HPMC-ի ազդեցությունը 3D տպագրության հավանգի վրա

1.1HPMC-ի ազդեցությունը 3D տպագրության շաղախների տպագրության վրա

1.1.1HPMC-ի ազդեցությունը 3D տպագրության շաղախների արտամղման վրա

M-H0 դատարկ խմբին առանց HPMC-ի և փորձարկման խմբերին, որոնց HPMC պարունակությունը կազմում է 0,05%, 0,10%, 0,20% և 0,30%, թույլատրվել է կանգնել տարբեր ժամանակաշրջաններով, այնուհետև ստուգվել է հեղուկությունը: Կարելի է տեսնել, որ HPMC-ի ներդրումը զգալիորեն կնվազեցնի շաղախի հեղուկությունը. երբ HPMC-ի պարունակությունը աստիճանաբար ավելանում է 0%-ից մինչև 0,30%, շաղախի սկզբնական հեղուկությունը նվազում է 243 մմ-ից մինչև 206, 191, 167 և 160 մմ համապատասխանաբար: HPMC-ն բարձր մոլեկուլային պոլիմեր է: Նրանք կարող են խճճվել միմյանց հետ՝ ցանցային կառուցվածք ստեղծելու համար, և ցեմենտի ցեխի միաձուլումը կարող է մեծացվել՝ պարփակելով բաղադրիչները, ինչպիսին է Ca(OH) 2-ը: Մակրոսկոպիկորեն, շաղախի կցվածությունը բարելավվում է: Կանգնելու ժամանակի երկարացմամբ ավելանում է շաղախի խոնավացման աստիճանը։ ավելացել է, ժամանակի ընթացքում կորցրել է հեղուկությունը: M-H0 դատարկ խմբի հեղուկությունը առանց HPMC-ի արագորեն նվազել է: 0.05%, 0.10%, 0.20% և 0.30% HPMC-ով փորձարարական խմբում հեղուկության նվազման աստիճանը ժամանակի ընթացքում նվազել է, իսկ շաղախի հեղուկությունը 60 րոպե կանգնելուց հետո եղել է համապատասխանաբար 180, 177, 164 և 155 մմ: . Հեղուկությունը՝ 87,3%, 92,7%, 98,2%, 96,8%։ HPMC-ի ներդրումը կարող է զգալիորեն բարելավել շաղախի հեղուկության պահպանման ունակությունը, ինչը պայմանավորված է HPMC-ի և ջրի մոլեկուլների համակցությամբ. Մյուս կողմից, HPMC-ն կարող է ձևավորել նմանատիպ թաղանթ Այն ունի ցանցային կառուցվածք և փաթաթում է ցեմենտը, որն արդյունավետորեն նվազեցնում է ջրի ցնդումը հավանգի մեջ և ունի ջրի պահպանման որոշակի ցուցանիշ: Հարկ է նշել, որ երբ HPMC-ի պարունակությունը կազմում է 0,20%, շաղախի հեղուկության պահպանման ունակությունը հասնում է ամենաբարձր մակարդակի:

Տարբեր քանակությամբ HPMC-ի հետ խառնված 3D տպագրության շաղախի հեղուկությունը 160~206 մմ է: Տպիչի տարբեր պարամետրերի պատճառով տարբեր հետազոտողների կողմից ստացված հեղուկության առաջարկվող միջակայքերը տարբեր են, օրինակ՝ 150~190 մմ, 160~170 մմ: Նկար 3-ից կարելի է ինտուիտիվորեն տեսնել: Կարելի է տեսնել, որ HPMC-ի հետ խառնված 3D տպագրության շաղախի հեղուկությունը հիմնականում գտնվում է առաջարկվող տիրույթում, հատկապես, երբ HPMC-ի պարունակությունը 0,20% է, 60 րոպեի ընթացքում շաղախի հեղուկությունը սահմանվում է: առաջարկվող միջակայքը, որը բավարարում է համապատասխան հոսունությունը և շարվածքը: Հետևաբար, թեև HPMC-ի համապատասխան քանակով շաղախի հեղուկությունը նվազում է, ինչը հանգեցնում է արտամղման հնարավորության նվազմանը, այն դեռևս լավ արտամղելիություն ունի, որը գտնվում է առաջարկվող միջակայքում:

