[发明专利]3D打印的方法

说明书

本申请涉及通过使用熔丝制造打印机来进行的包含热塑性弹性体的聚合物组合物的3D打印的方法。所述聚合物组合物包含0.1‑3重量％的脱模剂和/或外部润滑剂和可选地0.5‑10重量％的消光剂，并且所述热塑性弹性体包含二聚脂肪酸和/或由其衍生的二胺的单体单元。

本申请涉及使用熔丝制造(FFF)打印机进行的聚合物组合物的成型制品的3D打印的方法。

在熔丝制造(FFF)(也被称为熔融沉积模型(FDM))中，聚合物组合物的长丝从这种长丝的卷材供应到挤出喷嘴。在许多FFF机器中，通过例如蜗杆传动齿轮系统或一对异型轮(profiled wheel)，以可控的速度将长丝推入打印头。打印头可以被加热以使长丝熔融，然后熔融长丝通过打印头的挤出喷嘴沉积，通常在基材上沉积第一层，然后在生长的成形物体上沉积。沉积之后，聚合物组合物固化。这种方法和装置的例子例如公开在WO15019212中。

已知方法的问题在于，如果使用热塑性弹性体，则由于来自打印头的熔融聚合物组合物的输出波动，打印过程不流畅。甚至有可能发生全面中断。如果将打印过程的速度提高到经济上可接受的水平，情况尤其如此

本发明的目的是提供一种通过使用熔丝制造打印机来进行包含热塑性弹性体的聚合物组合物的3-D印刷的方法，其没有显示出这个问题。

令人惊奇的是，如果聚合物组合物包含0.1-3.0重量％的脱模剂和/或外部润滑剂和可选地0.5-10重量％的消光剂，并且其中聚合物组合物含有热塑性弹性体，其中热塑性弹性体包含二聚脂肪酸和/或由其衍生的二胺的单体单元，则实现该目的。

与已知方法相比，本发明的方法即使在相当高的速度下也能平稳地运行。在3D打印物体中在后续层之间获得良好的粘附性是至关重要的。尽管使用脱模剂和/或外部润滑剂，但在用本发明方法获得的物体中的粘附性仍处于足够的水平。

优选地，聚合物组合物包含脱模剂和/或外部润滑剂。

脱模剂是促进部件从模具释放的化合物，其优选地通过在部件表面和模腔表面之间产生滑动效果。脱模剂的实例包括基于脂肪酸的化合物，例如硬脂酸金属盐，尤其是硬脂酸钠、硬脂酸锌或硬脂酸钙或者褐煤酸钠、褐煤酸锌或褐煤酸钙。

外部润滑剂是通过在模壁和聚合物熔体之间产生滑动层从而降低挤出模具中的压力的化合物。外部润滑剂的实例包括脂肪酸(例如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、芥酸脂肪酸)，特氟隆，烃蜡(例如PE、PP、石蜡)。优选地，使用酸酯：褐煤蜡、硬脂酸十八醇酯、邻苯二甲酸二硬脂醇酯、金属皂(例如硬脂酸钙、硬脂酸锌)。最优选地，使用酰胺(acid amide)，例如伯酰胺—芥酸酰胺(erucamide)(loxiol)、油酰胺、硬脂酰胺，仲酰胺—乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)和乙撑双油酸酰胺(EBO)。使用酰胺不仅在非常高的速度下获得平滑的运行过程，而且在用根据本发明的方法生产的物体中的后续层之间具有非常高的粘附性。

通常化学化合物既适合用作脱模剂又适合用作外部润滑剂。

优选地，根据本发明的聚合物组合物包含至少0.2重量％的脱模剂和/或外部润滑剂，更优选地至少0.3重量％，最优选地至少0.4重量％的脱模剂和/或外部润滑剂。优选地，根据本发明的聚合物组合物包含至多2.5重量％的脱模剂和/或外部润滑剂，更优选地至多2重量％，最优选地至多1重量％的脱模剂和/或外部润滑剂。

聚合物组合物优选地包含消光剂，因为采用消光剂能够获得甚至更高的生产速度，而没有问题。

消光剂包括滑石和二氧化硅颗粒。优选地，颗粒的平均尺寸(d₅₀，基于重量)在1和10微米之间。滑石是一种矿物，其作为消光剂被生产和市售。可在火焰法中生产适合用作消光剂的二氧化硅颗粒，以获得所谓的气相二氧化硅产物。优选地，在沉淀法中获得二氧化硅颗粒，以获得所谓的沉淀二氧化硅。适合用作消光剂的二氧化硅颗粒可商购获得。优选地，根据本发明的聚合物组合物包含至少1重量％、更优选地2重量％、最优选地3重量％的消光剂。优选地，根据本发明的聚合物组合物包含至多8重量％、更优选地至多6重量％的消光剂。