador puede ser un fotoiniciador UV.

Los ejemplos de fotoiniciadores UV adecuados incluyen a-hidroxicetonas, benzofenona, a, a.-dietoxiacetofenona, 4,4-dietilaminobenzofenona, 2,2-dimetoxi-2-fenilacetofenona, 4-isopropilfenilo, 2-hidroxi-2-propilcetona, 1-hidroxiciclohexilfenilcetona, p-dimetilaminobenzoato de isoamilo, 4-dimetilaminobenzoato de metilo, O-benzoilbenzoato de metilo, benzoína, éter etílico de benzoína, éter isopropílico de benzoína, éter isobutílico de benzoína, 2-hidroxi-2-metil-l-fenilpropan-l-ona, 2-isopropiltioxantona, dibenzosuberona, óxido de 2,4,6-trimetilbenzoildifenilfosfina, óxido de bisaciclofosfina, fotoiniciadores de benzofenona, fotoiniciadores de oxima, fotoiniciadores de óxido de fosfina y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva puede comprender un iniciador de radicales libres activado térmicamente. Un iniciador de radicales libres activado térmicamente puede volverse activo a temperatura elevada, tal como a una temperatura superior a, por ejemplo, 25 °C o superior a 40 °C.

Los ejemplos de iniciadores de radicales libres activados térmicamente adecuados incluyen compuestos peroxi orgánicos, compuestos azobis(organonitrilo), compuestos JV-aciloxiamina, compuestos O-imino-isourea y combinaciones de cualquiera de los anteriores. Los ejemplos de compuestos peroxi orgánicos adecuados, que pueden usarse como iniciadores de polimerización térmica, incluyen ésteres de peroximonocarbonato, tales como carbonato de terc-butilperoxi-2-etilhexilo y carbonato de terc-butilperoxi-isopropilo; peroxicetales, tales como I. I-di-(/c/7-biitilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano; ésteres de peroxidicarbonato, tales como peroxidicarbonato de di(2-etilhexilo), peroxidicarbonato de di(butilo secundario) y peroxidicarbonato de diisopropil; diacilperóxidos tales como peróxido de 2,4-diclorobenzoilo, peróxido de isobutirilo, peróxido de decanoilo, peróxido de laurilo, peróxido de propionilo, peróxido de acetilo, peróxido de benzoilo y peróxido de p-clorobenzoilo; peroxiésteres tales como pivalato de terc-butilperoxi, octilato de terc-butilperoxi y peroxiisobutirato de terc-butilo; peróxido de metiletilcetona, peróxido de acetilciclohexanosulfonilo y combinaciones de cualquiera de los anteriores. Otros ejemplos de iniciadores de polimerización térmica adecuados incluyen 2,5-dimetil-2,5-di(2-etilhexanoilperoxi)hexano y/o 1,1 -bis(terc-butilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano. Los ejemplos de compuestos de azobis(organonitrilo) adecuados que pueden usarse como iniciadores de polimerización térmica incluyen azobis(isobutironitrilo), 2,2'-azobis(2-metil-butanonitrilo) y/o azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo).

Una composición correactiva de un componente puede comprender uno o más aditivos tales como, por ejemplo, catalizadores, iniciadores de polimerización, promotores de adhesión, diluyentes reactivos, plastificantes, relleno, colorantes, agentes fotocrómicos, modificadores de reología, activadores y aceleradores de curado, inhibidores de corrosión, retardantes de fuego, estabilizadores UV, estabilizadores térmicos, inhibidores de la erosión por lluvia o una combinación de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva puede comprender un promotor de adhesión o una combinación de promotores de adhesión. Los promotores de adhesión pueden mejorar la adhesión de una composición correactiva a un sustrato subyacente tal como una superficie de metal, compuesta, polimérica o cerámica, o a un recubrimiento tal como un recubrimiento de imprimación u otra capa de recubrimiento. Los promotores de adhesión pueden mejorar la adhesión al relleno y a otras capas de una pieza de vehículo.

Un promotor de adhesión puede incluir un promotor de adhesión fenólico, una combinación de promotores de adhesión fenólicos, un silano organofuncional, una combinación de silanos organofuncionales o una combinación de cualquiera de los anteriores. Un alcoxisilano organofuncional puede ser un alcoxisilano con funcionalidad amina. El grupo orgánico puede seleccionarse entre, por ejemplo, un grupo tiol, un grupo amina, un grupo hidroxilo, un grupo epoxi, un grupo alquinilo, un grupo alquenilo, un grupo isocianato o un grupo aceptor de Michael.

Un promotor de adhesión fenólica puede comprender una resina fenólica cocida, una resina fenólica sin cocer o una de sus combinaciones. Los ejemplos de promotores de adhesión adecuados incluyen resinas fenólicas tales como resina fenólica Mmethylon® y organosilanos, tales como silanos con funcionalidad epoxi, mercapto o amina, tales como organosilanos Silquest®. Una resina fenólica cocida se refiere a una resina fenólica que se ha correaccionado con un monómero, oligómero y/o prepolímero.

Un promotor de adhesión fenólica puede comprender el producto de reacción de una reacción de condensación de una resina fenólica con uno o más polisulfuros terminados en tiol. Los promotores de adhesión fenólicos pueden tener terminaciones en tiol.

Los ejemplos de resinas fenólicas adecuadas incluyen las sintetizadas a partir de 2-(hidroximetil)fenol, (4-hidroxi-1,3-fenilen)dimetanol, (2-hidroxibenceno-1,3,4-triil)trimetanol, 2-bencil-6-(hidroximetil)fenol, (4-hidroxi-5-((2-hidroxi-5-(hidroximetil)ciclohexa-2,4-dien-1-il)metil)-1,3-fenilen)dimetanol, (4-hidroxi-5-((2-hidroxi-3,5-bis(hidroximetil)ciclohexa-2,4-dien-1-il)metil)-1,3-fenilen)dimetanol, y una combinación de cualquiera de los anteriores. Pueden sintetizarse resinas fenólicas adecuadas mediante la reacción catalizada por bases de fenol con formaldehído. Los promotores de adhesión fenólica pueden comprender el producto de reacción de una reacción de condensación de una resina Methylon®, una resina Varcum® o una resina Durez® disponible en Durez Corporation con un polisulfuro terminado en tiol tal como una resina Thioplast®. Los ejemplos de resinas Methylon® incluyen Methylon® 75108 (éter alílico de metilol fenol, véase la patente de Estados Unidos núm. 3,517,082) y Methylon® 75202. Los ejemplos de resinas Varcum® incluyen Varcum® 29101, Varcum® 29108, Varcum® 29112, Varcum® 29116, Varcum® 29008, Varcum® 29202, Varcum® 29401, Varcum® 29159, Varcum® 29181, Varcum® 92600, Varcum® 94635, Varcum® 94879 y Varcum® 94917. Un ejemplo de resina Durez® es Durez® 34071.

Una composición correactiva puede comprender un promotor de adhesión de alcoxisilano organofuncional tal como un alcoxisilano organofuncional. Un alcoxisilano organofuncional puede comprender grupos hidrolizables unidos a un átomo de silicio y al menos un grupo organofuncional. Un alcoxisilano organofuncional puede tener la estructura Ra-(CH2)n-Si(-OR)3-nRn, donde Ra es un grupo organofuncional, n es 0, 1 o 2, y R es alquilo tal como metilo o etilo. Los ejemplos de grupos organofuncionales incluyen grupos epoxi, amino, metacriloxi o sulfuro. Un alcoxisilano organofuncional puede ser un alcoxisilano dipodal que tiene dos o más grupos alcoxisilano, un alcoxisilano dipodal funcional, un alcoxisilano dipodal no funcional o una combinación de cualquiera de los anteriores. Un alcoxisilano organofuncional puede ser una combinación de un monoalcoxisilano y un alcoxisilano dipodal.

Los ejemplos de alcoxisilanos aminofuncionales adecuados bajo el nombre comercial Silquest® incluyen Silquest® A-1100 (Y-aminopropiltrietoxisilano), Silquest® A-1108 (Y-aminopropilsilsesquioxano), Silquest® A-1110 (yaminopropiltrimetoxisilano), Silquest® 1120 (N-p-(aminoetil)-y-aminopropiltrimetoxisilano), Silquest® 1128 (bencilamino-silano), Silquest® A-1130 (silano triaminofuncional), Silquest® Y-11699 (bis-(Y-trietoxisililpropil)amina), Silquest® A-1170 (bis-(Y-trimetoxisililpropil)amina), Silquest® A-1387 (poliazamida), Silquest® Y-19139 (poliazamida a base de etoxi) y Silquest® A-2120 (N-p-(aminoetil)-Y-aminopropilmetildimetoxisilano). Los alcoxisilanos con funcionalidad amina adecuados están disponibles comercialmente, por ejemplo, de Gelest Inc, de Dow Coming Corporation y Momentive Performance Materials, Inc.

Una composición correactiva puede comprender un relleno o una combinación de rellenos. Un relleno puede comprender, por ejemplo, un relleno inorgánico, un relleno orgánico, un relleno de baja densidad, un relleno conductor o una combinación de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva puede comprender un relleno inorgánico o una combinación de rellenos inorgánicos.

Puede incluirse un relleno inorgánico para proporcionar refuerzo mecánico y controlar las propiedades reológicas de la composición. Puede añadirse relleno inorgánico a las composiciones para impartir propiedades físicas convenientes tales como, por ejemplo, aumentar la resistencia al impacto, controlar la viscosidad o modificar las propiedades eléctricas de una composición curada.

El relleno inorgánico puede incluir negro de humo, carbonato de calcio, carbonato de calcio precipitado, hidróxido de calcio, alúmina hidratada (hidróxido de aluminio), talco, mica, dióxido de titanio, silicato de alúmina, sílice, sílice precipitada, sílice pirógena, carbonatos, tiza, silicatos, vidrio, óxidos de metal, grafito y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

El relleno inorgánico puede tratarse en superficie para proporcionar superficies hidrófobas o hidrófilas que puedan facilitar la dispersión y la compatibilidad del relleno inorgánico con otros componentes de una composición correactiva. Un relleno inorgánico puede incluir partículas de superficie modificada tales como, por ejemplo, sílice de superficie modificada. La superficie de las partículas de sílice puede modificarse, por ejemplo, para adaptar la hidrofobicidad o hidrofilicidad de la superficie de la partícula de sílice. La modificación de la superficie puede afectar la dispensabilidad de las partículas, la viscosidad, la velocidad de curado y/o la adhesión.

Una composición correactiva puede comprender un relleno orgánico o una combinación de relleno orgánico.

Puede seleccionarse un relleno orgánico para reducir la densidad de una pieza de vehículo y/o mejorar la resistencia química de una pieza de vehículo, tal como para mejorar la resistencia a solventes, productos químicos y líquidos de vehículo, que incluyen aceites, combustible, grasas, lubricantes y/o o líquidos hidráulicos. El relleno orgánico adecuado también puede tener una adhesión aceptable a la matriz polimérica. Un relleno orgánico puede incluir polvos o partículas sólidas, polvos o partículas huecas o una combinación de cualquiera de los anteriores.

El relleno orgánico puede comprender termoplásticos, termoestables o una de sus combinaciones. Los ejemplos de termoplásticos y termoestables adecuados incluyen epoxis, epoxiamidas, copolímeros de ETFE, nailon, polietilenos, polipropilenos, óxidos de polietileno, óxidos de polipropileno, cloruros de polivinilideno, fluoruros de polivinilo, TFE, poliamidas, poliimidas, etilenpropilenos, perfluorohidrocarburos, fluoroetilenos, policarbonatos, polieteretercetonas, polietercetonas, óxidos de polifenileno, sulfuros de polifenileno, poliestirenos, cloruros de polivinilo, melaminas, poliésteres, fenólicos, epiclorhidrinas, hidrocarburos fluorados, policíclicos, polibutadienos, policloroprenos, poliisoprenos, polisulfuros, poliuretanos, isobutilenoisoprenos, siliconas, estirenobutadienos, polímeros de cristal líquido y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Un relleno orgánico puede incluir un relleno orgánico de baja densidad tal como microcápsulas termoplásticas expandidas modificadas. Las microcápsulas termoplásticas expandidas modificadas adecuadas pueden incluir un recubrimiento exterior de una resina de melamina o urea/formaldehído.

Una composición correactiva puede comprender un relleno de baja densidad o una combinación de relleno de baja densidad.

Una composición correactiva puede comprender microcápsulas de baja densidad. Una microcápsula de baja densidad puede comprender una microcápsula térmicamente expandible.

Una microcápsula térmicamente expandible se refiere a una cubierta hueca que comprende un material volátil que se expande a una temperatura predeterminada. Las microcápsulas termoplásticas térmicamente expandibles pueden tener un tamaño de partícula inicial promedio de 5 pm a 70 pm, en algunos casos de 10 pm a 24 pm, o de 10 pm a 17 |jm. El término “tamaño de partícula inicial promedio” se refiere al tamaño de partícula promedio (promedio numérico ponderado de la distribución del tamaño de partícula) de las microcápsulas antes de cualquier expansión. La distribución del tamaño de partícula puede determinarse mediante el uso de un medidor Fischer Sub-Sieve Sizer o mediante inspección óptica.

Los ejemplos de materiales adecuados para formar la pared de una microcápsula térmicamente expandible incluyen polímeros de cloruro de vinilideno, acrilonitrilo, estireno, policarbonato, metacrilato de metilo, acrilato de etilo y acetato de vinilo, copolímeros de estos monómeros y combinaciones de polímeros y copolímeros. Puede incluirse un agente reticulante con los materiales que forman la pared de una microcápsula térmicamente expandible.

Los ejemplos de microcápsulas termoplásticas adecuadas incluyen microcápsulas Expancel™ tales como microesferas Expancel™ d E disponibles en AkzoNobel. Los ejemplos de microesferas Expancel™ DE adecuadas incluyen Expancel™ 920 DE 40 y Expancel™ 920 DE 80. Kureha Corporation también dispone de microcápsulas de baja densidad adecuadas.

El relleno de baja densidad, tal como las microcápsulas de baja densidad, puede caracterizarse por una gravedad específica dentro de un intervalo de 0,01 a 0,09, de 0,04 a 0,09, dentro de un intervalo de 0,04 a 0,08, dentro de un intervalo de 0,01 a 0,07, dentro de un intervalo de 0,02 a 0,06, dentro de un intervalo de 0,03 a 0,05, dentro de un intervalo de 0,05 a 0,09, de 0,06 a 0,09, o dentro de un intervalo de 0,07 a 0,09, en donde la gravedad específica se determina de acuerdo con la norma ISO 787-11. El relleno de baja densidad, tal como las microcápsulas de baja densidad, puede caracterizarse por una gravedad específica inferior a 0,1, inferior a 0,09, inferior a 0,08, inferior a 0,07, inferior a 0,06, inferior a 0,05, inferior a 0,04, inferior a 0,03 o inferior a 0,02, en donde la gravedad específica se determina de acuerdo con la norma ISO 787-11.

El relleno de baja densidad, tal como las microcápsulas bajas, puede caracterizarse por un diámetro de partícula promedio de 1 pm a 100 pm y puede tener una forma sustancialmente esférica. El relleno de baja densidad, tal como las microcápsulas de baja densidad, puede caracterizarse, por ejemplo, por un diámetro de partícula medio de 10 pm a 100 pm, de 10 pm a 60 pm, de 10 pm a 40 pm, o de 10 pm a 30 pm, según lo determinado de acuerdo con ASTM D6913.

