颜料色母粒在3D打印丝材中的着色指南

作者：精颜化工日期： 2024-01-02 点击量：文字大小：大中小

在熔融沉积成型（FDM）3D打印领域，创新空间几乎是无限的。可用的热塑性塑料种类繁多，包括PLA、ABS、TPU、PA6和PEEK等材料。这些材料中的每一种都有多种形式、规格和等级，为各种应用提供了多种选择。

虽然3D打印物体通常在快速原型制作和功能应用中扮演着重要角色，但定制的潜力超出了单纯的形式和功能。事实上，美学方面，尤其是颜色，在区分产品方面起着至关重要的作用。本文主要探讨使用颜料色母粒为3D打印丝材注入鲜艳而持久的色彩。

颜料色母粒在决定3D打印物体的外观和质量方面起着至关重要的作用。这些着色剂被添加到基础聚合物材料中，使其具有特定的色调。与溶解在材料中的溶剂染料不同，色母粒中的颜料着色剂是混合到聚合物基质中的不溶性颗粒。

颜料色母粒的添加以最小的比例发生，但对长丝颜色的影响是显着的。颜料色母粒的一个关键优势是它们对各种环境因素（如光和热）的抵抗力，这有助于产品颜色的长期稳定性。颜料的惰性还确保了它们不会干扰聚合物的化学结构，从而保持材料的固有特性。总之，颜料色母粒在3D打印中是必不可少的，它既能提供鲜艳的色彩，又能提供耐用性，而不会影响材料的结构完整性。

颜料色母粒在挤出机内部过程

长丝挤出的过程可分为3个阶段：

输入：料斗进料
核心：在枪管内熔化和推动
输出：冷却和绕线

让我们来看看这个过程，重点介绍彩色母粒颗粒会发生什么。

输入：料斗进料
如上所述，投料粉末可能具有挑战性，但投料颗粒+颗粒混合物很容易。在大多数情况下，98%wt的颗粒将对应于原始聚合物，而其余2%将是色母粒。由于该流程的其余部分可以充当缓冲区，因此存在少量异质性空间。将母粒和载体在罐子中充分混合并进料应能产生足够的均匀性。

核心：在枪管内熔化和推动

本节可分为3个阶段。每个阶段对应于枪管长度的三分之一和物质状态：

进料区：物料仍然是固体，被料斗中的螺杆抓住并推动其余的物料。
过渡/压缩区：物料逐渐从固体熔化为液体。当颜料色母粒与载体相容时，两种类型的颗粒应同时熔化。相同的设置（螺杆转速、温度）将应用于载体和色母粒，因此它们需要具有相似的熔化行为。
计量区：已经发生熔化，液体混合物正在向前推进。这也是包括混合螺旋尖端的最佳位置，它将在流动中引起很大的湍流，确保最大程度的混合。使用不同的螺杆形状可以获得均匀的结果，但建议使用混合尖端。

输出：冷却和绕线
颜色均匀的长丝现在应该从喷嘴中出来，应该与原始长丝没有太大区别。挤出过程的这一阶段使我们能够判断母粒是否与聚合物相容：长丝表面的大量凸起表明存在严重的熔化问题，很可能是母粒没有完全熔化。在这种的情况下，可以通过调整设置进行故障排除。否则，必须测试另一种颜料色母粒。

螺杆设计的重要性

长丝挤出过程依赖于送料、熔化、推动，然后获得长丝。由于挤出依赖于螺杆的旋转，因此在整个过程中或多或少地发生混合，从而产生很大的摩擦。通过选择与载体兼容的母粒并选择适当的设置（主要是螺杆速度和温度曲线），可以确保熔化。

就均匀性而言，混合液体比混合固体更有效。塑料在桶计量区的最后一个区域是液态的，如上所述，螺杆的尖端是主要焦点。

传统的单螺杆挤出机配备了“光滑”的螺杆尖端，专为稳定性而设计。一些挤出机设计有特殊的混合螺杆尖端。虽然存在不同类型的混合尖端，但它们都以同样的效果为目标：产生湍流以混合液体流动。

结论
使用色母粒将迷人的色彩注入3D打印丝材中，提供了一个创造力和个性化的领域。这些浓缩混合物含有基础聚合物和添加剂，在制造过程中无缝地引入特定的特性和颜色。特别是颜料色母粒，通过将精细研磨的颜料均匀地分散在长丝中，从而产生一致且吸引人的颜色，从而发挥着至关重要的作用。在长丝挤出过程中，仔细的设置和混合螺杆尖端可确保适当的熔化和混合，尽管兼容性的挑战可能会导致熔化问题。尽管存在这些挑战，基于颜料色母粒的丝材个性化使得可以尝试创建半透明丝材或多彩渐变。

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