复合颗粒状构建材料的制作方法

文档序号:15361302发布日期:2018-09-05 00:46阅读:161来源:国知局
在过去几十年中,三维(3d)数字印刷方法——一种增材制造方法——在不断发展。但是,用于3d印刷的系统在历史上非常昂贵,尽管这些费用近来已经降低到了更可承受的水平。通常,3d印刷技术通过允许快速创建用于检查和测试的原型模型改善了产品开发周期。已经开发了各种用于3d印刷的方法,包括热辅助挤出、选择性激光烧结(sls)、熔融沉积建模(fdm)、光刻法等等。因此,继续开发新的3d印刷技术,包括在提供改进的3d印刷物体的领域。附图概述图1是根据本公开的实例的复合颗粒状构建材料粒子的示意图;图2是根据本公开的替代实例的复合颗粒状构建材料粒子的示意图;图3是描绘根据本公开的实例的材料套装和技术的示意图;和图4是描绘制备根据本公开的实例的复合颗粒状构建材料的方法的流程图。发明详述本公开涉及复合颗粒状构建材料,其为三维(3d)印刷部件提供强化或增加的强度以及其它改进的物理性质。通常,非球形的较小的粒子(高纵横比,例如3∶1至100∶1,粒度沿最长轴最高大约30μm)难以在较大的更对称的粒子的3d构建材料粉末床中均匀铺展为薄层,因为较小的不对称粒子在逐层粉末床印刷的准备中通过刮刀或辊寻址时不能保持均匀地分散。通过将这些强化添加剂物理嵌入或附着到粉末粒子表面上,可以在整个印刷部件中更均匀地发现该强化粒子,因为该强化粒子在粉末成层过程中不会与聚合物粒子分离。由此,本公开涉及粉末床3d印刷技术,其中可以制备具有提高的结构性质的3d部件。基本上,可以包含可熔聚合物(颗粒或粉末)的复合颗粒状构建材料包含施加(例如粘附、嵌入或附着)到该粒子表面上的强化粒子,其可以以接收用于熔融该复合颗粒状构建材料的一种或多种墨水的配置逐层展开。据此,本公开涉及一种复合颗粒状构建材料,包含92重量%至99.5重量%的具有10μm至150μm的平均尺寸和小于2∶1的平均纵横比的聚合物粒子。该复合颗粒状构建材料可以进一步包含0.5重量%至8重量%的施加到该聚合物粒子表面上的具有0.1μm至20μm的平均尺寸和3∶1至100∶1的平均纵横比的强化粒子。“平均尺寸”基于其中测量该粒子的最长轴的粒度,并对粒度分布取平均值。“纵横比”基于该粒子的最长轴与该粒子的最短轴相比,其随后在粒子的分布上取平均值。在另一实例中,制造复合颗粒状构建材料的方法可以包括在聚合物溶胀溶剂的存在下混合具有10μm至150μm的平均尺寸和小于2∶1的平均纵横比的聚合物粒子与具有0.1μm至20μm的平均尺寸和3∶1至100∶1的平均纵横比的强化粒子。附加步骤可以包括使所述聚合物粒子溶胀,由此强化粒子嵌在该聚合物粒子的表面上以形成该复合颗粒状构建材料。在另一实例中,用于3d印刷的材料套装可以包括复合颗粒状构建材料和可熔墨水。该复合颗粒状构建材料可以包含92重量%至99.5重量%的具有10μm至150μm的平均尺寸和小于2∶1的平均纵横比的聚合物粒子,和0.5重量%至8重量%的施加到该聚合物粒子表面上的具有0.1μm至20μm的平均尺寸和3∶1至100∶1的平均纵横比的强化粒子。该可熔墨水可以包含液体连结料,和分散在该液体连结料中的电磁辐射吸收固体,该电磁辐射吸收固体在与该复合颗粒状构建材料接触并由电磁能量照射时适于接收来自能量源的电磁能量并与该复合颗粒状构建材料熔合。在本公开中,要注意的是当讨论该复合颗粒状构建材料、该方法或该材料套装时,这些讨论各自可以被认为适用于这些实例的每一个,无论它们是否明确地在该实例的上下文中讨论。由此,例如,在讨论关于该复合颗粒状构建材料本身的细节时,此类讨论也涉及方法或材料套装,并且反之亦然。在本公开的实例中,该技术可用于多种印刷架构,包括压电印刷系统或热喷墨印刷系统。在一个实例中,可以使用hp的多射流熔融技术,该技术利用其创新的页宽热喷墨(tij)印刷技术,由此受益于按需滴墨数字图案化,使得能够在高空间分辨率下在印刷区域中在任何位置处进行印刷。