TWI671131B - 高黏度材料均勻塗佈方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種高黏度材料均勻塗佈方法，此方法包含有下列步驟：S1：提供一高黏度材料形成於一被塗佈面上。S2：以一振動頻率及一振動幅度振動高黏度材料，同時塗抹高黏度材料於被塗佈面以形成具有一厚度之一塗佈面。其中，振動頻率係大於15,000Hz，振動幅度係介於塗佈面之厚度之1/10~1/50。藉由高頻率的振動，物理性的降低高黏度材料中的內聚力和表面張力。因此，高黏度材料易於被均勻地塗抹，並消除塗佈面與被塗佈面之間的氣泡。

Description

高黏度材料均勻塗佈方法

本發明提供一種均勻塗佈方法，並且特別地，關於一種均勻塗抹高黏度材料的方法。

在工業製造中，經常需要將液態或膠態材料塗抹至固態物之上，以進行製程或加工。然而，當液態或膠態材料並非絕對均勻之混合材質時，溶質沉積或分離會隨時間拉長而產生。或是，若液態或膠態材料之內聚力強、表面張力大，不但溶質與溶劑不易均勻混合，材料也不容易塗抹至固態物上。

以3D列印中的光固化技術為例。光固化加工原理係以HeCd或Argon紫外線(UV)掃描液態光敏聚合物，光敏聚合物聚合成硬化薄層。接著升降台上升，再覆蓋一層光敏聚合物至固化聚合物之表面，用刮板將光敏聚合物液面刮平後等待其呈水平再以雷射光掃描，使其與上一層能緊密結合，如此循環至產生3D之工件。

光敏聚合物通常為一種表面張力大的混合材質。當液態聚合物被附著到固化聚合物表面時，液態聚合物傾向內聚，造成氣泡或腔室形成於兩層聚合物之間。刮板僅能刮除聚合物表面部分之氣泡或空腔，當聚合物層較厚時，底部的氣泡與空腔難以去除，將造成完成品的缺陷。

因此，亟需一種新的塗佈方法，可將液態光敏聚合物或其他高黏度的液態材料均勻的塗抹在物體表面上，以避免溶質不均或貼合缺陷。

有鑑於此，本發明提出了一種高黏度材料均勻塗佈方法，利用高速微小的振動，破壞材料內分子的內聚力，達到均勻塗抹的效果。

高黏度材料均勻塗佈方法包含有下列步驟：S1：提供一高黏度材料形成於一被塗佈面上。S2：以一振動頻率及一振動幅度振動高黏度材料，同時塗抹高黏度材料於被塗佈面以形成具有一厚度之一塗佈面。其中，振動頻率係大於15,000Hz；振動幅度係介於塗佈面之厚度之1/10~1/50。

於步驟S1中，高黏度材料係為一溶劑與一粉料混合之一漿狀材料，而漿狀材料可為一陶瓷漿料或一液態樹脂。

於步驟S1中，被塗佈面係為一陶瓷材料或一疏水性材料；於步驟S2中，塗佈面具有一平坦表面。

於步驟S2中，振動頻率係介於20,000Hz~40,000Hz。振動幅度係介於塗佈面之厚度之1/20~1/40。振動裝置可以是一氣動振動器或是一超音波振盪器。

於步驟S1之前進一步包含有一步驟S0：形成被塗佈面於一3D列印裝置上。步驟S0之中進一步包含有下列子步驟：S01：提供包含有一供料組件、一承載平台及一刮板組件之一3D列印裝置。S02：輸出高黏度材料於承載平台之上。S03：塗抹高黏度材料於承載平台以形成被塗佈面。

於步驟S2中，進一步包含有以下子步驟：S21：根據一振盪 軸向以及振動幅度振動塗佈面與高黏度材料。S22：根據一塗刮方向塗抹高黏度材料以形成塗佈面。其中，步驟S21與步驟S22係為同時進行，且塗刮方向與振盪軸向之一夾角係介於80度至100度之間。