1.1.2HPMC-ի ազդեցությունը 3D տպագրության շաղախների կուտակման վրա

Կաղապար չօգտագործելու դեպքում ձևի պահպանման մակարդակի չափը կախված է նյութի զիջման լարվածությունից, որը կապված է ցեխի և ագրեգատի միջև ներքին համախմբվածության հետ: Տրված է HPMC-ի տարբեր պարունակությամբ 3D տպագրության շաղախների ձևի պահպանումը: Փոփոխության արագությունը կանգնած ժամանակի հետ: HPMC-ի ավելացումից հետո շաղախի ձևի պահպանման արագությունը բարելավվում է, հատկապես սկզբնական փուլում և կանգնելով 20 րոպե: Այնուամենայնիվ, կանգնելու ժամանակի երկարացմամբ, HPMC-ի բարելավման ազդեցությունը շաղախի ձևի պահպանման արագության վրա աստիճանաբար թուլացավ, ինչը հիմնականում պայմանավորված էր պահպանման արագության զգալի աճով: 60 րոպե կանգնելուց հետո միայն 0.20% և 0.30% HPMC-ն կարող է բարելավել շաղախի ձևի պահպանման արագությունը:

Տարբեր HPMC պարունակությամբ 3D տպագրության շաղախի ներթափանցման դիմադրության փորձարկման արդյունքները ներկայացված են Նկար 5-ում: Նկար 5-ից երևում է, որ ներթափանցման դիմադրությունը սովորաբար աճում է կանգուն ժամանակի երկարացման հետ, ինչը հիմնականում պայմանավորված է հոսանքի հոսքով: փոշի ցեմենտի խոնավացման գործընթացում: Այն աստիճանաբար վերածվեց կոշտ պինդի. առաջին 80 րոպեների ընթացքում HPMC-ի ներդրումը մեծացրել է ներթափանցման դիմադրությունը, իսկ HPMC-ի պարունակության աճի հետ՝ ներթափանցման դիմադրությունը: Որքան մեծ է ներթափանցման դիմադրությունը, նյութի դեֆորմացիան կիրառվող բեռի պատճառով, այնքան մեծ է HPMC-ի դիմադրությունը, ինչը ցույց է տալիս, որ HPMC-ն կարող է բարելավել 3D տպագրության շաղախի վաղ կուտակումը: Քանի որ HPMC-ի պոլիմերային շղթայի հիդրօքսիլային և եթերային կապերը հեշտությամբ զուգակցվում են ջրի հետ ջրածնային կապերի միջոցով, ինչը հանգեցնում է ազատ ջրի աստիճանական կրճատմանը և մասնիկների միջև կապի ավելացմանը, շփման ուժը մեծանում է, ուստի վաղ ներթափանցման դիմադրությունը դառնում է ավելի մեծ: 80 րոպե կանգնելուց հետո, ցեմենտի խոնավացման շնորհիվ, առանց HPMC-ի դատարկ խմբի ներթափանցման դիմադրությունը արագորեն աճեց, մինչդեռ HPMC-ով փորձնական խմբի ներթափանցման դիմադրությունը բարձրացավ: Ըստ Չենի և այլոց, դա հիմնականում պայմանավորված է նրանով, որ HPMC-ն պաշտպանիչ թաղանթ է ստեղծում ցեմենտի մասնիկների շուրջ, ինչը երկարացնում է ամրացման ժամանակը; Պուրչեսը և այլք: Ենթադրվում է, որ դա հիմնականում պայմանավորված է մանրաթելերով Եթերային պարզ դեգրադացիայի արտադրանքները (օրինակ՝ կարբոքսիլատները) կամ մեթոքսիլ խմբերը կարող են հետաձգել ցեմենտի խոնավացումը՝ հետաձգելով Ca(OH)2-ի ձևավորումը: Հարկ է նշել, որ նմուշի մակերևույթի վրա ջրի գոլորշիացումից ներթափանցման դիմադրության զարգացումը կանխելու համար, այս փորձն իրականացվել է նույն ջերմաստիճանի և խոնավության պայմաններում: Ընդհանուր առմամբ, HPMC-ն կարող է արդյունավետորեն բարելավել 3D տպագրության հավանգը նախնական փուլում, հետաձգել կոագուլյացիան և երկարացնել 3D տպագրության շաղախի տպման ժամանակը:

