JP5744174B2 - ポリアミドをベースとするポリマー粉末、成形法での使用および該粉末から製造された成形体 - Google Patents
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Description
モノマー単位中に10〜12個の炭素原子を有するラクタムを重合させることによって、またはモノマー単位中に10〜12個の炭素原子を有する相応するω−アミノカルボン酸を重縮合させることによって製造された、ABタイプの少なくとも1つのポリアミドおよびモノマー単位中にそれぞれ10〜14個の炭素原子を有するジアミンおよびジカルボン酸を重縮合させることによって製造された、AABBタイプの少なくとも1つのポリアミドを含有する、選択的にそれぞれの粉末層の領域を電磁エネルギーの導入によって溶融する、積層法で作業する方法に使用するためのポリマー粉末であり、この場合ABタイプのポリアミドは、AABBコモノマー単位を20モル%まで含有することができ、およびAABBタイプのポリアミドは、ABモノマー単位を20モル%まで含有することができる。
−(NH−(CH2)−NH−CO)n−
を有するホモポリマー
ならびにそれぞれ別のタイプのモノマーをそれぞれ20モル%まで有するコポリアミドである。
次の方法は、測定寸法を規定するために使用されたが、この場合この測定方法は、使用すべき反応体に対して、ならびにそれぞれの生成物に対して使用されてよい。
平均粒度および粒度分布は、レーザー回折により測定される。この測定は、Malvern Mastersizer 2000で実施される。これは乾式測定である。測定のためには、それぞれ粉末20〜40gがシロッコ(Scirocco)乾燥分散機により供給される。振動フィーダーは、70%の供給速度で運転される。分散空気圧は、3バールである。それぞれの測定において、背景読取りを行なった(10秒/10000回の個別測定)。試料の測定時間は、5秒である(5000回の個別測定)。屈折率、ならびに青色光の値は、1.52であることが確定された。評価のために、ミー理論(Mie−Theorie)が利用された。
流動時間tRを3回の測定からの平均値の計算により算出する。時間をフル秒で記載する。
PA 1010の製造のために、200 lの撹拌型オートクレーブに次の出発物質を装入した:
セバシン酸40.902kgならびに次亜リン酸の50%水溶液(0.006質量%に相当)8.6gおよび
脱イオン水25.3kg。
生成物は以下の特性値を有していた:
微結晶融点Tm:192℃および204℃、
溶融エンタルピー:78J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.76。
実施例1に準拠して、次の出発物質を互いに反応させる。
ドデカン二酸46.289kgならびに次亜リン酸の50%水溶液(0.006質量%に相当)9.2gおよび
脱イオン水20.3kg。
微結晶融点Tm:191℃、
溶融エンタルピー:74J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.72。
実施例1に準拠して、次の出発物質を互いに反応させる。
ブラシル酸47.384kgならびに
次亜リン酸の50%水溶液(0.006質量%に相当)9.5gおよび
脱イオン水20.5kg。
相対溶液粘度ηrel:1.66、
微結晶融点Tm:183℃、
溶融エンタルピー:71J/g。
実施例1に準拠して、次の出発物質を互いに反応させる。
ドデカン二酸37.807kgならびに
次亜リン酸の50%水溶液(0.006質量%に相当)8.1gおよび
脱イオン水20.5kg。
微結晶融点Tm:183℃、
溶融エンタルピー:75J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.81。
実施例1に準拠して、次の出発物質を互いに反応させる。
ドデカン二酸39.532kg、
ラウリンラクタム5.891kgならびに
次亜リン酸の50%水溶液(0.006質量%に相当)7.9gおよび
脱イオン水25.5kg。
微結晶融点Tm:186℃、
溶融エンタルピー:75J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.71。
