FR3146477A1 - Powder mix - Google Patents
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- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
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-
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- C08J2371/10—Polyethers derived from hydroxy compounds or from their metallic derivatives from phenols
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-
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Abstract
L’invention concerne un mélange à sec de poudres comprenant : une poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) ayant une distribution de taille de particules, pondérée par le volume, mesurée par diffraction laser, selon la norme ISO 13320 : 2009, de telle sorte que le diamètre médian D50 est tel que D50 ≤ 300 µm, et une charge nucléante sous forme pulvérulente, la charge nucléante étant choisie parmi un silicate, un matériau carboné, ou leur mélange, la charge nucléante représentant de 0,1% à 2% en poids, par rapport au poids total de poudre à base de poly-aryl-éther-cétone et de charge nucléante. Figure pour l’abrégé : Figure 1The invention relates to a dry mixture of powders comprising: a poly-aryl-ether-ketone(s)-based powder having a volume-weighted particle size distribution, measured by laser diffraction, according to ISO 13320:2009, such that the median diameter D50 is such that D50 ≤ 300 µm, and a nucleating filler in powder form, the nucleating filler being selected from a silicate, a carbonaceous material, or their mixture, the nucleating filler representing from 0.1% to 2% by weight, relative to the total weight of poly-aryl-ether-ketone-based powder and nucleating filler. Figure for abstract: Figure 1
Description
L'invention concerne le domaine des poudres de poly-aryl-éther-cétone(s).The invention relates to the field of poly-aryl-ether-ketone(s) powders.
Plus particulièrement, l'invention concerne une formulation sous forme pulvérulente à base de poly-aryl-éther-cétone(s), pouvant notamment être utilisée pour le frittage couche à couche provoqué par rayonnement(s) électromagnétique(s) d’un objet tridimensionnel.More particularly, the invention relates to a formulation in powder form based on poly-aryl-ether-ketone(s), which can in particular be used for the layer-by-layer sintering caused by electromagnetic radiation(s) of a three-dimensional object.
Les poly-aryl-éther-cétones (PAEKs) sont des polymères techniques haute performance bien connus. Ils peuvent être utilisés pour des applications contraignantes en température et/ou en contraintes mécaniques, voire chimiques. Ils peuvent également être utilisés pour des applications demandant une excellente résistance au feu et peu d’émission de fumées ou de gaz toxiques. Ils présentent enfin une bonne biocompatibilité. On retrouve ces polymères dans des domaines aussi variés que l’aéronautique et le spatial, les forages off-shore, l’automobile, le ferroviaire, la marine, l’éolien, le sport, le bâtiment, l’électronique ou encore les implants médicaux.Poly-aryl-ether-ketones (PAEKs) are well-known high-performance technical polymers. They can be used for applications requiring high temperature and/or mechanical or even chemical constraints. They can also be used for applications requiring excellent fire resistance and low emissions of smoke or toxic gases. Finally, they have good biocompatibility. These polymers are found in fields as varied as aeronautics and space, offshore drilling, automotive, railway, marine, wind, sports, construction, electronics and medical implants.
Nonobstant ces propriétés avantageuses, il est parfois nécessaire de formuler les poly-aryl-éther-cétones afin de répondre à des cahiers des charges spécifiques. Ainsi, on peut rechercher à formuler une composition permettant d’obtenir des objets plus ductiles pour accommoder de nouveaux modes d’utilisation, avec par exemple une possibilité de traction et/ou de flexion plus importantes, sans occasionner la rupture de l’objet. On peut notamment rechercher à formuler une composition à base de poly-aryl-éther-cétone(s) pour en augmenter la déformation à rupture et/ou pour en augmenter la contrainte à la rupture, par rapport aux mêmes compositions non formulées.Notwithstanding these advantageous properties, it is sometimes necessary to formulate polyaryl ether ketones in order to meet specific specifications. Thus, one may seek to formulate a composition making it possible to obtain more ductile objects to accommodate new modes of use, with for example a possibility of greater traction and/or bending, without causing the object to break. One may in particular seek to formulate a composition based on polyaryl ether ketone(s) to increase its deformation at break and/or to increase its stress at break, compared to the same unformulated compositions.
Le besoin de fournir de telles compositions formulées existe en particulier pour des procédés de fabrication d’articles utilisant des compositions sous forme pulvérulente. Un exemple de procédé, qui est particulièrement détaillé par la suite dans la présente demande, est un procédé de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqué par rayonnement(s) électromagnétique(s). D’autres exemples de procédés nécessitant une composition pulvérulente sont le revêtement, par exemple de métaux, à partir d’une poudre, le moulage par compression de poudre, le moulage par compression-transfert de poudre, ou encore l’imprégnation de fibres par une poudre de résine pour la fabrication de semi-produits, la poudre pouvant être utilisée en lit fluidisé ou dispersée dans une solution aqueuse.The need to provide such formulated compositions exists in particular for methods of manufacturing articles using compositions in powder form. An example of a method, which is particularly detailed later in the present application, is a method of constructing layer-by-layer objects by sintering caused by electromagnetic radiation(s). Other examples of methods requiring a powder composition are coating, for example metals, from a powder, powder compression molding, powder compression-transfer molding, or even impregnation of fibers with a resin powder for the manufacture of semi-finished products, the powder being able to be used in a fluidized bed or dispersed in an aqueous solution.
Il est connu que l’ajout de charges à une composition polymère influe notamment sur la cristallisation et/ou la microstructure de cette composition. La nature de la charge ainsi que la proportion dans laquelle cette dernière est additivée peut permettre de faire varier certaines propriétés visées, comme le montre plusieurs exemples ci-dessous de l’art antérieur.It is known that the addition of fillers to a polymer composition influences in particular the crystallization and/or the microstructure of this composition. The nature of the filler as well as the proportion in which the latter is additivated can make it possible to vary certain targeted properties, as shown by several examples below of the prior art.
La demande US7790841 divulgue par exemple des compositions de thermoplastiques avec des nanoparticules, les nanoparticules permettant d’augmenter la vitesse de cristallisation, le taux de cristallinité, et la densité de la composition. Sont notamment exemplifiés des mélanges obtenus par mélange en fusion de polyéthercétonecétone et de silice. L’exemple 1a de US7790841 divulgue notamment l’introduction de 1-2% wt de silice hydrophile (Aerosil® R150) ou de silice hydrophobe (Aerosil® R202). Cette demande de brevet ne divulgue pas de formulation sous forme pulvérulente.Application US7790841 discloses for example thermoplastic compositions with nanoparticles, the nanoparticles making it possible to increase the crystallization rate, the crystallinity rate, and the density of the composition. In particular, examples are mixtures obtained by melt mixing of polyetherketoneketone and silica. Example 1a of US7790841 discloses in particular the introduction of 1-2% wt of hydrophilic silica (Aerosil® R150) or hydrophobic silica (Aerosil® R202). This patent application does not disclose a formulation in powder form.
Selon un autre aspect, il est connu que l’ajout d’une faible quantité de silice hydrophile en mélange à sec avec une poudre de PEKK permet d’obtenir un bon compromis entre la coulabilité de la poudre et sa coalescence au moment du frittage. La demande US2016333190 exemplifie notamment un mélange à sec de poudre de polyéthercétonecétone et de 0,2% en poids de silice hydrophile (CAB-O-Sil® M-5).Néanmoins cette demande n’étudie pas l’influence de la silice hydrophile sur la cristallisation et/ou la microstructure de l’objet fritté.According to another aspect, it is known that the addition of a small amount of hydrophilic silica in dry mixing with a PEKK powder makes it possible to obtain a good compromise between the flowability of the powder and its coalescence at the time of sintering. Application US2016333190 exemplifies in particular a dry mixture of polyetherketoneketone powder and 0.2% by weight of hydrophilic silica (CAB-O-Sil® M-5). However, this application does not study the influence of the hydrophilic silica on the crystallization and/or the microstructure of the sintered object.
La demande US20210403652 divulgue des compositions pour frittage laser de poudres comprenant un polymère et un additif, l’additif étant un noir de carbone ou un graphite. L’objectif ici est d’identifier des additifs qui ne modifient ni la cristallinité, ni la cristallisation du polymère. Sont notamment exemplifiées des compositions de mélanges à sec de poudres de polyamide et de 0,09 %wt de noir de carbone ou de graphite. L’objet obtenu par frittage à partir de ces mélanges de poudres a des sphérulites de même taille (voir figures 7 et 8) que celles d’objet fritté à partir de poudre non-additivée (voir Figure 6), de l’ordre de 20 µm.Application US20210403652 discloses compositions for laser sintering of powders comprising a polymer and an additive, the additive being a carbon black or a graphite. The objective here is to identify additives that do not modify either the crystallinity or the crystallization of the polymer. In particular, compositions of dry mixtures of polyamide powders and 0.09 wt% of carbon black or graphite are exemplified. The object obtained by sintering from these powder mixtures has spherulites of the same size (see Figures 7 and 8) as those of an object sintered from non-additive powder (see Figure 6), of the order of 20 µm.
Enfin il est connu de la demande WO2021069833 que le compoundage de granulés d’une composition de PAEK et d’une certaine quantité de talc, permet de rendre les granulés plus fragiles que des granulés constitués de PEKK. Ces granulés peuvent être broyés en une poudre adaptée pour un procédé de frittage laser. Les objets frittés avec la poudre ainsi formulée ont pour avantage d’avoir un module élastique plus élevé que ceux frittés avec une poudre non formulée. Sont notamment exemplifiés des poudres de PEKK comprenant 30% en poids de talc, le PEKK formant une matrice incorporant le talc.Finally, it is known from application WO2021069833 that the compounding of granules of a composition of PAEK and a certain amount of talc makes it possible to make the granules more fragile than granules made of PEKK. These granules can be ground into a powder suitable for a laser sintering process. The objects sintered with the powder thus formulated have the advantage of having a higher elastic modulus than those sintered with a non-formulated powder. Examples include PEKK powders comprising 30% by weight of talc, the PEKK forming a matrix incorporating the talc.
