[发明专利]用于固体自由形式制造口腔护理和医疗装置及组件的热塑性聚氨酯组合物

说明书

本发明涉及用于口腔护理或医疗装置，组件和应用的固体自由形式制造的组合物和方法，其中所述组合物包括特别适用于这种加工的热塑性聚氨酯。有用的热塑性聚氨酯衍生自(a)芳族二异氰酸酯组分，(b)扩链剂组分和任选的多元醇组分。

发明领域

本发明涉及用于口腔护理和医疗装置、组件和应用的直接固体自由形式制造的组合物和方法。口腔护理和医疗装置可由适于这种加工的生物相容性热塑性聚氨酯形成。有用的热塑性聚氨酯衍生自(a)芳族二异氰酸酯组分，(b)扩链剂组分，和(c)任选的多元醇组分。

背景技术

固体自由形式制造(SFF)，也称为增材制造，是能够通过添加物形成步骤直接从计算机数据制造任意形状结构的技术。任何SFF系统的基本操作包括将三维计算机模型切成薄的横截面，将结果转换成二维位置数据并将数据馈送到以分层方式制造三维结构的控制设备。

固体自由形式制造涉及许多不同的方法，包括三维打印，电子束熔化，立体光刻，选择性激光烧结，层压物体制造，熔融沉积成型等。

这些方法之间的差异在于层被放置以形成组件的方式以及所使用的材料。一些方法，例如选择性激光烧结(SLS)，熔融沉积成型(FDM)或熔融长丝制造(FFF)，熔化或软化材料以产生层。其他方法，例如立体光刻(SLA)，固化液体材料。

通常，用于热塑性塑料的增材制造使用两种类型的打印方法。在称为挤出型的第一种方法中，主题材料的长丝和/或树脂(称为“粒料打印”)被软化或熔化，然后由机器分层沉积以形成所需物体。挤出型方法称为熔融沉积成型(FDM)或熔融长丝制造(FFF)。在挤出方法中，将热塑性树脂或一股热塑性长丝供应到喷嘴头，该喷嘴头加热热塑性塑料并打开和关闭流动。该组件通过挤出小的材料珠来构造，所述材料硬化以形成层。

第二种方法是粉末或颗粒类型，其中粉末沉积在颗粒床中，然后通过选择性熔融或熔化熔合到前一层。该技术通常使用高功率激光来融合部分层。在处理每个横截面后，降低粉末床。然后施加新的粉末材料层并重复这些步骤直到组件完全构造。通常，该机器设计为能够将散装粉末床材料预热至略低于其熔点。这减少了激光器将所选区域的温度升高到熔点的能量和时间。

与挤出方法不同，粒状或粉末方法使用未熔融的介质来支撑正在生产的部件中的凸起或凸缘和薄壁。当正在构造工件时，这减少或消除了对临时支撑的需要。具体方法包括选择性激光烧结(SLS)，选择性热烧结(SHS)和选择性激光熔化(SLM)。在SLM中，激光完全熔化粉末。这允许以分层方法形成部件，其具有与常规制造部件类似的机械性能。另一种粉末或颗粒方法使用喷墨打印系统。在该技术中，通过在粉末层顶部上使用类似喷墨的方法在部件的横截面中打印粘合剂来逐层创建工件。再加入一层粉末，重复该过程，直到印出每一层。

用于口腔护理装置和应用的当前固体自由形式制造已经集中在间接制造上，例如随后用材料填充的模具的打印或者然后模制热成型装置的形式的打印；或者用于涉及可视化，演示和机械原型制作的医学应用，例如，在基于3D打印原型执行程序之前可以对预期结果进行建模。因此，SFF有助于快速制造功能原型，而且对工具和劳动力的投资最小。这种快速原型设计缩短了产品开发周期，并通过向设计人员提供快速有效的反馈来改进设计过程。为了评估设计的各个方面，例如美学，贴合，组装等，SFF还可以用于快速制造非功能部件，例如模型等。

用于口腔护理和医学应用的增材制造中的当前材料通常包括ABS，尼龙，聚碳酸酯，聚己内酯，聚乳酸(PLA)，聚-L-乳酸(PLLA)和光聚合物/固化的液体材料。这些材料中的一些仅限于身体外的应用，例如原型，模具，手术计划和解剖模型，因为它们缺乏生物相容性或长期生物耐久性。

考虑到热塑性聚氨酯提供的有吸引力的性能组合，以及使用更常规的制造方法制造的各种制品，期望识别和/或开发非常适合口腔护理和医疗设备，组件和应用的直接固体自由形式制造的热塑性聚氨酯。

概述