Brevet FR3101879A1 — publié le 20210416

La présente invention concerne une poudre de polyamide destinée à être utilisée dans un procédé d’agglomération de poudre par fusion, comprenant au moins un limiteur de chaine. (pas de figure) POUDRES DE POLYAMIDE ET LEUR UTILISATION DANS LES PROCEDES D’AGGLOMERATION DE POUDRES PAR FUSION Domaine de l’invention La présente invention concerne des poudres de polymères, en particulier de polyamides, destinées à être utilisées dans des procédés d'agglomération de poudres par fusion et pouvant être recyclées plusieurs fois. Arrière-plan technique La technologie d'agglomération de poudres de polyamide sert à fabriquer des objets en trois dimensions par ajout ou agglomération de poudre par fusion couche par couche. Cette technologie est notamment utilisée pour fabriquer des prototypes et des modèles, dans des domaines variés tels que l’automobile, la nautique, l’aéronautique, l’aérospatial, le domaine médical, le textile, l’habillement, la décoration, le domaine des boîtiers pour l’électronique, la téléphonie, la domotique, l’informatique et l’éclairage, la mode, le sport, et l’outillage industriel. L'agglomération de poudres par fusion (ou « frittage ») est provoquée par un rayonnement, tel que par exemple un faisceau laser (aussi connu sous le nom de frittage laser ou laser sintering ), un rayonnement infra-rouge, un rayonnement UV, un rayonnement de type LED, ou toute source de rayonnement électromagnétique permettant de faire fondre la poudre couche par couche pour fabriquer des objets tridimensionnels. Dans le cas du frittage laser, on dépose une fine couche de poudre de polyamide sur une plaque horizontale maintenue dans une enceinte chauffée à une température située entre la température de cristallisation Tc et la température de fusion TF de la poudre de polyamide. Le laser permet de fusionner des particules de poudre en différents points de la couche qui cristallisent lentement après le passage du laser selon une géométrie correspondant à l'objet, par exemple à l'aide d'un ordinateur ayant en mémoire la forme de l'objet 3D et restituant cette dernière sous forme de tranches 2D. Ensuite, on abaisse la plaque horizontale d'une valeur correspondant à l'épaisseur d'une couche de poudre (par exemple entre 0,05 et 2 mm et généralement de l'ordre de 0,1 mm) puis on dépose une nouvelle couche de poudre, le laser permet de fusionner des particules de poudre selon une géométrie correspondant à cette nouvelle couche qui cristallise lentement selon une géométrie correspondant à l'objet et ainsi de suite. La procédure est répétée jusqu'à ce que l’on ait fabriqué tout l'objet. On obtient à l’intérieur de l’enceinte un objet entouré de poudre. Les parties qui n'ont pas été agglomérées sont donc restées à l'état de poudre. Dans le cas du frittage laser au moins 50% de la poudre n’est pas visée par le laser. Il est donc avantageux de pouvoir réutiliser, c’est-à-dire recycler, cette poudre lors de la construction (ou « run ») suivante. Pour cela, la poudre de polyamide doit autant que possible avoir conservé ses propriétés initiales : granulométrie, coulabilité, couleur, viscosité, etc. Lors d’une construction par frittage, la poudre environnante, c’est-à-dire non touchée par le rayonnement, reste plusieurs heures au-dessus de sa température de cristallisation (Tc) ce qui peut entraîner une augmentation de la masse moléculaire et donc de la viscosité du polyamide. Par la suite, la coalescence entre grains de poudre devient de plus en plus difficile au cours des runs successifs. Ainsi, certaines poudres de polyamide nécessitent de modifier les paramètres du dispositif de frittage, en particulier d’augmenter de manière drastique la puissance du rayonnement, à chaque recyclage de la poudre lors de runs successifs. En outre, un déclin très net des propriétés mécaniques des pièces obtenues au fur et à mesure des runs est constaté. Afin de limiter l’augmentation de masse moléculaire des poudres de polyamide, des savons métalliques (0,5%) ont été ajoutés à la poudre de polyamide (US2004106691). Toutefois, lorsqu’ils sont au contact de certains solvants, les objets fabriqués à partir de ces poudres ont tendance à relarguer des dérivés de sels métalliques ce qui restreint leur utilisation à certaines applications. En outre, des traitements à la vapeur d’eau à haute température, de la poudre utilisée lors d’un run, ont été effectués avant de recycler la poudre traitée dans un run ultérieur (US20090291308). Toutefois, ce procédé nécessite, entre 2 runs successifs, et à proximité du dispositif de frittage, de traiter la poudre à la vapeur d’eau et de la sécher ce qui nécessite de nombreuses étapes intermédiaires entre les runs et n’est pas viable économiquement. Il est donc nécessaire de fournir des