光致发光材料组制造技术

本公开涉及用于三维打印、三维打印系统和三维打印部件的材料组。材料组可包括平均粒径为20μm至100μm的热塑性聚合物粉末、包含光致发光剂的光致发光油墨、以及熔融油墨。所述熔融油墨可包括能够吸收电磁辐射以产生热的熔剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光致发光材料组
在过去的几十年中，三维(3D)数字打印(一种增材制造)的方法持续得到发展。已经开发了各种3D打印方法，包括热辅助挤出、选择性激光烧结、光刻以及其他方法。通常，3D打印技术通过允许快速创建原型模型以进行检查和测试，从而改善了产品开发周期。附图说明图1是根据本公开的示例的三维打印系统的示意图。图2是根据本公开的示例的热塑性聚合物粉末层的特写侧面剖视图，其中光致发光(photoluminescent)油墨打印在该层的一部分上；图3是根据本公开的示例已经固化了层之后的图2的层的特写侧面剖视图；图4是根据本公开的示例的具有光致发光复合层的三维打印部件的透视图；且图5是根据本公开的示例的图4的三维打印部分的俯视图，其中光致发光复合层处于光致发光状态。附图描绘了本专利技术所公开的技术的若干示例。然而，应该理解，本专利技术的技术不限于所描述的示例。具体实施方式本公开涉及三维打印领域。更具体地，本公开提供了用于打印三维部件的光致发光材料组和系统，所述三维部件具有打印在其表面上的光致发光特征。在示例性打印过程中，可以将薄的聚合物粉末层铺在床上以形成粉末床。然后可以使用诸如喷墨打印头的打印头在粉末床与要形成的三维物体的薄层相对应的部分上打印熔融油墨。然后可以该床将暴露于光源，例如通常是整个床。熔融油墨比未打印的粉末吸收更多来自光的能量。吸收的光能可以转换成热能，使粉末的打印部分熔化并聚结。这可以形成坚实的层。在形成第一层之后，可以在粉末床上铺展新的聚合物粉末薄层，并且可以重复该过程以形成附加层，直到打印出完整的三维部件。这种三维打印过程可以以良好的精度实现快速吞吐量。在本专利技术公开的技术的一些示例中，光致发光油墨可与熔融油墨一起使用以形成具有光致发光特征的三维打印部件。光致发光油墨可以喷射在粉末床的可能需要光致发光的部分上，并且熔融油墨可以喷射在粉末床的相同部分和其他部分上以形成最终的打印部件。本文描述的材料、系统和方法可用于打印具有可使用光致发光成像技术检测的各种隐蔽表面安全性或序列化特征的部件。这种安全性或序列化特征的非限制性实例可包括条形码、快速响应(QR)代码、商标、商品名、说明、其他词语等以及它们的组合。在本公开的一些示例中，诸如用于三维打印的材料组可包括热塑性聚合物粉末、光致发光油墨和熔融油墨。光致发光油墨可包括光致发光剂，并且熔融油墨可包括能够吸收电磁辐射以产生热的熔剂。更具体地，热塑性聚合物粉末可包括平均粒径为20μm至100μm的粉末颗粒。如本文所使用的，除非另有说明，否则关于颗粒性质的“平均”是指数均。因此，“平均粒径”是指数均粒径。另外，“粒径”是指球形颗粒的直径，或非球形颗粒的最长尺寸。在某些示例中，聚合物颗粒可具有各种形状，例如基本上为球形的颗粒或不规则形状的颗粒。在一些示例中，聚合物粉末能够形成具有20至100微米分辨率的3D打印部件。如本文所使用的，“分辨率”是指可以在3D打印部件上形成的最小特征的尺寸。聚合物粉末可以形成约20至约100微米厚的层，使得打印部分的熔融层具有大致相同的厚度。这可以在z轴方向上提供约20至约100微米的分辨率。聚合物粉末还可具有足够小的粒径和足够规则的颗粒形状，以沿x轴和y轴提供约20至约100微米的分辨率。在一些示例中，热塑性聚合物粉末可以是无色的。例如，聚合物粉末可具有白色、半透明或透明外观。当与无色熔融油墨一起使用时，这种聚合物粉末可以提供白色、半透明或透明的打印部件。在其他示例中，聚合物粉末可以着色以产生有色部件。在其他示例中，当聚合物粉末为白色、半透明或透明时，可以通过熔融油墨或另一有色油墨赋予部件颜色。热塑性聚合物粉末可具有约70℃至约350℃的熔点或软化点。在另一示例中，聚合物可具有约150℃至约200℃的熔点或软化点。可以使用熔点或软化点在这些范围内的各种热塑性聚合物。例如，聚合物粉末可以是尼龙6粉末、尼龙9粉末、尼龙11粉末、尼龙12粉末、尼龙66粉末、尼龙612粉末、聚乙烯粉末、热塑性聚氨酯粉末、聚丙烯粉末、聚酯粉末、聚碳酸酯粉末、聚醚酮粉末、聚丙烯酸酯粉末、聚苯乙烯粉末或它们的组合。在一个具体示例中，聚合物粉末可以是尼龙12，其可具有约175℃至约200℃的熔点。在另一具体示例中，聚合物粉末可以是热塑性聚氨酯。在一些情况下，热塑性聚合物粉末也可以与填料共混。填料可包括无机颗粒，例如氧化铝、二氧化硅或它们的组合。当热塑性聚合物粉末熔融在一起时，填料颗粒可嵌入聚合物中，形成复合材料。在一些示例中，填料可包括自由流动剂、抗结块剂等。这些试剂可以防止粉末颗粒的聚集，涂覆粉末颗粒并使边缘光滑以减少颗粒间摩擦，和/或吸收水分。