[发明专利]用于3D印刷施用的双重固化聚氨酯配制物

说明书

本发明属于3D印刷方法的领域。特别是，本发明涉及用于以逐层方式生产3D部件的3D印刷方法，其中可印刷组合物是糊状聚氨酯组合物，其包含至少一种多异氰酸酯树脂、至少一种可通过暴露于辐射而聚合的单体和/或预聚物以及至少一种光引发剂，其中所述糊状聚氨酯组合物在施用温度下具有至少2的粘度系数(1.5/15)。

本发明属于3D印刷方法的领域。特别是，本发明涉及用于以逐层方式生产3D部件的3D印刷方法，其中使用了糊状聚氨酯3D印刷组合物。

在3D印刷施用(本文中也被称为增材制造(additive manufacturing))中，使用了各种各样的聚合物材料。在各种这些施用中，三维物体以逐层方式形成，即通过在彼此之上重复印刷材料层来形成所需的物体。许多现有的用于3D印刷的聚合物组合物是液体的或者被液化用于实际印刷(例如通过熔化)，并在被印刷后变为固体，例如以细丝的形式。

在用于以逐层方式形成物体的3D印刷施用中，一个缺点是在已经印刷的层之上印刷一层后，层之间的粘附力不足。这个问题对于用细丝进行的印刷(printing withfilaments)尤为突出。在这里，将下一层印刷在通常完全冷却和固化的层之上，这可能会导致层间粘附力不足。在反应性液体可印刷组合物的情况下，由于所述组合物的粘度低，3D结构的构建常常是困难的，这可能会导致印刷部件的变形和/或差的分辨率。

虽然希望提供具有弹性体性质的聚合物3D印刷材料，但此类材料的使用尤其受到上述问题的阻碍。

本发明通过提供一种使用具有如下所述的特殊粘度系数的糊状聚氨酯材料的增材制造方法来解决这些问题。通过使用同时可辐射固化和可热固化的糊状聚氨酯组合物，触变行为确保了印刷层已经是尺寸稳定的，这可以优选地通过辐射固化来支持，同时第二层的良好润湿性由于仍未固化的聚氨酯部分得以保持。最终的热固化将决定最终的热固性性质，如良好的机械强度和良好的耐化学性。由于可印刷组合物的粘度性质及其双重固化，最终固化部件表现出出色的光滑表面，在施用的层之间几乎不再显示界面。

在第一个方面中，本发明涉及一种用于以逐层方式增材制造三维部件的方法，其中该方法包括

(i)提供载体基材以支撑所述三维部件和连接到可印刷组合物的储存器的印刷头；

(ii)将所述可印刷组合物用所述印刷头以挤出物线的形式印刷到所述载体基材上以形成第一层；

(iii)将所述可印刷组合物用所述印刷头以挤出物线的形式印刷到所述第一层上以形成第二层；

(iv)任选地重复步骤(iii)至少一次以形成第三层或后续层；

(v)将所述可印刷组合物在印刷后和/或在每个层施用之后和/或在施用多层之后直接暴露于辐射，优选紫外线辐射；和

(vi)优选通过加热，使反应性可固化可印刷组合物的印刷层固化以获得所述三维部件；

其中所述可印刷组合物是糊状聚氨酯组合物，其包含

-至少一种多异氰酸酯；

-至少一种可通过暴露于辐射而聚合的单体和/或预聚物，优选(甲基)丙烯酸酯，优选含有至少一个羟基的(甲基)丙烯酸酯；和

-至少一种光引发剂；

其中所述糊状聚氨酯组合物在施用温度下具有至少2的粘度系数(1.5/15)。

在另一个方面中，本发明还涉及通过使用本文中所描述的方法制造的三维制品。

在还有一个方面中，本发明还涉及如上所描述的糊状聚氨酯组合物用于3D印刷的用途。

“增材制造”和“3D印刷”在本文中可互换使用，以指代用于形成三维物体或部件的方法，其中将材料——通常在计算机控制下——接合或凝固，将材料以逐层方式添加在一起。