JP2022537409A - 球状の熱可塑性ポリマー粒子の製造方法 - Google Patents
球状の熱可塑性ポリマー粒子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022537409A JP2022537409A JP2021576017A JP2021576017A JP2022537409A JP 2022537409 A JP2022537409 A JP 2022537409A JP 2021576017 A JP2021576017 A JP 2021576017A JP 2021576017 A JP2021576017 A JP 2021576017A JP 2022537409 A JP2022537409 A JP 2022537409A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermoplastic polymer
- particles
- spherical
- aqueous solution
- polymer particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 136
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims abstract description 119
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 claims description 29
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 claims description 27
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 19
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 19
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 13
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 12
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 12
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 10
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 8
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 7
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 6
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 5
- 229920002614 Polyether block amide Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 4
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 17
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 23
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 17
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 13
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 11
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 10
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 10
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 6
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 6
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 5
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 description 4
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 4
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 3
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CZZYITDELCSZES-UHFFFAOYSA-N diphenylmethane Chemical compound C=1C=CC=CC=1CC1=CC=CC=C1 CZZYITDELCSZES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 2
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 2
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 2
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N phenylbenzene Natural products C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N propane-1,3-diol Chemical compound OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSCLFFBWRKTMTE-UHFFFAOYSA-N 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane Chemical compound O=C=NCC1CCCC(CN=C=O)C1 XSCLFFBWRKTMTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IKYNWXNXXHWHLL-UHFFFAOYSA-N 1,3-diisocyanatopropane Chemical compound O=C=NCCCN=C=O IKYNWXNXXHWHLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OVBFMUAFNIIQAL-UHFFFAOYSA-N 1,4-diisocyanatobutane Chemical compound O=C=NCCCCN=C=O OVBFMUAFNIIQAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDMDQYCEEKCBGR-UHFFFAOYSA-N 1,4-diisocyanatocyclohexane Chemical compound O=C=NC1CCC(N=C=O)CC1 CDMDQYCEEKCBGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UTFSEWQOIIZLRH-UHFFFAOYSA-N 1,7-diisocyanatoheptane Chemical compound O=C=NCCCCCCCN=C=O UTFSEWQOIIZLRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QUPKOUOXSNGVLB-UHFFFAOYSA-N 1,8-diisocyanatooctane Chemical compound O=C=NCCCCCCCCN=C=O QUPKOUOXSNGVLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- KMHZPJNVPCAUMN-UHFFFAOYSA-N Erbon Chemical compound CC(Cl)(Cl)C(=O)OCCOC1=CC(Cl)=C(Cl)C=C1Cl KMHZPJNVPCAUMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- YIMQCDZDWXUDCA-UHFFFAOYSA-N [4-(hydroxymethyl)cyclohexyl]methanol Chemical compound OCC1CCC(CO)CC1 YIMQCDZDWXUDCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- VKONPUDBRVKQLM-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,4-diol Chemical compound OC1CCC(O)CC1 VKONPUDBRVKQLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XXKOQQBKBHUATC-UHFFFAOYSA-N cyclohexylmethylcyclohexane Chemical compound C1CCCCC1CC1CCCCC1 XXKOQQBKBHUATC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N dipropylene glycol Chemical compound OCCCOCCCO SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N hexane-1,1-diol Chemical compound CCCCCC(O)O ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XXMIOPMDWAUFGU-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diol Chemical compound OCCCCCCO XXMIOPMDWAUFGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009699 high-speed sintering Methods 0.000 description 1
