TWI687466B - 表面處理溶液的用途及使用其的熱塑性聚氨酯樣品的表面處理方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供一種熱塑性聚氨酯樣品的表面處理方法，包括下列步驟：(A) 提供一表面處理溶液，其中表面處理溶液包括：一第一溶劑，第一溶劑為一含二C 1-3烷基的非質子極性溶劑；(B) 將一熱塑性聚氨酯樣品置於表面處理溶液以進行表面處理，其中表面處理的處理時間介於3秒至600秒之間；以及(C) 將表面處理後的熱塑性聚氨酯樣品自表面處理溶液中取出並進行乾燥，其中乾燥溫度介於25℃至95℃之間。本揭露更提供前述表面處理溶液的用途，其是用於對一熱塑性聚氨酯樣品進行表面處理上。

Description

表面處理溶液的用途及使用其的熱塑性聚氨酯樣品的表面處理方法
本揭露關於一種表面處理溶液的用途及使用其的熱塑性聚氨酯樣品的表面處理方法，尤指一種用於3D列印製造的熱塑性聚氨酯樣品的表面處理溶液的用途及使用其的3D列印製造的熱塑性聚氨酯樣品的表面處理方法。
隨著消費者對於客製化的需求提高，3D列印技術應用於鞋子的製作上，已為下個世代生產鞋子的技術之一。特別是，以3D列印製造的熱塑性聚氨酯(TPU)材料，可應用於鞋子的中底部分上。
然而，在目前的3D列印的技術中，根據熱融式3D列印機台的堆疊成型原理，成型的物品表面皆會有階梯形的邊角和黏著力較差的粉粒，使成品的表面粗糙不平整，降低其觸感、美感及商業價值。因此，3D列印製造的熱塑性聚氨酯材料尚須經過一表面處理，以符合平滑或光澤的需求。
已知現有的處理方式主要有三種，分別是：砂磨處理、噴砂處理和蒸氣處理。其中，砂磨處理為最普遍及便利的處理方式，但受限於表面立體形狀不能過於複雜及物體作業體積的限制，再加上作業時間長的因素，這種方法並不適合用於大量生產；噴砂處理的作業時間較砂磨處理的短，主要是因為以機器噴砂的方式取代人工作業，但因細砂回收處理不易及受限物體表面的立體形狀，噴砂處理也只應用在處理樣品模型及小量的生產；蒸氣處理則比前兩者都省時且較不受物體形狀的限制，但因氣體溫度控制不易，容易造成材料變形及不均，再加上操作需達材料熔點(＞100℃)，故增加操作的危險及能源的消耗。以上三種方法只是將表面修飾平整而無光澤效果，若因應不同目的還需上膠、塗漆、貼膜等。
有鑑於此，目前仍須發展一種新穎的表面處理溶液及表面處理方法，以快速的處理熱塑性聚氨酯樣品表面，以使熱塑性聚氨酯樣品具有平滑及/或光澤的外觀。
本揭露之主要目的在於提供一種表面處理溶液的用途及使用其的熱塑性聚氨酯樣品的表面處理方法，藉由使用本揭露的表面處理溶液及表面處理方法，可使熱塑性聚氨酯樣品的表面平滑及/或具有光澤。
本揭露提供一種熱塑性聚氨酯樣品的表面處理方法，包括下列步驟：(A) 提供一表面處理溶液，其中表面處理溶液包括：一第一溶劑，第一溶劑為一含二C 1-3烷基的非質子極性溶劑；(B) 將一熱塑性聚氨酯樣品置於表面處理溶液以進行表面處理，其中表面處理的處理時間介於3秒至600秒之間；以及(C) 將表面處理後的熱塑性聚氨酯樣品自表面處理溶液中取出並進行乾燥，其中乾燥溫度介於25℃至95℃之間。
本揭露更提供一種表面處理溶液的用途，其是用於對一熱塑性聚氨酯樣品進行表面處理，其中表面處理溶液包括：一第一溶劑，第一溶劑為一含二C 1-3烷基的非質子極性溶劑。
本揭露的表面處理的溶液及方法，特別適用於以3D列印製造的熱塑性聚氨酯樣品。以3D列印製造的熱塑性聚氨酯樣品粉粒黏著性差，表面易發生掉粉狀況，再加上表面粗糙不均，影響觸感及美觀評價不高。透過使用本揭露的表面處理的溶液及方法，可使熱塑性聚氨酯樣品材料表面平滑，具有光澤，達到產品修飾目的，以符合美觀及觸感的需求，增加產品的應用價值。特別是，本揭露的表面處理的溶液及方法，對於任何形狀的熱塑性聚氨酯樣品，均能進行表面處理；故本揭露所提供的表面處理的溶液及方法，可適用於以3D列印製造的熱塑性聚氨酯彈性體。此外，本揭露所提供的表面處理方法，其製程簡易、生產效率高。再者，藉由調整適當的表面處理溶液組成分及其含量、表面處理溫度、及/或表面處理時間，可控制熱塑性聚氨酯樣品材料表面的平滑及/或光澤程度，以符合美觀及觸感的需求。
