1.13 डी प्रिंटिंग मोर्टार की प्रिंटबिलिटी पर एचपीएमसी का प्रभाव
1.1.13 डी प्रिंटिंग मोर्टार की एक्सट्रूडबिलिटी पर एचपीएमसी का प्रभाव
HPMC के बिना रिक्त समूह M-H0 और 0.05%, 0.10%, 0.20%और 0.30%की HPMC सामग्री के साथ परीक्षण समूहों को विभिन्न समय के लिए खड़े होने की अनुमति दी गई थी, और फिर तरलता का परीक्षण किया गया था। यह देखा जा सकता है कि एचपीएमसी का समावेश यह मोर्टार की तरलता को काफी कम कर देगा; जब एचपीएमसी की सामग्री धीरे -धीरे 0% से 0.30% तक बढ़ जाती है, तो मोर्टार की प्रारंभिक तरलता क्रमशः 243 मिमी से 206, 191, 167 और 160 मिमी तक घट जाती है। एचपीएमसी एक उच्च आणविक बहुलक है। वे एक नेटवर्क संरचना बनाने के लिए एक -दूसरे के साथ उलझा सकते हैं, और सीएमेंट घोल के सामंजस्य को सीए (ओएच) 2 जैसे घटक को एनकैप्सुलेट करके बढ़ाया जा सकता है। मैक्रोस्कोपिक रूप से, मोर्टार की सामंजस्य में सुधार किया जाता है। खड़े समय के विस्तार के साथ, मोर्टार के जलयोजन की डिग्री बढ़ जाती है। बढ़ा, समय के साथ तरलता खो गई। एचपीएमसी के बिना रिक्त समूह एम-एच 0 की तरलता तेजी से कम हो गई। 0.05%, 0.10%, 0.20% और 0.30% एचपीएमसी के साथ प्रयोगात्मक समूह में, समय के साथ तरलता में कमी की डिग्री कम हो गई, और 60 मिनट के लिए खड़े होने के बाद मोर्टार की तरलता क्रमशः 180, 177, 164 और 155 मिमी थी। । तरलता 87.3%, 92.7%, 98.2%, 96.8%है। एचपीएमसी का समावेश मोर्टार तरलता की अवधारण क्षमता में काफी सुधार कर सकता है, जो एचपीएमसी और पानी के अणुओं के संयोजन के कारण है; दूसरी ओर, एचपीएमसी एक समान फिल्म बना सकता है जिसमें एक नेटवर्क संरचना होती है और सीमेंट को लपेटता है, जो मोर्टार में पानी के अस्थिरता को प्रभावी ढंग से कम करता है और एक निश्चित जल अवधारण प्रदर्शन होता है। यह ध्यान देने योग्य है कि जब एचपीएमसी की सामग्री 0.20%होती है, तो मोर्टार तरलता की अवधारण क्षमता उच्चतम स्तर तक पहुंच जाती है।
एचपीएमसी की विभिन्न मात्रा के साथ मिश्रित 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार की तरलता 160 ~ 206 मिमी है। अलग -अलग प्रिंटर मापदंडों के कारण, विभिन्न शोधकर्ताओं द्वारा प्राप्त तरलता की अनुशंसित रेंज अलग -अलग हैं, जैसे कि 150 ~ 190 मिमी, 160 ~ 170 मिमी। चित्रा 3 से, यह सहज रूप से देखा जा सकता है कि यह देखा जा सकता है कि एचपीएमसी के साथ मिश्रित 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार की तरलता ज्यादातर अनुशंसित सीमा के भीतर है, खासकर जब एचपीएमसी सामग्री 0.20%है, 60 मिनट के भीतर मोर्टार की तरलता है अनुशंसित सीमा, जो उचित तरलता और स्टैकबिलिटी को संतुष्ट करती है। इसलिए, हालांकि एचपीएमसी की उपयुक्त मात्रा के साथ मोर्टार की तरलता कम हो जाती है, जिससे एक्सट्रूडबिलिटी में कमी आती है, यह अभी भी अच्छी एक्सट्रूडबिलिटी है, जो अनुशंसित सीमा के भीतर है।
1.1.23 डी प्रिंटिंग मोर्टार की स्टैकबिलिटी पर एचपीएमसी का प्रभाव