Aucune des formulations de l’art antérieur ne répond aux besoins précités. La présente invention se propose ainsi de fournir une formulation sous forme pulvérulente à base de poly-aryl-éther-cétone(s), additivée, permettant la fabrication d’objets plus ductiles.None of the formulations of the prior art meet the aforementioned needs. The present invention thus proposes to provide a formulation in powder form based on poly-aryl-ether-ketone(s), with additives, allowing the manufacture of more ductile objects.
Objectif de l’inventionObjective of the invention
L’objectif de l’invention est de fournir une composition pulvérulente additivée permettant de fabriquer des objets ayant un plus grand allongement à la rupture et/ou une plus grande contrainte à la rupture dans un procédé utilisant des poudres, par exemple un procédé de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqué par rayonnement(s) électromagnétique(s), par rapport à une composition non-additivée.The aim of the invention is to provide an additive-containing powder composition for manufacturing objects having a greater elongation at break and/or a greater breaking stress in a process using powders, for example a process for constructing layer-by-layer objects by sintering caused by electromagnetic radiation(s), compared to a non-additive composition.
Un autre objectif, au moins selon certains modes de réalisation, est de fournir une telle composition pulvérulente additivée ayant des propriétés analogues à une composition non-additivée en matière de gauchissement lorsqu’elle est mise en œuvre pour la fabrication d’un objet.Another objective, at least according to certain embodiments, is to provide such an additive powder composition having properties similar to a non-additive composition in terms of warping when it is used for the manufacture of an object.
Un autre objectif est, au moins selon certains modes de réalisation, de fournir une composition pulvérulente additivée facile à mettre en œuvre techniquement, et préférablement ayant un faible coût additionnel de revient.Another objective is, at least according to certain embodiments, to provide an additive powder composition which is easy to implement technically, and preferably having a low additional cost.
L’invention concerne un mélange à sec de poudres comprenant une poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) ayant une distribution de taille de particules, pondérée par le volume, mesurée par diffraction laser, selon la norme ISO 13320 : 2009, de telle sorte que le diamètre médian D50 est tel que D50 ≤ 300 µm, et une charge nucléante sous forme pulvérulente. La charge nucléante sous forme pulvérulente est choisie parmi un silicate, un matériau carboné, ou leur mélange. La charge nucléante représente de 0,1% à 2% en poids, par rapport au poids total de poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) et de charge nucléante.The invention relates to a dry powder mixture comprising a poly-aryl-ether-ketone(s)-based powder having a volume-weighted particle size distribution, measured by laser diffraction, according to ISO 13320:2009, such that the median diameter D50 is such that D50 ≤ 300 µm, and a nucleating filler in powder form. The nucleating filler in powder form is selected from a silicate, a carbonaceous material, or a mixture thereof. The nucleating filler represents from 0.1% to 2% by weight, relative to the total weight of poly-aryl-ether-ketone(s)-based powder and nucleating filler.
Selon certains modes de réalisation, la charge nucléante représente de 0,5% à 1,5% en poids, et préférentiellement de 0,8% à 1,2% en poids, par rapport au poids total de poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) et de charge nucléante.According to certain embodiments, the nucleating charge represents from 0.5% to 1.5% by weight, and preferably from 0.8% to 1.2% by weight, relative to the total weight of powder based on poly-aryl-ether-ketone(s) and nucleating charge.
Selon certains modes de réalisation, la poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) est essentiellement constituée ou constituée de poly-aryl-éther-cétone(s).In some embodiments, the poly-aryl ether ketone(s)-based powder consists essentially of or consists of poly-aryl ether ketone(s).
Selon certains modes de réalisation, le poly-aryl-éther-cétone est un polyéthercétonecétone.In some embodiments, the poly-aryl-ether-ketone is a polyetherketoneketone.
Selon certains modes de réalisation, le poly-aryl-éther-cétone est un polyéthercétonecétone essentiellement constitué de, et préférentiellement constitué de : un motif de répétition téréphtalique et, le cas échéant, un motif de répétition isophtalique, le motif de répétition téréphtalique (« motif T ») ayant pour formule :In some embodiments, the poly-aryl ether ketone is a polyether ketone ketone consisting essentially of, and preferably consisting of: a terephthalic repeating unit and, where appropriate, an isophthalic repeating unit, the terephthalic repeating unit (“T unit”) having the formula:
le motif isophtalique (« motif I ») ayant pour formule :the isophthalic unit (“I unit”) having the formula:
la proportion massique de motifs T par rapport à la somme des motifs T et I pouvant varier de 0% à 85%. Pour une utilisation du mélange de poudres dans un procédé de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqué par un rayonnement électromagnétique, la proportion massique de motifs T par rapport à la somme des motifs T et I est préférentiellement de 0% à 25% ou de 45% à 75%, de manière davantage préférée de 0% à 15% ou de 55% à 65, et notamment d’environ 0% ou d’environ 60%.the mass proportion of T units relative to the sum of the T and I units may vary from 0% to 85%. For use of the powder mixture in a method of constructing layer-by-layer objects by sintering caused by electromagnetic radiation, the mass proportion of T units relative to the sum of the T and I units is preferably from 0% to 25% or from 45% to 75%, more preferably from 0% to 15% or from 55% to 65%, and in particular approximately 0% or approximately 60%.
Selon certains modes de réalisation, notamment quand le mélange de poudres selon l’invention est utilisé dans un procédé de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqué par un rayonnement électromagnétique, la poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) a avantageusement une distribution de taille de particules, pondérée par le volume, mesurée par diffraction laser, selon la norme ISO 13320 : 2009, de telle sorte que le diamètre médian D50 a une valeur de 40 µm à 80 µm.According to certain embodiments, in particular when the powder mixture according to the invention is used in a method of constructing layer-by-layer objects by sintering caused by electromagnetic radiation, the powder based on poly-aryl-ether-ketone(s) advantageously has a particle size distribution, weighted by volume, measured by laser diffraction, according to the ISO 13320: 2009 standard, such that the median diameter D50 has a value of 40 µm to 80 µm.
Selon certains modes de réalisation, la charge nucléante est un talc. La taille de particules pondérée par le volume, mesurée par diffraction laser, selon la norme ISO 13320 : 2009, de telle sorte que le diamètre médian d50 peut notamment être telle que d50≤ 10 µm, et préférentiellement telle que d50≤ 5 µm. Selon des modes de réalisation particuliers, le diamètre médian d50 est tel que d50≤ 2 µm.According to some embodiments, the nucleating charge is a talc. The volume-weighted particle size, measured by laser diffraction, according to ISO 13320:2009, such that the median diameter d50 may in particular be such that d 50 ≤ 10 µm, and preferably such that d 50 ≤ 5 µm. According to particular embodiments, the median diameter d50 is such that d 50 ≤ 2 µm.
Avantageusement le rapport D50/d50est compris entre 10 et 500, préférentiellement entre 25 et 250, et de manière davantage préférée entre 40 et 150.Advantageously, the ratio D 50 /d 50 is between 10 and 500, preferably between 25 and 250, and more preferably between 40 and 150.
Selon certains modes de réalisation, la charge nucléante est un matériau carboné. Le matériau carboné peut notamment être choisi parmi la liste constituée de noir de carbone, de nanotubes de carbone, de graphène, ou leur mélange. Le matériau carboné a avantageusement une surface spécifique BET supérieure ou égale à 200 g/m2.According to certain embodiments, the nucleating charge is a carbon material. The carbon material may in particular be chosen from the list consisting of carbon black, carbon nanotubes, graphene, or their mixture. The carbon material advantageously has a BET specific surface area greater than or equal to 200 g/m 2 .
Selon certains modes de réalisation, notamment quand le mélange de poudres selon l’invention est utilisé dans un procédé de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqué par un rayonnement électromagnétique, la viscosité de(s) poly-aryl-éther-cétone(s) est choisie dans la gamme allant de 400 Pa.s à 1000 Pa.s, telle que mesurée à 380°C et à 1 Hz en géométrie plan/plan.According to certain embodiments, in particular when the mixture of powders according to the invention is used in a method of constructing layer-by-layer objects by sintering caused by electromagnetic radiation, the viscosity of the poly-aryl-ether-ketone(s) is chosen in the range from 400 Pa.s to 1000 Pa.s, as measured at 380°C and at 1 Hz in plane/plane geometry.
La présente invention concerne également une utilisation du mélange selon l’invention dans un procédé de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqués par rayonnement(s) électromagnétique(s). D’autres utilisations possibles sont également décrites.The present invention also relates to a use of the mixture according to the invention in a method of constructing layer-by-layer objects by sintering caused by electromagnetic radiation(s). Other possible uses are also described.
La présente invention concerne également un objet fabriqué à partir d’un procédé utilisant un mélange de poudres selon l’invention. L’objet a des sphérulites ayant une taille maximale de sphérulites au moins 2 fois inférieure, à celle d’un objet obtenu à partir du même procédé mais utilisant uniquement la poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) présente dans ledit mélange de poudres.The present invention also relates to an object manufactured from a method using a mixture of powders according to the invention. The object has spherulites having a maximum spherulite size at least 2 times smaller than that of an object obtained from the same method but using only the powder based on poly-aryl-ether-ketone(s) present in said mixture of powders.
