JP2017177497A - Linear resin formed product, configuration generating method of 3-dimensional object and producing method of linear resin formed product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、いわゆる３Ｄプリンタのような３次元オブジェクト（立体物）を構築するモデリング装置において、造形材料として用いられる線条樹脂成形体に関するものであり、さらには、それを用いた３次元オブジェクトの造形方法、線条樹脂成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a linear resin molded body used as a modeling material in a modeling apparatus for constructing a three-dimensional object (three-dimensional object) such as a so-called 3D printer, and further, a three-dimensional object using the same. The present invention relates to a modeling method and a method for manufacturing a linear resin molded body.
３次元オブジェクトの形成方法として、いわゆる３Ｄプリンタが注目されており、これまで実現することが難しかった複雑な形状の３次元オブジェクトも簡単に作製可能になってきている。３Ｄプリンタを用いれば、樹脂や金属等、任意の材料を積み重ねていくことにより、通常の方法では実現不可能な形状であっても加工することが可能である。 A so-called 3D printer is attracting attention as a method for forming a three-dimensional object, and it has become possible to easily produce a three-dimensional object having a complicated shape, which has been difficult to realize so far. If a 3D printer is used, it is possible to process even a shape that cannot be realized by a normal method by stacking arbitrary materials such as resin and metal.
３Ｄプリンタには、いくつかの方式のものが知られており、その中で樹脂ストランド（線状体）を押出して積層堆積させる方式（熱溶融積層方式）のものは、コスト面で有利であること等から、各方面で開発が進められている（例えば、特許文献１や特許文献２等を参照）。 Several types of 3D printers are known, and among them, the method of extruding and depositing resin strands (linear bodies) (thermal melting lamination method) is advantageous in terms of cost. Therefore, development is proceeding in various directions (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
例えば、特許文献１の積層造形システムでは、造形材料であるフィラメントを押し出しヘッドに供給し、押し出しヘッドに搭載される液化機にてフィラメントを溶融し、ノズルを通して、溶融したフィラメントをベース上に押し出す。押し出しヘッド及びベースは、３Ｄモデルを形成するために相対的に移動し、多数の線状及び層状の材料を積層していき、３Ｄモデルを製造する。 For example, in the additive manufacturing system of Patent Document 1, a filament as a modeling material is supplied to an extrusion head, the filament is melted by a liquefier mounted on the extrusion head, and the melted filament is extruded onto a base through a nozzle. The extrusion head and base move relatively to form a 3D model, and a large number of linear and layered materials are stacked to produce a 3D model.
特許文献２には、押出による積層堆積システムの押出ヘッドへ改質ＡＢＳ材料を送出することと、押出ヘッドの応答時間を向上させる条件下で、送出された改質ＡＢＳ材料を押出ヘッドにおいて溶融することと、３Ｄオブジェクトを形成するために、溶融された熱可塑性プラスチック材料を一層毎に堆積させることとを含む３Ｄオブジェクトを構築する方法が開示されている。
In
この種の方法では、樹脂材料を溶融堆積するというのが基本的な考えであり、原料素材として樹脂のストランド（線条体）が用いられる。特許文献３や特許文献４には、原料素材として用いる樹脂ストランドや、その供給方法等についての開示がある。 In this type of method, the basic idea is to melt and deposit the resin material, and resin strands (striates) are used as the raw material. Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose a resin strand used as a raw material, a supply method thereof, and the like.
特許文献３には、３次元物体を作成するための組成物が開示されているが、造形物を作製する押出機では、押出ヘッドに可撓性フィラメントとして供給している。フィラメントは、押出ヘッドが携帯する液化機内で溶融される。液化機は凝固点よりもわずかに高い温度にフィラメントを加熱して、これを溶融状態にする。溶融材料は液化機のオリフィスを通じて台座上に押し出される。 Patent Document 3 discloses a composition for producing a three-dimensional object, but in an extruder for producing a shaped article, it is supplied as a flexible filament to an extrusion head. The filament is melted in a liquefier carried by the extrusion head. The liquefier heats the filament to a temperature slightly above the freezing point to bring it into a molten state. The molten material is extruded onto the pedestal through the orifice of the liquefier.
