本发明涉及一种打印复合材料及打印物体，尤其涉及一种三维打印复合材料及三维打印物体。
背景技术：
随着科技发展，三维打印(3D printing)技术及增材制造(Additive Manufacturing，以下简称AM)技术已经成为最主要发展的技术之一。上述这些技术属于快速成型技术的一种，它可以直接通过使用者设计好的数字模型文件来直接制造出所需的成品，且成品几乎是任意形状的三维实体。在过去的模具制造、工业设计等领域，三维打印技术常常被用于制造模型，现在则逐渐被应用于珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程、汽车、航空、牙科和医疗产业、教育、土木工程以及其他领域中。
现有的三维打印技术根据各式的机型及材料有多种不同的成型机制，例如是液态树脂、浆料等材料，皆可通过逐层堆叠累积的方式来构造出所需形状的三维实体，其中光固化成型(Stereolithography,以下简称SLA)和数字化光处理(Digital Light Processing,以下简称DLP)具有较高的制作精度及较佳的表面品质，上述这些三维打印技术都常被广泛应用。
然而，上述这些三维打印技术是利用高分子材料的光固化特性来形成三维打印物体，其所形成的成品的表面材质或质地也就因此都限制于树脂类材料所形成的表面材质或质地。在目前技术中，为了使成品具有其他的表面材质或质地，还需要打磨、喷漆、喷砂或化学电镀等的加工步骤，进而增加整体制程的复杂度及制造时间，且所生成的涂层或镀层也容易因制程条件难以控制而导致厚度太厚，进而发生剥落的问题，使得成品本身的精确度降低。因此，在上述这些三维打印技术的开发中，如何在节省时间的同时可以使所打印出的三维打印物体具有所需的质地或功效，进而提升成品整体的美观、硬度及耐用度为此领域当前重要的研究议题之一。
技术实现要素：
本发明提供一种三维打印复合材料及三维打印物体。
本发明提供一种三维打印复合材料，其可通过光固化成型或是数字化光处理的方式制作出能够发出夜光的三维打印物体。
本发明提供一种三维打印物体，其通过光固化成型或是数字化光处理的方式形成，且能够发出夜光。
本发明的一种三维打印复合材料，适于通过光固化成型(Stereolithography,以下简称SLA)或是数字化光处理(Digital Light Processing,以下简称DLP)形成三维打印物体。三维打印复合材料包括光固化树脂以及夜光粉末。夜光粉末添加在光固化树脂中。夜光粉末在三维打印复合材料中的重量百分比约在5％至20％的范围之间。三维打印复合材料的光固化树脂适于在光束的照射下固化，而使三维打印复合材料形成三维打印物体。
在本发明的一实施例中，上述的夜光粉末为长效型夜光粉末，长效型夜光粉末包括氧化铝、碳酸锶及稀土元素。
在本发明的一实施例中，上述的光固化树脂包括起始剂、反应单体、活性稀释剂与丙烯酸寡聚物，起始剂在三维打印复合材料中的重量百分比约在0.5％至5％的范围之间，反应单体在三维打印复合材料中的重量百分比约在20％至40％的范围之间，活性稀释剂在三维打印复合材料中的重量百分比约在10％至20％的范围之间，丙烯酸寡聚物在三维打印复合材料中的重量百分比约在20％至40％的范围之间。
在本发明的一实施例中，上述的起始剂包括(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide)，反应单体包括乙氧基化四羟甲基甲烷四丙烯酸酯(Ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate)，活性稀释剂包括丙烯酸异冰片酯(Isobornyl acrylate)，丙烯酸寡聚物包括聚氨酯丙烯酸酯。
三维打印复合材料还包括分散剂及防沉剂，分散剂及防沉剂添加在光固化树脂中。分散剂在三维打印复合材料中的重量百分比约在0.1％至3％的范围之间。防沉剂在三维打印复合材料中的重量百分比约在0.1％至1％的范围之间，分散剂与防沉剂用以使夜光粉末均匀分散于光固化树脂。
在本发明的一实施例中，上述的光固化树脂为透明。
