用于3D打印的石膏粉料制造技术

本发明专利技术涉及一种用于3D打印的石膏粉料，所述石膏粉料按质量份计算由以下组分组成，包括基料α‑半水石膏70～90％、粘结剂10～25％、促凝剂0.5～5％、分散剂0.5～2％、其它助剂5～10％。所述基料α‑半水石膏粉末的粒度为100～500目。本发明专利技术有效地解决了现有技术存在的打印产品强度较低、固化慢、打印产品边界扩散、吸水率高、耐水性差等不足，本发明专利技术石膏粉末具有成型硬化速度快、渗透合适、成形精度高、强度好、无毒环保；本发明专利技术石膏粉末均匀细腻，无团聚；粉末流动性好，使供粉系统不易堵塞，能铺成薄层，且铺粉均匀顺畅，没有皱褶，无粉末飞扬，不会堵塞打印头，效果比较理想，并且本发明专利技术的原料价廉宜得，生产工艺简单，有效地降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
用于3D打印的石膏粉料
本专利技术涉及3D打印领域，特别涉及一种用于3D打印的石膏粉料。
技术介绍
3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉状金属、塑料、陶瓷、砂、碳化硅粉、石膏材料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印由于可根据模型的三维数据为基础直接通过打印机逐层打印增加材料来生成实体。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。在制造及其他相关领域引起高度关注，被誉为“第三次工业技术革命”的核心技术。在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或一些产品的直接制造；该技术由于无需传统建材构建成型的支模过程，因此简化了施工工艺，缩短施工工时。材料既是3D打印技术的基础，又是制约3D打印技术发展的瓶颈。由于3D打印的特点，所用材料需要满足工作、力学、安全性能以及制造成本等特定的性能要求，才能用于3D打印。应用于3D打印技术的材料种类繁多，材料的多元化发展也成为了其主要优势。目前应用于3D打印技术的材料多为工程性塑料、光敏树脂、橡胶类、金属、陶瓷、石膏等，其中石膏作为一种取材广泛、价廉易得且安全无害的材料有着广阔的发展前景。石膏材料是一种绿色环保的无机胶凝材料，凝结时间迅速可控，完全可以作为3D打印等增材制造技术的原材料。采用石膏粉作为快速成型的材料，具有成型速度快，成型精度和强度好，价格低廉，无毒无污染等优点，而且采用合适的后处理方式，使成型件强度高、不易变形，可以在某些场合替代现有的塑料和树脂模型，作为概念原型、功能测试的原型、模具和功能零件使用，更有利于快速成型技术的推广。但是，现有的石膏若直接用于3D打印，存在以下缺陷：1、打印产品强度较低；2、固化慢，影响打印效率；3、打印产品边界扩散，影响产品打印精度；4、吸水率高、耐水性差；5、流动性差，打印过程下料不畅。以上缺点大大限制了石膏材料在增材制造领域的应用，也阻碍了具有优化设计的结构和优异性能的新型石膏制品的出现和发展，而且现有技术对此并没有解决之策。因此，如何设计一种专用于3D打印的石膏粉料，成为本领域亟需解决的问题，而且具有重要的现实意义和实际价值。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的打印产品强度较低、固化慢、打印产品边界扩散、吸水率高、耐水性差等不足，提供了一种用于3D打印的石膏粉料，有效地解决了现有技术中存在的不足。本专利技术石膏粉末具有成型硬化速度快、渗透合适、成形精度高、强度好、无毒环保、生产工艺简单及成本低等优势。为解决上述存在的不足，本专利技术采用的技术方案为：一种用于3D打印的石膏粉料，所述石膏粉料按质量份计算由以下组分组成，包括基料α-半水石膏70～90％、粘结剂10～25％、促凝剂0.5～5％、分散剂0.5～2％、其它助剂5～10％。进一步的，所述基料α-半水石膏粉末的粒度为100～500目。进一步的，所述基料α-半水石膏粉末的粒度为125～325目，所述基料α-半水石膏粉末的加入量为75～85％。进一步的，所述粘结剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、可再分散乳胶粉、麦芽糊精以及淀粉中的一种或多种。进一步的，所述粘结剂为200～325目的聚乙烯醇5％～20％和羟乙基纤维素1～5％，所述聚乙烯醇和所述羟乙基纤维素的比例为1:1～10:1。进一步的，所述促凝剂为硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁、二水石膏、硝酸钾、硫酸钠、碳酸氢钠、草酸钠、二偏磷酸钙以及明矾中的一种或多种。进一步的，所述促凝剂为2000目的二水石膏、硫酸钾或硫酸钠，所述促凝剂的加入量为0.5～5％。