Enfin, la présente invention concerne également un objet fabriqué à partir d’un procédé utilisant un mélange de poudres selon l’invention. L’objet a un allongement à la rupture supérieur d'au moins 5% et/ou une contrainte à la rupture supérieure d'au moins 5%, par rapport à celle(s) d’un objet obtenu à partir du même procédé mais utilisant uniquement la poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) présente dans ledit mélange de poudres.Finally, the present invention also relates to an object manufactured from a process using a mixture of powders according to the invention. The object has an elongation at break greater than at least 5% and/or a breaking stress greater than at least 5%, compared to that(s) of an object obtained from the same process but using only the powder based on poly-aryl-ether-ketone(s) present in said mixture of powders.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
On entend par « poudre » signifier un état fractionné de la matière, se présentant généralement sous forme de particules de très petite taille, en général de l’ordre de la centaine de micromètre ou moins. On entend par «pulvérulente» signifier un état de la matière, notamment un état d’une composition, qui est dans son ensemble sous la forme d’une poudre."Powder" means a fractionated state of matter, generally in the form of particles of very small size, generally of the order of a hundred micrometers or less. "Powdery" means a state of matter, in particular a state of a composition, which is as a whole in the form of a powder.
La distribution des tailles de particules d’une poudre peut être mesurée par diffraction laser selon la norme ISO 13320:2009. La distribution de tailles de particules de la poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) peut par exemple être mesurée sur un diffractomètre Malvern de type Insitec®. Les règles de représentation de résultats d’une distribution de taille de particules sont données par la norme ISO 9276–parties 1 à 6. On entend par «D50» signifier la valeur du diamètre des particules de poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) pour que la fonction cumulative de distribution des diamètres des particules, pondérée par le volume, soit égale à 50%. De même, les termes «D10» et «D90» signifient respectivement les diamètres correspondants pour que la fonction cumulative des diamètres des particules de poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s), pondérée par le volume, soit égale à 10%, et respectivement, à 90%. On entend par «d50» signifier la valeur du diamètre des particules de charge nucléante sous forme pulvérulente pour que la fonction cumulative de distribution des diamètres des particules, pondérée par le volume, soit égale à 50%. De même, les termes «d10» et «d90» signifient respectivement les diamètres correspondants pour que la fonction cumulative des diamètres des particules de charge nucléante, pondérée par le volume, soit égale à 10%, et respectivement, à 90%.The particle size distribution of a powder can be measured by laser diffraction according to ISO 13320:2009. The particle size distribution of the polyaryl ether ketone(s) powder can be measured, for example, on a Malvern Insitec® diffractometer. The rules for representing the results of a particle size distribution are given in ISO 9276–parts 1 to 6. “D50” means the value of the particle diameter of the polyaryl ether ketone(s) powder such that the cumulative particle diameter distribution function, weighted by volume, is equal to 50%. Similarly, the terms "D10" and "D90" respectively mean the corresponding diameters so that the cumulative function of the diameters of the particles of powder based on poly-aryl-ether-ketone(s), weighted by volume, is equal to 10%, and respectively, to 90%. "d50" is understood to mean the value of the diameter of the particles of nucleating charge in powder form so that the cumulative function of the distribution of the particle diameters, weighted by volume, is equal to 50%. Similarly, the terms "d10" and "d90" respectively mean the corresponding diameters so that the cumulative function of the diameters of the particles of nucleating charge, weighted by volume, is equal to 10%, and respectively, to 90%.
On entend par le terme « homopolymère » désigner un polymère constitué d’une seule unité de répétition.The term "homopolymer" is understood to mean a polymer consisting of a single repeating unit.
On entend par le terme « copolymère » désigner un polymère issu de la copolymérisation d'au moins deux types de monomères chimiquement différents, appelés comonomères. Un copolymère est donc formé d'au moins deux unités de répétition issues de monomères différents. Il peut également être formé de trois ou plus unités de répétition issues de monomères différents.The term "copolymer" refers to a polymer resulting from the copolymerization of at least two types of chemically different monomers, called comonomers. A copolymer is therefore formed of at least two repeating units resulting from different monomers. It can also be formed of three or more repeating units resulting from different monomers.
Le copolymère peut être à structure homogène, notamment de type statistique, alterné ou aléatoire, ou à structure hétérogène, notamment de type séquencé.The copolymer may have a homogeneous structure, in particular of the statistical, alternating or random type, or a heterogeneous structure, in particular of the block type.
On entend par « essentiellement constitué d’unité(s) » signifier que l’/les unité(s) représente(nt) une proportion molaire de 95% à 99,9% par rapport au nombre total de moles des unités de répétition dans le polymère.“Consisting essentially of unit(s)” means that the unit(s) represent(s) a molar proportion of 95% to 99.9% relative to the total number of moles of repeating units in the polymer.
On entend par « constitué d’unité(s) » signifier que l’/les unités(s) représente(nt) une proportion molaire d’au moins 99,9%, notamment 100%, dans le polymère par rapport au nombre de moles total des unités de répétition dans le polymère.“Consisting of unit(s)” means that the unit(s) represent(s) a molar proportion of at least 99.9%, in particular 100%, in the polymer relative to the total number of moles of repeating units in the polymer.
On entend par le terme « température de transition vitreuse » désigner la température à laquelle un polymère au moins partiellement amorphe passe d’un état caoutchoutique vers un état vitreux, ou vice versa, telle que mesurée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme NF EN ISO 11 357-2:2020 en deuxième chauffe, en utilisant une vitesse de chauffe de 20°C/min.The term “glass transition temperature” means the temperature at which an at least partially amorphous polymer changes from a rubbery state to a glassy state, or vice versa, as measured by differential scanning calorimetry (DSC) according to standard NF EN ISO 11 357-2:2020 in the second heating, using a heating rate of 20°C/min.
On entend par le terme « taux de cristallinité » désigner le taux de cristallinité tel que calculé à partir de mesures de diffusion des rayons X aux grands angles (WAXS), sur un appareil de type Nano-inXider® avec les conditions suivantes :
- Longueur d’onde : raie principale Kα1 du cuivre (1,54 Angström).
- Puissance du générateur : 50 kV – 0.6 mA.
- Mode d’observation : transmission.
- Temps de comptage : 10 minutes.
- Température : 25°C
- Wavelength: main Kα1 line of copper (1.54 Angstroms).
- Generator power: 50 kV – 0.6 mA.
- Observation mode: transmission.
- Counting time: 10 minutes.
- Temperature: 25°C
On obtient ainsi un spectre de l’intensité diffusée en fonction de l’angle de diffraction. Ce spectre permet d’identifier la présence de cristaux, lorsque des pics sont visibles sur le spectre en plus du halo amorphe. Dans le spectre, on peut mesurer l’aire des pics cristallins (notée A) et l’aire du halo amorphe (notée AH). La proportion (massique) en phase cristalline est estimée par le rapport (A)/(A+AH). Les taux de cristallinité dans la présente invention sont exprimés en proportion massique de poly-aryl-éther-cétone(s) cristallin(s), par rapport au poids total en poly-aryl-éther-cétone(s).A spectrum of the scattered intensity is thus obtained as a function of the diffraction angle. This spectrum makes it possible to identify the presence of crystals, when peaks are visible on the spectrum in addition to the amorphous halo. In the spectrum, the area of the crystalline peaks (denoted A) and the area of the amorphous halo (denoted AH) can be measured. The proportion (by mass) in crystalline phase is estimated by the ratio (A)/(A+AH). The crystallinity rates in the present invention are expressed as the mass proportion of crystalline poly-aryl-ether-ketone(s), relative to the total weight of poly-aryl-ether-ketone(s).
On entend par « sphérulite », ou « sphérolite », signifier une formation agrégée de cristaux en aiguilles à structure rayonnante, dite fibroradiée. Certains polymères, dont les poly-aryl-éther-cétones, présentent ce type d'organisation cristalline lorsqu’ils cristallisent. Les sphérolites dans la présente invention peuvent être observées au microscope optique sur coupes microtomiques. La taille d’une sphérolite correspond au diamètre du plus petit cercle permettant d’englober une sphérolite ainsi observée. Elle est exprimée en micromètres. La taille maximale des sphérolites correspond à la taille maximale observée sur 3 coupes microtomiques d’un même échantillon, chaque coupe comprenant généralement une trentaine de sphérolites. Ainsi la taille maximale des sphérolites correspond à la taille maximale observée sur une distribution d’environ 90 sphérolites.The term “spherulite” or “spherolite” means an aggregated formation of needle-shaped crystals with a radiating structure, called fibroradiated. Certain polymers, including poly-aryl-ether-ketones, exhibit this type of crystalline organization when they crystallize. The spherulites in the present invention can be observed under an optical microscope on microtome sections. The size of a spherulite corresponds to the diameter of the smallest circle that can encompass a spherulite thus observed. It is expressed in micrometers. The maximum size of the spherulites corresponds to the maximum size observed on 3 microtome sections of the same sample, each section generally comprising around thirty spherulites. Thus, the maximum size of the spherulites corresponds to the maximum size observed on a distribution of around 90 spherulites.
On entend par le terme « viscosité » désigner la viscosité telle que mesurée à 380°C et à 1 Hz sous atmosphère inerte (N2), au moyen d’un rhéomètre oscillatoire ARES G2® de TA Instruments, en géométrie plan/plan.The term “viscosity” is understood to mean the viscosity as measured at 380°C and 1 Hz under an inert atmosphere (N2), using a TA Instruments ARES G2® oscillatory rheometer, in plane/plane geometry.
