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顏料色母粒在3D打印絲材中的著色指南

作者：精顏化工日期： 2024-01-02 點(diǎn)擊量：文字大小：大中小

在熔融沉積成型（FDM）3D打印領(lǐng)域，創(chuàng)新空間幾乎是無限的?？捎玫臒崴苄运芰戏N類繁多，包括PLA、ABS、TPU、PA6和PEEK等材料。這些材料中的每一種都有多種形式、規(guī)格和等級(jí)，為各種應(yīng)用提供了多種選擇。

雖然3D打印物體通常在快速原型制作和功能應(yīng)用中扮演著重要角色，但定制的潛力超出了單純的形式和功能。事實(shí)上，美學(xué)方面，尤其是顏色，在區(qū)分產(chǎn)品方面起著至關(guān)重要的作用。本文主要探討使用顏料色母粒為3D打印絲材注入鮮艷而持久的色彩。

顏料色母粒在決定3D打印物體的外觀和質(zhì)量方面起著至關(guān)重要的作用。這些著色劑被添加到基礎(chǔ)聚合物材料中，使其具有特定的色調(diào)。與溶解在材料中的溶劑染料不同，色母粒中的顏料著色劑是混合到聚合物基質(zhì)中的不溶性顆粒。

顏料色母粒的添加以最小的比例發(fā)生，但對(duì)長(zhǎng)絲顏色的影響是顯著的。顏料色母粒的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是它們對(duì)各種環(huán)境因素（如光和熱）的抵抗力，這有助于產(chǎn)品顏色的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。顏料的惰性還確保了它們不會(huì)干擾聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而保持材料的固有特性?？傊?，顏料色母粒在3D打印中是必不可少的，它既能提供鮮艷的色彩，又能提供耐用性，而不會(huì)影響材料的結(jié)構(gòu)完整性。

顏料色母粒在擠出機(jī)內(nèi)部過程

長(zhǎng)絲擠出的過程可分為3個(gè)階段：

輸入：料斗進(jìn)料
核心：在槍管內(nèi)熔化和推動(dòng)
輸出：冷卻和繞線

讓我們來看看這個(gè)過程，重點(diǎn)介紹彩色母粒顆粒會(huì)發(fā)生什么。

輸入：料斗進(jìn)料
如上所述，投料粉末可能具有挑戰(zhàn)性，但投料顆粒+顆粒混合物很容易。在大多數(shù)情況下，98%wt的顆粒將對(duì)應(yīng)于原始聚合物，而其余2%將是色母粒。由于該流程的其余部分可以充當(dāng)緩沖區(qū)，因此存在少量異質(zhì)性空間。將母粒和載體在罐子中充分混合并進(jìn)料應(yīng)能產(chǎn)生足夠的均勻性。

核心：在槍管內(nèi)熔化和推動(dòng)

本節(jié)可分為3個(gè)階段。每個(gè)階段對(duì)應(yīng)于槍管長(zhǎng)度的三分之一和物質(zhì)狀態(tài)：

進(jìn)料區(qū)：物料仍然是固體，被料斗中的螺桿抓住并推動(dòng)其余的物料。
過渡/壓縮區(qū)：物料逐漸從固體熔化為液體。當(dāng)顏料色母粒與載體相容時(shí)，兩種類型的顆粒應(yīng)同時(shí)熔化。相同的設(shè)置（螺桿轉(zhuǎn)速、溫度）將應(yīng)用于載體和色母粒，因此它們需要具有相似的熔化行為。
計(jì)量區(qū)：已經(jīng)發(fā)生熔化，液體混合物正在向前推進(jìn)。這也是包括混合螺旋尖端的最佳位置，它將在流動(dòng)中引起很大的湍流，確保最大程度的混合。使用不同的螺桿形狀可以獲得均勻的結(jié)果，但建議使用混合尖端。

輸出：冷卻和繞線
顏色均勻的長(zhǎng)絲現(xiàn)在應(yīng)該從噴嘴中出來，應(yīng)該與原始長(zhǎng)絲沒有太大區(qū)別。擠出過程的這一階段使我們能夠判斷母粒是否與聚合物相容：長(zhǎng)絲表面的大量凸起表明存在嚴(yán)重的熔化問題，很可能是母粒沒有完全熔化。在這種的情況下，可以通過調(diào)整設(shè)置進(jìn)行故障排除。否則，必須測(cè)試另一種顏料色母粒。

螺桿設(shè)計(jì)的重要性

長(zhǎng)絲擠出過程依賴于送料、熔化、推動(dòng)，然后獲得長(zhǎng)絲。由于擠出依賴于螺桿的旋轉(zhuǎn)，因此在整個(gè)過程中或多或少地發(fā)生混合，從而產(chǎn)生很大的摩擦。通過選擇與載體兼容的母粒并選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)置（主要是螺桿速度和溫度曲線），可以確保熔化。

就均勻性而言，混合液體比混合固體更有效。塑料在桶計(jì)量區(qū)的最后一個(gè)區(qū)域是液態(tài)的，如上所述，螺桿的尖端是主要焦點(diǎn)。

傳統(tǒng)的單螺桿擠出機(jī)配備了“光滑”的螺桿尖端，專為穩(wěn)定性而設(shè)計(jì)。一些擠出機(jī)設(shè)計(jì)有特殊的混合螺桿尖端。雖然存在不同類型的混合尖端，但它們都以同樣的效果為目標(biāo)：產(chǎn)生湍流以混合液體流動(dòng)。

結(jié)論
使用色母粒將迷人的色彩注入3D打印絲材中，提供了一個(gè)創(chuàng)造力和個(gè)性化的領(lǐng)域。這些濃縮混合物含有基礎(chǔ)聚合物和添加劑，在制造過程中無縫地引入特定的特性和顏色。特別是顏料色母粒，通過將精細(xì)研磨的顏料均勻地分散在長(zhǎng)絲中，從而產(chǎn)生一致且吸引人的顏色，從而發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在長(zhǎng)絲擠出過程中，仔細(xì)的設(shè)置和混合螺桿尖端可確保適當(dāng)?shù)娜刍突旌希M管兼容性的挑戰(zhàn)可能會(huì)導(dǎo)致熔化問題。盡管存在這些挑戰(zhàn)，基于顏料色母粒的絲材個(gè)性化使得可以嘗試創(chuàng)建半透明絲材或多彩漸變。

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