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000004356 hydroxy functional group Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- UAEPNZWRGJTJPN-UHFFFAOYSA-N methylcyclohexane Chemical compound CC1CCCCC1 UAEPNZWRGJTJPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006082 mold release agent Substances 0.000 description 1
- 125000004957 naphthylene group Chemical group 0.000 description 1
- SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N neopentyl glycol Chemical compound OCC(C)(C)CO SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920005906 polyester polyol Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 description 1
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/12—Powdering or granulating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/10—Making granules by moulding the material, i.e. treating it in the molten state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
- B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
- B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/12—Powdering or granulating
- C08J3/16—Powdering or granulating by coagulating dispersions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L31/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, of carbonic acid or of a haloformic acid; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L31/02—Homopolymers or copolymers of esters of monocarboxylic acids
- C08L31/04—Homopolymers or copolymers of vinyl acetate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L75/04—Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L75/04—Polyurethanes
- C08L75/06—Polyurethanes from polyesters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
- B29B2009/125—Micropellets, microgranules, microparticles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/16—Auxiliary treatment of granules
- B29B2009/166—Deforming granules to give a special form, e.g. spheroidizing, rounding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/16—Auxiliary treatment of granules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
- C08J2375/04—Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本発明は、熱可塑性ポリマー粒子であって、前記粒子が球形である熱可塑性ポリマー粒子を製造する方法に関し、該方法は、(i) 溶融状態で少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを提供することと、(ii) 少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することであって、前記少なくとも1つの界面活性物質の水溶液は100~300℃、好ましくは150~250℃の範囲の温度である、少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することと、(iii) 分散した熱可塑性ポリマーを含む水溶液を得るために、(i)からの少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを(ii)からの界面活性物質の水溶液中に分散させることと、(iv) 水溶液とその中に固体状態で懸濁している熱可塑性ポリマー粒子とを含み、前記粒子は球形である懸濁液を得るために、分散した熱可塑性ポリマーを含む(iii)で得られた水溶液を熱可塑性ポリマーの凝固点より低い温度まで冷却することと、(v) (iv)で得られた懸濁液から、球形の熱可塑性ポリマー粒子を分離することと、(vi) 任意で、(v)で分離された球形粒子を乾燥させることと、を含み、ここで、(v)で分離され、任意に(vi)で乾燥された球形粒子は、10μm超のd[4,3]値と20μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する、方法。本発明はさらに、この方法によって得られた、又は得られる球状の熱可塑性ポリマー粒子に関し、及び、球状の熱可塑性ポリマー粒子自体に関し、該粒子は10μm超のd[4,3]値と20μm超のd90,3値を有する粒径分布を有している。本発明はさらに、付加製造法のための、好ましくは10μm超のd[4,3]値、20μm超のd90,3値の粒径分布を有する球形の熱可塑性ポリマー粒子、好ましくは球形の熱可塑性ポリマー粒子を含む粉末形態での熱可塑性ポリマー粒子の使用方法に関する。
Description
本発明は、熱可塑性ポリマーの粒子を製造する方法に関し、該粒子は球形であって、10μm超のd[4,3]値と20μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する。本発明はさらに、この方法によって得られた又は得られ得る球形の熱可塑性ポリマーの粒子、及び球形の熱可塑性ポリマーの粒子自体に関し、該粒子は10μm超のd[4,3]値と20μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する。本発明はさらに、付加製造法のための球形の熱可塑性ポリマー粒子、好ましくは粉末の形で、好ましくは10μm超のd[4,3]値と20μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する熱可塑性ポリマー粒子の使用方法に関する。
水性分散液中のポリマー粒子を製造する方法及び分散液の使用は、US8,604,101B2に記載されている。結果として得られる該分散液は、基板上に最大の均一性を有するポリマーコーティングを実現するために基板に塗布されることを意図としているために、非常に細かく分散した非常に小さな粒子、つまり粒子の質量平均直径が10μm未満である水性分散液に焦点を当てている。このような粒子の細かさは、第一に、非常に薄い層を塗布できるようにするために、第二に、沈殿に関して貯蔵安定性のある分散液を得るために必要とされる。全体として、粒子は基板へ最終的な塗布まで分散状態のままであり、これは、粒子が塗布前に分散液から分離されたり乾燥されたりしないことを意味する。
異なる方法が、より大きな寸法の粒子、すなわち、10μmを超えるd[4,3]値を有する粒径分布を有する粒子の粉末の製造に使用されている。例えば、冷間研削(低温研削)又は他の沈殿処理などが挙げられる。しかし、これらの方法は、通常、完全な球状粒子(spherical particles)を生成しない。冷間研削の場合、粒子は例えば角状の破砕粒子であり、沈殿もまた、さらに球形から逸脱した粒子を生じさせる。可能な方法の概要は、例えば、J.Schmidtら(J.Schmidt,M.Sachs,S.Fanselow,M.Zhao,S.Romeis,D.Drummer,K.-E.W.Wirth,W.PeukertのChemical Engineering Science 156(2016)1~10)によって提供されている。球状粒子を有する粉末が非球状粒子を有する粉末よりも有利な点(同じ粒径分布を与えられた場合)は、流動性の向上である。このことは、例えば、付加製造法(ここでは、粉末床溶融、高速焼結、マルチジェット溶融の方法に明確に言及する必要がある)又は、粉末コーティング法(粉末焼結、粉末スラッシュ又はスラッシュ成形)でこのような粉末を使用する場合に有利である。
したがって、本発明の目的は、熱可塑性ポリマーの球状粒子を有する粉末が提供され得る方法を提供することにある。
本目的は、熱可塑性ポリマーの粒子を製造する方法によって達成され、前記粒子は球形であり、該方法は、
(i) 溶融状態で少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを提供することと、
(ii) 少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することであって、前記少なくとも1つの界面活性物質の水溶液は、100~300℃、好ましくは150~250℃の範囲の温度にある、少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することと、
(iii) 分散した熱可塑性ポリマーを含む水溶液を得るために、(i)からの少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを(ii)からの界面活性物質の水溶液中に分散させることと、