高空间分辨率和“全点寻址能力”使得能够以单位体素规模将多种墨水分配到该复合颗粒状构建材料中或该复合颗粒状构建材料上。例如,3d印刷过程的一般实例开始于在该印刷机的工作区域中施加薄粉末或颗粒层(其是本公开的复合颗粒状构建材料)。接着,该粉末或颗粒层表面用墨水图案化,该墨水通常是电磁能量吸收墨水(例如ir吸收墨水)或可以简单地通过干燥而不增加能量来提供聚结。在能量吸收墨水的情况下,一旦图案化,将粉末层暴露于与激活电磁能量吸收墨水的频率匹配或重叠的高能光能量源。例如,对于ir吸收墨水,可以使用红外光能量源,其选择性熔融已经印刷有该ir吸收墨水的区域并保持未印刷区域不变。未熔融粉末可以随后除去(立即但更通常在该过程结束时),留下三维图案。这种逐层过程可以根据需要重复多次以产生最终的三维组件。关于复合颗粒状构建材料本身,通常,存在聚合物粒子和施加至其表面的强化粒子。在图1中,复合颗粒状构建材料显示在10处,其包括多个复合颗粒。该颗粒包含聚合物粒子12,强化粒子附着至其表面,在该实例中,该强化粒子为板状结构,如云母粒子14。图2是类似的,复合颗粒状构建材料显示在20处,其包括多个复合颗粒。该颗粒包含聚合物粒子22,强化粒子附着至其表面,在该实例中,该强化粒子为纤维24,如玻璃纤维。可用于该聚合物颗粒的聚合物类别通常包括尼龙、热塑性弹性体、聚氨酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚缩醛、聚丙烯、聚酯、聚醚酮、聚丙烯酸酯、热聚氨酯、热塑性聚氨酯、工程塑料、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、其无定形聚合物、其共混物、其核壳复合材料等等。在一个特定实例中,该颗粒状聚合物可以是聚酰胺(或“pa”),例如尼龙11(pa-11)、尼龙12(pa-12)、尼龙6(pa-6)、尼龙8(pa-8)、尼龙9(pa-9)、尼龙11(pa-11)、尼龙66(pa-66)、尼龙612(pa-612)、尼龙612(pa-612)、尼龙812(pa-812)、尼龙912(pa-912)等等。在某些实例中,该复合聚合物构建材料的聚合物粒子可以具有大约70℃至大约350℃的熔点或软化点。在进一步的实例中,该聚合物粒子可以具有大约150℃至大约200℃的熔点或软化点。在另一实例中,该复合材料的聚合物粒子可以选自一组具有适度的低熔点(<200℃)或200℃至500℃的更高熔点的聚合物。在一个特定实例中,该颗粒状聚合物可以是尼龙12,其具有大约175℃至大约200℃的熔点。在另一特定实例中,该颗粒状聚合物可以是热塑性聚氨酯。关于可以施加到该聚合物粒子表面上的强化粒子,可以使用小于该聚合物粒子并具有更大纵横比的粒子,以便一旦印刷的3d部件熔融,可以增加其强度。如所述那样,可以使用3∶1至100∶1的纵横比。其它纵横比可以是5∶1至90∶1、10∶1至75∶1、或20∶1至60∶1。可以使用的材料的实例包括云母、滑石或玻璃。形状由此可以是细长的纤维结构,如玻璃纤维,或扁平的板状结构,如云母或滑石。通常,该强化粒子基本不存在于该聚合物粒子的表面之下,例如它们嵌在表面中,但是通常不会被该聚合物粒子的表面覆盖。在某些实例中,按总表面积计,该聚合物粒子表面的10%至80%被该强化粒子覆盖。在其它实例中,该聚合物粒子表面的20%至60%被该强化粒子覆盖。在其它实例中,即使在该聚合物粒子表面上存在强化粒子的情况下,该复合颗粒状构建材料依然可以为自由流动的颗粒形式,适于用作3d印刷的粉末床构建材料。在关于该复合聚合物构建材料的进一步细节中,该聚合物颗粒可以具有10μm至150μm、20μm至90μm、或30μm至70μm的平均粒度,该强化粒子附着至其表面或嵌入其表面中,该粒度不会显著提高,例如在大约20%的提高之内、或在一些实例中在大约40%的提高之内。