於本揭露的表面處理溶液中，第一溶劑可為含二C 1-3烷基的非質子極性溶劑，例如，含二甲基的非質子極性溶劑、含二乙基的非質子極性溶劑含二丙基的非質子極性溶劑、或含一甲基及一乙基的非質子極性溶劑。其中，含二C 1-3烷基的非質子極性溶劑的具體例子包括，但不限於，二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、或其組合。
本揭露的表面處理溶液除了包括第一溶劑外，更可選擇性的包括一第二溶劑，其中，第二溶劑可為一醇類、丙酮、四氫呋喃、或其組合。醇類可為C 1-4醇類，其具體例子包括，但不限於，甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、仲丁醇或叔丁醇。
於本揭露的一實施態樣中，表面處理溶液僅包括第一溶劑。於本揭露的另一實施態樣中，表面處理溶液可同時包括第一溶劑及第二溶劑。當表面處理溶液同時包括第一溶劑及第二溶劑時，第一溶劑與第二溶劑的比例可介於20:80至100:0.001之間，且較佳介於30:70至90:10之間。在此，所謂的第一溶劑與第二溶劑的比例為兩者的體積比。
於本揭露的表面處理方法中，乾燥溫度可介於25℃至95℃之間，較佳介於45℃至95℃之間，且更佳介於55℃至85℃之間。若溫度過高時，則容易造成處理後的熱塑性聚氨酯樣品變形。在此，乾燥時間並無特殊限制，只要可完全將表面處理溶液由表面處理後的熱塑性聚氨酯樣品中移除、或使熱塑性聚氨酯樣品表面的再結晶完成即可。
於本揭露的表面處理方法中，表面處理的處理時間可依照所處理的熱塑性聚氨酯樣品外貌、欲達成的平滑程度、或欲達成的光澤程度進行調整。例如，表面處理的處理時間可介於3秒至600秒之間，且較佳介於10秒至570秒之間。
於本揭露的表面處理方法中，熱塑性聚氨酯樣品可為一由3D列印製造的熱塑性聚氨酯樣品。於本揭露的一實施態樣中，熱塑性聚氨酯樣品可應用於鞋子的中底部分。
以下係藉由具體實施例說明本揭露之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本揭露之其他優點與功效。本揭露亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可針對不同觀點與應用，在不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更。
除非文中另有說明，否則說明書及所附申請專利範圍中所使用之單數形式「一」及「該」包括一或複數個體。
除非文中另有說明，否則說明書及所附申請專利範圍中所使用之術語「或」通常包括「及/或」之含義。
本發明將藉由實施例更具體地說明，但該等實施例並非用於限制本發明之範疇。
實驗例1
於本實驗例中，將3D列印熱塑性聚氨酯(TPU)浸入表面處理溶液中，並浸泡一段時間(處理時間)後，取出，於60 ℃下進行乾燥。待乾燥完成後，以目視觀察處理後的平滑程度及光澤程度。表面處理溶液、處理時間及處理效果如下表1所示。
表1
Figure 107121774-A0305-0001
“×”：無效果； “○”：效果良好；“△”：介於中間。
由表1結果顯示，當表面處理溶液使用DMF、DMSO或DMAC時，可有效處理3D列印熱塑性聚氨酯，使其同時具有平滑及光澤效果。
實驗例2
於本實驗例中，將3D列印熱塑性聚氨酯(TPU)浸入表面處理溶液中，並浸泡一段時間(處理時間)後，取出，於60 ℃下進行乾燥。待乾燥完成後，以目視觀察處理後的平滑程度及光澤程度。表面處理溶液、處理時間及處理效果如下表2所示。
表2
Figure 107121774-A0305-0002
“×”：無效果； “○”：效果良好；“△”：介於中間。