於步驟S2之後進一步包含有一步驟S3：利用光固化、雷射固化或乾燥固化技術將塗佈面固化成被塗佈面。

本發明亦提出了一種高黏度材料均勻塗佈方法，該方法包含有下列步驟：P1：提供一高黏度材料置於一被塗佈面上。P2：以一振動頻率及一振動幅度振動被塗佈面。P3：塗抹高黏度材料於被塗佈面以形成具有一厚度之一塗佈面。其中，振動頻率係大於15,000Hz；振動幅度係介於塗佈面之該厚度之1/10~1/50。

本發明還提出了一種高黏度材料均勻塗佈方法，該方法包含有下列步驟：M1：提供一高黏度材料置於一被塗佈面上，同時以一振動頻率及一振動幅度振動高黏度材料。M2：塗抹高黏度材料於被塗佈面以形成具有一厚度之一塗佈面。其中，該振動頻率係大於15,000Hz；振動幅度係介於該塗佈面之該厚度之1/10~1/50。

綜上所述，本發明之高黏度材料均勻塗佈方法利用振動達到目的。振動可物理性的暫時降低高黏度材料中的內聚力和表面張力，使其易於被均勻地塗抹，避免塗佈面與被塗佈面之間氣泡的形成。尤其，高頻的振動可以減少所需的振動幅度，進而提升作業容許的塗佈面厚度，亦避免了振動造成的塗佈面波紋。本發明之手段又可分為振動該被塗佈面或振動高黏度材料與塗佈面，分別有加強高黏度材料均質或是加強高黏度材料與被塗抹面貼合之效果。

1、2、3‧‧‧高黏度材料均勻塗佈方法

S0~S3‧‧‧步驟

P1~P3‧‧‧步驟

M1~M2‧‧‧步驟

S01~S03‧‧‧子步驟

S21~S22‧‧‧子步驟

D1‧‧‧塗刮方向

D2‧‧‧振盪軸向

10‧‧‧被塗佈面

11‧‧‧刮板組件

17‧‧‧高黏度材料

170‧‧‧溶劑

171‧‧‧粉料

18‧‧‧塗佈面

19‧‧‧氣泡

圖1係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法之一具體實施例之流程圖。

圖2係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法另一具體實施例之流程圖。

圖3係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法另一具體實施例之流程圖。

圖4係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法另一具體實施例之流程圖。

圖5係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法另一具體實施例之流程圖。

圖6係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法一具體實施例之流程圖。

圖7係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法一具體實施例之流程圖。

圖8A係繪示根據習知技術之塗佈方法之示意圖。

圖8B係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法一具體實施例之示意圖。

為了讓本發明的優點，精神與特徵可以更容易且明確地了解，後續將以實施例並參照所附圖式進行詳述與討論。值得注意的是，這些實施例僅為本發明代表性的實施例，其中所舉例的特定方法，裝置，條件，材質等並非用以限定本發明或對應的實施例。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“縱向、橫向、上、下、前、後、左、右、頂、底、內、外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，本發明裝置或元件前的不定冠詞“一”、“一種”和 “一個”對裝置或元件的數量要求(即出現次數)無限制性。因此“一”應被解讀為包括一或至少一，並且單數形式的裝置或元件也包括複數形式，除非所述數量明顯指單數形式。

請參閱圖1。圖1係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法1之一具體實施例之流程圖。本發明之高黏度材料均勻塗佈方法1包含有下列步驟：S1：提供一高黏度材料形成於一被塗佈面上。S2：以一振動頻率及一振動幅度振動高黏度材料，同時塗抹高黏度材料於被塗佈面以形成具有一厚度之一塗佈面。其中，振動頻率係大於15,000Hz；振動幅度係介於塗佈面之厚度之1/10~1/50。