加水分解による重合によって製造された、1.62の相対溶液粘度および75ミリモル/kg COOHもしくは69ミリモル/kg NH2の末端基含量を有する未調整のPA12 40kgを、2−ブタノンおよび1%の含水率で変性されたエタノール2500 lと、2.5時間以内に800 lの攪拌釜中で145℃にもたらし、かつ攪拌下で1時間この温度で放置する。引続き、ジャケット温度を124℃に減少させ、かつエタノールを連続的に留去しながら25K/hの冷却速度で同じ攪拌回転数で室内温度を125℃にもたらす。それから同じ冷却速度でジャケット温度を内部温度より2K〜3K低く保つ。内部温度を同じ冷却速度で117℃にもたらし、次に60分間、一定に保つ。その後、さらに40K/hの冷却速度で留去し、こうして内部温度を111℃にもたらす。この温度で、熱の発生により確認されうる沈殿が開始される。蒸留速度を、内部温度が111.3℃を超えて上昇しない限り上昇させる。25分後、内部温度は低下し、このことは沈殿の終了を示す。ジャケットを介するさらなる留去および冷却によって、懸濁液の温度を45℃にもたらし、かつ懸濁液をその後にブレード型乾燥機中に移送する。エタノールを70℃/400ミリバールで留去し、引続き残分を20ミリバール/86℃で3時間、後乾燥する。
実施例6と同様に、商業的なPA 11粒質物(ARKRMA社のRILSAN(登録商標)BMNO TL)40kgを再沈殿させ、次の特性値を有する粉末に変える:
微結晶融点Tm:192℃および200℃、
溶融エンタルピー:128J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.66、
嵩密度391g/l BET:4.80m2/g、
D(10%)=44μm D(50%)=59μm D(90%)=84μm。
実施例6に準拠して実施例1で得られたPA 1010試料40kgを再沈殿させ、この場合、沈殿条件は、実施例10と比較して次のように変更される:
溶解温度:155℃、核形成温度/時間:128℃/60分、
沈殿温度:120℃、沈殿時間:1時間、攪拌回転数:90rpm、
微結晶融点Tm:192℃および206℃、
溶融エンタルピー:128J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.69、
嵩密度380g/l、BET:6.80m2/g、
D(10%)=44μm D(50%)=69μm D(90%)=103μm。
実施例6に相応して、実施例2で得られたPA 1012粒質物試料40kgを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、実施例6と比較して次のように変更される:
溶解温度:155℃、核形成温度:141℃、沈殿温度:123℃、沈殿時間:40分、攪拌回転数:110rpm、
微結晶融点Tm:191℃および202℃、
溶融エンタルピー:148J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.69、
嵩密度430g/l、BET:3.90m2/g、
D(10%)=34μm D(50%)=65μm D(90%)=94μm。
実施例6に相応して、実施例4で得られたPA 1212粒質物試料40kgを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、次のように変更される:
溶解温度:155℃、核形成温度:123℃、核形成時間:60分、沈殿温度:117℃、沈殿時間:60分、攪拌回転数:110rpm、
嵩密度392g/l、BET:5.60m2/g、
D(10%)=33μm D(50%)=75μm D(90%)=114μm、
微結晶融点Tm:187℃および194℃、
溶融エンタルピー:143J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.79。
実施例6に相応して、実施例3で得られたPA 1013粒質物試料40kgを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、次のように変更される:
溶解温度:145℃、核形成温度:113℃、核形成時間:60分、沈殿温度:102℃、沈殿時間:60分、攪拌回転数:110rpm、
嵩密度452g/l、BET:4.40m2/g、
D(10%)=25μm D(50%)=59μm D(90%)=94μm、
微結晶融点Tm:182℃および190℃、
溶融エンタルピー:143J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.62。
実施例6に相応して、実施例1で得られたPA 1010粒質物試料および実施例6で使用されたRILSAN(登録商標)BMNO TL(ARKEMA)20kgずつを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、次のように変更される:
溶解温度:145℃、核形成温度:118℃、核形成時間:60分、沈殿温度:112℃、沈殿時間:60分、攪拌回転数:110rpm、
嵩密度498g/l、BET:1.40m2/g、
D(10%)=41μm D(50%)=66μm D(90%)=103μm、
