CN115230206A - 立体复合膜的制备方法、立体复合膜、料盒及3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种立体复合膜的制备方法、立体复合膜、料盒及3D打印机，其中制备方法包括制备离型层，对离型膜的第一表面做粗化处理，所述离型膜的透光率大于90％；制备软胶层，配制软胶原料压延形成软胶膜，所述软胶膜的透光率大于90％；在所述离型膜的第一表面涂覆联结剂，并粘贴至所述软胶膜上，固化后形成联结层复合所述离型层和软胶层，所述联结层的粘度大于1000cps，所述联结层透光率大于90％。本发明公开的一种立体复合膜的制备方法、立体复合膜、料盒及3D打印机，在保持离型膜低粘附力的同时，降低了附着力，易于分离，提高打印的成功率，提高离型膜的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印增材制造领域，特别涉及一种立体复合膜的制备方法、立体复合膜、料盒及3D打印机。
背景技术
光固化3D打印机按照成型方式可分为两类提拉式和下沉式，其中提拉式在打印过程中，需要不断的把固化部分和投影窗口分离，分离所需的力就是3D打印离型力。
离型力主要有三部分组成：粘滞阻力，真空负压力以及粘附力。
打印平台向上运动时候需要克服液态树脂的剪切作用，过程中产生粘滞阻力，粘滞阻力和打印平台大小，树脂粘度以及平台的抬升速度有关。由于打印件的尺寸一般都不大，平台的抬升速度和树脂粘度都在一定范围内，因此这个力通常不大；
当打印器件和投影窗口分离时候，由于树脂不能及时补充，会产生间隙，形成真空负压区，产生了在离型时需要克服的真空负压力，在刚性固化界面，真空负压力占主导作用；
粘附力是材料附着在其他材料表面的能力。光敏树脂本质上是一种胶粘剂，它在固化的时候粘附在投影窗口上，当固化界面为柔性材料时候，界面形变使得分离过程以裂纹扩展的渐变方式进行，树脂补充会变的更加容易，负压力下降，这个时候粘附力就起到主导作用。
低表面能的离型膜可以降低树脂固化后的粘附作用，实现方式是在树脂和投影窗口之间固定一层离型膜作为光固化界面。
目前光固化3D打印的成型工艺中，为了方便光敏树脂件的剥离，会在树脂槽底面上覆盖离型膜，该类离型膜一般采用透明的全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)材料制得，全氟乙烯丙烯共聚物是一种表面能低以及热稳定性能很高的聚合物，这种附着力有利于树脂成型件的剥离，减少对剥离件的损坏。
但是FEP离型膜在使用过程中，由于离型膜和投影平面存在粘附性，离型过程不是平稳的剥离，而是类似一种撕扯的形式，常常导致应力集中。这使得离型膜在作为光固化界面仍然有较大的离型力，常常导致下列结果：打印件无法与地面分离或者本身承受较大应力，结构遭到破坏，导致打印过程的成功率低；FEP离型膜在分离过程中发生无法恢复的塑性变形或者破坏，导致打印过程不稳定；离型膜容易损坏而需要频繁更换，增加了打印的成本。
因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供立体复合膜的制备方法、立体复合膜、料盒及3D打印机，提高打印的成功率。
为了解决上述技术问题，一方面本发明提供了一种立体复合膜的制备方法，包括：
制备离型层，对离型膜的第一表面做粗化处理，所述离型膜的透光率大于90％；
制备软胶层，配制软胶原料压延形成软胶膜，所述软胶膜的透光率大于90％；
在所述离型膜的第一表面涂覆联结剂，并粘贴至所述软胶膜上，固化后形成联结层复合所述离型层和软胶层，所述联结层的粘度大于1000cps，所述联结层透光率大于90％。
作为优选，在制备离型层前，在所述离型膜的第二表面上贴覆单面保护膜。
作为优选，所述离型层材料包括氟化乙烯丙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基戊烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、可溶性聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、双向拉伸聚丙烯、聚碳酸酯的一种或多种。
作为优选，所述离型膜的厚度为0.01mm-0.3mm，所述软胶膜的厚度为0.1mm-30mm。
作为优选，所述软胶层材料包括热塑性聚氨酯、硅胶、橡胶、硅橡胶、聚二甲基硅氧烷的一种或多种。
作为优选，所述联结层材料包括丙烯酸、硅胶胶水、OCA光学胶的一种或多种。
第二方面，本发明还提供了一种立体复合膜，采用上述的立体复合膜的制备方法制得，包括：
离型层，包括离型膜，所述离型膜的第一表面上设置有粗化部所述离型膜的透光率大于90％；
软胶层，包括至少一层软胶膜，所述软胶膜的透光率大于90％；
联结层，连接在所述离型层和软胶层之间，所述联结层的粘度大于1000cps，所述联结层透光率大于90％。
作为优选，所述立体复合膜的厚度为0.05mm-0.8mm。
第三方面，本发明还提出了一种料盒，包括：
盒体，具有两端开口的腔体；
夹持组件，具有环状开口，设于所述盒体一端开口上；
上述的立体复合膜，由所述夹持组件绷紧，并覆盖在所述盒体一端开口上，所述离型层朝向所述腔体内设置。
第四方面，本发明还提出了一种3D打印机，包括上述的立体复合膜或上述的料盒。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的立体复合膜的制备方法，通过将离型膜和软胶膜复合在一起，使立体复合膜具备离型层和软胶层两层结构，在保持离型膜低粘附力的同时，可以使得立体复合膜在粘附-分离的过程中可以产生一定可恢复的形变，这个形变可以固化界面以裂纹扩展的方式，降低了附着力，分离更加容易，大大的提高打印的成功率，提高离型膜的使用寿命。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：
图1是本发明中立体复合膜的制备方法的流程图；
图2是本发明中立体复合膜的结构示意图；
图3是图2中A部放大示意图；
图4是本发明中料盒的剖视图；
图5是本发明中夹持组件的结构示意图；
图6是本发明中第一夹片的结构示意图；
图7是本发明中第二夹片的结构示意图；
图8是本发明中盒体底部的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图所示，对应于本发明的一种较佳实施例的立体复合膜的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备离型层11：选用厚度为0.01mm-0.3mm的离型膜，在进行复合加工前，在离型膜的第二表面上通过精密复膜机复合一层单面保护膜，以防止加工过程导致离型层11划伤拉伤影响后续的使用性能，优选的，在本实施中，单面保护膜采用硅胶材质。
对离型膜的第一表面111做粗化处理，激活离型层11的表面机能团，达到粗化效果，从而增强粘接力。进一步的，在即使进行了粗化处理，离型膜的透光率仍大于90％，可以满足后续打印需求。
在本实施例中，离型层11材料包括氟化乙烯丙烯(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲基戊烯(TPX)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚碳酸酯(PC)的一种或多种的组合，
S2：制备软胶层12：需要解释的是，在立体复合膜中，软胶层12的作用是在离型层11与光敏树脂材料分离时，可以产生一定可恢复的形变，使分离更加容易实现。软胶层12既可以承担缓冲泄力、减少应力，还可以防止与底部光源掩膜层发生粘连。同时为了保证打印效果，软胶膜的透光率大于90％。
优选的，软胶层12材料包括热塑性聚氨酯、硅胶、橡胶、硅橡胶、聚二甲基硅氧烷的一种或多种的组合。
具体的制备软胶层12包括：秤取适用的材料比例添加各种铂金催化剂，含氢硅油，延迟剂，内部藕联剂，配制软胶原料，并压延形成软胶膜，优选的，软胶膜的厚度为0.1mm-30mm。
S3：在离型膜的第一表面111涂覆联结剂，并粘贴至软胶膜上，固化后形成联结层13复合离型层11和软胶层12，承担离型层11和软胶层12的物理连结，为了确保在打印过程中反复拉拔过程中不出现分层，选用的联结层13的粘度大于1000cps，进一步的，为了确保后续的打印质量，联结层透光率大于90％。具体的，联结层13材料可以是丙烯酸、硅胶胶水、OCA光学胶的一种或多种。