當高黏度材料被以超過15,000Hz之振動頻率振動時，高黏度材料中分子間的內聚力會被動能暫時的降低或破壞，因此表面張力降低，液體流動性增加。藉此，高黏度材料與被塗佈面之間的氣泡將被流動的液體排出和填滿。此外，振動也促進液體內分子間的流動，帶動溶質與溶劑分子的活潑運動，使溶質更能均勻地散布。除了高黏度材料會受到振動影響，藉由振動波傳遞，已形成的塗佈面同樣會有上述之功效。

於步驟S1中，高黏度材料係為一溶劑與一粉料混合之一漿狀材料，而漿狀材料可為一陶瓷漿料或一液態樹脂。陶瓷漿料和液態樹脂為常用的3D列印材料。本發明之塗佈技術藉由高頻率振動得以克服陶瓷漿料和液態樹脂於塗佈時的困難。並且，高頻震動可於塗佈過程中，提供一能量供粉料與溶劑相對運動，保持高黏度材料單位比例均一性。

於步驟S1中，被塗佈面係為一陶瓷材料或一疏水性材料；於步驟S2中，塗佈面具有一平坦表面。高黏度材料對陶瓷材料和疏水性材 料之間的附著力小於高黏度材料本身的內聚力時，高黏度材料傾向集中往材料中心，因此難以塗抹平鋪。本發明之塗佈技術藉由高頻率振動得以克服被塗佈面為陶瓷材料或疏水性材料之困難。

於一更佳實施例中，步驟S2之振動頻率係介於20,000Hz~40,000Hz；振動幅度係介於塗佈面之厚度之1/20~1/40。當高黏度材料為陶瓷漿料，且被塗佈面係平坦的陶瓷材料時，在20,000Hz~40,000Hz範圍內之振動頻率具有最佳的振動效果。此時，介於塗佈面之厚度之1/20~1/40之振動幅度為最適當的振動幅度。

請參閱圖2。圖2係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法1另一具體實施例之流程圖。於步驟S1之前進一步包含有一步驟S0：形成被塗佈面於一3D列印裝置上。本發明適用於3D列印技術之上，此時需先預備有一3D列印裝置，接著在3D列印裝置上進行步驟S1及步驟S2。由於3D列印裝置強調全自動化作業，在列印過程中不能因塗佈缺失而停止作業。因此塗佈的標準化與良率便十分重要。本發明得以加強習知3D列印的塗佈良率與效率，提升加工品質。

請參閱圖3。圖3係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法1另一具體實施例之流程圖。於一具體實施例中，步驟S0進一步包含有下列子步驟：S01：提供包含有一供料組件、一承載平台及一刮板組件之一3D列印裝置。S02：輸出高黏度材料於承載平台之上。S03：塗抹高黏度材料於承載平台以形成被塗佈面。3D列印裝置之供料組件用以輸出列印之原料至欲形成積層的約略位置，列印原料尤其是指高黏度材料；承載平台用以乘載加工中的3D物件，穩固3D物件上的被塗佈面；刮板組件用以塗抹並且 攤平高黏度材料。被塗佈面亦為3D列印裝置所製成，此時可依據需求選擇性的振動高黏度材料。承載平台可為緻密表面或不親水表面，以避免被塗佈面黏著於承載平台。

請參閱圖4。圖4係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法1另一具體實施例之流程圖。於一具體實施例中，步驟S2進一步包含有以下子步驟：S21：根據一振盪軸向以及振動幅度振動塗佈面與高黏度材料。S22：根據一塗刮方向塗抹高黏度材料以形成塗佈面。其中，步驟S21與步驟S22係為同時進行，且塗刮方向與振盪軸向之一夾角係介於80度至100度之間。塗刮方向與振盪軸向大致垂直，可更有效地將動能傳遞至塗佈面之底層，達成塗佈面底層液體流動的功效。於此實施例中，刮板組件進一步耦接一振動裝置。振動裝置可以是一氣動振動器或是一超音波振盪器等，用以使刮板組件發生振動，尤其是高於15,000Hz的微幅振動。