Les propriétés mécaniques en traction peuvent être déterminées sur des éprouvettes de type 1BA selon la norme ISO 527-1 :2019, à 23°C, avec une vitesse de traverse de 1mm/min, à l’aide par exemple d’un appareil MTS 810®, commercialisé par la société MTS Systems Corporation, équipé d’un extensomètre mécanique. Une éprouvette 1BA peut être obtenue directement par le procédé de fabrication pour lequel ladite poudre est adaptée ou, le cas échéant, usinée à partir d’un objet massif si l’éprouvette ne peut être obtenue directement par ce procédé. Par exemple, des éprouvettes de type 1BA peuvent être fabriquées directement par un procédé de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqué par rayonnement(s) électromagnétique(s) (aucun usinage n’est alors nécessaire puisque ce procédé permet une fabrication directe de l’éprouvette).The tensile mechanical properties can be determined on type 1BA specimens according to ISO 527-1:2019, at 23°C, with a crosshead speed of 1mm/min, using for example an MTS 810® device, marketed by MTS Systems Corporation, equipped with a mechanical extensometer. A 1BA specimen can be obtained directly by the manufacturing process for which said powder is suitable or, where appropriate, machined from a solid object if the specimen cannot be obtained directly by this process. For example, type 1BA specimens can be manufactured directly by a layer-by-layer object construction process by sintering induced by electromagnetic radiation(s) (no machining is then necessary since this process allows direct manufacture of the specimen).
Selon la norme ISO 527-1:2019, on entend par « déformation », ε, signifier un accroissement de la longueur par unité de longueur initiale de la longueur de référence. Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%). On entend notamment par « déformation à la rupture » renvoyer à : i) pour un matériau fragile, la déformation au dernier point enregistré avant la réduction de la contrainte à une valeur inférieure ou égale à 10 % de la résistance lorsque la rupture se produit avant le seuil d’écoulement (ce qui est stricto sensu la « déformation à la rupture » selon la norme ISO 527-1:2019), ou ii) pour un matériau ductile, la déformation au dernier point enregistré avant la réduction de la contrainte à une valeur inférieure ou égale à 10 % de la résistance lorsque la rupture se produit après le seuil d’écoulement (ce qui correspond à la « déformation nominale à la rupture » selon la norme ISO 527-1 :2019).According to ISO 527-1:2019, “strain”, ε, is taken to mean an increase in length per unit of initial length of the gauge length. It is expressed as a dimensionless ratio or as a percentage (%). In particular, “strain at break” is taken to mean: i) for a brittle material, the strain at the last point recorded before the stress is reduced to a value less than or equal to 10% of the strength when failure occurs before the yield point (which is strictly speaking the “strain at break” according to ISO 527-1:2019), or ii) for a ductile material, the strain at the last point recorded before the stress is reduced to a value less than or equal to 10% of the strength when failure occurs after the yield point (which is the “nominal strain at break” according to ISO 527-1:2019).
Selon la norme ISO 527-1:2019, on entend par « contrainte »,σ,signifier la force par unité de surface de la section transversale initiale de la longueur de référence de l’éprouvette. Elle est exprimée en mégapascals (MPa). On entend notamment par « contrainte à la rupture » signifier la contrainte à laquelle l’éprouvette se rompt.According to ISO 527-1:2019, "stress", σ, is taken to mean the force per unit area of the initial cross-section of the gauge length of the specimen. It is expressed in megapascals (MPa). In particular, "fracture stress" is taken to mean the stress at which the specimen breaks.
On entend par « surface spécifique » désigner le rapport de la superficie de la surface réelle d'une poudre et de la quantité de matière de cette poudre. Elle est exprimée en m²/g. Elle peut être mesurée par adsorption de diazote gazeux sur la poudre et déterminée à l’aide de l’équation de Brunauer-Emmett-Tellery (BET) selon la norme ISO 9277:2022.The term "specific surface area" is used to describe the ratio of the actual surface area of a powder to the amount of material in the powder. It is expressed in m²/g. It can be measured by adsorption of nitrogen gas on the powder and determined using the Brunauer-Emmett-Tellery (BET) equation according to ISO 9277:2022.
Les formes singulières incluent, sans qu’il soit besoin de le rappeler à chaque fois, les modes de réalisation où « un » signifie « un seul » et « le » signifie « le seul ».The singular forms include, without it being necessary to recall it each time, the embodiments where "un" means "un seul" and "le" means "le seul".
L’écriture « poly-aryl-éther-cétone(s) », ou son acronyme « PAEK(s) », doit être interprété comme signifiant un ou plusieurs poly-aryl-éther-cétones.The writing “poly-aryl-ether-ketone(s)”, or its acronym “PAEK(s)”, should be interpreted as meaning one or more poly-aryl-ether-ketones.
Dans l’ensemble des gammes de valeurs énoncées dans la présente demande, les bornes sont incluses sauf mention contraire.In all value ranges stated in this application, the terminals are included unless otherwise stated.
Un poly-aryl-éther-cétone (PAEK) comporte les motifs de formules suivantes :
(−Ar−X−) et (−Ar1−Y−),
dans lesquelles :
- Ar et Ar1désignent chacun un radical aromatique divalent ;
- Ar et Ar1peuvent être choisis, de préférence, parmi le 1,3-phénylène, 1,4-phénylène, le 1,1’-biphénylène divalent en positions 3,3’, le 1,1’-biphényle divalent en positions 3,4’, le 1,4-naphthylène, le 1,5-naphthylène et le 2,6-naphthylène ;
- X désigne un groupe électroattracteur ; il peut être choisi, de préférence, parmi le groupe carbonyle et le groupe sulfonyle ;
- Y désigne un groupe choisi parmi un atome d’oxygène, un atome de soufre, un groupe alkylène, tel que –(CH)2- et l’isopropylidène.A poly-aryl ether ketone (PAEK) has the following formula units:
(−Ar−X−) and (−Ar 1 −Y−),
in which:
- Ar and Ar 1 each denote a divalent aromatic radical;
- Ar and Ar 1 may preferably be selected from 1,3-phenylene, 1,4-phenylene, 1,1'-biphenylene divalent in positions 3,3', 1,1'-biphenyl divalent in positions 3,4', 1,4-naphthylene, 1,5-naphthylene and 2,6-naphthylene;
- X denotes an electron-withdrawing group; it may preferably be chosen from the carbonyl group and the sulfonyl group;
- Y denotes a group selected from an oxygen atom, a sulfur atom, an alkylene group, such as –(CH) 2 - and isopropylidene.
Dans ces motifs X et Y, au moins 50%, de préférence au moins 70% et plus particulièrement, au moins 80% des groupes X sont un groupe carbonyle, et au moins 50%, de préférence au moins 70% et plus particulièrement au moins 80% des groupes Y représentent un atome d’oxygène.In these X and Y units, at least 50%, preferably at least 70% and more particularly at least 80% of the X groups are a carbonyl group, and at least 50%, preferably at least 70% and more particularly at least 80% of the Y groups represent an oxygen atom.
Selon un mode de réalisation préféré, 100% des groupes X désignent un groupe carbonyle et 100% des groupes Y représentent un atome d’oxygène.According to a preferred embodiment, 100% of the X groups denote a carbonyl group and 100% of the Y groups represent an oxygen atom.
Avantageusement, le(s) PAEK(s) peut/peuvent être choisi(s) parmi :
- un poly-éther-cétone-cétone, également nommé PEKK ; un PEKK comprend un/des motif(s) de formule : -Ph-O-Ph-C(O)-Ph-C(O)- ;
- un poly-éther-éther-cétone, également nommé PEEK ; un PEEK comprend un/des motif(s) de formule : -Ph-O-Ph-O-Ph-C(O)- ;
- un poly-éther-cétone, également nommé PEK ; un PEK comprend un/des motif(s) de formule : -Ph-O-Ph-C(O)- ;
- un poly-éther-éther-cétone-cétone, également nommé PEEKK ; un PEEKK comprend un/des motif(s) de formule : -Ph-O-Ph-O-Ph-C(O)- Ph-C(O)- ;
- un poly-éther-éther-éther-cétone, également nommé PEEEK ; un PEEEK comprend un/des motif(s) de formule : -Ph-O-Ph-O-Ph-O- Ph-C(O)- ;
- un poly-éther-diphényle-éther-cétone également nommé PEDEK ; un PEDEK comprend un/des motif(s) de formule : un PEDEK comprend un/des motif(s) de formule –Ph-O-Ph-Ph-O-Ph-C(O)- ;
- leurs mélanges ; et,
- des copolymères comprenant au moins deux des motifs précités,
dans lesquelles : Ph représente un groupement phénylène et –C(O)- un groupement carbonyle, chacun des phénylènes pouvant indépendamment être de type ortho (1-2), méta (1-3) ou para (1-4), préférentiellement étant de type méta ou para.Advantageously, the PAEK(s) may be chosen from:
- a polyether-ketone-ketone, also called PEKK; a PEKK comprises a unit(s) of formula: -Ph-O-Ph-C(O)-Ph-C(O)-;
- a polyether-ether-ketone, also called PEEK; a PEEK comprises a unit(s) of formula: -Ph-O-Ph-O-Ph-C(O)-;
- a polyether ketone, also called PEK; a PEK comprises a unit(s) of formula: -Ph-O-Ph-C(O)-;
- a polyether-ether-ketone-ketone, also called PEEKK; a PEEKK comprises a unit(s) of formula: -Ph-O-Ph-O-Ph-C(O)- Ph-C(O)-;
- a polyether-ether-ether-ketone, also called PEEEK; a PEEEK comprises a unit(s) of formula: -Ph-O-Ph-O-Ph-O- Ph-C(O)-;
- a polyether-diphenyl-ether-ketone also called PEDEK; a PEDEK comprises a unit(s) of the formula: a PEDEK comprises a unit(s) of the formula –Ph-O-Ph-Ph-O-Ph-C(O)-;
- their mixtures; and,
- copolymers comprising at least two of the above-mentioned units,
in which: Ph represents a phenylene group and –C(O)- a carbonyl group, each of the phenylenes being able independently to be of the ortho (1-2), meta (1-3) or para (1-4) type, preferentially being of the meta or para type.
