本发明专利技术涉及用于固体自由成形制造，尤其是熔融沉积模塑的系统和方法，以及使用其制造的各种制品，其中系统和方法使用特别适于该加工的某些热塑性聚氨酯。有用的热塑性聚氨酯衍生自(a)多异氰酸酯组分，(b)多元醇组分，和(c)任选增链剂组分，其中所得热塑性聚氨酯具有80℃以上的结晶温度并相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于20％的其在100℃下的剪切储能模量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及用于固体自由成形制造，尤其是熔融沉积模塑的系统和方法，以及使用其制造的各种制品，其中系统和方法使用特别适于该加工的某些热塑性聚氨酯。有用的热塑性聚氨酯衍生自(a)多异氰酸酯组分，(b)多元醇组分，和(c)任选增链剂组分，其中所得热塑性聚氨酯具有80℃以上的结晶温度并且相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于20％的其在100℃下的剪切储能模量。背景本专利技术涉及使用某些热塑性聚氨酯的固体自由成形制造，更特别是熔融沉积模塑。固体自由成形制造(SFF)是能够借助附加成型步骤直接由计算机数据制造任意形状结构的技术。任何SFF系统的基本操作由以下步骤组成：将三维计算机模型切割成薄横截面，将结果转译为二维位置数据，和将数据供给控制设备，所述控制设备以分层方式制造三维结构。固体自由成形制造必需制造方法的许多不同路线，包括三维打印、电子束熔融、光固化立体造型、选择性激光烧结、层状物体制造、熔融沉积模塑和其它。在三维打印方法中，例如由具有一组喷嘴的分配头分配建筑材料以在支撑结构上沉积层。取决于建筑材料，然后可使用合适的装置将层固化或凝固。建筑材料可包括形成物体的模塑材料和在建立时支持物体的支撑材料。固体自由成形制造通常用于设计相关领域中，其中它用于形象化、示范和机械造型。因此，SFF促进以最小的工具和人工投资快速制造功能原型。该快速造型缩短产品开发周期并通过提供给设计员快速且有效的反馈而改进设计方法。SFF也可用于非功能部件的快速制造，例如用于评估设计的各个方面，例如美学、拟合、组装等。另外，SFF技术证明在医学领域中是有用的，其中预期的成果在执行程序以前模塑。认识到许多其它领域可获益于快速造型技术，包括但不限于建筑领域、牙科和整形手术，其中特定设计和/或功能的形象化是有用的。对该制造形式越来越有兴趣。许多材料被认为用于使用它的该系统和方法中，然而，热塑性聚氨酯被证明难以用于这些系统和方法中。这至少部分地由于TPU材料的挠性可使得迫使材料通过FDM加工设备的熔融室是具有挑战性的这一事实。TPU的低结晶速率也可使得在将熔融料流铺设到待建立的部件上时难以保持容差。另外，TPU材料的宽熔体范围可能使得粘度控制是稍微具有调整性的。考虑到热塑性聚氨酯可提供的有吸引力的性能组合以及使用更常用的制造装置制备的多种制品，仍需要确定和/或开放很好地适于固体自由成形制造，特别是熔融沉积模塑的热塑性聚氨酯。概述所述技术提供用于固体自由成形制造三维物体的系统，其包含：以可控方式沉积建筑材料的小珠粒的固体自由成形制造设备；其中所述建筑材料包含衍生自(a)多异氰酸酯组分、(b)多元醇组分和(c)任选增链剂组分的热塑性聚氨酯；其中所得热塑性聚氨酯具有80℃以上的结晶温度；且其中所得热塑性聚氨酯相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于20％的其在100℃下的剪切储能模量。所述技术还提供制造三维物体的方法，其包括步骤：(I)操作用于固体自由成形制造物体的系统；其中所述系统包含以可控方式沉积建筑材料的小珠粒的固体自由成形制造设备；以形成三维物体；其中所述建筑材料包含衍生自(a)多异氰酸酯组分、(b)多元醇组分和(c)任选增链剂组分的热塑性聚氨酯；其中所得热塑性聚氨酯具有80℃以上的结晶温度；且其中所得热塑性聚氨酯相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于20％的其在100℃下的剪切储能模量。任何本文所述热塑性聚氨酯可用于所述方法中。所述技术还提供通过用于固体自由成形制造物体的系统制造的制造制品，其包含：以可控方式沉积建筑材料的小珠粒的固体自由成形制造设备；其中所述建筑材料包含衍生自(a)多异氰酸酯组分、(b)多元醇组分和(c)任选增链剂组分的热塑性聚氨酯；其中所得热塑性聚氨酯具有80℃以上的结晶温度；且其中所得热塑性聚氨酯相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于20％的其在100℃下的剪切储能模量。任何本文所述热塑性聚氨酯可用于制备所述制品。在本文所述系统或者方法或制品的一些实施方案中，热塑性聚氨酯具有大于100、105、110，或者甚至大于115℃，或者甚至约117℃的结晶温度。在一些实施方案中，结晶温度为不多于200、150，或者甚至120℃。在本文所述系统或者方法或制品的一些实施方案中，热塑性聚氨酯相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于50％的其在50℃下的剪切储能模量；相对于其在50℃下的剪切储能模量保持多于42％的其在100℃下的剪切储能模量；相对于其在120℃下的剪切储能模量保持多于20％的其在150℃下的剪切储能模量；或其任何组合。在本文所述系统或者方法或制品的一些实施方案中，热塑性聚氨酯相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于60％的其在50℃下的剪切储能模量；相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于30％的其在100℃下的剪切储能模量；或其任何组合。