CN104530472B - 一种激光烧结用尼龙余粉的回收方法 - Google Patents

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Abstract

一种激光烧结用尼龙余粉的回收方法，其特征在于将尼龙余粉溶于溶剂，加入所述尼龙余粉质量分数10%～30%的去离子水，加热至160℃～170℃，保温80min～100min；体系以0.8℃/min～1.2℃/min的降温速率降温至80℃～85℃；体系降温至常温，过滤，离心，干燥得到回收粉末材料。通过该方法处理后的余粉，在粒径分布和表面形貌上接近或达到新粉的烧结水平，从而解决余粉的重复利用问题，降低生产成本，提高资源利用率。

Description

一种激光烧结用尼龙余粉的回收方法
技术领域
本发明涉及一种尼龙类粉末回收制备方法，具体涉及一种用于激光烧结的尼龙粉末回收方法。
背景技术
选择性激光烧结（SLS）是通过选择性地熔合多个粉末层来制造三维物体的一种方法，该方法允许不使用工具加工而只需根据待生产物体的三维图像通过激光烧结粉末的多个重叠层，来获得三维实体工件。
执行SLS工艺时，SLS设备通常需要对粉床内的材料预热，使其温度接近到熔点，预热能使激光照射粉床内特定区域粉末时，被照射粉末能迅速升温至熔点，并经冷却固结，层层叠加后最终形成三维物体。未经加热和激光照射，即未经SLS工艺过程的粉末材料称为“新粉”，经过加热却未被激光照射的粉末材料称为“余粉”，余粉在工艺过程中起支撑和抑制变形的作用，此外，余粉一般是可以在下一次的SLS工艺过程中重复使用的。
余粉的重复利用情况视SLS材料厂商提供的材料而定。以尼龙11、尼龙12为例，余粉长时间处于接近其熔点的温度，部分粉末粒径和表面形貌因其内部活性基团的反应而发生了变化，并因此而影响到余粉的重复利用效果，如引起烧结工件的“橘皮”现象，影响了烧结工件的精度。SLS工艺中，尼龙11、尼龙12类余粉往往与新粉按照1:1的比例混合使用，但经几次SLS工艺后余粉便因质量下降严重，影响烧结效果而丢弃。生产过程中，一般一次SLS工艺产生的余粉量要多余实际产出工件量，因此余粉的量是随着SLS工艺量而越积越多的，这也意味着，需要舍弃的材料也越多，影响工艺经济性和环保问题。
发明内容
因此本发明要解决的问题就在于，提供一种成本低廉、工艺简单的尼龙激光粉末烧结余粉材料的回收方法，通过该方法处理后的余粉，在粒径分布和表面形貌上接近或达到新粉的烧结水平，从而解决余粉的重复利用问题，降低生产成本，提高资源利用率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种激光烧结用尼龙余粉的回收方法，其特征在于将尼龙余粉溶于溶剂，加入所述尼龙余粉质量分数10%～30%的去离子水，并加热至160℃～170℃，保温80min～100min；体系以0.8℃/min～1.2℃/min的降温速率降温至80℃～85℃；体系降温至常温，过滤，离心，干燥得到回收粉末材料。
SLS工艺过程中，对于尼龙类粉末材料的粒径大小需求在40～120μm左右，并要求粒径分布范围尽可能窄，烧结工件才致密均匀。余粉在SLS工艺过程中因长时间受热使部分粉末分子链缠绕卷曲，使得粉末材料的粒径增大，部分材料的表面形貌也得不规整。通过对余粉的溶解和加热，给聚合物提供能量，提高分子链的反应能力，在水的作用下，SLS过程中因受热而生成的化学键和增长的分子链水解断裂，在降温过程中重新成核结晶并析出，从而得到粒径和形貌接近或达到新粉的回收粉末。
优选地，所述的尼龙余粉的回收方法中加热、保温和降温过程是在惰性气氛下进行。
优选地，所述的尼龙余粉包括PA11、PA12、PA1010、PA1012、PA1212中的一种或几种。
本发明所涉及的降温可采用冷却水降温等常用方法，沉淀析出过程可采用现有方法进行监测。