El relleno de baja densidad, tal como las microcápsulas de baja densidad, puede comprender microcápsulas expandidas o microglobos que tienen un recubrimiento de una resina aminoplástica tal como una resina de melamina. Las partículas recubiertas de resina aminoplástica se describen, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos núm.

8,993,691. Tales microcápsulas pueden formarse al calentar una microcápsula que comprende un agente de soplado rodeado por una cubierta termoplástica. Las microcápsulas de baja densidad sin recubrir pueden hacerse reaccionar con una resina aminoplástica tal como una resina de urea/formaldehído para proporcionar un recubrimiento de una resina termoestable sobre la superficie exterior de la partícula.

Con el recubrimiento de una resina aminoplástica, una microcápsula recubierta de aminoplasto puede caracterizarse por una gravedad específica, por ejemplo, dentro de un intervalo de 0,02 a 0,08, dentro de un intervalo de 0,02 a 0,07, dentro de un intervalo de 0,02 a 0,06, dentro de un intervalo de 0,03 a 0,07, dentro de un intervalo de 0,03 a 0,065, dentro de un intervalo de 0,04 a 0,065, dentro de un intervalo de 0,045 a 0,06, o dentro de un intervalo de 0,05 a 0,06, en donde la gravedad específica se determina de acuerdo con ASTM D D6913.

Una composición correactiva puede comprender homopolímero de polietileno oxidado micronizado. Un relleno orgánico puede incluir polietilenos, tales como un polvo de polietileno oxidado. Los polietilenos adecuados están disponibles, por ejemplo, en Honeywell International, Inc. con el nombre comercial ACumist®, en INEOS con el nombre comercial Eltrex® y en Mitsui Chemicals America, Inc. con el nombre comercial Mipelon®.

Una composición correactiva puede comprender, por ejemplo, de 1 % en peso a 90 % en peso de relleno de baja densidad, de 1 % en peso a 60 % en peso, de 1 % en peso a 40 % en peso, de 1 % en peso a 20 % en peso, de 1 % en peso a 10 % en peso, o de 1 % en peso a 5 % en peso de relleno de baja densidad, donde el % en peso se basa en el peso total de la composición.

Una composición correactiva puede comprender más de 1 % en peso de relleno de baja densidad, más de 1,5 % en peso, más de 2 % en peso, más de 3 % en peso, más de 4 % en peso, más de 6 % en peso o más de 10 % en peso de relleno de baja densidad, donde el % en peso se basa en el peso total de la composición.

Una composición correactiva puede comprender de 1 % en volumen a 90 % en volumen de relleno de baja densidad, de 5 % en volumen a 70 % en volumen, de 10 % en volumen a 60 % en volumen, de 20 % en volumen a 50 % en volumen, o de 30 % en volumen a 40 % en volumen de relleno de baja densidad, donde el % en volumen se basa en el volumen total de la composición correactiva.

Una composición correactiva puede comprender más de 1 % en volumen de relleno de baja densidad, más de 5 % en volumen, más de 10 % en volumen, más de 20 % en volumen, más de 30 % en volumen, más de 40 % en volumen, más de 50 % en volumen, más de 60 % en volumen, más de 70 % en volumen o más de 80 % en volumen de relleno de baja densidad, donde el % en volumen se basa en el volumen total de la composición correactiva.

Una composición correactiva puede incluir un relleno conductor o una combinación de relleno conductor. Un relleno conductor puede incluir un relleno eléctricamente conductor, un relleno semiconductor, un relleno térmicamente conductor, un relleno magnético, un relleno de blindaje EMI/RFI, un relleno disipador de estática, un relleno electroactivo o una combinación de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva puede comprender un relleno eléctricamente conductor o una combinación de rellenos eléctricamente conductores.

Para hacer que una pieza sea eléctricamente conductora, la concentración de un relleno eléctricamente conductor puede estar por encima del umbral de percolación eléctrica, donde se forma una red conductora de partículas eléctricamente conductoras. Una vez que se alcanza el umbral de percolación eléctrica, el aumento de la conductividad en función de la carga de relleno puede modelarse mediante una simple expresión de ley de potencia:

Ec. 1

donde 9 es la fracción de volumen de relleno, 90 es el umbral de percolación, of es la conductividad de relleno, 9 es la conductividad del compuesto y t es un componente de incrustación. No es necesario que el relleno esté en contacto directo para que la corriente fluya y pueda tener lugar la conduccióna través dela formación de túneles entre capas delgadas de aglutinante que rodean las partículas de relleno eléctricamente conductor, y esta resistencia de formación de túneles puede ser el factor limitante en la conductividad de un compuesto eléctricamente conductor.

Un relleno conductor puede tener cualquier forma y/o dimensiones adecuadas. Por ejemplo, un relleno eléctricamente conductor puede estar en forma de partículas, polvos, escamas, plaquetas, filamentos, fibras, cristales o una combinación de cualquiera de los anteriores. Un relleno conductor puede comprender una combinación de relleno conductor que tiene diferentes formas, diferentes dimensiones, diferentes propiedades tales como, por ejemplo, diferente conducción térmica, conducción eléctrica, permitividad magnética, propiedades electromagnéticas o una combinación de cualquiera de las anteriores.

Un relleno conductor puede ser un sólido o puede estar en la forma de un sustrato tal como una partícula que tiene un recubrimiento de un material conductor. Por ejemplo, un relleno conductor puede ser una microcápsula de baja densidad que tiene un recubrimiento exterior de un material conductor.

Los ejemplos de relleno conductor adecuado incluyen relleno eléctricamente conductor que incluye metales, aleaciones de metal, óxidos conductores, semiconductores, carbono, fibra de carbono y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Otros ejemplos de relleno eléctricamente conductor incluyen relleno a base de metales nobles eléctricamente conductor tales como plata pura; metales nobles recubiertos con metales nobles tales como oro recubierto con plata; metales no nobles recubiertos con metales nobles tales como cobre, níquel o aluminio recubiertos con plata, por ejemplo, partículas de núcleo de aluminio recubiertas con plata o partículas de cobre recubiertas con platino; vidrio, plástico o cerámica recubiertos con metales nobles tales como microesferas de vidrio recubiertas con plata, aluminio recubierto con metales nobles o microesferas de plástico recubiertas con metales nobles; mica recubierta de metales nobles; y otros rellenos conductores de metales nobles similares. También pueden usarse materiales a base de metales no nobles e incluyen, por ejemplo, metales no nobles recubiertos con metales no nobles tales como partículas de hierro recubiertas con cobre o cobre recubierto con níquel; metales no nobles, por ejemplo, cobre, aluminio, níquel, cobalto; no metales recubiertos con metales no nobles, por ejemplo, grafito recubierto con níquel y materiales de no metal tales como negro de humo y grafito. Pueden usarse combinaciones de relleno eléctricamente conductor y formas de relleno eléctricamente conductor para lograr la conductividad deseada, la eficacia del blindaje EMI/RFI, la dureza y otras propiedades adecuadas para una aplicación particular.

La cantidad y el tipo de relleno eléctricamente conductor pueden seleccionarse para producir una composición correactiva que, cuando se cura, presenta una resistencia laminar (resistencia de cuatro puntos) inferior a 0,50 Q/cm2 o una resistencia laminar inferior a 0,15 Q/cm2. La cantidad y el tipo de relleno también pueden seleccionarse para proporcionar un blindaje EMI/RFI efectivo en un intervalo de frecuencia de 1 MHz a 18 GHz para una abertura sellada mediante el uso de una composición correactiva de la presente descripción.

El relleno orgánico, el relleno inorgánico y el relleno de baja densidad pueden recubrirse con un metal o una aleación de metal para proporcionar un relleno conductor.

Un relleno conductor puede comprender grafeno. El grafeno comprende una red cristalina en forma de red densamente empaquetada hecha de átomos de carbono que tienen un grosor igual al tamaño atómico de un átomo de carbono,es decir,una monocapa de átomos de carbono hibridados sp2 dispuestos en una red bidimensional.

El grafeno puede comprender partículas de carbono grafénico. Las partículas de carbono grafénico se refieren a partículas de carbono que tienen estructuras que comprenden una o más capas de láminas planas de un átomo de grosor de átomos de carbono de enlazados sp2 que están densamente formados en una red cristalina de panal. Un número promedio de capas apiladas puede ser inferior a 100, por ejemplo, inferior a 50. Un número promedio de capas apiladas puede ser 30 o menos, tal como 20 o menos, 10 o menos, o, en algunos casos, 5 o menos. Las partículas de carbono grafénico pueden ser sustancialmente planas, sin embargo, al menos una porción de las láminas planas puede estar sustancialmente curvada, rizada, arrugada o doblada. Las partículas de carbono grafénico típicamente no tienen una morfología esferoidal o equiaxial.

Las partículas de carbono grafénico pueden tener un grosor, medido en una dirección perpendicular a las capas de átomos de carbono, por ejemplo, de no más de 10 nm, no más de 5 nm, o no más de 4 o 3 o 2 o 1 nm, tal como no más de 3,6 nm. Las partículas de carbono grafénico pueden tener 1 capa de átomo hasta 3, 6, 9, 12, 20 o 30 capas de átomos de grosor, o más. Las partículas de carbono grafénico pueden tener un ancho y una longitud, medidos en una dirección paralela a las capas de átomos de carbono, de al menos 50 nm, tal como más de 100 nm, más de 100 nm hasta 500 nm, o más de 100 nm hasta 200 nm. Las partículas de carbono grafénico pueden proporcionarse en la forma de escamas, plaquetas u láminas ultrafinas que tienen relaciones de aspecto relativamente altas, donde la relación de aspecto es la relación de la dimensión más larga de una partícula con respecto a la dimensión más corta de la partícula, superiores 3:1, tal como superiores a 10:1.

Las partículas de carbono grafénico pueden comprender grafito exfoliado y tienen diferentes características en comparación con las partículas de carbono grafénico producidas térmicamente, tales como diferentes distribuciones de tamaño, grosores, relaciones de aspecto, morfologías estructurales, contenidos de oxígeno y funcionalidades químicas en los planos/ejes basales.

Las partículas de carbono grafénico pueden funcionalizarse. Las partículas de carbono grafénico funcionalizadas se refieren a partículas de carbono grafénico en las que uno o más grupos orgánicos están unidos covalentemente a las partículas de carbono grafénico. Las partículas de carbono grafénico pueden funcionalizarse mediante la formación de enlaces covalentes entre los átomos de carbono de una partícula y otros restos químicos tales como los grupos de ácido carboxílico, los grupos de ácido sulfónico, los grupos hidroxilo, los átomos de halógeno, los grupos nitro, los grupos amina, los grupos hidrocarburos alifáticos, los grupos fenilo y similares. Por ejemplo, la funcionalización con materiales carbonáceos puede dar como resultado la formación de grupos de ácido carboxílico en las partículas de carbono grafénico. Las partículas de carbono grafénico también pueden funcionalizarse mediante otras reacciones tales como reacciones de adición de Diels-Alder, reacciones de cicloadición 1,3-dipolar, reacciones de adición de radicales libres y reacciones de adición de diazonio. Los grupos hidrocarburo y fenilo pueden funcionalizarse adicionalmente. Para las partículas de carbono grafénico que tienen una funcionalidad hidroxilo, la funcionalidad hidroxilo puede modificarse y ampliarse al hacer reaccionar estos grupos con, por ejemplo, un isocianato orgánico.

El relleno usado para impartir conductividad eléctrica y eficacia de blindaje EMI/RFI puede usarse en combinación con grafeno.

También pueden usarse rellenos de no metal eléctricamente conductores, tales como nanotubos de carbón, fibras de carbono tales como fibras de carbono grafitizadas y negro de humo eléctricamente conductor, en composiciones correactivas en combinación con grafeno.

El relleno conductor puede comprender relleno magnético o una combinación de relleno magnético.

Un relleno magnético puede incluir un metal magnético blando. Esto puede mejorar la permeabilidad de la resina del molde magnético. Como un componente principal del metal magnético blando que tiene una alta permeabilidad aparente, puede seleccionarse al menos un material magnético entre Fe, Fe-Co, Fe-Ni, Fe-Al y Fe-Si. Un relleno magnético puede ser un metal magnético blando que tenga una alta permeabilidad aparente. Los ejemplos de relleno magnético incluyen aleaciones permanentes (aleaciones de FeNi), superaleaciones (aleaciones de FeNiMo), aleaciones de Sendust (aleaciones de FeSiAl), aleaciones de FeSi, aleaciones de FeCo, aleaciones de FeCr, aleaciones de FeCrSi, aleaciones de FeNiCo y Fe. Otros ejemplos de relleno magnético incluyen polvo a base de hierro, polvo a base de hierro-níquel, polvo de hierro, polvo de ferrita, polvo de Alnico, polvo de Sm2Co17, polvo de Nd-B-Fe, ferrita de bario BaFe2O4, ferrita de bismuto BiFeO3, dióxido de cromo CrO2 SmFeN, NdFeB y SmCo.

Una superficie de un relleno magnético puede tener un recubrimiento aislante, por ejemplo, de un óxido de metal tal como Si, Al, Ti, Mg o un material orgánico para mejorar la dispersión, la adhesión y el rendimiento de aislamiento.

Los ejemplos de materiales carbonáceos para su uso como relleno conductor distintos del grafeno y el grafito incluyen, por ejemplo, negro de humo grafitizado, fibras y fibrillas de carbono, nanofibras de carbono cultivadas en vapor, fibras de carbono recubiertas de metal, nanotubos de carbono que incluyen nanotubos de pared simple y múltiple, fullerenos, carbón activado, fibras de carbono, grafito expandido, grafito expandible, óxido de grafito, esferas huecas de carbono y espumas de carbono.

El relleno conductor puede incluir semiconductores o combinaciones de semiconductores.

Los ejemplos de materiales semiconductores adecuados incluyen nanomateriales semiconductores tales como nanopartículas, nanobarras, nanocables, nanotubos y nanoláminas, óxidos de metal semiconductores tales como óxido de estaño, óxido de antimonio y óxido de indio, polímeros semiconductores tales como PEDOT:PSS, politiofenos, poli(sulfuro de p-fenileno), polianilinas, poli(pirrol)es, poli(acetileno)s, poli(p-fenilenvinileno), poliparafenileno, cualquier otro polímero conjugado y pequeñas moléculas semiconductoras, por ejemplo, que tienen una masa molecular inferior a 5000 Da, tales como rubreno, pentaceno, antraceno e hidrocarburos aromáticos. Los ejemplos de nanomateriales semiconductores incluyen puntos cuánticos, semiconductores III-V o II-VI, Si, Ge, dicalcogenuros de metales de transición tales como WS2, WSe2 y MoSes, nanocintas de grafeno, nanotubos de carbono semiconductores y fullerenos y derivados de fullereno.

Un relleno puede incluir fibras de metal tales como acero, titanio, aluminio, oro, plata y aleaciones de cualquiera de los anteriores.

Los ejemplos de fibras cerámicas adecuadas incluyen óxido de metal tal como fibras de alúmina, fibras de aluminosilicato, fibras de nitruro de boro, fibras de carburo de silicio y combinaciones de cualquiera de las anteriores.

Los ejemplos de fibras inorgánicas adecuadas incluyen carbono, alúmina, basalto, silicato de calcio y lana de roca.