微結晶融点Tm:192℃および198℃、
溶融エンタルピー:127J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.72。
溶解温度:155℃、核形成温度:119℃、核形成時間:60分、沈殿温度:108℃、沈殿時間:60分、攪拌回転数:110rpm、
嵩密度438g/l、BET:7.40m2/g、
D(10%)=44μm D(50%)=69μm D(90%)=104μm、
微結晶融点Tm:192℃および198℃、
溶融エンタルピー:127J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.72。
実施例6に相応して、実施例2で得られたPA 1012粒質物試料および実施例5で使用された未調整のPA 12 20kgずつを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、次のように変更される:
溶解温度:155℃、核形成温度:118℃、核形成時間:60分、沈殿温度:111℃、沈殿時間:60分、攪拌回転数:110rpm、
嵩密度425g/l、BET:8.10m2/g、
D(10%)=34μm D(50%)=62μm D(90%)=114μm、
微結晶融点Tm:198℃、
溶融エンタルピー:137J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.64。
実施例6に相応して、実施例3で得られたPA 1013粒質物試料および実施例6で使用された未調整のPA 12 20kgずつを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、次のように変更される:
溶解温度:145℃、核形成温度:114℃、核形成時間:60分、沈殿温度:101℃、沈殿時間:60分、攪拌回転数:110rpm、
嵩密度425g/l、BET:7.20m2/g、
D(10%)=23μm D(50%)=46μm D(90%)=78μm、
微結晶融点Tm:183℃、
溶融エンタルピー:117J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.64。
実施例6に相応して、実施例4で得られたPA 1212粒質物試料および実施例6で使用された未調整のPA 12 20kgずつを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、次のように変更される:
溶解温度:152℃、核形成温度:118℃、核形成時間:60分、沈殿温度:111℃、沈殿時間:60分、攪拌回転数:110rpm、
嵩密度408g/l、BET:8.1m2/g、
D(10%)=60μm D(50%)=85μm D(90%)=110μm、
微結晶融点Tm:186℃、
溶融エンタルピー:137J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.76。
実施例6に相応して、実施例5で得られた1012/12粒質物試料および実施例6で使用された未調整のPA 12 20kgずつを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、次のように変更される:
溶解温度:145℃、核形成温度:112℃、核形成時間:45分、沈殿温度:107℃、沈殿時間:60分、攪拌回転数:120rpm、
嵩密度424g/l、BET:3.2m2/g、
D(10%)=31μm D(50%)=54μm D(90%)=89μm、
微結晶融点Tm:185℃、
溶融エンタルピー:120J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.65。
実施例6に相応して、実施例5で得られたCoPA1012/12粒質物試料および実施例6で使用された未調整のPA 12 20kgずつを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、次のように変更される:
溶解温度:145℃、核形成温度:112℃、核形成時間:45分、沈殿温度:110℃、沈殿時間:60分、攪拌回転数:120rpm、
嵩密度410g/l、BET:4.8m2/g、
D(10%)=29μm D(50%)=52μm D(90%)=91μm、
微結晶融点Tm:185℃、
溶融エンタルピー:120J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.64。
実施例6に相応して、実施例2で得られたPA 1012粒質物試料および実施例5で使用された未調整のPA 12 2kgずつを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、次のように変更される:
