원료 카올린은 디지털 광원 처리(DLP)에 사용하기 전에 열처리가 필요합니다. 이는 친수성 수산화기 그룹을 제거하여 표면 화학을 중화하기 위해서입니다. 이러한 열처리 단계를 거치지 않으면 원료 카올린과 감광성 수지 간의 상호 작용으로 인해 점도가 급격히 증가하여 프린팅 공정에 필요한 유체 역학에 비해 슬러리가 너무 걸쭉해집니다.
원료 카올린에는 구조수와 강하게 결합하는 수산화기 그룹이 포함되어 있어 작업하기 어려운 슬러리가 생성됩니다. 450°C에서 550°C 사이의 열처리는 탈수산화를 유발하여 이러한 그룹을 효과적으로 제거하여 점도를 낮추고 성공적인 프린팅을 가능하게 합니다.
문제의 화학
친수성 그룹 및 수소 결합
원료 상태에서 카올린은 3D 프린팅 수지에 해로운 방식으로 화학적으로 활성입니다. 이 재료에는 상당수의 친수성 그룹과 수소 결합 부위가 포함되어 있습니다.
이러한 표면 특성으로 인해 입자는 서로 그리고 주변 매질과 강하게 상호 작용합니다. 이러한 화학적 "끈적임"은 액체 처리 공정에 필요한 흐름을 방해합니다.
점도에 미치는 영향
처리되지 않은 카올린을 감광성 수지에 직접 첨가하면 현탁액의 점도가 급격히 증가합니다.
DLP 기술은 빌드 플레이트 위로 빠르고 고르게 다시 흐를 수 있는 액체 수지에 의존합니다. 원료 카올린으로 인한 높은 점도는 이러한 유동성 요구 사항을 충족하지 못하여 프린트 실패 또는 레이어 형성 불가를 초래합니다.
열처리 메커니즘
탈수산화 유발
점도 문제를 해결하기 위해 카올린은 450°C에서 550°C 사이의 온도에서 열처리를 거쳐야 합니다.
이 특정 온도 범위는 탈수산화라고 하는 화학 반응을 유발합니다. 이 단계에서 카올린 결정 격자 내에 본질적으로 결합된 구조수가 제거됩니다.
표면 상호 작용 제거
구조수가 제거됨에 따라 열처리는 입자 표면에서 문제가 되는 수산화기 그룹을 효과적으로 제거합니다.
이러한 그룹을 제거함으로써 수소 결합을 담당하는 화학적 부위를 제거합니다. 이는 점도 증가에 대해 점토를 친수성 재료에서 화학적으로 더 불활성인 재료로 변환합니다.
재료 성능 향상
슬러리 점도 감소
탈수산화의 주요 결과는 최종 슬러리의 점도 감소입니다.
이를 통해 재료가 자유롭게 흐를 수 있으며, 프린터가 기계적 저항이나 공기 포집 없이 레이어 사이에 빌드 플랫폼을 정확하게 재코팅할 수 있습니다.
향상된 젖음성
열처리는 단순히 두께를 줄이는 것뿐만 아니라 고체 및 액체 구성 요소 간의 인터페이스를 개선합니다.
처리는 카올린 입자와 아크릴레이트 수지 간의 젖음성을 향상시킵니다. 이는 수지가 각 입자를 효과적으로 코팅할 수 있는 보다 균질한 현탁액을 생성하여 현탁액 안정성과 프린트 품질을 향상시킵니다.
중요 처리 매개변수
온도 범위 준수
기술 문헌에 언급된 450°C ~ 550°C의 처리 범위를 엄격하게 준수하는 것이 중요합니다.
이 범위 미만으로 처리하면 탈수산화가 불완전하여 잔류 수산화기 그룹이 남아 점도가 여전히 급증할 수 있습니다. 목표는 일관된 유변학적 거동을 보장하기 위해 구조수를 완전히 제거하는 것입니다.
슬러리 준비 최적화
카올린 기반 슬러리가 DLP 프린팅에 적합하도록 하려면 준비 워크플로에 다음 원칙을 적용하십시오.
- 흐름 역학이 주요 초점인 경우: 450°C–550°C 범위를 목표로 하여 탈수산화를 완전히 유발하십시오. 이는 DLP 프린터를 멈추게 하는 급격한 점도 급증을 방지하는 유일한 방법입니다.
- 혼합물 균질성이 주요 초점인 경우: 이 열처리를 사용하여 입자의 젖음성을 개선하여 아크릴레이트 수지가 세라믹 충전재와 올바르게 결합되도록 합니다.
열을 통해 수산화기 그룹을 체계적으로 제거함으로써 작업하기 어려운 광물인 원료 카올린을 정밀 3D 프린팅을 위한 고성능 첨가제로 전환합니다.
요약 표:
| 특징 | 원료 카올린 | 열처리된 카올린 (450°C-550°C) |
|---|---|---|
| 수산화기 그룹 | 고농도 (활성) | 제거됨 (탈수산화) |
| 슬러리 점도 | 매우 높음 (작업 불가) | 낮음 (유체/프린트 가능) |
| 젖음성 | 아크릴레이트 수지와의 젖음성 낮음 | 수지와의 젖음성 향상 |
| 구조수 | 결정 격자에 존재 | 제거됨 |
| DLP 적합성 | 권장하지 않음 (프린트 실패) | 3D 프린팅 슬러리에 이상적 |
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시각적 가이드
참고문헌
- Viktor Kurylenko, Tetiana Dontsova. ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ ТЕХНОЛОГІЇ 3D ДРУКУ DLP ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА МЕМБРАННИХ КЕРАМІЧНИХ МОДУЛІВ. DOI: 10.15421/jchemtech.v33i2.317663
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .
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