CN110641022A - 表面处理溶液的用途及使用其的热塑性聚氨酯样品的表面处理方法 - Google Patents

表面处理溶液的用途及使用其的热塑性聚氨酯样品的表面处理方法 Download PDF

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Abstract

一种热塑性聚氨酯样品的表面处理方法，包括下列步骤：(A)提供一表面处理溶液，其中该表面处理溶液包括：一第一溶剂，该第一溶剂为一含二C1‑3烷基的非质子极性溶剂；(B)将一热塑性聚氨酯样品置于表面处理溶液中以进行表面处理，其中表面处理的处理时间介于3秒至600秒之间；以及(C)将表面处理后的热塑性聚氨酯样品自表面处理溶液中取出并进行干燥，其中干燥温度介于25℃至95℃之间。本发明更提供前述表面处理溶液的用途，其是用于对一热塑性聚氨酯样品进行表面处理上。

Description

表面处理溶液的用途及使用其的热塑性聚氨酯样品的表面处 理方法
技术领域
本发明涉及一种表面处理溶液的用途及使用其的热塑性聚氨酯样品的表面处理方法，尤其是涉及一种用于3D打印制造的热塑性聚氨酯样品的表面处理溶液的用途及使用其的3D打印制造的热塑性聚氨酯样品的表面处理方法。
背景技术
随着消费者对于定制化的需求提高，3D打印技术应用于鞋子的制作上，已为下个世代生产鞋子的技术之一。特别是，以3D打印制造的热塑性聚氨酯(TPU)材料，可应用于鞋子的中底部分上。
然而，在目前的3D打印技术中，根据热融式3D打印机台的堆迭成型原理，成型的物品表面皆会有阶梯形的边角和黏着力较差的粉粒，使成品的表面粗糙不平整，降低其触感、美感及商业价值。因此，3D打印制造的热塑性聚氨酯材料尚须经过一表面处理，以符合平滑或光泽的需求。
已知现有的处理方式主要有三种，分别是：磨砂处理、喷砂处理和蒸气处理。其中，磨砂处理为最普遍及便利的处理方式，但受限于表面立体形状不能过于复杂及物体作业体积的限制，再加上作业时间长的因素，这种方法并不适合用于大量生产；喷砂处理的作业时间较磨砂处理的短，主要是因为以机器喷砂的方式取代人工作业，但因细砂回收处理不易及受限物体表面的立体形状，喷砂处理也只应用在处理样品模型及小量的生产；蒸气处理则比前两者都省时且较不受物体形状的限制，但因气体温度控制不易，容易造成材料变形及不均，再加上操作需达材料熔点(＞100℃)，故增加操作的危险及能源的消耗。以上三种方法只是将表面修饰平整而无光泽效果，若因应不同目的还需上胶、涂漆、贴膜等。
有鉴于此，目前仍须发展一种新颖的表面处理溶液及表面处理方法，以快速的处理热塑性聚氨酯样品表面，以使热塑性聚氨酯样品具有平滑和/或光泽的外观。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种表面处理溶液的用途及使用其的热塑性聚氨酯样品的表面处理方法，通过使用本发明的表面处理溶液及表面处理方法，可使热塑性聚氨酯样品的表面平滑和/或具有光泽。
本发明提供一种热塑性聚氨酯样品的表面处理方法，包括下列步骤：(A)提供一表面处理溶液，其中表面处理溶液包括：一第一溶剂，第一溶剂为一含二C1-3烷基的非质子极性溶剂；(B)将一热塑性聚氨酯样品置于表面处理溶液以进行表面处理，其中表面处理的处理时间介于3秒至600秒之间；以及(C)将表面处理后的热塑性聚氨酯样品自表面处理溶液中取出并进行干燥，其中干燥温度介于25℃至95℃之间。
本发明更提供一种表面处理溶液的用途，其是用于对一热塑性聚氨酯样品进行表面处理，其中表面处理溶液包括：一第一溶剂，第一溶剂为一含二C1-3烷基的非质子极性溶剂。
