[發明專利]一種用于3D打印的覆膜砂及其制備方法

有效

• 申請號: 201710908497.0
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN108296418B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 任文強
• 申請（專利權）人: 柳州市柳晶科技股份有限公司
• 主分類號: B22C1/02
• 分類號: B22C1/02;B22C1/20;B33Y70/00
• 代理公司: 深圳國海智峰知識產權代理事務所(普通合伙) 44489
• 代理人: 王慶海;劉軍鋒

本發明涉及一種覆膜砂及其制備方法，尤其涉及一種用于3D打印的覆膜砂及其制備方法。本發明的用于3D打印的覆膜砂包括以下重量份的原料組分：石英砂180?220份、鋼纖維15?20份、酚醛樹脂25?30份、己二酸二酰肼10?15份、黏土30?40份、膠黏劑8?12份、潤滑劑8?12份、聚氯乙烯增塑劑8?12份、羧甲基纖維素鈉8?12份。本發明的用于3D打印的覆膜砂，利用鋼纖維提高了覆膜砂的韌性及抗拉強度；利用己二酸二酰肼降低了酚醛樹脂反應過程中產生的臭氣，避免大氣污染，保護環境；利用聚氯乙烯增塑劑降低了覆膜砂的熱膨脹性，從而降低了3D打印時產生的裂紋的量，提高了成品質量和壽命。

技術領域

本發明涉及一種覆膜砂及其制備方法，尤其涉及一種用于3D打印的覆膜砂及其制備方法。

背景技術

覆膜砂是砂粒表面在造型前即覆有一層固化樹脂膜的型砂或芯砂。有冷法和熱法兩種覆膜工藝：冷法用溶劑(如酒精)將樹脂溶化，并在混砂過程中，使樹脂包覆在砂粒表面；熱法把砂預熱到一定溫度，加樹脂混勻，使樹脂包覆在砂粒表面。新型的3D打印技術，是將覆膜砂一層一層采用重力疊加通過激光燒制使其固化成型的過程，節省了開模具、制芯等工序，大大縮短了新產品的開發周期。

但3D打印技術對覆膜砂的要求極高，傳統的覆膜砂在強度、耐高溫性、熱膨脹性等方面已經無法滿足3D打印的需求，因此人們急需要研發一種用于3D打印的覆膜砂來取代傳統覆膜砂。

例如公開號為CN 102688977 A的中國發明申請，名稱為高強度制芯用覆膜砂及其制備工藝，其制備的覆膜砂可有效抑制氮氣的生成量，覆膜砂制芯過程中固化更透徹，但覆膜砂的整體力學性能及耐高溫性能相對于傳統覆膜砂沒有顯著的提升；再如公開號為CN106563764 A的中國發明申請，名稱為一種3D打印用覆膜砂材料及制備、成型方法，其制備的覆膜砂原材料采用無機環保型材料，綠色環保，砂芯成型強度好，但其專利文件中沒有給出覆膜砂的具體的性能參數，另外覆膜砂的耐高溫性能是否得到改善專利文件中也沒有明確給出。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種高強度、耐高溫、熱膨脹率低且環保的用于3D打印的覆膜砂；本發明的另一個目的在于提供一種上述用于3D打印的覆膜砂的制備方法。

為了實現上述目的，本發明提供了一種用于3D打印的覆膜砂，包括以下重量份的原料組分：石英砂180-220份、鋼纖維15-20份、酚醛樹脂25-30份、己二酸二酰肼10-15份、黏土30-40份、膠黏劑8-12份、潤滑劑8-12份、聚 氯乙烯增塑劑8-12份、羧甲基纖維素鈉8-12份。

進一步的，鋼纖維為絲狀，并且含有合金元素Cr、Si、Al中的一種或多種。

進一步的，一種用于3D打印的覆膜砂包括以下重量份的原料組分：石英砂180-190份、鋼纖維16-18份、酚醛樹脂27-30份、己二酸二酰肼10-13份、黏土35-40份、膠黏劑10-12份、潤滑劑10-12份、聚氯乙烯增塑劑10-12份、羧甲基纖維素鈉10-12份。

本發明的一種用于3D打印的覆膜砂采用石英砂為原料，石英砂的耐火、耐高溫性能好，且堅硬、耐磨、化學性能穩定，從而可以顯著提高覆膜砂的耐高溫性能并保證覆膜砂具有較高的強度；添加鋼纖維，鋼纖維的絲狀結構可以實現與覆膜砂體為點接觸，且與每個接觸點均具有較長的有效接觸長度，從而顯著提高了覆膜砂的韌性及抗拉強度，并利用鋼纖維本身的高強度及耐高溫性改善覆膜砂的力學性能及耐高溫性；鋼纖維中各種合金元素的添加，可有效保證鋼纖維具有優異耐高溫性能；黏土采用耐火黏土，通過添加耐火黏土來進一步增加覆膜砂的耐高溫性能，同時提高了覆膜砂原料的粘結力；酚醛樹脂可以采用快固化酚醛樹脂，從而提高固化速度；添加己二酸二酰肼，利用己二酸二酰肼降低酚醛樹脂反應過程中產生的臭氣，避免大氣污染，保護環境；添加聚氯乙烯增塑劑，利用聚氯乙烯增塑劑降低覆膜砂的熱膨脹性，降低3D打印時產生的裂紋的量，增加成品質量和壽命；同時利用羧甲基纖維素鈉和膠黏劑配合進一步提高覆膜砂的粘結力。