請參閱圖4、圖8A及圖8B。圖8A係繪示根據習知技術之塗佈方法之示意圖。圖8B係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法1一具體實施例之示意圖。在習知技術中，刮板組件11並無發生振動，如圖8A所示。當刮板組件11沿著塗刮方向D1塗抹高黏度材料17時，刮板組件11僅為單純的推動高黏度材料17前進。高黏度材料17內的粉料171可能於溶劑170中沉積或集中。因此成形的塗佈面18易有粉料171分布不勻的情形。此外，高黏度材料17並未完全貼附於被塗佈面10時，兩者之間會形成氣泡19，造成完成品的缺陷。

在本發明中，一振動裝置耦接刮板組件11，使刮板組件11沿著振盪軸向D2發生上下的振動，如圖8B所示。當刮板組件11沿著塗刮方 向D1塗抹高黏度材料17時，刮板組件11推動高黏度材料17前進，同時振動高黏度材料17與塗佈面18。因此，高黏度材料17與塗佈面18內部的粉料171均勻的分散於溶劑170中。再者，液體的表面張力因高頻振動而被破壞，使液體流動而排出並填滿氣泡19。因此刮板組件11塗抹過的區域將避免了缺陷的形成。

請參閱圖5。圖5係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法1另一具體實施例之流程圖。於步驟S2之後進一步包含有一步驟S3：利用光固化、雷射固化或乾燥固化技術將塗佈面固化成被塗佈面。當塗佈面形成被塗佈面後，即可重新執行步驟S1及步驟S2。藉此，可以完成積層列印的反覆堆疊，直到形成完整的3D物件。

請參閱圖6。圖6係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法2一具體實施例之流程圖。本發明亦提出了一種高黏度材料均勻塗佈方法2，該方法包含有下列步驟：P1：提供一高黏度材料置於一被塗佈面上。P2：以一振動頻率及一振動幅度振動被塗佈面。P3：塗抹高黏度材料於被塗佈面以形成具有一厚度之一塗佈面。其中，振動頻率係大於15,000Hz；振動幅度係介於塗佈面之該厚度之1/10~1/50。具體而言，此方法可適用3D列印技術。3D列印裝置中的承載平台耦接有振動裝置，藉由振動承載平台，以達成振動被塗佈面之目的。當振動手段為振動承載平台時，振動軸向不限於前述之方向。高黏度材料均勻塗佈方法2之功效較前述高黏度材料均勻塗佈方法1而言，加強了高黏度材料完整貼附於被塗佈面之效率。除了上述的振動元件與振動方式不同外，高黏度材料均勻塗佈方法2之其餘元件方法與高黏度材料均勻塗佈方法1大致相同。

請參閱圖7。圖7係繪示根據本發明高黏度材料均勻塗佈方法3一具體實施例之流程圖。本發明還提出了一種高黏度材料均勻塗佈方法3，該方法包含有下列步驟：M1：提供一高黏度材料置於一被塗佈面上，同時以一振動頻率及一振動幅度振動高黏度材料。M2：塗抹高黏度材料於被塗佈面以形成具有一厚度之一塗佈面。其中，該振動頻率係大於15,000Hz；振動幅度係介於該塗佈面之該厚度之1/10~1/50。具體而言，此方法可適用3D列印技術。3D列印裝置中的供料裝置耦接有振動裝置，藉由振動供料裝置，以達成振動被塗佈面和高黏度材料之目的。當振動手段為振動供料裝置時，振動軸向不限於前述之方向。高黏度材料均勻塗佈方法3之功效較前述高黏度材料均勻塗佈方法1而言，著重於高黏度材料一被輸出至被塗佈面時，即完整貼附於被塗佈面，並可以提前混勻粉料與溶劑。除了上述的振動元件與振動方式不同外，高黏度材料均勻塗佈方法3之其餘元件方法與高黏度材料均勻塗佈方法1大致相同。

本發明提出了三種高黏度材料均勻塗佈方法，分別可裝設振動裝置於刮板組件、承載平台或供料裝置以實現手段。此三種方法彼此之間可以藉由適當的方式結合，以互相補足優點，加強產品的均質化，減少氣泡的形成。

