CN109531858A - 一种3d打印耗材的多功能球型颗粒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种以塑料粉末为原料制备3D打印耗材的多功能球形颗粒的方法，其包括如下步骤：将塑料粉末、复合材料粉末、粘合剂等按比例混合、机械混炼；混炼后的料团用挤出机挤出圆条，切成小段，造粒后进入烘干机烘干，把水分烘至小于0.5%，制得3D打印耗材的多功能球形颗粒生料；生料加入密封烘干机中继续加温使物料相互渗透粘合，冷却后制得3D打印耗材的多功能球形颗粒熟料。本发明的制备方法，采用反传统的无热源低温团粒法，将多组分材料制成3D打印耗材的多功能球形颗粒产品，该方法产能大、加工成本低、节能环保、可循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及塑料颗粒加工技术领域，特别涉及一种制备3D打印耗材的多功能球型颗粒的方法，其利用塑料粉末为原料，加入各种功能性材料，通过物理合成、机械团粒法，加工成适合3D打印的球型颗粒耗材。
背景技术
目前世界各国都在大力研发3D打印技术，其中，适合3D打印的耗材的研发备受关注。目前的3D打印耗材多以粉末、线材为主，塑料粉末颗粒或线材的加工普遍采用电加热挤出法，工艺复杂、能耗高、产能受限，且成本高，难以实现规模化生产，而且不适应如今政府大力提倡的绿色环保的要求。因此，开发一种功能性强、适应性广、材料易得、节能环保、成本低廉、可循环利用的3D耗材生产加工方法，就成了解决3D打印技术快速发展和应用的关键所在。
发明内容
针对现有的3D打印塑料耗材开发和生产中存在的技术问题以及满足绿色环保的工业生产的要求，并结合3D打印技术领域的技术要求，本发明的目的是提出一种制备3D打印耗材的多功能球形颗粒的方法，其利用塑料粉末和复合材料为原料，颠覆传统塑料颗粒生产工艺，采用无热源低温团粒法来制取3D打印耗材的多功能球形颗粒。
为达到本发明的目的，本发明的一种3D打印耗材的多功能球形颗粒的制备方法，其包括如下步骤：
步骤一：按照3D打印颗粒耗材的功能性要求,将塑料粉末与功能性材料、粘合剂按比例进行混合形成混合物料；
步骤二：将计量好的混合物料加入15%-25%的水，用炼泥机混炼，制得软硬适中的料团；
步骤三 ：将混炼后的料团加入到挤条机，挤出圆条后用切粒装置将圆条切成长度与直径相同的圆段；
步骤四：将切成圆段的物料加入圆盘造粒机造粒，然后投入烘干机烘干，把水分烘干至小于0.5%，形成混合颗粒料；
步骤五：将混合颗粒料冷却至常温、筛分后，制得3D打印耗材颗粒生料；
步骤六：将颗粒生料加入密封烘干机中，同时加入扑粉剂，加温至110℃-210℃，使原料相互渗透粘合，制得3D打印颗粒耗材熟料，即适合3D打印耗材塑料颗粒成品；
步骤七：将塑料颗粒成品冷却、筛分、分级；
步骤八：将不同的大小级别的塑料颗粒成品计量包装。
优选的，在所述的步骤一中，所述的塑料粉末为由回收的热塑性塑料清洁、去除杂质后制得的塑料粉末，所述的功能性材料为金属粉、木粉、玻璃纤维粉、矿粉、木粉、生物质粉末中的一种或几种。
再优选的，在所述的步骤一中，所述的混合物料中的塑料粉末的含量按重量百分比≤70%，所述的粘合剂的含量按重量百分比为15-30%，所述的功能性材料的含量按重量百分比≤30%。
再优选的，在所述的步骤一中，所述的混合物料中的粘合剂包括膨润土和水。
再优选的，在所述的步骤一中，所述的混合物料中的粘合剂还包括镁基胶或树脂；其中膨润土的添加量按重量百分比为15-25%，其他粘合剂添加量按重量百分比为1%-5%。
再优选的，在所述的步骤一中，所述的混合物料中还包括添加剂、着色剂及/或改性剂，所述的添加剂包括亚磷酸三丁酯、亚磷酸三苯酯、及/或硬脂酸胺；所述的改性剂包括马来酸酐及/或硅烷。
再优选的，在所述步骤三中，所述的挤出机的孔径可以为1-2mm、2-4 mm、4-6 mm、6-8 mm或8-10 mm。
再优选的，在所述步骤四中，所述的混合颗粒料是加入筒式烘干机中进行烘干，温度为60℃-75℃。
再优选的，在所述步骤六中，所述的颗粒生料是投入密封式烘干机内进行烘干，筒内温度控制在110℃-210℃；物料加温过程中应在无氧状态进行,所用扑粉剂为膨润土。
