1.1HPMCren eragina 3D inprimatzeko morteroen inprimagarritasunean
1.1.1HPMCren eragina 3D inprimatzeko morteroen estrusioan
HPMCrik gabeko M-H0 huts-taldea eta % 0,05, % 0,10, % 0,20 eta % 0,30eko HPMC edukia zuten saiakuntza-taldeak denbora-tarte ezberdinetan gelditzen utzi ziren, eta ondoren jariakortasuna probatu zen. Ikusten da HPMC sartzeak morteroaren jariakortasuna nabarmen murriztuko duela; HPMCren edukia pixkanaka % 0tik % 0,30era handitzen denean, morteroaren hasierako jariakortasuna 243 mm-tik 206, 191, 167 eta 160 mm-ra jaisten da, hurrenez hurren. HPMC molekula handiko polimero bat da. Elkarren artean korapilatu daitezke sare-egitura bat osatzeko, eta zementu-mindaren kohesioa areagotu daiteke Ca(OH) 2 bezalako osagaiak kapsulatuz. Makroskopikoki, morteroaren kohesiotasuna hobetzen da. Egoteko denbora luzatzearekin batera, morteroaren hidratazio-maila handitzen da. handitu, denboran zehar jariakortasuna galtzen da. HPMC gabe M-H0 hutsaren jariakortasuna azkar gutxitu zen. HPMC % 0,05, % 0,10, % 0,20 eta % 0,30eko talde esperimentalean, jariakortasunaren murrizketa-maila gutxitu egin zen denborarekin, eta morteroaren jariakortasuna 60 minutuz egon ondoren 180, 177, 164 eta 155 mm-koa izan zen, hurrenez hurren. . Jariakortasuna %87,3, %92,7, %98,2, %96,8 da. HPMC txertatzeak morteroaren jariakortasunaren atxikipen-gaitasuna nabarmen hobetu dezake, HPMC eta ur molekulen konbinazioari esker; bestetik, HPMC-k antzeko pelikula bat osa dezake Sare-egitura du eta zementua biltzen du, eta horrek modu eraginkorrean murrizten du morteroaren uraren hegazkortasuna eta ura atxikitzeko errendimendu jakin bat du. Aipatzekoa da HPMC-ren edukia % 0,20 denean morteroaren jariakortasunaren atxikipen-gaitasuna maila gorenera iristen dela.
HPMC kantitate ezberdinekin nahastutako 3D inprimatzeko morteroaren jariakortasuna 160 ~ 206 mm-koa da. Inprimagailuaren parametro desberdinak direla eta, ikertzaile ezberdinek lortutako jariakortasun-tarteak gomendatutakoak desberdinak dira, hala nola 150~190 mm, 160~170 mm. 3. iruditik, intuitiboki ikus daiteke. Ikus daiteke HPMCrekin nahastutako 3D inprimatzeko morteroaren jariakortasuna gomendatutako tartean dagoela gehienbat, batez ere HPMCaren edukia % 0,20koa denean, morteroaren jariakortasuna 60 minutu barrukoa dela. gomendatutako gama, jariakortasun eta pilagarritasun egokiak betetzen dituena. Hori dela eta, HPMC kopuru egokia duen morteroaren jariakortasuna murrizten den arren, eta horrek estrusioa gutxitzea dakar, oraindik ere estrusio ona du, gomendatutako tartean dagoena.
1.1.2HPMCren eragina 3D inprimatzeko morteroen pilagarritasunean
Txantiloirik erabili ezean, autopisuaren pean forma atxikitzeko tasaren tamaina materialaren eten-tentsioaren araberakoa da, minda eta agregatuaren arteko barne-kohesioarekin lotuta dagoena. HPMC eduki desberdinak dituzten 3D inprimatzeko morteroen forma atxikipena ematen da. Aldaketa-tasa zutik denborarekin. HPMC gehitu ondoren, morteroaren forma atxikitzeko tasa hobetzen da, batez ere hasierako fasean eta 20 minutuz egonik. Hala ere, geldialdiaren luzapenarekin, HPMC-ren hobekuntza-efektua morteroaren forma atxikitzeko tasan pixkanaka ahuldu egin zen, eta hori batez ere atxikipen-tasa nabarmen handitzen da. 60 minutuz egon ondoren, % 0,20 eta % 0,30 HPMCk soilik hobetu dezake morteroaren forma atxikitzeko tasa.