该复合颗粒状构建材料可以具有多种形状,如基本上球形的粒子,或纵横比(长轴对最短轴)最高平均2∶1的基本上椭圆形或不规则形状的粒子。在一些实例中,该复合颗粒状构建材料能够成型为具有10μm至150μm的分辨率的3d印刷部件。本文中所用的“分辨率”是指可以在3d印刷部件上形成的最小特征的尺寸。该聚合物粉末可以形成大约10μm至150μm厚或更厚的层,使得印刷部件的聚结层具有大致相同的厚度。这可以在z轴方向上提供大约10μm至150μm的分辨率。该复合聚合物构建材料还可以具有足够小的粒度和足够规则的粒子形状以便沿x轴和y轴提供大约10μm至150μm的分辨率。在关于该复合聚合物构建材料的进一步细节中,通常整个粉末床或该粉末床的一部分可以预热至低于该聚合物粉末的熔点或软化点的温度。在一个实例中,该预热温度可以低于该熔点或软化点大约10℃至大约70℃。在另一实例中,该预热温度可以在该熔点或软化点的50℃以内。在一个特定实例中,该预热温度可以是大约160℃至大约170℃,该聚合物粉末可以是尼龙12粉末(其具有大于170℃的熔点,例如175℃至200℃)。在另一实例中,该预热温度可以是大约90℃至大约100℃,该聚合物粉末可以是热塑性聚氨酯。可以用一个或多个灯、烘箱、加热的支承床或其它类型的加热器来实现预热。在一些实例中,整个粉末床可以加热至基本均匀的温度。现在转向用于构建本文中所述3d部件的各种技术以及用于构建3d部件的材料套装,图3提供了本技术的具体实例。要注意的是,在图3中显示了4个步骤(a-d),其例示了该技术的多个方面,但是这仅为了方便描述本技术而提供。根据特定应用所需,可以进行更少或更多数量的步骤。此外,在4个步骤(a-d)的各步骤中显示的类似结构用附图标记标记一次或两次,但是,如果查看和理解附图的话,为了清楚起见,这些附图标记在整个图3中均适用。具体参照图3,a)显示了具有复合颗粒状构建材料薄层的基材或构建平台36,其在这种情况下包括具有沉积在其上的强化粒子34的聚合物粒子32。换句话说,该实例中的复合颗粒状构建材料以薄层形式铺展在构建平台上。由于强化粒子施加到该聚合物粒子表面上,当使用铺展辊或刀具在构建平台或构建层上铺展粒子薄层时,它们不会与较大的粒子分离。接着,b)显示了可熔墨水38a的微滴以及在一部分复合颗粒状构建材料中的已经沉积的可熔墨水38b。该可熔墨水由此与该构建材料混合,随后暴露于电磁辐射,该电磁辐射与该可熔墨水结合适于将构建材料与可熔墨水熔合在一起或形成构建材料与可熔墨水的层(例如当使用来自ir能量源40的ir能量时)以形成3d结构的一个层42。一旦形成该层,重复该过程以添加附加层(一个或多个),概括显示在d)处,等等。在一个实例中,在可熔墨水施加于其上或其中(在粉末层中)之后,该复合颗粒状构建材料的粉末床可以用配置成发射800nm至1400nm的波长的熔融灯来照射。所选频率至少部分取决于该墨水中使用的熔融材料或电磁接收剂或天线材料。例如,炭黑颜料与广谱ir电磁辐射匹配良好。其它材料可以与其它类型的电磁辐射匹配良好。在这方面,合适的熔融灯可以包括市售的红外灯和卤素灯。该熔融灯可以是固定灯或移动灯。例如,该灯可以安装在轨道上以便水平移动穿过该粉末床。根据固结各印刷层所需的曝光量,此类熔融灯可以在该床上多次通过。该熔融灯可以配置成以基本均匀量的能量照射整个粉末床。现在转向可用于本公开的可熔墨水,值得注意的是该墨水可以是具有液体连结料和分散在该液体连结料中的电磁辐射吸收固体的喷墨墨水,所述电磁辐射吸收固体在与复合颗粒状构建材料接触并由电磁能量照射时适于接收来自能量源的电磁能量并与该复合颗粒状构建材料熔合。该电磁辐射吸收固体可以是适于接收电磁能量并与本文中所述复合颗粒状构建材料熔合的任何固体。