在复合过程中，优选采用精密压延机，设定好对应的厚度，压力，张力，压延辊轮的表面温度，对离型膜、软胶膜、联结剂进行厚度压制；用特定的表面光滑剂，经过喷涂设备均匀的喷至材料片上；处理完成后，送进设定好120-180度温度参数的烤箱进行熟化固化3-10分钟。固化后即获得立体复合膜，在本实施例中，立体复合膜的厚度为0.05mm-0.8mm。
本发明还提出一种立体复合膜，采用上述的立体复合膜的制备方法制得，该立体复合膜由其材料和工艺决定可以简称为ACF膜，其结构包括离型层11、软胶层12以及连接在离型层11和软胶层12之间的联结层13。
离型层11包括离型膜，离型膜的第二表面上设有单面保护膜以防止破坏表面性能，离型膜的第一表面111上设置有粗化部112以增强粘接力，优选的，在粗化部112的影响下，离型膜的透光率仍大于90％，以满足后续打印需求。在本实施例中，离型层11材料包括氟化乙烯丙烯(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲基戊烯(TPX)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚碳酸酯(PC)的一种或多种的组合，
软胶层12包括至少一层软胶膜，软胶膜具有一定的形变能力，使分离更加容易实现，既可以承担缓冲泄力减少应力，还可以防止与底部光源掩膜层发生粘连。同时为了保证打印效果，软胶膜的透光率大于90％。软胶层12材料包括热塑性聚氨酯、硅胶、橡胶、硅橡胶、聚二甲基硅氧烷的一种或多种的组合。
联结层13由联结剂固化形成，承担离型层11和软胶层12的物理连结，为了确保在打印过程中反复拉拔过程中不出现分层，选用的联结层的粘度大于1000cps，进一步的，为了确保后续的打印质量，联结层透光率大于90％。具体的，联结层材料可以是丙烯酸、硅胶胶水、OCA光学胶的一种或多种。
本实施例的立体复合膜复合后的厚度在0.05mm-30mm之间，复合后的透光率大于90％，在保持离型膜低粘附力的同时，可以使得立体复合膜在粘附-分离的过程中可以产生一定可恢复的形变，这个形变可以固化界面以裂纹扩展的方式，降低了附着力，分离更加容易，大大的提高打印的成功率，提高离型膜的使用寿命。
本发明还提出一种料盒，包括盒体4、夹持组件5以及上述的立体复合膜1。
其中，盒体4具有两端开口的腔体41，其截面形状不限，可以是方形、圆形或其他多边形等。图所示出的是盒体截面形状呈方形的示例。腔体41用于盛放3D打印用的树脂材料。
立体复合膜1完全覆盖在盒体4一端开口上，并通过夹持组件5绷紧固定。立体复合膜包括离型层11、软胶层12以及连接在离型层11和软胶层12之间的联结层13，离型层11朝向腔体41内设置，立体复合膜1在料盒内一方面用作离型膜，在保持离型层低粘附力的同时，软胶层12可以使得立体复合膜在粘附-分离的过程中可以产生一定可恢复的形变，这个形变可以固化界面以裂纹扩展的方式，降低了附着力，分离更加容易，另一方面用作料盒底部，起到承托树脂材料的作用。
夹持组件5具有环状开口51，设于盒体4的一端开口上，夹持组件的形状与盒体4的截面形状对应设置。优选的，夹持组件5包括重叠设置的第一夹片52和第二夹片53，立体复合膜1夹设在第一夹片52和第二夹片53之间，并覆盖环状开口51。第一夹片52包括一个或多个第一本体521，当第一本体521数量为一个时，第一夹片52为呈环状的一体式结构；当第一本体521数量为多个时，第一夹片52为分体式结构，多个第一本体521环绕形成环状开口51；同理的，第二夹片53包括一个或多个第二本体531，当第二本体531数量为一个时，第二夹片53为呈环状的一体式结构；当第二本体531数量为多个时，第二夹片53为呈条状或块状的分体式结构，多个第二本体531环绕形成环状开口51。第一夹片52和第二夹片53的呈现形式可以是一样的，也可以是不一样的，在此不做进一步限定。如图所示出的是第一夹片52和第二夹片53均为呈环状的一体式结构的示例，方便后续的固定安装。
第一夹片52上开设有多个第一螺纹通孔522，第二夹片53上开设有多个第二螺纹通孔532，第一螺纹通孔522与第二螺纹通孔532对应设置，立体复合膜1夹设在第一夹片52和第二夹片53之间，通过螺丝与第一螺纹通孔522和第二螺纹通孔532的配合拧紧固定。