本发明的一种三维打印物体，适于由光固化成型(Stereolithography,以下简称SLA)或是数字化光处理(Digital Light Processing,以下简称DLP)所打印而成。三维打印物体包括固化后的光固化树脂以及混杂在该固化后的光固化树脂中的夜光粉末。夜光粉末在三维打印物体的重量百分比约在5％至20％的范围之间。
在本发明的一实施例中，上述的夜光粉末为长效型夜光粉末，长效型夜光粉末包括氧化铝、碳酸锶及稀土元素。
基于上述，本发明的三维打印复合材料通过在光固化树脂中添加夜光粉末，且夜光粉末在三维打印复合材料中的重量百分比约在5％至20％的范围之间，三维打印复合材料通过光固化成型或是数字化光处理的方式所形成的三维打印物体能够具有夜光的效果。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例作详细说明如下。
具体实施方式
目前，以光固化成型(Stereolithography,以下简称SLA)或是数字化光处理(Digital Light Processing,以下简称DLP)所打印出的三维打印物体而言，若欲使三维打印物体具有能够发出夜光的效果，通常是通过对三维打印物体的表面进行打磨、喷漆、喷砂等的加工步骤。上述步骤较为复杂耗时且所生成的涂层也容易因制程条件难以控制而导致厚度太厚，进而发生剥落的问题。
本发明的三维打印复合材料，可以通过光固化成型(Stereolithography,以下简称SLA)或是数字化光处理(Digital Light Processing,以下简称DLP)打印出三维打印物体，在打印完成之后，此三维打印物体的表面直接能够发出夜光，不需额外的加工处理，有效地节省工时、工序与生产成本。下面将对此进行详细的介绍。
本实施例的三维打印复合材料包括光固化树脂以及添加在光固化树脂中的夜光粉末。在本实施例中，光固化树脂为液态，三维打印复合材料的光固化树脂在经过一定波长(例如波长的范围在230纳米至400纳米之间)的紫外光照射后会固化，而使三维打印复合材料形成三维打印物体。在本实施例 中，三维打印复合材料通过在光固化树脂中添加夜光粉末，而使三维打印复合材料在制作为三维打印物体之后，三维打印物体能够具有夜光的效果，由于光固化树脂在固化前后均是透明，固化后的光固化树脂并不会影响夜光粉末的吸光效果。
光固化树脂包括起始剂、反应单体、活性稀释剂与丙烯酸寡聚物。更详细地说，起始剂包括(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷(Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide)，起始剂在三维打印复合材料中的重量百分比约在0.5％至5％的范围之间。反应单体包括乙氧基化四羟甲基甲烷四丙烯酸酯(Ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate)，反应单体在三维打印复合材料中的重量百分比约在20％至40％的范围之间。活性稀释剂包括丙烯酸异冰片酯(Isobornyl acrylate)，活性稀释剂在三维打印复合材料中的重量百分比约在10％至20％的范围之间。丙烯酸寡聚物包括聚氨酯丙烯酸酯(Aliphatic urethane acrylate)，丙烯酸寡聚物在三维打印复合材料中的重量百分比约在20％至40％的范围之间。
当然，在其他实施例中，起始剂还可以包括2-异丙基硫杂蒽酮(2-isopropyl-9h-thioxanthen-9-one)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮(2-Methyl-4′-(methylthio)-2-morpholinopropiophenone)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(2-Hydroxy-2-methylpropiophenone)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide)或是4-二甲氨基苯甲酸乙酯(Ethyl 4-(dimethylamino)benzoate)。