本发明的表面处理的溶液及方法，特别适用于以3D打印制造的热塑性聚氨酯样品。以3D打印制造的热塑性聚氨酯样品粉粒黏着性差，表面易发生掉粉状况，再加上表面粗糙不均，影响触感及美观评价不高。通过使用本发明的表面处理的溶液及方法，可使热塑性聚氨酯样品材料表面平滑，具有光泽，达到产品修饰目的，以符合美观及触感的需求，增加产品的应用价值。特别是，本发明的表面处理的溶液及方法，对于任何形状的热塑性聚氨酯样品，均能进行表面处理；故本发明所提供的表面处理的溶液及方法，可适用于以3D打印制造的热塑性聚氨酯弹性体。此外，本发明所提供的表面处理方法，其工艺简易、生产效率高。再者，通过调整适当的表面处理溶液组成分及其含量、表面处理温度和/或表面处理时间，可控制热塑性聚氨酯样品材料表面的平滑和/或光泽程度，以符合美观及触感的需求。
在本发明的表面处理溶液中，第一溶剂可为含二C1-3烷基的非质子极性溶剂，例如，含二甲基的非质子极性溶剂、含二乙基的非质子极性溶剂含二丙基的非质子极性溶剂或含一甲基及一乙基的非质子极性溶剂。其中，含二C1-3烷基的非质子极性溶剂的具体例子包括，但不限于，二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜或其组合。
本发明的表面处理溶液除了包括第一溶剂外，更可选择性的包括一第二溶剂，其中，第二溶剂可为一醇类、丙酮、四氢呋喃或其组合。醇类可为C1-4醇类，其具体例子包括，但不限于，甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇或叔丁醇。
在本发明的一实施方式中，表面处理溶液仅包括第一溶剂。在本发明的另一实施方式中，表面处理溶液可同时包括第一溶剂及第二溶剂。当表面处理溶液同时包括第一溶剂及第二溶剂时，第一溶剂与第二溶剂的比例可介于20∶80至100∶0.001之间，且较佳介于30∶70至90∶10之间。在此，所谓的第一溶剂与第二溶剂的比例为两者的体积比。
在本发明的表面处理方法中，干燥温度可介于25℃至95℃之间，较佳介于45℃至95℃之间，且更佳介于55℃至85℃之间。若温度过高时，则容易造成处理后的热塑性聚氨酯样品变形。在此，干燥时间并无特殊限制，只要可完全将表面处理溶液由表面处理后的热塑性聚氨酯样品中移除、或使热塑性聚氨酯样品表面的再结晶完成即可。
在本发明的表面处理方法中，表面处理的处理时间可依照所处理的热塑性聚氨酯样品外貌、欲达成的平滑程度或欲达成的光泽程度进行调整。例如，表面处理的处理时间可介于3秒至600秒之间，且较佳介于10秒至570秒之间。
在本发明的表面处理方法中，热塑性聚氨酯样品可为一由3D打印制造的热塑性聚氨酯样品。在本发明的一实施方式中，热塑性聚氨酯样品可应用于鞋子的中底部分。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可针对不同观点与应用，在不悖离本创作的精神下进行各种修饰与变更。
除非文中另有说明，否则说明书及所附权利要求保护范围中所使用的单数形式“一”及“该”包括一或多个个体。
除非文中另有说明，否则说明书及所附权利要求保护范围中所使用的术语“或”通常包括“和/或”的含义。
本发明将通过实施例更具体地说明，但该实施例并非用于限制本发明的范畴。
实验例1
在实验例中，将3D打印热塑性聚氨酯(TPU)浸入表面处理溶液中，并浸泡一段时间(处理时间)后，取出，在60℃下进行干燥。待干燥完成后，以目视观察处理后的平滑程度及光泽程度。表面处理溶液、处理时间及处理效果如下表1所示。
表1
Figure BDA0001708114110000041
“×”：无效果；“○”：效果良好；“△”：介于中间。