Una fibra puede ser una fibra de vidrio tal como fibras de vidrio S, fibras de vidrio E, fibras de sílice soda, fibras de basalto o fibras de cuarzo. Las fibras de vidrio pueden estar en la forma de fibras de vidrio tejidas y/o trenzadas, o fibras de vidrio no tejidas.

Una fibra puede incluir carbono tal como fibras de grafito, fibras de vidrio, fibras cerámicas, fibras de carburo de silicio, fibras de poliimida, fibras de poliamida o fibras de polietileno. Las fibras continuas pueden comprender titanio, tungsteno, boro, aleación con memoria de forma, grafito, carburo de silicio, boro, aramida, poli(p-fenilen-2,6-benzobisoxazol) y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Las fibras capaces de soportar altas temperaturas incluyen, por ejemplo, fibra de carbono, fibra de vidrio de alta resistencia (SiO2), fibra de óxido, fibra de alúmina, fibra cerámica, fibra de metal y fibras de termoplásticos o termoestables de alta temperatura.

Un relleno puede incluir nanotubos de carbón. Los nanotubos de carbón adecuados pueden caracterizarse por un grosor o longitud, por ejemplo, de 1 nm a 5000 nm. Los nanotubos de carbón adecuados pueden tener forma cilíndrica y estar relacionados estructuralmente con los fullerenos. Los nanotubos de carbón adecuados pueden estar abiertos o cerrados en sus extremos. Los nanotubos de carbón adecuados pueden comprender, por ejemplo, más de 90 % en peso, más de 95 % en peso, más de 99 % en peso o más de 99,9 % en peso de carbono, donde el % en peso se basa en el peso total del nanotubo de carbono.

Los nanotubos de carbono pueden proporcionarse como nanotubos de pared simple (SWNT) y nanotubos de paredes múltiples (MWNT), por ejemplo, como nanotubos que tienen una sola pared y nanotubos que tienen más de una pared, respectivamente. En los nanotubos de pared simple, una lámina de átomos de un átomo de grosor, por ejemplo, una lámina de grafito de un átomo de grosor,es decir,grafeno, se enrolla sin problemas para formar un cilindro. Los nanotubos de paredes múltiples consisten en varios cilindros dispuestos concéntricamente.

Un nanotubo de carbono de paredes múltiples puede tener, por ejemplo, un promedio de 5 a 15 paredes. Los nanotubos de pared simple pueden caracterizarse por un diámetro de al menos 0,5 nm, tal como al menos 1 nmoal menos 2 nm. Un SWNT puede tener un diámetro inferior a 50 nm, tal como por ejemplo menos de 30 nm o menos de 10 nm. Una longitud de nanotubos de pared simple puede ser de al menos 0,05 pm, al menos 0,1 pm o al menos 1 |jm. Una longitud puede ser inferior a 50 mm, tal como inferior a 25 mm.

Los nanotubos de paredes múltiples pueden caracterizarse por un diámetro exterior de al menos 1 nm, tal como al menos 2 nm, 4 nm, 6 nm, 8 nm o al menos 9 nm. Un diámetro exterior puede ser inferior a 100 nm, inferior a 80 nm, 60 nm, 40 nm o inferior a 20 nm. El diámetro exterior puede ser de 9 nm a 20 nm. La longitud de un nanotubo de paredes múltiples puede ser inferior a 50 nm, menos de 75 nm o menos de 100 nm. Una longitud puede ser inferior a 500 pm o inferior a 100 pm. Una longitud puede ser de 100 nm a 10 pm. Un nanotubo de carbono de paredes múltiples puede tener un diámetro exterior promedio de 9 nm a 20 nm y/o una longitud promedio de 100 nm a 10 pm.

Una composición correactiva comprende un relleno térmicamente conductor o una combinación de rellenos térmicamente conductores.

Un relleno térmicamente conductor puede incluir, por ejemplo, nitruros de metal tales como nitruro de boro, nitruro de silicio, nitruro de aluminio, arseniuro de boro, compuestos de carbono tales como diamante, grafito, negro de humo, fibras de carbono, grafeno y partículas de carbono grafénico, óxidos de metal tales como óxido de aluminio, óxido de magnesio, óxido de berilio, dióxido de silicio, óxido de titanio, óxido de níquel, óxido de zinc, óxido de cobre, óxido de estaño, hidróxidos de metal tales como hidróxido de aluminio o hidróxido de magnesio, carburos tales como carburo de silicio, minerales como ágata y esmeril, cerámicas tales como microesferas cerámicas, mullita, sílice, carburo de silicio, carbonilo hierro, molibdato de cerio (III), cobre, zinc o combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva puede comprender más de 5 % en peso de un relleno conductor, más de 10 % en peso, más de 20 % en peso, más de 30 % en peso, más de 40 % en peso, más de 50 % en peso, más de 60 % en peso, más de 70 % en peso, más de 80 % en peso, más de 90 % en peso o más de 95 % en peso de un relleno conductor, donde el % en peso se basa en el peso total de la composición correactiva. Una composición correactiva puede comprender menos de 5 % en peso de un relleno conductor, menos de 10 % en peso, menos de 20 % en peso, menos de 30 % en peso, menos de 40 % en peso, menos de 50 % en peso, menos de 60 % en peso, menos de 70 % en peso, menos de 80 % en peso, menos de 90 % en peso o menos de 95 % en peso de un relleno conductor, donde el % en peso se basa en el peso total de la composición correactiva. Una composición correactiva puede tener de 1 % en peso a 95 % en peso de un relleno conductor, de 5 % en peso a 75 % en peso, de 10 % en peso a 60 % en peso, o de 20 % en peso a 50 % en peso de un relleno conductora, donde el % en peso se basa en el peso total de la composición correactiva.

Una composición correactiva puede comprender más de 5 % en volumen de un relleno conductor, más de 10 % en volumen, más de 20 % en volumen, más de 30 % en volumen, más de 40 % en volumen, más del 50 % en volumen, más de 60 % en volumen, más de 70 % en volumen, más de 80 % en volumen, más de 90 % en volumen o más de 95 % en volumen de un relleno conductor, donde el % en volumen se basa en el volumen total de la composición correactiva. Una composición correactiva puede comprender menos de 5 % en volumen de un relleno conductor, menos de 10 % en volumen, menos de 20 % en volumen, menos de 30 % en volumen, menos de 40 % en volumen, menos de 50 % en volumen, menos de 60 % en volumen, menos de 70 % en volumen, menos de 80 % en volumen, menos de 90 % en volumen o menos de 95 % en volumen de un relleno conductor, donde el % en volumen se basa en el volumen total de la composición correactiva. Una composición correactiva puede tener de 1 % en volumen a 95 % en volumen de un relleno conductor, de 5 % en volumen a 75 % en volumen, de 10 % en volumen a 60 % en volumen, o de 20 % en volumen a 50 % en volumen de un relleno conductor, donde el % en volumen se basa en el volumen total de la composición correactiva.

Una composición correactiva puede comprender un diluyente reactivo o una combinación de diluyentes reactivos. Puede usarse un diluyente reactivo para reducir la viscosidad de la composición correactiva. Un diluyente reactivo puede ser un compuesto de bajo peso molecular que tiene al menos un grupo funcional capaz de reaccionar con al menos uno de los reactivos principales de la composición correactiva y convertirse en parte de la red entrecruzada. Un diluyente reactivo puede tener, por ejemplo, un grupo funcional o dos grupos funcionales. Puede usarse un diluyente reactivo para controlar la viscosidad de una composición o mejorar la humectación del relleno en una composición correactiva.

Un diluyente reactivo puede comprender, por ejemplo, un éter vinílico organofuncional o una combinación de éteres vinílicos organofuncionales. Un diluyente reactivo puede comprender, por ejemplo, diluyentes a base de vinilo tales como estireno, a-metilestireno y paraviniltolueno; acetato de vinilo; y/o n-vinilpirrolidona.

Una composición correactiva puede comprender un plastificante o una combinación de plastificantes. Pueden incluirse plastificantes para ajustar la viscosidad de la composición correactiva y facilitar la deposición.

Los ejemplos de plastificantes adecuados incluyen una combinación de ftalatos, tereftálico, isoftálicos, terfenilos hidrogenados, cuaterfenilos y polifenilos superiores, ésteres de ftalato, parafinas cloradas, polifenilo modificado, aceite de tung, benzoatos, dibenzoatos, plastificantes de poliuretano termoplásticos, ésteres de ftalato, sulfonato de naftaleno, trimelitatos, adipatos, sebacatos, maleatos, sulfonamidas, organofosforados, polibuteno, acetato de butilo, cellosolve de butilo, acetato de butil carbitol, dipenteno, fosfato de tributilo, hexadecanol, ftalato de dialilo, acetato isobutirato de sacarosa, éster epoxi de talato de isoctilo, benzofenona y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva puede comprender un inhibidor de la corrosión o una combinación de inhibidores de la corrosión.

Los ejemplos de inhibidores de la corrosión adecuados incluyen, por ejemplo, inhibidores de la corrosión a base de fosfato de zinc, un inhibidor de la corrosión de silicato de litio tal como ortosilicato de litio (Li4SiO4) y metasilicato de litio (Li2SiO3), MgO, un azol, un aminoácido monomérico, un aminoácido dimérico, un aminoácido oligomérico, un compuesto heterocíclico que contiene nitrógeno tal como un azol, oxazol, tiazol, tiazolinas, imidazol, diazol, piridina, indolizina y triazina, tetrazol y/o toliltriazol, partículas resistentes a la corrosión tales como partículas de óxido inorgánico, que incluyen, por ejemplo, óxido de zinc (ZnO), óxido de magnesio (MgO), óxido de cerio (CeO2), óxido de molibdeno (MoO3), y/o dióxido de silicio (SO2), y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva puede comprender un retardador de fuego o una combinación de retardantes de fuego. Un retardador de fuego puede incluir un retardador de fuego inorgánico, un retardador de fuego orgánico o una de sus combinaciones.

Los ejemplos de retardantes de fuego inorgánicos adecuados incluyen hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, borato de zinc, óxidos de antimonio, hidromagnesita, trihidróxido de aluminio (ATH), fosfato de calcio, óxido de titanio, óxido de zinc, carbonato de magnesio, sulfato de bario, borato de bario, caolinita, sílice, óxidos de antimonio y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Los ejemplos de retardadores de fuego orgánicos adecuados incluyen halocarburos, ésteres halogenados, éteres halogenados, retardadores de la llama clorados y/o bromados, compuestos libres de halógenos tales como compuestos organofosforados, compuestos organonitrogenados y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva puede comprender un aditivo de control de la humedad o una combinación de aditivos de control de la humedad. Los ejemplos de aditivos de control de la humedad adecuados incluyen zeolita sintética, alúmina activada, gel de sílice, óxido de calcio, óxido de magnesio, tamiz molecular, sulfato de sodio anhidro, sulfato de magnesio anhidro, alcoxisilanos y combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una composición correactiva puede comprender un estabilizador de UV o una combinación de estabilizadores de UV. Los estabilizadores de UV incluyen absorbentes de UV y estabilizadores de luz de aminas impedidas. Los ejemplos de estabilizadores de UV adecuados incluyen productos con los nombres comerciales Cyasorb® (Solvay), Uvinul® (BASF) y Tinuvin® (BASF).

Una composición correactiva puede comprender un estabilizador térmico o una combinación de estabilizadores térmicos. Los ejemplos de estabilizadores térmicos incluyen antioxidantes fenólicos estéricamente impedidos tales como tetraquis[3-(3,5-di-ferc-butil-4-hidroxifenil)propionato] de pentaeritritilo (Irganox® 1010, BASF), bis [3-(3-tercbutil-4-hidroxi-5-metilfenil)propionato] de trietilenglicol (Irganox® 245, BASF), 3,3'-bis[3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionohidrazida] (Irganox® MD 1024, BASF), bis[3-(3,5-di-ferc-butil-4-hidroxifenil)propionato] de hexametilenglicol (Irganox® 259, BASF) y 3,5-di-terc-butil-4-hidroxitolueno (Lowinox BHT, Chemtura).

Una composición correactiva puede comprender un colorante tal como un pigmento y/o tinte.

Los ejemplos de pigmentos inorgánicos adecuados incluyen pigmentos inorgánicos que contienen metales tales como aquellos que contienen cadmio, carbono, cromo, cobalto, cobre, óxido de hierro, plomo, mercurio, titanio, tungsteno y zinc. Los ejemplos incluyen además azul ultramar, violeta ultramar, óxido de tungsteno reducido, aluminato de cobalto, fosfato de cobalto, pirofosfato de manganeso y amonio y/o pigmentos inorgánicos libres de metales. En modalidades particulares, las nanopartículas de pigmentos inorgánicos comprenden azul ultramar, violeta ultramar, azul de Prusia, azul cobalto y/u óxido de tungsteno reducido. Los ejemplos de pigmentos orgánicos específicos incluyen indantrona, quinacridona, azul de ftalocianina, azul de ftalocianina de cobre y perileno antraquinona.

Los ejemplos de pigmentos adicionales adecuados incluyen pigmentos de óxido de hierro, en todos los tonos de amarillo, marrón, rojo y negro; en todas sus formas físicas y categorías de granos; pigmentos de óxido de titanio en los diferentes tratamientos superficiales inorgánicos; los pigmentos de óxido de cromo también coprecipitaron con níquel y titanatos de níquel; pigmentos negros procedentes de combustión orgánica (por ejemplo, negro de humo); pigmentos azules y verdes derivados de ftalocianina de cobre, también clorados y bromados, en las distintas formas cristalinas a, P y 8; pigmentos amarillos derivados del sulfocromato de plomo; pigmentos amarillos derivados del vanadato de plomo y bismuto; pigmentos anaranjados derivados del molibdato de sulfocromato de plomo; pigmentos amarillos de naturaleza orgánica a base de arilamidas; pigmentos naranjas de naturaleza orgánica a base de naftol; pigmentos naranjas de naturaleza orgánica a base de diceto-pirrolo-pirrol; pigmentos rojos a base de sales de manganeso de colorantes azoicos; pigmentos rojos a base de sales de manganeso de ácido betaoxinaftoico; pigmentos orgánicos rojos de quinacridona; y pigmentos rojos de antraquinona orgánica.

Los ejemplos de colorantes adecuados incluyen acridinas, antraquinonas, colorantes de arilmetano, colorantes azoicos, colorantes de ftalocianina, colorantes de quinona-imina que incluyen colorantes de azina, indaminas, indofenilos, oxacinas, oxazonas y tiazinas, colorantes de tiazol, colorantes de safranina, colorantes de xanteno que incluyen colorantes de fluoreno. Los ejemplos de colorantes adecuados incluyen azul alcián, amarillo alcián, alizarina, rojo alizarina, amarillo alizarina, azofloxina, marrón Bismarck R, marrón Bismarck Y, azul de cresilo brillante, crisoidina R, crisoidina Y, rojo Congo, violeta cristal, verde de etilo, ácido fucsina, violeta de genciana, verde Jano, amarillo lisamina rápida, verde malaquita, amarillo Martins, Meldola blue, amarillo metanil, naranja de metilo, rojo de metilo, negro naftaleno, verde naftol, amarillo naftol, naranja G, purpurina, rosa de bengala, Sudán II, titán amarillo, Tropaeolin O, Tropaeolin OO, Tropaeolin OOO, azul Victoria y xileno cianol.

Una composición correactiva puede comprender un agente fotocrómico sensible al grado de exposición a radiación tal como radiación actínica.

Puede prepararse una composición correactiva al combinar y mezclar uno o más componentes adicionales además del primer componente y el segundo componente.

