塑料加工设备与方法技术

一种塑料加工设备与方法，所述设备包括喷嘴以及辅助加热的脉冲磁场产生器。喷嘴的材料是铜或铝，脉冲磁场产生器则提供一磁场输出，其中所述脉冲磁场产生器具有围绕所述喷嘴的电感线圈。所述方法包括提供如上所述的设备，再传送胶料条至喷嘴，其中胶料条内已预分散有磁性纳米粒子。利用所述脉冲磁场产生器提供的磁场输出，使在喷嘴处分散在胶料条内的磁性纳米粒子受磁感应发热而提高胶料条的温度；因而增加胶料条的流动性，也借此可缩小喷嘴的内径。

Plastic processing equipment and methods

【技术实现步骤摘要】
塑料加工设备与方法
本专利技术涉及一种塑料加工技术，且特别是涉及一种塑料加工设备与方法。
技术介绍
在塑料加工过程中都需要通过加热到熔融状态，以便后续的塑性成型，所以有效的加热熔融成为一个加工效果的指标，尤其在加热区段长度与面积受到限制的塑料加工领域，例如3D打印等。举例来说，3D打印加工技术中的熔融沉积成型(FusedDepositionModeling，FDM)是使用热塑性材料制的胶料条，并利用喷嘴(打印头)将其加热熔融成型的技术。目前FDM遭遇到的问题之一是成型品分辨率无法提升，其原因是要确保胶料条在喷嘴内能完全熔融而顺利流出，所以喷嘴的口径无法进一步缩小。若是直接使用小口径的喷嘴，易发生胶料条因熔融程度不足而无法流出喷嘴，导致成型品合格率低。
技术实现思路
本专利技术提供一种塑料加工设备，能提高打印加工的分辨率与精密度。本专利技术提供另一种塑料加工方法，能进一步加热胶料条，借以提高打印加工的分辨率与精密度。本专利技术的塑料加工设备包括喷嘴以及脉冲磁场产生器。喷嘴的材料是铜或铝，脉冲磁场产生器则提供一磁场输出，其中所述脉冲磁场产生器具有围绕所述喷嘴的电感线圈。本专利技术的塑料加工方法包括提供如上所述的塑料加工设备，再传送胶料条至喷嘴，其中胶料条内已分散有磁性纳米粒子。利用脉冲磁场产生器提供磁场输出，使所述在喷嘴处已分散在胶料条内的磁性纳米粒子受磁感应发热而提高胶料条的温度。基于上述，本专利技术通过脉冲磁场产生器以非接触式加热的方式，能迅速加热胶料条内具有磁感应加热特性的磁性纳米粒子，而提高胶料条的温度，达到迅速提升胶料条流动性的效果，因此喷嘴的口径将不受限而可进一步缩减，并借此提升成型品分辨率。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特别列举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。附图说明图1是依照本专利技术的一实施例的一种塑料加工设备的示意图；图2是图1的一种喷嘴的放大示意图；图3是图1的一种脉冲磁场产生器的方块图；图4A是制备例中的铁氧基Fe3O4纳米粒子的透射电子显微(TEM)影像；图4B是图4A的放大倍率的TEM影像；图5是实验例1～2的磁性纳米粒子-聚合物复合材料温度上升曲线图。【附图标记说明】100：塑料加工设备102：喷嘴104：脉冲磁场产生器106：电感线圈108：传送装置110：胶料条112：滚轴114：移动机构116：工作平台200：管部200a、202a：内面202：出口部204：加热装置300：脉冲磁场产生器302：电容器304：脉冲发电机306：电源308：放电电阻310：充电电阻312：开关具体实施方式请参考以下实施例及随附附图，以便更充分地了解本专利技术，但是本专利技术仍可以通过多种不同形式来实践，且不应将其解释为限于本文所述的实施例。而在附图中，为求明确起见对于各构件以及其相对尺寸可能未按实际比例绘制。图1是依照本专利技术的一实施例的一种塑料加工设备的示意图。请参照图1，本实施例的塑料加工设备100至少包括喷嘴102以及脉冲磁场产生器104。喷嘴102的材料是铜或铝。脉冲磁场产生器104则提供一磁场输出，其中脉冲磁场产生器104的工作频率例如在200kHz～400kHz之间，且脉冲磁场产生器104具有一电感线圈106围绕所述喷嘴102。此外，若是要进行塑料加工，还可通过传送装置108，传送至少一胶料条110至喷嘴102(图中的箭头表示传送方向)，所述胶料条110主要是热塑性的塑料材料，并在其中已预分散有磁性纳米粒子(未绘示)，其中磁性纳米粒子在胶料条中的含量例如在5wt％以下。上述脉冲磁场产生器104所提供的磁场输出会使电感线圈106产生脉冲磁场，并借此使传送至喷嘴102处的胶料条110中分散的磁性纳米粒子受磁感应发热而提高胶料条110的温度。此外，胶料条110通常可卷收于滚轴112内，使用时再经传送装置108输送至喷嘴102作为打印材料。所述胶料条110内的磁性纳米粒子的平均粒径例如10nm～300nm，例如20nm～100nm或20nm～50nm。在一实施例中，磁性纳米粒子例如铁氧基纳米粒子(ferritenanoparticle)。此外，磁性纳米粒子可为未改性的纳米粒子或经改性的纳米粒子。在本实施例中，磁性纳米粒子是经表面改性的纳米粒子，其制备方式例如在未改性的纳米粒子的表面涂布与上述塑料材料相容的包覆剂，且所述包覆剂中可含有亲油基与亲水基，其中亲水基可列举但不限于羧酸(carboxylicacid)、烷基丙烯酸(alkylacrylicacid)、胺(amine)、酰胺(amide)、硅烷(silane)、烷基硅酸盐(alkylsilicate)等，具体例如油酸(oleicacid)、甲基丙烯酸(methacrylicacid)、壬基胺(nonylamine)、四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane)等，但本专利技术并不限于此。另外，塑料加工设备100还可包括移动机构114，用于水平移动喷嘴102(即沿X轴或Y轴移动)或者垂直移动喷嘴102(即沿Z轴移动)。在一实施例中，当移动机构114是用于水平移动喷嘴102，则设置于喷嘴102下方的工作平台116可相对喷嘴102垂直移动。在另一实施例中，当移动机构114是用于垂直移动喷嘴102，则设置于喷嘴102下方的工作平台116可相对喷嘴102水平移动。因此，在本专利技术的一实施例中，塑料加工方法包括提供上述塑料加工设备100，再传送胶料条110至喷嘴102，其中胶料条110内分散有磁性纳米粒子(未绘示)，可利用脉冲磁场产生器104提供磁场输出，使喷嘴102处分散在胶料条110中的磁性纳米粒子受磁感应发热而提高胶料条110的温度。图2是图1的一种喷嘴的放大示意图。在图2中显示的是喷嘴102的剖面，且喷嘴102包括管部200与出口部202，其中出口部202的口径d小于0.2mm，例如小于0.15mm。电感线圈106若是围绕喷嘴102的出口部202，出口部202内的胶料条(未绘示)中分散的磁性纳米粒子会受脉冲磁场影响，而迅速提高胶料条的温度，确保胶料条在出口部202的高流动性，进而在提高成型品分辨率的同时，还能提升成型品的合格率。另外，在喷嘴102的管部200外还可设置加热装置204，其与管部200接触，可直接加热喷嘴102，其中加热装置204例如电阻式加热装置。在另一实施例中，在喷嘴102内壁表面(例如出口部202的内面202a以及/或是管部200的内面200a)，还可设置一磁性纳米粒子层(未绘示)，以进一步提高加热效率。图3是图1的一种脉冲磁场产生器的方块图。在图3中，脉冲磁场产生器300除电感线圈106之外还包括电容器302、脉冲发电机304与电源306，其中电容器302与电感线圈106并联、电源306对脉冲发电机304供电，以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塑料加工设备，其特征在于，包括：/n喷嘴，所述喷嘴的材料是铜或铝；以及/n脉冲磁场产生器，用于提供一磁场输出，其中所述脉冲磁场产生器具有电感线圈，所述电感线圈围绕所述喷嘴。/n