(iv) 水溶液とその中に固体状態で懸濁している熱可塑性ポリマー粒子とを含み、前記粒子は球形である懸濁液を得るために、分散した熱可塑性ポリマーを含む(iii)で得られた水溶液を熱可塑性ポリマーの凝固点より低い温度まで冷却することと、
(v) (iv)で得られた懸濁液から、球形の熱可塑性ポリマー粒子を分離することと、
(vi) 任意で、(v)で分離された球形粒子を乾燥させることと、
を含み、
ここで、(v)で分離され、任意に(vi)で乾燥された球形粒子は、10μm超のd[4,3]値と20μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する。
(i) 溶融状態で少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを提供することと、
(ii) 少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することであって、前記少なくとも1つの界面活性物質の水溶液は、100~300℃、好ましくは150~250℃の範囲の温度にある、少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することと、
(iii) 分散した熱可塑性ポリマーを含む水溶液を得るために、(i)からの少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを(ii)からの界面活性物質の水溶液中に分散させることと、
(iv) 水溶液とその中に固体状態で懸濁している熱可塑性ポリマー粒子とを含み、前記粒子は球形である懸濁液を得るために、分散した熱可塑性ポリマーを含む(iii)で得られた水溶液を熱可塑性ポリマーの凝固点より低い温度まで冷却することと、
(v) (iv)で得られた懸濁液から、球形の熱可塑性ポリマー粒子を分離することと、
(vi) 任意で、(v)で分離された球形粒子を乾燥させることと、
を含み、
ここで、(v)で分離され、任意に(vi)で乾燥された球形粒子は、10μm超のd[4,3]値と20μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する。
驚くべきことに、上述の方法によって得られた球状粒子は、上記のパラメータ範囲内であればその大きさに関係なく、球状形状をしており、表面の凹凸が見られないことが判明した。対応する粉末は、良好な流動性を有している。
粒径分布は、Malvern Panalytical GmbH,71083 HerrenbergのMastersizer 3000レーザー回折分光計を用いて測定された。この測定方法は当業者に知られている。「d[4,3]値」という表現は、De Brockere直径d[4,3]と呼ばれるものによる平均粒径を表しており、得られた粒径は体積加重であり、つまり直径の大きい粒子ほど信号の重みが大きいことを意味している。「d90,3値」及び「d50,3値」は、粒子アセンブリの粒径分布を表し、ぞれぞれの場合でそれぞれ粒子の90体積%及び50体積%が報告された値よりも小さいサイズを有していることを表す。同じことが「d10,3値」にも適用され、各場合で粒子の10体積%が報告されているそれぞれの値よりも小さいサイズを有することを意味している。
熱可塑性ポリマー粒子であって前記粒子が球形である、熱可塑性ポリマー粒子を製造する方法の好ましい実施形態では、工程(i)~(vi)、すなわち(i)、(ii)、(iii)、(iv)、(v)及び(vi)は必須であり、すなわち本方法は(vi)の乾燥を本質的な方式で含むことを意味する。
熱可塑性ポリマー粒子であって前記粒子が球形である、熱可塑性ポリマー粒子を製造する方法の一実施形態においては、(i)は:
(i.1) 少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを固体状態で提供することと、
(i.2) 溶融状態の少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを得るために、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを溶融することであって、前記溶融は、好ましくは、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーをガラス転移温度Tgより高い温度、さらに好ましくは溶融温度Tmより高い温度に加熱することによって行われる、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを溶融することと、
を含む。
(i.1) 少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを固体状態で提供することと、
(i.2) 溶融状態の少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを得るために、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを溶融することであって、前記溶融は、好ましくは、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーをガラス転移温度Tgより高い温度、さらに好ましくは溶融温度Tmより高い温度に加熱することによって行われる、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを溶融することと、
を含む。
(i.2)の溶融は、好ましくは押出機又は押出手段によって行われる。
工程(i)又は(i.2)における「溶融」という表現は、少なくとも1つの熱可塑性ポリマーの少なくとも80質量%、好ましくは少なくとも90質量%、さらに好ましくは少なくとも95質量%、さらに好ましくは少なくとも99質量%が溶解されている、部分的に溶融された変異体をも含む。熱可塑性ポリマーの溶融及びさらなる処理の上限温度は、特定のポリマーに依存する。当業者であれば、問題のポリマーをパイプラインを介して分散機に搬送することができるように、そして分散装置のフローフィールドで所望の液滴の細かさにポリマーを粉砕することができるように、粘度が十分に低くなるよう選択しなければならないことを知っているであろう。一方で、モル質量/質量分布における望ましくない変動を避けるために、高すぎるレベルで選択してはならない。また、ポリマーの破壊が起こるほど高くてはならない。
工程(iii)は、好ましくは工程(iii.1)と(iii.2):
(iii.1) (i)で得られた少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを、溶融状態で(ii)で提供された少なくとも1つの界面活性物質の水溶液に添加することと、
(iii.2) 分散した熱可塑性ポリマーを含む水溶液を得るために、(i)又は(iii.1)の少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを、(ii)又は(iii.2)の界面活性物質の水溶液に分散させることと、
を含む。
(iii.1) (i)で得られた少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを、溶融状態で(ii)で提供された少なくとも1つの界面活性物質の水溶液に添加することと、
(iii.2) 分散した熱可塑性ポリマーを含む水溶液を得るために、(i)又は(iii.1)の少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを、(ii)又は(iii.2)の界面活性物質の水溶液に分散させることと、
を含む。
工程(iii.1)及び(iii.2)は、連続的及び/又は同時に実行され、つまり、(i)で得られた溶融状態の少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを、(ii)で提供された少なくとも1つの界面活性物質の水溶液に、好ましくは連続的又は不連続的に、好ましくは連続的に添加することを意味し、(iii.2)での分散は連続的又は不連続的に、好ましくは連続的に行われる。有利なことに、これにより、溶融状態の少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを直接かつ分散操作での活性化された剪断力によって相反転させることなく分割し、それに対応して、界面活性物質の水溶液中の均一な分布を生じる。
(iii)で得られた分散された熱可塑性ポリマーを含む水溶液は、界面活性物質の水溶液を連続相とし、熱可塑性ポリマーを分散相とする分散液の形態である。熱可塑性ポリマー粒子であって前記粒子が球形である、熱可塑性ポリマー粒子を製造する方法の一実施形態では、溶融した熱可塑性ポリマーが、機械的力、超音波及び/又は高圧均質化の作用下で、(iii)の界面活性物質の水溶液中に分散され、分散された熱可塑性ポリマーを含む水溶液を得る。界面活性物質の水溶液での溶融した熱可塑性ポリマーの分散は、当業者に知られている分散装置で行われることが好ましく、例えば、撹拌機、静的ミキサ、動的分散機、例えばロータステータ分散機、例えば歯付きホイール分散機、コロイドミル及び動的フローミキサ、ならびローター・ローター分散機などが挙げられる。さらに分散は、超音波又は高圧均質化の助けによって行われてもよい。
熱可塑性ポリマー粒子であって前記粒子が球形である、熱可塑性ポリマー粒子を製造する方法の一実施形態では、(iii)での分散は、100~300℃の範囲の温度、好ましくは150~250℃の範囲の温度で行われる。
熱可塑性ポリマー粒子であって前記粒子が球形である、熱可塑性ポリマー粒子を製造する方法の一実施形態では、(iv)での冷却は、20~100℃の範囲の温度、好ましくは30~70℃の範囲の温度で行われる。
工程(v)の分離は、当業者に知られている方法で行うことができ、例えば、濾過もしくは遠心分離、又は濾過もしくは遠心分離の混合、又は連続したろ過と遠心分離、又は遠心分離とろ過などが挙げられる。
熱可塑性ポリマー粒子を製造する本方法の一実施形態では、(v)又は(vi)で分離された球形の粒子は、20μm超、好ましくは50μm超、さらに好ましくは70μm超のd[4,3]値、及び/又は、好ましくは及び、50μm超、好ましくは100μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する。好ましくは、(v)又は(vi)で分離された球形の粒子は、20μm超、好ましくは30μm超、さらに好ましくは40μm超、さらに好ましくは50μm超のd50,3値を有する粒径分布を有している。
任意の乾燥後に得られる球状粒子を含む粉末の粒径分布の分類は、例えば、ふるい分け、ウィンドシフティング、又はこれら2つの方法の組み合わせによって行われることができる。さらに、(iv)の分離の前又は(v)のその後の任意の乾燥の前に、懸濁液中の粒径分布の絞り込みを行うこともでき、例えば、湿式のふるい分け又は重力もしくは遠心場での除去、又はこれら2つの方法の組み合わせによって行うことも可能である。