本发明的制备3D打印耗材的多功能球形颗粒的方法，利用塑料粉末为基础原料，再加入各种功能性多组分材料，达到多元化复合材料的要求，通过反传统的物理合成，机械团粒法加工制备3D打印球型颗粒耗材，所述的制备工艺颠覆了传统塑料颗粒生产工艺，采用无热源低温团粒法，是解决3D打印耗材大规模工业化、连续多样化生产的主要途径；该生制备方法产能大、成本低，是一种节能环保，资源可再生、循环利用的新方法。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：
图1所示为本发明的一实施例的以塑料粉末和复合材料制备3D打印耗材的多功能球形颗粒的方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
结合附图本发明的制备方法的工艺步骤、特点及优点详述如下。
本发明的制备3D打印耗材的多功能球形颗粒的方法，颠覆传统塑料颗粒生产工艺，采用无热源低温团粒法来制备3D打印耗材塑料颗粒，具体的，参照图1，所述的制备方法包括如下步骤：
步骤一：按照3D打印颗粒耗材的功能性要求,将塑料粉末与功能性材料、粘合剂按比例进行混合形成混合物料；所述的塑料粉末可以为由回收的热塑性塑料清洁、去除杂质后制得的塑料粉末，所述的功能性材料包括金属粉、木粉、玻璃纤维粉、矿粉、木粉、生物质粉末等，可以是其中的一种或几种；
步骤二：将计量好的混合物料加入15%-25%的水，用炼泥机混炼，制得软硬适中的料团；
步骤三 ：将混炼后的料团加入到挤条机，挤出圆条后用切粒装置将圆条切成长度与直径相同的圆段；
步骤四：将切成圆段的物料加入圆盘造粒机造粒，然后投入烘干机烘干，把水分烘干至小于0.5%，形成混合颗粒料；
步骤五：将混合颗粒料冷却至常温、筛分后，制得3D打印耗材颗粒生料；此制得的生料可直接用于挤出式3D打印机使用，但水分较高，不易储藏，因此，需要对颗粒生料进行进一步处理；
步骤六：将颗粒生料加入密封烘干机中，同时加入扑粉剂，例如膨润土，加温至110℃-210℃，使原料相互渗透粘合，制得3D打印颗粒耗材熟料，即适合3D打印耗材塑料颗粒成品；
步骤七：将塑料颗粒成品冷却、筛分、分级；
步骤八：将不同的大小级别的塑料颗粒成品计量包装。
在一优选的实施方式中，在所述步骤一中，3D打印颗粒耗材混合物料中的塑料粉末的含量按重量百分比≤70%，所述的粘合剂的含量按重量百分比为15-30%，所述的功能性材料的含量按重量百分比≤30%。
在另一优选的实施方式中，在所述步骤一中，3D打印颗粒耗材混合物料中的粘合剂包括膨润土和水，当有特殊配料粘合剂膨润土份数不足时，可通过调整膨润土用量加入镁基胶或树脂进行调整；在更优选的实施方式中，粘合剂膨润土的添加量按重量百分比为15-25%，其他粘合剂添加量按重量百分比为1%-5%。
在另一优选的实施方式中，在所述步骤一中，根据不同的用途和需求，所述的混合物料中还包括添加剂、着色剂及/或改性剂，所述的添加剂包括亚磷酸三丁酯、亚磷酸三苯酯、硬脂酸胺等；所述的改性剂包括马来酸酐、硅烷等。
在一优选的实施方式中，在所述步骤三中，根据不同的打印机规格，所述的挤出机的孔径可以为1-2mm、2-4 mm、4-6 mm、6-8 mm或8-10 mm。
在另一优选的实施方式中，在所述步骤四中，所述的混合颗粒料是加入筒式烘干机中进行烘干，温度为60℃-75℃。
在另一优选的实施方式中，在所述步骤六中，所述的颗粒生料必须投入密封式烘干机内进行烘干，筒内温度控制在110℃-210℃；物料加温过程中应在无氧状态进行,所用扑粉剂为膨润土。
本发明的一种制备3D打印耗材的多功能球形颗粒的方法，利用塑料粉末为原料，塑料粉末可以由可回收利用的热塑性塑料废料制备而成，加入各种功能性多组分材料，达到多元化复合材料的要求，通过反传统的物理合成，机械团粒法加工制备3D打印球型颗粒耗材，所述的制备工艺颠覆传统塑料颗粒生产工艺，采用无热源低温团粒法，是解决3D打印耗材大规模工业化、连续多样化生产的主要途径；该生制备方法产能大、成本低，是一种节能环保，资源可再生、循环利用的新方法。
本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种3D打印耗材的多功能球形颗粒的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