溶解温度:142℃、核形成温度:なし、核形成時間:なし、沈殿温度:107℃、沈殿時間:120分、攪拌回転数:110rpm、
嵩密度426g/l、BET:5.80m2/g、
D(10%)=40μm D(50%)=62μm D(90%)=96μm、
微結晶融点Tm:184℃、
溶融エンタルピー:119J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.61。
実施例6に相応して、実施例2で得られたPA 1012粒質物試料および実施例5で使用された未調整のPA 12 2kgずつを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、次のように変更される:
溶解温度:142℃、核形成温度:なし、核形成時間:なし、沈殿温度:107℃、沈殿時間:120分、攪拌回転数:110rpm、
嵩密度409g/l、BET:7.50m2/g、
D(10%)=37μm D(50%)=55μm D(90%)=82μm、
微結晶融点Tm:185℃、
溶融エンタルピー:119J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.61。
実施例6に相応して、実施例3で得られたPA 1013粒質物試料6kgおよび実施例5で使用された未調整のPA 12 34kgを再沈殿させ、この場合沈殿条件は、次のように変更される:
溶解温度:147℃、核形成温度:113℃、核形成時間:30分、沈殿温度:109℃、沈殿時間:120分、攪拌回転数:110rpm、
嵩密度378g/l、BET:8.20m2/g、
D(10%)=28μm D(50%)=51μm D(90%)=83μm、
微結晶融点Tm:197℃、
溶融エンタルピー:124J/g、
相対溶液粘度ηrel:1.64。
加工条件:
処理室の加熱:165℃、
層厚:0.15mm、
レーザー出力:19W、
露光速度:1100mm/秒、
ハッチングの距離:0.3mm。
弾性率:1800MPa、
引張強さ:46.5MPa、
−30℃でのノッチ付衝撃強さ:5.45KJ/m2。
加工条件:
処理室の加熱:164℃、
層厚:0.15mm、
レーザー出力:19W、
露光速度:1100mm/秒、
ハッチングの距離:0.3mm。
弾性率:1800MPa、
引張強さ:48.6MPa、
−30℃でのノッチ付衝撃強さ:4.14KJ/m2。
加工条件:
処理室の加熱:167℃、
層厚:0.15mm、
レーザー出力:19W、
露光速度:1100mm/秒、
ハッチングの距離:0.3mm。
弾性率:1800MPa、
引張強さ:47.7MPa、
−30℃でのノッチ付衝撃強さ:4.2KJ/m2。
加工条件:
処理室の加熱:175℃、
層厚:0.15mm、
レーザー出力:19W、
露光速度:1100mm/秒、
ハッチングの距離:0.3mm。
弾性率:1800MPa、
引張強さ:51.0MPa、
ビカーA温度:176℃。
加工条件:
処理室の加熱:168℃、
層厚:0.15mm、
レーザー出力:19W、
露光速度:1100mm/秒、
ハッチングの距離:0.3mm。
弾性率:1650MPa、
引張強さ:49MPa。
加工条件:
処理室の加熱:169℃、
層厚:0.15mm、
レーザー出力:19W、
露光速度:1100mm/秒、
ハッチングの距離:0.3mm。
弾性率:1600MPa、
引張強さ:48MPa。
加工条件:
機械装置HiQ SLSシステム上での加工、
加工温度:169℃、
層厚:0.1mm、
レーザー出力:13W、
露光速度:5m/秒、
ハッチングの距離:0.3mm。
弾性率:1650MPa、
引張強さ:47MPa。
3DシステムSPro 60 HDHS上での加工、
加工温度:168℃、
層厚:0.1mm、
レーザー出力:58W、
露光速度:2m/秒、
ハッチングの距離:0.2mm。
弾性率:1800MPa、
引張強さ:48MPa。
3DシステムSPro 60 HDHS上での加工、
加工温度:169℃、
層厚:0.1mm、
レーザー出力:58W、
露光速度:12m/秒、
ハッチングの距離:0.2mm。
弾性率:1850MPa、
引張強さ:48MPa。
3DシステムSPro 60 HDHS上での加工、
加工温度:166℃、
層厚:0.1mm、
レーザー出力:58W、
露光速度:12m/秒、
ハッチングの距離:0.2mm。
弾性率:1750MPa、
引張強さ:40MPa。
処理室の加熱:168℃、
層厚:0.15mm、
レーザー出力:19W、
露光速度:1100mm/秒、
ハッチングの距離:0.3mm。
引張試験の結果:
弾性率:1750MPa、
引張強さ:50MPa、
−30℃でのノッチ付衝撃強さ:3.09KJ/m2、
