Použitie polyarylénéterketónového prášku pri beznástrojovom trojrozmernom výrobnom spôsobe založenom na prášku a tvárnené diely ním vyrobené

Číslo patentu: E 4332

Dátum: 28.10.2005

Autori: Kreidler Patrick, Monsheimer Sylvia, Richter Alexander, Grebe Maik

Je ešte 15 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Rýchla výroba prototypov je vposlednej dobe často stanovovaným cieľom. Obzvlášť vhodné sú spôsoby, ktoré pracujú na báze práškových materiálov a pri ktorých sa požadované štruktúry vyrábajú po vrstvách selektívnym roztavením a tuhnutím. Spôsoby sú však vhodne aj na výrobu malých sérií.0002 Vynález sa týka použitia porézneho polyarylénéterketónu (PAEK) s povrchom BET medzi l a 60 m 2/ g, výhodne medzi 5 a 45 mZ/g, obzvlášť výhodne medzi 15 a 40 mZ/g, ktorý je rozomletý na prášok, ako aj modifikácií tohto prášku, jeho použitia pri spôsobe pracujúcom po vrstvách, pomocou ktorého sa selektivne roztavia oblasti práškovej vrstvy vnesením elektromagnetíckej energie, ako aj tvarovaných telies vyrobených uvedeným spôsobom.0003 Porézny polyarylénéterketón (PAEK) sa zvyčajne vyrába reakciou aromatickej dihalogenovanej zlúčeniny s bisfenolom a/alebo halogénfenolmi v prítomnosti uhličítanu alebo hydrogenuhličitanu alkalického kovu alebo kovu alkalických zemín vo vysokovriacom aprotíckom rozpúšťadle, pričom vznikne PAEK, vybratia a ponechanía taveniny stuhnúť, prípadne mletia,napr. v kladivkovom mlyne, extrahovania vzníknutých častíc jedným alebo viacerými organickými rozpúšťadlami s cieľom odstrániť reakčné rozpúšťadlo, ako aj vodou s cieľom odstrániť anorganické solí, a následného sušenia. Častice na extrakciu sa môžu zreakčnej zmesi vyrobit okrem mletia aj granuláciou extrudovaných strún, nanášaním kvapiek na chladený kovový pás,pomocou tzv. príllingu alebo sprejovým sušením. Stupeň poréznosti získaný po extrakcii závisí najmä od obsahu reakčného rozpúšťadla V produkte na extrakciu. Preto je výhodné pri sprejovom sušení odstrániť len časť rozpúšťadla. Inak spôsob, ktorým sa vyrábajú častice na extrakciu, nie je kritický.0004 Výrobný spôsob PAEK s následnou extrakciou sa opisuje V značnom počte patentových prihlášok, napríklad EP-A-O 001 879, EP-A-O 182 648, EP-A-O 244 167 a EP-A-O 322 151.0005 V rámci vynálezu sa však môže vo vhodnom vysokovriacom aprotickom rozpúšťadlerozpustiť aj PAEK, ktorý je prípadne vyrobený iným spôsobom a ktorý je v kompaktnej forme, Lnapr. vpodobe granulátu, a potom sa horúci roztok prevedie do formy častíc a extrahuje sa jedným alebo viacerými organickýmí rozpúšťadlami, tak ako sa opisuje pre taveninu získanú pri reakcii.0006 Vysokovriacim aprotickým rozpúšťadlom je podľa stavu techniky výhodne zlúčeninaV ktorom T predstavuje priamu väzbu, atóm kyslíka alebo dva atómy Vodíka Z a Z sú vodík alebo fenylové skupiny. Výhodne tu ide o difenylsulfón. 0007 PAEK obsahuje jednotky vzorcov(-Ar-X-) a (-Ar-Y-), kde Ar a Ar predstavujú dvojväzbový aromatický zvyšok, výhodne 1,4-fenylén, 4,4-bifenylén,ako aj 1,4-, 1,5- alebo 2,6-naftylén, X je elektrónakceptomá skupina, výhodne karbonyl alebo sulfonyl, zatiaľ čo Y predstavuje skupinu, ako je O, S, CHz, izopropylidén alebo podobné skupiny. Pritom by malo aspoň 50 , výhodne aspoň 70 , a obzvlášť výhodne aspoň 80 skupín X predstavovať karbonylovú skupinu, zatiaľ čo aspoň 50 , výhodne aspoň 70 , a obzvlášť výhodne aspoň 80 skupín Y by malo pozostávať z kyslíka.0008 V rámci obzvlášť výhodného uskutočnenia pozostáva 100 skupín X z karbonylových skupín a 100 skupín Y z kyslíka. V rámci tohto uskutočnenia môže byť PAEK napríklad polyéteréterketón (PEEK vzorce I), polyéterketón (PEK vzorec II), polyéterketónketón (PEKK vzorec lll) alebo polyéteréterketónketón (PEEKKg vzorec IV), samozrejme sú však možné aj iné0009 PAEK je vo všeobecnosti čiastočne kryštalický, čo sa prejavuje napríklad pri DSC analýze nájdením teploty topenia kryštalitu Tm, ktorá vo väčšine prípadov rádovo leží približne pri 300 °C alebo vyššie. Vynález sa však môže aplikovat aj na amorfný PAEK. Vo všeobecnosti platí, že sulfonylové skupiny, bifenylćnové skupiny, naftylénové skupiny alebo objemné skupiny Y, napr. izopropylidćnová skupina, znižujú kryštalinitu.0010 V rámci výhodného uskutočnenia predstavuje viskozitné číslo namerané podľa DIN EN ISO 307 V roztoku 250 mg PAEK v 50 ml 96 (hmotn.) H 2 S 04 pri teplote 25 °C približne 20 až 150 cm 3/g a výhodne so až 120 cm 3/g.0011 Povrch BET sa stanovuje podľa DIN ISO 6613 l.0012 Porézny PAEK sa môže