HPMC eduki ezberdineko 3D inprimatzeko morteroaren sartze-erresistentzia-probaren emaitzak 5. Irudian ikus daitezke. 5. Irudian ikus daiteke sartze-erresistentzia orokorrean handitzen dela geldialdiaren luzapenarekin, hau da, batez ere, fluxuaren ondorioz. minda porlanaren hidratazio prozesuan. Pixkanaka solido zurrun batean bilakaera joan zen; lehenengo 80 minutuetan, HPMC-a sartzeak sartze-erresistentzia handitu zuen, eta HPMC-ren edukia handitu ahala, sartze-erresistentzia handitu zen. Zenbat eta sartze-erresistentzia handiagoa izan, materialaren deformazioa aplikatuko den kargaren ondorioz HPMC-ren erresistentzia handiagoa da, eta horrek adierazten du HPMCk 3D inprimatzeko morteroaren lehen pilagarritasuna hobetu dezakeela. HPMC-ren polimero-katean hidroxilo- eta eter-loturak hidrogeno-loturen bidez urarekin erraz konbinatzen direnez, ur askearen pixkanaka murrizten da eta partikulen arteko konexioa handitzen da, marruskadura-indarra handitu egiten da, beraz, sartze goiztiarreko erresistentzia handiagoa da. 80 minutuz egon ondoren, zementuaren hidratazioaren ondorioz, HPMC gabeko hutsen taldearen sartze-erresistentzia azkar handitu zen, eta HPMC-rekin proba-taldearen sartze-erresistentzia handitu zen. Tasa ez zen nabarmen aldatu zutik 160 minutu inguru arte. Chen et al.-en arabera, HPMC-k zementu partikulen inguruan babes-film bat osatzen duelako gertatzen da, eta horrek ezartze-denbora luzatzen du; Pourchez et al. hau batez ere zuntzaren ondoriozkoa dela uste zuten Eter sinpleen degradazio-produktuek (karboxilatuak, esaterako) edo metoxilo taldeek zementuaren hidratazioa atzeratu dezaketela Ca(OH)2-aren eraketa atzeratuz. Azpimarratzekoa da, sartze-erresistentziaren garapena laginaren gainazalean ura lurruntzeak eragin ez diezaion, esperimentu hau tenperatura eta hezetasun baldintza berdinetan egin dela. Oro har, HPMC-k 3D inprimatzeko morteroaren pilagarritasuna hobetu dezake hasierako fasean, koagulazioa atzeratu eta 3D inprimatzeko morteroaren inprimatze-denbora luzatu dezake.
3D inprimatzeko mortero-entitatea (luzera 200 mm × zabalera 20 mm × geruzaren lodiera 8 mm): HPMC gabeko hutsunearen taldea oso deformatuta zegoen, kolapsatu eta odoljario arazoak izan zituen zazpigarren geruza inprimatzerakoan; M-H0.20 taldeko morteroak pilatzeko gaitasun ona du. 13 geruza inprimatu ondoren, goiko ertzaren zabalera 16,58 mm da, beheko ertzaren zabalera 19,65 mm eta goitik beherako erlazioa (goiko ertzaren zabaleraren eta beheko ertzaren zabaleraren arteko erlazioa) 0,84 da. Dimentsio-desbideratzea txikia da. Hori dela eta, inprimaketaren bidez egiaztatu da HPMC txertatzeak morteroaren inprimagarritasuna nabarmen hobetu dezakeela. Morteroaren jariakortasunak estrusio eta pilagarritasun ona ditu 160 ~ 170 mm-tan; forma atxikipen-tasa % 70 baino txikiagoa da larriki deformatuta dago eta ezin ditu inprimatzeko baldintzak bete.
