CN104291720A - 3d打印粉末 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3Ｄ打印粉末，其操作步骤包含：铺设石膏粉末；于该石膏粉末上披覆（Coating）水溶性树脂粉末；该水溶性树脂粉末于水中形成胶体；压平该水溶性树脂粉末及石膏粉末，以形成一混合粉末；于该混和层加入水；藉之，通过水溶性树脂粉末诸如：恶唑啉树脂（Oxazoline）、聚氧化乙烯或聚乙烯醇，并藉由压平该水溶性树脂粉末及石膏粉末以形成的混合粉末，令3Ｄ打印成型的成品结构强度提升数倍，使成品不易受力变型或受色料晕染，并能使成品表面更为平滑。

Description

3D打印粉末

技术领域

本发明涉及一种3Ｄ打印粉末，特别涉及一种提升3Ｄ打印成型的成品结构强度、不易受力变型或受色料晕染，并能使成品表面更为平滑者。

背景技术

按，快速原型（Rapid prototyping,RP）是一种通过3Ｄ打印形成模型或零件的技术，现已广泛应用于各式领域；而现有的3Ｄ打印粉末，是混合石膏粉末及可溶性树脂，且可溶性树脂是于水中受激发，藉以黏合石膏粉末者，由于石膏是刚性结构，故可增强3Ｄ打印成品的刚性，石膏的质地虽较硬，但也相对容易碎裂，故近年来，多数实验数据及文献记载，添加可溶性树脂以提升石膏的抗折强度及耐冲击性，诸如：聚乙烯醇、压克力树脂或尿素甲醛树脂等，并于所述可溶性树脂加入水，并经充分搅拌后，即可达致提升成品刚性的效果；且亦可令添加适量架桥剂，令可溶性树脂变成网状结构的热固性结构，使更进一步提升强度及耐水性，故现多数制造商采用此法以进行3Ｄ打印。

惟此，就现有的3Ｄ打印而言，其是先于石膏粉末中掺入可溶性树脂粉末形成混合粉末，并将混合粉末铺设后以滚轮压平，再于该混合粉末加入水，如此层层堆栈，令石膏粉末于过程中产生水和作用而硬化成形，藉以形成3Ｄ打印的成品。

然而，由于现有3Ｄ打印的过程中，加水后的可溶性树脂并未充分搅拌，导致石膏粉末与可溶性树脂粉末各自独立吸收水分，且吸收水分的效率较低，令水容易外渗而造成3Ｄ打印过程中，于再次铺设混合粉末时受外渗的水影响而产生形变或色彩晕染，使3Ｄ打印成品与原始设计不符；且可溶性树脂粉末也不易完全溶解，故与石膏粉末的互动性较差，经查，其极易形成如海绵的结构，其抗折强度甚低，如图1所示，根据抗折强度的标准测试，于一支撑平台10间形成长度L₀为40mm的镂空段101，并于支撑平台10置放长度L为60mm，宽度W为15mm，高度H为5mm的3Ｄ打印成品20，令该3Ｄ打印成品20长边两侧于支撑平台10的支撑长度L₁皆为10mm，藉此于该3Ｄ打印成品20的中心处施以力F而致3Ｄ打印成品20断裂者，其力F即为该3Ｄ打印成品20的抗折强度；惟查，现有所制成的3Ｄ打印成品20，其抗折强度不超过1000gw（即1000克重），故极易因受力而碎裂，其将影响3Ｄ打印成品整体的质量；再者，3Ｄ打印所采用的石膏粉末，其粒径介于5μm至100μm之间，而粒径小于10μm者，则极易受风力而飞扬，故将导致使用者于3Ｄ打印过程中吸入石膏粉末，进而影响其身体健康。

有鉴于此，吾等发明人乃潜心进一步研究3Ｄ打印，并着手进行研发及改良，期以一较佳发明以解决上述问题，且在经过不断试验及修改后而有本发明的问世。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有3Ｄ打印，于其制作工艺中极易令石膏粉末飞扬，而影响使用者的健康，且其石膏粉末与可溶性树脂粉末的互动性差，于3Ｄ打印成品的制作过程中，石膏粉末与可溶性树脂粉末不易充分反应、易导致水外渗而产生形变或色彩晕染，及可溶性树脂不易完全溶解，进而导致3Ｄ打印成品的刚性强度不足及质量不佳等缺失。