反应单体还可以包括1,6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯(Pentaerythritol triacrylate)或季戊四醇四丙烯酸酯(Pentaerythritol tetraacrylate)。活性稀释剂还可以包括2-苯氧基乙基丙烯酸酯(2-PHENOXYETHYL ACRYLATE)、2-丙烷酸异癸酯(Isodecyl acrylate)、2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯(2-[[(Butylamino)carbonyl]oxy]ethyl acrylate(Genomer 1122-Rahn))或2-甲基-2-丙烯酸-1,2,2,4,6-五甲基-4-哌啶酯(1,2,2,6,6-PentaMethyl-4-piperidyl Methacrylate)。丙烯酸寡聚物还可以包括聚丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯。当然，起始剂、反应单体、活性稀释剂与丙烯酸寡聚物的种类并不以上述为限制，并且，随着起始剂、反应单体、活性稀释剂与丙烯酸寡聚物的种类不同，起始剂、反应单体、活性稀释剂与丙烯酸寡聚物在三维打印复合材料中 的重量百分比也会略有差异。
夜光粉末一般是指长余辉发光材料的粉末，其经日光和长波紫外光等光源短时间照射，在关闭光源后，夜光粉末仍能在一段时间内持续发光的材料。夜光粉末的发光强度相对日光、灯光要弱很多，在较暗的环境中才能够看见，而能提供给使用者特殊的视觉效果。
本实施例所采用的夜光粉末为长效型夜光粉末，长效型夜光粉末包括氧化铝、碳酸锶及稀土元素。长效型夜光粉比重约为3.2，长效型夜光粉末本身无毒无害，不含放射性物质。相较于短效型夜光粉末，长效型夜光粉末的吸光时间与放光时间都较长。一般而言，长效型夜光粉末的发光时间约比短效型夜光粉末长10倍以上。
在本实施例中，夜光粉末在三维打印复合材料中的重量百分比约在5％至20％的范围之间。当然，夜光粉末的发光效果会因在三维打印复合材料中的重量百分比不同而有所不同。制造者可依据所欲形成的三维打印物体能够发出夜光的强弱程度来决定夜光粉末在三维打印复合材料中的重量百分比。
当然，在其他实施例中，制造者也可以视需求，若需要吸光和放光时间较短的夜光形态，可以选用短效型夜光粉末来加入光固化树脂中，短效型夜光粉末包括硫化锌：铜(ZnS:Cu)、硫化钙或是硫氧化钇，短效型夜光粉末的比重约为4.1。不同材质的夜光粉末会发出不同颜色的光，例如具有硫化钙的夜光粉末可以发出红光，具有硫氧化钇的夜光粉末可以发出桔红或是红色的光等。
值得一提的是，为了使夜光粉末能够均匀地分散于光固化树脂中，在本实施例中，三维打印复合材料还包括分散剂及防沉剂，分散剂及防沉剂被添加在光固化树脂中，以使夜光粉末均匀分散于光固化树脂。在本实施例中，分散剂包括甲基硅油二甲苯溶解液，分散剂在三维打印复合材料中的重量百分比约在0.1％至3％的范围之间。防沉剂包括聚酰胺蜡、气相二氧化硅，防沉剂在三维打印复合材料中的重量百分比约在0.1％至1％的范围之间。当然，分散剂及防沉剂的种类不以此为限制。
在制作三维打印复合材料时，可先将起始剂、反应单体、活性稀释剂、丙烯酸寡聚物、分散剂及防沉剂混合均匀之后，再缓慢地加入夜光粉末，并使夜光粉末均匀地混合在光固化树脂中，在制作的过程之中，应避免强光直 接照射，而导致光固化树脂在尚未打印之前固化。
本实施例的液态的三维打印复合材料经过光固化成型或是数字化光处理技术可打印出固态的三维打印物体。此三维打印物体包括固化后的光固化树脂以及混杂在此固化后的光固化树脂中的夜光粉末。本实施例的三维打印物体中的夜光粉末可以使得三维打印物体能够发出夜光，使用者不需要对三维打印物体进行额外的加工，而提供使用者另一种较为方便的打印选择。
综上所述，本发明的三维打印复合材料通过在光固化树脂中添加夜光粉末，且夜光粉末在三维打印复合材料中的重量百分比约在5％至20％的范围之间，三维打印复合材料通过光固化成型或是数字化光处理的方式所形成的三维打印物体能够具有夜光的效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。