CN107151484A - 一种3d喷墨打印用墨水及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D喷墨打印用墨水及其制备方法，包括以下质量百分比的组分：色母粉25～40％，轻质碳酸钙5～10％，消光剂2～10％，气相二氧化硅1～9％，乙二醇丁醚10～25％，乳化剂5～15％，水5～25％和树脂5～25％。本发明所公开的方法制备出的墨滴粘度适中，具有不腐蚀喷头，喷头使用维护费低；打印清晰、色彩逼真精密度高、不扩散；环保、成本低廉；易于分散、墨滴性态液体稳定，能储存，不会发生化学变化或变质滋生微生物等优点。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种3D喷墨打印用墨水及其制备方法。
背景技术
3D喷墨打印是将墨滴喷射到接受介质上形成图像或文字的打印技术(李晓燕，张曙.三维打印成型粉末材料的实验研究[C].2005年中国机械工程学会年会论文集，2005)。3D喷墨打印所需要的墨滴并非由简单的粉末构成，它包括粉末材料以及与之匹配的粘结溶液以及后处理材料(Bredt J.F.，Anderson T.C.，Russell D.B.Three dimensionalprinting material system and method[P].US：6610429，2003)。为了满足成型要求，需要这考虑粉末及相应粘结溶液的成分和性能。
在3D喷墨技术不断发展的今天，其制约因素逐步凸显，3D喷墨墨水材料的粘度大，阻塞喷墨设备的喷嘴，造成设备损耗，使用期间维护费用高；大粘度的墨水在喷嘴处形成的墨滴体积也较大，图案分辨率随之降低，胶黏剂的粘度也会直接影响到对粉末层的渗透效果；如果墨水粘度较小，滴落在介质表面铺展的形状不容易控制，喷墨实物结构松散。3D喷墨墨滴体积与喷墨后实物有直接关系，3D喷墨墨滴体积越小，打印机分辨率越高，喷墨后所得实物就越细致；墨滴体积越大，精密度越差，实物相对粗糙(Cima M.J.Three-dimensional printing techniques[P].U.S：7049363，2006)。此外，传统的喷墨技术仅依靠重力控制墨滴的滴落，空气流动、表面浸润性等外界因素都会影响所得实物图案的精确度。因此，制备出色彩度好、稳定性高、流变性好、粘度适中的墨水对3D喷墨打印的发展至关重要。
发明内容
本发明提供一种原料成本低，制备便捷、易操作、稳定性高、流变性好、粘度适中的3D喷墨打印用墨水及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
本发明一种3D喷墨打印用墨水，包括以下质量百分比的组分：色母粉25～40％，轻质碳酸钙5～10％，消光剂2～10％，气相二氧化硅1～9％，乙二醇丁醚10～25％，乳化剂5～15％，水5～25％和树脂5～25％。
本发明一种3D喷墨打印用墨水，进一步的，所述轻质碳酸钙的粒径小于1μm。
本发明一种3D喷墨打印用墨水，进一步的，所述消光剂为金属皂类、体质颜料、蜡和二氧化钛中的一种或几种。
本发明一种3D喷墨打印用墨水，进一步的，所述气相二氧化硅粒径小于50nm。
本发明一种3D喷墨打印用墨水，进一步的，所述乳化剂为单双甘油酯、二乙酰化酒石酸甘油脂、司盘20、司盘60、吐温20、吐温60和吐温80中的一种或几种。
本发明一种3D喷墨打印用墨水，进一步的，所述树脂为水溶性树脂，为水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂、水性环氧树脂和水性聚氨酯树脂中的一种或几种。
本发明一种3D喷墨打印用墨水的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备色浆：将色母粉与水混合，搅拌18～30分钟，在真空烘箱中预热，再次进行搅拌形成色浆；
(2)备料：按照以下质量百分比进行备料：轻质碳酸钙5～10％，消光剂2～10％，气相二氧化硅1～9％，乙二醇丁醚10～25％，乳化剂5～15％，树脂5～25％；
(3)搅拌：在色浆中，依次加入轻质碳酸钙、消光剂、气相二氧化硅、乙二醇丁醚、乳化剂和树脂，搅拌。
