[发明专利]用于构造3D制品的热塑性聚合物组合物

说明书

本发明涉及用于通过由电磁辐射引起的组合物的烧结来逐层构造三维制品的组合物，所述组合物包括半晶热塑性聚合物粉末和至少一种蜡，所述蜡具有大于所述半晶热塑性聚合物的结晶温度的滴点，所述组合物任选地进一步包括流动剂。本发明还涉及所述组合物的制备方法及其用于逐层构造三维制品的用途。

技术领域

本发明涉及通过由电磁辐射引起的烧结来逐层制造三维(3D)制品的组合物。更具体地，本发明涉及包括半晶热塑性聚合物粉末和蜡的组合物及其制备工艺。本发明还涉及该组合物的用途和由其制成的制品。

背景技术

3D制品构建常用于例如在如下领域中生产部件的原型、模型(“快速原型法”)或小批量地生产成品部件(“快速制造”)：汽车、航海、航空、航空航天、医疗(假体、助听系统、细胞组织等)、纺织、衣物、时尚、装饰、电子器件壳体、电话、家用自动化、计算机、照明、运动和工业工具。

在用于制造3D制品的技术中，通过烧结进行的制造工艺尤为有利。根据该工艺，将聚合物粉末层在腔室中用电磁辐射(例如激光束、红外辐射、UV辐射)选择性地和短暂地照射，结果是受辐射影响的粉末颗粒熔融。熔融的颗粒合并和凝固而导致固体块的形成。该工艺可通过重复照射一连串新施加的粉末层而以简易方式生产3D制品。

制成部件的品质以及还有其机械性质取决于聚合物粉末的特性。热塑性聚合物因用于在温度和/或机械、实际上甚至化学方面受约束的应用而有价值。已经证明，热塑性弹性体聚合物尤为有利：它们将机械性质与非常好的对热老化或UV老化的耐受性以及低密度组合在一种和相同聚合物中，因此使得可制备轻质和柔性(flexible)部件。

然而，这些热塑性聚合物粉末必须适于在烧结装置中使用。

例如，粉末必须能够输送和形成均一床，而不结块或成堆或形成裂缝。

添加剂例如流动剂的加入可在一定程度上改善流动性质。

为实施烧结，已知的是：将粉末床维持在粉末的结晶温度(Ct)和熔点(Mp)之间的工作窗口内的温度下，以确保制品在制造期间良好的层间内聚性以及避免形变现象。因此，优选地使用在Mp和Ct之间的差值尽可能大的聚合物，以使工作窗口变宽且因此使得更易于在在烧结工艺中使用。

术语工作窗口理解为意指，粉末床的烧结在该温度下实际上可行的温度范围。

然而，已经观察到，对于一些基于半晶热塑性聚合物的粉末组合物，即使聚合物的Mp-Ct差值足够大，烧结也并非总是可行的。工作窗口可为窄的(例如小于5℃)或不存在的。

因此，存在提供如下的基于热塑性聚合物粉末、特别地热塑性弹性体聚合物的组合物的需要：使得可制造良好品质、具有良好机械性质、和精确且清晰的尺寸和轮廓的制品，特别地同时使得可以较宽的工作窗口工作并且较容易地实施工艺。

此外，已经观察到粉末床在烧结期间的内聚性问题。更具体地，制造中的部件可在粉末床内部凹陷且在其边缘上升高，阻止其制造的完成。

因此，寻求提供如下粉末组合物：使得可增强所述床的内聚性，以阻止部件在烧结期间凹陷到粉末床中。

还存在如下需要：提供具有良好的可再循环性的这样的热塑性聚合物粉末组合物。

本发明使得可满足上述需要。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及用于通过由电磁辐射引起的所述组合物的烧结来逐层构建三维(3D)制品的组合物，所述组合物包括：

-半晶热塑性聚合物粉末；

-蜡，所述蜡具有大于所述半晶热塑性聚合物的结晶温度(Ct)的滴点；

-和任选地，流动剂。

根据特别有利的实施方式，半晶热塑性聚合物(sc TP)为弹性体。