特許文献４には、３次元堆積モデリング機械内でフィラメントを供給するフィラメントカセットおよびフィラメントカセット受器が開示されている。特許文献３では、フィラメントを簡便な様態でモデリング機械に係合および分離する方法を提供し、環境における湿気からフィラメントを保護する態様で実現され得るようにしている。 Patent Document 4 discloses a filament cassette and a filament cassette receiver for supplying filaments in a three-dimensional deposition modeling machine. Patent Document 3 provides a method for engaging and separating a filament from a modeling machine in a simple manner so that it can be realized in a manner that protects the filament from moisture in the environment.
ところで、熱溶融積層方式の３Ｄプリンタにおいては、多様な３次元オブジェクトの造形が要望されており、例えば手触りの柔らかな３次元オブジェクトの造形等も要望されている。柔らかな３次元オブジェクトの造形においては、造形用のフィラメントとして、例えばエラストマのような柔軟性の高い材料を用いたフィラメントを使用する必要がある。 By the way, in the hot melt lamination type 3D printer, modeling of various three-dimensional objects is demanded. For example, modeling of a soft three-dimensional object with touch is also demanded. In modeling a soft three-dimensional object, it is necessary to use a filament using a highly flexible material such as an elastomer as a filament for modeling.
しかしながら、柔軟性の高いフィラメントは、熱溶融積層方式の３Ｄプリンタでの造形時に、円滑に送り出すことができないという問題がある。熱溶融積層方式の３Ｄプリンタでは、フィラメントの送り機構として、ギアによる噛み込み等によりフィラメントを直接ノズル先端へ送る方式が採用されている。柔軟性の高いエラストマ製のフィラメントの場合には、フィラメントが噛み込まず、ノズル先端へ供給することができない。 However, a highly flexible filament has a problem that it cannot be sent out smoothly during modeling with a hot melt lamination type 3D printer. In the hot melt lamination type 3D printer, as a filament feeding mechanism, a method of feeding a filament directly to the tip of a nozzle by biting with a gear or the like is employed. In the case of a highly flexible filament made of elastomer, the filament is not bitten and cannot be supplied to the nozzle tip.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みて提案されたものであり、柔軟性の高い造形物を形成することができ、３Ｄプリンタの送り機構において円滑な送り出しが可能な線条樹脂成形体を提供することを目的とし、さらには、３次元オブジェクトの造形方法や、線条樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and can form a highly flexible shaped article and can be smoothly fed by a feed mechanism of a 3D printer. It aims at providing a molded object, Furthermore, it aims at providing the modeling method of a three-dimensional object, and the manufacturing method of a linear resin molded object.
前述の目的を達成するために、本発明の線条樹脂成形体は、熱溶融積層方式の３Ｄプリンタに用いられる線条樹脂成形体であって、熱可塑性エラストマを含む芯材部と、前記芯材部の外周面の一部に芯材部とは異なる材料で形成され、芯材部の長手方向に沿って延在する１以上の線状補強部とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, a linear resin molded body of the present invention is a linear resin molded body used in a hot melt lamination type 3D printer, and includes a core material portion including a thermoplastic elastomer, and the core A part of the outer peripheral surface of the material part is formed of a material different from that of the core part, and has one or more linear reinforcing parts extending along the longitudinal direction of the core part.
また、本発明の３次元オブジェクトの造形方法は、熱溶融積層方式の３Ｄプリンタによる３次元オブジェクトの造形方法において、熱可塑性エラストマを含む芯材部と、前記芯材部の外周面の一部に芯材部とは異なる熱可塑性樹脂材料で形成され、芯材部の長手方向に沿って延在する１以上の線状補強部とを有する線条樹脂成形体を造形材料として用い、前記線条樹脂成形体を溶融押し出しし、これを積層堆積することで３次元オブジェクトを造形した後、前記線状補強部を有機溶剤により溶解除去することを特徴とする。 Also, the 3D object modeling method of the present invention is a 3D object modeling method using a hot melt lamination type 3D printer, wherein a core part including a thermoplastic elastomer and a part of an outer peripheral surface of the core part are provided. Using a linear resin molded body formed of a thermoplastic resin material different from the core material portion and having one or more linear reinforcing portions extending along the longitudinal direction of the core material portion as the modeling material, The resin-molded body is melt-extruded and laminated to form a three-dimensional object, and then the linear reinforcing portion is dissolved and removed with an organic solvent.
