CN115837746B - 一种光固化3d打印的离型膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光固化3D打印的离型膜，所述光固化3D打印的离型膜包括离型膜本体和光致变形材料区；所述光致变形材料区占所述离型膜本体表面面积的55‑75%；所述光致变形材料区包括阵列分布的光致变形材料子区；所述光致变形材料子区内设置有菱形中空区；所述菱形中空区的中空区域为离型膜本体，余下区域为光致变形材料。本发明提供的离型膜，通过在现有离型膜的表面设置特定的光致变形材料区，利用光致变形实现离型膜和树脂的脱离，同时借助特定设计的光致变形材料区参数，减少了光照变形后离型膜的恢复时间，提升了光固化3D打印的效率。

Description

一种光固化3D打印的离型膜

技术领域

本发明涉及光固化3D打印领域，具体涉及一种光固化3D打印的离型膜。

背景技术

目前，光固化成型是作为相对成熟的3D打印技术。光固化系统使用光敏树脂作为原料，通过功率强度较低的紫外光照射，在固定的温湿度环境（常温度18-28℃，湿度≤60%-70%）下使光敏树脂成型。相比于选区激光烧结或选区激光熔融而言，光固化系统结构简单，成本低，可实现高精度复杂模型的快速生成，这一特性决定了光固化3D打印技术有着更为广泛的产品应用及发展前景。

如CN107984753A公开了一种光固化3D打印机，包括底座、储存液态光敏树脂的料槽、成型平台和升降机构，其中，所述料槽、升降机构分别设置在所述底座上，所述成型平台与所述升降机构连接，所述成型平台悬于所述料槽的正上方，所述底座内设有固化光源，所述固化光源为阵列紫外LED背光灯板，所述底座上设有显示部件，所述显示部件为液晶显示屏，所述阵列紫外LED背光灯板位于所述液晶显示屏的正下方，所述液晶显示屏位于所述料槽的槽底，所述料槽上设有绷紧的FEP膜。

CN110901058A公开了一种光固化3D打印系统和打印方法，包括料载体和铺料器，所述铺料器为刮板式结构，铺料器的铺料侧至少有部分区域为透光区，铺料器与载料体发生相对平移运动，将光敏打印料铺设到透光区相对的所述载料体上，且铺设的光敏打印料还处于被挤压状态时，光束透过透光区并根据要打印的三维模型信息选择性照射所述透光区铺料侧的光敏打印料形成固化层，铺料器与所述料载体能够相对竖向运动，打印过程中，使得铺料器与所述料载体之间的距离拉大，在料载体上由所述固化层形成固化模型。该方案能够实现铺料与光照固化的同步进行，有利于提升3D打印的速度和打印精度，适用范围更加广泛，且有利于降低设备成本和生产成本。

然而，现有技术中在进行打印时，为了保证光固化树脂脱膜顺利，通常会加装离型膜，然而现有离型膜在脱膜时仍存在操控复杂、打印时间隔时间较长的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种光固化3D打印的离型膜，以解决现有技术中所采用的离型膜在光固化3D打印过程存在的打印间隔时间长的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种光固化3D打印的离型膜，所述光固化3D打印的离型膜包括离型膜本体和光致变形材料区；

所述光致变形材料区占所述离型膜本体表面面积的55-75%；

所述光致变形材料区包括阵列分布的光致变形材料子区；

所述光致变形材料子区内设置有菱形中空区；

所述菱形中空区的中空区域为离型膜本体，余下区域为光致变形材料。

本发明提供的离型膜，通过在现有离型膜的表面设置特定的光致变形材料区，利用光致变形实现离型膜和树脂的脱离，同时借助特定设计的光致变形材料区参数，减少了光照变形后离型膜的恢复原状的时间，提升了光固化3D打印的效率。

本发明中，光致变形材料的设置可以是单张离型膜的某一面，即上表面或下表面，也可以多层离型膜的中间，如2层离型膜时，设置于2层离型膜的中间即可，更多层依次类推即可。优选地，采用2层离型膜，设置于2层离型膜的中间。