poudres faciles à mettre en œuvre et recyclables plusieurs fois sans qu’il soit nécessaire de modifier les conditions d’utilisation du dispositif de frittage et permettant ainsi d’obtenir des objets aux propriétés mécaniques reproductibles. Poudre de polyamide destinée à être utilisée dans un procédé d’agglomération de poudre par fusion, comprenant au moins un limiteur de chaine. Poudre selon la revendication 1, dans laquelle le limiteur de chaine représente de 0,01 à 10%, de préférence 0,01 à 5%, de préférence de 0,01 à 4%, de préférence de 0,01 à 3%, de préférence de 0,01 à 2%, de préférence de 0,01 à 1% en masse sur la masse totale de poudre de polyamide représentant 100%. Poudre selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le limiteur de chaine est sélectionné dans le groupe constitué des diacides carboxylique, des monoacides carboxylique, des diamines et des monoamines. Poudre selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le limiteur de chaine est sélectionné dans le groupe constitué de l'acide acétique, l'acide propionique, l'acide benzoïque, l'acide stéarique, l’acide laurique, l’acide butanoïque, l’acide pentanoïque, l’acide hexanoïque, l’acide heptanoïque, l’acide octanoïque, l’acide nonanoïque, l’acide décanoïque, l’acide undécanoïque, l’acide acrylique, l’acide méthacrylique, l’acide crotonique, l’acide cinnamique, l’acide hexadécanoïque, l’acide octodécanoïque, l’acide tétradécanoïque, l’acide sébacique, l’acide adipique, l’acide azélaïque, l’acide subérique, l’acide dodécanedicarboxylique, et l'acide ortho-phtalique, l’acide butane-dioïque, la 1-aminopentane, la 1-aminohexane, la 1-aminoheptane, la 1-aminooctane, la 1- aminononane, la 1-aminodécane, la 1-aminoundécane, la 1-aminododécane, la benzylamine, et l'oleylamine, les isomères des bis-(4-aminocyclohexyl)-méthane (BACM), bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)méthane (BMACM), et 2-2-bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-propane(BMACP), et para-amino-di-cyclo-hexyl-méthane (PACM), l'isophoronediamine (IPDA), la 2,6-bis-(aminométhyl)-norbornane (BAMN) et la pipérazine. Poudre selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle le polyamide comprend au moins un monomère sélectionné dans le groupe constitué du 46, 4T, 54, 59, 510, 512, 513, 514, 516, 518, 536, 6, 64, 69, 610, 612, 613, 614, 616, 618, 636, 6T, 9, 104, 109, 1010, 1011, 1012, 1013, 1014, 1016, 1018, 1036, 10T, 11, 12, 124, 129, 1210, 1212, 1213, 1214, 1216, 1218, 1236, 12T, MXD6, MXD10, MXD12, MXD14, et de leurs mélanges. Poudre selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle le polyamide est sélectionné dans le groupe constitué du PA 6, le PA 66, le PA 1010, le PA 11, le PA 12, le PA 1011, le PA 610, le PA 612, le PA 613, et de leurs mélanges. Poudre selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant en outre au moins un antioxydant thioéther. Poudre selon la revendication 7, dans laquelle ledit au moins un antioxydant thioéther est sélectionné dans le groupe constitué de dilauryl thiodipropionate (DLTDP), ditridecyl thiodipropionate (DTDTDP), distearyl thiodipropionate (DSTDP), dimyrystil thiodipropionate (DMTDP), pentaerythritol tetrakis (3-dodecylthio propionate ou 3-laurylthiopropionate), et de leurs mélanges. Poudre selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle ledit au moins un antioxydant thioéther représente de 0,1 à 5%, de préférence 0,1 à 4%, de préférence de 0,1 à 3%, de préférence de 0,1 à 2%, de préférence de 0,1 à 1% en masse sur la masse totale de poudre représentant 100%. Poudre selon l’une des revendications 1 à 9, destinée à être utilisée dans un procédé d’impression 3D. Utilisation de poudre de polyamide selon l’une des revendications 1 à 10, pour fabriquer des objets par agglomération de ladite poudre par fusion. Procédé de fabrication d’objet dans lequel on agglomère une poudre de polyamide telle que définie dans l’une des revendications 1 à 10 par fusion. Objet fabriqué en utilisant au moins une poudre de polyamide telle que définie dans l’une quelconque des revendications 1 à 10. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la poudre de polyamide non agglomérée est récupérée. Utilisation de la poudre de polyamide non agglomérée et récupérée selon le procédé tel que défini dans la revendication 14 pour la fabrication d’objets par agglomération de la poudre par fusion. Utilisation d’au moins un limiteur de chaine pour contrôler l’augmentation de viscosité ou de température de fusion d’une poudre de polyamide destinée à être utilisée dans un procédé d’agglomération de poudre par fusion. Utilisation d’au moins un limiteur de chaine pour améliorer la recyclabilité d’une poudre de polyamide destinée à être utilisée dans un procédé d’agglomération de poudre par fusion.