En outre, des défauts, des groupes terminaux et/ou des monomères peuvent être incorporés en très faible quantité dans les polymères tels que décrits dans la liste ci-dessus, sans pour autant avoir une incidence sur leur performance.Additionally, defects, end groups and/or monomers may be incorporated in very small amounts into the polymers as described in the above list without affecting their performance.
Préférentiellement, dans les modes de réalisation où le poly-aryl-éther-cétone est un copolymère, ce dernier a une structure homogène, notamment de type statistique.Preferably, in the embodiments where the poly-aryl-ether-ketone is a copolymer, the latter has a homogeneous structure, in particular of the statistical type.
Selon certains modes de réalisation, le PAEK est un polyéthercétonecétone essentiellement constitué de, et préférentiellement constitué de : un motif de répétition téréphtalique et, le cas échéant, un motif de répétition isophtalique, le motif de répétition téréphtalique (« motif T ») ayant pour formule :In some embodiments, the PAEK is a polyetherketoneketone consisting essentially of, and preferably consisting of: a terephthalic repeating unit and, where appropriate, an isophthalic repeating unit, the terephthalic repeating unit (“T unit”) having the formula:
le motif isophtalique (« motif I ») ayant pour formule :the isophthalic unit (“I unit”) having the formula:
La proportion massique de motifs T par rapport à la somme des motifs T et I peut varier de 0% à 85%. La proportion massique de motifs T par rapport à la somme des motifs T et I peut notamment être de 0% à 5 % ; ou de 5% à 10 % ; ou de 10% à 15 % ; ou de 15% à 20 % ; ou de 15% à 20 % ; ou de 20% à 25 % ; ou de 25% à 30 % ; ou de 30% à 35 % ; ou de 35% à 40 % ; ou de 40% à 45 % ; ou de 45% à 50 % ; ou de 50% à 55 % ; ou de 55% à 60 % ; ou de 60% à 65 % ; ou de 65% à 70 %, ou de 70% à 75%, ou de 75% à 80%, ou encore de 80% à 85%. Le choix de la proportion molaire de motifs T par rapport à la somme des motifs T et I est l’un des facteurs qui permet d’ajuster les propriétés de vitesse de cristallisation des poly-éther-cétone-cétones. Une proportion molaire donnée de motifs T par rapport à la somme des motifs T et I peut être obtenue en ajustant les concentrations respectives des réactifs lors de la polymérisation, de manière connue en soi.The mass proportion of T units relative to the sum of the T and I units may vary from 0% to 85%. The mass proportion of T units relative to the sum of the T and I units may in particular be from 0% to 5%; or from 5% to 10%; or from 10% to 15%; or from 15% to 20%; or from 15% to 20%; or from 20% to 25%; or from 25% to 30%; or from 30% to 35%; or from 35% to 40%; or from 40% to 45%; or from 45% to 50%; or from 50% to 55%; or from 55% to 60%; or from 60% to 65%; or from 65% to 70%, or from 70% to 75%, or from 75% to 80%, or from 80% to 85%. The choice of the molar proportion of T units relative to the sum of T and I units is one of the factors which makes it possible to adjust the crystallization rate properties of polyether-ketone-ketones. A given molar proportion of T units relative to the sum of T and I units can be obtained by adjusting the respective concentrations of the reactants during the polymerization, in a manner known per se.
Pour une utilisation de la poudre dans un procédé de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqué par un rayonnement électromagnétique, la proportion massique de motifs T par rapport à la somme des motifs T et I est préférentiellement de 0% à 25% ou de 45% à 75%, et de manière davantage préférée de 0% à 15% ou de 55% à 65%. La proportion massique de motifs T par rapport à la somme des motifs T et I peut notamment être d’environ 0% ou d’environ 60%.For use of the powder in a method of constructing layer-by-layer objects by sintering caused by electromagnetic radiation, the mass proportion of T units relative to the sum of the T and I units is preferably from 0% to 25% or from 45% to 75%, and more preferably from 0% to 15% or from 55% to 65%. The mass proportion of T units relative to the sum of the T and I units may in particular be approximately 0% or approximately 60%.
De tels poly-aryl-éther-cétones sont disponibles dans le commerce sous le nom de Kepstan® chez la société Arkema.Such poly-aryl-ether-ketones are commercially available under the name Kepstan® from the Arkema company.
Selon certains modes de réalisation, le PAEK peut être un homopolymère essentiellement constitué, voire constitué, d’une unité de répétition ayant pour formule :In some embodiments, the PAEK may be a homopolymer consisting essentially of, or even consisting of, a repeating unit having the formula:
De tels poly-aryl-éther-cétones sont disponibles dans le commerce sous le nom KetaSpire® chez la société Solvay, sous le nom de VestaKeep® chez la société Evonik et PEEK Victrex® chez la société Victrex.Such poly-aryl ether ketones are commercially available under the name KetaSpire® from Solvay, under the name VestaKeep® from Evonik and PEEK Victrex® from Victrex.
Selon certains modes de réalisation, le PAEK peut être un copolymère essentiellement constitué, voire constitué, d’une unité de répétition ayant pour formule (III) et une unité de répétition ayant pour formule :In some embodiments, the PAEK may be a copolymer consisting essentially of, or even consisting of, a repeating unit having the formula (III) and a repeating unit having the formula:
La proportion molaire d’unité (III) par rapport à la somme des unités (III) et (IV) peut aller 0% à 99%, préférentiellement de 0% à 95%.The molar proportion of unit (III) relative to the sum of units (III) and (IV) can range from 0% to 99%, preferably from 0% to 95%.
Selon certains modes de réalisation, le PAEK peut être un copolymère essentiellement constitué, voire constitué, d’une unité de répétition ayant pour formule (III) et une unité de répétition ayant pour formule :In some embodiments, the PAEK may be a copolymer consisting essentially of, or even consisting of, a repeating unit having the formula (III) and a repeating unit having the formula:
La proportion molaire d’unité (III) par rapport à la somme des unités (III) et (V) peut aller de 0 % à 99%, préférentiellement de 0% à 95%.The molar proportion of unit (III) relative to the sum of units (III) and (V) can range from 0% to 99%, preferably from 0% to 95%.
La température de transition vitreuse du PAEK est de préférence comprise entre 100 et 250°C, de préférence entre 120 et 200°C, et tout particulièrement entre 140 et 180°C.The glass transition temperature of PAEK is preferably between 100 and 250°C, preferably between 120 and 200°C, and most preferably between 140 and 180°C.
Avantageusement le PAEK présente une viscosité, mesurée à 380°C et 1 Hz, supérieure à 100 Pa·s, de préférence supérieure à 200 Pa·s et de préférence encore supérieure à 300 Pa·s. La viscosité du PAEK n’est généralement pas supérieure à 1500 Pa.s. La viscosité du PAEK peut notamment être de 300 Pa·s à 600 Pa·s, ou de 600 Pa·s à 800 Pa·s, ou de 800 Pa·s à 1000 Pa·s, ou de 1000 Pa·s à 1200 Pa·s, ou de 1200 Pa·s à 1500 Pa·s.Advantageously, the PAEK has a viscosity, measured at 380°C and 1 Hz, greater than 100 Pa s, preferably greater than 200 Pa s and more preferably greater than 300 Pa s. The viscosity of the PAEK is generally not greater than 1500 Pa s. The viscosity of the PAEK may in particular be from 300 Pa s to 600 Pa s, or from 600 Pa s to 800 Pa s, or from 800 Pa s to 1000 Pa s, or from 1000 Pa s to 1200 Pa s, or from 1200 Pa s to 1500 Pa s.
Selon certains modes de réalisation, notamment pour les mélanges de poudres destinés à être utilisés dans un procédé de frittage, la viscosité de(s) PAEK(s), mesurée à 380°C et 1 Hz, est choisie dans la gamme allant de 400 Pa.s à 1000 Pa.s.According to certain embodiments, in particular for powder mixtures intended to be used in a sintering process, the viscosity of the PAEK(s), measured at 380°C and 1 Hz, is chosen in the range from 400 Pa.s to 1000 Pa.s.
Selon certains modes de réalisation, la poudre à base de PAEKs comprend au moins deux PAEKs. La poudre peut notamment comprendre au moins 50% en poids d’un PEKK, par rapport au poids total en PAEKs, et au moins un autre PAEK différent dudit PEKK.According to certain embodiments, the PAEK-based powder comprises at least two PAEKs. The powder may in particular comprise at least 50% by weight of a PEKK, relative to the total weight of PAEKs, and at least one other PAEK different from said PEKK.
Selon certains modes de réalisation, lesdits au moins deux PAEKs peuvent être des PAEKs ayant des unités de répétition différentes. On peut par exemple citer un PEKK et un PEEK.In some embodiments, the at least two PAEKs may be PAEKs having different repeat units. For example, a PEKK and a PEEK may be cited.
Selon certains modes de réalisation, ces au moins deux PAEKs peuvent être des copolymères ayant les mêmes unités de répétition mais avec un ratio différent. On peut par exemple citer deux PEKK ayant une proportion différente en motifs T:I.According to certain embodiments, these at least two PAEKs can be copolymers having the same repeating units but with a different ratio. For example, two PEKKs can be mentioned having a different proportion of T:I units.
Selon certains modes de réalisation, la poudre comprend un seul PAEK. Selon certains modes de réalisation, ce PAEK peut être un PEKK. Pour une utilisation de la poudre à base de PEKK dans un procédé de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqué par un rayonnement électromagnétique, la proportion massique de motifs T par rapport à la somme des motifs T et I est préférentiellement de 0% à 25% ou de 45% à 75%, et de manière davantage préférée de 0% à 15% ou de 55% à 65%. La proportion massique de motifs T par rapport à la somme des motifs T et I peut notamment être d’environ 0% ou d’environ 60%.In some embodiments, the powder comprises a single PAEK. In some embodiments, this PAEK may be a PEKK. For use of the PEKK-based powder in a method of constructing layer-by-layer objects by sintering induced by electromagnetic radiation, the mass proportion of T units relative to the sum of the T and I units is preferably from 0% to 25% or from 45% to 75%, and more preferably from 0% to 15% or from 55% to 65%. The mass proportion of T units relative to the sum of the T and I units may in particular be approximately 0% or approximately 60%.