本发明中，所述光致变形材料区占所述离型膜本体表面面积的55-75%，例如可以是55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%或75%等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。

本发明中，所述光致变形材料区包括阵列分布的光致变形材料子区。

作为本发明优选的技术方案，所述光致变形材料子区等间距分布。

作为本发明优选的技术方案，所述菱形中空区的中空部分为圆形或椭圆。

所述圆形的直径为菱形的短对角线。

所述椭圆的长轴为菱形的短对角线。

所述椭圆的短轴为长轴长度的0.3-0.5倍，例如可以是0.3倍、0.31倍、0.32倍、0.33倍、0.34倍、0.35倍、0.36倍、0.37倍、0.38倍、0.39倍、0.4倍、0.41倍、0.42倍、0.43倍、0.44倍、0.45倍、0.46倍、0.47倍、0.48倍、0.49倍或0.5倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述菱形中空区中菱形的长对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.6-0.8倍，例如可以是0.6倍、0.61倍、0.62倍、0.63倍、0.64倍、0.65倍、0.66倍、0.67倍、0.68倍、0.69倍、0.7倍、0.71倍、0.72倍、0.73倍、0.74倍、0.75倍、0.76倍、0.77倍、0.78倍、0.79倍或0.8倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述菱形中空区中菱形的短对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.2-0.3倍，例如可以是0.2倍、0.21倍、0.22倍、0.23倍、0.24倍、0.25倍、0.26倍、0.27倍、0.28倍、0.29倍或0.3倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述菱形中空区等间距分布。

作为本发明优选的技术方案，所述光致变形材料子区的面积相同。

作为本发明优选的技术方案，所述光致变形材料子区为带状区。

所述带状区的宽度为所述光固化3D打印的离型膜宽度的0.06-0.08倍，例如可以是0.06倍、0.061倍、0.062倍、0.063倍、0.064倍、0.065倍、0.066倍、0.067倍、0.068倍、0.069倍、0.07倍、0.071倍、0.072倍、0.073倍、0.074倍、0.075倍、0.076倍、0.077倍、0.078倍、0.079倍或0.08倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述光致变形材料区中的光致变形材料为红外光致变形材料和/或可见光光致变形材料。

本发明中，所采用的光致变形材料，为在紫外光照射下不会发生变形的光致变形材料，而在可见光或红外光进行照射时，所提供的离型膜会发生形变，从而实现固化后的树脂产品和离型膜的预分离。

作为本发明优选的技术方案，所述光固化3D打印的离型膜包括离型膜本体和光致变形材料区；

所述光致变形材料区占所述离型膜本体表面面积的55-75%；

所述光致变形材料区包括阵列分布的光致变形材料子区；所述光致变形材料子区等间距分布；所述光致变形材料子区的面积相同；所述光致变形材料子区为带状区；所述带状区的宽度为所述光固化3D打印的离型膜宽度的0.06-0.08倍；

所述光致变形材料子区内设置有等间距分布的菱形中空区；所述菱形中空区的中空区域为离型膜本体，余下区域为光致变形材料；所述菱形中空区的中空部分为圆形或椭圆；所述圆形的直径为菱形的短对角线；所述椭圆的长轴为菱形的短对角线；所述椭圆的短轴为长轴长度的0.3-0.5倍；所述菱形中空区中菱形的长对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.6-0.8倍；所述菱形中空区中菱形的短对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.2-0.3倍；所述菱形中空区等间距分布；

所述光致变形材料区中的光致变形材料为红外光致变形材料和/或可见光光致变形材料。

与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的离型膜，通过在离型膜表面设置的特定光致变形材料区，实现了光照脱膜后在无任何外力的情况下离型膜恢复原状时间的缩短，显著提升了光固化3D打印的效率。

