一種三維打印用增材成型材料制造技術

本發明專利技術公開了一種三維打印用增材成型材料，包括粘結劑和固化劑，本發明專利技術的粘結劑采用低粘高潤濕酚醛樹脂，該樹脂可在不影響砂芯強度的前提下降低粘結劑粘度，并具有對砂粒的高潤濕性。本發明專利技術的三維打印用增材成型材料結合粘結劑和固化劑中添加的浸潤劑，解決了現有技術中打印噴頭無法流暢噴射穩定的液滴，甚至有噴不出現象；普通鑄造用粘結劑和固化劑對砂粒潤濕性不佳，粘結劑包覆砂粒表面效果差，砂型易分層等問題，適用于制造三維打印用鑄造金屬鑄件的砂型和/或砂芯。

Material forming material for three-dimensional printing

The invention discloses a three-dimensional printing with increasing material molding material, including binder and curing agent, the adhesive with low viscosity high wetting phenolic resin, the resin can reduce binder viscosity without affecting the strength of sand core, and has high wettability on the sand. The invention of the three-dimensional printing with increasing material molding material with binder and curing agent adding wetting agent, solves the problem of the print head can smooth the spray droplets stable, even there is no spraying phenomenon; ordinary binder for casting and curing agent on the wettability of sand binder coated sand surface is poor, poor effect, sand delamination problems, suitable for making 3D printing by casting metal casting sand and / or sand core.

