含聚合物涂覆颗粒的粉末制造技术

本发明专利技术涉及用聚合物涂覆的填料的粉末，其在生产工艺的稳定性和密度方面具有优点，涉及该粉末在成形方法中的用途，和用该粉末通过逐层加工的方法将粉末层区域选择性熔化制成的成型体。在事先逐层熔化的区域冷却和固化后，可将成型体从粉末床取出。此外，根据本发明专利技术的成型体显示出比传统成型体更小的变形倾向。本发明专利技术还提供通过逐层加工方法制造成型体的方法，在该逐层加工方法中通过引入电磁能选择性熔化各粉末层区域，其中选择通过施加感受剂、吸收剂、抑制剂或通过掩膜来实现，其中使用根据权利要求1-12至少一项的粉末，特别是含有完全或部分用沉淀的聚合物涂覆的复合颗粒的粉末，其中玻璃颗粒均具有3-100?m的中值粒径d50。

【技术实现步骤摘要】
含聚合物涂覆颗粒的粉末本专利技术涉及基于用聚合物涂覆的填料的粉末，其在生产工艺的稳定性和密度方面具有优点涉及该粉末在成形方法中的用途，以及用该粉末通过逐层加工的方法将粉末层区域选择性熔化而制造的成型体。在事先逐层熔化的区域冷却和固化后，可将成型体从粉末床取出。此外，根据本专利技术的成型体显示出比传统成型体更小的变形倾向。近来经常遇到的一个任务是原型样机的快速提供。特别适宜的方法是基于粉末状材料加工，并且在其中逐层通过选择性熔化和固化制备所希望的结构。在这种情况中，在悬臂和底切处可以放弃支撑物，因为熔融区域周围的粉末床提供了足够的支撑作用。也取消移开支撑物的后续工作。本方法还适用于小批量生产。在此，所述逐层加工方法的选择性例如可以经由施加感受剂、吸收剂、抑制剂或通过掩膜或者经由聚焦的能量引入例如通过激光辐射，或者通过玻璃纤维实现。能量引入通过电磁辐射实现。特别适用于快速成型用途的方法是选择性激光烧结。在该方法中，塑料粉末在小室内用激光束选择性短暂照射，由此遇到激光束的粉末颗粒熔化。熔化的颗粒相互融合在一起，并且快速固化又成为固体块。通过对总是新施加的层重复照射，可以用此方法简单而快速地制造出三维的物体。在专利文献US6136948和WO 96/06881中详细地描述了用于由粉末状聚合物制造成型体的激光烧结的方法(快速成型)。大量的聚合物和共聚物被要求用于该用途，例如聚醋酸酯、聚丙烯、聚乙烯、离聚物和聚酰胺。其他良好适用的方法是如在WO 01/38061中描述的SIV方法或如在EP 1015 214中描述的方法。两种方法都是用大面积的红外加热来进行粉末的熔化。熔化的选择性在第一种方法中通过施加抑制剂来实现，在第二种方法中是通过掩膜来实现。在DE 10311438中描述了另一种方法。在此方法中，熔化所需的能量通过微波发生器来引入，并且选择性通过施加感受剂来实现。另外的合适的方法是用吸收剂起作用的那些，所述吸收剂包含在粉末中或通过喷墨法施加，如描述在 DE 102004012 682. 8, DE 102004 012 683. 6 和 DE 10 2004 020452. 7 中。对于提及的快速成型-或快速制造法(RP-或RM-法)可以使用粉末状基材，特别是聚合物，优选聚酯、聚氯乙烯、聚缩醛、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(N-甲基甲基丙烯酰亚胺)(PMMI )、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、离聚物、聚酰胺或其混合物。在WO 95/11006中描述了一种适用于激光烧结方法的聚合物粉末,其在通过差不扫描量热法测定熔化性能时，在10-20°C /min的扫描速率下，没有显示出熔化峰和重结晶峰的重叠，具有同样通过DSC测定的10%-90%的结晶度，具有30000-500000的数均分子量Mn并且其商Mw/Mn为1_5。DE 19747309描述了具有高熔点和高熔化焓的聚酰胺12-粉末的用途，其通过由十二碳内酰胺先开环再缩聚制得的聚酰胺的再沉淀制得。这是一种尼龙12。DE102004003485描述了具有至少一个型腔的颗粒用于在层构建的方法中使用的用途。这里，所有颗粒均包含至少一个型腔，而且这些具有型腔的颗粒通过引入电磁能量熔化。在现有技术中，有时将上述的粉末与玻璃珠混合来加强。但是，这种情况下的缺点是，在使用这样的粉末混合物时经常出现脱混现象，因此意在用此加强材料实现的机械性能的稳定性并非一直存在。玻璃珠比例过高的区域变得很脆并因此不可用，含玻璃珠过少的区域又比计划的软。