附图说明

图1是本发明实施例1中离型膜光致变材料区分布的示意图；

图2是本发明实施例1中离型膜光致变材料区分布的示意图；

图3是本发明实施例1中离型膜光致变材料区分布的示意图；

图4是本发明实施例1中离型膜光致变材料区分布的示意图；

图5是本发明实施例1中离型膜光致变材料区分布的示意图；

图6是本发明实施例1中菱形中空区为圆时的示意图；

图7是本发明实施例1中菱形中空区为椭圆时的示意图。

图中：1-光致变形材料。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供一种光固化3D打印的离型膜，所述光固化3D打印的离型膜包括离型膜本体和光致变形材料区；

所述光致变形材料区中的光致变形材料为红外光致变形材料和/或可见光光致变形材料。

本发明中，所采用的光致变形材料，为在紫外光照射下不会发生变形的光致变形材料，而在可见光或红外光进行照射时，所提供的离型膜会发生形变，从而实现固化后的树脂产品和离型膜的预分离。

本发明中，所采用的光致变形材料如添加碳纳米管的聚氨酯材料，如含偶氮二苯乙炔的CLCP材料（在大于430nm的短波可见光照射下可快速弯曲），或为将单臂碳纳米管填充在向列相CLCP基体中制备纳米复合物，在红外光下可以产生形变等，具体光致变形材料的制备过程参照现有技术即可。

关于光致变形材料去的设计参数具体如下：

所述光致变形材料区占所述离型膜本体表面面积的55-75%；所述光致变形材料区包括阵列分布的光致变形材料子区；所述光致变形材料子区等间距分布；所述光致变形材料子区的面积相同；所述光致变形材料子区为带状区；所述带状区的宽度为所述光固化3D打印的离型膜宽度的0.06-0.08倍；

即本发明中，光致变形材料区在离型膜本体的表面呈等间距的带状区分布，所述带状区由两条平行线和离型膜本体的边界线组成，如离型膜为矩形时所处带状区可以和离型膜本体的边界线相垂直设置，或以一定的角度相设置，即和离型膜本体相平行的两个边相垂直设置，或与离型膜本体相邻的两个边相交分布，当为圆形的离型膜本体时，所述带状区可以围绕所得圆形的圆心辐射状分布，也可以是在圆上等间距分布，具体如图1-图5所示，图1、图2和图3为针对矩形离型膜的光致变形材料区的带状分布图；如4和图5针对圆形离型膜的光致变形材料区的带状分布图。

所述光致变形材料子区内设置有等间距分布的菱形中空区；所述菱形中空区的中空区域为离型膜本体，余下区域为光致变形材料；所述菱形中空区的中空部分为圆形或椭圆，如图6和如图7所示，图中的编号1即为光致变形材料的区域；所述圆形的直径为菱形的短对角线；所述椭圆的长轴为菱形的短对角线；所述椭圆的短轴为长轴长度的0.3-0.5倍；所述菱形中空区中菱形的长对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.6-0.8倍；所述菱形中空区中菱形的短对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.2-0.3倍；所述菱形中空区等间距分布。

本发明中，光致变形材料可以是在离型膜制备过程中添加，也可以是直接涂覆在离型膜的表面，或者在离型膜的表面设置对应形状的光致变形区，然后将光致变形材料涂覆与对应的区域。

具体地，本实施例提供5个光固化3D打印的离型膜，具体如下：

离型膜A，为矩形离型膜：包括离型膜本体和光致变形材料区；

所述光致变形材料区占所述离型膜本体表面面积的60%；

所述光致变形材料区包括阵列分布的光致变形材料子区；所述光致变形材料子区等间距分布；所述光致变形材料子区的面积相同；所述光致变形材料子区为带状区；所述带状区的宽度为所述光固化3D打印的离型膜宽度的0.07倍；