本发明所述体系温度降温至80℃～85℃后，随后降至常温过程中的降温速率可视具体情况定，不做限制要求。
本发明所述体系温度降温至室温后，取出物料的固液分离和离心，对固体粉末进行干燥处理，这是本领域粉末材料后处理的常用方法。
本发明采用的激光烧结用尼龙余粉的回收方法通过溶解、加热、保温和降温等工艺处理，可以将尼龙余粉在SLS过程中增长、缠绕卷曲的分子链水解断裂，在降温过程中重新成核结晶并析出，达到接近或者接近新粉的形貌和粒径分布水平，避免余粉在重复使用过程中带来的不利影响，提高SLS尼龙粉末的利用率。与现有SLS粉末回收技术相比，本发明工艺流程简单有效，易于操作，具有良好的经济性，且能有效解决废弃余粉带来的环境问题。
附图说明
图1为实施例1中未处理前尼龙1212余粉粒径分布图。
图2为实施例1中采用本工艺处理后的尼龙1212余粉粒径分布图。
图3为实施例1中未处理前尼龙1212形貌图。
图4为实施例1中采用本工艺处理后的尼龙1212余粉的形貌图。
具体实施方式
实施例1
向100L反应釜中加入PA1212余粉10kg，以纯度为95%的乙醇作为溶剂80kg，去离子水1.0kg，通入高纯氮气至压力为0.3MPa，开启搅拌；以1.2℃/min的速度使釜内温度升高至160℃，在此温度下保温80min；随后采用冷却水降温，使釜内温度以1.0℃/min的冷却速率降至80℃，加大冷却水流量使釜内温度降至室温，取出物料，离心分离，粉末固体真空干燥8h得到回收粉料。
图1至图4反映的是未处理前的PA1212余粉和经上述方法处理过后PA1212粉末的粒径分布和微观形貌图，对比图1和图3，图2和图4，可以看出经上述工艺处理后的余粉粒径集中分布在15~90um范围内，未处理前的大粒径颗粒基本消失，颗粒的形貌也变的规整，呈近球或者球形，这与未经SLS环境的“新粉”微观特征相符。经上述方法处理后的PA1212粉末在SLS设备上烧结得到的工件性能见表1。
实施例2
向100L反应釜中加入PA1212余粉10kg，纯度为95%的乙醇作为溶剂80kg，去离子水2.0kg，通入高纯氮气至压力为0.3MPa，开启搅拌；以1.2℃/min的速度使釜内温度升高至165℃，在此温度下保温90min；随后采用冷却水降温，使釜内温度以1.0℃/min的冷却速率降至80℃，加大冷却水流量使釜内温度降至室温，取出物料，离心分离，粉末固体真空干燥8h得到回收粉料。经上述方法处理后的PA1212粉末在SLS设备上烧结得到的工件性能见表1。
实施例3
向100L反应釜中加入PA1212余粉10kg，纯度为95%的乙醇作为溶剂80kg，去离子水3.0kg，通入高纯氮气至压力为0.3MPa，开启搅拌；以1.2℃/min的速度使釜内温度升高至170℃，在此温度下保温100min；随后采用冷却水降温，使釜内温度以0.8℃/min的冷却速率降至85℃，加大冷却水流量使釜内温度降至室温，取出物料，离心分离，粉末固体真空干燥8h得到回收粉料。经上述方法处理后的PA1212粉末在SLS设备上烧结得到的工件性能见表1。
表1 各类型粉料烧结样条机械性能

Claims (3)

1.一种激光烧结用尼龙余粉的回收方法，其特征在于将尼龙余粉溶于溶剂，加入所述尼龙余粉质量分数10%～30%的去离子水，加热至160℃～170℃，保温80min～100min；体系以0.8℃/min～1.2℃/min的降温速率降温至80℃～85℃；体系降温至常温，过滤，离心，干燥得到回收粉末材料。
2.根据权利要求1所述方法，所述的尼龙余粉的回收方法中加热、保温和降温过程是在惰性气氛下进行。
3.根据权利要求1所述方法，所述的尼龙余粉包括PA11、PA12、PA1010、PA1012、PA1212中的一种或几种。
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