mlieť pri teplote miestnosti alebo pri zvýšenej teplote, na zlepšenie mletia a výťažku mletia je však výhodné uskutočňovať mletie pri nižšej teplote,výhodne pri teplote pod 0 °C, obzvlášť výhodne pri teplote pod -20 °C, a mimoriadne výhodne pri teplote pod -40 °C. Na mletie sú okrem iného vhodné kolíkove mlyny, protiprúdové mlyny s fluidným lôžkom alebo nárazové tanierové mlyny. Pritom porézna štruktúra PAEK určeného na mletie zaisťuje slabé miesta, ktoré za uvedených podmienok vedú k zlomu.0013 Pomletý materiál sa môže neskôr roztriediť alebo preosiať. V závislosti od použitého mletého materiálu a nasledujúcom spôsobe separácíe sa môže vyrobiť jemne práškový PAEK použiteľný pre spôsob podľa vynálezu so stredným priemerom častíc (dgo) od 30 do 150 um, výhodne od 45 do 120 m, obzvlášť výhodne od 48 do 100 m.0014 Stanovenie priemerov častíc a ich rozdelenie sa uskutočňuje pomocou laserovej difrakcie podľa DIN ISO 13320-1.0015 Na výrobu tvarovaných dielov podľa vynálezu sú obzvlášť vhodné spôsoby, ktoré pracujú na báze práškových termoplastických materiálov a pri ktorých sa požadované štruktúry vyrábajúpo vrstvách selektívnym roztavením a tuhnutím. Pri tom, sa v pripade presahov a podrezov dázaobisť bez podporných konštrukcií, lebo práškové lôžko obklopujúce roztavené oblasti poskytuje dostatočný podpemý účinok. Takisto odpadajú dodatočne práce v podobe odstraňovania podpier. Spôsoby sú vhodné aj na výrobu malých sérii.0016 Predkladaný vynález sa týka spôsobu použitia prášku na báze PAEK, ako aj tvarovaných telies vyrobených spôsobom pracujúcim po vrstvách, pomocou ktorého sa selektívne roztavia oblasti vrstvy vnesenim elektromagnetickej energie, pričom sa použije tento prášok. Roztavené oblasti tuhnú pri ochladení a vytvárajú pri tom požadované tvarované teleso. Nadbytočný práškový materiál sa odstráni.0017 Jedným spôsobom, ktorý je obzvlášť vhodný na účely rýchleho prototypovania (rapid prototyping) alebo rýchlej výroby (rapid manufacturing) je laserové spekanie. Pri tomto spôsobe sa prášky umelej hmoty v komore krátko selektivne ožiaria laserovým lúčom, čím sa častice prášku, ktoré sú zasiahnuté laserovým lúčom, roztavia. Roztavené častice navzájom splývajú a po ochladení opäť stuhnú do tuhej hmoty. Opakovaným ožarovaním vždy novo nanesených vrstiev sa pomocou tohto spôsobu môžu ľahko a rýchlo vyrobiť zložité trojrozmerné telesá.0018 Okrem laserového spekania však existuje rad ďalších vhodných spôsobov. Selektivita spôsobov pracujúcich po vrstvách sa pritom môže dosiahnuť pomocou nanesenia susceptorov,absorbérov alebo inhibítorov, alebo pomocou masiek, alebo pomocou zameraného vnesenia energie, ako napriklad pomocou laserového lúča, alebo pomocou kábla zo sklených vlákien. 0019 Ďalej sa opisuje niekoľko spôsobov, pomocou ktorých sa z prášku podľa vynálezu dajú vyrobiť tvarované diely podľa vynálezu bez toho, aby na nich bol vynález obmedzený.0020 Spôsob laserového spekania (rýchleho prototypovania) na výrobu tvarovaných telies z práškových polymérov sa podrobne opisuje v patentových spisoch US 6,136,948 a WO 96/06881 (oba DTM Corporation). Na toto použitie sa nárokuje celý rad polymérov a kopolymérov, ako sú polyacetát, polypropylén, polyetylén, ionoméry a polyamid ll.0021 Pri metóde laserového spekania vzniká teleso typu bloku, ktoré jednak pozostáva zpožadovaných konštrukčných dielov a jednak, a väčšinou zprevažnej časti, zneožiareného prášku, takzvaného prášku na recykláciu, ktorý v tomto bloku zostáva s konštrukčnými dielmi až do vybratía zforrny, resp. vyklepania. Na konštrukčné diely má podporný účinok, takže sú pomocou metódy laserového spekania realizovateľne presahy a podrezy bez podporných konštrukcií. V závislosti od druhu použitého prášku sa môže neožiarený prášok po preosiati apridaní nového prášku použit v rámci ďalšieho procesu výstavby (recyklácia).

MPK / Značky

MPK: C08J 5/00, B29C 67/00, B22F 3/10, C08G 65/00

Značky: prášků, polyarylénéterketónového, beznástrojovom, výrobnom, použitie, trojrozmernom, vyrobené, založenom, tvárnené, spôsobe, diely

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/23-e4332-pouzitie-polyaryleneterketonoveho-prasku-pri-beznastrojovom-trojrozmernom-vyrobnom-sposobe-zalozenom-na-prasku-a-tvarnene-diely-nim-vyrobene.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Použitie polyarylénéterketónového prášku pri beznástrojovom trojrozmernom výrobnom spôsobe založenom na prášku a tvárnené diely ním vyrobené</a>

Podobne patenty