CN108102392A

CN108102392A - 一种用于消失模铸造的3d打印蜡线及其制备方法

Info

Publication number: CN108102392A
Application number: CN201711378861.3A
Authority: CN
Inventors: 胡兵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2018-06-01

Abstract

本发明涉及一种用于消失模铸造的3D打印蜡线及其制备方法，该材料由硬质蜡10‑50Kg、软质蜡10‑50Kg、增粘剂5‑30Kg、成核剂0.1‑1Kg、聚烯烃1‑20Kg、抗氧剂0.1‑0.5Kg、色粉0‑1Kg组成,具体由如下方法制备：按组分配比称取各组分原料，将各组分机械混合均匀，然后将混合均匀的各组分原料加入到挤出机在50℃‑120℃下拉丝、冷却、风干、测径、牵引、储线、绕卷，得到线径均一的3D打印蜡线。本材料该材料具有强度好、不易碎、失蜡性能好、收缩小、可大尺寸打印、抗氧化性能好、可回收利用等优点，可替代传统蜡模广泛应用于消失模铸造的工业领域。

Description

一种用于消失模铸造的3D打印蜡线及其制备方法

技术领域

本发明涉及3D打印材料的制备领域，具体地说，涉及一种用于消失模铸造的3D打印蜡线及其制备方法。

背景技术

与传统技术相比，3D打印蜡模具有节约成本、智能化程度高、复杂程度高、无需模具等优点，因此经消失模铸造工艺可广泛应用于珠宝等精密铸造行业。目前，3D打印蜡线用于FDM(熔融沉积型)3D打印机，其具备成本低廉、可大尺寸打印的特点使其在铸造领域具有显著优势。中国专利CN106317913A用工业铸造蜡、聚烯烃树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸制备了3D打印蜡线，该材料晶体较粗，结晶较慢，不仅导致打印精度较差，而且会造成翘曲比较厉害，难以实现大尺寸打印。另外，该材料粘度较低，打印时会因层与层之间粘结力不佳导致开裂。中国专利CN104693579B用蜡粉、硬脂酸或硬脂酸盐、白炭黑、炭黑和短切碳纤维制备了打印蜡粉，但是白炭黑、炭黑和短切碳纤维的存在也不利于消失模铸造。中国专利CN105504836A用石蜡、增粘剂、抗氧化剂、韧性聚合物、塑化剂、高硬度聚合物、低收缩树脂、无机填料、染料、相转移剂制备了用于3D打印的低针入度石蜡，但是韧性聚合物、高硬度聚合物、低收缩树脂和无机填料在高温下难以挥发，难以应用于消失模铸造。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于消失模铸造的3D打印蜡线及其制备方法，该材料具有强度好、不易碎、失蜡性能好、收缩小、可大尺寸打印、抗氧化性能好、可回收利用等优点。

本发明提供了一种用于消失模铸造的3D打印蜡线，所述用于消失模铸造的3D打印蜡线中含有以下组分：

本发明还提供了所述用于消失模铸造的3D打印蜡线的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按组分配比称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；

步骤2：将混合均匀的各组分原料加入到挤出机在50℃-120℃下拉丝、冷却、风干、测径、牵引、储线、绕卷，得到线径均一的3D打印蜡线。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

①利用硬质蜡和软质蜡来调节3D打印蜡线的刚性和韧性；

②通过添加成核剂可以促进蜡的结晶并细化蜡结晶，不仅使3D打印蜡线打印时冷却速度快、表面光洁度高，而且提高材料的刚韧平衡；

③将聚烯烃引入到3D打印蜡线，会赋予3D打印蜡线的刚性和强度；

④3D打印蜡线中各组分在铸造温度下容易挥发，再加上MJP 3D打印精细度高，因此铸造的金属制件精细度高。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种用于消失模铸造的3D打印蜡线，包括以下组分：

本发明中，所述硬质蜡为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、虫蜡、棕榈蜡中的至少一种，其中硬质蜡的熔融温度为65℃-85℃，针入度≤12 1/10mm(25℃，100g)。硬质蜡一是赋予材料失蜡铸造性能，二是提高材料的硬度和刚性。硬质蜡用量过小，材料偏软；用量过多，材料偏脆。

本发明中，所述软质蜡为石蜡、微晶蜡、聚酰胺蜡、合成蜡、蜂蜡中的至少一种，其中软质蜡的熔融温度为65℃-85℃，针入度>12 1/10mm(25℃，100g)。软质蜡赋予3D打印蜡线的韧性。软质蜡一是赋予材料失蜡铸造性能，二是降低材料的硬度，赋予材料韧性。软质蜡用量过小，材料偏硬偏脆；用量过多，材料偏软。

本发明中，所述增粘剂为氢化烃类树脂、脂环烃树脂、氢化松香酯中的至少一种，其中增粘剂软化温度为90℃-150℃。增粘剂用于调节3D打印蜡线的粘度，以满足打印时层与层之间的粘结力，防止打印件由于粘结力不足而不能成型。增粘剂用量过小，打印时材料层与层之间粘结力不足导致打印能力欠佳；用量过多，材料的成型能力不足，影响打印。

本发明中，所述成核剂为硬脂酸盐、山梨醇、苯甲酸盐、琥珀酸盐、戊二酸盐、己酸盐、己二酸、己二酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐、β-萘甲酸盐中的至少一种。成核剂可以促进蜡的结晶并细化蜡结晶，不仅使3D打印蜡线打印时冷却速度快、表面光洁度高，而且提高材料的刚韧平衡。另外，成核剂容易热挥发，不会影响消失模铸造的效果。成核剂用量过小，成核效果不明显；用量过多，容易析出且成本偏高。

本发明中，所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫酸酯类中的至少一种，其中抗氧剂的完全热分解温度≤450℃。抗氧剂能赋予3D打印蜡线优异的抗氧化性能，从而在加工过程难以变质，能够反复回收重复利用。

本发明还公开一种用于消失模铸造的3D打印蜡线的制备方法，具体步骤如下：

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1：

步骤S11：按棕榈蜡50Kg、微晶蜡10Kg、化松香酯5Kg、硬脂酸钠0.1Kg、聚烯烃1Kg、受阻酚类抗氧剂0.1Kg、色粉1份称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；

步骤S12：将混合均匀的各组分原料在70℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；

步骤S13：将均一分散液在60℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为1μm。

实施例2：

步骤S21：按合成蜡50Kg、蜂蜡50Kg、脂环烃树脂30Kg、山梨醇1Kg、聚烯烃20Kg、受阻胺类抗氧剂0.5Kg称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；

步骤S22：将混合均匀的各组分原料在200℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；

步骤S23：将均一分散液在120℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为5μm。

实施例3：

步骤S31：按石蜡50Kg、微晶蜡20Kg、氢化石油树脂20Kg、苯甲酸盐0.2Kg、聚烯烃10Kg、亚磷酸酯类抗氧剂0.2Kg称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；

步骤S32：将混合均匀的各组分原料在150℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；

步骤S33：将均一分散液在80℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为2μm。

实施例4：

步骤S41：按石蜡40Kg、蜂蜡20Kg、氢化石油树脂20Kg、己酸钠0.3Kg、聚烯烃20Kg、硫酸酯类抗氧剂0.3Kg称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；

步骤S42：将混合均匀的各组分原料在120℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；

步骤S43：将均一分散液在90℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为1μm。

实施例5：

步骤S51：按聚乙烯蜡45Kg、合成蜡15Kg、氢化石油树脂25Kg、肉桂酸钠0.2Kg、聚烯烃15Kg、受阻酚类抗氧剂0.2Kg称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；

步骤S52：将混合均匀的各组分原料在140℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；

步骤S53：将均一分散液在85℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为3μm。

实施例6：

步骤S61：按石蜡45Kg、微晶蜡25Kg、氢化石油树脂15Kg、硬脂酸钠0.4Kg、聚烯烃15Kg、受阻酚类抗氧剂0.4Kg称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；

步骤S62：将混合均匀的各组分原料在160℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；

步骤S63：将均一分散液在100℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为2μm。

对比例1：

在实施例3中，将硬质蜡去除。

对比例2：

在实施例3中，将软质蜡去除。

对比例3：

在实施例3中，将聚烯烃去除。

对比例4：

在实施例3中，将抗氧剂去除。

Claims

1.一种用于消失模铸造的3D打印蜡线，其特征在于，包括如下组分：

2.权利要求1所述消失模铸造的3D打印蜡线，其特征在于，所述硬质蜡为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、虫蜡、棕榈蜡中的至少一种，其中硬质蜡的熔融温度为65℃-85℃，针入度≤12 1/10mm(25℃，100g)。

3.权利要求1所述消失模铸造的3D打印蜡线，其特征在于，所述软质蜡为石蜡、微晶蜡、聚酰胺蜡、合成蜡、蜂蜡中的至少一种，其中软质蜡的熔融温度为65℃-85℃，针入度>121/10mm(25℃，100g)。

4.权利要求1所述消失模铸造的3D打印蜡线，其特征在于，所述增粘剂为氢化烃类树脂、脂环烃树脂、氢化松香酯中的至少一种，其中增粘剂软化温度为90℃-150℃。

5.权利要求1所述消失模铸造的3D打印蜡线，其特征在于，所述成核剂为硬脂酸盐、山梨醇、苯甲酸盐、琥珀酸盐、戊二酸盐、己酸盐、己二酸、己二酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐、β-萘甲酸盐中的至少一种。

6.权利要求1所述消失模铸造的3D打印蜡线，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫酸酯类中的至少一种，其中抗氧剂的完全热分解温度≤450℃。