[发明专利]用于3D打印的含胶凝剂油墨

说明书

在一个方面，本文描述打印三维制品的方法。在一些实施方案中，本文描述的方法包含将温度T1的油墨喷射到温度T2的基材上，以形成基材上的油墨层。所述方法还包括随后使油墨层固化。在一些实施方案中，T1大于T2，且未固化状态的油墨具有低于T1且高于T2的液体‑凝胶转变温度。此外，油墨层以R₁速率（以mg/s/in²表示）沉积在基材上，R₁在未固化状态油墨在T2的胶凝速率R₂（以分钟的倒数表示）的60%以内。油墨可包含可固化材料和胶凝剂。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求2014年6月4日提交的美国临时专利申请序列号62/007,631的优先权，在此通过引用以其全文并入。

领域

本发明涉及油墨，特别是涉及用于三维(3D)打印系统的含胶凝剂油墨。

背景

市售可得的3D打印机，例如Rock Hill，South Carolina的3D Systems制造的ProJet^TM3D打印机，使用油墨，又称为构建材料，其通过打印头作为液体喷射，形成各种3D物体或零件。其它3D打印系统也使用通过打印头喷射的油墨。在一些情况下，油墨在环境温度为固体，并在升高的喷射温度下转化为液体。在其它情况下，油墨在环境温度为液体。

为了形成打印制品，一些油墨需要在表面上喷射和沉积油墨之后固化。固化可以是放热过程，且在固化期间的热能释放可限制打印速度。特别地，打印和固化油墨层过快可在沉积表面产生升高的温度，这可进而导致沉积油墨降低的粘度和由于过多油墨流量造成的打印分辨率伴随损失。此外，在环境温度显示高粘度的一些油墨还显示油墨组分随时间的相分离，包括在油墨储存期间和/或油墨形成为打印制品之后。例如，在一些情况下，油墨的颜料和/或蜡组分经历沉降和/或相分离。

因此，需要改进的用于3D打印的油墨，包括用于快速和/或有色的3D打印应用。

概述

在一个方面，本文描述用于3D打印机的油墨，其在一些实施方案中可提供相对于现有油墨的一个或多个优点。例如，在一些实施方案中，本文描述的油墨可用于以较高打印速度和/或较高特征分辨率提供打印制品。此外，在一些情况下，本文描述的具体油墨可与具体所需的打印速度匹配以获得具有高特征分辨率和高机械强度的打印制品。在一些情况下，本文描述的油墨还可以在储存期间和/或油墨固化形成打印制品之后显示油墨组分减少的相分离。在一些情况下，本文描述的油墨在固化时可基本由单一的相或不超过两个相组成。另外，本文描述的油墨在着色时可提供降低的颜色到颜料的扩散或邻近的不同颜色体素之间的“渗出”。

在一些实施方案中，本文描述的用于3D打印系统的油墨包含可固化材料和胶凝剂。胶凝剂可包含具有一个或多个末端烯烃部分的化学物类，所述末端烯烃部分通过一个或多个氨基甲酸酯部分连接至疏水链段。在一些情况下，一个或多个氨基甲酸酯部分将疏水链段直接连接至一个或多个末端烯烃部分。在其它情况下，一个或多个氨基甲酸酯部分将疏水链段间接连接至一个或多个末端烯烃部分。例如，在一些情况下，胶凝剂化学物类还包含布置在一个或多个氨基甲酸酯部分和一个或多个末端烯烃部分之间的一个或多个另外的疏水链段。另外，在一些实施方案中，本文描述的胶凝剂化学物类的氨基甲酸酯部分可至少部分地被不同的含氮官能团替代，例如脲和/或酰胺部分。此外，在一些情况下，化学物类为二聚物。

此外，在一些实施方案中，本文描述的油墨还包含着色剂，例如分子染料、颗粒状无机颜料或颗粒状有机着色剂。本文描述的油墨还可包含选自光引发剂、抑制剂、稳定剂、敏化剂及其组合的一种或多种添加剂。