【技術實現步驟摘要】
一種三維打印用增材成型材料
本專利技術屬于機械
，具體涉及三維打印用增材成型領域，具體地說，本專利技術涉及一種用于鑄造砂芯用三維打印增材成型材料，該成型材料由粘結劑和固化劑組成，通過噴墨打印方式將粘結劑噴射到混有固化劑的砂粒上固化成型，用于制造鑄造金屬鑄件的砂型和/或砂芯。
技術介紹
三維打印(ThreeDimensionalPrinting，3DP)也稱快速成型，由E.Sachs等人提出，其特點在于以數字模型文件為基礎，將物體結構從三維分解成多個二維結構，以打印機的工作原理打印出二維形狀，并逐漸堆積成目標物體的三維結構。由于三維技術不同于傳統成型方式，尤其對于特殊復雜結構，其更加高效、更加精準并能極大縮減生產周期。因此三維打印技術的出現，立即被廣泛的應用于眾多行業中。在鑄造行業，三維打印技術因其巨大的優勢也正在被德國、美國等發達國家積極采用，其主要用于鑄件的快速成型、模殼和砂芯的打印及模具的翻制等。其中三維砂芯打印作為三維打印技術的一部分，發展也極為迅速，其常見的工藝流程是先將砂子與固化劑預先混合均勻，接著在打印臺面鋪一層極薄的所述砂子，然后打印噴頭將粘結劑以微小液滴狀態噴射在需要硬化的砂層上，砂中的固化劑與粘結劑反應從而起到硬化作用，最后不斷重復鋪砂和噴粘結劑這一過程，直到打印結束，去掉未固化砂子即得到砂芯或砂型。目前，國內鑄造行業中三維打印砂芯技術還處于起步階段，所用三維打印增材成型材料為普通鑄造用粘結劑和固化劑，傳統砂芯制造過程是通過機械攪拌方式將粘結劑和固化劑涂覆于砂粒上，對粘結劑的粘度要求不高，對粘結劑和固化劑在砂粒上的潤濕性要求也不高。當普通鑄造用粘結劑和固化劑應用于三維打印砂芯時，會出現由于粘結劑粘度高，打印噴頭無法流暢噴射穩定的粘結劑液滴，甚至有噴不出現象；或者為了獲得低粘度的粘結劑，大量添加溶劑稀釋，致使砂芯強度大大降低。另外打印過程中粘結劑通過噴頭噴射在混合固化劑的砂粒上，該過程沒有機械攪拌，普通鑄造用粘結劑和固化劑對砂粒的潤濕性不高，致使包覆砂粒表面效果差，砂型易出現分層等問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種三維打印用增材成型材料，采用特制的低粘高潤濕酚醛樹脂，該樹脂可在不影響砂芯強度的前提下降低樹脂粘度，并具有對砂粒的高潤濕性，結合粘結劑和固化劑中添加的浸潤劑，解決了現有技術中打印噴頭無法流暢噴射穩定的液滴，甚至有噴不出現象；普通鑄造用粘結劑和固化劑對砂粒潤濕性不佳，粘結劑包覆砂粒表面效果差，砂型易分層等問題。為解決上述技術問題，本專利技術提供的技術方案如下：一種三維打印用增材成型材料，包括粘結劑，其特征在于，所述粘結劑按重量比包括：優選的，所述酚醛樹脂為低粘高潤濕酚醛樹脂，重均分子量在500-1000，其中官能團鄰/對位比大于1.5。優選的，所述粘結劑的溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇、糠醇的一種或多種組合。優選的，所述粘結劑的硅烷選自A187、A1100、A1120、A2120的一種或多種組合。優選的，所述低粘高潤濕酚醛樹脂通過以下方法制得：(1)將熔化的酚類物質和多聚甲醛的按照摩爾比1：1.0～2.5配制，攪拌均勻后加入催化劑，進行反應；(2)將反應體系升溫至102～108℃，反應20～60分鐘；(3)然后將反應體系升溫至112～117℃，反應20～60分鐘；(4)最后將溫度緩慢升至118～123℃反應，20～60分鐘；(5)反應完畢后冷卻降溫，抽真空脫水；即得到低粘高潤濕酚醛樹脂。優選的，步驟(2)中，在60分鐘內將反應體系升溫至102～108℃；步驟(3)中，在60分鐘內將反應體系升溫至112～117℃，優選為115℃；步驟(4)中，在60分鐘內將反應體系升溫至118～123℃，優選為120℃。優選的，所述低粘高潤濕酚醛樹脂的酚類物質選自苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、對苯二酚、間苯二酚的一種或多種組合。優選的，所述低粘高潤濕酚醛樹脂的催化劑選自醋酸鋅、醋酸鈣、2-乙基己酸鈣、癸酸鉛的一種或多種組合。優選的，所述的一種三維打印用增材成型材料，還包括固化劑，所述固化劑按重量比包括：優選的，所述粘結劑和固化劑的浸潤劑選自苯基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、1,4-丁二醇縮水甘油醚、三甘醇單丁醚、乙二醇單丁醚的一種或多種組合。一種三維打印用增材成型材料，包括粘結劑，所述粘結劑按重量比包括：三維打印用增材成型材料中的粘結劑和固化劑的重量比為100:20～70，粘劑占砂子的重量比為0.8～5.0％。優選的，所述低粘高潤濕酚醛樹脂通過以下方法制得：(1)將熔化好的酚類物質、多聚甲醛、催化劑投入反應釜中，冷凝器設定為回流狀態，開啟攪拌；(2)在60分鐘內升至105℃，在102～108℃反應20～60分鐘；(3)在60分鐘內升至115℃，在112～118℃反應20～60分鐘；(4)將冷凝器設定在蒸餾狀態，在60分鐘內將溫度升至120℃，隨后在117～123℃反應20～60分鐘；(5)冷卻降溫，抽真空脫水；真空保持在-0.095MPa以下；真空脫水15～30分鐘，即得到低粘高潤濕酚醛樹脂。本專利技術的粘結劑和固化劑組成了一種三維打印用增材成型材料，通過噴墨打印方式將粘結劑噴射到混有固化劑的砂粒上固化成型，用于制造鑄造金屬鑄件的砂型和/或砂芯。本專利技術粘結劑通過選用的低粘高潤濕酚醛樹脂，該樹脂可在不影響砂芯強度的前提下降低粘結劑粘度，且可同時提高粘結劑對砂粒的潤濕性，結合粘結劑和固化劑中添加的浸潤劑再次增強對砂粒的潤濕性。本專利技術的技術方案相比于現有技術中的普通鑄造用粘結劑和固化劑，經三維打印設備打印砂芯測試，本專利技術的三維打印用增材成型材料解決了打印噴頭無法流暢噴射穩定的液滴，甚至有噴不出現象；普通鑄造用粘結劑和固化劑對砂粒潤濕性不佳，粘結劑包覆砂粒表面效果差，砂型易分層等問題。適用于制造三維打印用鑄造金屬鑄件的砂型和/或砂芯。本專利技術的三維打印用增材成型材料符合三維打印設備對材料的相關要求，可以應用于制造三維打印用鑄造金屬鑄件的砂型和/或砂芯。具體實施方式以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規實驗中的條件。本專利技術通過舉例而非給出限制的方式來進行說明。應注意的是，在本公開文件中所述的“一”或“一種”實施方式未必是指同一種具體實施方式，而是指至少有一種。下文將描述本專利技術的各個方面。然而，對于本領域中的技術人員顯而易見的是，可根據本專利技術的僅一些或所有方面來實施本專利技術。為說明起見，本文給出具體的編號、材料和配置，以使人們能夠透徹地理解本專利技術。然而，對于本領域中的技術人員將顯而易見的是，本專利技術無需具體的細節即可實施。在其他例子中，為不使本專利技術費解而省略或簡化了眾所周知的特征。將各種操作作為多個分立的步驟而依次進行描述，且以最有助于理解本專利技術的方式來說明；然而，不應將按次序的描述理解為暗示這些操作必然依賴于順序。將根據典型種類的反應物來說明各種實施方式。對于本領域中的技術人員將顯而易見的是，本專利技術可使用任意數量的不同種類的反應物來實施，而不只是那些為說明目的而在這里給出的反應物。此外，也將顯而易見的是，本專利技術并不局限于任何特定的混合示例。實施例1：本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三維打印用增材成型材料，包括粘結劑，其特征在于，所述粘結劑按重量比包括：

【技術特征摘要】
1.一種三維打印用增材成型材料，包括粘結劑，其特征在于，所述粘結劑按重量比包括：2.根據權利要求1所述的三維打印用增材成型材料，其特征在于，所述酚醛樹脂為低粘高潤濕酚醛樹脂，重均分子量在500-1000，其中官能團鄰/對位比大于1.5。3.根據權利要求1所述的三維打印用增材成型材料，其特征在于，所述粘結劑的溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇、糠醇的一種或多種組合。4.根據權利要求1所述的三維打印用增材成型材料，其特征在于，所述粘結劑的硅烷選自A187、A1100、A1120、A2120的一種或多種組合。5.根據權利要求1所述的三維打印用增材成型材料，其特征在于，所述低粘高潤濕酚醛樹脂通過如下方法制得：(1)將熔化的酚類物質和多聚甲醛的按照摩爾比1：1.0～2.5配制，攪拌均勻后加入催化劑，進行反應；(2)將反應體系升溫至102～108℃，反應20～60分鐘；(3)然后將反應體系升溫至112～117℃，反應20～60分鐘；(4)最后將溫度升至118～123℃反應，20～60分鐘；(5)反應完畢后冷卻降溫，抽真空脫...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬曉鋒，高曉東，王文浩，王錦程，
申請(專利權)人：蘇州興業材料科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32