在本文所述系统或者方法或制品的一些实施方案中，热塑性聚氨酯相对于其在50℃下的剪切储能模量保持多于45％的其在100℃下的剪切储能模量；相对于其在100℃下的剪切储能模量保持多于70％的其在120℃下的剪切储能模量；相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于5％的其在105℃下的剪切储能模量；或其任何组合。所述技术还提供所述本文所述系统或者方法或制品、其中固体自由成形制造设备包含：(a)多个分配头；(b)配置用于将多种建筑材料供入所述制造设备中的建筑材料供应设备；和(c)配置用于基于选自多种预定操作模式的操作模式控制所述制造设备和所述建筑材料供应设备的控制装置。固体自由成形制造设备可包含和/或描述为三维打印、电子束熔融、光固化立体造型、选择性激光烧结、层状物体制造、熔融沉积模塑或其一些组合。在一些实施方案中，固体自由成形制造设备可包含和/或描述为三维打印、电子束熔融、光固化立体造型、层状物体制造、熔融沉积模塑或其一些组合。在这些实施方案中的一些中，固体自由成形制造设备可不包括选择性激光烧结。固体自由成形制造设备可包含熔融沉积模塑(FDM)设备，其也可称为熔丝制造(FFF)设备。所述技术提供所述技术提供所述系统或者方法或制品，其中热塑性聚氨酯的特征在于用于制备热塑性聚氨酯(和/或存在于热塑性聚氨酯中)的增链剂与多元醇的摩尔比为大于1.5。在其它实施方案中，该比为大于2.0，或者甚至大于3.5、3.6、3.7，或者甚至大于3.8。所述技术提供所述系统或者方法或制品，其中热塑性聚氨酯的特征在于多元醇具有至少900的数均分子量。在一些实施方案中，多元醇可具有至少900、至少1,000、至少1,500、至少1,750或者甚至约2,000的分子量。在一些实施方案中，多元醇可具有不多于5,000、4,000、3,000，或者甚至2,500或2,000的分子量。所述技术提供所述系统或者方法或制品，其中热塑性聚氨酯的特征在于多异氰酸酯组分包含芳族二异氰酸酯，例如4,4′-亚甲基双(苯基异氰酸酯)。所述技术提供所述系统或者方法或制品，其中热塑性聚氨酯的特征在于多元醇组分包含聚醚多元醇、聚酯多元醇或其组合。有用的实例包括聚(四亚甲基醚二醇)、聚己二酸丁二醇酯或其组合。所述技术提供所述系统或者方法或制品，其中热塑性聚氨酯的特征在于增链剂组分包含线性亚烷基二醇，例如1,4-丁二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于固体自由成形制造三维物体的系统，其包含：以可控方式沉积建筑材料的小珠粒的固体自由成形制造设备；其中所述建筑材料包含衍生自(a)多异氰酸酯组分、(b)多元醇组分和(c)任选增链剂组分的热塑性聚氨酯；其中所得热塑性聚氨酯具有80℃以上的结晶温度；且其中所得热塑性聚氨酯相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于20％的其在100℃下的剪切储能模量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.17 US 61/928,4291.一种用于固体自由成形制造三维物体的系统，其包含：以可控方式沉积建筑材料的小珠粒的固体自由成形制造设备；其中所述建筑材料包含衍生自(a)多异氰酸酯组分、(b)多元醇组分和(c)任选增链剂组分的热塑性聚氨酯；其中所得热塑性聚氨酯具有80℃以上的结晶温度；且其中所得热塑性聚氨酯相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于20％的其在100℃下的剪切储能模量。2.一种制造三维物体的方法，其包括步骤：(I)操作用于固体自由成形制造物体的系统；其中所述系统包含以可控方式沉积建筑材料的小珠粒的固体自由成形制造设备；以形成三维物体；其中所述建筑材料包含衍生自(a)多异氰酸酯组分、(b)多元醇组分和(c)任选增链剂组分的热塑性聚氨酯；其中所得热塑性聚氨酯具有80℃以上的结晶温度；且其中所得热塑性聚氨酯相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于20％的其在100℃下的剪切储能模量。3.一种通过用于固体自由成形制造物体的系统制造的制造制品，其包含：以可控方式沉积建筑材料的小珠粒的固体自由成形制造设备；其中所述建筑材料包含衍生自(a)多异氰酸酯组分、(b)多元醇组分和(c)任选增链剂组分的热塑性聚氨酯；其中所得热塑性聚氨酯具有80℃以上的结晶温度；且其中所得热塑性聚氨酯相对于其在20℃下的剪切储能模量保持多于20％的其在100℃下的剪切储能模量。4.根据权利要求1-3中任一项的系统或者方法或制品，其中所述固体自由成形制造设备包含：(a)多个分配头；(b)配置用于将多种建筑材料供入所述制造设备中的建筑材料供应设备；和(c)配置用于基于选自多种预定操作模式的操作模式控制所述制造设备和所述建筑材料供应设备的控制装置。5.根据权利要求1-4中任一项的系统或者方法或制品，其中所述固体自由成形制造设备包含熔融沉积模塑设备。6.根据权利要求1-5中任一项的系统或者方法或制品，其中增链剂与多元醇的摩尔比为大于1.5。7.根据权利要求1-6中任一项的系统或者方法或制品，其中多元醇具有至少900的数均分子量。8.根据权利要求1-7中任一项的系统或者方法或制品，其中多异氰酸酯组分包含芳族二异氰酸酯。9.根据权利要求1-7中...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·考克斯，J·J·小翁托西克，E·W·阿尔特，
申请(专利权)人：路博润先进材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。