El uno o más componentes adicionales pueden combinarse independientemente con el primer componente y el segundo componente en cualquier orden adecuado. Por ejemplo, el uno o más componentes adicionales pueden combinarse con el primer componente y el segundo componente en un único mezclador. El uno o más componentes adicionales pueden combinarse con la composición correactiva después de que el primer y el segundo componente se hayan combinado para formar la composición correactiva. El uno o más componentes adicionales pueden combinarse con el primer componente y/o el segundo componente antes de combinar y mezclar el primer componente y/o el segundo componente.

Cada uno del uno o más componentes adicionales puede estar contenido en un depósito independiente acoplado a una bomba, que está acoplada al flujo de otros componentes usados para formar una composición correactiva.

Cada uno del uno o más componentes adicionales puede controlarse independientemente mediante una bomba dosificadora y la relación en volumen del uno o más componentes adicionales introducidos en la composición correactiva puede cambiarse continuamente y/o discontinuamente.

Puede prepararse un componente como una composición final que puede almacenarse hasta el momento de su uso.

Alternativamente, puede prepararse un componente tal como un primer componente, un segundo componente o el uno o más componentes adicionales en el momento de su uso. Un componente puede formarse dinámicamente al combinar dos o más composiciones precursoras.

La Figura 1 muestra un ejemplo en el que dos o más composiciones precursoras 112/113/114 en depósitos separados 111 están acopladas a respectivas bombas dosificadoras 115, que están acopladas a un depósito primario 103. Al controlar la relación en volumen de las dos o más composiciones precursoras de las que se componen, como se muestra en la Figura 1, puede formarse el primer componente 102 y puede permanecer constante o puede cambiarse dinámicamente durante la fabricación de una pieza. En la Figura 1, cada una de las composiciones precursoras 112/113/114 está acoplada directamente al depósito primario. Sin embargo, las dos o más composiciones precursoras pueden combinarse en cualquier orden adecuado.

Como se muestra esquemáticamente en la Figura 1, las composiciones precursoras pueden combinarse en un depósito primario y pueden bombearse al mezclador donde se mezclan las composiciones precursoras combinadas. Las composiciones precursoras también pueden combinarse y mezclarse antes de entrar en el depósito primario. Las composiciones precursoras combinadas también pueden combinarse antes de entrar en la bomba primaria 104 y/o después de salir de la bomba primaria 104 y antes de combinarse y mezclarse con el segundo componente.

Un sistema de impresión tridimensional correactiva multicomponente controlado dinámicamente puede facilitar la capacidad de fabricar piezas que tengan una amplia gama de propiedades de materiales.

Después de combinar y mezclar los componentes primero y segundo en un mezclador para formar una composición correactiva, la composición correactiva puede extrudirse bajo presión a través de una tobera para formar un producto extrudido. Una tobera puede tener cualquier dimensión y forma adecuadas. De acuerdo con el método reivindicado, un primer componente y un segundo componente se combinan y se mezclan independientemente para formar una primera composición correactiva y una segunda composición correactiva, en donde los constituyentes de los componentes no son correactivos hasta que se combinan y se mezclan entre sí para formar una composición correactiva, en donde cada una de la primera composición correactiva y la segunda composición correactiva comprende un primer compuesto reactivo y un segundo compuesto reactivo; y el primer compuesto reactivo reacciona con el segundo compuesto reactivo; la primera composición correactiva y la segunda composición correactiva se coextruyen a través de una tobera de coextrusión para formar un coextrudido; el coextrudido se deposita en capas sucesivas mediante el uso de impresión tridimensional para fabricar una pieza; y mientras se deposita el coextrudido, los constituyentes del primer componente y/o los constituyentes del segundo componente se cambian independientemente y/o se cambia una relación de mezcla en volumen del primer componente y el segundo componente.

El producto extrudido se deposita en capas sucesivas sobre un sustrato y/sobre una capa previamente depositada para fabricar una pieza. Puede ser conveniente que el producto extrudido formado a partir de la composición correactiva no esté completamente curado en el momento en que se deposita sobre una capa previamente depositada que no está completamente curada para facilitar la capacidad de las capas contiguas de la composición correactiva para reaccionar nuevamente. El enlace covalente formado entre capas correaccionadas contiguas puede proporcionar una interfaz robusta. Las piezas en las que las capas contiguas impresas tridimensionalmente pueden presentar propiedades físicas isotrópicas tales como resistencia a la tracción y alargamiento en la dirección paralela a la dirección de impresión y ortogonal a la dirección de impresión.

La dimensión de la sección transversal y la forma de un producto extrudido pueden ser sustancialmente constantes en la dimensión longitudinal. La dimensión de la sección transversal y la forma de un producto extrudido pueden variar a lo largo de la dimensión longitudinal o la longitud del producto extrudido o en diferentes porciones a lo largo de la longitud del producto extrudido. Esto puede lograrse mediante el uso de una tobera configurada para cambiar dinámicamente de forma, o al reemplazar o cambiar las toberas mientras se fabrica una pieza.

Las dimensiones del producto extrudido pueden ajustarse al controlar el diámetro de la tobera y con o sin ajustar el régimen de flujo de la composición correactiva. De esta manera, las dimensiones del producto extrudido pueden ajustarse continuamente o discontinuamente para adaptarse a las dimensiones de una pieza que se está fabricando. Así, el grosor de una pieza fabricada puede determinarse mediante el grosor del producto extrudido depositado, que puede controlarse mediante las dimensiones de la tobera. El grosor de una pieza fabricada no tiene por qué estar determinado necesariamente por la deposición de múltiples capas superpuestas. A medida que cambian las dimensiones de la tobera, el régimen de flujo puede ajustarse para mantener una velocidad de impresión constante o puede cambiarse la velocidad de impresión para adaptarse al cambio en el volumen del flujo.

Un producto extrudido puede ser sustancialmente homogéneo en todo un perfil de sección transversal. Por ejemplo, la cantidad de uno o más constituyentes que forman la composición de correacción y el producto extrudido posterior pueden variar independientemente en menos de 1 %, menos de 0,1 % o menos de 0,01 %, donde el por ciento se refiere al % en peso y/o al % en volumen del constituyente respectivo basado en el peso total o el volumen total, respectivamente, del producto extrudido.

Un producto extrudido que tiene un perfil de sección transversal homogéneo puede ser no homogéneo en la dimensión longitudinal. Por ejemplo, los constituyentes que forman el producto extrudido pueden ser homogéneos a lo largo de la dimensión longitudinal o la longitud del producto extrudido o pueden variar a lo largo de toda la longitud del producto extrudido o en diferentes porciones longitudinales del producto extrudido.

En el método reivindicado, el producto extrudido es un coextrudido. Un producto extrudido estructurado se refiere a un producto extrudido en el que los constituyentes que forman el producto extrudido no son homogéneos dentro de un perfil transversal de un coextrudido. Por ejemplo, la cantidad de uno o más constituyentes que forman la composición de correacción y el producto extrudido posterior pueden variar independientemente en más de 1 %, más de 2 %, más de 5 % o más de 10 %, donde el por ciento se refiere al % en peso y/o el % en volumen del constituyente respectivo basado en el peso total o el volumen total, respectivamente, del coextrudido.

Por ejemplo, una porción de una sección transversal de coextrudido puede tener una composición correactiva y otra porción de una sección transversal de coextrudido puede tener una composición correactiva diferente. Las diferencias pueden estar en la concentración de uno o más de los constituyentes en las dos porciones diferentes. Por ejemplo, una porción puede tener una concentración mayor de un relleno o de uno de los componentes correactivos que otra porción.

Alternativamente, o además, las diferencias pueden estar en el tipo de uno o más de los constituyentes y/o en la ausencia de uno o más de los constituyentes. Por ejemplo, una porción de un coextrudido puede tener un prepolímero correactivo con una primera cadena principal y la otra porción puede tener un prepolímero correactivo con una cadena principal polimérica diferente. Las dos porciones diferentes pueden tener diferentes químicas de curado o pueden tener las mismas químicas de curado.

De esta manera, puede usarse un producto extrudido estructurado para impartir diferentes propiedades en todo el grosor de una pieza.

Las porciones de un coextrudido pueden tener un perfil constituyente de sección transversal no homogéneo y otras porciones pueden tener un perfil constituyente de sección transversal homogéneo.

Puede formarse un coextrudido al combinar los flujos paralelos de uno o más componentes sin permitir que se mezclen los flujos separados del uno o más componentes. Un coextrudido puede comprender cualquier perfil constituyente de sección transversal adecuado que se desee. Por ejemplo, un coextrudido puede comprender láminas paralelas que comprenden diferentes componentes, un producto extrudido estructurado puede tener una estructura de núcleo/cubierta con un componente interno rodeado por un componente externo, o un producto extrudido estructurado puede tener una estructura de sección transversal compleja.

Las composiciones correactivas usadas en los métodos proporcionados por la presente descripción pueden curarse a temperaturas inferiores a 50 °C. Estas composiciones correactivas pueden comenzar a curarse cuando se combinan y mezclan los compuestos correactivos y cualesquiera catalizadores o aceleradores de curado opcionales. La composición correactiva continúa el curado a medida que se forma y se deposita el producto extrudido, y después de la deposición.

Para composiciones correactivas que incluyen un iniciador de curado que debe activarse para iniciar el curado, el iniciador de curado puede activarse dentro del mezclador y la tobera, después de que la composición correactiva se extruya para formar el producto extrudido y/o después de la deposición. Por ejemplo, para iniciar una reacción de polimerización por radicales libres, una composición correactiva que contiene un fotoiniciador, el producto extrudido y/o el producto extrudido depositado puede exponerse a radiación UV para iniciar la reacción de curado.

Cuando se cura, una composición correactiva puede exhibir, por ejemplo, una resistencia química deseada, flexibilidad a baja temperatura, estabilidad hidrolítica, resistencia a alta temperatura, alta tracción/alargamiento, resistencia al impacto, adhesión al sustrato, adhesión a un recubrimiento de imprimación, dureza, conductividad eléctrica, blindaje EMI/RFI, disipación estática, resistencia a la corrosión, resistencia a los rayos UV, resistencia a la erosión por lluvia, resistencia a la ruptura dieléctrica, amortiguación del sonido o una combinación de cualquiera de los anteriores.

Una pieza comprende más de una composición correactiva curada.

Una pieza puede comprender múltiples capas de una composición correactiva curada, en donde cada una de las múltiples capas se prepara independientemente a partir de la misma o diferente composición correactiva. Las diferencias en las composiciones correactivas pueden comprender diferencias en las químicas de curado, los compuestos correactivos y/o los aditivos.

Una superficie de una pieza o porción de una pieza eléctricamente conductora curada puede presentar una resistividad superficial, por ejemplo, inferior a 106 Ohm/cuadrado, inferior a 105 Ohm/cuadrado, inferior a 104 Ohm/cuadrado, inferiora 103 Ohm/cuadrado, inferiora 102 Ohm/cuadrado, inferiora 10 Ohm/cuadrado, inferiora 101 Ohm/cuadrado, o inferior a 10-2 Ohm/cuadrado. Una superficie de una pieza eléctricamente conductora puede tener una resistividad superficial, por ejemplo, de 10-2 a 102, de 102 Ohm/cuadrado a 106 Ohm/cuadrado, o de 103 Ohm/cuadrado a 105 Ohm/cuadrado. La resistividad superficial puede determinarse de acuerdo con ASTM D257 a 23 °C/55 % de RH.

Una superficie de una pieza o porción de una pieza eléctricamente conductora curada puede tener una resistividad volumétrica, por ejemplo, inferiora 106Ohm/cm, inferiora 105Ohm/cm, inferiora 104Ohm/cm, inferiora 103Ohm/cm, inferior a 102 Ohm/cm, inferior a 10 Ohm/cm, inferior a 10-1 Ohm/cm, o inferior a 10-2Ohm/cm. Una superficie de una pieza eléctricamente conductora puede tener una resistividad volumétrica, por ejemplo, de 10-2 Ohm/cm a 101 Ohm/cm, de 102 Ohm/cm a 106 Ohm/cm, o de 103 Ohm/cm a 105 Ohm/cm. La resistividad volumétrica puede determinarse de acuerdo con ASTM D257 a 23 °C/55 % de RH.

Una pieza o porción de una pieza eléctricamente conductora puede tener una conductividad eléctrica, por ejemplo, superior a 1 S cm-1, superior a 10 S cm-1, superior a 100 S cm-1, superior a 1000 S cm-1, o superior a 10000 S cm-1. Una pieza eléctricamente conductora puede tener una conductividad eléctrica a partir de 1 S cm-1 a 10000 S cm-1, de 10S cm-1 a 1000 cm-1 o de 10S cm-1 a 500 S cm-1.

Una pieza o porción de una pieza eléctricamente conductora puede presentar una atenuación en frecuencias dentro de un intervalo de 10 KHz a 20 GHz, por ejemplo, superior a 10 dB, superior a 30 dB, superior a 60 dB, superior a 90 dB, o superior a 120dB. Una pieza eléctricamente conductora puede presentar una atenuación en frecuencias dentro de un intervalo de 10 KHz a 20 GHz, por ejemplo, de 10 dB a 120 dB, de 20 dB a 100 dB, de 30 dB a 90 dB, o de 40 dB a 70 dB.

Una pieza o porción de una pieza térmicamente conductora puede presentar una conductividad térmica de 0,1 a 50 W/(m-K), de 0,5 a 30 W/(m-K), de 1 a 30 W/(m-K), de 1 a 20 W/(m-K), de 1 a 10 W/(m-K), de 1 a 5 W/(m-K), de 2 a 25 W/(m-K), o de 5 a 25 W/(m-K).

Una pieza o porción de una pieza que presenta una baja densidad puede comprender, por ejemplo, un relleno de baja densidad tal como un relleno orgánico de baja densidad, microesferas huecas, microesferas recubiertas o combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Una pieza o porción de una pieza puede presentar una gravedad específica, por ejemplo, inferior a 1,1, inferior a 1,0, inferior a 0,9, inferior a 0,8 o inferior a 0,7, donde la gravedad específica se determina de acuerdo con ISO 2781 a 23 °C/55 % de RH.

Una pieza o porción de una pieza que presenta resistencia a la corrosión puede comprender, por ejemplo, uno o más inhibidores de la corrosión.

Una pieza o porción de una pieza que exhibe una alta dureza puede comprender, por ejemplo, uno o más rellenos inorgánicos.

Una pieza o porción de una pieza puede exhibir una dureza, por ejemplo, mayor que Shore 20A, mayor que Shore 30A, mayor que Shore 40A, mayor que Shore 50A o mayor que Shore 60A, donde la dureza se determina de acuerdo con la norma ISO 868.

Una pieza o porción de una pieza puede presentar, por ejemplo, una resistencia a la ruptura dieléctrica superior a 1 kV/mm, superior a 5 kV/mm, superior a 10 kV/mm, superior a 15 kV/mm, superior a 20 kV/mm, superior a 25 kV/mm, superior a 30 kV/mm o superior a 50 kV/mm cuando la resistencia a la ruptura dieléctrica se determina de acuerdo con SAE ARP1512. Una capa curada puede presentar, por ejemplo, una resistencia a la ruptura dieléctrica de 1 kV/mm a 50 kV/mm, de 56 kV/mm a 45 kV/mm, de 10 kV/mm a 40 kV/mm, o de 15 kV/mm a 30 kV/mm, donde la resistencia a la ruptura dieléctrica se determina de acuerdo con SAE ARP1512.