本发明一种3D喷墨打印用墨水的制备方法，进一步的，步骤(1)中色母粉与水比例为7：3。
本发明一种3D喷墨打印用墨水的制备方法，进一步的，所述真空烘箱的温度为45～60℃，预热时间为25～45min。
本发明一种3D喷墨打印用墨水与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)不腐蚀喷头，喷头使用维护费低；
(2)打印清晰、色彩逼真、不扩散；
(3)环保、成本低廉；
(4)易于分散、墨滴性态液体稳定，能存储，不会发生化学变化或变质滋生微生物。
具体实施方式
制备实施例
本发明一种3D喷墨打印用墨水的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备色浆：将色母粉与水混合，搅拌20分钟，在真空烘箱中预热，再次进行搅拌形成色浆；
(2)备料：按照以下质量百分比进行备料：轻质碳酸钙5～10％，消光剂2～10％，气相二氧化硅1～9％，乙二醇丁醚10～25％，乳化剂5～15％，树脂5～25％；
(3)搅拌：在色浆中，依次加入轻质碳酸钙、消光剂、气相二氧化硅、乙二醇丁醚和乳化剂和树脂，搅拌搅拌25～35min。
表1制备5组实施例各组分及其用量
表2制备实施例组分粒径
表3实施例中乳化剂和树脂的具体配比
实施例1
制备方法，包括以下步骤：
1)制备色浆：将色母粉与水混合，搅拌20min，在真空烘箱中预热(真空烘箱的温度为50℃，预热时间为30min)，再次进行搅拌形成色浆；
2)备料：按照以下质量百分比进行备料：3D喷墨打印用墨水，由色母粉40％，轻质碳酸钙5％(粒径为0.9μm)，消光剂5％，气相二氧化硅5％(粒径为45μm)，乙二醇丁醚10％，乳化剂7％，水17.2％和树脂10.8％组成。
3)搅拌：在色浆中，依次加入轻质碳酸钙、消光剂、气相二氧化硅、乙二醇丁醚、乳化剂和树脂，搅拌30min。
检测：检测墨水的流速、粘度。
实施例2
制备方法，包括以下步骤：
1)制备色浆：将色母粉与水混合，搅拌20min，在真空烘箱中预热(真空烘箱的温度为50℃，预热时间为30min)，再次进行搅拌形成色浆；
2)备料：按照以下质量百分比进行备料：3D喷墨打印用墨水，由色母粉40％，轻质碳酸钙6％(粒径为0.8μm)，消光剂6％，气相二氧化硅6％(粒径为40μm)，乙二醇丁醚11％，乳化剂6％，水17.2％和树脂7.8％组成。
3)搅拌：在色浆中，依次加入轻质碳酸钙、消光剂、气相二氧化硅、乙二醇丁醚、乳化剂和树脂，搅拌30min。
检测：检测墨水的流速、粘度。
实施例3
制备方法，包括以下步骤：
1)制备色浆：将色母粉与水混合，搅拌25min，在真空烘箱中预热(真空烘箱的温度为60℃，预热时间为45min)，再次进行搅拌形成色浆；
2)备料：按照以下质量百分比进行备料：3D喷墨打印用墨水，由色母粉35％，轻质碳酸钙7％(粒径为0.7μm)，消光剂7％，气相二氧化硅7％(粒径为45μm)，乙二醇丁醚15％，乳化剂13％，水15％和树脂1％组成。
3)搅拌：在色浆中，依次加入轻质碳酸钙、消光剂、气相二氧化硅、乙二醇丁醚、乳化剂和树脂，搅拌35min。
检测：检测墨水的流速、粘度。
实施例4
制备方法，包括以下步骤：
1)制备色浆：将色母粉与水混合，搅拌25min，在真空烘箱中预热(真空烘箱的温度为60℃，预热时间为45min)，再次进行搅拌形成色浆；
2)备料：按照以下质量百分比进行备料：3D喷墨打印用墨水，由色母粉30％，轻质碳酸钙8％(粒径为0.6μm)，消光剂8％，气相二氧化硅8％(粒径为40μm)，乙二醇丁醚13％，乳化剂7％，水12.9％和树脂13.1％组成。
3)搅拌：在色浆中，依次加入轻质碳酸钙、消光剂、气相二氧化硅、乙二醇丁醚、乳化剂和树脂，搅拌35min。
检测：检测墨水的流速、粘度。
实施例5
制备方法，包括以下步骤：
1)制备色浆：将色母粉与水混合，搅拌30min，在真空烘箱中预热(真空烘箱的温度为50℃，预热时间为30min)，再次进行搅拌形成色浆；
2)备料：按照以下质量百分比进行备料：3D喷墨打印用墨水，由色母粉25％，轻质碳酸钙10％(粒径为0.5μm)，消光剂10％，气相二氧化硅9％(粒径为35μm)，乙二醇丁醚10％，乳化剂11％，水10.7％和树脂14.3％组成。