该墨水还可以包含着色剂,如赋予该墨水可见颜色的颜料或染料着色剂,在一些实例中,该着色剂可以与电磁辐射吸收固体是同一种物质,也就是说,该颜料提供颜色和用于熔融该聚合物层的能量吸收性质。此类着色剂的一个实例是炭黑,其提供黑色部件,并还提供了适于接收来自ir熔融灯的广谱ir辐射的天线。在一些实例中,该着色剂可以以0.1重量%至10重量%的量存在于墨水中。在一个实例中,着色剂可以以0.5重量%至5重量%的量存在。在另一实例中,着色剂可以以5重量%至10重量%的量存在。但是,该着色剂是任选的,并且在一些实例中该墨水可以不包含附加的着色剂,条件是存在提供可接受的电子辐射吸收性质以便熔融的其它固体。在一些实例中,该着色剂可以是染料。该染料可以是非离子型、阳离子型、阴离子型的,或非离子型、阳离子型和/或阴离子型染料的混合物。可用的染料的具体实例包括但不限于磺基罗丹明b、酸性蓝113、酸性蓝29、酸性红4、rosebengal、酸性黄17、酸性黄29、酸性黄42、吖啶黄g、酸性黄23、酸性蓝9、nitrobluetetrazoliumchloridemonohydrate或nitrobt、罗丹明6g、罗丹明123、罗丹明b、罗丹明b异氰酸盐、番红o、天青b和天青b曙红,可获自sigma-aldrichchemicalcompany(st.louis,mo.)。阴离子型水溶性染料的实例包括但不限于独自或与酸性红52一起的直接黄132、直接蓝199、洋红色377(可获自ilfordag,switzerland)。水不溶性染料的实例包括偶氮染料、呫吨染料、甲川染料、聚甲炔染料和蒽醌染料。水不溶性染料的具体实例包括可获自ciba-geigycorp.的bluegn、pink和yellow染料。黑色染料可包括但不限于直接黑154、直接黑168、坚固黑2、直接黑171、直接黑19、酸性黑1、酸性黑191、mobayblacksp和酸性黑2。在其它实例中,该着色剂可以是颜料。该颜料可以用聚合物、低聚物或小分子自分散;或可以用单独的分散剂分散。合适的颜料包括但不限于可获自basf的下列颜料:orange、bluel6901f、bluenbd7010、bluek7090、bluel7101f、bluel6470、greenk8683和greenl9140。下列黑色颜料可获自cabot:1400、1300、1100、1000、900、880、800和700。下列颜料可获自ciba:yellow3g、yellowgr、yellow8g、yellow5gt、rubine4bl、magenta、scarlet、violetr、redb和violetmaroonb。下列颜料可获自degussa:u、v、140u、140v、colorblackfw200、colorblackfw2、colorblackfw2v、colorblackfw1、colorblackfw18、colorblacks160、colorblacks170、specialblack6、specialblack5、specialblack4a和specialblack4。下列颜料可获自dupont:r-101。下列颜料可获自heubach:yellowyt-858-d和heucophthalbluegxbt-583d。下列颜料可获自clariant:permanentyellowgr、permanentyellowg、permanentyellowdhg、permanentyellowncg-71、permanentyellowgg、hansayellowra、hansabrilliantyellow5gx-02、hansayellow-x、yellowhr、yellowfgl、hansabrilliantyellow10gx、permanentyellowg3r-01、yellowh4g、yellowh3g、orangegr、scarletgo和permanentrubinef6b。