在一些示例中，热塑性聚合物粉末与填料颗粒的重量比可为10:1至1:2或5:1至1:1。根据本专利技术技术的材料组还可包括熔融油墨。在一些示例中，熔融油墨可以不含或基本上不含光致发光油墨中含有的光致发光剂。熔融油墨可含有能够吸收电磁辐射以产生热的熔剂。熔剂可以是有色的或无色的。在各种示例中，熔剂可以是炭黑、近红外吸收染料、近红外吸收颜料、钨青铜、钼青铜、金属纳米颗粒或它们的组合。近红外吸收染料的实例包括铵染料、四芳基二胺染料、菁染料、酞菁染料、二硫纶(dithiolene)染料等。在另一示例中，熔剂可以是近红外吸收共轭聚合物，例如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)、聚噻吩、聚(对亚苯基硫醚)、聚苯胺、聚(吡咯)、聚(乙炔)、聚(对亚苯基亚乙烯基)、聚对亚苯基或它们的组合。如本文所使用的，“共轭”是指分子中原子之间的交替双键和单键。因此，“共轭聚合物”是指具有交替的双键和单键的主链的聚合物。在许多情况下，熔剂可具有800nm至1400nm范围内的峰值吸收波长。还可以使用各种近红外颜料。非限制性的实例可包括具有诸如铜、锌、铁、镁、钙、锶等各种抗衡离子(counterion)以及它们的组合的磷酸盐。磷酸盐的非限制性具体实例可包括M2P2O7、M4P2O9、M5P2O10、M3(PO4)2、M(PO3)2、M2P4O12及它们的组合，其中M表示氧化态为+2的抗衡离子，例如上述列出的那些或它们的组合。例如，M2P2O7可包括诸如Cu2P2O7、Cu/MgP2O7、Cu/ZnP2O7或任何其他合适的抗衡离子组合的化合物。应注意，本文所述的磷酸盐不限于具有+2氧化态的抗衡离子。其他磷酸盐抗衡离子也可用于制备其他合适的近红外颜料。另外的近红外颜料可包括硅酸盐。硅酸盐可具有与磷酸盐相同或相似的抗衡离子。一个非限制性实例可包括M2SiO4、M2Si2O6和其他硅酸盐，其中M是具有+2氧化态的抗衡离子。例如，硅酸盐M2Si2O6可包括Mg2Si2O6、Mg/CaSi2O6、MgCuSi2O6、Cu2Si2O6、Cu/ZnSi2O6或其他合适的抗衡离子组合。应注意，本文所述的硅酸盐不限于具有+2氧化态的抗衡离子。其他硅酸盐抗衡离子也可用于制备其他合适的近红外颜料。熔融油墨中的熔剂的量可以根据熔剂的类型而变化。在一些示例中，熔融油墨中熔剂的浓度可为0.1wt％至20wt％。在一个示例中，熔融油墨中熔剂的浓度可为0.1wt％至15wt％。在另一示例中，该浓度可为0.1wt％至8wt％。在又一示例中，该浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光致发光材料组，包括：热塑性聚合物粉末，所述热塑性聚合物粉末具有20μm至100μm的平均粒径；光致发光油墨，所述光致发光油墨含有光致发光剂；和熔融油墨，所述熔融油墨包括能够吸收电磁辐射以产生热的熔剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光致发光材料组，包括：热塑性聚合物粉末，所述热塑性聚合物粉末具有20μm至100μm的平均粒径；光致发光油墨，所述光致发光油墨含有光致发光剂；和熔融油墨，所述熔融油墨包括能够吸收电磁辐射以产生热的熔剂。2.根据权利要求1所述的光致发光材料组，其中所述热塑性聚合物粉末为尼龙、热塑性弹性体、氨基甲酸乙酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯或它们的组合。3.根据权利要求1所述的光致发光材料组，其中所述光致发光剂包括光致发光颜料、光致发光染料、量子点、光致发光纳米颗粒、光致发光微粒或它们的组合。4.根据权利要求3所述的光致发光材料组，其中光致发光剂为具有2nm至10nm的粒径的量子点。5.根据权利要求1所述的光致发光材料组，其中所述光致发光剂以0.01wt％至10wt％存在于所述光致发光油墨中。6.根据权利要求1所述的光致发光材料组，其中所述熔剂包括炭黑、近红外吸收染料、近红外吸收颜料、钨青铜、钼青铜、金属纳米颗粒、共轭聚合物或它们的组合。7.一种三维打印系统，包括：粉末床，所述粉末床包含平均粒径为20μm至100μm的热塑性聚合物粉末；喷墨打印机，所述喷墨打印机包括：第一喷墨笔，所述第一喷墨笔与光致发光油墨的储存器连通，以将所述光致发光油墨打印到所述粉末床上，其中，所述光致发光油墨包含光致发光剂，和第二喷墨笔，所述第二喷墨笔与熔融油墨的储存器连通，以将所述熔融油墨打印到所述粉末床上，其中所述熔融油墨包括能够吸收电磁辐射以产生热的熔剂；和熔融灯，以使所述粉末床暴露于足...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·威廉·斯塔夏克，加里·欣奇，S·沙芬斯，K·P·戴坎姆，
申请(专利权)人：惠普发展公司有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US