3)搅拌：在色浆中，依次加入轻质碳酸钙、消光剂、气相二氧化硅、乙二醇丁醚、乳化剂和树脂，搅拌35min。
检测：检测墨水的流速、粘度。
本发明公开的一种3D喷墨打印用墨水不腐蚀喷头，喷头使用维护费低；打印清晰、色彩逼真、不扩散；环保、成本低廉；易于分散、墨滴性态液体稳定，能存储，不会发生化学变化或变质滋生微生物的优点。喷射温度下具有约10cPs～25cPs(厘泊)之间的粘度，非常适合作喷墨打印油墨使用。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种3D喷墨打印用墨水，其特征在于：包括以下质量百分比的组分：色母粉25～40％，轻质碳酸钙5～10％，消光剂2～10％，气相二氧化硅1～9％，乙二醇丁醚10～25％，乳化剂5～15％，水5～25％和树脂5～25％。
2.根据权利要求1所述的3D喷墨打印用墨水，其特征在于：所述轻质碳酸钙的粒径小于1μm。
3.根据权利要求1所述的3D喷墨打印用墨水，其特征在于：所述消光剂为金属皂类、体质颜料、蜡和二氧化钛中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的3D喷墨打印用墨水，其特征在于：所述气相二氧化硅粒径小于50nm。
5.根据权利要求1所述的3D喷墨打印用墨水，其特征在于：所述乳化剂为单双甘油酯、二乙酰化酒石酸甘油脂、司盘20、司盘60、吐温20、吐温60和吐温80中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的3D喷墨打印用墨水，其特征在于：所述树脂为水溶性树脂，为水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂、水性环氧树脂和水性聚氨酯树脂中的一种或几种。
7.一种如权利要求1～6任意一项所述的3D喷墨打印用墨水的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
制备色浆：将色母粉与水混合，搅拌18～30分钟，在真空烘箱中预热，再次进行搅拌形成色浆；
备料：按照以下质量百分比进行备料：轻质碳酸钙5～10％，消光剂2～10％，气相二氧化硅1～9％，乙二醇丁醚10～25％，乳化剂5～15％，树脂5～25％；
搅拌：在色浆中，依次加入轻质碳酸钙、消光剂、气相二氧化硅、乙二醇丁醚、乳化剂和树脂，搅拌。
8.根据权利要求7所述的3D喷墨打印用墨水的制备方法，其特征在于：步骤(1)中色母粉与水比例为7：3。
9.根据权利要求7所述的3D喷墨打印用墨水的制备方法，其特征在于：所述真空烘箱的温度为45～60℃，预热时间为25～45min。
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|---|---|---|---|---|
| CZ308412B6 (cs) * | 2018-05-14 | 2020-08-05 | Peter Knobloch | Pojivový materiál pro polygrafickou tiskovou hlavu pro 3D tisk |
| CN114574035A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-03 | 东莞市优特美智能科技有限公司 | 一种直发棒用铝板3d喷墨打印工艺及油墨 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105131715A (zh) * | 2015-10-15 | 2015-12-09 | 王护来 | 陶瓷喷墨打印用水性墨水及其制备方法 |
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| CN114574035A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-03 | 东莞市优特美智能科技有限公司 | 一种直发棒用铝板3d喷墨打印工艺及油墨 |
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