Una pieza o porción de una pieza que exhibe propiedades de amortiguación del sonido puede comprender un compuesto que contiene epoxi, donde el compuesto que contiene epoxi comprende un aducto de epoxi/poliol, un politiol y un agente de curado.

Una pieza o porción de una pieza puede comprender una capa o múltiples capas que imparten propiedades de amortiguación del sonido a la pieza y pueden exhibir un factor de pérdida de amortiguación del sonido de al menos 0,06 a 800 Hz, al menos 0,04 a 400 Hz o al menos 0,02 a 200 Hz a 10 °C, grosor de capa de 2,5 mm medido de acuerdo con el método de prueba SAE J1637 y ASTM E-756 en paneles de acero de 240 mm de largo, 10 mm de ancho y 1 mm de grosor recubiertos a lo largo de 215 mm de longitud.

Una pieza o porción de una pieza puede presentar resistencia al combustible. Pueden usarse varias pruebas apropiadas para aplicaciones y especificaciones específicas para determinar la resistencia al combustible. Por ejemplo, una pieza resistente al combustible puede presentar un por ciento de hinchamiento en volumen no superior a 40 %, en algunos casos no superior a 25 %, en algunos casos no superior al 20 % y en otros casos no superior a 10 %, después de inmersión durante una semana a 60 °C y presión ambiente en JRF Tipo I de acuerdo con métodos similares a los descritos en ASTM D792 (Sociedad Americana de Pruebas y Materiales) o AMS 3269 (Especificación de Materiales Aeroespaciales). JRF Tipo I, empleado para determinar la resistencia al combustible, tiene la siguiente composición: tolueno: 28 ± 1 % en volumen; ciclohexano (técnico): 34 ± 1 % en volumen; isooctano: 38 ± 1 % en volumen; y disulfuro de dibutilo terciario: 1 ± 0,005 % en volumen (ver AMS 2629, emitido el 1 de julio de 1989 § 3.1.1, etc., disponible en SAE (Society of Automotive Engineers)).

Cualquier pieza adecuada puede fabricarse mediante el uso de impresión tridimensional correactiva.

Un aparato de impresión tridimensional para fabricar una pieza puede comprender más de una bomba, uno o más mezcladores, una o más toberas, más de un depósito de material y un sistema electrónico de control automatizado.

Un aparato de impresión tridimensional puede comprender controles de presión, matrices de extrusión, matrices de coextrusión, aplicadores de recubrimiento, elementos de control de temperatura, elementos para irradiar una composición correactiva o combinaciones de cualquiera de los anteriores.

Un aparato de impresión tridimensional puede comprender un aparato tal como un pórtico para mover una tobera con respecto a una superficie. El aparato puede controlarse por un procesador.

Las composiciones correactivas pueden depositarse mediante el uso de cualquier equipo de impresión tridimensional correactiva adecuado. La selección de una impresión tridimensional adecuada puede depender de una serie de factores que incluyen el volumen de deposición, la viscosidad de la composición correactiva, la velocidad de deposición, la velocidad de reacción de los compuestos correactivos y la complejidad de la pieza que se está fabricando. Cada uno de los dos o más componentes reactivos puede introducirse en una bomba independiente e inyectarse en un mezclador para combinar y mezclar los dos componentes reactivos. Puede acoplarse una tobera al mezclador y la composición correactiva mezclada puede empujarse bajo presión o extrudirse a través de la tobera.

Una bomba puede ser, por ejemplo, una bomba de desplazamiento positivo, una bomba de jeringa, una bomba de pistón o una bomba de cavidad progresiva. Las dos bombas que suministran los dos componentes reactivos pueden colocarse en paralelo o en serie. Una bomba adecuada puede ser capaz de empujar un líquido o un líquido viscoso a través de un orificio de tobera. Este proceso también puede denominarse extrusión. Puede introducirse un componente reactivo en el mezclador mediante el uso de dos bombas en serie.

Por ejemplo, los dos o más componentes correactivos pueden depositarse al dispensar materiales a través de una tobera desechable unida a un sistema de dos componentes de cavidad progresiva donde los componentes correactivos se mezclan en línea. Un sistema de dos componentes puede comprender, por ejemplo, dos bombas de cavidad progresiva que dosifican por separado los reactivos en un dispensador mezclador estático desechable o en un mezclador dinámico. Otras bombas adecuadas incluyen bombas de desplazamiento positivo, bombas de jeringa, bombas de pistón y bombas de cavidad progresiva. Después de mezclar los dos o más componentes correactivos para formar una composición correactiva, la composición correactiva se forma en un producto extrudido a medida que se fuerza bajo presión a través de uno o más troqueles y/o una o varias toberas para depositarse sobre una base para proporcionar una capa inicial de una pieza de vehículo, y pueden depositarse capas sucesivas adyacentes a una capa previamente depositada. El sistema de deposición puede colocarse ortogonal a la base, pero también puede establecerse en cualquier ángulo adecuado para formar el producto extrudido de manera que el producto extrudido y el sistema de deposición formen un ángulo obtuso siendo el producto extrudido paralelo a la base. El producto extrudido se refiere a la composición correactiva después de mezclar los componentes correactivos, por ejemplo, en un mezclador estático o en un mezclador dinámico. Al producto extrudido se le puede dar forma al pasar a través de un troquel y/o tobera.

La base, el sistema de deposición o tanto la base como el sistema de deposición pueden moverse para construir un artículo tridimensional. El movimiento puede realizarse de una manera predeterminada, lo que puede lograrse mediante el uso de cualquier método y aparato CAD/CAM adecuado, tal como robótica y/o interfaces de máquina herramienta computarizadas.

Puede dispensarse un producto extrudido continuamente o intermitentemente para formar una capa inicial y capas sucesivas. Para la deposición intermitente, un sistema de deposición puede interactuar con un interruptor para apagar las bombas, tales como las bombas de cavidad progresiva e interrumpir el flujo de uno o más de los componentes correactivos y/o la composición correactiva.

Un aparato de impresión tridimensional puede incluir un mezclador estático y/o dinámico en línea así como también compartimentos de bombeo presurizados separados para contener al menos dos componentes correactivos y alimentar los componentes correactivos al mezclador estático y/o dinámico. Un mezclador tal como un mezclador activo puede comprender un impulsor central de velocidad variable que tiene paletas de alto cizallamiento dentro de una tobera. Puede usarse una gama de toberas que tiene una dimensión mínima, por ejemplo, de 0,2 mm a 100 mm, de 0,5 mm a 75 mm, de 1 mm a 50 mm o de 5 mm a 25 mm. Una tobera puede tener una dimensión mínima, por ejemplo, superior a 1 mm, superior a 5 mm, superior a 10 mm, superior a 20 mm, superior a 30 mm, superior a 40 mm, superior a 50 mm, superior a 60 mm, superior a 70 mm, superior a 80 mm o superior a 90 mm. Una tobera puede tener una dimensión mínima, por ejemplo, inferior a 100 mm, inferior a 90 mm, inferior a 80 mm, inferior a 70 mm, inferior a 60 mm, inferior a 50 mm, inferior a 40 mm, inferior a 30 mm, inferior a 20 mm, inferior a 10 mm o inferior a 5 mm. Una tobera puede tener cualquier dimensión de la sección transversal adecuada tal como, por ejemplo, redonda, esférica, ovalada, rectangular, cuadrada, trapezoidal, triangular, plana u otra forma adecuada.

Puede usarse una gama de toberas mezcladoras estáticas y/o dinámicas que tienen, por ejemplo, una dimensión del orificio de salida de 0,6 mm a 2,5 mm y una longitud de 30 mm a 150 mm. Por ejemplo, un diámetro de orificio de salida puede ser de 0,2 mm a 4,0 mm, de 0,4 mm a 3,0 mm, de 0,6 mm a 2,5 mm, de 0,8 mm a 2 mm o de 1,0 mm a 1,6 mm. Un mezclador estático y/o dinámico puede tener una longitud, por ejemplo, de 10 mm a 200 mm, de 20 mm a 175 mm, de 30 mm a 150 mm, o de 50 mm a 100 mm. Una tobera mezcladora puede incluir una sección de mezclado estática y/o dinámica y una sección dispensadora acoplada a la sección de mezclado estática y/o dinámica. La sección de mezclado estática y/o dinámica puede configurarse para combinar y mezclar los materiales correactivos. La sección de dispensación puede ser, por ejemplo, un tubo recto que tiene cualquiera de los diámetros de orificio anteriores. La longitud de la sección de dispensación puede configurarse para proporcionar una región en la que los compuestos correactivos puedan comenzar a reaccionar y desarrollar viscosidad antes de que la composición correactiva se deposite sobre el artículo. La longitud de la sección de dispensación puede seleccionarse, por ejemplo, en base a la velocidad de deposición, la velocidad de reacción de los correactivos y la viscosidad deseada.

Una composición correactiva puede tener un tiempo de residencia en la tobera mezcladora estática y/o dinámica, por ejemplo, de 0,25 segundos a 5 segundos, de 0,3 segundos a 4 segundos, de 0,5 segundos a 3 segundos, o de 1 segundo a 3 segundos. Pueden usarse otros tiempos de residencia según sea apropiado en base a las químicas de curado y las velocidades de curado de una composición correactiva

En general, un tiempo de residencia adecuado es menor que el tiempo de gelificación de la composición correactiva.

Un aparato de impresión tridimensional puede depositar una composición correactiva a un régimen de flujo volumétrico, por ejemplo, de 0,1 ml/min a 20000 ml/min, tal como de 1 ml/min a 12000 ml/min, de 5 ml/min a 8000 ml/min, o de 10 ml/min a 6000 ml/min. Una composición correactiva puede depositarse a un régimen de flujo volumétrico, por ejemplo, superior a 0,1 ml/min, superior a 1 ml/min, superior a 10 ml/min, superior a 100 ml/min, superior a 1000 ml/min, o superior a 10 000 ml/min. Un aparato de impresión tridimensional puede depositar una composición correactiva que puede depositarse a un régimen de flujo volumétrico, por ejemplo, inferior a 20 000 ml/min, inferiora 10000 ml/min, inferiora 1000 ml/min, inferiora 100 ml/min, inferiora 10 ml/min o inferiora 1 ml/min. El régimen de flujo volumétrico puede depender, por ejemplo, de la viscosidad de una composición correactiva, la presión de extrusión, el diámetro de la tobera y la velocidad de reacción de los compuestos correactivos.

Un aparato de impresión tridimensional puede depositar una composición correactiva a una velocidad de deposición, por ejemplo, de 1 mm/s a 400 mm/s, tal como de 5 mm/s a 300 mm/s, de 10 mm/s a 200 mm/s, o de 15 mm/s a 150 mm/s. Un aparato de impresión tridimensional puede depositar una composición correactiva, por ejemplo, a más de 1 mm/s, a más de 10 mm/s o a más de 100 mm/s. Un aparato de impresión tridimensional puede depositar una composición correactiva, por ejemplo, a menos de 400 mm/s, menos de 100 mm/s o menos de 10 mm/s. La velocidad de deposición puede depender, por ejemplo, de la viscosidad de la composición correactiva, la presión de extrusión, el diámetro de la tobera y la velocidad de reacción de los compuestos correactivos. La velocidad de deposición se refiere a la velocidad a la que una tobera usada para extrudir una composición correactiva se mueve con respecto a una superficie sobre la cual se está depositando la composición correactiva.

Puede calentarse o enfriarse una tobera mezcladora estática y/o dinámica para controlar, por ejemplo, la velocidad de reacción entre los compuestos correactivos y/o la viscosidad de los compuestos correactivos. Un orificio de una tobera de deposición puede tener cualquier forma y dimensiones adecuadas. Un aparato de impresión tridimensional puede comprender múltiples toberas de deposición. Las toberas pueden tener una dimensión y forma de orificio fijas, o el orificio de la tobera puede ajustarse de forma controlable. El mezclador y/o la tobera pueden enfriarse para controlar una exotermia generada por la reacción de los compuestos correactivos.

La velocidad a la que la composición correactiva reacciona para formar la matriz polimérica termoestable puede determinarse y/o controlarse mediante la selección de los grupos funcionales reactivos de los compuestos correactivos. La velocidad de reacción también puede determinarse por factores que reducen la energía de activación de la reacción, tal como el calor y/o los catalizadores.

Las velocidades de reacción pueden reflejarse en el tiempo de gelificación de una composición correactiva. Una química de curado rápido se refiere a una química en la que los compuestos correactivos tienen un tiempo de gelificación inferior a 5 minutos, inferior a 4 minutos, inferior a 3 minutos, inferior a 2 minutos, inferior a 1 minuto, inferior a 45 segundos, inferior a 30 segundos, inferior a 15 segundos o inferior a 5 segundos. Los compuestos correactivos pueden tener un tiempo de gelificación, por ejemplo, de 0,1 segundos a 5 minutos, de 0,2 segundos a 3 minutos, de 0,5 segundos a 2 minutos, de 1 segundo a 1 minuto o de 2 segundos a 40 segundos. El tiempo de gelificación es el tiempo después de mezclar los compuestos correactivos cuando los compuestos correactivos ya no pueden agitarse a mano.

Una composición correactiva que tiene una alta viscosidad puede tener un tiempo de gelificación prolongado. Debido a la alta viscosidad, la composición correactiva depositada puede retener la forma deseada después de la deposición y la capacidad de retener la forma deseada puede no depender tanto del curado para aumentar la viscosidad. Para composiciones correactivas que tienen una alta viscosidad, el tiempo de gelificación puede ser, por ejemplo, superior a 0,5 horas, superior a 1 hora, superior a 2 horas, superior a 5 horas o superior a 10 horas. Por ejemplo, para una composición correactiva que tiene una alta viscosidad, el tiempo de gelificación puede ser de 1 a 10 horas, de 1,5 a 8 horas, de 2 horas a 6 horas o de 3 horas a 5 horas/

Debido a que los componentes correactivos pueden combinarse y mezclarse uniformemente, una composición correactiva puede comenzar a curar inmediatamente al mezclar las dimensiones de la composición correactiva y el producto extrudido que se fuerza a través de la tobera no está particularmente limitado. Por lo tanto, la impresión tridimensional correactiva facilita el uso de productos extrudidos de grandes dimensiones, lo que facilita la capacidad de fabricar rápidamente piezas grandes tales como piezas de vehículos.

En dependencia de las dimensiones y el grosor de una pieza, y de las dimensiones de un producto extrudido que comprende una composición correactiva, puede fabricarse una pieza grande al aplicar múltiples capas una al lado de otra y/o encima de otras capas. Por ejemplo, para una pieza relativamente más gruesa, el grosor puede aumentarse al aplicar una o más capas encima de una capa aplicada previamente. Para una pieza relativamente más delgada puede ser suficiente depositar sucesivamente un producto extrudido adyacente a un producto extrudido aplicado previamente y de esa manera aumentar el ancho de una pieza. Este último enfoque puede ser adecuado para fabricar piezas exteriores de vehículos tales como puertas, capós, paneles laterales, techos y capós.

Para piezas de vehículos, la pieza completa o una porción exterior de una pieza puede diseñarse para proporcionar, por ejemplo, resistencia química, resistencia ambiental, resistencia a la difusión de gas y vapor, resistencia al impacto, resistencia al rayado, conductividad eléctrica, disipación estática, EMI/Blindaje RFI, o una combinación de cualquiera de los anteriores.