盒体4在设置有夹持组件5的开口端面上开设有安装槽42，夹持组件5设置于安装槽42内。安装槽42具有相对设置的第一侧壁421和第二侧壁422，第一侧壁421靠近腔体41设置，第一侧壁的高度大于第一夹片52/第二夹片53和立体复合膜1的总厚度，在安装夹持组件5时，当第一夹片52/第二夹片53放置在安装槽42内时，第一侧壁421会抵接并推伸立体复合膜1，使立体复合膜1呈绷紧状态，一方面可以使腔体41底壁密封以承托树脂材料，另一方面可以使离型层11做好打印准备。优选的，在夹持组件5上开设有多个第三螺纹通孔54，在安装槽42内开设有多个第四螺纹通孔43，通过螺丝与第三螺纹通孔54和第四螺纹通孔43的配合拧紧固定。
本实施例中的料盒，采用立体复合膜用作料盒底部，一方面用作离型膜，在保持离型层低粘附力的同时，便于离型膜和投影平面的分离，提高打印的成功率，提高离型膜的使用寿命，降低打印成本；另一方面用作料盒底部，起到承托树脂材料的作用，使用方便，便于后期耗材更换。
本实施例还提供了一种3D打印机，该3D打印机应有上述的料盒。需要说明的是：本实施例提供的3D打印机与料盒或立体复合膜的实施例属于同一构思，即该3D打印机是基于该料盒或立体复合膜的，其具体实现过程详见立体复合膜或料盒的实施例，这里不再赘述。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
Claims (10)
1.一种立体复合膜的制备方法，其特征在于，包括，
制备离型层，对离型膜的第一表面做粗化处理，所述离型膜的透光率大于90％；
制备软胶层，配制软胶原料压延形成软胶膜，所述软胶膜的透光率大于90％；
在所述离型膜的第一表面涂覆联结剂，并粘贴至所述软胶膜上，固化后形成联结层复合所述离型层和软胶层，所述联结层的粘度大于1000cps，所述联结层透光率大于90％。
2.根据权利要求1所述的立体复合膜的制备方法，其特征在于，在制备离型层前，在所述离型膜的第二表面上贴覆单面保护膜。
3.根据权利要求1所述的立体复合膜的制备方法，其特征在于，所述离型层材料包括氟化乙烯丙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基戊烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、可溶性聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、双向拉伸聚丙烯、聚碳酸酯的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的立体复合膜的制备方法，其特征在于，所述离型膜的厚度为0.01mm-0.3mm，所述软胶膜的厚度为0.1mm-30mm。
5.根据权利要求1所述的立体复合膜的制备方法，其特征在于，所述软胶层材料包括热塑性聚氨酯、硅胶、橡胶、硅橡胶、聚二甲基硅氧烷的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的立体复合膜的制备方法，其特征在于，所述联结层材料包括丙烯酸、硅胶胶水、OCA光学胶的一种或多种。
7.一种立体复合膜，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的立体复合膜的制备方法制得，包括：
离型层，包括离型膜，所述离型膜的第一表面上设置有粗化部所述离型膜的透光率大于90％；
软胶层，包括至少一层软胶膜，所述软胶膜的透光率大于90％；
联结层，连接在所述离型层和软胶层之间，所述联结层的粘度大于1000cps，所述联结层透光率大于90％。
8.根据权利要求7所述的立体复合膜，其特征在于，所述立体复合膜的厚度为0.05mm-30mm。
9.一种料盒，其特征在于，包括：
盒体，具有两端开口的腔体；
夹持组件，具有环状开口，设于所述盒体一端开口上；
如权利要求7-8任一项所述的立体复合膜，由所述夹持组件绷紧，并覆盖在所述盒体一端开口上，所述离型层朝向所述腔体内设置。
10.一种3D打印机，其特征在于，包括如权利要求7-8任一项所述的立体复合膜或如权利要求9所述的料盒。
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