La poudre à base de PAEK(s) comprend au moins 60% en poids de PAEK(s), par rapport au poids total de ladite poudre. La poudre peut comprendre au moins 70%, ou au moins 80%, ou au moins 90%, ou au moins 95%, ou au moins 98%, ou au moins 99%, ou au moins 99,5% en poids de PAEK(s), par rapport au poids total de ladite poudre.The PAEK(s)-based powder comprises at least 60% by weight of PAEK(s), relative to the total weight of said powder. The powder may comprise at least 70%, or at least 80%, or at least 90%, or at least 95%, or at least 98%, or at least 99%, or at least 99.5% by weight of PAEK(s), relative to the total weight of said powder.
La poudre à base de PAEK(s) peut comprendre en plus du PAEK ou des PAEKs un autre polymère thermoplastique que le(s) PAEK(s) et/ou des additifs.The PAEK(s)-based powder may comprise, in addition to the PAEK(s), a thermoplastic polymer other than the PAEK(s) and/or additives.
La poudre à base de PAEK(s) peut comprendre de 0% à 40% en poids d’un autre polymère thermoplastique, par rapport au poids de ladite poudre. Comme autre polymère thermoplastique, on peut citer un poly(étherimide). Un poly(étherimide) est connu pour être un polymère amorphe miscible avec les PAEK(s). Il peut être utilisé pour ajuster la cinétique de cristallisation et/ou cristallinité de la composition du mélange de poudres selon l’invention. Selon certains modes de réalisation, la poudre à base de PAEK(s) peut comprendre de 5% à 30% en poids d’un autre polymère thermoplastique que le(s) PAEK(s), notamment un polyétherimide.The PAEK(s)-based powder may comprise from 0% to 40% by weight of another thermoplastic polymer, relative to the weight of said powder. As another thermoplastic polymer, mention may be made of a poly(etherimide). A poly(etherimide) is known to be an amorphous polymer miscible with PAEK(s). It may be used to adjust the crystallization kinetics and/or crystallinity of the composition of the powder mixture according to the invention. According to certain embodiments, the PAEK(s)-based powder may comprise from 5% to 30% by weight of another thermoplastic polymer than the PAEK(s), in particular a polyetherimide.
La poudre à base de PAEK(s) peut également comprendre un ou plusieurs additifs. Les additifs représentent généralement moins de 5% en poids par rapport au poids total du mélange de poudres. De préférence, les additifs représentent moins de 1 % en poids par rapport au poids total du mélange de poudres. Parmi les additifs, on peut citer les agents d'écoulement, les stabilisants (à la lumière lumière, notamment UV, thermique), les azurants optiques, les colorants, les pigments et les additifs absorbant l'énergie (dont les absorbeurs d'UV).The PAEK(s)-based powder may also comprise one or more additives. The additives generally represent less than 5% by weight relative to the total weight of the powder mixture. Preferably, the additives represent less than 1% by weight relative to the total weight of the powder mixture. Among the additives, mention may be made of flow agents, stabilizers (to light, in particular UV, thermal), optical brighteners, dyes, pigments and energy-absorbing additives (including UV absorbers).
Selon certains modes de réalisation, la poudre à base de PAEK(s) ne comprend pas d’agent d’écoulement. La poudre à base de PAEK(s) ne comprend notamment pas de silice hydrophile.In some embodiments, the PAEK(s)-based powder does not include a flow agent. The PAEK(s)-based powder notably does not include hydrophilic silica.
Selon certains modes de réalisation la poudre à base de PAEK(s) peut comprendre un phosphate comme stabilisant thermique. Le phosphate peut notamment être un sel de phosphate, comme un sel de H2PO4 -, HPO4 2-, PO4 3-, ou un mélange de ceux-ci, ayant préférentiellement un ion sodium, un ion potassium ou un ion calcium, et de manière davantage préférée un ion sodium, comme contre-ion. Avantageusement, le phosphate est incorporé dans la poudre à base de PAEK(s) dans une proportion supérieure ou égale à 500 ppm, ou supérieure ou égale à 750 ppm, ou supérieure ou égale à 1000 ppm, ou supérieure à ou égal à 1500 ppm, ou supérieur ou égal à 2000 ppm, ou supérieur ou égal à 2500 ppm, par rapport au poids total en PAEK.According to certain embodiments, the PAEK(s)-based powder may comprise a phosphate as a thermal stabilizer. The phosphate may in particular be a phosphate salt, such as a salt of H 2 PO 4 - , HPO 4 2- , PO 4 3- , or a mixture thereof, preferably having a sodium ion, a potassium ion or a calcium ion, and more preferably a sodium ion, as a counterion. Advantageously, the phosphate is incorporated into the PAEK(s)-based powder in a proportion greater than or equal to 500 ppm, or greater than or equal to 750 ppm, or greater than or equal to 1000 ppm, or greater than or equal to 1500 ppm, or greater than or equal to 2000 ppm, or greater than or equal to 2500 ppm, relative to the total weight of PAEK.
Selon certains modes de réalisation, la poudre à base de PAEK(s) peut être constituée d’au moins 60% en poids de PAEK(s), de 0% à 40% en poids d’un autre polymère thermoplastique et de 0% à 5% en poids d’un additif, par rapport au poids total de ladite poudre.According to certain embodiments, the PAEK(s)-based powder may consist of at least 60% by weight of PAEK(s), from 0% to 40% by weight of another thermoplastic polymer and from 0% to 5% by weight of an additive, relative to the total weight of said powder.
Selon certains modes de réalisation, la poudre à base de PAEK(s) peut être constituée d’au moins 95% en poids de PAEK(s) et de 0% à 5% en poids d’un additif, par rapport au poids total de ladite poudre.According to certain embodiments, the PAEK(s)-based powder may consist of at least 95% by weight of PAEK(s) and from 0% to 5% by weight of an additive, relative to the total weight of said powder.
Selon certains modes de réalisation, la poudre à base de PAEK(s) peut être essentiellement constituée de PAEK(s).In some embodiments, the PAEK(s)-based powder may consist essentially of PAEK(s).
La poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) a avantageusement une distribution de tailles de particules, telle que mesurée par diffraction laser selon la norme ISO 13320:2009, avec un diamètre médian D50tel que : D50 ≤ 300 µm,The poly-aryl-ether-ketone(s) based powder advantageously has a particle size distribution, as measured by laser diffraction according to ISO 13320:2009, with a median diameter D 50 such that: D50 ≤ 300 µm,
Selon certains modes de réalisation, D50 ≤ 200 µm, ou D50 ≤ 150 µm, ou D50 ≤ 120 µm, ou D50 ≤ 100 µm, ou D50 ≤ 80 µm.In some embodiments, D50 ≤ 200 µm, or D50 ≤ 150 µm, or D50 ≤ 120 µm, or D50 ≤ 100 µm, or D50 ≤ 80 µm.
Selon certains modes de réalisation, notamment pour les mélanges de poudres destinés à être utilisés dans un procédé de frittage, D50 est avantageusement tel que : 40 µm ≤ D50 ≤ 80 µm. Dans ces modes de réalisation, la distribution de tailles de particules est préférentiellement telle que D10≥ 15 µm, 40 µm ≤ D50 ≤ 80 µm et D90 ≤ 240 µm. On peut notamment avoir D90 ≤ 220 µm ou même d90 ≤ 200 µm.According to certain embodiments, in particular for powder mixtures intended to be used in a sintering process, D50 is advantageously such that: 40 µm ≤ D50 ≤ 80 µm. In these embodiments, the particle size distribution is preferentially such that D 10 ≥ 15 µm, 40 µm ≤ D50 ≤ 80 µm and D90 ≤ 240 µm. In particular, it is possible to have D90 ≤ 220 µm or even d90 ≤ 200 µm.
La charge nucléante est sous forme pulvérulente. Elle est choisie parmi un silicate, un matériau carboné, ou leur mélange. Une proportion de 0,1% à 2% en poids de charge nucléante par rapport au poids total de poudre à base de poly-aryl-éther-cétone et de charge nucléante s’est révélée être optimale pour permettre la réduction de la taille des sphérolites lors de la construction d’objets en permettant d’améliorer certaines propriétés mécaniques (allongement à la rupture / contrainte à la rupture), sans modifier d’autres propriétés visées pour l’application (dont le taux de cristallinité).The nucleating charge is in powder form. It is chosen from a silicate, a carbon material, or their mixture. A proportion of 0.1% to 2% by weight of nucleating charge relative to the total weight of poly-aryl-ether-ketone powder and nucleating charge has proven to be optimal for enabling the reduction of the size of spherulites during the construction of objects by making it possible to improve certain mechanical properties (elongation at break/breaking stress), without modifying other properties targeted for the application (including the crystallinity rate).
Préférentiellement, la charge nucléante représente de 0,5% à 1,5% en poids, par rapport au poids total de poudre à base de poly-aryl-éther-cétone et de charge nucléante.Preferably, the nucleating charge represents from 0.5% to 1.5% by weight, relative to the total weight of powder based on poly-aryl-ether-ketone and nucleating charge.
Préférentiellement encore, la charge nucléante représente de 0,8% à 1,2% en poids, par rapport au poids total de poudre à base de poly-aryl-éther-cétone et de charge nucléante.Preferably again, the nucleating charge represents from 0.8% to 1.2% by weight, relative to the total weight of powder based on poly-aryl-ether-ketone and nucleating charge.