为达以上目的，本发明提供一种3Ｄ打印粉末，其包含：石膏粉末；以及水溶性树脂粉末，其是披覆（Coating）于该石膏粉末，并压平该水溶性树脂粉末及石膏粉末以形成一混合粉末者；该水溶性树脂粉末于水中形成胶体，该水溶性树脂粉末选自由恶唑啉树脂（Oxazoline）（由Oxazoline形成的树脂）及聚氧化乙烯所组成的群组。

据上所述的3Ｄ打印粉末，其中，该水溶性树脂粉末的重量百分比介于5至15之间。

据上所述的3Ｄ打印粉末，更进一步包含增白剂。

据上所述的3Ｄ打印粉末，其中，该增白剂为钛白粉。

据上所述的3Ｄ打印粉末，其中，该钛白粉的重量百分比介于0.1至0.5之间。

本发明提供一种用于3Ｄ打印粉末的水溶性树脂粉末，其是于水中形成胶体者，该水溶性树脂粉末选自恶唑啉树脂（Oxazoline）。

据上所述的水溶性树脂粉末，更进一步包含增白剂。

据上所述的水溶性树脂粉末，其中，该增白剂为钛白粉。

据上所述的水溶性树脂粉末，其中，该水溶性树脂粉末披覆（Coating）于填充主体粉末，藉以于形成所述胶体时，固化该填充主体粉末者。

本发明提供另一种3Ｄ打印粉末，其包含：石膏粉末；以及5至15重量百分比的水溶性树脂粉末，其披覆（Coating）于该石膏粉末，并压平该水溶性树脂粉末及石膏粉末以形成一混合粉末者；该水溶性树脂粉末是于水中形成胶体者，该水溶性树脂粉末选自聚乙烯醇。

据上所述的3Ｄ打印粉末，更进一步包含架桥剂。

据上所述的3Ｄ打印粉末，其中，该架桥剂选自硼系架桥剂（泛指含硼系元素的架桥剂）。

据上所述的3Ｄ打印粉末，其中，该硼系架桥剂的重量百分比介于0.05至0.4之间。

据上所述的3Ｄ打印粉末，更进一步包含增白剂。

据上所述的3Ｄ打印粉末，其中，该增白剂为钛白粉。

据上所述的3Ｄ打印粉末，其中，该钛白粉的重量百分比介于0.1至0.5之间。

是由上述说明及方法，显见本发明主要具有下列数项优点及功效，兹逐一详述如下：

1.本发明以石膏粉末加入水溶性树脂粉，诸如：恶唑啉树脂（Oxazoline）、聚氧化乙烯或聚乙烯醇，若水溶性树脂粉为聚乙烯醇，则可添加硼系架桥剂，藉以增强本发明3Ｄ打印成品的抗折强度至2000gw以上，显见本发明的强度确实远高于习知，藉以提升3Ｄ打印成品的质量。

2.本发明通过先铺设石膏粉末，再于该石膏粉末上披覆（Coating）水溶性树脂粉末后，方压平该水溶性树脂粉末及石膏粉末，以形成一混合粉末，藉以于该混和层加入水时，令水较易于渗透至石膏粉末间，水亦因此而不易外渗，藉可避免3Ｄ打印成品受水外渗而造成朝设计外的空间形变或色彩晕染，且水溶性树脂粉末亦较易于吸附水而形成胶体，使石膏粉末的颗粒间较为密集，使固化后不易沾附粉末或变形，使表面较为平整，以有效更进一步提升3Ｄ打印成品的强度及质量。

3.由于本发明先铺设石膏粉末，再于该石膏粉末上披覆（Coating）水溶性树脂粉末，故石膏粉末的粒径介于15μm至100μm之间，而由于粒径小于10μm者方易受风力而飞扬，故显见本发明石膏粉末的粒径较大而可藉以减少其受力飞扬的程度，以有效降低使用者吸入石膏粉末的概率。

附图说明

图1为测试3Ｄ打印成品抗折强度的示意图；

图2为本发明于石膏粉末披覆（Coating）水溶性树脂粉末，并以滚轮压平的示意图；

图3为本发明将石膏粉末及水溶性树脂粉末压平形成混合粉末的示意图。

附图标记说明：10-支撑平台；101-镂空段；20-3Ｄ打印成品；1-石膏粉末；2-水溶性树脂粉末；3-滚轮；4-混合粉末。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