1.2HPMCren eragina 3D inprimatzeko morteroen propietate erreologikoetan
HPMC eduki desberdinen pean mami puruaren itxurazko biskositatea ematen da: zizaila-tasa handitzearekin batera, mami puruaren itxurazko biskositatea gutxitzen da eta zizaila mehetzearen fenomenoa HPMC eduki handiaren azpian dago. Agerikoagoa da. HPMC kate molekularra desordenatuta dago eta biskositate handiagoa erakusten du zizaila-abiadura baxuan; baina ebakidura-abiadura handian, HPMC molekulak paralelo eta ordenatuta mugitzen dira ebakidura-noranzkoan zehar, molekulak errazago irristatuz, beraz, taula Mindaren itxurazko biskositatea nahiko baxua da. Zizaila-tasa 5,0 s-1 baino handiagoa denean, hutsuneko taldean P-H0-ren itxurazko biskositatea, funtsean, egonkorra da 5 Pa s-ren barruan; HPMC gehitu ondoren, minda itxurazko biskositatea, berriz, handitzen da eta HPMCrekin nahasten da. HPMC gehitzeak zementu partikulen arteko barne marruskadura areagotzen du, eta horrek orearen itxurazko biskositatea areagotzen du, eta errendimendu makroskopikoa da 3D inprimatzeko morteroaren estrusioa murrizten dela.
Saiakuntza erreologikoan minda puruaren ebakidura-esfortzuaren eta ebakidura-abiaduraren arteko erlazioa erregistratu zen, eta emaitzak egokitzeko Bingham eredua erabili zen. Emaitzak 8. Irudian eta 3. Taulan agertzen dira. HPMC-ren edukia % 0,30 zenean, proban zehar ebakidura-tasa 32,5 baino handiagoa izan zen Mindaren biskositateak s-1-n tresnaren barrutia gainditzen duenean, dagozkion datuak. puntuak ezin dira bildu. Orokorrean, fase egonkorrean goranzko eta beherako kurbak (10,0~50,0 s-1) itxitako eremua erabiltzen da mindaren tixotropia ezaugarritzeko [21, 33]. Tixotropiak minda jariakortasun handia duela kanpoko indarraren ebakiduraren eraginez eta zizaila-ekintza bertan behera utzi ondoren bere jatorrizko egoerara itzul daitekeela adierazten du. Tixotropia egokia oso garrantzitsua da morteroaren inprimagarritasuna lortzeko. 8. Irudian ikus daiteke HPMCrik gabeko talde hutsaren eremu tixotropikoa 116,55 Pa/s baino ez zela; HPMCren % 0,10 gehitu ondoren, ore garbiaren eremu tixotropikoa nabarmen handitu da 1 800,38 Pa/s-ra; Handitzean, orearen eremu tixotropikoa gutxitu egin zen, baina oraindik talde hutsarena baino 10 aldiz handiagoa zen. Tixotropiaren ikuspegitik, HPMC txertatzeak morteroaren inprimagarritasuna asko hobetu zuen.
Morteroak estrusioaren ondoren formari eusteko eta ondorengo estrusio-geruzaren kargari eusteko, morteroak eten-tentsio handiagoa izan behar du. 3. taulan ikus daiteke minda garbiaren τ0 errendimendu-tentsioa nabarmen hobetzen dela HPMC gehitu ondoren, eta HPMCren antzekoa dela. HPMCren edukia positiboki erlazionatuta dago; HPMC-ren edukia % 0,10, % 0,20 eta % 0,30 denean, ore garbiaren eten-tentsioa 8,6, 23,7 eta 31,8 aldiz handitzen da talde hutsarena, hurrenez hurren; μ biskositate plastikoa ere handitzen da HPMC-ren edukia handitzean. 3D inprimatzeak morteroaren biskositate plastikoa txikiegia ez izatea eskatzen du, bestela estrusioaren ondoren deformazioa handia izango da; aldi berean, plastikozko biskositate egokia mantendu behar da materialaren estrusioaren koherentzia bermatzeko. Laburbilduz, erreologiaren ikuspuntutik, HPMCren Incorporation-ek eragin positiboa du 3D inprimatzeko morteroaren pilagarritasunaren hobekuntzan. HPMC sartu ondoren, pasta purua Bingham eredu erreologikoarekin bat dator oraindik, eta R2 egokitzearen ontasuna ez da 0,99 baino txikiagoa.
1.3HPMC-ren eragina 3D inprimatzeko morteroaren propietate mekanikoetan
3D inprimatzeko morteroaren 28 d-ko konpresio-erresistentzia eta malgutasun-indarra. HPMC edukia handitzean, 3D inprimatzeko morteroaren 28 d-ko konpresio- eta malgutasun-indarra gutxitu egin zen; HPMC-ren edukia %0,30era iristen denean, 28 d-ko konpresio-erresistentzia eta Malgutasun-erresistentzia 30,3 eta 7,3 MPa dira, hurrenez hurren. Ikerketek frogatu dute HPMC-k nolabaiteko airea txertatzeko efektu bat duela, eta bere edukia handiegia bada, morteroaren barne-porositatea nabarmen handituko da; Difusio-erresistentzia handitzen da eta zaila da guztiak deskargatzea. Hori dela eta, porositatea handitzea HPMCk eragindako 3D inprimatzeko morteroaren indarra gutxitzearen arrazoia izan daiteke.