Un silicate est un minéral comprenant dans sa structure un ou plusieurs anions de formule chimique : SiO4-X (4-2 X)-, où 0 ≤ x < 2. Le(s) contre-ion(s) peut entre autre être majoritairement de l’aluminium, du potassium, du magnésium, du sodium, du calcium, du fer, ou un mélange de ces éléments. Le silicate peut être présent sous forme hydroxylé.A silicate is a mineral containing in its structure one or more anions of chemical formula: SiO 4-X (4-2 X)- , where 0 ≤ x < 2. The counterion(s) can be mainly aluminum, potassium, magnesium, sodium, calcium, iron, or a mixture of these elements. The silicate can be present in hydroxylated form.
La charge nucléante peut notamment être choisi parmi : un talc, un mica, un kaolin, ou leur mélange.The nucleating charge can in particular be chosen from: a talc, a mica, a kaolin, or their mixture.
Selon des modes de réalisation particuliers, la charge nucléante est un talc.According to particular embodiments, the nucleating charge is a talc.
La charge nucléante, en particulier lorsqu’elle est un silicate, a avantageusement une distribution de tailles de particules telle que d50≤ 10 µm, et préférentiellement tel que d50≤ 5 µm.The nucleating charge, particularly when it is a silicate, advantageously has a particle size distribution such that d 50 ≤ 10 µm, and preferably such that d 50 ≤ 5 µm.
Selon certains modes de réalisation préférés, on a d50≤ 2 µm.According to some preferred embodiments, 50 ≤ 2 µm is preferred.
En outre, selon certains modes de réalisation on a le rapport D50/d50allant de 10 à 500, préférentiellement de 25 à 250, et de manière davantage préférée de 40 à 150.Furthermore, according to certain embodiments, the ratio D 50 /d 50 ranges from 10 to 500, preferably from 25 to 250, and more preferably from 40 to 150.
Dans les modes de réalisation où la charge nucléante est un matériau carboné, elle peut notamment être choisie parmi du noir de carbone, du graphène, des nanotubes de carbone, ou leur mélange.In embodiments where the nucleating charge is a carbon material, it may in particular be chosen from carbon black, graphene, carbon nanotubes, or their mixture.
La surface spécifique BET de la charge nucléante étant un matériau carboné est avantageusement supérieure ou égale à 200 g/m2. Elle peut notamment être supérieure ou égale à 500 g/m2, ou supérieure ou égale à 600 g/m2, ou supérieure ou égale à 700 g/m2, ou supérieure ou égale à 800 g/m2, ou supérieure ou égale à 900 g/m2, ou supérieure ou égale à 1000 g/m2.The BET specific surface area of the nucleating charge being a carbon material is advantageously greater than or equal to 200 g/m 2 . It may in particular be greater than or equal to 500 g/m 2 , or greater than or equal to 600 g/m 2 , or greater than or equal to 700 g/m 2 , or greater than or equal to 800 g/m 2 , or greater than or equal to 900 g/m 2 , or greater than or equal to 1000 g/m 2 .
Mélange à sec de poudresDry mix of powders
Le procédé de mélangeage à sec (dry- blend ing) consiste à mélanger la poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) et la charge nucléante sous leur forme solide, à sec. Il permet d’obtenir un mélange à sec de poudres (dry-blend). La vitesse de mélangeage et/ou la durée de mélangeage sont choisies par l’Homme du Métier pour obtenir un mélange homogène d’une manière connue en soi.The dry - blending process consists of mixing the poly-aryl-ether-ketone(s)-based powder and the nucleating charge in their solid form, dry. It makes it possible to obtain a dry blend of powders ( dry-blend ) . The mixing speed and/or the mixing duration are chosen by the person skilled in the art to obtain a homogeneous mixture in a manner known per se.
Un procédé de mélangeage à sec comprend au moins les étapes suivantes :
(i) fourniture de la poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s),
(ii) fourniture de la charge nucléante sous forme pulvérulente, et
(iii) au moins une étape de mélangeage à sec d’au moins une partie de ladite poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) avec au moins une partie de ladite charge nucléante sous forme pulvérulente.A dry mixing process comprises at least the following steps:
(i) supply of the powder based on poly-aryl-ether-ketone(s),
(ii) providing the nucleating charge in powder form, and
(iii) at least one step of dry mixing at least a portion of said poly-aryl-ether-ketone(s)-based powder with at least a portion of said nucleating charge in powder form.
Dans un mode de réalisation préféré, le procédé de mélangeage à sec est mis en œuvre grâce à une seule étape de mélangeage de la poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) avec la charge nucléante sous forme pulvérulente, dans les proportions finales souhaitées du mélange de poudre selon l’invention.In a preferred embodiment, the dry mixing process is carried out by means of a single step of mixing the poly-aryl-ether-ketone(s)-based powder with the nucleating charge in powder form, in the desired final proportions of the powder mixture according to the invention.
Selon d’autres modes de réalisation, le procédé de mélangeage à sec est mis en œuvre grâce à une plusieurs étapes de mélangeage de la poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) avec la charge nucléante sous forme pulvérulente. Notamment un mélange de poudres où la charge nucléante est en proportion plus importante que dans le mélange de poudres final peut dans un premier temps être préparé (master batch). Cemaster batchpeut ensuite être mélangé en une ou plusieurs fois à de la poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) afin d’obtenir la proportion en charge nucléante souhaitée.According to other embodiments, the dry mixing method is implemented by means of a plurality of steps of mixing the polyaryl ether ketone(s)-based powder with the nucleating charge in powder form. In particular, a powder mixture in which the nucleating charge is in a greater proportion than in the final powder mixture can initially be prepared ( master batch ). This master batch can then be mixed one or more times with polyaryl ether ketone(s)-based powder in order to obtain the desired proportion of nucleating charge.
Selon des modes de réalisation préférés, le mélange à sec de poudres selon l’invention est essentiellement constitué, ou constitué de ladite poudre à base de polyaryléthercétone(s) et de ladite charge nucléante sous forme pulvérulente.According to preferred embodiments, the dry mixture of powders according to the invention is essentially constituted, or constituted of said powder based on polyaryletherketone(s) and said nucleating charge in powder form.
UtilisationsUses
Les poudres selon l’invention peuvent être utilisées dans plusieurs procédés de fabrication, dont les procédés de fabrication listés de manière non-exhaustive ci-dessous.The powders according to the invention can be used in several manufacturing processes, including the manufacturing processes listed non-exhaustively below.
Les procédés de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqués par rayonnement(s) électromagnétique(s), notamment par rayonnement infra-rouge et rayonnement laser, sont bien connus de l’Homme du Métier. En référence à la
Les mélanges à sec de poudres selon l’invention peuvent également être utilisés dans des procédés de revêtement de surface, notamment de surface métallique. Différents procédés peuvent être utilisés pour obtenir un revêtement sur une pièce métallique. On peut citer le trempage dans le lit fluidisé pour lequel la pièce métallique est chauffée puis trempée dans le lit de poudre en fluidisation. Il est également possible de réaliser un poudrage dit électrostatique (poudre chargée électriquement poudrée sur pièce métallique reliée à la terre), dans ce cas un post traitement thermique est réalisé pour réaliser le revêtement. Une alternative est de réaliser le poudrage sur une pièce préalablement chauffée, ce qui permet d’éliminer le traitement thermique après poudrage. Enfin, il est possible de réaliser un poudrage à la flamme, dans ce cas la poudre est pulvérisée fondue sur une pièce métallique éventuellement préchauffée.The dry powder mixtures according to the invention can also be used in surface coating processes, in particular for metal surfaces. Different processes can be used to obtain a coating on a metal part. Examples include dipping in a fluidized bed, for which the metal part is heated and then dipped in the fluidized powder bed. It is also possible to carry out so-called electrostatic powdering (electrically charged powder powdered on a metal part connected to the ground), in which case a post-heat treatment is carried out to produce the coating. An alternative is to carry out the powdering on a previously heated part, which makes it possible to eliminate the heat treatment after powdering. Finally, it is possible to carry out flame powdering, in which case the powder is sprayed molten onto a possibly preheated metal part.
Les mélanges à sec de poudres selon l’invention peuvent également être utilisés dans des procédés de compression de poudres. Ces procédés sont en général utilisés pour réaliser des pièces épaisses. Dans ces procédés, la poudre est d’abord chargée dans un moule, puis compactée et enfin fondue pour réaliser la pièce. Pour finir, un refroidissement adapté, souvent assez lent, est réalisé afin de limiter la présence de contraintes internes dans la pièce.The dry powder mixes according to the invention can also be used in powder compression processes. These processes are generally used to produce thick parts. In these processes, the powder is first loaded into a mold, then compacted and finally melted to produce the part. Finally, suitable cooling, often quite slow, is carried out in order to limit the presence of internal stresses in the part.
Enfin, les mélanges à secs de poudres selon l’invention peuvent aussi être utilisés l’imprégnation de fibres par une poudre de résine pour la fabrication de semi-produits, la poudre pouvant être utilisée en lit fluidisé ou dispersée dans une solution aqueuse.Finally, the dry powder mixtures according to the invention can also be used for impregnating fibers with a resin powder for the manufacture of semi-finished products, the powder being able to be used in a fluidized bed or dispersed in an aqueous solution.