下列颜料可获自mobay:magenta、brilliantscarlet、redr6700、redr6713和violet。下列颜料可获自sunchemical:l74-1357yellow、l75-1331yellow和l75-2577yellow。下列颜料可获自columbian:7000、5750、5250、5000和3500。下列颜料可获自sunchemical:lhd9303black。可以使用可用于改变该聚结墨水和/或最终该印刷部件的颜色的任何其它颜料和/或染料。在该墨水中可以包含着色剂以便当可熔墨水喷射到粉末床上时可以赋予印刷物体颜色和/或在ir或其它能量源下熔融该墨水。但是,在一些实例中,一组颜色不同的墨水可用于印刷多种颜色。例如,包括青色、洋红色、黄色(和/或任何其它颜色)、无色、白色和/或黑色墨水的任意组合的一组墨水可用于以全彩色印刷物体。或者或此外,无色墨水可以结合一组有色墨水使用以提供颜色。在一些实例中,无色墨水可用于聚结或熔融聚合物粉末,单独的一组彩色或黑色或白色墨水可用于赋予颜色。本文中描述的墨水还包含液体连结料。在一些实例中,该液体连结料配制品可以是水,或水和一种或多种总计以1重量%至50重量%(的助溶剂)存在的助溶剂,取决于喷射架构。此外,任选可以存在一种或多种非离子型、阳离子型和/或阴离子型表面活性剂,其量为0.01重量%至20重量%。在一个实例中,该表面活性剂可以以5重量%至20重量%的量存在。该液体连结料还可以以5重量%至20重量%的量包含分散剂。除了水之外,该配制品的余量可以是其它连结料组分,如杀生物剂、粘度调节剂、用于ph调节的材料、多价螯合剂、防腐剂等等。在一个实例中,该液体连结料可以主要是水。在一些实例中,水分散性聚合物可以与水性连结料一起使用。在一些实例中,该墨水可以基本不含有机溶剂。但是,在其它实例中,助溶剂可用于辅助溶解或分散染料或颜料,或改善该墨水的喷射性质,或用于其它目的。在再进一步的实例中,可以使用非水性连结料。可用的助溶剂的种类可包括有机助溶剂,包括脂族醇、芳族醇、二醇、二醇醚、聚二醇醚、己内酰胺、甲酰胺、乙酰胺和长链醇。此类化合物的实例包括伯脂族醇、仲脂族醇、1,2-醇、1,3-醇、1,5-醇、乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、聚乙二醇烷基醚的更高级同系物(c6-c12)、n-烷基己内酰胺、未取代的己内酰胺、取代和未取代的甲酰胺、取代和未取代的乙酰胺等。可用的溶剂的具体实例包括但不限于2-吡咯烷酮、n-甲基吡咯烷酮、2-羟乙基-2-吡咯烷酮、2-甲基-1,3-丙二醇、四乙二醇、1,6-己二醇、1,5-己二醇和1,5-戊二醇。在某些实例中,助溶剂或液体连结料通常可以配制成具有高蒸汽压。在此类实例中,当分配在颗粒状构建材料上时,可以配制高蒸汽压连结料或连结料组分以便由此快速蒸发,留下滞留在聚合物粒子上的deh。也可以使用一种或多种表面活性剂,如烷基聚环氧乙烷、烷基苯基聚环氧乙烷、聚环氧乙烷嵌段共聚物、炔属聚环氧乙烷、聚环氧乙烷(二)酯、聚环氧乙烷胺、质子化聚环氧乙烷胺、质子化聚环氧乙烷酰胺、聚二甲基硅氧烷共聚醇、取代胺氧化物等。添加到本公开的配制品中的表面活性剂的量可以为0.01重量%至20重量%。合适的表面活性剂可包括但不限于liponicesters,如可获自dowchemicalcompany的tergitoltm15-s-12、tergitoltm15-s-7、leg-1和leg-7;tritontmx-100;可获自dowchemicalcompany的tritontmx-405;和十二烷基硫酸钠。与本公开的配制品相符,可以使用各种其它添加剂向用于特定用途的墨水提供所需性质。这些添加剂的实例是为抑制有害微生物的生长而添加的那些。