एक टेम्पलेट का उपयोग नहीं करने के मामले में, आत्म-वजन के तहत आकार प्रतिधारण दर का आकार सामग्री की उपज तनाव पर निर्भर करता है, जो कि घोल और कुल के बीच आंतरिक सामंजस्य से संबंधित है। विभिन्न एचपीएमसी सामग्री के साथ 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार का आकार प्रतिधारण दिया गया है। स्थायी समय के साथ परिवर्तन की दर। एचपीएमसी को जोड़ने के बाद, मोर्टार की आकार प्रतिधारण दर में सुधार किया जाता है, विशेष रूप से प्रारंभिक चरण में और 20 मिनट के लिए खड़े होते हैं। हालांकि, खड़े समय के विस्तार के साथ, मोर्टार की आकार प्रतिधारण दर पर एचपीएमसी का सुधार प्रभाव धीरे -धीरे कमजोर हो गया, जो मुख्य रूप से अवधारण दर के कारण काफी बढ़ जाता है। 60 मिनट के लिए खड़े होने के बाद, केवल 0.20% और 0.30% एचपीएमसी मोर्टार की आकार प्रतिधारण दर में सुधार कर सकता है।
अलग -अलग एचपीएमसी सामग्री के साथ 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार के पैठ प्रतिरोध परीक्षण के परिणाम चित्र 5 में दिखाए गए हैं। यह चित्र 5 से देखा जा सकता है कि पैठ प्रतिरोध आम तौर पर स्थायी समय के विस्तार के साथ बढ़ता है, जो मुख्य रूप से प्रवाह के कारण होता है सीमेंट हाइड्रेशन प्रक्रिया के दौरान घोल। यह धीरे -धीरे एक कठोर ठोस में विकसित हुआ; पहले 80 मिनट में, एचपीएमसी के समावेश ने पैठ प्रतिरोध में वृद्धि की, और एचपीएमसी की सामग्री में वृद्धि के साथ, पैठ प्रतिरोध में वृद्धि हुई। अधिक से अधिक प्रवेश प्रतिरोध, लागू लोड के कारण सामग्री की विरूपण एचपीएमसी का प्रतिरोध अधिक से अधिक है, जो इंगित करता है कि एचपीएमसी 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार की प्रारंभिक स्टैकबिलिटी में सुधार कर सकता है। चूंकि एचपीएमसी की बहुलक श्रृंखला पर हाइड्रॉक्सिल और ईथर बॉन्ड को आसानी से हाइड्रोजन बॉन्ड के माध्यम से पानी के साथ जोड़ा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप मुक्त पानी की क्रमिक कमी होती है और कणों के बीच संबंध बढ़ जाता है, घर्षण बल बढ़ता है, इसलिए प्रारंभिक प्रवेश प्रतिरोध बड़ा हो जाता है। 80 मिनट तक खड़े होने के बाद, सीमेंट के जलयोजन के कारण, एचपीएमसी के बिना रिक्त समूह के पैठ प्रतिरोध में तेजी से वृद्धि हुई, जबकि एचपीएमसी के साथ परीक्षण समूह के प्रवेश प्रतिरोध में वृद्धि की दर में काफी बदलाव नहीं हुआ जब तक कि लगभग 160 मिनट खड़े नहीं हो गए। चेन एट अल। के अनुसार, यह मुख्य रूप से है क्योंकि एचपीएमसी सीमेंट कणों के चारों ओर एक सुरक्षात्मक फिल्म बनाता है, जो सेटिंग समय को बढ़ाता है; Pourchez et al। अनुमान लगाया गया कि यह मुख्य रूप से फाइबर सरल ईथर गिरावट उत्पादों (जैसे कि कार्बोक्सिलेट्स) या मेथॉक्सिल समूहों के कारण सीए (ओएच) 2 के गठन को मंद करके सीमेंट हाइड्रेशन में देरी कर सकता है। यह ध्यान देने योग्य है कि, नमूना की सतह पर पानी के वाष्पीकरण से प्रभावित होने से प्रवेश प्रतिरोध के विकास को रोकने के लिए, यह प्रयोग समान तापमान और आर्द्रता की स्थिति के तहत किया गया था। कुल मिलाकर, एचपीएमसी प्रारंभिक चरण में 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार की स्टैकबिलिटी में प्रभावी रूप से सुधार कर सकता है, जमावट में देरी कर सकता है, और 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार के प्रिंट करने योग्य समय को लम्बा कर सकता है।