由表1结果显示，当表面处理溶液使用DMF、DMSO或DMAC时，可有效处理3D打印热塑性聚氨酯，使其同时具有平滑及光泽效果。
实验例2
在实验例中，将3D打印热塑性聚氨酯(TPU)浸入表面处理溶液中，并浸泡一段时间(处理时间)后，取出，在60℃下进行干燥。待干燥完成后，以目视观察处理后的平滑程度及光泽程度。表面处理溶液、处理时间及处理效果如下表2所示。
表2
Figure BDA0001708114110000051
“×”：无效果；“○”：效果良好；“△”：介于中间。
由表2结果显示，当表面处理溶液的第二溶剂为醇类、丙酮或THF时，可有效处理3D打印热塑性聚氨酯，使其具有平滑效果。
实验例3
在实验例中，将3D打印热塑性聚氨酯(TPU)浸入表面处理溶液中，并浸泡一段时间(处理时间)后，取出，进行干燥。待干燥完成后，以目视观察处理后的平滑程度及光泽程度。表面处理溶液、处理时间、干燥温度及处理效果如下表3所示。
表3
Figure BDA0001708114110000052
Figure BDA0001708114110000061
“×”：无效果；“○”：效果良好；“△”：介于中间。
由表3结果显示，无论表面处理溶液仅包括第一溶剂或同时包括第二溶剂，均可有效处理3D打印热塑性聚氨酯，使其具有平滑效果及光泽效果。特别是，当溶剂配比第一溶剂(具有二甲基的非质子极性溶剂)的比例越高或处理时间越长，表面平滑特性越佳。在本发明的表面处理方法中，是通过第一溶剂使热塑性聚氨酯材料表面溶解，再在特定温度(即，干燥温度)结晶。若处理时间或干燥温度太过严苛，将造成材料特性不可逆的破坏；然而，处理时间及干燥温度会因3D打印热塑性聚氨酯材料品质而有所不同。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求保护范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种热塑性聚氨酯样品的表面处理方法，包括下列步骤：
(A)提供一表面处理溶液，其中该表面处理溶液包括：一第一溶剂，该第一溶剂为一含二C1-3烷基的非质子极性溶剂；
(B)将一热塑性聚氨酯样品置于该表面处理溶液中以进行表面处理，其中表面处理的处理时间介于3秒至600秒之间；以及
(C)将表面处理后的该热塑性聚氨酯样品自该表面处理溶液中取出并进行干燥，其中干燥温度介于25℃至95℃之间。
2.如权利要求1所述的表面处理方法，其中该含二C1-3烷基的非质子极性溶剂为二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜或其组合。
3.如权利要求1所述的表面处理方法，其中该表面处理溶液还包括一第二溶剂，该第二溶剂为一醇类、丙酮、四氢呋喃或其组合。
4.如权利要求3所述的表面处理方法，其中该醇类为C1-4醇类。
5.如权利要求3所述的表面处理方法，其中该第一溶剂与该第二溶剂的比例介于20∶80至100∶0.001之间。
6.如权利要求3所述的表面处理方法，其中该第一溶剂与该第二溶剂的比例介于30∶70至90∶10之间。
7.如权利要求1所述的表面处理方法，其中该干燥温度介于45℃至95℃之间。
8.如权利要求1所述的表面处理方法，其中该处理时间介于10秒至570秒之间。
9.如权利要求1所述的表面处理方法，其中该热塑性聚氨酯样品为一由3D打印制造的热塑性聚氨酯样品。
10.一种表面处理溶液的用途，其是用于对一热塑性聚氨酯样品进行表面处理，其中该表面处理溶液包括：一第一溶剂，该第一溶剂为一含二C1-3烷基的非质子极性溶剂。
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