这些添加剂可以是墨水配制品中常规使用的杀生物剂、杀真菌剂和其它抗微生物剂。合适的抗微生物剂的实例包括但不限于(nudex,inc.)、ucarcidetm(unioncarbidecorp.)、(r.t.vanderbiltco.)、(iciamerica)及其组合。可以包含多价螯合剂如edta(乙二胺四乙酸)以消除重金属杂质的有害影响,并可以使用缓冲液控制墨水的ph。例如可以使用0.01重量%至2重量%。还可以存在粘度调节剂和缓冲剂,以及按需要改变墨水的性质的其它添加剂。此类添加剂可以以0.01重量%至20重量%存在。如下在表1中提供了示例性可熔墨水配制品:表1成分浓度助溶剂15重量%-35重量%表面活性剂0重量%-3重量%抗结垢剂/螯合剂0重量%-2重量%杀生物剂0重量%-1重量%熔融剂12重量%-8重量%着色剂0重量%至8重量%水2余量1熔融剂也可以是着色剂,例如炭黑颜料。2少量其它成分可以作为该“余量”的一部分加入。根据图4,制造复合颗粒状构建材料的方法100可以包括在聚合物溶胀溶剂的存在下混合110具有10μm至150μm的平均尺寸和小于2∶1的平均纵横比的聚合物粒子与具有0.1μm至20μm的平均尺寸和3∶1至100∶1的平均纵横比的强化粒子。附加步骤可以包括使120该聚合物粒子溶胀,由此强化粒子嵌在该聚合物粒子的表面上以形成复合颗粒状构建材料。该方法可以进一步包括漂洗并干燥该复合颗粒状构建材料,以留下包含92重量%至99.5重量%的聚合物粒子和0.5重量%至8重量%的嵌在该聚合物粒子表面上的强化粒子的颗粒状组合物。在另一实例中,该混合步骤可以包括首先混合该聚合物粒子与该强化粒子,接着添加溶胀溶剂。在一个替代实例中,该混合步骤可以包括首先混合溶胀溶剂与强化粒子,接着添加该聚合物粒子。在另一实例中,该混合步骤可以包括首先混合该聚合物粒子与该聚合物溶胀溶剂,接着添加该强化粒子。根据首先混合该聚合物粒子与该强化粒子并随后溶胀该聚合物以使强化粒子嵌在该聚合物粒子表面上的一个实例,下面是可以采用或易于修改的一般程序。作为实例使用pa-12(尼龙12)和云母粉末,但是相同的程序可用于其它热塑性聚合物和/或强化粒子,例如滑石、玻璃纤维等等。首先,通过称量尼龙粒子和云母粉末至各自的预定混合重量,例如0.5重量%至8重量%的云母,余量为尼龙粒子,由此制备颗粒状共混物。接着,该粒子可以在高速下混合以破碎压实区域,直到目视或以其它方式确定均匀,例如在高速混合机中3500rpm。为了添加少量聚合物溶胀溶剂,例如1.5重量%的间甲酚,该溶剂以少量加入,添加之间混合时间短,例如每次20-25滴(大约0.3-0.4克,取决于批料的量)。一旦该批料混合,尼龙溶胀,云母粒子嵌在尼龙表面上。同样可以实施其它方法。要理解的是,本公开不限于本文中公开的特定工艺步骤和材料,因为此类工艺步骤和材料可略微改变。还要理解的是,本文所用的术语仅用于描述特定实例。这些术语无意构成限制,因为本公开的范围意在仅受所附权利要求及其等同物限制。要指出,除非文中清楚地另行规定,本说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。本文所用的“液体连结料”或“墨水连结料”是指将添加剂置于其中以形成墨水或可喷墨流体的液体流体。多种多样的墨水连结料可用于本公开的体系和方法。此类墨水连结料可以包含多种不同试剂的混合物,包括表面活性剂、溶剂、助溶剂、抗结垢剂、缓冲剂、杀生物剂、多价螯合剂、粘度调节剂、表面活化剂、水等。虽然并非该液体连结料本身的一部分,除了可以包含的着色剂和/或聚合物之外,该液体连结料可以带有固体添加剂,如聚合物、胶乳、可uv固化材料、增塑剂、盐等等。在一些实例中,该液体连结料所携带的添加剂可以是本文中所述的光敏掺杂剂。本文所用的“着色剂”可包括染料和/或颜料。本文所用的“染料”是指吸收电磁辐射或其某些波长的化合物或分子。