如图2及图3所示，其为本发明第一实施例，本发明一种3Ｄ打印粉末，其成分及操作步骤包含：

（a）如下表1所示，铺设石膏粉末1，于本实施例中，石膏粉末1的重量百分比介于85至95之间；

（b）于该石膏粉末1上披覆（Coating）较薄的水溶性树脂粉末2；该水溶性树脂粉末2是于水中形成胶体者；于本实施例中，该水溶性树脂粉末2为恶唑啉树脂（Oxazoline），其重量百分比介于5至15之间；而本发明由于是将水溶性树脂粉末2披覆（Coating）于石膏粉末1上，故石膏粉末1的粒径介于15μm至100μm之间者，令其不易受风力而飞扬，以降低使用者吸入石膏粉末1的概率，以维使用者的健康安全；

（c）通过一滚轮3压平该水溶性树脂粉末2及石膏粉末1，以形成一混合粉末4，如图3所示，以令水溶性树脂粉末2与石膏粉末1间紧密结合；以及

（d）于该混和层加入水，由于混合粉末4经过滚轮3压平，故水溶性树脂粉末2与石膏粉末1间的间隙较小，结构较为紧密，令水易于渗透至石膏粉末1间，而不易外渗造成后续所披覆（Coating）的石膏粉末1朝设计外的空间形变或色彩晕染，且藉以易于受水溶性树脂粉末2吸附而形成胶体，使固化后石膏粉末1的颗粒间较为紧密；藉此反复，即可制得3Ｄ打印成品，经查，本发明制成的3Ｄ打印成品，其结构强度远高于现有可溶性树脂直接加入石膏而形成的混合粉末予以加水并固化者，有效增强3Ｄ打印成品的抗折强度至2000gw以上，且表面亦较为平滑；此外，本实施例是采用恶唑啉树脂（Oxazoline）作为水溶性树脂粉末2，其加水形成胶体后固化能力佳，故无论填充主体粉末的材质（本实施例为石膏粉末），皆可有效增强3Ｄ打印成品的抗折强度。

本发明的第二实施例，为于第一实施例中提升3Ｄ打印成品的白度，故可于水溶性树脂粉末2中混合增白剂，于本实施例中，如下表1所示，该增白剂为重量百分比介于0.1至0.5间的钛白粉，恶唑啉树脂（Oxazoline）的重量百分比介于5至15之间，故石膏粉末1的重量百分比将调整为84.5至94.9之间，藉此，可维持3Ｄ打印成品的结构强度及其白度，本实施例的实施步骤与第一实施例近似，故在此不予赘述。

【表1】

本发明的第三实施例，其与第一实施例的差别在于，本实施例是采用聚氧化乙烯作为水溶性树脂粉末2，如下表2所示，聚氧化乙烯的重量百分比介于5至15之间，而石膏粉末1的重量百分比介于85至95之间，藉此，亦能达致增强3Ｄ打印成品抗折强度的功效；本实施例的实施步骤与第一实施例近似，故在此不予赘述。

本发明的第四实施例，为于第三实施例中提升3Ｄ打印成品的白度，故可于聚氧化乙烯中混合增白剂，于本实施例中，如下表2所示，该增白剂为重量百分比介于0.1至0.5间的钛白粉，聚氧化乙烯的重量百分比介于5至15之间，故石膏粉末1的重量百分比将调整为84.5至94.9之间，藉此，可维持3Ｄ打印成品的结构强度及其白度，本实施例的实施步骤与第一实施例近似，故在此不予赘述。

【表2】

本发明的第五实施例，其与第一实施例的差别在于，本实施例是采用聚乙烯醇作为水溶性树脂粉末2，如下表3所示，聚乙烯醇的重量百分比介于5至15之间，而石膏粉末1的重量百分比介于85至95之间，藉此，亦能达致增强3Ｄ打印成品抗折强度的功效；本实施例的实施步骤与第一实施例近似，故在此不予赘述。