さらに、本発明の線条樹脂成形体の製造方法は、熱溶融積層方式の３Ｄプリンタに用いられる線条樹脂成形体の製造方法であって、溶融混練した熱可塑性エラストマを押出機から連続的に押出しするとともに、押出された芯材部の外周面に対して芯材部とは異なる熱可塑性樹脂材料を供給して合流させ、芯材部の長手方向に沿って延在する１以上の線状補強部を形成することを特徴とする。 Furthermore, the manufacturing method of the linear resin molded body of the present invention is a manufacturing method of a linear resin molded body used for a hot melt lamination type 3D printer, and continuously melted and kneaded thermoplastic elastomer from an extruder. One or more linear shapes that extend along the longitudinal direction of the core material portion are extruded and supplied with the thermoplastic resin material different from the core material portion to the outer peripheral surface of the extruded core material portion. A reinforcing portion is formed.
本発明の線条樹脂成形体、及び３次元オブジェクトの造形方法では、熱可塑性エラストマからなる芯材部の周面に線状補強部を形成しているため、芯材部が柔軟なフィラメントであっても、円滑な送り出し及び３次元造形に必要な剛性が付与される。 In the linear resin molded body and the method for modeling a three-dimensional object according to the present invention, the linear reinforcing portion is formed on the peripheral surface of the core portion made of thermoplastic elastomer, so that the core portion is a flexible filament. However, the rigidity necessary for smooth feeding and three-dimensional modeling is imparted.
本発明によれば、柔軟性の高い３次元オブジェクトの造形が可能であり、３Ｄプリンタの送り機構において、造形材料の円滑な供給が可能な線条樹脂成形体を提供することができる。係る線条樹脂成形体を用いた本発明の３次元オブジェクトの造形方法では、柔軟性の高い高品質な造形物（３次元オブジェクト）を作製することが可能である。 According to the present invention, it is possible to form a highly flexible three-dimensional object, and it is possible to provide a linear resin molded body capable of smoothly supplying a modeling material in a feeding mechanism of a 3D printer. In the method for modeling a three-dimensional object of the present invention using such a linear resin molded body, it is possible to produce a high-quality modeled object (three-dimensional object) with high flexibility.
また、本発明の線条樹脂成形体の製造方法によれば、前記特徴を有する線条樹脂成形体を量産することができ、これを３次元オブジェクトの造形材料として用いることで、柔軟性に富んだ造形物のモデリングが可能となる。 Moreover, according to the manufacturing method of the linear resin molding of this invention, the linear resin molding which has the said characteristic can be mass-produced, and it is rich in flexibility by using this as a modeling material of a three-dimensional object. Modeling of a model is possible.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する）について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same number is attached | subjected to the same element through the whole description of embodiment.
先ず、３Ｄプリンタの概要を説明する。その基本的な仕組みは、コンピュータで作成した３Ｄデータを設計図として、断面形状を積層していくことで立体物すなわち３Ｄ（３次元）オブジェクトを作成するものである。その方法としては、例えば、液状の樹脂に紫外線などを照射し少しずつ硬化させていくインクジェット方式、粉末の樹脂に接着剤を吹きつけていく粉末固着方式、熱で融解した樹脂を少しずつ積み重ねていく熱溶融積層方式などの方法がある。本実施形態に係る線条樹脂成形体は、熱溶融積層方式に用いられるものであり、例えばリールに巻回された状態で３Ｄプリンタに供給される。 First, an outline of the 3D printer will be described. The basic mechanism is to create a three-dimensional object, that is, a 3D (three-dimensional) object, by stacking cross-sectional shapes using 3D data created by a computer as a design drawing. The methods include, for example, an ink jet method in which a liquid resin is irradiated with ultraviolet rays or the like to be cured little by little, a powder fixing method in which an adhesive is sprayed onto a powder resin, and a resin melted by heat being stacked little by little. There are methods such as hot melt lamination. The linear resin molded body according to the present embodiment is used in a hot melt lamination method, and is supplied to a 3D printer in a state of being wound around a reel, for example.