脱混是由于聚合物颗粒和玻璃珠的密度不同而产生，并在这些粉末混合物每一次运输和使用时或多或少地渐趋明显。特别是如果在快速制造中所述粉末的使用自动进行，在所生产的部件上就很难形成可控制偏差的性能。为消除这些缺点，在DE102007019133A1中提出了一种复合粉末用于以通过引入电磁能选择性熔化各粉末层区域的逐层加工方法的应用，其中所述粉末具有至少一种聚合物粉末和发泡玻璃颗粒。这里也涉及聚合物粉末和发泡玻璃颗粒(干混混合物)。已经发现，由于较小的密度差异，发泡玻璃珠或发泡玻璃颗粒具有小的脱混倾向。但是，机械性能差是发泡玻璃珠或发泡玻璃颗粒的一个缺点，这一缺点同样表现在部件中。 本专利技术的目的是尽可能的消除脱混现象的问题，并且在成型体中获得意在用增强材料实现的机械性能稳定性的改善。这个技术目的已经通过将一种粉末用于以逐层加工方法用于制造成型体得以实现，在所述逐层加工方法中通过引入电磁能选择性熔化各粉末层区域，包含由全部或部分被沉淀的聚合物涂覆的玻璃颗粒制造的复合颗粒，其中所述玻璃颗粒具有3-100Mm的中值粒径d5(l。在此，该玻璃颗粒至少在一个空间方向上具有大于3Mm的中值粒径d5(l。因此每个空间方向可以为不同的尺寸。在所有三维空间方向上，所述玻璃颗粒均优选具有3-100Mm的中值粒径d50。在这里，所述玻璃颗粒的直径数据基于待形成复合颗粒的玻璃颗粒计。逐层制造成型体的方法优选是选择性激光烧结。由于聚合物和填料间牢固的结合，根据本专利技术的粉末基本上不再经历脱混问题，这导致在用该粉末制得的成型体中机械性能的稳定性改善。因为根据本专利技术的粉末不再出现脱混，所以在构建中可以由该粉末制造均一的部件或生产有均一品质的部件。由于通过聚合物和玻璃颗粒间牢固结合而长期均匀的组成，所述粉末的可回收性在数个阶段后也显著提高。在使用根据本专利技术的粉末时存在优点。例如根据本专利技术的粉末可以以较大的包装单元贮存、运输和使用而不会出现脱混。因此在进行激光烧结法时可以实现更大的产品容器，即是说，在产品存储容器中可以装入更多粉末，或样品的进料容器的尺寸可以更大，而不会由此对得到的部件的性能产生不利的影响。此外，容器内的流态化不导致在现有技术中经常观察到的脱混，而这会出现。本专利技术的粉末因为具有聚合物的外壳，所以由激光引入的能量更均匀。在现有技术粉末的情况下，激光有时射在聚合物颗粒上，有时射在填料颗粒上。视填料种类而定，在试验中从能量的几乎完全吸收到几乎完全反射均可能出现。在根据本专利技术的粉末中则有利地避免了此问题。出人意外地已经发现，可通过使用与聚合物牢固结合(复合颗粒)的玻璃颗粒作为增强材料，通过逐步加工的方法(在所述方法中选择性融化各粉末层)生产在变形性方面具有优点而且于此同时在加工稳定性方面比得自现有技术的增强聚合物粉末的那些成型体具有更好性能的成型体。在一个优选的实施方式中，所述玻璃颗粒选自实心玻璃珠、中空玻璃珠、多孔玻璃珠、发泡玻璃颗粒。各玻璃颗粒可能以下列形状形成球形、薄片状或长条形。此外，各玻璃颗粒可以是尖棱的、修圆的或光滑的。在施加待沉淀的聚合物前，可将所述玻璃颗粒另外用上浆剂涂覆。现有技术中已知的所有物质都可用作上浆剂，优选使用氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基娃烧、缩水甘油酿氧基丙基二甲氧基娃烧或氣丙基二乙氧基娃烧。在另一个优选的实施方式中，玻璃颗粒的玻璃种类选自石英玻璃、钠钙玻璃、钠钙硅酸盐玻璃、浮法玻璃、铅晶质玻璃、硼硅酸盐玻璃、E玻璃、A玻璃、E-CR玻璃、C玻璃、D玻璃、R玻璃、S玻璃、AR玻璃、搪瓷、硫属玻璃I和硫属玻璃2。特别优选的是E玻璃(用于玻璃纤维)和浮法玻璃。E玻璃是一种具有7-15重量％的氧化硼比例且低于2重量％的碱比例的铝-硼硅酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于以逐层加工方法制造成型体的粉末，在所述逐层加工方法中通过引入电磁能选择性熔化各粉末层区域，包含由用沉淀的聚合物完全或部分涂覆的玻璃颗粒制造的复合颗粒，其中所述玻璃颗粒具有3？100μm的中值粒径d50。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S蒙沙伊默，W迪克曼，FE鲍曼，S黑塞尔格尔德曼，K瓦恩克，H施特默，S阿尔特坎佩尔，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：