ビカーA温度:165℃。
加工条件:
処理室の加熱:179℃、
層厚:0.15mm、
レーザー出力:19W、
露光速度:1100mm/秒、
ハッチングの距離:0.3mm。
弾性率:1750MPa、
引張強さ:48MPa、
−30℃でのノッチ付衝撃強さ:3.09KJ/m2、
ビカーA温度:165℃。
処理室の温度:169℃、
層厚:0.15mm、
レーザー出力:24W、
露光速度:1100mm/秒、
ハッチングの距離:0.3mm。
弾性率:1900MPa、
引張強さ:47MPa、
−30℃でのノッチ付衝撃強さ:2.92KJ/m2。
Claims (14)
- モノマー単位中に10〜12個の炭素原子を有するラクタムを重合させることによって、またはモノマー単位中に10〜12個の炭素原子を有する相応するω−アミノカルボン酸を重縮合させることによって製造された、ABタイプの少なくとも1つのポリアミドおよび
モノマー単位中にそれぞれ10〜14個の炭素原子を有するジアミンおよびジカルボン酸を重縮合させることによって製造された、AABBタイプの少なくとも1つのポリアミドを含有する、選択的にそれぞれの粉末層の領域を電磁エネルギーの導入によって溶融する、積層法で作業する方法に使用するためのポリマー粉末であって、
この場合ABタイプのポリアミドは、AABBコモノマー単位を20モル%まで含有することができ、およびAABBタイプのポリアミドは、ABモノマー単位を20モル%まで含有することができ、
前記粉末は、ABタイプの少なくとも1つのポリアミドおよびAABBタイプの少なくとも1つのポリアミドを一緒に沈殿させることによって得られる、上記ポリマー粉末。 - 前記粉末は、少なくともポリアミド11またはポリアミド12およびPA 1010、PA 1012、PA 1212またはPA 1013をベースとする少なくとも1つのホモポリアミドを含有する、請求項1記載のポリマー粉末。
- ABタイプのポリアミドは、AABBコモノマー単位を10モル%まで含有することができ、およびAABBタイプのポリアミドは、ABモノマー単位を10モル%まで含有することができる、請求項1記載のポリマー粉末。
- 前記粉末は、ABタイプのポリアミドおよびAABBタイプのポリアミドを質量比98:2〜2:98で含有する、請求項1から3までのいずれか1項に記載のポリマー粉末。
- 前記粉末は、ISO 307によりm−クレゾール中の0.5質量%の溶液中で測定された相対溶液粘度1.4〜2.1を有する、請求項1から4までのいずれか1項に記載のポリマー粉末。
- 前記粉末は、平均粒度10〜250μmを有する、請求項1から5までのいずれか1項に記載のポリマー粉末。
- 前記粉末は、流動助剤および金属石鹸から選択された助剤、および/またはガラス粒子、金属粒子および有機顔料および/または無機顔料から選択された充填剤を含有する、請求項1から6までのいずれか1項に記載のポリマー粉末。
- 請求項1から7までのいずれか1項に記載のポリマー粉末の製造法であって、それぞれのポリアミド成分は、1〜3個の炭素原子を有するアルコール中で一緒に加熱することにより溶液にされ、温度は、1つ以上の工程で混合ポリアミドが沈殿する温度に低下され、この混合ポリアミドは、溶剤と分離されおよび/または乾燥され、および場合により助剤または充填剤は、粉末中に混入される、請求項1から7までのいずれか1項に記載のポリマー粉末の製造法。
- ポリアミド成分は、130℃〜180℃の温度で自然発生的圧力下で溶液にされ、引続き温度は、1つ以上の工程で90℃〜128℃に低下される、請求項8記載の方法。
- 溶解後に温度は、10分間ないし3時間、110℃〜128℃に維持され、引続き温度は、1つ以上のさらなる工程で90℃〜118℃に低下される、請求項8または9に記載の方法。
- 選択的にそれぞれのポリマー粉末層の領域を電磁エネルギーの導入によって溶融する、積層法で作業する方法によって成形体を製造する方法であって、請求項1から7までのいずれか1項に記載のポリマー粉末が使用される、積層法で作業する方法によって成形体を製造する上記方法。
- 選択性は、サセプタ、抑制剤、吸収剤の塗布によって、マスク処理によって、またはレーザービームの焦点調節によって達成される、請求項11記載の方法。
- 請求項1から7までのいずれか1項に記載のポリマー粉末から、直接造形法によって得られた成形体。
- 成形体は、選択的にそれぞれの粉末層の領域が電磁エネルギーの導入により溶融される、積層法で作業する方法によって製造され、および選択性は、サセプタ、抑制剤、吸収剤の塗布、またはマスク処理、またはレーザービームの焦点調節によって達成される、請求項13記載の成形体。
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