步骤一：按照3D打印颗粒耗材的功能性要求,将塑料粉末与功能性材料、粘合剂按比例进行混合形成混合物料；
步骤二：将计量好的混合物料加入15%-25%的水，用炼泥机混炼，制得软硬适中的料团；
步骤三 ：将混炼后的料团加入到挤条机，挤出圆条后用切粒装置将圆条切成长度与直径相同的圆段；
步骤四：将切成圆段的物料加入圆盘造粒机造粒，然后投入烘干机烘干，把水分烘干至小于0.5%，形成混合颗粒料；
步骤五：将混合颗粒料冷却至常温、筛分后，制得3D打印耗材颗粒生料；
步骤六：将颗粒生料加入密封烘干机中，同时加入扑粉剂，加温至110℃-210℃，使原料相互渗透粘合，制得3D打印颗粒耗材熟料，即适合3D打印耗材塑料颗粒成品；
步骤七：将塑料颗粒成品冷却、筛分、分级；以及，
步骤八：将不同的大小级别的塑料颗粒成品计量包装。
2.如权利要求1所述的一种3D打印耗材的多功能球形颗粒的制备方法，其特征在于，在所述的步骤一中，所述的塑料粉末为由回收的热塑性塑料清洁、去除杂质后制得的塑料粉末，所述的功能性材料为金属粉、木粉、玻璃纤维粉、矿粉、木粉、生物质粉末中的一种或几种。
3.如权利要求1或2所述的一种3D打印耗材的多功能球形颗粒的制备方法，其特征在于，在所述的步骤一中，所述的混合物料中的塑料粉末的含量按重量百分比≤70%，所述的粘合剂的含量按重量百分比为15-30%，所述的功能性材料的含量按重量百分比≤30%。
4.如权利要求1或2所述的一种3D打印耗材的多功能球形颗粒的制备方法，其特征在于，在所述的步骤一中，所述的混合物料中的粘合剂包括膨润土和水。
5.如权利要求4所述的一种3D打印耗材的多功能球形颗粒的制备方法，其特征在于，在所述的步骤一中，所述的混合物料中的粘合剂还包括镁基胶或树脂；其中膨润土的添加量按重量百分比为15-25%，其他粘合剂添加量按重量百分比为1%-5%。
6.如权利要求1或2所述的一种3D打印耗材的多功能球形颗粒的制备方法，其特征在于，在所述的步骤一中，所述的混合物料中还包括添加剂、着色剂及/或改性剂，所述的添加剂包括亚磷酸三丁酯、亚磷酸三苯酯、及/或硬脂酸胺；所述的改性剂包括马来酸酐及/或硅烷。
7.如权利要求1或2所述的一种3D打印耗材的多功能球形颗粒的制备方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述的挤出机的孔径可以为1-2mm、2-4 mm、4-6 mm、6-8 mm或8-10mm。
8.如权利要求1或2所述的一种3D打印耗材的多功能球形颗粒的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，所述的混合颗粒料是加入筒式烘干机中进行烘干，温度为60℃-75℃。
9.如权利要求1或2所述的一种3D打印耗材的多功能球形颗粒的制备方法，其特征在于，在所述步骤六中，所述的颗粒生料是投入密封式烘干机内进行烘干，筒内温度控制在110℃-210℃。
10.如权利要求9所述的一种3D打印耗材的多功能球形颗粒的制备方法，其特征在于，在所述步骤六中，物料加温过程中在无氧状态进行,所用扑粉剂为膨润土。
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|---|---|---|---|---|
| CN107415092A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-12-01 | 张文彬 | 利用回收热塑性塑料加工塑料粉末和球型颗粒的方法 |
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| 周伟民等: "《3D打印：智造梦工厂》", 31 January 2018, 上海科学普及出版社 * |
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| CN113618948A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-11-09 | 江苏洪门实业有限公司 | 一种塑料再生颗粒处理工艺 |
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