【技术特征摘要】
20181219 TW 1071459661.一种塑料加工设备，其特征在于，包括：
喷嘴，所述喷嘴的材料是铜或铝；以及
脉冲磁场产生器，用于提供一磁场输出，其中所述脉冲磁场产生器具有电感线圈，所述电感线圈围绕所述喷嘴。


2.如权利要求1所述的塑料加工设备，其中所述喷嘴的口径小于0.2mm。


3.如权利要求1所述的塑料加工设备，其中所述脉冲磁场产生器的工作频率在200kHz～400kHz之间。


4.如权利要求1所述的塑料加工设备，更包括：
移动机构，用于水平移动所述喷嘴；以及
工作平台，设置于所述喷嘴下方，且所述工作平台相对所述喷嘴垂直移动。


5.如权利要求1所述的塑料加工设备，更包括：
移动机构，用于垂直移动所述喷嘴；以及
工作平台，设置于所述喷嘴下方，且所述工作平台相对所述喷嘴水平移动。


6.如权利要求1所述的塑料加工设备，更包括加热装置，与所述喷嘴接触，以直接加热所述喷嘴。


7.如权利要求6所述的塑料加工设备，其中所述加热装置为电阻式加热装置。


8.如权利要求1所述的塑料加工设备，其中所述脉冲磁场产生器更包括电容器、脉冲发电机与电源，所述电容器与所述电感线圈并联、所述电源对所述脉冲发电机供电以及所述脉冲发电机对所述电感线圈供电。


9.如权利要求1所述的塑料加工设备，更包括传送装置，用于传送胶料条至所述喷嘴，其中所述胶料条内分散有磁性纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹嘉惠，童天送，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71