[发明专利]用于对聚合物粉末进行热处理的方法和设备

说明书

披露了一种用于对半晶质或可结晶聚合物的粉末进行热处理的方法和设备。所述设备包括加热装置，所述加热装置用于将所述粉末加热至低于所述粉末的最高熔融晶型的熔融温度的温度；容装粉末的器皿，所述器皿暴露于所述加热装置产生的热量；以及用于将所述器皿移动以致使所述器皿内的粉末相对于所述器皿移动的器件。

技术领域

本发明涉及一种用于对半晶质或可结晶聚合物、比如聚芳基醚酮(PAEK)聚合物的粉末进行热处理的方法和设备。

背景技术

如阿科玛(Arkema)的美国专利9,587,107中描述的，该文献的披露内容通过引用全部并且出于所有目的并入本文，在选择性激光烧结(SLS)工艺中，将一床聚合物粉末在预热室中预热，然后在烧结室中分布成为薄层，其中将激光用于加热床的特定部分并以预定图案选择性烧结聚合物粉末的一部分。在此之后，在该床中产生一个第二层，并且在该第二层中的材料被再次加热并选择性地以图案烧结。同时，该第二层也融合到该第一层的烧结部分中。顺序成层和烧结可因此产生一个三维的块，该块然后从未烧结的粉末床除去。例如，在美国专利号7,847,057中也描述了这种工艺的多个方面，该文献的披露内容通过引用全部并且出于所有目的并入本文。

已经显示出了在SLS工艺之前的初步热处理步骤来在要求在升高的温度下进行粉末处理的应用中提供粉末的更均匀熔融，改进粉末流动和更低的损耗率。例如在美国专利申请公开号20160108229A1和20160122527A1以及美国专利申请号15/830,100中描述了热处理工艺，这些文献的披露内容通过引用全部并且出于所有目的并入本文。美国专利号9,580,551描述了一种用于改善SLS工艺的效率和产品品质的热处理工艺，该文献的披露内容通过引用全部并且出于所有目的并入本文。

虽然在现有技术中可能披露了热处理工艺，但是关于能够以大规模生产量进行热处理的设施的披露相对少。下文描述了一种用于对聚合物粉末进行初步热处理步骤的方法和设备，该聚合物粉末被热处理以例如用于SLS工艺中，例如在美国专利号9,587,107中描述的。

在静态烘箱中进行热处理带来了问题和缺点，因为热量必须通过传导来传递，而聚合物和空气都具有低的导热率。随着批量大小增大，由于外层充当了绝热层，热传递变得更加困难。超过一定厚度，可能无法加热所有粉末。

发明内容

通常，本发明是一种用于在器皿内的给定温度(或一系列给定温度或温度梯度)下对半晶质或可结晶聚合物(例如，PAEK)粉末进行热处理的方法和设备。将器皿移动(例如，通过旋转、循环、部分旋转、部分循环、振动等)，使得粉末在器皿的(多个)热内表面上优选地基本上恒定地、更优选恒定地转移或移动，由此提供对粉末的均匀或更均匀加热，并且还避免在器皿的表面出现结块、团聚和/或粘附。这还提供了更高百分比或量的可用于进一步加工和例如在SLS工艺中使用的热处理粉末。

与静态烘箱相比，旋转烘箱通过使粉末在烘箱的热表面上反复接触来确保更有效且更均匀的热传递。因此，可以显著地减少粉末的热处理持续时间，并且可以增大批量大小。两个因素都提高了生产率。另外，降低了过热和产生团聚物的风险。

在一个实施例中，本发明提供了一种用于对半晶质或可结晶聚合物进行热处理的设备，该聚合物呈粉末形式并且可以是多晶型的。所述设备包括加热装置，所述加热装置用于将所述粉末加热至低于所述粉末的最高熔融晶型的熔融温度的温度；器皿，所述器皿暴露于所述加热装置产生的热量，所述器皿限定了用于容装所述粉末的内部区域；以及用于将所述器皿移动以致使所述器皿内的粉末相对于所述器皿移动的器件。

本发明的另一个实施例提供了一种用于对半晶质或可结晶聚合物(包括多晶型聚合物)进行热处理的方法，该聚合物呈粉末形式。所述方法包括：将单晶型或多晶型半晶质或可结晶聚合物粉末加热至低于所述粉末的最高熔融晶型的熔融温度的温度，所述粉末包含在器皿的内部区域内；以及将所述器皿移动以致使所述器皿内的经加热半晶质质或可结晶聚合物粉末相对于所述器皿移动。