3 डी प्रिंटिंग मोर्टार इकाई (लंबाई 200 मिमी × चौड़ाई 20 मिमी × लेयर मोटाई 8 मिमी): एचपीएमसी के बिना खाली समूह गंभीर रूप से विकृत हो गया था, ढह गया था और सातवीं परत को छापते समय खून बह रहा था; M-H0.20 समूह मोर्टार में अच्छी स्टैकबिलिटी है। 13 परतों को छपाने के बाद, शीर्ष किनारे की चौड़ाई 16.58 मिमी है, नीचे की ओर की चौड़ाई 19.65 मिमी है, और शीर्ष-से-नीचे अनुपात (शीर्ष किनारे की चौड़ाई का अनुपात नीचे किनारे की चौड़ाई में) 0.84 है। आयामी विचलन छोटा है। इसलिए, यह मुद्रण द्वारा सत्यापित किया गया है कि एचपीएमसी का समावेश मोर्टार की प्रिंटबिलिटी में काफी सुधार कर सकता है। मोर्टार तरलता में 160 ~ 170 मिमी पर अच्छी extrudability और stackability है; आकार प्रतिधारण दर 70 % से कम है, गंभीर रूप से विकृत है और मुद्रण आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है।
1.23 डी प्रिंटिंग मोर्टार के रियोलॉजिकल गुणों पर एचपीएमसी का प्रभाव
विभिन्न एचपीएमसी सामग्री के तहत शुद्ध लुगदी की स्पष्ट चिपचिपाहट दी गई है: कतरनी दर में वृद्धि के साथ, शुद्ध लुगदी की स्पष्ट चिपचिपाहट कम हो जाती है, और कतरनी पतले होने की घटना उच्च एचपीएमसी सामग्री के तहत होती है। यह अधिक स्पष्ट है। एचपीएमसी आणविक श्रृंखला अव्यवस्थित है और कम कतरनी दर पर उच्च चिपचिपाहट दिखाती है; लेकिन उच्च कतरनी दर पर, एचपीएमसी अणु समानांतर और व्यवस्थित रूप से कतरनी दिशा के साथ चलते हैं, जिससे अणुओं को स्लाइड करना आसान हो जाता है, इसलिए तालिका घोल की स्पष्ट चिपचिपाहट अपेक्षाकृत कम होती है। जब कतरनी दर 5.0 s-1 से अधिक होती है, तो रिक्त समूह में P-H0 की स्पष्ट चिपचिपाहट मूल रूप से 5 pa s के भीतर स्थिर होती है; जबकि एचपीएमसी के जोड़े जाने के बाद घोल की स्पष्ट चिपचिपाहट बढ़ जाती है, और इसे एचपीएमसी के साथ मिलाया जाता है। एचपीएमसी के अलावा सीमेंट कणों के बीच आंतरिक घर्षण को बढ़ाता है, जो पेस्ट की स्पष्ट चिपचिपाहट को बढ़ाता है, और मैक्रोस्कोपिक प्रदर्शन यह है कि 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार की एक्सट्रूडबिलिटी कम हो जाती है।
रियोलॉजिकल परीक्षण में शुद्ध घोल की कतरनी तनाव और कतरनी दर के बीच संबंध दर्ज किया गया था, और परिणामों को फिट करने के लिए बिंघम मॉडल का उपयोग किया गया था। परिणाम चित्र 8 और तालिका 3 में दिखाए गए हैं। जब एचपीएमसी की सामग्री 0.30%थी, तो परीक्षण के दौरान कतरनी दर 32.5 से अधिक थी जब घोल की चिपचिपाहट S-1 पर साधन की सीमा से अधिक हो जाती है, इसी डेटा अंक एकत्र नहीं किए जा सकते। आम तौर पर, स्थिर चरण (10.0 ~ 50.0 s-1) में बढ़ते और गिरने वाले घटता द्वारा संलग्न क्षेत्र का उपयोग घोल के थिक्सोट्रॉपी को चिह्नित करने के लिए किया जाता है [21, 33]। Thixotropy उस संपत्ति को संदर्भित करता है कि बाहरी बल शीयरिंग की कार्रवाई के तहत घोल में बहुत तरलता है, और कतरनी कार्रवाई रद्द होने के बाद अपने मूल राज्य में वापस आ सकता है। मोर्टार की प्रिंटबिलिटी के लिए उपयुक्त थिक्सोट्रॉपी बहुत महत्वपूर्ण है। यह चित्र 8 से देखा जा सकता है कि एचपीएमसी के बिना रिक्त समूह का थिक्सोट्रोपिक क्षेत्र केवल 116.55 पीए/एस था; एचपीएमसी का 0.10% जोड़ने के बाद, नेट पेस्ट का थिक्सोट्रोपिक क्षेत्र काफी बढ़कर 1 800.38 पीए/एस हो गया; की वृद्धि के साथ, पेस्ट का थिक्सोट्रोपिक क्षेत्र कम हो गया, लेकिन यह अभी भी रिक्त समूह की तुलना में 10 गुना अधिक था। थिक्सोट्रॉपी के परिप्रेक्ष्य से, एचपीएमसी के निगमन ने मोर्टार की प्रिंटबिलिटी में बहुत सुधार किया।