相較於習知技術，本發明之高黏度材料均勻塗佈方法利用振動達到目的。振動可物理性的暫時降低高黏度材料中的內聚力和表面張力，使其易於被均勻地塗抹，避免塗佈面與被塗佈面之間氣泡的形成。尤其，高頻的振動可以降低所需的振動幅度，進而提升作業容許的塗佈面厚度，亦避免了振動造成的塗佈面波紋。並且，高頻振動提供了能量供粉料 與溶劑相對運動，保持材料單位比例均一性。本發明之手段又可分為振動該被塗佈面或振動高黏度材料與塗佈面，分別有加強高黏度材料均質或是加強高黏度材料與被塗抹面貼合之效果。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

Claims (9)

1. 一種高黏度材料均勻塗佈方法，該方法包含有下列步驟：S0：形成一被塗佈面於一3D列印裝置上；S1：提供一高黏度材料形成於該被塗佈面上；以及S2：以一振動頻率及一振動幅度振動該高黏度材料，同時塗抹該高黏度材料於該被塗佈面以形成具有一厚度之一塗佈面；其中，該振動頻率係大於15,000Hz，該振動幅度係介於該塗佈面之該厚度之1/10~1/50。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高黏度材料均勻塗佈方法，其中於步驟S2中，進一步包含有以下子步驟：S21：根據一振盪軸向以及該振動幅度振動該塗佈面與該高黏度材料；以及S22：根據一塗刮方向塗抹該高黏度材料以形成該塗佈面；其中，步驟S21與步驟S22係為同時進行，且該塗刮方向與該振盪軸向之一夾角係介於80度至100度之間。
3. 如申請專利範圍第31項所述之高黏度材料均勻塗佈方法，其中於步驟S0之中進一步包含有下列子步驟：S01：提供包含有一供料組件、一承載平台及一刮板組件之一3D列印裝置；S02：輸出該高黏度材料於該承載平台之上；以及S03：塗抹該高黏度材料於該承載平台以形成該被塗佈面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之高黏度材料均勻塗佈方法，其中於步驟S1中，該高黏度材料係為一溶劑與一粉料混合之一漿狀材料，而該漿狀材料可為一陶瓷漿料或一液態樹脂。
5. 如申請專利範圍第1項所述之高黏度材料均勻塗佈方法，其中於步驟S1中，該被塗佈面係為一陶瓷材料或一疏水性材料，且於步驟S2中，該塗佈面具有一平坦表面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之高黏度材料均勻塗佈方法，其中於步驟S2中，該振動頻率係介於20,000Hz~40,000Hz，以及該振動幅度係介於該塗佈面之該厚度之1/20~1/40。
7. 如申請專利範圍第1項所述之高黏度材料均勻塗佈方法，其中於步驟S2之後進一步包含有一步驟S3：利用光固化、雷射固化或乾燥固化技術將該塗佈面固化成該被塗佈面。
8. 一種高黏度材料均勻塗佈方法，該方法包含有下列步驟：P0：形成一被塗佈面於一3D列印裝置上；P1：提供一高黏度材料置於該被塗佈面上；P2：以一振動頻率及一振動幅度振動該被塗佈面；以及P3：塗抹該高黏度材料於該被塗佈面以形成具有一厚度之一塗佈面；其中，該振動頻率係大於15,000Hz，該振動幅度係介於該塗佈面之該厚度之1/10~1/50。
9. 一種高黏度材料均勻塗佈方法，該方法包含有下列步驟：M0：形成一被塗佈面於一3D列印裝置上；M1：提供一高黏度材料置於該被塗佈面上，同時以一振動頻率及一振動幅度振動該高黏度材料；以及M2：塗抹該高黏度材料於該被塗佈面以形成具有一厚度之一塗佈面；其中，該振動頻率係大於15,000Hz，該振動幅度係介於該塗佈面之該厚度之1/10~1/50。