所述光致变形材料子区内设置有等间距分布的菱形中空区；所述菱形中空区的中空区域为离型膜本体，余下区域为光致变形材料；所述菱形中空区的中空部分为圆形；所述圆形的直径为菱形的短对角线；所述菱形中空区中菱形的长对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.7倍；所述菱形中空区中菱形的短对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.24倍；所述菱形中空区等间距分布；

所述光致变形材料区中的光致变形材料为红外光致变形材料。

离型膜B，为矩形离型膜：包括离型膜本体和光致变形材料区；

所述光致变形材料区占所述离型膜本体表面面积的65%；

所述光致变形材料区包括阵列分布的光致变形材料子区；所述光致变形材料子区等间距分布；所述光致变形材料子区的面积相同；所述光致变形材料子区为带状区；所述带状区的宽度为所述光固化3D打印的离型膜宽度的0.06倍；

所述光致变形材料子区内设置有等间距分布的菱形中空区；所述菱形中空区的中空区域为离型膜本体，余下区域为光致变形材料；所述菱形中空区的中空部分为椭圆；所述椭圆的长轴为菱形的短对角线；所述椭圆的短轴为长轴长度的0.3倍；所述菱形中空区中菱形的长对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.6倍；所述菱形中空区中菱形的短对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.3倍；所述菱形中空区等间距分布；

所述光致变形材料区中的光致变形材料为红外光致变形材料。

离型膜C，为矩形离型膜：包括离型膜本体和光致变形材料区；

所述光致变形材料区占所述离型膜本体表面面积的55%；

所述光致变形材料区包括阵列分布的光致变形材料子区；所述光致变形材料子区等间距分布；所述光致变形材料子区的面积相同；所述光致变形材料子区为带状区；所述带状区的宽度为所述光固化3D打印的离型膜宽度的0.08倍；

所述光致变形材料子区内设置有等间距分布的菱形中空区；所述菱形中空区的中空区域为离型膜本体，余下区域为光致变形材料；所述菱形中空区的中空部分为圆形；所述圆形的直径为菱形的短对角线；所述菱形中空区中菱形的长对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.8倍；所述菱形中空区中菱形的短对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.2倍；所述菱形中空区等间距分布；

所述光致变形材料区中的光致变形材料为可见光光致变形材料。

离型膜D，为矩形离型膜：包括离型膜本体和光致变形材料区；

所述光致变形材料区占所述离型膜本体表面面积的70%；

所述光致变形材料区包括阵列分布的光致变形材料子区；所述光致变形材料子区等间距分布；所述光致变形材料子区的面积相同；所述光致变形材料子区为带状区；所述带状区的宽度为所述光固化3D打印的离型膜宽度的0.065倍；

所述光致变形材料子区内设置有等间距分布的菱形中空区；所述菱形中空区的中空区域为离型膜本体，余下区域为光致变形材料；所述菱形中空区的中空部分为圆形；所述圆形的直径为菱形的短对角线；所述菱形中空区中菱形的长对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.65倍；所述菱形中空区中菱形的短对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.26倍；所述菱形中空区等间距分布；

所述光致变形材料区中的光致变形材料为红外光致变形材料和/或可见光光致变形材料。

离型膜E，为矩形离型膜：包括离型膜本体和光致变形材料区；

所述光致变形材料区占所述离型膜本体表面面积的75%；

所述光致变形材料区包括阵列分布的光致变形材料子区；所述光致变形材料子区等间距分布；所述光致变形材料子区的面积相同；所述光致变形材料子区为带状区；所述带状区的宽度为所述光固化3D打印的离型膜宽度的0.075倍；

所述光致变形材料子区内设置有等间距分布的菱形中空区；所述菱形中空区的中空区域为离型膜本体，余下区域为光致变形材料；所述菱形中空区的中空部分为椭圆；所述椭圆的长轴为菱形的短对角线；所述椭圆的短轴为长轴长度的0.5倍；所述菱形中空区中菱形的长对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.75倍；所述菱形中空区中菱形的短对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.28倍；所述菱形中空区等间距分布；