如果染料吸收可见光谱中波长,该染料可赋予墨水可见颜色。本文所用的“颜料”通常包括颜料着色剂、不透明粒子、磁性粒子、氧化铝、二氧化硅和/或其它陶瓷、有机金属、纳米粒子、纳米线或纳米管,无论此类颗粒是否提供颜色。因此,尽管本说明书主要例举颜料着色剂的使用,但术语“颜料”可以更笼统地不仅用于描述颜料着色剂,还用于描述其它颜料,如有机金属、铁氧体、陶瓷等。但是,在一个特定方面,该颜料是颜料着色剂。本文所用的“喷射”、“可喷”或“喷墨”等是指从喷射架构,如喷墨架构喷出的组合物。喷墨架构可以包括热或压电架构。另外,此类架构可以配置为印刷不同的墨滴尺寸,如小于10皮升、小于20皮升、小于30皮升、小于40皮升、小于50皮升等。本文所用的术语“基本”或“基本上”在用于表示材料的量或其特定特征时,是指足以提供该材料或特征意图提供的效果的量。同样,当组合物“基本”不存在时,其是指仅痕量或几乎不会对组合物的任何功能产生影响的量。容许的确切偏离程度在一些情况下取决于特定环境。本文所用的术语“大约”用于为数值范围端点提供灵活性,其中给定值可以“略高于”或“略低于”该端点。这一术语的灵活性程度取决于特定变量并基于本文中的相关描述确定。如本文所用,为方便起见,可能在通用名单中陈述多个项目、结构要素、组成要素和/或材料。但是,这些名单应该像该名单的各成员作为单独和独特的成员逐一规定的那样解释。因此,如果没有作出相反的指示,此类名单的任一成员不应仅基于它们出现在同一组中而被解释为同一名单中的任何其它成员的事实等同物。浓度、量和其它数值数据在本文中可能以范围格式表示或呈现。要理解的是,这样的范围格式仅为方便和简要起见使用,因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值,还包括该范围内包含的独立数值或子范围,就像明确列举各数值和子范围那样。例如,“大约1重量%至大约5重量%”的数值范围应被解释为不仅包括大约1重量%至大约5重量%的明确列举的值,还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此,在这一数值范围中包括独立值,如2、3.5和4,和子范围,如1-3、2-4和3-5等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。此外,无论该范围的幅度或描述的特征如何,都适用这样的解释。实施例下面例示本公开的几个实施例。但是,要理解的是,下面仅例示本公开的原理的应用。可以设计许多修改和替代性组成、方法和系统而不背离本公开的精神和范围。所附权利要求书意在涵盖这样的修改和布置。实施例1-制备复合颗粒状构建材料(尼龙与云母)将具有小于2∶1(例如大约1∶1)的平均纵横比和大约50μm的平均粒度的尼龙粒子(来自arkema,colombes,france的pa-12)的均匀混合物与大约7.5重量%(基于总粒子含量计)的具有沿最长纵横比估计为大约15μm至20μm的平均粒度的1000云母粒子(板状结构,来自basf)混合。向其中逐滴添加间甲酚作为聚合物溶胀溶剂直至该组合物的大约1.5重量%。使该尼龙粒子溶胀。在sem下观察显示,涂覆在尼龙粒子表面上的云母以估计为大约20至35%的表面积存在。由于存在一些与尼龙粒子同样大的云母粒子,特别是那些不多的更大粒子并未附着到尼龙粒子表面上。实施例2-制备复合颗粒状构建材料(尼龙与云母)将具有沿最长纵横比估计为大约3μm至5μm的平均粒度的3000云母粒子(板状结构,可获自basf)的混合物与聚合物溶胀溶剂间甲酚混合。接着,将具有小于2∶1(例如大约1∶1)的平均纵横比和大约50μm的平均粒度的尼龙粒子(来自arkema,colombes,france的pa-12)与该溶剂/云母组合物混合,以使云母以大约7.5重量%(基于总粒子含量计)存在。基于全部组合物计,添加的溶剂浓度为大约1.5重量%。