由表2結果顯示，當表面處理溶液的第二溶劑為醇類、丙酮或THF時，可有效處理3D列印熱塑性聚氨酯，使其具有平滑效果。
實驗例3
於本實驗例中，將3D列印熱塑性聚氨酯(TPU)浸入表面處理溶液中，並浸泡一段時間(處理時間)後，取出，進行乾燥。待乾燥完成後，以目視觀察處理後的平滑程度及光澤程度。表面處理溶液、處理時間、乾燥溫度及處理效果如下表3所示。
表3
Figure 107121774-A0305-0003
“×”：無效果； “○”：效果良好；“△”：介於中間。
由表3結果顯示，無論表面處理溶液僅包括第一溶劑或同時包括第二溶劑，均可有效處理3D列印熱塑性聚氨酯，使其具有平滑效果及光澤效果。特別是，當溶劑配比第一溶劑(具二甲基之非質子極性溶劑)的比例越高或處理時間越長，表面平滑特性越佳。於本揭露的表面處理方法中，是透過第一溶劑使熱塑性聚氨酯材料表面溶解，再於特定溫度(即，乾燥溫度)結晶。若處理時間或乾燥溫度太過嚴苛，將造成材料特性不可逆之破壞；然而，處理時間及乾燥溫度會因3D列印熱塑性聚氨酯材料品質而有所不同。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本揭露所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
無。
無。
無。

Claims (10)

  1. 一種熱塑性聚氨酯樣品的表面處理方法，包括下列步驟： (A) 提供一表面處理溶液，其中該表面處理溶液包括：一第一溶劑，該第一溶劑為一含二C 1-3烷基的非質子極性溶劑； (B) 將一熱塑性聚氨酯樣品置於該表面處理溶液以進行表面處理，其中表面處理的處理時間介於3秒至600秒之間；以及 (C) 將表面處理後的該熱塑性聚氨酯樣品自該表面處理溶液中取出並進行乾燥，其中乾燥溫度介於25℃至95℃之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之表面處理方法，其中該含二C 1-3烷基的非質子極性溶劑為二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、或其組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之表面處理方法，其中該表面處理溶液更包括一第二溶劑，該第二溶劑為一醇類、丙酮、四氫呋喃、或其組合。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之表面處理方法，其中該醇類為C 1-4醇類。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之表面處理方法，其中該第一溶劑與該第二溶劑的比例介於20:80至100:0.001之間。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之表面處理方法，其中該第一溶劑與該第二溶劑的比例介於30:70至90:10之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之表面處理方法，其中該乾燥溫度介於45℃至95℃之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之表面處理方法，其中該處理時間介於10秒至570秒之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之表面處理方法，其中該熱塑性聚氨酯樣品為一由3D列印製造的熱塑性聚氨酯樣品。
  10. 一種表面處理溶液的用途，其是用於對一熱塑性聚氨酯樣品進行表面處理，其中該表面處理溶液包括：一第一溶劑，該第一溶劑為一含二C 1-3烷基的非質子極性溶劑。
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