3D տպագրության շաղախի նյութ (երկարությունը 200 մմ × լայնություն 20 մմ × շերտի հաստությունը 8 մմ). Դատարկ խումբն առանց HPMC-ի խիստ դեֆորմացվել է, փլուզվել և արյունահոսության հետ կապված խնդիրներ է ունեցել յոթերորդ շերտը տպելիս. M-H0.20 խմբակային շաղախն ունի լավ շարվածք: 13 շերտ տպելուց հետո վերին եզրի լայնությունը 16,58 մմ է, ստորին եզրի լայնությունը՝ 19,65 մմ, վերևից ներքև հարաբերակցությունը (վերևի եզրի լայնության և ստորին եզրի լայնության հարաբերակցությունը) 0,84 է։ Չափային շեղումը փոքր է: Հետևաբար, տպագրության միջոցով հաստատվել է, որ HPMC-ի ներդրումը կարող է զգալիորեն բարելավել շաղախի տպագրությունը: Հավանգի հեղուկությունն ունի լավ արտամղելիություն և կուտակելիություն 160~170 մմ: Ձևի պահպանման մակարդակը 70%-ից պակաս է, լրջորեն դեֆորմացված է և չի կարող բավարարել տպագրության պահանջները:

1.2HPMC-ի ազդեցությունը 3D տպագրության շաղախների ռեոլոգիական հատկությունների վրա

Տրված է մաքուր մածուցիկության տեսանելի մածուցիկությունը HPMC-ի տարբեր պարունակության պայմաններում. կտրվածքի արագության աճի հետ մաքուր pulp-ի տեսանելի մածուցիկությունը նվազում է, իսկ կտրվածքի նոսրացման երևույթը հայտնվում է HPMC-ի բարձր պարունակության ներքո: Դա ավելի ակնհայտ է. HPMC-ի մոլեկուլային շղթան խանգարված է և ցույց է տալիս ավելի բարձր մածուցիկություն ցածր կտրվածքի արագությամբ; բայց բարձր կտրվածքի արագությամբ HPMC-ի մոլեկուլները շարժվում են զուգահեռ և կարգով կտրման ուղղությամբ, ինչը հեշտացնում է մոլեկուլների սահումը, հետևաբար, աղյուսի ակնհայտ մածուցիկությունը համեմատաբար ցածր է: Երբ կտրման արագությունը մեծ է 5.0 s-1-ից, P-H0-ի ակնհայտ մածուցիկությունը դատարկ խմբում հիմնականում կայուն է 5 Pa վրկ-ի ընթացքում; մինչդեռ ցեխի ակնհայտ մածուցիկությունը մեծանում է HPMC-ի ավելացումից հետո, և այն խառնվում է HPMC-ի հետ: HPMC-ի ավելացումը մեծացնում է ցեմենտի մասնիկների միջև ներքին շփումը, ինչը մեծացնում է մածուկի ակնհայտ մածուցիկությունը, իսկ մակրոսկոպիկ արդյունքն այն է, որ 3D տպագրության հավանգի արտամղելիությունը նվազում է:

Արձանագրվել է ռեոլոգիական թեստում մաքուր ցեխի կտրման լարվածության և կտրվածքի արագության միջև կապը, և արդյունքներին համապատասխանեցնելու համար օգտագործվել է Բինգհեմի մոդելը: Արդյունքները ցույց են տրված Նկար 8-ում և Աղյուսակ 3-ում: Երբ HPMC-ի պարունակությունը 0,30% էր, փորձարկման ժամանակ կտրման արագությունը 32,5-ից ավելի էր, երբ ցեխի մածուցիկությունը գերազանցում է գործիքի միջակայքը s-1-ում, համապատասխան տվյալները: միավորներ չեն կարող հավաքվել: Ընդհանուր առմամբ, կայուն փուլում (10.0~50.0 s-1) բարձրացող և իջնող կորերով պարփակված տարածքն օգտագործվում է ցեխի տիկսոտրոպիան բնութագրելու համար [21, 33]: Տիքսոտրոպիան վերաբերում է այն հատկությանը, որ լորձը արտաքին ուժի կտրման ազդեցության տակ ունի մեծ հեղուկություն և կարող է վերադառնալ իր սկզբնական վիճակին կտրելու գործողությունը չեղարկվելուց հետո: Համապատասխան թիքսոտրոպիան շատ կարևոր է շաղախի տպագրության համար: Նկար 8-ից երևում է, որ առանց HPMC-ի դատարկ խմբի տիկսոտրոպ տարածքը ընդամենը 116,55 Պա/վ է; HPMC-ի 0,10% ավելացումից հետո ցանցի մածուկի տիկսոտրոպ մակերեսը զգալիորեն աճել է մինչև 1800,38 Պա/վրկ; -ի աճով մածուկի տիկսոտրոպ մակերեսը նվազել է, բայց այն դեռ 10 անգամ ավելի է եղել, քան դատարկ խմբինը։ Տիկսոտրոպիայի տեսանկյունից HPMC-ի ներդրումը զգալիորեն բարելավեց շաղախի տպագրության հնարավորությունը:

Որպեսզի շաղախը մամլումից հետո պահպանի իր ձևը և դիմադրի հետագա արտամղված շերտի ծանրաբեռնվածությանը, անհրաժեշտ է, որ շաղախը ունենա ավելի մեծ զիջման լարվածություն: Աղյուսակ 3-ից երևում է, որ զուտ ցեխի զիջման τ0 լարվածությունը զգալիորեն բարելավվել է HPMC-ի ավելացումից հետո, և այն նման է HPMC-ին: HPMC-ի բովանդակությունը դրականորեն փոխկապակցված է. երբ HPMC-ի պարունակությունը կազմում է 0.10%, 0.20% և 0.30%, զուտ մածուկի թողունակության լարումը համապատասխանաբար մեծանում է մինչև 8.6, 23.7 և 31.8 անգամ, քան դատարկ խմբին: Պլաստիկ մածուցիկությունը μ նույնպես մեծանում է HPMC-ի պարունակության ավելացման հետ: 3D տպագրությունը պահանջում է, որ շաղախի պլաստիկ մածուցիկությունը չպետք է չափազանց փոքր լինի, հակառակ դեպքում արտամղումից հետո դեֆորմացիան մեծ կլինի. Միևնույն ժամանակ, պետք է պահպանվի համապատասխան պլաստիկ մածուցիկություն՝ ապահովելու համար նյութի արտամղման հետևողականությունը: Ամփոփելով, ռեոլոգիայի տեսակետից, HPMC-ի ներդրումը դրական ազդեցություն ունի 3D տպագրության շաղախի կուտակելիության բարելավման վրա: HPMC-ի ներդրումից հետո մաքուր մածուկը դեռևս համապատասխանում է Bingham-ի ռեոլոգիական մոդելին, և R2-ի լավությունը 0,99-ից ցածր չէ:

1.3HPMC-ի ազդեցությունը 3D տպագրության հավանգի մեխանիկական հատկությունների վրա

28 դ սեղմման ուժ և 3D տպագրության շաղախի ճկման ուժ: HPMC-ի պարունակության ավելացման հետ մեկտեղ նվազել է 3D տպագրության շաղախի 28 դ սեղմման և ճկման ուժը. երբ HPMC-ի պարունակությունը հասել է 0,30%-ի, 28 դ սեղմման ուժը և ճկման ուժը համապատասխանաբար կազմում են 30,3 և 7,3 ՄՊա: Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ HPMC-ն ունի որոշակի օդափոխիչ ազդեցություն, և եթե դրա պարունակությունը չափազանց բարձր է, ապա շաղախի ներքին ծակոտկենությունը զգալիորեն կաճի. Դիֆուզիոն դիմադրությունը մեծանում է, և դժվար է լիցքաթափել բոլորը: Հետևաբար, ծակոտկենության բարձրացումը կարող է լինել HPMC-ի կողմից առաջացած 3D տպագրության շաղախի ամրության նվազման պատճառը։