所述光致变形材料区中的光致变形材料为红外光致变形材料。

作为对比还提供了如下离型膜：

离型膜A1：与离型膜A的区别在于菱形中空区内也设置有光致变材料；

离型膜A2：与离型膜A的区别仅在于光致变形材料子区内布置满光致变材料；

离型膜A3：与离型膜A的区别仅在于光致变形材料布满离型膜本体的表面；

上述实施例中所采用的光致变形材料为依据现有技术制备得到的含偶氮二苯乙炔的CLCP材料（具体详见Visible Light Induced Bending and Unbending Behavior ofCrosslinked Liquid-Crystalline Polymer Films Containing Azotolane Moieties,J. Mater. Chem., 20 (23) (2010), 4888-4896），并采用涂覆的方式将光致变形材料设置于2层离型膜之间。

应用例1

采用实施例1中提供的离型膜A，离型膜B，离型膜C，离型膜D，离型膜E，离型膜A1，离型膜A2，离型膜A3，进行连续的光固化3D打印，共连续打印十次，记录每次光固化后采用可见光（光的波长为436nm的可见光）照射后变形脱膜后离型膜恢复至原状即表明为水平面的时间。详见表1。

通过上述实施例的结果可知，本发明提供的离型膜，通过采用特定的离型膜实现了脱膜后离型膜的快速恢复，提升了光固化3D打印的作业速率。

声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种光固化3D打印的离型膜，其特征在于，所述光固化3D打印的离型膜包括离型膜本体和光致变形材料区；

所述光致变形材料区占所述离型膜本体表面面积的55-75%；

所述光致变形材料区包括阵列分布的光致变形材料子区；

所述光致变形材料子区内设置有菱形中空区；

所述菱形中空区的中空区域为离型膜本体，余下区域为光致变形材料；

所述光致变形材料区中的光致变形材料为红外光致变形材料和/或可见光光致变形材料。

2.如权利要求1所述光固化3D打印的离型膜，其特征在于，所述光致变形材料子区等间距分布。

3.如权利要求1或2所述光固化3D打印的离型膜，其特征在于，所述菱形中空区的中空部分为圆形或椭圆；

所述圆形的直径为菱形的短对角线；

所述椭圆的长轴为菱形的短对角线；

所述椭圆的短轴为长轴长度的0.3-0.5倍。

4.如权利要求3所述光固化3D打印的离型膜，其特征在于，所述菱形中空区中菱形的长对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.6-0.8倍。

5.如权利要求3所述光固化3D打印的离型膜，其特征在于，所述菱形中空区中菱形的短对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.2-0.3倍。

6.如权利要求5所述光固化3D打印的离型膜，其特征在于，所述菱形中空区等间距分布。

7.如权利要求5或6所述光固化3D打印的离型膜，其特征在于，所述光致变形材料子区的面积相同。

8.如权利要求7所述光固化3D打印的离型膜，其特征在于，所述光致变形材料子区为带状区；

所述带状区的宽度为所述光固化3D打印的离型膜宽度的0.06-0.08倍。

9.如权利要求1所述光固化3D打印的离型膜，其特征在于，

所述光致变形材料子区等间距分布；所述光致变形材料子区的面积相同；所述光致变形材料子区为带状区；所述带状区的宽度为所述光固化3D打印的离型膜宽度的0.06-0.08倍；

所述光致变形材料子区内设置有等间距分布的菱形中空区；所述菱形中空区的中空区域为离型膜本体，余下区域为光致变形材料；所述菱形中空区的中空部分为圆形或椭圆；所述圆形的直径为菱形的短对角线；所述椭圆的长轴为菱形的短对角线；所述椭圆的短轴为长轴长度的0.3-0.5倍；所述菱形中空区中菱形的长对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.6-0.8倍；所述菱形中空区中菱形的短对角线为所述光致变形材料子区宽度的0.2-0.3倍；所述菱形中空区等间距分布。

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