使该尼龙粒子溶胀,使得云母粒子可以附着至其表面。在sem下观察表明一些云母涂覆在尼龙粒子表面上。但是,一些云母团聚在尼龙粒子之间。由此,存在一些涂覆,一些粒子并未涂覆在该粒子上。这种涂覆方法不如实施例1和3中所述方法那样有效,但是仍生成了涂覆粒子。实施例3-制备复合颗粒状构建材料(尼龙与云母)将具有小于2∶1(例如大约1∶1)的平均纵横比和大约50μm的平均粒度的尼龙粒子(来自arkema,colombes,france的pa-12)的混合物与聚合物溶胀溶剂间甲酚混合,所述溶剂在混合的情况下交替逐滴添加,直到存在大约1.5重量%的间甲酚(基于最终产物的总含量计)。接着,将具有沿最长纵横比估计为大约3μm至5μm的平均粒度的3000云母粒子(板状结构)与该溶剂/聚合物组合物混合,使得云母基于固体含量计以大约7.5重量%存在。随后使该尼龙粒子溶胀。在sem下观察表明涂覆在尼龙粒子表面上的云母以估计为大约35至50%的表面积存在。实施例1中将云母粒子施加至尼龙粒子的方法和本实施例在云母施加或表面嵌入方面大致一样成功。但是,由于1000(来自实施例1)具有更大粒子(一些与尼龙粒子一样大),所以一些较大的粒子并未嵌在尼龙粒子表面上。由此确定3000云母粒子(其通常较小并在本实施例中使用)甚至更好地匹配用于涂覆50μm尼龙粒子。由此,在一些实施例中,使用更大的聚合物粒子(与本实施例的50μm粒子相比)将与1000云母粒子更匹配,如果目标是在表面上嵌入更多云母粒子且更少的大粒子保持分散,尽管二者都是可接受的。实施例4-制备复合颗粒状构建材料(尼龙与云母)将具有小于2∶1(例如大约1∶1)的平均纵横比和大约50μm的平均粒度的尼龙粒子(来自arkema,colombes,france的pa-12)的均匀混合物与大约5重量%的具有大约3μm至5μm的沿最长纵横比的平均粒度的3000云母粒子(板状结构)混合。向其中加入大约1.5重量%的间甲酚作为聚合物溶胀溶剂。溶胀的聚合物使云母粒子附着至其表面。与实施例1中所述的附着至尼龙粒子的云母粒子的表面积相比,可以实现更高的表面积覆盖率,因为与实施例1中所用相对较大的云母粒子相比,在本实施例中的云母粒子更小。实施例5-制备复合颗粒状构建材料(尼龙与玻璃纤维)将具有小于2∶1(例如大约1∶1)的平均纵横比和大约50μm的平均粒度的尼龙粒子(来自arkema,colombes,france的pa-12)的均匀混合物与大约7.5重量%的具有大约20μm的平均纤维长度的玻璃纤维(纤维结构)混合。向其中添加大约1.5重量%的间甲酚作为聚合物溶胀溶剂。溶胀的尼龙粒子使纤维附着或嵌在该表面上。实施例6-物理性质比较制备了两种构建材料用于比较。类似于实施例4中所述制备第一构建材料,使用实施例4的尼龙pa-12制备第二构建材料,但是不具有施加至其表面的云母。采用下表2的熔融墨水,两种构建材料用于形成3d物体:表2一旦施加熔融墨水,在合适的频率下将红外能量施加至该构建材料和熔融墨水以形成固体部件。在施加可熔墨水之前和期间用于加热该粉末的温度范围为大约130℃至大约170℃。下表3提供了关于使用涂覆在尼龙粒子表面上的云母的物理性质改进的比较数据。表3从表3中可以看出,通过向尼龙粒子表面施加云母,强度提高了26%,这是预料不到的。杨氏模量(刚度)也提高了90%。由此预料不到的是,采用这样的低负载(~5重量%),在强度和刚度方面实现了如此大的提高。为了比较,通常采用大约40重量%的玻璃珠来使刚度加倍。如上所示,断裂伸长率和密度也得到提高。虽然已经参考某些实施例描述了本公开,但是本领域技术人员将理解,在不脱离本公开的精神的情况下,可以进行各种修改、改变、省略和替换。因此意在本公开仅受所附权利要求的范围限制。当前第1页12
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