熱可塑性ポリマーの粒子を製造する方法の一実施形態では、(v)で除去され、又は(vi)で乾燥された乾燥粒子であって、前記粒子は球形である乾燥粒子は、20以上から1000μmの範囲、好ましくは50以上から500μmの範囲、さらに好ましくは70以上から200μmの範囲のd[4,3]値、及び/又は、20以上から500μmの範囲、好ましくは30以上から300μmの範囲、さらに好ましくは40以上から400μmの範囲、さらに好ましくは50以上から100μmの範囲のd50,3値、及び/又は、50以上から500μmの範囲、好ましくは100以上から400μmの範囲、さらに好ましくは150以上から300μmの範囲d90,3値を有している。
d10,3値は、好ましくは2~80μmの範囲、さらに好ましくは5~50μmの範囲、さらに好ましくは8~40μmの範囲の粒径分布を有する。
分離後に任意で行う乾燥は、粒子形態及び粒径分布に影響を及ぼさない、当業者に知られた方法で行われる。乾燥されるのは(v)で分離された粒子であり、これらは乾燥材料を構成する。このような乾燥材料の乾燥に適した方法は、好ましくは、加熱、凍結乾燥、超臨界乾燥、マイクロ波乾燥、真空乾燥、吸着乾燥、凝縮乾燥、及び加熱ガスの使用の群から選択される。乾燥に使用される装置は、好ましくは、パドル乾燥機、ベルト乾燥機、及び(乾燥)吸引フィルタからなる群から選択される。
熱可塑性ポリマーの粒子を製造する方法の一実施形態では、少なくとも1つの熱可塑性ポリマーは、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテルエステル、ポリエステルエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエーテルアミド、ポリブタジエン-スチレン及びエチレン-酢酸ビニルからなる群から、さらに好ましくは、熱可塑性ポリウレタン(TPU);ポリアミド、ポリアミドコポリマー及びポリエステルからなる群から選択され、さらに好ましくは、少なくともTPUを含む。熱可塑性ポリマー、特にTPUの調製においては、さらなる化合物、例えば触媒、及び/又は慣用の助剤及び/又は添加剤が使用され得る。慣用的な助剤とは、例えば、充填剤、難燃剤、核剤、酸化安定剤、潤滑剤及び離型剤、染料、顔料、及び任意に、例えば、加水分解、光、熱又は変色に対する保護のための安定剤、無機充填剤及び/又は有機充填剤、補強剤及び可塑剤である。慣用的な助剤及び添加剤は、例えば「Kunststoffhandbuch」[Plastics Handbook](「Kunststoffhandbuch」;7、「ポリウレタン」[ポリウレタン]、Carl Hanser Verlag、第1版、1966年、103~113頁)に記載されている。
熱可塑性ポリウレタン(TPU)は、当業者に知られている。一実施形態では、TPUは、以下の成分:
- 少なくとも2つのイソシアネート反応性基を有する少なくとも1つの化合物(C1)と、
- 少なくとも1つのイソシアネート(I1)と、
- 少なくとも1つのジオール(D1)と、
に基づいている。
- 少なくとも2つのイソシアネート反応性基を有する少なくとも1つの化合物(C1)と、
- 少なくとも1つのイソシアネート(I1)と、
- 少なくとも1つのジオール(D1)と、
に基づいている。
少なくとも1つのジオール(D1)と少なくとも1つのイソシアネート(I1)のモル比は、典型的には、1:3~3:1の範囲である。少なくとも1つのジオール(D1)と少なくとも1つのイソシアネート(I1)のモル比は、好ましくは1:1~1:2の範囲であり、好ましくは1:1.2~1:1.8の範囲、さらに好ましくは1:1.4~1:1.6の範囲である。
少なくとも1つの化合物(C1)は、少なくとも2つのイソシアネート反応性基を有する任意の化合物であり得る。イソシアネート反応性基は、好ましくはヒドロキシ基又はアミノ基である。少なくとも1つの化合物(C1)は、TPUの特性を変更するために添加されることができる。少なくとも1つのジオール(D1)と少なくとも1つのイソシアネート(I1)の混合物を有する熱可塑性ポリウレタンを与えることができる限り、任意の化合物を使用することができる。例えば、少なくとも1つの化合物(C1)は、ポリオール、又は代わりにポリオール以外の少なくとも2つのヒドロキシ基又は少なくとも2つのアミノ基を有するポリマー、例えば、シリコンを含む疎水性ポリマー又はオリゴマーであってよい。好ましい実施形態では、少なくとも2つのイソシアネート反応性基を有する少なくとも1つの化合物(C1)は、ポリオールである。ポリオールは、当業者に知られており、例えば、「Kunststoffhandbuch,7,ポリウレタン」、Carl Hanser Verlag,3rd edition 1993,section 3.1に記載されている。優先的に使用されるポリオールは、イソシアネートに対して反応性のある水素原子を有するポリマー化合物である。ここでは、すべての適切なポリマー、例えばポリエーテルポリオールもしくはポリエステルポリオール又はこれらの2つ以上の混合物、好ましくはポリエーテルジオールもしくはポリエステルジオール、又はこれらの2つ以上の混合物を使用することが可能である。好適なポリエーテルジオールは、例えば、テトラヒドロフラン(THF)、エチレンオキシド(EO)もしくはプロピレンオキシド(PO)、又はこれらの混合物に基づくポリエーテルジオール、例えば、ブロックコポリマーなどのコポリマーである。さらに、任意の適切なポリエステルジオールを使用することができ、ここでのポリエステルジオールにはポリカーボネイトジオールも含まれる。少なくとも1つのポリエステルジオールを使用することが好ましい。
少なくとも1つのイソシアネート(I1)は、好ましくは少なくとも1つのポリイソシアネート(I1)である。使用され得るポリイソシアネート(I1)は、脂肪族、環状脂肪族、芳香脂肪族及び/又は芳香族ポリイソシアネートであり、好ましくはジイソシアネートである。例としては、以下の芳香族ジイソシアネート:トルエン2,4-ジイソシアネート、トルエン2,4-及び2,6-ジイソシアネートの混合物、ジフェニルメタン4,4’-、2,4’-及び/又は2,2’-ジイソシアネート(MDI)、ジフェニルメタン2,4’-及び4,4’-ジイソシアネートの混合物、ウレタン変性液状ジフェニルメタン4,4’-及び/又は2,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトジフェニルエタン、モノマーメタンジフェニルジイソシアネートと他のメタンジフェニルジイソシアネートの高多環同族体の混合物(ポリメリックMDI)、ナフチレン1,2及び1,5-ジイソシアネート、を含む。脂肪族ジイソシアネートは、慣用の脂肪族及び/又環状脂肪族ジイソシアネートであり、例えば、トリ-、テトラ-、ペンタ-、ヘキサ-、ヘプタ-、及び/又はオクタメチレンジイソシアネート、2-メチルペンタメチレン1,5-ジイソシアネート、2-エチルブチレン1,4-ジイソシアネート、1-イソシアナト-3,3,5-トリメチル-5-イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、1,4及び/又は1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(HXDI)、シクロヘキサン1,4-ジイソシアネート、1-メチルシクロヘキサン2,4-及び/又は2,6-ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン4,4’-、2,4’-及び/又は2,2’-ジイソシアネート(H12MDI)である。好ましい実施形態では、イソシアネート(I1)は、少なくともヘキサメチレン1,6-ジイソシアネートを含む。
ポリイソシアネートは、純粋な形態で、又は、組成物の形態で、例えばイソシアネートプレポリマーとして使用されることができる。さらに、ポリイソシアネートと少なくとも1つの溶媒とを含む混合物が使用されることができ、適切な溶媒は当業者に知られている。ポリイソシアネートプレポリマーは、上述のポリイソシアネートを過剰で、例えば30~100℃の範囲の温度で、好ましくは80℃超で、ポリオールと反応させてプレポリマーを得ることによって得ることができる。プレポリマーの調製には、ポリイソシアネートと、例えばアジピン酸から生じるポリエステルに基づく市販のポリオール、又は例えばテトラヒドロフラン、エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドから生じるポリエーテルに基づく市販のポリオールを使用することが好ましい。ポリオールは当業者に知られており、例えば「Kunststoffhandbuch,7,ポリウレタン」,Carl Hanser Verlag,3rd edition 1993,section 3.1に記載されている。優先的に使用されるポリオールは、イソシアネートに対して反応性のある水素原子を有するポリマー化合物である。特に好ましいポリオールは、ポリエーテルポリオールである。ポリイソシアネートプレポリマーの調製においては、慣用の鎖延長剤又は架橋剤を任意にポリオールに添加することができる。好ましい鎖延長剤は、エタンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール及びモノエチレングリコールであり、さらに好ましくは少なくともブタン-1,4-ジオール又はモノエチレングリコールである。この場合、有機ポリイソシアネートとポリオール及び鎖延長剤との比率は、イソシアネートプレポリマーが2質量%~30質量%の範囲、より好ましくは6質量%~28質量%の範囲、より好ましくは10質量%~24質量%の範囲のNCO含量を有するように選択されるのが好ましい。
鎖延長剤として機能する使用されるジオール(D1)は、一般的に任意のジオールでよい。ジオール(D1)は、0.05kg/mol~0.499kg/molの範囲のモル質量を有す脂肪族、芳香脂肪族、芳香族、及び/又は環状脂肪族化合物、好ましくは二官能性化合物、例えば、アルキレン部分に2~10個の炭素原子を有するジアミン及び/又はアルカンジオール、3~8個の炭素原子を有するジ-、トリ-、テトラ-、ペンタ-、ヘキサ-、ヘプタ-、オクタ-、ノナ-、及び/又はデカアルキレングリコール、特にエチレン1,2-グリコール、プロパン-1,3-ジオール、ブタン-1,4-ジオール、ヘキサン-1,6-ジオールなど、及び好ましくは対応するオリゴ及び/又はポリプロピレングリコール、例えばジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサン-1,4-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール及びネオペンチルグリコール、からなる群から選択されるのが好ましく、及びこれらの混合物を使用することも可能である。ジオールは、好ましくは一級ヒドロキシル基のみを有する。
