DE10058077B4 - Verwendung von beschichteten Teilchen - Google Patents

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Abstract

Verwendung von beschichteten Teilchen, enthaltend einen harten Kern und eine aufquellende Schale, für die Herstellung von zumindest teiltransparenten, dreidimensionalen festen Körpern mittels schichtweiser Auftragung, wobei der Kern mindestens ein Material aus Glas, Glaskeramik oder Polymer enthält und die Schale mindestens ein Material aus Polymer, organische oder anorganische Salze enthält und wobei jede Schicht durch selektives Auftragen einer Flüssigkeit, die die Schale zum Quellen bringt, geformt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von beschichteten Teilchen für die Herstellung von zumindest teiltransparenten dreidimensionalen Körpern.
  • Es sind Zusammensetzungen zur Herstellung von dreidimensionalen Körpern bekannt, die im wesentlichen Stärke und einen Kleber enthalten. Diese Zusammensetzungen ergeben keine transparenten Körper. Die gebildeten Körper sind anfällig gegenüber Feuchtigkeit.
  • Es sind auch Zusammensetzungen bekannt, die Metalle enthalten. Diese Zusammensetzungen ergeben ebenfalls keine transparenten Körper. Das Modellierverfahren erfordert mehrere Nacharbeitungsschritte. Die geformten Körper werden gesintert. Danach müssen poröse Stellen geschlossen werden.
  • Aus US-A-5,204,055 ist eine Methode zur Herstellung von dreidimensionalen Körpern bekannt. Aus US-A-5,660,621 ist eine Zusammensetzung für einen Binder zur Herstellung von dreidimensionalen Körpern bekannt. Zusammensetzungen und Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Körpern, die teilweise transparent sind, sind nicht beschrieben.
  • Aus den Schriften DE 198 20 302 A1 und DE 198 34 194 A1 ist die Herstellung und Verwendung von Kern/Schale-Partikel bekannt. Die erstgenannte Schrift beschreibt einen Kern/Schale-Partikel, der Kern bleibt unter den Bedingungen der Verfilmung der Schale im wesentlichen formbeständig und ist durch das Schalenmaterial nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß quellbar. Die zweitgenannte Schrift befasst sich mit flüssigen oder pastöse Dispersionen umfassend eine kontinuierliche flüssige Phase und darin dispergierte Kern/Schale-Partikel. Aus beiden Schriften ist auch bekannt, dass die Materialen von Kern und Schale anorganischen, organischen oder auch metallischen Charakter haben können oder Hybridmaterialien sind. Die Kern/Schale-Partikel dienen zur Herstellung von schützenden und dekorativen Überzügen.
  • Die Schrift DE 43 06 234 C2 beschreibt feinteilige, hydratationsempfindliche Oxidpulver, bei dem die einzelnen Oxidteilchen mit einer dünnen Beschichtung versehen sind. Als Beschichtungsmittel können wasserlösliche, organische Polymerverbindungen, wie Polyacrylate und/oder Polyvinylalkohle verwendet werden. Die Oxidpulver werden zur Herstellung von hochdichten keramischen Formteilen und Massen verwendet.
  • Des weitern befasst sich DE 43 15 382 A1 mit einem Verfahren, der Herstellung sowie der Verwendung von hydrophoben, fließfähigen Aufbaugranulate, die aus einem oder mehreren hydrophilen, anorganischen Pulvern, darunter Gläser und Fritten bestehen. Aus dieser Schrift ist bekannt, die hydrophilen Pulver mit einer hydrophoben Schicht zu überziehen. Die Aufbaugranulate finden Anwendung bei der Beschichtung von keramischen Gebrauchsgegenständen.
  • In DE 41 14 770 A1 ist ein Verbundfüllstoff und ein Verfahren zur Herstellung beschrieben. Die Füllstoffteilchen bestehen aus einen anorganischen Kern, wie z.B. einem Glaswerkstoff, einem Keramikmaterial oder einem Metalloxid, und aus einer den Kern umhüllenden Schicht, aus einem vernetzten Silikonelastomeren.
  • Die DE 198 56 149 C1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Agglomerate mit Kern-Schale-Struktur, bei dem man Primäragglomerate bereitstellt, die einen ersten teilchenförmigen Feststoff enthalten. Einen zweiten teilchenförmigen Feststoff in Gegenwart der Primäragglomerate unter Zugabe einer Bindeflüssigkeit, wie z.B. ein geeignetes polymeres Bindemittel ist u.a. Polyvinylalkohol, zu Agglomeraten der zweiten Stufe agglomeriert.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, beschichtete Teilchen zur Herstellung von dreidimensionalen Körpern zu verwenden, die haltbar und in Teilbereichen transparent sind, und die wirtschaftliche und umweltfreundliche Herstellung von dreidimensionalen Körpern zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst, durch die Verwendung von beschichteten Teilchen, enthaltend einen harten Kern und eine aufquellende Schale, für die Herstellung von zumindest teiltransparenten, dreidimensionalen festen Körpern mittels schichtweiser Auftragung. Der Kern enthält mindestens ein Material aus Glas, Glaskeramik oder Polymer und die Schale enthält mindestens ein Material aus Polymer, organische oder anorganische Salze. Jede Schicht wird durch selektives Auftragen einer Flüssigkeit, die die Schale zum Quellen bringt, geformt.
  • Besonders bevorzugt werden beschichtete Teilchen, wobei der Kern Gläser wie Quarzglas, Kalknatronsilikatglas, Aluminosilikatglas, Borsilikatglas, Borkronglas, Fluorkronglas, Borat- und Phosphatgläser enthält, verwendet.
  • Eine ganz besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sind beschichtete Teilchen wobei der Kern mindestens eine Glaskeramik wie Lithiumaluminiumsilikat enthält.
  • Besonders bevorzugt werden beschichtete Teilchen, wobei die Schale mindestens ein Polymer wie Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, oder anorganische Salze wie Alkalisilikate oder Alkaliphosphate, organische oder anorganische Sol-Gel-Systeme enthält, verwendet.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist die Verwendung von beschichteten Teilchen, wobei die beschichteten Teilchen einen Durchmesser von 1 μm bis 100 μm, vorzugsweise 5 μm bis 50 μm aufweist.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist die Verwendung von beschichteten Teilchen, wobei die Schale 0,1 Vol.-% bis 80 Vol-%, besonders bevorzugt 0,1 Vol.-% bis 30 Vol-% des Volumens der beschichteten Teilchen beträgt.
  • Erfindungsgemäß ist weiter die Verwendung zur Herstellung von Architekturmodellen, Maschinenteilen und in der Medizintechnik vorgesehen.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Die Zeichnung besteht aus 1 und 2. Die Figuren zeigen die Vorrichtung für die Technik zur Herstellung von dreidimensionalen Körpern, wie Architekturmodellen, Maschinenteilen und Vorrichtungen in der Medizintechnik. Die Vorrichtung enthält einen Behälter (1) für eine Zusammensetzung, enthaltend beschichtete Teilchen, einen Behälter (2) für überschüssige Zusammensetzung, einen Behälter (3) für die Flüssigkeit, einen Düsenkopf (4), eine Beschichtungs-Rakel (5), ein Substrat (6) und eine Aufbauplattform (7).
  • In 1 wird eine sehr dünne Schicht der Zusammensetzung auf die Aufbauplattform (7) aufgetragen. In 2 werden über den Düsenkopf (4) winzi ge Tröpfchen einer Flüssigkeit selektiv gesprüht, die die Schale der beschichteten Teilchen zum Quellen bringt und so eine Haftung bewirkt. Das Sprühen der Flüssigkeit verläuft nach der Inkjet Plotter Technologie des Tintenstrahldruckers. Der Vorgang des Auftragens der dünnen Pulverschicht, des Besprühens der Schicht mit der Flüssigkeit und des Absenkens der Form wird periodisch wiederholt bis der gewünschte dreidimensionale Körper gebildet ist.
    • 1
    Behälter für eine Zusammensetzung, enthaltend beschichtete Teilchen
    2
    Behälter für überschüssige Zusammensetzung
    3
    Behälter für die Flüssigkeit
    4
    Düsenkopf
    5
    Beschichtungs-Rakel
    6
    Substrat
    7
    Aufbauplattform