मोर्टार के लिए एक्सट्रूज़न के बाद अपने आकार को बनाए रखने और बाद की एक्सट्रूडेड परत के भार का सामना करने के लिए, मोर्टार को उच्च उपज तनाव की आवश्यकता होती है। यह तालिका 3 से देखा जा सकता है कि एचपीएमसी के जोड़े जाने के बाद नेट स्लरी के उपज तनाव τ0 में काफी सुधार हुआ है, और यह एचपीएमसी के समान है। एचपीएमसी की सामग्री सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध है; जब HPMC की सामग्री 0.10%, 0.20%और 0.30%होती है, तो शुद्ध पेस्ट की उपज तनाव क्रमशः 8.6, 23.7, और 31.8 गुना तक रिक्त समूह के 31.8 गुना हो जाता है; प्लास्टिक चिपचिपाहट μ भी एचपीएमसी की सामग्री की वृद्धि के साथ बढ़ जाती है। 3 डी प्रिंटिंग के लिए आवश्यक है कि मोर्टार की प्लास्टिक चिपचिपाहट बहुत कम नहीं होनी चाहिए, अन्यथा एक्सट्रूज़न के बाद विरूपण बड़ा होगा; इसी समय, सामग्री एक्सट्रूज़न की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए एक उपयुक्त प्लास्टिक चिपचिपाहट को बनाए रखा जाना चाहिए। सारांश में, रियोलॉजी के दृष्टिकोण से, एचपीएमसी के निगमन का 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार की स्टैकबिलिटी के सुधार पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। एचपीएमसी को शामिल करने के बाद, शुद्ध पेस्ट अभी भी बिंघम रियोलॉजिकल मॉडल के अनुरूप है, और एफआईटी आर 2 की अच्छाई 0.99 से कम नहीं है।
1.33 डी प्रिंटिंग मोर्टार के यांत्रिक गुणों पर एचपीएमसी का प्रभाव
3 डी प्रिंटिंग मोर्टार की 28 डी कंप्रेसिव स्ट्रेंथ और फ्लेक्सुरल स्ट्रेंथ। एचपीएमसी सामग्री की वृद्धि के साथ, 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार की 28 डी कंप्रेसिव और फ्लेक्सुरल स्ट्रेंथ कम हो गई; जब एचपीएमसी की सामग्री 0.30%तक पहुंच गई, तो 28 डी कंप्रेसिव स्ट्रेंथ और फ्लेक्सुरल ताकत क्रमशः 30.3 और 7.3 एमपीए हैं। अध्ययनों से पता चला है कि एचपीएमसी का एक निश्चित वायु-प्रवेश प्रभाव है, और यदि इसकी सामग्री बहुत अधिक है, तो मोर्टार की आंतरिक छिद्र में काफी वृद्धि होगी; प्रसार प्रतिरोध बढ़ता है और सभी का निर्वहन करना मुश्किल है। इसलिए, पोरसिटी की वृद्धि एचपीएमसी के कारण 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार की ताकत में कमी का कारण हो सकता है।