3D inprimaketaren laminazio-moldeaketa-prozesu bereziak egituran eta propietate mekanikoetan eremu ahulak egotea dakar geruzen ondoan, eta geruzen arteko lotura-indarrak eragin handia du inprimatutako osagaiaren indar orokorrean. 3D inprimatzeko, % 0,20 HPMC M-H0.20-rekin nahastutako mortero aleak moztu ziren eta geruzen arteko lotura-indarra probatu zen geruzen arteko zatiketa metodoaren bidez. Hiru zatien arteko lotura-indarra 1,3 MPa baino handiagoa zen; eta geruza kopurua txikia zenean, geruzen arteko lotura-indarra zertxobait handiagoa zen. Arrazoia izan daiteke, batetik, goiko geruzaren grabitateak beheko geruzak trinkoago lotzen dituela; bestalde, morteroaren gainazalean hezetasun gehiago izan daiteke beheko geruza inprimatzean, morteroaren gainazaleko hezetasuna murrizten den bitartean goiko geruza inprimatzean lurruntzearen eta hidratazioaren ondorioz, beraz, beheko geruzen arteko lotura sendoagoa da.
1.4HPMC-ren eragina 3D inprimatzeko morteroaren mikromorfologian
M-H0 eta M-H0.20 aleen SEM irudiek 3 d adinean erakusten dute M-H0.20 aleen gainazaleko poroak nabarmen handitzen direla HPMC % 0,20 gehitu ondoren, eta poroen tamaina handiagoa dela. talde hutsa. Hau Batetik, HPMC-k airea txertatzeko efektua duelako da, eta horrek poro uniforme eta finak sartzen ditu; bestetik, gerta daiteke HPMC gehitzeak mindaren biskositatea areagotzea, eta horrela minda barruko airearen isurketa-erresistentzia areagotzea. Igoera izan daiteke morteroaren propietate mekanikoak gutxitzearen arrazoi nagusia. Laburbilduz, 3D inprimatzeko morteroaren indarra bermatzeko, HPMC-ren edukia ez da handiegia izan behar (≤% 0,20).
Bukatzeko
(1) Hidroxipropil metilzelulosa HPMC morteroaren inprimagarritasuna hobetzen du. HPMC-ren edukia handitzearekin batera, morteroaren estrusioa murrizten da, baina oraindik ere estrusio ona du, pilagarritasuna hobetzen da eta inprimagarria denbora luzatu egiten da. Inprimatuz egiaztatu da morteroaren beheko geruzaren deformazioa murrizten dela HPMC gehitu ondoren, eta goiko-beheko erlazioa 0,84koa dela HPMCaren edukia % 0,20koa denean.
(2) HPMC-k 3D inprimatzeko morteroaren propietate erreologikoak hobetzen ditu. HPMC edukia handitzean, mindaren itxurazko biskositatea, errendimendu-tentsioa eta likatasun plastikoa handitzen dira; tixotropia lehenengo handitu eta gero txikiagotu egiten da, eta inprimagarritasuna lortzen da. Hobekuntza. Erreologiaren ikuspegitik, HPMC gehitzeak morteroaren inprimagarritasuna ere hobe dezake. HPMC gehitu ondoren, minda oraindik ere Bingham eredu erreologikoarekin bat dator eta R2≥0,99 egokitze onarekin.
(3) HPMC gehitu ondoren, materialaren mikroegitura eta poroak handitzen dira. HPMC-ren edukia % 0,20tik gorakoa ez izatea gomendatzen da, bestela morteroaren propietate mekanikoetan eragin handia izango du. 3D inprimatzeko morteroaren geruza ezberdinen arteko lotura-indarra zertxobait desberdina da, eta geruza kopurua txikiagoa denean, mortero-geruzen arteko lotura-indarra handiagoa da.
Argitalpenaren ordua: 2022-09-27