界面活性剤
(ii)で提供される水溶液は、少なくとも1つの界面活性物質を含む。界面活性物質は、カチオン性、アニオン性又は中性である。使用される界面活性物質は、当業者に知られている物質である。例えば、米国特許第8,604,101B2は、第7欄(58行目)から第13欄(64行目)に対応する界面活性物質を記載している。したがって、本発明の文脈における界面活性物質は、2000g/mol超、好ましくは2200~106g/molの範囲の数平均分子量を有するポリマー界面活性物質;2000g/molまでの、好ましくは1500g/molまでの数平均分子量を有する低分子量界面活性物質;及びこれらの界面活性物質の2つ以上の混合物からなる群から選択される。低分子量界面活性物質は、乳化剤とも呼ばれている。ポリマー界面活性物質は、同様に保護コロイド、特にUS8,604,101B2に記載されているような水溶性ポリマーを含む。米国特許第8,604,101B2の第7欄(58行目)から第13欄(64行目)に開示されている界面活性物質は、参照により本出願の開示に組み込まれる。
(ii)で提供される水溶液は、少なくとも1つの界面活性物質を含む。界面活性物質は、カチオン性、アニオン性又は中性である。使用される界面活性物質は、当業者に知られている物質である。例えば、米国特許第8,604,101B2は、第7欄(58行目)から第13欄(64行目)に対応する界面活性物質を記載している。したがって、本発明の文脈における界面活性物質は、2000g/mol超、好ましくは2200~106g/molの範囲の数平均分子量を有するポリマー界面活性物質;2000g/molまでの、好ましくは1500g/molまでの数平均分子量を有する低分子量界面活性物質;及びこれらの界面活性物質の2つ以上の混合物からなる群から選択される。低分子量界面活性物質は、乳化剤とも呼ばれている。ポリマー界面活性物質は、同様に保護コロイド、特にUS8,604,101B2に記載されているような水溶性ポリマーを含む。米国特許第8,604,101B2の第7欄(58行目)から第13欄(64行目)に開示されている界面活性物質は、参照により本出願の開示に組み込まれる。
熱可塑性ポリマー粒子であって前記粒子が球形である、熱可塑性ポリマー粒子を製造するための方法の好ましい実施形態では、少なくとも1つの界面活性物質は、ポリビニルアルコール、好ましくは任意に少なくとも部分的に加水分解されたポリビニルアセテート、さらに好ましくは少なくとも40%の範囲、さらに好ましくは少なくとも60%の範囲まで加水分解されたポリビニルアセテートの群から選択され、さらに好ましくは、少なくともPoval40-80Eを含む。Poval40-80Eは、加水分解レベルが78~81%の範囲にあり、粘度が37~45mPas(DIN 53015/JIS K 6726に従って、20℃の4%溶液)、不揮発留分97.5+/-2.5、pH5~7のポリビニルアセテートである。
熱可塑性ポリマー粒子であって前記粒子が球形である、熱可塑性ポリマー粒子を製造するための方法の一実施形態では、少なくとも1つの界面活性物質は、各場合において(ii)からの少なくとも1つの界面活性物質の水溶液の総質量に基づいて、0.1質量%~20質量%の範囲、好ましくは0.5質量%~10質量%の範囲、さらに好ましくは1質量%~5質量%の範囲の量で存在する。
熱可塑性ポリマー粒子の球形(spherical form)は、球及び楕円体を含む「球(spherical)」を有する球状形状(spherical shape)によって特徴付けられ、球が優先される。
本発明はさらに、上述の方法によって得られた又は得られ得る、球形の熱可塑性ポリマー粒子に関する。
本発明は同様に、10μm超のd[4,3]値、20μm超のd90,3値の粒径分布を有する球形の熱可塑性ポリマーの粒子にも関する。これらの粒子の詳細は、方法に関して最初に既に開示されたものに対応している。例えば、少なくとも1つの熱可塑性ポリマーは、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテルエステル、ポリエステルエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエーテルアミド、ポリブタジエン-スチレン及びエチレン-酢酸ビニルからなる群から選択され、さらに好ましくは、熱可塑性ポリウレタン(TPU);ポリアミド、ポリアミドコポリマー、及びポリエステルからなる群から選択され、さらに好ましくは、少なくともTPUが存在している。熱可塑性ポリマー、特にTPUの調製では、方法について既に述べたように、例えば触媒などのさらなる化合物、例えば、及び/又は慣用の助剤及び/又は添加剤が使用され得る。慣用的な助剤は、例えば、充填剤、難燃剤、核剤、酸化安定剤、潤滑剤及び離型剤、染料、顔料、及び任意に、例えば、加水分解、光、熱又は変色に対する保護のための安定剤、無機充填剤及び/又は有機充填剤、補強剤及び可塑剤である。
方法についてすでに上述したように、熱可塑性ポリウレタン(TPU)は当業者に知られている。一実施形態では、TPUは、以下の成分:少なくとも2つのイソシアネート反応性基を有する少なくとも1つの化合物(C1);少なくとも1つのイソシアネート(I1);少なくとも1つのジオール(D1)に基づいており、これらの成分の詳細については、方法に関するセクションの説明を参照されたい。
本発明は同様に、好ましくは粉末床溶融、高速焼結及びマルチジェット融合の群から選択される付加製造法のための、又は粉末コーティング法のための、又は粉末焼結(粉末スラッシュ又はスラッシュ成形)のための、好ましくは10μm超のd[4,3]値、20μm超のd90,3値の粒径分布を有する球形の熱可塑性ポリマー粒子、好ましくは球形の熱可塑性ポリマー粒子を含む粉末形態での熱可塑性ポリマー粒子の使用方法に関する。
本発明は、以下の実施形態及び対応する従属の参照及び他の参照により明らかである実施形態の組み合わせによりさらに例示される。特に、実施形態の範囲が言及されるあらゆる場合において、例えば「実施形態1から4のいずれか1つに記載の方法」という表現の文脈においては、この範囲の各実施形態は、当業者に明確に開示されているとみなされると理解される、すなわち、この表現は、「実施形態1、2、3及び4のいずれか1つに記載の方法」と同義であると考えられるべきである。続く実施形態は、保護範囲を決定する一連の請求項ではなく、本発明の一般的かつ好ましい態様に向けられた説明の好適に構成された部分を構成するものであることを指摘しておく。
実施形態1. 熱可塑性ポリマー粒子であって前記粒子が球形である、熱可塑性ポリマー粒子を製造する方法であって、
(i) 溶融状態で少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを提供することと、
(ii) 少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することであって、前記少なくとも1つの界面活性物質の水溶液は100~300℃、好ましくは150~250℃の範囲の温度である、少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することと、
(iii) 分散した熱可塑性ポリマーを含む水溶液を得るために、(i)からの少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを(ii)からの界面活性物質の水溶液中に分散させることと、
(iv) 水溶液とその中に固体状態で懸濁している熱可塑性ポリマー粒子とを含み、前記粒子は球形である懸濁液を得るために、分散した熱可塑性ポリマーを含む(iii)で得られた水溶液を熱可塑性ポリマーの凝固点より低い温度まで冷却することと、
(v) (iv)で得られた懸濁液から、球形の熱可塑性ポリマー粒子を分離することと、
(vi) 任意で、(v)で分離された球形粒子を乾燥させることと、
を含み、
ここで、(v)で分離され、任意に(vi)で乾燥された球形粒子は、10μm超のd[4,3]値と20μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する、方法。
(i) 溶融状態で少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを提供することと、
(ii) 少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することであって、前記少なくとも1つの界面活性物質の水溶液は100~300℃、好ましくは150~250℃の範囲の温度である、少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することと、
(iii) 分散した熱可塑性ポリマーを含む水溶液を得るために、(i)からの少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを(ii)からの界面活性物質の水溶液中に分散させることと、
(iv) 水溶液とその中に固体状態で懸濁している熱可塑性ポリマー粒子とを含み、前記粒子は球形である懸濁液を得るために、分散した熱可塑性ポリマーを含む(iii)で得られた水溶液を熱可塑性ポリマーの凝固点より低い温度まで冷却することと、
(v) (iv)で得られた懸濁液から、球形の熱可塑性ポリマー粒子を分離することと、
(vi) 任意で、(v)で分離された球形粒子を乾燥させることと、
を含み、
ここで、(v)で分離され、任意に(vi)で乾燥された球形粒子は、10μm超のd[4,3]値と20μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する、方法。
実施形態2. (i)は、
(i.1) 少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを固体状態で提供することと、
(i.2) 溶融状態の少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを得るために、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを溶融することであって、前記溶融は、好ましくは、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーをガラス転移温度Tgより高い温度、さらに好ましくは溶融温度Tmより高い温度に加熱することによって行われる、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを溶融することと、
を含む、実施形態1による方法。
(i.1) 少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを固体状態で提供することと、