本发明的第六实施例，为于第五实施例中更进一步提升以聚乙烯醇作为水溶性树脂粉末2的3Ｄ打印成品强度，故可于聚乙烯醇中混合架桥剂，如下表3所示，于本实施例中，该架桥剂的重量百分比介于0.05至0.4间的硼系架桥剂，该聚乙烯醇的重量百分比亦介于5至15之间，故石膏粉末1的重量百分比将调整为84.6至94.95之间，藉此，亦能达致增强3Ｄ打印成品抗折强度的功效；本实施例的实施步骤与第一实施例近似，故在此不予赘述。

本发明的第七实施例，为于第五实施例中提升3Ｄ打印成品的白度，故可于聚乙烯醇中混合增白剂，于本实施例中，如下表3所示，该增白剂为重量百分比介于0.1至0.5间的钛白粉，聚乙烯醇的重量百分比亦是介于5至15之间，故石膏粉末1的重量百分比将调整为84.5至94.9之间，藉此，可维持3Ｄ打印成品的结构强度及其白度，本实施例的实施步骤与第一实施例近似，故在此不予赘述。

本发明的第八实施例，为于第六实施例中提升3Ｄ打印成品的白度，故可于聚乙烯醇中混合增白剂，于本实施例中，如下表3所示，该增白剂为重量百分比介于0.1至0.5间的钛白粉，硼系架桥剂的重量百分比同样介于0.05至0.4之间，聚乙烯醇的重量百分比亦介于5至15之间，故石膏粉末1的重量百分比将调整为84.1至94.85之间，藉此，可维持3Ｄ打印成品的结构强度及其白度，本实施例的实施步骤与第一实施例近似，故在此不予赘述。

【表3】

综上所述，本发明所揭露的技术手段确能有效解决现有技术存在的问题，并达致预期的目的与功效，且没有任何现有资料记载本发明的技术方案。

惟以上所述者，仅为本发明的数种较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种3Ｄ打印粉末，其包含：

石膏粉末；以及

水溶性树脂粉末，其披覆（Coating）于该石膏粉末，并压平该水溶性树脂粉末及石膏粉末以形成一混合粉末者；该水溶性树脂粉末是于水中形成胶体者，该水溶性树脂粉末选自由恶唑啉树脂（Oxazoline）及聚氧化乙烯所组成的群组。

2.如权利要求1所述的3Ｄ打印粉末，其中，该水溶性树脂粉末的重量百分比介于5至15之间。

3.如权利要求1或2所述的3Ｄ打印粉末，更进一步包含增白剂。

4.如权利要求3所述的3Ｄ打印粉末，其中，该增白剂为钛白粉。

5.如权利要求4所述的3Ｄ打印粉末，其中，该钛白粉的重量百分比介于0.1至0.5之间。

6.一种用于3Ｄ打印粉末的水溶性树脂粉末，其是于水中形成胶体者，该水溶性树脂粉末选自恶唑啉树脂（Oxazoline）。

7.如权利要求6所述的水溶性树脂粉末，更进一步包含增白剂。

8.如权利要求7所述的水溶性树脂粉末，其中，该增白剂为钛白粉。

9.如权利要求6至8任一项所述的水溶性树脂粉末，其中，该水溶性树脂粉末披覆（Coating）于填充主体粉末，藉以于形成所述胶体时，固化该填充主体粉末者。

10.一种3Ｄ打印粉末，其包含：

石膏粉末；以及

5至15重量百分比的水溶性树脂粉末，其披覆（Coating）于该石膏粉末，并压平该水溶性树脂粉末及石膏粉末以形成一混合粉末者；该水溶性树脂粉末是于水中形成胶体者，该水溶性树脂粉末选自聚乙烯醇。

11.如权利要求10所述的3Ｄ打印粉末，更进一步包含架桥剂。

12.如权利要求11所述的3Ｄ打印粉末，其中，该架桥剂选自硼系架桥剂。

13.如权利要求12所述的3Ｄ打印粉末，其中，该硼系架桥剂的重量百分比介于0.05至0.4之间。

14.如权利要求10至13中任一项所述的3Ｄ打印粉末，更进一步包含增白剂。

15.如权利要求14所述的3Ｄ打印粉末，其中，该增白剂为钛白粉。

16.如权利要求15所述的3Ｄ打印粉末，其中，该钛白粉的重量百分比介于0.1至0.5之间。