Claims (7)

  1. Verwendung von beschichteten Teilchen, enthaltend einen harten Kern und eine aufquellende Schale, für die Herstellung von zumindest teiltransparenten, dreidimensionalen festen Körpern mittels schichtweiser Auftragung, wobei der Kern mindestens ein Material aus Glas, Glaskeramik oder Polymer enthält und die Schale mindestens ein Material aus Polymer, organische oder anorganische Salze enthält und wobei jede Schicht durch selektives Auftragen einer Flüssigkeit, die die Schale zum Quellen bringt, geformt wird.
  2. Verwendung von beschichteten Teilchen nach Anspruch 1, wobei der Kern mindestens ein Glas aus Quarzglas, Kalknatronsilikatglas, Aluminosilikatglas, Borsilikatglas, Borkronglas, Fluorkronglas, Borat- und Phosphatgläser enthält.
  3. Verwendung von beschichteten Teilchen nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kern mindestens eine Glaskeramik aus Lithiumaluminiumsilikat enthält.
  4. Verwendung von beschichteten Teilchen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schale mindestens aus Polymer aus Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon oder anorganische Salze aus Alkalisilikaten oder Alkaliphosphaten, organische oder anorganische Sol-Gel-Systeme enthält.
  5. Verwendung von beschichteten Teilchen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei die beschichteten Teilchen einen Durchmesser von 1 μm bis 100 μm, vorzugsweise 5 μm bis 50 μm aufweisen.
  6. Verwendung von beschichteten Teilchen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schale 0,1 Vol.-% bis 80 Vol.-%, bevorzugt 0,1 Vol.-% bis 30 Vol.-% des Volumens der beschichteten Teilchen beträgt.
  7. Verwendung von beschichteten Teilchen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, zur Herstellung von teiltransparenten Modellen, Architekturmodellen, Maschinenteilen und Vorrichtungen in der Medizintechnik.
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