次に、本実施形態に係る線条樹脂成形体の構成を図１、図２に基づいて説明する。図１に示すように、線条樹脂成形体１０は、熱溶融積層方式の３Ｄプリンタに用いられる造形材料であって、第１層となる芯材部２１と、芯材部２１の外周面に第２層として形成された線状補強部２２とを備える。
Next, the structure of the linear resin molding which concerns on this embodiment is demonstrated based on FIG. 1, FIG. As shown in FIG. 1, the linear resin molded
芯材部２１は、本実施形態の線条樹脂成形体１０の主体となる部分であり、当該芯材部２１によって３次元オブジェクトが形作られる。また、芯材部２１は、柔らかな樹脂素材で形成されており、造形される３次元オブジェクトは手触りの柔らかなものとなる。
The
したがって、芯材部２１の材質としては、柔軟性に富んだものであれば任意の材料を使用することができるが、係る材質としては熱可塑性エラストマを挙げることができる。熱可塑性エラストマとしては、例えばスチレン系エラストマ、オレフィン系エラストマ、ウレタン系エラストマ、アミド系エラストマ、塩化ビニル系エラストマ等を挙げることができるが、中でもスチレン系エラストマが好適である。スチレン系エラストマの具体例としては、クラレ社製、商品名アーネストン等を挙げることができ、その中で超低硬度グレードの商品名ＪＳ２０Ｎ等が使用可能である。
Therefore, any material can be used as the material of the
一方、線状補強部２２は、柔軟な芯材部２１を主体とする線条樹脂成形体１０に剛性を付与することを目的に設けられるものである。前述の通り、線条樹脂成形体１０が柔軟な材質で形成されていると、ギアに噛み込まず、３Ｄプリンタのフィラメントの送り機構で円滑に送り出すことができなくなるおそれがある。そこで、柔軟な芯材部２１を主体とする線条樹脂成形体１０の外周面に線状補強部２２を設けることで、すなわち一部積層構造を設けることで、線条樹脂成形体１０の見かけの剛性を向上させ、送り機構において、送り出しを円滑なものとする。
On the other hand, the linear reinforcing
前記線状補強部２２は、芯材部２１の外周面の一部に芯材部２１とは異なる材料で形成され、芯材部２１の長手方向に沿って延在するように形成される。本例の場合、図２に示すように、３本の線状補強部２２が芯材部２１の外周面に、線条樹脂成形体１０の断面視において等角度間隔（ここでは１２０°間隔）で形成されている。
The said
ここで、前記線状補強部２２の数は任意であり、例えば図３（Ａ）に示すように、等角度間隔（９０°間隔）で４本設けてもよいし、図３（Ｂ）に示すように、等角度間隔（１８０°間隔）で２本設けてもよい。あるいは、図３（Ｃ）に示すように、線状補強部２２を１本だけ設けるようにすることも可能であるが、剛性のバランス等を考慮すると線状補強部２２を複数設けることが好ましい。勿論、これに限らず、さらに多くの線状補強部２２を形成することも可能であるが、製造の容易さや、その効果を考えると、３本から４本とすることが好ましい。
Here, the number of the linear reinforcing
前記線状補強部２２を構成する材質としては、前記芯材部２１よりも剛性の高い樹脂材料であることが好ましい。また、前記線状補強部２２は、３次元オブジェクトの造形後には、除去することができることが好ましい。３次元オブジェクトに線状補強部２２が残存すると、造形物の柔軟性が損なわれるおそれがある。線状補強部２２を溶解除去できれば、これまで得ることができなかった柔軟性の高い造形物を得ることが可能になる。
The material constituting the linear reinforcing
したがって、線状補強部２２を構成する材質としては、水やアルコール等のように水酸基を有する化合物に可溶な樹脂であることが好ましく、ポリビニルアルコールや可溶性ポリアミド等が好適である。ポリビニルアルコールや可溶性ポリアミドは、水や有機溶媒によって容易に溶解除去することができる。ポリビニルアルコールや可溶性ポリアミドとしては、市販のものをいずれも使用することができ、例えばポリビニルアルコールとしては、日本酢ビ・ポバール社製、Ｊシリーズ（例えば、商品名ＪＰ−０５、ＪＲ−０５）等を挙げることができる。可溶性ポリアミドとしては、東レ社製、商品名可溶性共重合ナイロンＣＭ４０００、ＣＭ４００１、ＣＭ８０００等を挙げることができる。
Therefore, the material constituting the linear reinforcing