Caractérisation des objets fabriquésCharacterization of manufactured objects
Les objets fabriqués à partir d’un des procédés de fabrication précités, par exemple un procédé de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqué par rayonnement(s) électromagnétique(s), utilisant le mélange de poudres selon l’invention (composition additivée) ont au moins l’une, et selon certains modes de réalisation toutes, les propriétés suivantes :
- une taille maximale de sphérulite au moins 2 fois inférieure, à celle d’un objet obtenu selon le même procédé utilisant une composition non additivée (poudre à base de PAEK(s) uniquement) ;
- un taux de cristallinité comparable à celui d’un objet obtenu selon le même procédé utilisant une composition non additivée (poudre à base de PAEK(s) uniquement) ;
- un allongement à la rupture supérieur d’au moins 5%, par rapport à celui d’un objet obtenu selon le même procédé utilisant une composition non additivée (poudre à base de PAEK(s) uniquement) ;
- une contrainte à la rupture supérieure d’au moins 5%, par rapport à celle d’un objet obtenu selon le même procédé utilisant une composition non additivée (poudre à base de PAEK(s) uniquement) ;
- a maximum spherulite size at least 2 times smaller than that of an object obtained by the same process using a non-additive composition (powder based on PAEK(s) only);
- a crystallinity rate comparable to that of an object obtained using the same process using a non-additive composition (powder based on PAEK(s) only);
- an elongation at break greater than at least 5%, compared to that of an object obtained according to the same process using a non-additive composition (powder based on PAEK(s) only);
- a breaking stress at least 5% higher than that of an object obtained by the same process using a non-additive composition (powder based on PAEK(s) only);
Les objets fabriqués par un procédé de construction d’objets couche-à-couche par frittage provoqué par rayonnement(s) électromagnétique(s) à partir d’un mélange de poudres dans lequel le poly-aryl-ether-cétone est un PEKK, notamment un copolymère essentiellement constitué ou constitué d’unités de répétition isophtalique et téréphtalique, et préférentiellement ayant un ratio T:I de 55:45 à 65:35, ont avantageusement les propriétés suivantes :
- un taux de cristallinité supérieur ou égal à 10%, ou supérieur ou égal à 12%, ou supérieur ou égal à 14%, tel que mesuré par diffusion des rayons X aux grands angles (WAXS) ;
- un allongement à la rupture d’au moins 2,5% et/ou une contrainte à la rupture d’au moins 90 MPa, tels que mesurés éprouvettes de type 1BA selon la norme ISO 527-1 :2019, à 23°C, avec une vitesse de traverse de 1mm/min.
- une taille maximale de sphérulites inférieure à 10 µm.
- a crystallinity rate greater than or equal to 10%, or greater than or equal to 12%, or greater than or equal to 14%, as measured by wide-angle X-ray scattering (WAXS);
- an elongation at break of at least 2.5% and/or a stress at break of at least 90 MPa, as measured by type 1BA specimens according to ISO 527-1:2019, at 23°C, with a crosshead speed of 1mm/min.
- a maximum spherulite size of less than 10 µm.
ExemplesExamples
- Polyéthercétonecétone ayant un ratio T/I de 60/40 : KEPSTAN® , grade PEKK 6000, commercialisé par la société Arkema. Le polyéthercétonecétone utilisé a une viscosité de 820 Pa.s, à 380°C et à 1Hz en géométrie plan-plan. Le polyéthercétonecétone utilisé est sous forme d’une poudre ayant une répartition de taille de particules telle que D10= 23 microns, D50= 53 microns and D90= 113microns, cette dernière étant adaptée pour un procédé de frittage laser.Polyetherketoneketone with a T/I ratio of 60/40: KEPSTAN®, grade PEKK 6000, marketed by Arkema. The polyetherketoneketone used has a viscosity of 820 Pa.s, at 380°C and at 1Hz in plane-plane geometry. The polyetherketoneketone used is in the form of a powder with a particle size distribution such that D 10 = 23 microns, D 50 = 53 microns and D 90 = 113 microns, the latter being suitable for a laser sintering process.
- Talc 1 :Talc Jetfine® 1A, commercialisé par la société Imerys. Ce talc a une répartition de tailles des particules telle que d50= 3,5 µm et d95= 7 µm ;Talc 1: Jetfine® 1A talc, marketed by Imerys. This talc has a particle size distribution such that d 50 = 3.5 µm and d 95 = 7 µm;
- Talc 2 : Talc Jetfine® 07, commercialisé par la société Imerys. Ce talc a une répartition de tailles des particules telle que d50= 2,5 µm et d95= 5,2 µm ;Talc 2: Jetfine® 07 talc, marketed by Imerys. This talc has a particle size distribution such that d 50 = 2.5 µm and d 95 = 5.2 µm;
- Talc 3 : Talc Nano-ace® D1000, commercialisé par la société Nippon Talc. Ce talc a une répartition de tailles de particules telle que d50= 1,0 µm.Talc 3: Talc Nano-ace® D1000, marketed by the company Nippon Talc. This talc has a particle size distribution such that d 50 = 1.0 µm.
- Talc 4 : Talc SG2000®, commercialisé par la société Nippon Talc. Ce talc a une répartition de tailles de particules telle que d50= 0,85 µm.Talc 4: Talc SG2000®, marketed by the company Nippon Talc. This talc has a particle size distribution such that d 50 = 0.85 µm.
- Talc 5 : Talc Nano-ace® D600, commercialisé par la société Nippon Talc. Ce talc a une répartition de tailles de particules telle que d50=0,60 µm.Talc 5: Talc Nano-ace® D600, marketed by the company Nippon Talc. This talc has a particle size distribution such that d 50 = 0.60 µm.
- NC : Noir de carbone Ketjenblack® EC-600JD commercialisé par la société Nouryon. Ce noir de carbone a des aggrégats de taille environ égale à 0,1 µm à 1 µm. Il a de plus une BET de 1400 m2/g.NC: Ketjenblack® EC-600JD carbon black marketed by the company Nouryon. This carbon black has aggregates of approximately 0.1 µm to 1 µm in size. It also has a BET of 1400 m 2 /g.
- Silice 1 : Silice pyrogénée hydrophile Aerosil® R150, commercialisée par la société Evonik. Cette silice a des aggrégats de taille de l’ordre de 0,1 µm. Elle a une BET de 135-165 m2/g.Silica 1: Hydrophilic pyrogenic silica Aerosil® R150, marketed by the company Evonik. This silica has aggregates of size of the order of 0.1 µm. It has a BET of 135-165 m 2 /g.
Des mélanges à sec (dry-blend) de poudre de polyéthercétonecétone et d’une charge nucléante ont été préparés à l’aide d’un mélangeur Magimix, avec un temps de mélangeage de 100 s.Dry-blends of polyetherketoneketone powder and a nucleating charge were prepared using a Magimix mixer, with a mixing time of 100 s.
La composition des différents mélanges (#2 - #10, #11c) est présentée au Tableau 1.The composition of the different mixtures (#2 - #10, #11c) is presented in Table 1.
La composition #1c correspond à la poudre non-additivée, composée uniquement de polyéthercétonecétone.Composition #1c corresponds to the non-additive powder, composed only of polyetherketoneketone.
Une simulation d’un procédé de frittage de poudres par rayonnement laser a été mis en œuvre en plaçant chaque mélange dans un rhéomètre ARES G2, commercialisé par la société TA Instrument. Plus précisément les compositions ont été chauffées à 380°C permettant de faire fondre le PEKK (simulant l’échauffement par laser), puis refroidies rapidement jusqu’à 285°C (simulant la re-solidification), et enfin refroidies à une rampe de 0,5°C/min jusqu’à une température de 165°C (simulant un refroidissement lent à la température de bain) (voir profil de température en fonction du temps à la
Les objets issus de la simulation d’un procédé de frittage ont été observés au microscope optique sur coupes microtomiques d’épaisseur 3 µm. La taille maximale des sphérulites a été mesurée. La cristallinité de ces objets a également été mesurée, par WAXS.The objects resulting from the simulation of a sintering process were observed under an optical microscope on microtome sections of 3 µm thickness. The maximum size of the spherulites was measured. The crystallinity of these objects was also measured, by WAXS.
Les résultats sont présentés dans le Tableau 2The results are presented in Table 2
La
Des éprouvettes de type ISO 527/1BA sont imprimées dans le plan xy à l’aide d’une imprimante P810®, commercialisée par la société EOS. La température de construction est fixée à 285°C et l’énergie du laser à 29 mJ/mm2.ISO 527/1BA type specimens are printed in the xy plane using a P810® printer, marketed by EOS. The construction temperature is set at 285°C and the laser energy at 29 mJ/mm 2 .
La contrainte à la rupture pour une poudre non additivée de PEKK (composition #1c) est de 85 MPa et l’élongation à la rupture est de 2,3%.The breaking stress for a non-additive PEKK powder (composition #1c) is 85 MPa and the elongation at break is 2.3%.
En comparaison, la contrainte à la rupture d’un mélange de poudre de PEKK et de 1% en poids de talc (notamment composition #6) est supérieure à 90 MPa. Son élongation à la rupture est supérieure à 2,5%.In comparison, the breaking stress of a mixture of PEKK powder and 1% by weight of talc (notably composition #6) is greater than 90 MPa. Its elongation at break is greater than 2.5%.
Claims (15)
- une poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) ayant une distribution de taille de particules, pondérée par le volume, mesurée par diffraction laser, selon la norme ISO 13320 : 2009, de telle sorte que le diamètre médian D50 est tel que D50 ≤ 300 µm, et
- une charge nucléante sous forme pulvérulente, la charge nucléante étant choisie parmi un silicate, un matériau carboné, ou leur mélange, la charge nucléante représentant de 0,1% à 2% en poids, par rapport au poids total de poudre à base de poly-aryl-éther-cétone(s) et de charge nucléante.
- a powder based on poly-aryl-ether-ketone(s) having a volume-weighted particle size distribution, measured by laser diffraction, according to ISO 13320:2009, such that the median diameter D50 is such that D50 ≤ 300 µm, and
- a nucleating charge in powder form, the nucleating charge being chosen from a silicate, a carbon material, or their mixture, the nucleating charge representing from 0.1% to 2% by weight, relative to the total weight of powder based on poly-aryl-ether-ketone(s) and nucleating charge.
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