3 डी प्रिंटिंग की अद्वितीय लेमिनेशन मोल्डिंग प्रक्रिया से आसन्न परतों के बीच संरचना और यांत्रिक गुणों में कमजोर क्षेत्रों के अस्तित्व की ओर जाता है, और परतों के बीच संबंध शक्ति का मुद्रित घटक की समग्र ताकत पर बहुत प्रभाव पड़ता है। 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार नमूनों के लिए 0.20% HPMC M-H0.20 के साथ मिश्रित किया गया था, और इंटरलेयर बॉन्ड स्ट्रेंथ को इंटरलेयर स्प्लिटिंग विधि द्वारा परीक्षण किया गया था। तीन भागों की इंटरलेयर बॉन्ड ताकत 1.3 एमपीए से अधिक थी; और जब परतों की संख्या कम थी, तो इंटरलेयर बॉन्ड स्ट्रेंथ थोड़ी अधिक थी। इसका कारण यह हो सकता है कि एक तरफ, ऊपरी परत का गुरुत्व निचली परत को अधिक घनी बंधुआ बनाता है; दूसरी ओर, निचली परत को छापते समय मोर्टार की सतह में अधिक नमी हो सकती है, जबकि ऊपरी परत को छापते समय वाष्पीकरण और हाइड्रेशन के कारण मोर्टार की सतह की नमी कम हो जाती है, इसलिए नीचे की परतों के बीच संबंध मजबूत होता है।
1.43 डी प्रिंटिंग मोर्टार के माइक्रोमोर्फोलॉजी पर एचपीएमसी का प्रभाव
3 डी उम्र में M-H0 और M-H0.20 नमूनों की SEM छवियों से पता चलता है कि M-H0.20 नमूनों की सतह के छिद्रों को 0.20% HPMC जोड़ने के बाद काफी वृद्धि हुई है, और छिद्र का आकार की तुलना में बड़ा है खाली समूह। यह एक तरफ, यह इसलिए है क्योंकि एचपीएमसी में एक वायु-प्रवेश प्रभाव होता है, जो समान और ठीक छिद्रों का परिचय देता है; दूसरी ओर, यह हो सकता है कि एचपीएमसी के अलावा घोल की चिपचिपाहट बढ़ जाती है, जिससे घोल के अंदर हवा का डिस्चार्ज प्रतिरोध बढ़ जाता है। मोर्टार के यांत्रिक गुणों में कमी का मुख्य कारण वृद्धि हो सकती है। योग करने के लिए, 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार की ताकत सुनिश्चित करने के लिए, एचपीएमसी की सामग्री बहुत बड़ी नहीं होनी चाहिए () 0.20%)।
निष्कर्ष के तौर पर
(1) हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज एचपीएमसी मोर्टार की प्रिंटबिलिटी में सुधार करता है। एचपीएमसी की सामग्री की वृद्धि के साथ, मोर्टार की एक्सट्रूडबिलिटी कम हो जाती है, लेकिन फिर भी अच्छी तरह से एक्सट्रूडबिलिटी होती है, स्टैकबिलिटी में सुधार होता है, और प्रिंट करने योग्य समय लंबे समय तक होता है। यह मुद्रण करके सत्यापित किया गया है कि मोर्टार की निचली परत की विरूपण एचपीएमसी को जोड़ने के बाद कम हो जाता है, और शीर्ष-तल अनुपात 0.84 है जब एचपीएमसी सामग्री 0.20%है।
(2) एचपीएमसी 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार के रियोलॉजिकल गुणों में सुधार करता है। एचपीएमसी सामग्री की वृद्धि के साथ, स्पष्ट चिपचिपाहट, उपज तनाव और स्लरी वृद्धि की प्लास्टिक चिपचिपाहट; Thixotropy पहले बढ़ता है और फिर घटता है, और प्रिंटबिलिटी प्राप्त होती है। सुधार। रियोलॉजी के दृष्टिकोण से, एचपीएमसी को जोड़ने से मोर्टार की प्रिंटबिलिटी में भी सुधार हो सकता है। एचपीएमसी को जोड़ने के बाद, घोल अभी भी बिंघम रियोलॉजिकल मॉडल के अनुरूप है, और फिट R2, 0.99 की अच्छाई है।
(3) एचपीएमसी को जोड़ने के बाद, सामग्री के माइक्रोस्ट्रक्चर और छिद्र बढ़ाते हैं। यह अनुशंसा की जाती है कि एचपीएमसी की सामग्री 0.20%से अधिक नहीं होनी चाहिए, अन्यथा मोर्टार के यांत्रिक गुणों पर इसका बहुत प्रभाव पड़ेगा। 3 डी प्रिंटिंग मोर्टार की विभिन्न परतों के बीच संबंध शक्ति थोड़ी अलग है, और जब यह कम होता है तो परतों की संख्या, मोर्टार परतों के बीच बंधन की ताकत अधिक होती है।
पोस्ट टाइम: सितंबर -27-2022