(i.2) 溶融状態の少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを得るために、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを溶融することであって、前記溶融は、好ましくは、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーをガラス転移温度Tgより高い温度、さらに好ましくは溶融温度Tmより高い温度に加熱することによって行われる、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを溶融することと、
を含む、実施形態1による方法。
実施形態3. 前記溶融した熱可塑性ポリマーは、機械的力、超音波及び/又は高圧均質化の作用下で、(iii)の界面活性物質の水溶液中に分散され、分散された熱可塑性ポリマーを含む水溶液が得られる、実施形態1又は2による方法。
実施形態4. (i.2)における溶融は、押出機又は押出手段によって行われる、実施形態1~3のいずれか1つによる方法。
実施形態5. (iii)における分散は、100~300℃の範囲の温度、好ましくは150~250℃の範囲の温度で行われる、実施形態1~4のいずれか1つによる方法。
実施形態6. (iv)における冷却は、20~100℃の範囲の温度、好ましくは30~70℃の範囲の温度で行われる、実施形態1~5のいずれか1つによる方法。
実施形態7. (v)又は(vi)で分離された球形粒子は、20μm超、好ましくは50μm超、さらに好ましくは70μm超のd[4,3]値、及び/又は、好ましくは及び、50μm超、好ましくは100μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する、実施形態1~6のいずれか1つによる方法。
実施形態8. (v)又は(vi)で分離された球形粒子は、20μm超、好ましくは30μm超、さらに好ましくは40μm超、さらに好ましくは50μm超のd50,3値を有するが粒径分布を有する、実施形態1~7のいずれか1つによる方法。
実施形態9. 前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーは、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテルエステル、ポリエステルエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエーテルアミド、ポリブタジエン-スチレン及びエチレン-酢酸ビニルからなる群から、さらに好ましくは、熱可塑性ポリウレタン(TPU);ポリアミド、ポリアミドコポリマー及びポリエステルからなる群から選択され、さらに好ましくは、少なくともTPUを含む、実施形態1~8のいずれか1つによる方法。
実施形態10. 前記少なくとも1つの界面活性物質は、ポリビニルアルコール、好ましくは任意に少なくとも部分的に加水分解されたポリビニルアセテート、さらに好ましくは少なくとも40%の範囲まで、さらに好ましくは少なくとも60%の範囲まで加水分解されたポリビニルアセテートの群から選択され、さらに好ましくは、少なくともPoval40-80Eを含む、実施形態1~9のいずれか1つによる方法。
実施形態11. 前記少なくとも1つの界面活性物質は、各場合において(ii)からの少なくとも1つの界面活性物質の水溶液の総質量に基づいて、0.1質量%~20質量%の範囲、好ましくは0.5質量%~10質量%の範囲、さらに好ましくは1質量%~5質量%の範囲の量で存在する、実施形態1から10のいずれか1つによる方法。
実施形態12. 前記熱可塑性ポリマー粒子の球形は、球及び楕円体を含む「球状」によって、球状の形状で特徴付けられ、球が優先される、実施形態1~11のいずれか1つによる方法。
実施形態13. 実施形態1~12のいずれか1つによる方法によって、得られた又は得られ得る、球形の熱可塑性ポリマー粒子。
実施形態14. 粒子が、10μm超のd[4,3]値、20μm超のd90,3値の粒径分布を有する、球形の熱可塑性ポリマー粒子。
実施形態15. 粉末床溶融、高速焼結及びマルチジェット融合の群から好ましくは選択される付加製造法のための、又は粉末コーティング法のための、又は粉末焼結(粉末スラッシュ又はスラッシュ成形)のための、好ましくは10μm超のd[4,3]値、20μm超のd90,3値の粒径分布を有する球形の熱可塑性ポリマー粒子、好ましくは球形の熱可塑性ポリマー粒子を含む粉末形態での熱可塑性ポリマー粒子の使用方法。
以下の実施例は、本発明の説明に役立つが、本発明の主題に対して決して制限するものではない。
1.化学物質
2.参考例1:熱可塑性ポリマーの球状粒子の製造
乳化される熱可塑性ポリマーは、室温(23℃)で固体であるペレット状の材料の形態で、差動計量スクリューによって押出機(Collin E16T押出機)に連続的に計量され、Tg超、好ましくはTm超の温度で溶融した。溶融した熱可塑性ポリマーは、押出機を用いて分散装置に連続的に搬送された。同時に、水中に少なくとも1つの界面活性物質(乳化剤)を含む連続相を、熱交換器を介してポンプを用いて分散装置に連続的に計量した。熱交換器では、乳化剤水溶液を150℃~250℃の範囲の温度に加熱した。
乳化される熱可塑性ポリマーは、室温(23℃)で固体であるペレット状の材料の形態で、差動計量スクリューによって押出機(Collin E16T押出機)に連続的に計量され、Tg超、好ましくはTm超の温度で溶融した。溶融した熱可塑性ポリマーは、押出機を用いて分散装置に連続的に搬送された。同時に、水中に少なくとも1つの界面活性物質(乳化剤)を含む連続相を、熱交換器を介してポンプを用いて分散装置に連続的に計量した。熱交換器では、乳化剤水溶液を150℃~250℃の範囲の温度に加熱した。
分散装置では、ポリマー溶融物を、150~250℃の範囲の温度、好ましくは170~220℃の範囲の温度で、分散相として連続相に乳化させ、少なくとも1つの界面活性物質によって溶液中での凝集に対して安定化された熱可塑性ポリマーの小さな溶融液滴を得た。分散装置の下流で、熱可塑性ポリマーの液滴が存在するエマルジョンを、冷却装置を用いて、熱可塑性ポリマーの凝固点Tg未満の温度に冷却し、熱可塑性ポリマーの液滴を凝固させた。このようにして得られたのが、連続相中に微細に分散した球形の熱可塑性ポリマー粒子を有する懸濁液であった。
3.実施例1:球状のTPU粒子の製造
ポリマー1を参考例1の方法に従って220℃の温度で溶融し、さらに参考例1の方法に従って処理した:界面活性物質1を2.7質量%の濃度で使用し、その結果、連続相は以下の組成であった:
- 2.7%質量の乳化剤1
- 0.1%質量の消泡剤1
- 97.2質量%のDM水
熱交換器では、乳化剤水溶液を約170℃の領域の温度に加熱した。
ポリマー1を参考例1の方法に従って220℃の温度で溶融し、さらに参考例1の方法に従って処理した:界面活性物質1を2.7質量%の濃度で使用し、その結果、連続相は以下の組成であった:
- 2.7%質量の乳化剤1
- 0.1%質量の消泡剤1
- 97.2質量%のDM水
熱交換器では、乳化剤水溶液を約170℃の領域の温度に加熱した。
使用した分散装置は、INDAG社(Borsfleet,Germany)のDLM/S-007ダイナミックフローミキサーであった。分散装置では、ポリマー溶融物を、分散装置内の以下の条件で、170~220℃の範囲の温度で分散相として連続相で乳化した:
分散装置の速度:211rpm
連続相温度(乳化剤水溶液):180°C
連続相流量:4kg/h
溶融物供給温度:220°C
ポリマー1溶融物の流量:0.4kg/h
冷却装置の下流側の懸濁液温度:70°C
懸濁液中の分散した熱可塑性ポリマーの粒径分布を、Malvern Mastersizer 3000レーザー回折分光計を用いて測定した。累積体積分布及び加重平均d[4,3]の90、50及び10%流量での粒径は以下の通りであった:
d90,3=155μm
d50,3=56μm
d10,3=11μm
d[4,3]=74μm
分散装置の速度:211rpm
連続相温度(乳化剤水溶液):180°C
連続相流量:4kg/h
溶融物供給温度:220°C
ポリマー1溶融物の流量:0.4kg/h
冷却装置の下流側の懸濁液温度:70°C
懸濁液中の分散した熱可塑性ポリマーの粒径分布を、Malvern Mastersizer 3000レーザー回折分光計を用いて測定した。累積体積分布及び加重平均d[4,3]の90、50及び10%流量での粒径は以下の通りであった:
d90,3=155μm
d50,3=56μm
d10,3=11μm
d[4,3]=74μm
粒径分布及び累積体積分布を、図1でグラフの形で示す。図2は、走査型電子顕微鏡を用いて作成した球状TPU粒子の画像を示す。図2から明らかなように、特に、得られた球状粒子は、どのような大きさのものであっても、球状形状をしており、表面に凹凸が見られないことがわかる。
4.実施例2:カーボンブラック添加を有する球状TPU粒子の製造
62質量%のポリマー1と38質量%のカーボンブラックからなる溶融物を、97.27質量%の脱塩水、2.7質量%の界面活性物質1、及び0.03質量%の消泡剤1からなる水性連続相に分散させた後、冷却した。
62質量%のポリマー1と38質量%のカーボンブラックからなる溶融物を、97.27質量%の脱塩水、2.7質量%の界面活性物質1、及び0.03質量%の消泡剤1からなる水性連続相に分散させた後、冷却した。
使用した分散装置は、INDAG社(Borsfleet,Germany)のDLM/S-007ダイナミックフローミキサーであった。ポリマー溶融物を、225℃の温度で分散装置に供給し、以下の条件で、分散装置内の連続相に分散させた:
分散装置の速度:356rpm
連続相温度:180°C
連続相の流量:4kg/h
溶融物供給温度:225°C
ポリマー溶融物の流量:0.4kg/h
冷却装置の下流側の懸濁液温度:70°C
冷却後に得られた懸濁液を、400μmの正方形メッシュサイズのふるいにかけ、次いで70℃の温度で減圧下乾燥させた。
分散装置の速度:356rpm
連続相温度:180°C
連続相の流量:4kg/h
溶融物供給温度:225°C
ポリマー溶融物の流量:0.4kg/h
冷却装置の下流側の懸濁液温度:70°C
冷却後に得られた懸濁液を、400μmの正方形メッシュサイズのふるいにかけ、次いで70℃の温度で減圧下乾燥させた。
懸濁液中の分散した熱可塑性ポリマーの粒径分布を、Malvern Mastersizer 3000レーザー回折分光計を用いて測定した。累積体積分布及び加重平均d[4,3]の90、50及び10%流量での粒径は以下の通りであった:
d90,3=262μm
d50,3=83μm
d10,3=32μm
d[4,3]=118μm
d90,3=262μm
d50,3=83μm
d10,3=32μm
d[4,3]=118μm
- J.Schmidt、M.Sachs、S.Fanselow、M.Zhao、S.Romeis、D.Drummer、K.-E.W.Peukert,Chemical Engineering Science 156(2016),1~10
- 「Kunststoffhandbuch,7,ポリウレタン」,Carl Hanser Verlag,3rd edition 1993,section 3.1
- 「Kunststoffhandbuch」;7,「ポリウレタン」,Carl Hanser Verlag,1st edition 1966,第103~113頁
Claims (15)
- 熱可塑性ポリマー粒子であって前記粒子が球形である、熱可塑性ポリマー粒子を製造する方法であって、
(i) 溶融状態で少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを提供することと、
(ii) 少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することであって、前記少なくとも1つの界面活性物質の水溶液は100~300℃、好ましくは150~250℃の範囲の温度である、少なくとも1つの界面活性物質の水溶液を提供することと、
(iii) 分散した熱可塑性ポリマーを含む水溶液を得るために、(i)からの少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを(ii)からの界面活性物質の水溶液中に分散させることと、
(iv) 水溶液とその中に固体状態で懸濁している熱可塑性ポリマー粒子とを含み、前記粒子は球形である懸濁液を得るために、分散した熱可塑性ポリマーを含む(iii)で得られた水溶液を熱可塑性ポリマーの凝固点より低い温度まで冷却することと、
(v) (iv)で得られた懸濁液から、球形の熱可塑性ポリマー粒子を分離することと、
(vi) 任意で、(v)で分離された球形粒子を乾燥させることと、
を含み、
ここで、(v)で分離され、任意に(vi)で乾燥された球形粒子は、10μm超のd[4,3]値と20μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する、方法。 - 前記工程(i)は、
(i.1) 少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを固体状態で提供することと、
(i.2) 前記溶融状態の少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを得るために、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを溶融することであって、前記溶融は、好ましくは、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを溶融温度Tmより高い温度に加熱することによって行われる、前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを溶融することと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記溶融した熱可塑性ポリマーは、機械的力、超音波及び/又は高圧均質化の作用下で、(iii)の界面活性物質の水溶液中に分散され、分散された熱可塑性ポリマーを含む水溶液が得られる、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記工程(i.2)における溶融は、押出機又は押出手段によって行われる、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(iii)における分散は、100~300℃の範囲の温度、好ましくは150~250℃の範囲の温度で行われる、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(iv)における冷却は、20~100℃の範囲の温度、好ましくは30~70℃の範囲の温度で行われる、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(v)又は(vi)で分離された球形粒子は、20μm超、好ましくは50μm超、さらに好ましくは70μm超のd[4,3]値、及び/又は、好ましくは及び、50μm超、好ましくは100μm超のd90,3値を有する粒径分布を有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記工程(v)又は(vi)で分離された球形粒子は、20μm超、好ましくは30μm超、さらに好ましくは40μm超、さらに好ましくは50μm超のd50,3値を有するが粒径分布を有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの熱可塑性ポリマーは、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテルエステル、ポリエステルエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエーテルアミド、ポリブタジエン-スチレン及びエチレン-酢酸ビニルからなる群から、さらに好ましくは、熱可塑性ポリウレタン(TPU);ポリアミド、ポリアミドコポリマー及びポリエステルからなる群から選択され、さらに好ましくは、少なくともTPUを含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの界面活性物質は、ポリビニルアルコール、好ましくは任意に少なくとも部分的に加水分解されたポリビニルアセテート、さらに好ましくは少なくとも40%の範囲まで、さらに好ましくは少なくとも60%の範囲まで加水分解されたポリビニルアセテートの群から選択される、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの界面活性物質は、各場合において前記工程(ii)からの少なくとも1つの界面活性物質の水溶液の総質量に基づいて、0.1質量%~20質量%の範囲、好ましくは0.5質量%~10質量%の範囲、さらに好ましくは1質量%~5質量%の範囲の量で存在する、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱可塑性ポリマー粒子の球形は、球及び楕円体を含む「球形」によって、球状形状で特徴付けられ、球が優先される、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1~12のいずれか1項に記載の方法によって、得られた又は得られ得る、球形の熱可塑性ポリマー粒子。
- 粒子が、10μm超のd[4,3]値、20μm超のd90,3値の粒径分布を有する、球形の熱可塑性ポリマー粒子。
- 粉末床溶融、高速焼結及びマルチジェット融合の群から好ましくは選択される付加製造法のための、又は粉末コーティング法のための、又は粉末焼結(粉末スラッシュ又はスラッシュ成形)のための、好ましくは10μm超のd[4,3]値、20μm超のd90,3値の粒径分布を有する球形の熱可塑性ポリマー粒子、好ましくは球形の熱可塑性ポリマー粒子を含む粉末形態での熱可塑性ポリマー粒子の使用方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP19180876 | 2019-06-18 | ||
EP19180876.5 | 2019-06-18 | ||
PCT/EP2020/066966 WO2020254498A1 (de) | 2019-06-18 | 2020-06-18 | Verfahren zur herstellung sphärischer thermoplastischer polymerpartikel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022537409A true JP2022537409A (ja) | 2022-08-25 |
Family
ID=67105698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021576017A Pending JP2022537409A (ja) | 2019-06-18 | 2020-06-18 | 球状の熱可塑性ポリマー粒子の製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11897169B2 (ja) |
EP (1) | EP3986700A1 (ja) |
JP (1) | JP2022537409A (ja) |
KR (1) | KR20220020970A (ja) |
CN (1) | CN114051509A (ja) |
WO (1) | WO2020254498A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3812416A1 (en) * | 2019-10-23 | 2021-04-28 | Acondicionamiento Tarrasense | Process for producing polymers in powder form |
CN113462147B (zh) * | 2021-07-28 | 2023-01-13 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种3d打印用尼龙弹性体粉末的制备方法 |
US11732106B2 (en) * | 2021-07-29 | 2023-08-22 | Xerox Corporation | Spherical particles comprising nanoclay-filled-polymer and methods of production and uses thereof |
CN116987295B (zh) * | 2023-08-04 | 2024-01-23 | 北京易加三维科技有限公司 | 用于粉末床熔融的tpu球形粉体的制备方法 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3060510A (en) * | 1961-06-12 | 1962-10-30 | Koppers Co Inc | Process for converting fusible materials, solid at ordinary temperatures, into spherical granules |
US3468986A (en) * | 1966-11-15 | 1969-09-23 | David J Watanabe | Method for producing a solid particulate material |
AU416984B2 (en) * | 1966-12-29 | 1971-09-14 | Imperial Chemical Industries Of Australia And New Zealand Limited | Process forthe manufacture of spherical polymeric particles |
US4863646A (en) * | 1986-10-23 | 1989-09-05 | Shinto Paint Co., Ltd. | Method of producing fine particles of thermoplastic resin |
US6168733B1 (en) * | 1998-08-31 | 2001-01-02 | Eastman Chemical Company | Method for forming discrete pellets from viscous materials |
US20020146509A1 (en) * | 2001-02-06 | 2002-10-10 | Kodokian George K. | Micronization process and polymer particles produced therefrom |
EP2236546B1 (en) * | 2006-10-31 | 2011-12-28 | Surmodics Pharmaceuticals, Inc. | Speronized polymer particles |
US8604101B2 (en) | 2010-03-24 | 2013-12-10 | Basf Se | Process for producing aqueous dispersions of thermoplastic polyesters |
DE102013113320B4 (de) * | 2013-12-02 | 2019-11-14 | Timur Ünlü | Verwendung einer pulverförmigen Zusammensetzung aus thermoplastischem Polyurethan und Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers |
EP3798267A1 (en) * | 2014-01-17 | 2021-03-31 | Lubrizol Advanced Materials, Inc. | Methods of using thermoplastic polyurethanes in selective laser sintering and systems and articles thereof |
CN108136666B (zh) | 2015-10-22 | 2021-05-07 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 选择性烧结增材制造方法和其中使用的粉末 |
WO2018065481A1 (de) | 2016-10-07 | 2018-04-12 | Basf Se | Sphärische mikropartikel |
WO2018106525A1 (en) | 2016-12-06 | 2018-06-14 | Sabic Global Technologies B.V. | Process for the manufacture of thermoplastic polymer particles, thermoplastic polymer particles made thereby, and articles made therefrom |
KR20180103668A (ko) * | 2017-03-09 | 2018-09-19 | (주)엘지하우시스 | 열가소성 고분자 입자의 제조방법 |
EP3890946A4 (en) * | 2018-12-06 | 2022-08-10 | Jabil Inc. | ADDITIVE MANUFACTURING APPARATUS, SYSTEM AND METHOD FOR IMPARTING SPECIFIED CHARACTERISTICS IN PRINTING MATERIAL AND PRINTED PRODUCT |
US11868124B2 (en) * | 2018-12-06 | 2024-01-09 | Jabil Inc. | Apparatus, system and method of forming polymer microspheres for use in additive manufacturing |
CA3123343A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Huntsman International Llc | Cross-linkable thermoplastic powder for powder based additive manufacturing |
US11597805B2 (en) * | 2019-04-10 | 2023-03-07 | Xerox Corporation | Method for producing sulfone polymer micro-particles for SLS 3D printing |
-
2020
- 2020-06-18 WO PCT/EP2020/066966 patent/WO2020254498A1/de unknown
- 2020-06-18 EP EP20734150.4A patent/EP3986700A1/de active Pending
- 2020-06-18 CN CN202080044840.1A patent/CN114051509A/zh active Pending
- 2020-06-18 US US17/596,628 patent/US11897169B2/en active Active
- 2020-06-18 JP JP2021576017A patent/JP2022537409A/ja active Pending
- 2020-06-18 KR KR1020227001623A patent/KR20220020970A/ko unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20220020970A (ko) | 2022-02-21 |
CN114051509A (zh) | 2022-02-15 |
US11897169B2 (en) | 2024-02-13 |
EP3986700A1 (de) | 2022-04-27 |
US20220250283A1 (en) | 2022-08-11 |
WO2020254498A1 (de) | 2020-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2022537409A (ja) | 球状の熱可塑性ポリマー粒子の製造方法 | |
US9499652B2 (en) | Polyurethane-based polymer composition | |
EP1833883B1 (de) | Verfahren zur herstellung von granulaten von thermoplastischen siloxanpolymeren | |
JP3042950B2 (ja) | ポリウレタンゲル微粒子及びその製造方法 | |
JP7302590B2 (ja) | セルロースナノファイバー含有ポリウレタンの製造方法 | |
JP4976249B2 (ja) | 水性ポリウレタン樹脂の製造方法 | |
CN105980431B (zh) | 水系氨基甲酸酯脲树脂组合物及制法 | |
EP4153665A1 (en) | Method of manufacturing filled polyurethane particles | |
US20060086837A1 (en) | Organic solvent dispersed nano-talc slurry | |
TW202210593A (zh) | 製造著色劑填充的聚胺基甲酸酯顆粒之方法 | |
CN111212869B (zh) | 弹性膜 | |
US4940750A (en) | Continuous process for the production of powdered polyisocyanate addition products and the powders produced therefrom | |
CN111201271A (zh) | 由至少一种热塑性聚合物和至少一种水溶性聚合物制备多孔膜的方法 | |
Wondu et al. | Polyisocyanate-based water-soluble polyurethane/CaCO3 composites for gunpowder storage | |
JP5225901B2 (ja) | 水性ポリウレタン樹脂の製造方法、水性ポリウレタン樹脂およびフィルム | |
JP7452081B2 (ja) | セルロースナノファイバー含有炭酸エステル分散体およびセルロースナノファイバー含有ポリウレタンの製造方法 | |
JP5791921B2 (ja) | 熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体の製造方法 | |
US8192842B2 (en) | Process for preparing polyurethane particulate and polyurethane particulate prepared therefrom | |
KR100564381B1 (ko) | 폴리우레탄 미립자의 제조방법 | |
CN115612120B (zh) | 一种基于Pickering乳液法制备新型水性聚氨酯的方法 | |
JP2017149977A (ja) | 架橋ポリウレタンビーズの製造方法 | |
JPS6375038A (ja) | 粉末状ポリウレタンの製造法 | |
WO2022263302A1 (de) | Thermoplastische formmasse mit verbesserter thermischer und elektrischer leitfähigkeit | |
JP2015209434A (ja) | 架橋ポリウレタンビーズの製造方法 | |
JPH05170927A (ja) | ポリウレタン樹脂粉末の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230616 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20231011 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240514 |