进一步的，所述分散剂为粒径7～40nm的白炭黑，比表面积＞100m2/g，二氧化硅含量≥99.8％。进一步的，所述其它助剂包括200～325目的二氧化硅、氧化铝粉末、可溶性淀粉、滑石粉以及卵磷脂中的一种或多种。进一步的，所述二氧化硅、氧化铝粉末、可溶性淀粉以及滑石粉的加入量为2～5％，所述卵磷脂的加入量为0.5～2％。本专利技术方法与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术用于3D打印的石膏粉料成型硬化速度快、渗透合适、成形精度高、强度好、无毒环保；本专利技术石膏粉末均匀细腻，无团聚；粉末流动性好，使供粉系统不易堵塞，能铺成薄层，且铺粉均匀顺畅，没有皱褶，无粉末飞扬，不会堵塞打印头，效果比较理想，并且本专利技术的原料价廉宜得，生产工艺简单，有效地降低了生产成本。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关实施例对本专利技术进行更全面的描述。实施例中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。为解决上述存在的不足，本专利技术采用的技术方案为：一种用于3D打印的石膏粉料，所述石膏粉料按质量份计算由以下组分组成，包括基料α-半水石膏70～90％、粘结剂10～25％、促凝剂0.5～5％、分散剂0.5～2％、其它助剂5～10％。进一步的，所述α-半水石膏比β-半水石膏的水膏比要小一些，水膏比越小，石膏的凝结速度越快，制件强度越高，吸水率越小。石膏粉末的粒度对产品性能有较大影响，粉末的粒度直接影响逐层成型的精度，还影响液滴的润湿和毛细渗透。尺寸较大的粉末颗粒，表面比较小，在液滴的润湿过程中不易与其他颗粒渗透及粘结；反之，粉末粒度越细则容易粘结成型，但若粒度过细，则容易形成絮凝颗粒，即粉末团聚，致使粉末不易铺成薄层，且粉末容易粘结到辊子表面上，影响成型精度。所述基料α-半水石膏粉末的粒度为100～500目，优选为125～325目。进一步的，石膏含量对打印产品的性能影响较大，石膏含量越大，产品密度和抗压强度越大，但是产品的尺寸变形量越大：石膏含量较低时，产品的强度和表面质量较差。当基料α-半水石膏粉末含量位于70％-90％之间时，表面质量较好，所述基料α-半水石膏粉末的加入量优选为75～85％。进一步的，所述粘结剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素(HEC)、聚乙烯醇(PVA)、可再分散乳胶粉、麦芽糊精以及淀粉中的一种或多种。粘结剂是作为增强粉末粘结力的原材料，可起到加强粉末成型强度的作用；利用聚乙烯醇良好的粘结性和成膜特性，可以显著提高三维打印成型制件的分辨率和成型精度，添加聚乙烯醇(PVA)来弥补石膏本身硬度和抗压强度的不足。由于分子链过长可能会导致打印过程沾粉现象，因此选用分子链长较短、粘度较小且粘结强度较好的200～325目聚乙烯醇作为粘结剂。适量的PVA对粉末的抗压强度有很大的提高，但是过多的PVA不仅会使得与水混合后的粘度大大增加，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于3D打印的石膏粉料，其特征在于，所述石膏粉料按质量份计算由以下组分组成，包括基料α-半水石膏70～90％、粘结剂10～25％、促凝剂0.5～5％、分散剂0.5～2％、其它助剂5～10％。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印的石膏粉料，其特征在于，所述石膏粉料按质量份计算由以下组分组成，包括基料α-半水石膏70～90％、粘结剂10～25％、促凝剂0.5～5％、分散剂0.5～2％、其它助剂5～10％。


2.根据权利要求1所述的用于3D打印的石膏粉料，其特征在于，所述基料α-半水石膏粉末的粒度为100～500目。


3.根据权利要求1～2所述的用于3D打印的石膏粉料，其特征在于，所述基料α-半水石膏粉末的粒度为125～325目，所述基料α-半水石膏粉末的加入量为75～85％。


4.根据权利要求1所述的用于3D打印的石膏粉料，其特征在于，所述粘结剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、可再分散乳胶粉、麦芽糊精以及淀粉中的一种或多种。


5.根据权利要求4所述的用于3D打印的石膏粉料，其特征在于，所述粘结剂为200～325目的聚乙烯醇5％～20％和羟乙基纤维素1～5％，所述聚乙烯醇和所述羟乙基纤维素的比例为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天才，白晋成，王敏，严生辉，
申请(专利权)人：共享智能铸造产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64