El interior y/o las porciones internas de una pieza pueden diseñarse para proporcionar, por ejemplo, resistencia al impacto, estabilidad mecánica en condiciones de uso y baja densidad.

La impresión tridimensional correactiva también puede facilitar la capacidad de fabricar piezas que tienen una amplia variedad de propiedades de materiales al cambiar continuamente o intermitentemente la composición correactiva durante la fabricación.

Por ejemplo, los constituyentes de una composición correactiva pueden cambiarse (1) al ajustar la relación en volumen de uno o más componentes; (2) al introducir uno o más componentes adicionales; (3) retirar uno o más de los componentes; (4) cambiar los constituyentes de un componente correactivo; o una combinación de cualquiera de los anteriores.

La velocidad de deposición de un producto extrudido puede seleccionarse en base a parámetros tales como el régimen de flujo de la composición correactiva, la viscosidad de la composición correactiva y la velocidad de reacción de los compuestos correactivos, de manera que el producto extrudido depositado conserve una forma deseada después de la deposición. Por ejemplo, puede ser importante que la capa depositada no se hunda ni se desplace y, si es necesario, soporte una o más capas superpuestas.

La velocidad de deposición también puede seleccionarse de manera que al menos una porción de una superficie exterior de una capa previamente depositada no se haya curado completamente cuando se aplica una capa posterior sobre la porción de la superficie exterior que no se ha curado completamente. De esta manera, los compuestos sin reaccionar de la primera capa pueden reaccionar con los compuestos sin reaccionar de la segunda capa para formar enlaces covalentes y mejorar la resistencia entre capas.

Después de que se haya fabricado una pieza, puede colocarse la tobera en el área de descarga, puede detenerse el flujo de uno de los componentes correactivos y purgar el aparato para evitar que se forme una composición correactiva completamente curada y obstruya el aparato. Alternativamente, puede detenerse la introducción de todos los componentes correactivos e introducir una composición no reactiva en el aparato para purgar y retirar materiales para limpiar el sistema para su uso posterior.

El tamaño del equipo de fabricación automatizado puede adaptarse al tamaño de la pieza de vehículo que se fabrica. Por ejemplo, un sistema de impresión tridimensional puede comprender un sistema de pórtico que puede mover una tobera de deposición dentro del plano horizontal y un sistema de movimiento vertical para mover la tobera verticalmente con respecto a una superficie.

Como otro ejemplo, un sistema de impresión tridimensional puede consistir en un brazo robótico que puede suspenderse sobre una superficie unida a un ensamble de tobera giratoria.

El posicionamiento del sistema de impresión tridimensional puede controlarse mediante un procesador.

El movimiento puede determinarse en base a un modelo CAD/CAM de la pieza de vehículo que se está fabricando. Puede aplicarse una composición correactiva a una base en la que la pieza fabricada se retira de la base y la base no se incorpora a la pieza.

Puede aplicarse una composición correactiva a una preforma que se incorpora a la pieza fabricada. Por ejemplo, puede depositarse una composición correactiva sobre una preforma de metal. La composición correactiva puede adherirse a la preforma de metal de manera que cuando la pieza terminada incorpore la preforma de metal, por ejemplo, como la superficie exterior o interior de la pieza. Otros ejemplos de preformas incluyen compuestos, telas, esteras, laminados, panales, nervaduras de refuerzo, armazones, soportes, sujetadores, rieles, conexiones, láminas sólidas, láminas perforadas y combinaciones de cualquiera de los anteriores. Las preformas pueden aumentar y mejorar determinadas propiedades de la pieza fabricada tales como, por ejemplo, resistencia al impacto, resistencia a la torsión, resistencia a la perforación, reducción de peso, facilidad de ensamble, resistencia a abolladuras, resistencia química, estética, resistencia al rayado o una combinación de cualquiera de las anteriores.

Como se describe en la presente descripción, pueden aplicarse materiales similares en una operación secundaria después de que se haya formado la pieza y la composición correactiva se haya curado por completo.

Depositar la composición correactiva sobre una preforma durante el curado puede facilitar la capacidad de los compuestos correactivos para reaccionar con reactivos complementarios sobre la superficie de la preforma. Las preformas pueden tratarse con compuestos que tienen grupos funcionales correactivos adecuados, puede aplicarse calor a la preforma o pueden aplicarse capas intermedias promotoras de la adhesión a la preforma para mejorar la unión entre la preforma y una composición correactiva de curado.

Los compuestos, las telas, las esteras y los laminados pueden comprender fibras tales como, por ejemplo, metal, termoplástico, termoestable, natural, sílice, cerámica, fibra de carbono o una combinación de cualquiera de los anteriores.

Puede fabricarse una pieza para incluir una preforma dentro del interior de la pieza. Por ejemplo, mediante el uso de los métodos de fabricación correactivos pueden depositarse una o más capas de una composición correactiva para formar una subestructura. Luego puede interrumpirse la deposición de la composición correactiva, aplicarse una preforma a la subestructura y depositar capas adicionales de la composición correactiva sobre la preforma de manera que la preforma quede encerrada dentro de la composición correactiva curada.

Puede depositarse un producto extrudido que comprende una composición correactiva sobre un recubrimiento tal como un recubrimiento multicapa. El recubrimiento multicapa puede ser un recubrimiento exterior. El recubrimiento multicapa puede ser un recubrimiento estético, un recubrimiento de efectos especiales, un recubrimiento háptico, un recubrimiento resistente al rayado, un recubrimiento conductor, un recubrimiento reflectante en un determinado intervalo de longitud de onda, un recubrimiento absorbente en un determinado intervalo de longitud de onda u otro recubrimiento exterior que tenga características deseadas. El recubrimiento puede incluir una capa de adhesión configurada para facilitar la unión entre el recubrimiento multicapa y el producto extrudido depositado. El recubrimiento puede ser un recubrimiento eléctricamente conductor, puede tener una alta resistencia a la ruptura dieléctrica y/o puede tener una alta resistencia a los solventes.

Los métodos de impresión tridimensional correactiva proporcionados por la presente descripción pueden usarse para fabricar estructuras complejas. Por ejemplo, puede fabricarse una cubierta mediante el uso de una composición correactiva de mayor viscosidad tal como una composición correactiva que tiene una viscosidad de 1E5 mPas (cP) a 1E8 mPa s (cP). La carcasa se configura para definir un depósito interno. Después de que se forma la cubierta, el volumen interno puede rellenarse con una composición correactiva de baja viscosidad tal como una composición que tiene una viscosidad de 500 mPa s (cP) a 2000 mPa s (cP). La composición correactiva de baja viscosidad puede extenderse por todo el volumen interno y no necesita ser impresa. La composición correactiva de baja viscosidad puede comprender un agente de soplado que puede hacer que el material se expanda, por ejemplo, de 25 % en volumen a 3000 % en volumen en base al volumen inicial de la composición correactiva. La composición correactiva de menor viscosidad puede tener una viscosidad inicialmente alta tal como una viscosidad mayor que 100000 mPa s (cP) que sufre adelgazamiento por cizallamiento antes de la deposición y puede tener un tiempo de recuperación lento de manera que el material mantenga una viscosidad baja durante y después de la deposición.

Como se presenta en el Ejemplo 4, también pueden fabricarse estructuras reticulares que tienen diferentes propiedades bidireccionales. Pueden fabricarse otras estructuras complejas mediante el uso de los métodos de impresión tridimensional correactiva proporcionados por la presente descripción.

Los métodos de impresión tridimensional correactiva proporcionados por la presente descripción pueden usarse para fabricar piezas que tienen diferentes propiedades en diferentes direcciones. Como se muestra en el Ejemplo 4, una pieza puede ser flexible en una dirección y rígida en otra dirección. Determinadas porciones de una pieza pueden ser rígidas y otras pueden ser flexibles. Por ejemplo, pueden incorporarse bisagras flexibles a una pieza al cambiar la relación de mezcla o los constituyentes de una composición correactiva. Puede fabricarse una pieza que tenga cualquier combinación adecuada de propiedades mediante el uso de los métodos de impresión tridimensional correactiva proporcionados por la presente descripción.

Después de fabricar una pieza, la pieza impresa tridimensionalmente puede someterse a una o más operaciones secundarias.

Los ejemplos de operaciones secundarias incluyen alisado, recubrimiento, pintura, tratamiento, laminación y sellado.

La superficie de una pieza puede alisarse, por ejemplo, mediante lijado o granallado,

Una superficie de una pieza puede recubrirse con uno o más recubrimientos. Un recubrimiento puede impartir propiedades deseadas a una superficie, tales como resistencia a la corrosión, adhesión entre la superficie y un recubrimiento suprayacente, adhesión entre capas, resistencia a solventes, disipación estática, conductividad eléctrica, estética, blindaje RFI/EMI y/o resistencia al rayado.

Una superficie de una pieza puede pintarse con una o más capas de pintura.

Puede aplicarse un laminado a la superficie de una pieza impresa tridimensionalmente. Por ejemplo, un laminado puede ser una o más láminas de metal, una lámina compuesta, un tejido o un recubrimiento multicapa.

Cuando una pieza incluye una preforma como superficie de construcción o como característica interior de una pieza, la pieza fabricada puede someterse a operaciones de alivio de tensiones tales como calentar la pieza fabricada.

Puede fabricarse una pieza sobre un sustrato. El sustrato puede retirarse después de fabricar la pieza o puede incorporarse a la pieza. Por ejemplo, puede depositarse una composición correactiva sobre un sustrato que tiene una superficie texturizada y después de curar la composición correactiva, puede retirarse el sustrato texturizado para impartir una superficie texturizada a la pieza. Como otro ejemplo, puede depositarse una composición correactiva sobre un sustrato fabricado mediante el uso de métodos proporcionados por la presente descripción. La superficie del sustrato puede curarse completamente o puede curarse parcialmente en el momento en que la composición correactiva se deposita sobre la superficie del sustrato. Depositar la composición correactiva sobre una superficie de sustrato parcialmente curada puede hacer que la superficie del sustrato y la composición correactiva depositada reaccionen para proporcionar una interfaz robusta entre la superficie del sustrato y la capa curada suprayacente. Pueden depositarse múltiples capas de composiciones correactivas, al impartir cada capa una propiedad deseada a una pieza de vehículo. Por ejemplo, una pieza de vehículo multicapa puede tener una capa flexible o blanda, una capa de soporte rígida y una capa de espuma de baja densidad.

Un aparato de impresión tridimensional correactiva usado en el método de la presente descripción puede comprender una tobera de extrusión; un mezclador acoplado a la tobera de extrusión; una primera bomba primaria acoplada al mezclador y una segunda bomba primaria acoplada al mezclador; un primer depósito primario acoplado a la primera bomba primaria y un segundo depósito primario acoplado a la segunda bomba primaria; y un controlador interconectado a la primera bomba primaria y la segunda bomba primaria, en donde el controlador se configura para para cambiar una relación de mezcla en volumen de un primer componente que se bombea mediante la primera bomba primaria y un segundo componente que se bombea mediante la segunda bomba primaria.

Cada una de la primera bomba primaria y la bomba secundaria puede ser controlable independientemente, por ejemplo para cambiar el régimen de flujo de un componente que se bombea al mezclador, para cambiar la velocidad de extrusión de una composición correactiva que se extruye del aparato, y/o para cambie la relación de mezcla en volumen de los componentes que se combinan en el mezclador. El controlador puede cambiar estos parámetros de continuamente o discontinuamente durante la deposición de una composición correactiva, o los parámetros pueden mantenerse constantes durante porciones del proceso de deposición.

El extrusor puede incluir el mezclador, una sección antes del mezclador, una sección después del mezclador y una tobera de extrusión. El extrusor puede incluir un dispositivo de adelgazamiento por cizallamiento, como un mezclador helicoidal situado junto al mezclador y la tobera de extrusión. La tobera de extrusión puede ser una tobera de coextrusión.

El aparato puede incluir una o más bombas primarias adicionales acopladas al extrusor, en donde cada una de la una o más bombas primarias puede acoplarse independientemente a un depósito primario respectivo.

La una o más bombas adicionales pueden acoplarse independientemente al extrusor antes del mezclador y/o entre el mezclador y la tobera de extrusión.

Cada uno de los depósitos primarios puede estar acoplado a purgas, que permiten evacuar los depósitos primarios para retirar material del aparato antes de depositar una nueva composición correactiva.

Cada uno de los depósitos primarios puede acoplarse a uno o más depósitos secundarios a través de respectivas bombas secundarias. Cada una de las bombas secundarias puede ser controlable independientemente. Los depósitos secundarios pueden contener diferentes composiciones que pueden combinarse en diferentes relaciones de mezcla en volumen para cambiar dinámicamente los constituyentes de un componente durante la deposición. Los constituyentes que forman un componente pueden cambiarse continuamente, discontinuamente o pueden permanecer constantes en diferentes momentos mientras se fabrica una pieza.

Pueden acoplarse dos o más de los depósitos secundarios a un mezclador de manera que las composiciones en los depósitos secundarios se combinen y mezclen antes de bombearse al depósito primario. Alternativamente, la mezcla de las composiciones puede ocurrir cuando un componente sin mezclar se combina y se mezcla con otro componente en el mezclador.

Un aparato usado en el método de la presente descripción puede montarse en un pórtico que proporciona un movimiento tridimensional de la tobera de extrusión para fabricar una pieza.

Un aparato usado en el método de la presente descripción puede comprender además uno o más dispositivos para activar un iniciador de curado tal como una fuente de radiación actínica o calor, o un dispositivo que genera una fuerza mecánica tal como una fuerza de cizallamiento.

Los métodos de impresión tridimensional correactiva proporcionados por la presente descripción pueden usarse para fabricar cualquier pieza adecuada. Los ejemplos de piezas incluyen piezas de vehículos, piezas arquitectónicas, piezas de construcción, piezas electrónicas, muebles, dispositivos médicos, dispositivos portátiles, dispositivos de telecomunicaciones, equipos deportivos, prendas de vestir y juguetes.

Las piezas tales como piezas de vehículos, que incluyen piezas de vehículos automotrices y piezas de vehículos aeroespaciales fabricadas mediante el uso de métodos de impresión tridimensional correactiva proporcionados por la presente descripción, se incluyen dentro del alcance de la presente invención.

Los métodos de impresión tridimensional correactiva proporcionados por la presente descripción pueden usarse para fabricar piezas de vehículos internas y externas tales como piezas de vehículos de motor, piezas de vehículos sobre raíles, piezas de vehículos aeroespaciales, piezas de vehículos militares y piezas de embarcaciones.

Cualquier pieza de vehículo adecuada puede fabricarse mediante el uso de los materiales y los métodos de impresión tridimensional proporcionados por la presente descripción.

Una pieza de vehículo puede ser una pieza nueva o una pieza de repuesto.

El término “vehículo” se usa en su sentido más amplio e incluye todo tipo de aeronaves, naves espaciales, embarcaciones y vehículos terrestres. Por ejemplo, un vehículo puede incluir aeronaves tales como aviones que incluyen aeronaves privadas y aeronaves comerciales de pasajeros, de carga y militares pequeñas, medianas o grandes; helicópteros, que incluyen helicópteros privados, comerciales y militares; vehículos aeroespaciales, que incluyen cohetes y otras naves espaciales. Un vehículo puede incluir un vehículo terrestre tal como, por ejemplo, remolques, automóviles, camiones, autobuses, furgonetas, vehículos de construcción, carros de golf, motocicletas, bicicletas, deslizadores, trenes y vagones de ferrocarril. Un vehículo también puede incluir embarcaciones tales como, por ejemplo, barcos, botes y aerodeslizadores.

Una pieza de vehículo puede ser, por ejemplo, una pieza de un vehículo de motor, que incluyen automóviles, camiones, autobuses, furgonetas, motocicletas, deslizadores y vehículos de motor recreativos; vehículos sobre raíles, que incluyen trenes y tranvías; bicicletas; vehículos aeroespaciales, que incluyen aviones, cohetes, naves espaciales, jets y helicópteros; vehículos militares, que incluyen jeeps, vehículos de transporte, vehículos de apoyo al combate, vehículos de transporte de personal, vehículos de combate de infantería, vehículos protegidos contra minas, vehículos blindados ligeros, vehículos utilitarios ligeros y camiones militares; y embarcaciones, que incluyen barcos, embarcaciones y embarcaciones de recreo.

Los ejemplos de vehículos de aviación incluyen aviones a reacción F/A-18 o aeronaves relacionados, como el F/A-18E Super Hornet y el F/A-18F; en los aviones de pasajeros Boeing 787 Dreamliner, 737, 747, 717, un avión relacionado (producido por Boeing Commercial Airplanes); en el V-22 Osprey; VH-92, S-92 y aviones relacionados (producidos por NAVAIR y Sikorsky); en el G650, G600, G550, G500, G450 y aviones relacionados (producidos por Gulfstream); y en el A350, A320, A330 y aviones relacionados (producidos por Airbus). Los métodos proporcionados por la presente descripción pueden usarse en cualquier avión comercial, militar o de aviación general adecuado, como, por ejemplo, los producidos por Bombardier Inc. y/o Bombardier Aerospace, tales como el Canadair Regional Jet (CRJ) y aviones relacionados; producidos por Lockheed Martin, tales como el F-22 Raptor, el F-35 Lightning y aviones relacionados; producidos por Northrop Grumman, tales como el B-2 Spirit y aviones relacionados; producido por Pilatus Aircraft Ltd.; producido por Eclipse Aviation Corporation; o producido por Eclipse Aerospace (Kestrel Aircraft).

Una pieza de vehículo puede ser una pieza de vehículo interior o una pieza de vehículo exterior.

Un vehículo puede comprender un vehículo de motor y la pieza de vehículo de motor puede comprender un capó, una puerta, un panel lateral, un parachoques, un techo, un espacio para las ruedas, un tablero de instrumentos, un asiento, un maletero, un mango, un piso, un bastidor, una cabina, una plataforma de carga y un volante, tanque de combustible, bloque de motor, conjunto de componentes internos, parachoques y/o carcasa de batería.

Un vehículo puede comprender un vehículo sobre raíles y la pieza de vehículo sobre raíles puede comprender un motor y/o un vagón.

Un vehículo puede comprender un vehículo aeroespacial y la pieza aeroespacial puede comprender una cabina, fuselaje, ala, alerón, cola, puerta, asiento, panel interior, tanque de combustible, panel interior, piso y/o bastidor. Un vehículo puede comprender un vehículo militar y la pieza de vehículo militar puede comprender un capó, una puerta, un panel lateral, un parachoques, un techo, un espacio para las ruedas, un tablero de instrumentos, un asiento, un maletero, una mango, un piso, un bastidor, una cabina, una plataforma de carga y un volante, tanque de combustible, bloque de motor, conjunto de componentes internos, parachoques, soporte, una torreta, un tren de aterrizaje y/o una carcasa de batería.

Un vehículo comprende una embarcación y la pieza de la embarcación puede comprender un casco, un soporte de motor, un asiento, un mango, un bastidor, una batería, un soporte de batería, un tanque de combustible, un accesorio interior, piso y/o paneles.

Las piezas de vehículos fabricadas mediante el uso de los materiales y los métodos de acuerdo con la presente invención pueden tener propiedades para el fin previsto.

Por ejemplo, puede diseñarse una pieza de automóvil con un peso ligero.

Puede diseñarse una pieza externa de un vehículo militar para que tenga una alta resistencia al impacto.

Una pieza para un vehículo aeroespacial comercial puede diseñarse para que tenga un peso ligero y/o sea disipadora de estática.

Puede diseñarse una pieza externa de una aeronave militar para que exhiba propiedades de blindaje RFI/EMI. Los métodos de impresión tridimensional correactiva pueden adaptarse para fabricar piezas de vehículos diseñadas a medida, piezas de repuesto, piezas mejoradas, piezas especiales y/o piezas de alto rendimiento de forma rápida y rentable en una producción de bajo volumen.

Ejemplos

Las modalidades proporcionadas por la presente descripción se ilustran adicionalmente con referencia a los siguientes ejemplos, que describen la fabricación de piezas de vehículos mediante el uso de impresión tridimensional correactiva y propiedades de las piezas. Será evidente para los expertos en la técnica que pueden practicarse muchas modificaciones, tanto de materiales como de métodos, sin apartarse del alcance de la descripción.

Ejemplo 1 (no de acuerdo con el método reivindicado)

Pieza de vehículo exterior rígida

Se fabricó una pieza de vehículo exterior mediante impresión tridimensional de una composición de poliurea correactiva. La composición de poliurea correactiva se preparó al combinar un componente de poliamina y un componente de poliisocianato en un aparato de impresión tridimensional.

Los constituyentes del componente de poliamina se enumeran en la Tabla 1.

Tabla 1. Componente de poliamina.

1 Desmophen® NH-1220, éster aspártico diamina, CAS# 168253-59-6, disponible en Covestro LLC.

2 Vulcan® XC-72R, negro de humo, CAS# 1333-86-4, disponible en Cabot Corporation.

3 Desmophen® NH-1420, éster aspártico diamina, CAS# 136210-30-5, disponible en Covestro LLC.

4 Jeffamine® T-5000, polieteramina, CAS# 64852-22-8, disponible en Huntsman Corporation.

5 HXA CE 425, diamina alifática, disponible en The Hanson Group, LLC.

6 Cyasorb® UV-1164L, estabilizador de luz y absorbente de rayos UV, CAS#137759-38-7, disponible en Solvay. 7 Cabosil® TS-720, sílice pirógena, disponible en Cabot Corporation.

8 Tinuvin® 292, fotoestabilizador de amina impedida (HALS), CAS# 41556-26-7, disponible en BASF.

9 Disparlon® 6500, tixótropo de poliamida, CAS# 25038-54-4, disponible en King Industries, Inc.

Los constituyentes enumerados en la Tabla 1 se pesaron en un contenedor reactor de metal y se mezclaron mediante el uso de una cuchilla Cowles durante 30 minutos a 74 °C para activar el tixótropo de poliamida Disparlon® 6500. La dispersión se transfirió a un vaso DAC Max de 300 L (FlackTek). Se añadió Cabosil® TS-720 y se dispersó mediante el uso de un FlackTek Speedmixer®.

Los constituyentes del componente de poliisocianato se enumeran en la Tabla 2.

Tabla 2. Componente de poliisocianato.

10 CAT 133, catalizador, disponible en PPG Industries Inc.

El catalizador CAT 133 se pesó en un vaso DAC Max de 300 L (FlackTek). Se añadió Cabosil® TS-720 y se dispersó mediante el uso de un FlackTek Speedmixer®.

Los componentes de poliamina y poliisocianato se transfirieron de los vasos DAC a cartuchos Optimum® separados (Nordson) mediante el uso de un FlackTek SpeedDisc®. Los componentes de poliamina y poliisocianato se combinaron en una relación en volumen de 1:1, se mezclaron y se imprimieron a 23 °C mediante el uso de un extrusor ViscoTec 2K montado en un pórtico Lulzbot Taz 6.

Se usó impresión tridimensional para fabricar diferentes piezas de poliurea.

Ejemplo 2

Rígido multimaterial. Componente interior del vehículo flexible y de espuma:

Se imprimió la tapa de la consola central del interior de un vehículo mediante el uso de extrusión correactiva. Se usaron tres componentes correactivos para fabricar la tapa de la consola. Un primer componente comprendía una composición rígida de poliurea imprimible en 2K; el segundo componente comprendía una composición de poliurea flexible imprimible en 2K; y el tercer componente comprende una composición de espuma de poliuretano imprimible en 2K. Esta tapa de la consola interior de vehículo se fabricó al imprimir una capa base de poliurea flexible sobre un sustrato de cuero, imprimir una capa intermedia de espuma de poliuretano sobre la capa base e imprimir una capa superior de poliurea rígida.

Los constituyentes del componente de poliamina poliurea rígida se enumeran en la Tabla 3:

Tabla 3. Componente de poliamina y poliurea rígida.

11 Clearlink® 1000, CAS# 2154279-60-4, disponible en Dorf Ketal.

12 Jeffamine® T-3000, polieteramina, CAS# 64852-22-8, disponible en Huntsman Corporation.

13 Type K20 Glass Bubbles, microesferas de vidrio huecas, disponibles en 3M.

Los componentes enumerados en la Tabla 3, excepto Cabosil® TS-720, se pesaron en un contenedor reactor de metal y se mezclaron mediante el uso de una cuchilla Cowles durante 30 minutos a 74 °C para activar el tixótropo de poliamida Disparlon® 6500. La dispersión se transfirió a un vaso DAC Max de 300 L (FlackTek). El Cabosil® TS-720 se añadió disperso mediante el uso de un FlackTek Speedmixer®.

Los constituyentes del componente de poliisocianato de poliurea rígido se enumeran en la Tabla 4:

Tabla 4. Componente de poliisocianato y poliurea rígida.

14 Desmodur® N3300A, trímero de hexametilendiisocianato polimérico alifático, disponible de Covestro LLC.

15 Minex®4, sienita de nefelina, CAS# 37244-96-5, disponible en The Cray Company.

Se pesaron Desmodur® N3300A y Minex® 4 en un vaso DAC Max de 300 L (Flacktek) y se dispersaron mediante el uso de un FlackTek Speedmixer®. Se añadieron y dispersaron las burbujas de vidrio tipo K20 y Cabosil® TS-720 mediante el uso de FlackTek Speedmixer®.

Los componentes se transfirieron de los vasos DAC a cartuchos Optimum® separados mediante el uso de un Flacktek SpeedDisc®. El componente de poliisocianato y la poliamina se combinaron en una relación en volumen de 1:1, se mezclaron y se imprimieron a 23 °C mediante el uso de una extrusor ViscoTec 2K montado en un pórtico Lulzbot Taz 6.

Los constituyentes del componente de poliamina y poliurea flexible se enumeran en la Tabla 5.

Tabla 5. Componente de poliamina y poliurea flexible.

16 Polidimetilsiloxano terminado en silanol, CAS# 70131-67-8, código de producto DMS-S51, disponible en Gelest. 17 Petrolite® 5000 T6, copolímero de polietileno, disponible en Baker Hughes.

18 Finntalc® M03C, asociación de talco, clorita, dolomita y magnesita, disponible en Mondo Minerals.

19 Bentone® 34, derivado de arcilla bentonita, disponible en Elementis Specialties.

20 BYK®-9077, aditivo humectante y dispersante, disponible de BYK.

21 Siloxano uretanodiol, disponible en<p>P<g>.

22 Zirconox® Milling Media, microesfera de cerámica de molienda de 1,0-1,2 mm de tamaño, disponible en Jvoti Ceramic Ind.

De la Tabla 5, se pesaron Jeffamine® T-5000, Clearlink® 1000, Desmophen® NH-1220 y Desmophen® NH-1420 en un frasco Lau de 16 onzas. Luego se añadieron y mezclaron Vulcan® XC-72R, Finntalc® M03C, Bentone® 34, siloxano uretanodiol y BYK®-9077. Luego se añadió el medio de molienda Zirconox® al frasco Lau y la formulación se dispersó durante 1 h mediante el uso de procedimientos Lau.

Luego, la formulación se filtró a través de un filtro de 125-pm en un vaso DAC Max de 300 L (FlackTek). Se añadieron Cabosil® TS-720 y Petrolite® 5000 T6 y se dispersaron mediante el uso de un FlackTek Speedmixer®. Finalmente, el PDMS DMS-S51 se dispersó en la mezcla mediante el uso de un FlackTek Speedmixer®.

Los constituyentes del componente de poliisocianato de poliurea flexible se enumeran en la Tabla 6:

Tabla 6. Componente de poliisocianato y poliurea flexible.

23 Mezcla de resina de un diisocianato a base de polibutadieno que tiene un MW de 2800, diluido con diisocianato de isoforona hasta un peso equivalente de 600.

La resina se pesó en un vaso DAC Max® de 300 l y se añadió Cabosil® TS-720 y se dispersó mediante el uso de un Speedmixer. Los componentes se transfirieron de los vasos DAC a cartuchos Optimum separados mediante el uso de un Flacktek SpeedDisc®. Los componentes se combinaron y se mezclaron en una relación de mezcla en volumen de 1:1 en un extrusor Viscotec 2K montado en un pórtico Lulzbot Taz 6.

Se preparó una composición de espuma de poli(urea-uretano) correactiva a partir de los componentes enumerados en la Tabla 7 y la Tabla 8.

Tabla 7. Componente de amina/poliol/agua de espuma de poli(urea-uretano).

24 CAPA® 4101, poliol tetrafuncional terminado con grupos hidroxilo primarios con un peso equivalente de OH de 257 g/mol disponible en TriiSO.

25 DABCO® 33-LV, catalizador de amina, CAS# 280-57-9, disponible comercialmente en Air Products & Chemicals.

Se añadieron CAPA® 4101, DABCO® 33-LV, Jeffamine® T-5000 y agua desionizada a un vaso DAC Max 200 y se mezclaron mediante el uso de un Speedmixer®. La mezcla se vertió directamente en un cartucho Optimum®, adecuado para su uso en impresión 3D mediante extrusión reactiva con un extrusor Viscotec 2K montado en un pórtico Lulzbot Taz 6.

Tabla 8. Componente que contiene isocianato de espuma de poli(urea-uretano) para espuma de poliuretano.

26 Prepolímero de poliéster de diisocianato que tiene un peso equivalente de 392 g/mol.

El prepolímero de poliéster diisocianato se vertió directamente en un cartucho Optimum®.

Los dos componentes de espuma de poliuretano se combinaron y se mezclaron en una tobera mezcladora estática unida a un extrusor Viscotec 2K en una relación de mezcla en volumen de componente de isocianato a componente de amina/poliol/agua de 1,7:1. La composición de espuma correactiva se curó a 25 °C. La espuma completamente curada tenía una dureza de Shore 20A determinada de acuerdo con ASTM D2240.

Ejemplo 3

Componente exterior del vehículo (no de acuerdo con el método reivindicado)

Se imprimió una pieza de vehículo exterior mediante el uso de extrusión reactiva a temperatura ambiente con una composición de acetoacetato-acrilato curada por adición de Michael de carbono-carbono.

Los componentes que contienen acetoacetato se prepararon mediante el uso de los constituyentes enumerados en la Tabla 9:

Tabla 9: Componente que contiene acetoacetato.

28 BPAMA es un reticulante de acetoacetato multifuncional patentado (>3 grupos de acetoacetato por molécula) que contiene una cadena principal de bisfenol A (CAS# 80-05-7) y un peso equivalente de acetoacetato de 176 g/mol, disponible en PPG Industries.

29 La solución HB es una solución que contiene 39 % en peso de una base de guanidina impedida en una mezcla de solventes patentada, disponible en PPG Industries.

Se añadieron soluciones de BPAMA y HB a un vaso DAC Max de 300 L seguido de Cabosil® TS-720 y se dispersaron mediante Speedmixer. El componente se transfirió del vaso DAC a un cartucho Optimum® mediante el uso de un Flacktek SpeedDisc®.

El componente que contiene acrilato se preparó a partir de los constituyentes enumerados en la Tabla 10:

Tabla 10. Componente que contiene acrilato.

30 Miramer® M340, triaciilato de pentaeritritol, CAS# 3524-68-3, disponible comercialmente en Miwon.

31 Un triacrilato de uretano patentado con un peso equivalente de acrilato de 270 g/mol, disponible en PPG Industries. Se añadieron Miramer® M340 y el triacrilato de uretano a un vaso DAC Max de 300 L y se añadió Cabosil® TS-720 y se dispersó mediante el uso de un Speedmixer. El componente se transfirió del vaso DAC a un cartucho Optimum® mediante el uso de Flacktek SpeedDisc®.

El componente de acetoacetato y los componentes de acrilato se combinaron y se mezclaron en una relación de mezcla en volumen de 1:1 y la composición correactiva se imprimió en 3D en una pieza de vehículo exterior mediante el uso de un extrusor Viscotec 2K montado en un pórtico Lulzbot Taz 6. La composición correactiva también se imprimió en 3D en huesos de perro ASTM D638 Tipo IV para pruebas de tracción.

Las propiedades de tracción de la pieza de acetoacetato/acrilato impresa en 3D curada determinadas de acuerdo con ASTM D638 se resumen en la Tabla 11.

Tabla 11. Propiedades físicas de una pieza de acetoacetato/acrilato.

Ejemplo 4

Red de poliurea multimaterial

Se preparó una composición correactiva de poliurea flexible al combinar un componente de poliisocianato y un componente de poliamina. Los constituyentes del componente de poliisocianato y del componente de poliamina se proporcionan en las Tablas 12 y 13, respectivamente.

Tabla 12. Componente de poliisocianato flexible.

Tabla 13. Componente de poliamina flexible.

1 PolyBD® R45 HTLO - resina de isocianato patentada.

2 Pasta de tinte negro Stan-Tone®, pasta de pigmento negro, disponible comercialmente en Polyone Corporation.

3 Cabosil® TS-720 - sílice pirógena, disponible comercialmente en Cabot Corporation

4 Resina de amina Desmophen® NH 1220, CAS# 168253-59-6, disponible comercialmente en Covestro LLC.

5 Resina de amina Desmophen® NH 1420, CAS# 136210-30-5 disponible comercialmente en Covestro LLC.

6 Polieteramina Jeffamine® T-5000, CAS# 64852-22-8, disponible comercialmente en Huntsman Corporation.

7 DMS-S51® PDMS, polidimetilsiloxano terminado en silanol, CAS# 70131-67-8, código de producto DMS-S51® disponible comercialmente en Gelest.

Para preparar el componente de poliisocianato, con la excepción de Cabosil® TS-720, los constituyentes se añadieron a un vaso DAC Max de 300 L. Luego se mezcló la mezcla hasta que fue homogénea mediante el uso de procedimientos típicos de Speedmixer. Luego se añadió Cabosil® TS-720 al vaso DAC Max de 300 L. Luego se mezcló la mezcla mediante el uso de procedimientos estándar de Speedmixer. La mezcla continuó hasta que Cabosil® TS-720 se dispersó uniformemente. Luego se colocó una tapa de DAC con una abertura que permitía que saliera el aire sobre el vaso DAC Max de 300 L. Luego, la formulación se mezcló al vacío a 34474 Pa (5,0 psi) durante dos minutos mediante el uso de procedimientos estándar típicos de Speedmixer. Después de mezclar al vacío, la formulación se transfirió del vaso DAC Max de 300 L a un cartucho Optimum® mediante el uso de un FlackTek SpeedDisc®.

Para preparar el componente de isocianato, con la excepción de Cabosil® TS-720 y DMS-S51 PDMS, los componentes se añadieron a un vaso DAC Max de 300 L y se mezclaron hasta que estuvieron homogéneos mediante el uso de procedimientos estándar de Speedmixer. Luego se añadió Cabosil® TS-720 al vaso DAC Max de 300 L y la formulación se mezcló mediante el uso del procedimiento estándar de Speedmixer hasta que Cabosil® TS-720 se dispersó uniformemente en la formulación. Luego se añadió DMS-S51 PDMS al vaso DAC Max de 300 L que contenía la formulación homogénea con Cabosil® TS-720 disperso. El mezclado continuó hasta que la formulación fue homogénea. Luego se colocó una tapa de DAC con una abertura que permitía que saliera el aire sobre el vaso DAC Max de 300 L. Luego, la formulación se mezcló al vacío a 34474 Pa (5,0) psi durante dos minutos mediante el uso de procedimientos estándar de Speedmixer. Después de mezclar al vacío, la formulación se transfirió del vaso DAC Max de 300 L a un cartucho Optimum® mediante el uso de un FlackTek SpeedDisc®.

Se preparó una composición correactiva de poliurea rígida al combinar un componente de poliisocianato y un componente de poliamina. Los constituyentes del componente de poliisocianato y del componente de poliamina se proporcionan en las Tablas 14 y 15, respectivamente.

Tabla 14. Componente de poliisocianato rígido.

Tabla 15. Componente de poliamina rígida.

1 Desmodur N 3900, resina polimérica HDI, CAS# 28182-81-2, disponible comercialmente en Covestro LLC.

2 Pasta de tinte naranja Stan-Tone, pasta de pigmento negro, disponible comercialmente en Polyone Corporation.

3 Cabosil TS-720 - sílice pirógena, disponible comercialmente en Cabot Corporation.

4 Resina de amina Desmophen NH 1420, CAS# 136210-30-5 disponible comercialmente en Covestro LLC.

El componente de poliisocianato rígido y el componente de poliamina rígida se prepararon de manera similar a los componentes de poliisocianato y poliamina flexible, respectivamente.

Se prepararon muestras de prueba de poliurea flexible y rígida al combinar el componente de poliisocianato respectivo en una relación de % en volumen de 1:1 y el componente de poliamina en una relación de % en volumen de 1,7:1 para formar las composiciones correactivas de poliurea y se curaron completamente. Las propiedades de los materiales de poliurea rígidos y flexibles curados se presentan en la Tabla 16.

La temperatura de transición vítrea (Tg) se midió mediante análisis mecánico dinámico en voladizo simple. Se informa la Tg más baja medida. La resistencia a la tracción, el % de alargamiento y el módulo de Young se determinaron de acuerdo con ASTM D638. La dureza Shore D se determinó de acuerdo con ASTM D2240.

Tabla 16. Propiedades de las poliureas flexibles y rígidas.

Se fabricó una red de material bidireccional que consiste de dos poliureas flexibles mediante el uso de impresión tridimensional correactiva. La red medía 100 mm x 100 mm x 6 mm. Las poliureas flexibles y rígidas se imprimieron a un régimen de flujo de 3000 ml/min. La poliurea flexible se imprimió en una relación A:B de 1:1 en volumen. La poliurea rígida se imprimió en una relación de B:A de 1,7:1 en volumen. Cada capa se imprimió a una velocidad de 48 mm/s. Los dos materiales se depositaron secuencialmente en capas alternas en las que la poliurea flexible se depositó en un patrón rectilíneo alineado en una dirección y la poliurea rígida se depositó en un patrón rectilíneo alineado en la dirección ortogonal. La red se muestra en las Figuras 3A y 3B donde las estructuras negras comprenden la poliurea flexible y las estructuras naranjas comprenden la poliurea rígida. El compuesto era flexible y no presentaba un fallo frágil al doblarse en paralelo a la dirección de las líneas de impresión de la poliurea flexible y es más rígido y presentaba un fallo frágil al doblarse ortogonalmente a la dirección de la poliurea flexible.

Finalmente, se debe señalar que existen formas alternativas de implementar las modalidades descritas en la presente descripción. En consecuencia, las modalidades de la presente se consideran como ilustrativas y no restrictivas. Además, las reivindicaciones no deben limitarse a los detalles proporcionados en la presente descripción y tienen derecho a su alcance completo y equivalentes de las mismas.

1 PolyBD® R45 HTLO - resina de isocianato patentada.

Para preparar el componente de poliisocianato, con la excepción de Cabosil® TS-720, los constituyentes se añadieron a un vaso DAC Max de 300 L. Luego se mezcló la mezcla hasta que fue homogénea mediante el uso de procedimientos típicos de Speedmixer. Luego se añadió Cabosil® TS-720 al vaso DAC Max de 300 L. Luego se mezcló la mezcla mediante el uso de procedimientos estándar de Speedmixer. La mezcla continuó hasta que Cabosil® TS-720 se dispersó uniformemente. Luego se colocó una tapa de DAC con una abertura que permitía que saliera el aire sobre el vaso DAC Max de 300 L. Luego se mezcló la formulación al vacío a 5,0 psi (34,5 kPa)

durante dos minutos mediante el uso de los procedimientos estándar típicos de Speedmixer. Después de mezclar al vacío, la formulación se transfirió del vaso DAC Max de 300 La un cartucho Optimum® mediante el uso de un FlackTek SpeedDisc®.

Para preparar el componente de isocianato, con la excepción de Cabosil® TS-720 y DMS-S51 PDMS, los componentes se añadieron a un vaso DAC Max de 300 L y se mezclaron hasta que estuvieron homogéneos mediante el uso de procedimientos estándar de Speedmixer. Luego se añadió Cabosil® TS-720 al vaso DAC Max de 300 L y la formulación se mezcló mediante el uso del procedimiento estándar de Speedmixer hasta que Cabosil® TS-720 se dispersó uniformemente en la formulación. Luego se añadió DMS-S51 PDMs al vaso DAC Max de 300 L que contenía la formulación homogénea con Cabosil® TS-720 disperso. El mezclado continuó hasta que la formulación fue homogénea. Luego se colocó una tapa de DAC con una abertura que permitía que saliera el aire sobre el vaso DAC Max de 300 L. Luego, la formulación se mezcló al vacío a 34,5 kPa (5,0 psi) durante dos minutos mediante el uso de procedimientos estándar de Speedmixer. Después de mezclar al vacío, la formulación se transfirió del vaso DAC Max de 300 L a un cartucho Optimum® mediante el uso de un FlackTek SpeedDisc®.

Tabla 16. Propiedades de las poliureas flexibles y rígidas.

Se fabricó una red de material bidireccional que consiste de dos poliureas flexibles y rígidas mediante el uso de impresión tridimensional correactiva. La red medía 100 mm x 100 mm x 6 mm. Las poliureas flexibles y rígidas se imprimieron a un régimen de flujo de 3000 ml/min. La poliurea flexible se imprimió en una relación A:B de 1:1 en volumen. La poliurea rígida se imprimió en una relación de B:A de 1,7:1 en volumen. Cada capa se imprimió a una velocidad de 48 mm/s. Los dos materiales se depositaron secuencialmente en capas alternas en las que la poliurea flexible se depositó en un patrón rectilíneo alineado en una dirección y la poliurea rígida se depositó en un patrón rectilíneo alineado en la dirección ortogonal. La red se muestra en las Figuras 3A y 3B donde las estructuras negras comprenden la poliurea flexible y las estructuras naranjas comprenden la poliurea rígida. El compuesto era flexible y no presentaba un fallo frágil al doblarse en paralelo a la dirección de las líneas de impresión de la poliurea flexible y es más rígido y presentaba un fallo frágil al doblarse ortogonalmente a la dirección de la poliurea flexible.

Finalmente, se debe señalar que existen formas alternativas de implementar las modalidades descritas en la presente descripción. En consecuencia, las modalidades de la presente se consideran como ilustrativas y no restrictivas. Además, las reivindicaciones no deben limitarse a los detalles proporcionados en la presente descripción y tienen derecho a todo su alcance.

Claims

REIVINDICACIONES

i .Un método para fabricar una pieza mediante el uso de impresión tridimensional correactiva, que comprende:

combinar y mezclar independientemente un primer componente y un segundo componente para formar una primera composición correactiva y una segunda composición correactiva, en donde los constituyentes de los componentes no son correactivos hasta que se combinan y se mezclan entre sí para formar una composición correactiva, en donde

cada una de la primera composición correactiva y la segunda composición correactiva comprende un primer compuesto reactivo y un segundo compuesto reactivo; y

el primer compuesto reactivo reacciona con el segundo compuesto reactivo;

coextruir la primera composición correactiva y la segunda composición correactiva a través de una tobera de coextrusión para formar un coextrudido;

depositar el coextrudido en capas sucesivas mediante el uso de la impresión tridimensional para fabricar una pieza; y

mientras se deposita el coextrudido, cambiar independientemente los constituyentes del primer componente y/o los constituyentes del segundo componente y/o cambiar una relación de mezcla en volumen del primer componente y el segundo componente.
2. El método de la reivindicación 1, en donde,

el primer compuesto reactivo reacciona con el segundo compuesto reactivo en presencia de un catalizador y/o un iniciador de curado; y

el catalizador y/o el iniciador de curado es capaz de catalizar y/o iniciar una reacción entre el primer compuesto reactivo y el segundo compuesto reactivo; y

el segundo componente comprende el catalizador y/o el iniciador de curado.
3. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, que comprende además combinar y mezclar uno o más componentes adicionales con el primer componente y el segundo componente.
4. El método de la reivindicación 3, que comprende además, mientras se deposita, cambiar independientemente los constituyentes del uno o más componentes adicionales y/o cambiar independientemente una relación de mezcla en volumen del uno o más componentes adicionales.
5. El método de la reivindicación 3, en donde cada uno del uno o más componentes adicionales comprende independientemente un compuesto capaz de reaccionar con el primer compuesto reactivo y/o el segundo compuesto reactivo y/o un compuesto que no es capaz de reaccionar con el primer compuesto reactivo y/o el segundo compuesto reactivo.
6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde cambiar los constituyentes del primer componente y/o los constituyentes del segundo componente comprende añadir al menos un constituyente al primer componente y/o añadir al menos un constituyente al segundo componente; y/o

cambiar los constituyentes del primer componente y/o los constituyentes del segundo componente comprende retirar al menos un constituyente del primer componente y/o retirar al menos un constituyente del segundo componente; y/o

cambiar los constituyentes del primer componente y/o los constituyentes del segundo componente comprende cambiar la cantidad de al menos uno de los constituyentes del primer componente y/o cambiar la cantidad de al menos uno de los constituyentes del segundo componente.
7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde cambiar la relación de mezcla en volumen comprende:

cambiar continuamente la relación de mezcla en volumen durante un período de tiempo; o cambiar discontinuamente la relación de mezcla en volumen.
8. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde

cambiar los constituyentes del primer componente y/o el segundo componente comprende cambiar continuamente los constituyentes del primer componente y/o los constituyentes del segundo componente durante un período de tiempo; o

cambiar los constituyentes del primer componente y/o el segundo componente comprende cambiar discontinuamente los constituyentes del primer componente y/o los constituyentes del segundo componente.
9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la pieza comprende una pieza de vehículo.
10. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la primera composición correactiva es diferente de la segunda composición correactiva.
11. Una pieza fabricada mediante el uso del método de la reivindicación 10.
12. Un vehículo que comprende la pieza de acuerdo con la reivindicación 11.
13. El vehículo de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el vehículo comprende un vehículo automotriz o un vehículo aeroespacial