Եռաչափ տպագրության եզակի շերտավորման գործընթացը հանգեցնում է կառուցվածքում թույլ տարածքների և հարակից շերտերի միջև մեխանիկական հատկությունների առկայության, իսկ շերտերի միջև կապող ուժը մեծ ազդեցություն ունի տպագիր բաղադրիչի ընդհանուր ուժի վրա: Եռաչափ տպագրության համար 0,20% HPMC-ով խառնված շաղախի նմուշները կտրվել են M-H0,20, և միջշերտային կապի ամրությունը ստուգվել է միջշերտերի բաժանման մեթոդով: Երեք մասերի միջշերտային կապի ուժը 1,3 ՄՊա-ից բարձր էր; իսկ երբ շերտերի թիվը քիչ էր, միջշերտային կապի ամրությունը մի փոքր ավելի բարձր էր: Պատճառը կարող է լինել այն, որ մի կողմից վերին շերտի ձգողականությունը ստորին շերտերն ավելի խիտ է կապում. Մյուս կողմից, ստորին շերտը տպելիս շաղախի մակերեսը կարող է ավելի շատ խոնավություն ունենալ, մինչդեռ վերին շերտը տպելիս շաղախի մակերեսային խոնավությունը նվազում է գոլորշիացման և խոնավացման պատճառով, ուստի ստորին շերտերի միջև կապն ավելի ամուր է:

1.4HPMC-ի ազդեցությունը 3D տպագրության հավանգի միկրոմորֆոլոգիայի վրա

M-H0 և M-H0.20 նմուշների SEM պատկերները 3 օր տարիքում ցույց են տալիս, որ M-H0.20 նմուշների մակերևութային ծակոտիները զգալիորեն ավելացել են 0,20% HPMC ավելացնելուց հետո, և ծակոտիների չափը ավելի մեծ է, քան դատարկ խումբը. Սա, մի կողմից, այն է, որ HPMC-ն ունի օդափոխիչ ազդեցություն, որը ներկայացնում է միատեսակ և նուրբ ծակոտիներ; Մյուս կողմից, հնարավոր է, որ HPMC-ի ավելացումը մեծացնում է ցեխի մածուցիկությունը՝ դրանով իսկ մեծացնելով ցեխի ներսում օդի արտանետման դիմադրությունը: Բարձրացումը կարող է լինել շաղախի մեխանիկական հատկությունների նվազման հիմնական պատճառը։ Ամփոփելով, 3D տպագրության շաղախի ամրությունն ապահովելու համար HPMC-ի պարունակությունը չպետք է չափազանց մեծ լինի (≤ 0,20%):

Եզրափակելով

(1) Hydroxypropyl methylcellulose HPMC-ն բարելավում է շաղախի տպագրության հնարավորությունը: HPMC-ի պարունակության ավելացման հետ մեկտեղ շաղախի արտամղելիությունը նվազում է, բայց դեռևս լավ արտամղելիություն ունի, բարելավվում է շարվածքի հնարավորությունը, իսկ տպելիությունը երկարացվում է: Տպագրության միջոցով հաստատվել է, որ HPMC ավելացնելուց հետո շաղախի ստորին շերտի դեֆորմացիան նվազում է, իսկ վերևից ներքև հարաբերակցությունը 0,84 է, երբ HPMC-ի պարունակությունը 0,20% է:

(2) HPMC-ն բարելավում է 3D տպագրության հավանգի ռեոլոգիական հատկությունները: HPMC-ի պարունակության ավելացման հետ մեկտեղ ավելանում են ցեխի ակնհայտ մածուցիկությունը, զիջման լարվածությունը և պլաստիկ մածուցիկությունը. տիկսոտրոպիան սկզբում մեծանում է, իսկ հետո նվազում, և ստացվում է տպագրության հնարավորություն։ Բարելավում. Ռեոլոգիայի տեսանկյունից, HPMC-ի ավելացումը կարող է նաև բարելավել շաղախի տպագրության հնարավորությունը: HPMC-ն ավելացնելուց հետո ցեխը դեռևս համապատասխանում է Bingham ռեոլոգիական մոդելին և R2≥0.99 համապատասխանության լավությանը:

(3) HPMC ավելացնելուց հետո նյութի միկրոկառուցվածքը և ծակոտիները մեծանում են: Խորհուրդ է տրվում, որ HPMC-ի պարունակությունը չպետք է գերազանցի 0,20%-ը, հակառակ դեպքում այն ​​մեծ ազդեցություն կունենա շաղախի մեխանիկական հատկությունների վրա: Եռաչափ տպագրության շաղախի տարբեր շերտերի միջև կապող ուժը փոքր-ինչ տարբեր է, իսկ շերտերի քանակը, երբ այն ավելի ցածր է, շաղախի շերտերի միջև կապի ամրությունը ավելի մեծ է: