CN109435247A - Tpu粉末选择性激光烧结制品后处理溶液的制备和使用办法 - Google Patents

Tpu粉末选择性激光烧结制品后处理溶液的制备和使用办法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于TPU粉末选择性激光烧结制品的后处理溶液的制备方法和使用方法。本发明解决现有的TPU粉末选择性激光烧结制品表面粗糙，表面及内部余粉无法完全去除等问题。本发明中用于TPU粉末选择性激光烧结制品后处理的溶液由工业级四氢呋喃溶液和丁酮溶液按比例混合而成。方法：将丁酮与四氢呋喃蒸馏提纯，得到高浓度的丁酮溶液与四氢呋喃溶液，将四氢呋喃与丁酮溶液在一定温度下进行混合，并用玻璃棒搅拌均匀，装入高压喷壶后对TPU粉末选择性激光烧结制品进行喷雾，后离心、烘干，即完成TPU粉末选择性激光烧结制品的后处理。本发明方法保证成型件尺寸精度的情况下，可大幅提高其力学性能。本发明的TPU粉末选择性激光烧结制品的后处理溶液用于TPU粉末选择性激光烧结制品后处理领域。

Description

TPU粉末选择性激光烧结制品后处理溶液的制备和使用办法
技术领域
本发明涉及一种TPU粉末选择性激光烧结制品后处理溶液的制备和使用办法。
背景技术
选择性激光烧结技术是增材制造的一种常用方法，它以激光器为能量源，通过激光束照射使粉末材料迅速熔化并凝固而加工出成型件实体。TPU是一种柔性材料，采用TPU粉末作为选择性激光烧结原材料，可以制作出其他高分子材料所不具备的柔性成型件，如医疗器官模型、运动鞋底等。现有技术中，TPU粉末选择性激光烧结制品表面常常会附着一层浮粉，尤其是内部更难以清理，导致打印制品出现掉粉等情况，效果欠佳无法直接使用。本发明提供一种后处理溶液及处理方法，可以清理表面以及内部的粉末，提高产品质量。
发明内容
本发明是要解决现有的TPU粉末选择性激光烧结制品表面粗糙，表面及内部粉末无法完全清理等问题，而提供TPU粉末选择性激光烧结制品后处理办法。
本发明的后处理溶液为工业级四氢呋喃与丁酮的混合溶液；其中四氢呋喃与丁酮的体积比为(2.5～3.5)：2。
上述的用于激光烧结3D打印制品的后处理溶液制备办法,按以下步骤进行：
一、量取体积比为(2.5～3.5):2的工业级四氢呋喃溶液和丁酮溶液；
二、将两种溶液在20～30℃干燥的空气下在通风柜中进行混合并用清洁后的玻璃棒进行搅拌，阴凉通风处密封保存；
本发明的制备方法得到的混合溶液既保持了四氢呋喃溶液的特性，又控制了TPU材料的溶解强度；20～30℃下干燥的环境中在通风柜中进行混合，避免了混合时产生热量导致溶液挥发影响人身健康，同时控制了环境湿度使溶液的相对纯度在99％以上；
利用上述的激光烧结3D打印制品的后处理办法，包括：将工业级四氢呋喃与丁酮溶液在通风柜中混合并搅拌十分钟，放置在阴凉通风处密封保存待用；TPU粉末选择性激光烧结制品开箱冷却后取出，先用毛刷清理表面，再用风机进一步清理内部粉末，清理过后的TPU粉末选择性激光烧结制品内外均无明显粉末附着；将后处理溶液倒入高压喷壶中，对TPU粉末选择性激光烧结制品进行喷雾处理，表面粉末会被溶液溶解并附着在制品表面，制品完全湿润后，在离心机中对多余的溶液进行离心处理，处理后放入烘箱，进行烘干；其特征在于，四氢呋喃溶液与丁酮溶液的体积比为(2.5～3.5):2，混合温度为 20～30℃，高压喷壶喷嘴孔径为0.1mm～0.2mm，贮存环境为干燥通风，离心机转速为2000～3000r/min，烘箱温度为50～60℃，烘干时间为0.8～1 小时。
本发明的TPU粉末选择性激光烧结制品的后处理办法下，TPU粉末选择性激光烧结制品表面的粉末与粗糙的结构会与后处理溶液发生化学反应并产生热量，生成一层粘膜覆盖在TPU粉末选择性激光烧结制品表面，在烧结件的缝隙及其表面形成光滑、平整、透明的保护层，不仅提高了烧结件的质感，而且增加了烧结件的强度，经过后处理的烧结件的拉伸强度为10～15MPa，是未经过后处理的烧结件的2～3倍，烧结件压缩永久变形为14～16％，是未经过后处理的烧结件的 60％～70％；本发明的后处理办法中所使用的溶液是用四氢呋喃与丁酮混合而成，是比较常见的化学溶液，混合中散发极少热量，保证了溶液的纯度与溶解性，喷雾处理后经离心机离心出的溶液还可以重复使用，大幅度节约了成本，提高了生产效率，并且该后处理溶液配制方法简单，大大提高了工作效率，经过后处理的TPU粉末选择性激光烧结制品拉伸强度与压缩永久变形都得到了明显的改善，提高了TPU粉末选择性激光烧结制品的综合性能。
有益效果
本发明的后处理办法中，后处理溶液材料成本低，溶液易获得，后处理操作方法简单，并且溶液在妥善保管的情况下可循环使用。经过后处理的TPU粉末选择性激光烧结制品不仅解决了表面粗糙、内外部粉尘无法完全去除等问题，而且明显改善了拉伸强度、压缩永久变形等物理性能，TPU粉末选择性激光烧结制品本身的性能有了显著的提高。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的后处理办法的混合溶液由四氢呋喃溶液与丁酮溶液在20～30℃下按(2.5～3.5):2的体积比例混合而成；
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的四氢呋喃溶液的浓度为90～98％，其他的与具体实施方式一相同；
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不用的是所述的四氢呋喃溶液的浓度≥99％，其他的与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中丁酮的浓度为90～98％，其他与具体实施方式一至三之一相同；
具体实施方式五：本具体实施方式与具体实施方式不同的是步骤一至三之一中丁酮的浓度≥99％，其他与具体实施方式一至三之一相同；
具体实施方式六：具体实施方式一所述的后处理办法的后处理溶液制备办法，按以下步骤进行：
一、将丁酮与四氢呋喃蒸馏提纯，得到高浓度的丁酮溶液与四氢呋喃溶液；
二、将四氢呋喃与丁酮溶液在20～30℃的温度下进行混合，并搅拌 10～15分钟，使溶液均匀；
具体实施方式七：利用具体实施方式一所得的TPU粉末选择性激光烧结制品后处理溶液对TPU粉末选择性激光烧结制品进行后处理的方法，包括：TPU粉末选择性激光烧结制品打印完成后冷却30～40分钟，取出后手动清理最外层粉末并回收利用，用风机吹掉剩余可清理粉末，然后将具体实施方式一所得的后处理溶液装入喷壶中，对TPU 粉末选择性激光烧结制品进行喷雾处理，直至内外都被溶液完全覆盖，将处理后的TPU粉末选择性激光烧结制品放入离心机中进行离心处理，甩出表面多余溶液，并回收利用，离心后，将烧结件放入烘箱烘干，打印完成冷却时间为30～40分钟，喷壶喷嘴孔径为0.1～0.2mm，离心机转速为2000～3000r/min，烘箱温度为50～60℃。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是，处理液是用刷子将后处理液反复的刷在物体表面，其他操作和参数与具体实施方式七相同；
对比试验
试验一：将工业级的四氢呋喃溶液与丁酮溶液进行按3:2的体积比例进行混合，得到TPU粉末选择性激光烧结制品的后处理溶液；
上述的TPU粉末选择性激光烧结制品后处理溶液制备办法按以下步骤进行：
一、蒸馏提纯四氢呋喃和丁酮溶液使浓度≥99％；
二、将两种溶液在25℃的环境下进行混合，体积混合比例为3:2；
三、对混合溶液进行搅拌，搅拌时间为10分钟，并密封保存在阴凉通风的环境下；
本试验得到的是体积比例为3:2且混合均匀的后处理溶液；
利用上述TPU粉末选择性激光烧结制品后处理溶液对TPU粉末选择性激光烧结制品，得到：TPU粉末选择性激光烧结制品打印完成后进行冷却处理，取出后手动清理最外层粉末并回收利用，用风机吹掉剩余可清理粉末，然后将具体实施方式一所得的后处理溶液装入喷壶中，对TPU粉末选择性激光烧结制品进行喷雾处理，直至内外都被溶液完全覆盖，将处理后的TPU粉末选择性激光烧结制品放入离心机中进行离心处理，甩出表面多余溶液，并回收利用，离心后，将烧结件放入烘箱烘干，打印完成冷却时间为30分钟，喷壶喷嘴孔径为0.15mm ，离心机转速为2500r/min，烘箱温度为55℃。
试验二：TPU粉末选择性激光烧结制品烧结完成后，冷却三十分钟取出，手动清楚最外层粉末，后用风机吹掉剩余可清理粉末，得到初步清理的TPU粉末选择性激光烧结制品；
试验一得到的TPU粉末选择性激光烧结制品平均拉伸强度为 12.64MPa，试验二的为5.21MPa；试验一得到的TPU粉末选择性激光烧结制品的压缩永久变形为15.53％，，试验二为21.85％。
本试验的后处理办法中所使用的溶液是用四氢呋喃与丁酮混合而成，是比较常见的化学溶液，混合中散发极少热量，保证了溶液的纯度与溶解性，喷雾处理后经离心机离心出的溶液还可以重复使用，大幅度节约了成本，提高了生产效率，且该后处理溶液极易获得，大大提高了工作效率，经过后处理的TPU粉末选择性激光烧结制品抗拉伸强度与压缩永久变形系数都得到了明显的改善，提高了TPU粉末选择性激光烧结制品的综合性能。
通过对比试验一、二，试验一所得的TPU粉末选择性激光烧结制品的拉伸强度和压缩永久变形都明显优于试验二所得的TPU粉末选择性激光烧结制品。

Claims (5)

1.TPU粉末选择性激光烧结制品后处理溶液，其特征在于后处理溶液由四氢呋喃和丁酮溶液混合而成；其中四氢呋喃溶液与丁酮溶液的的体积比为(2.5～3.5)：2。
2.根据权利要求1所述的TPU粉末选择性激光烧结制品后处理溶液，其特征在于所述的四氢呋喃溶液的浓度≥99％。
3.根据权利要求1所述的TPU粉末选择性激光烧结制品后处理溶液，其特征在于丁酮溶液的浓度≥99％。
4.利用权利要求1所述后处理液处理TPU粉末选择性激光烧结制品的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、量取体积比为(2.5～3.5):2的工业级四氢呋喃和丁酮溶液，将两种溶液在20～30℃干燥的空气下在通风柜中进行混合并用清洁后的玻璃棒搅拌10～15分钟。
二、TPU粉末选择性激光烧结制品开箱冷却后取出，先用毛刷清理表面，再用风机进一步清理内部粉末，清理过后的TPU粉末选择性激光烧结制品内外无明显粉末附着，将后处理溶液倒入高压喷壶中，对TPU粉末选择性激光烧结制品进行喷雾处理，表现浮粉会被溶液溶解并附着在制品表面，制品完全湿润后，在离心机中对多余的溶液进行离心处理，处理后放入烘箱，进行烘干；其特征在于，高压喷壶喷嘴目数为50～100目，离心机转速为2000～3000r/min，烘箱温度为50～60℃，烘干时间为0.8～1小时。
5.根据权利要求4所述后处理液处理TPU粉末选择性激光烧结制品的方法，其特征在于步骤二是用刷子反复将处理液均匀地涂抹在TPU粉末选择性激光烧结制品表面的。
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