また、線状補強部２２を構成する樹脂材料には、剛性を向上させるために無機充填材等を添加することも可能である。無機充填材としては、繊維状のものや粉体状のものを使用することができ、その材質も任意である。例示するならば、炭素繊維（カーボンファイバ）、ガラス繊維（ガラスファイバやガラスウール等）、タルク、ナノクレイ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等を挙げることができる。
In addition, an inorganic filler or the like can be added to the resin material constituting the linear reinforcing
以上が本発明を適用した線条樹脂成形体１０の構成であるが、係る線条樹脂成形体１０を用いることで、熱溶融積層方式の３Ｄプリンタでの造形時に、送り機構部分でのギアによる噛み込み等が可能になり、造形が容易にできるようになる。また、線条樹脂成形体１０の取り扱いも容易である。さらに、造形後、線状補強部２２を除去することで、これまで得ることができなかった柔軟性の高い造形物を得ることが可能になる。なお、線状補強部２２は水や有機溶剤で溶解除去するが、溶解するための溶剤は、線状補強部２２の材質に応じて選定すればよい。例えば、線状補強部２２をポリビニルアルコールで形成した場合には、水を用いて線状補強部２２を溶解除去すればよい。線状補強部２２を可溶性ポリアミドで形成した場合には、アルコールを用いて線状補強部２２を溶解除去すればよい。勿論、これに限らず、線状補強部２２を溶解除去し得る溶媒であれば、いずれを使用してもよい。
The above is the configuration of the linear resin molded
次に、本発明を適用した線条樹脂成形体の製造方法（製造ライン）の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of a method (production line) for producing a linear resin molded body to which the present invention is applied will be described.
図４に示すように、本実施形態の線条樹脂成形体１０の製造ライン３０は、押出機３１、金型３２、サイジング装置３３、空冷槽３７、固定ローラ４１、外径寸法測定装置４２及び巻き取り装置４３を含む。
As shown in FIG. 4, the
押出機３１は、原料樹脂組成物を溶融混練し、これを連続的に金型３２へと供給するもので、例えばスクリューが内蔵されるシリンダ、原料投入用のホッパ３１ａ、射出ノズル等を備えて構成されている。原料投入用のホッパから投入された原料樹脂組成物は、シリンダ内でスクリューにより溶融混練され、射出ノズルから金型３２へ射出される。
The
金型３２は、押出機３１からの溶融樹脂を水平方向に押し出すものであり、ここから押し出された溶融樹脂が冷却されて線条樹脂成形体１０となる。
The
本発明の線条樹脂成形体１０を製造する場合には、材料の異なる２種類の樹脂を押し出す必要がある。具体的には、金型３２では、押し出された芯材部の周面に線状補強部の材料を押し出すことにより、一部積層構造を有するの線条樹脂成形体１０の連続体を形成する。
When manufacturing the
図５は、本発明の線条樹脂成形体１０を製造する場合に使用される装置の平面図である。本発明の線条樹脂成形体１０を成形する場合には、２台の押出機３１Ａ，３１Ｂを直交するように配置する。そして、例えば押出機３１Ａのホッパ３１ａから芯材部を形成するための原料樹脂組成物（熱可塑性エラストマ）を投入し、金型３２へと溶融押し出しするとともに、押出機３１Ｂのホッパ３１ｂから線状補強部を形成するための原料樹脂組成物（ポリビニルアルコールや可溶性ポリアミド等）を投入し、金型３２へと溶融押し出しする。それぞれの押出機３１Ａ，３１Ｂから押し出された原料樹脂組成物は、金型３２で合流し、芯材部の周面に線状補強部が形成される。
FIG. 5 is a plan view of an apparatus used when manufacturing the linear resin molded
線条樹脂成形体１０を製造する場合に使用される金型３２としては、例えば図６に示すような多層金型を使用すればよい。本例の多層金型は、３つの金型部材３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを組み合わせたものである。各金型部材３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、それぞれ厚さ方向に貫通する中央流路Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を有している。
As the
また、金型部材３２Ａは、前記中央流路Ｎ１を囲んで円環状流路ＣＲを有するとともに、円環状流路ＣＲの外側に半円形状の中間通路ＨＲを有する。この半円形状の中間通路ＨＲは、１８０°対称位置で円環条流路ＣＲと接続されている。さらに、金型部材３２Ａは、この中間通路ＨＲの１箇所に接続される材料供給通路Ｘを有する。
Further, the
金型部材３２Ｂは、前記金型部材３２Ａの円環状流路ＣＲと対向する位置に、厚さ方向に貫通する貫通孔を３箇所有し、各貫通孔の開口部を基点として、中央流路Ｎ２に向かって放射状に伸びる放射流路Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が形成されている。
The
前記３つの金型部材３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを組み合わせた金型３２では、芯材部を形成するための原料樹脂組成物は、押出機３１Ａから押し出され、金型部材３２Ａの中央流路Ｎ１へと供給され、金型部材３２Ｂの中央流路Ｎ２、金型部材３２Ｃの中央流路Ｎ３を経て、金型３２から引き出される。一方、線状補強部を形成するための原料樹脂組成物は、押出機３１Ｂから押し出され、金型部材３２Ａの材料供給通路Ｘへと供給される。ここから供給された原料樹脂組成物は、半円形状の中間通路ＨＲを通って円環状流路ＣＲへ流れ込み、円環状流路ＣＲに対向して設けられた金型部材３２Ｂの各貫通孔から放射流路Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３へと供給される。そして、各放射流路Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３の先端で中央流路Ｎ２内を通過する芯材部の外周面の３箇所において芯材部と合流する。これにより、図１、２に示す構成の線条樹脂成形体１０が成形される。
In the
なお、本実施形態の金型３２では、金型部材３２Ａの円環状流路ＣＲを介して金型部材３２Ｂの放射流路Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３へと原料樹脂組成物を供給するようにしているが、原料樹脂組成物を円環状流路ＣＲへ供給することで各放射流路Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３に供給される原料組成物の流量が均等化される。線条樹脂成形体１０において、３箇所に形成される線状補強部２２のバランスが崩れると、線条樹脂成形体１０が曲がる等、取り扱いに難が生ずるおそれがある。
In the
金型３２から引き出された線条樹脂製形態１０は、空冷槽３７へと導かれるが、空冷槽３７は、押出機３１から押し出された線条樹脂成形体１０の搬送方向に沿って箱状に形成される。線条樹脂成形体１０は、空冷槽３７の一端の壁から空冷槽３７内に導入され、空冷槽３７の他端の壁から導出される。空冷槽３７の内部には、線条樹脂成形体１０を冷却するための冷却された気体が循環する。
The
サイジング装置３３は、空冷槽３７の一端の壁の内側に配置されており、押出機３１から空冷槽３７内に送られた線条樹脂成形体１０の断面を真円にし、かつ、線条樹脂成形体１０の外径寸法を所定の寸法に均一化させる機能を有する。
The sizing
本実施形態の場合、このサイジング装置３３において真空吸引している。すなわち、断面円形の空間を有するサイジング装置３３を通過させることで、線条樹脂成形体１０の線形や線径がある程度整えられるが、それだけでは不十分であるため、本実施形態では、真空吸引によりこれを促進することとする。
In the present embodiment, the sizing
図７及び図８に示すように、サイジング装置３３は、上下一対の下部材３３Ｄ及び上部材３３Ｕを備え、下部材３３Ｄ及び下部材３３Ｄのそれぞれの合わせ面には、線条樹脂成形体１０の連続体の搬送方向に沿って形成され、線条樹脂成形体１０を通す半円筒面状の第１の溝３３ａと、この第１の溝３３ａに対して直交するように交差する複数（この例では、互いに平行に並ぶ７本）の真空吸引用の第２の溝３３ｂとが設けられる。真空吸引用の第２の溝３３ｂの数は任意であり、サイジング装置３３を通過後の線条樹脂成形体１０の整形精度が十分良好なものとなるように適宜設定すればよい。また、真空吸引用の第２の溝３３ｂは、水平方向ばかりでなく、垂直方向、斜め方向等、任意の方向に設けることも可能であり、やはり整形精度が十分良好なものとなるように適宜設定すればよい。
As shown in FIGS. 7 and 8, the sizing
サイジング装置３３において、真空吸引を行うことで、線条樹脂成形体１０に対して真空吸引力が働く。その結果、線条樹脂成形体１０の外周面が下部材３３Ｄ及び上部材３３Ｕに設けられた溝３３ａの断面円形の空間に臨む壁面に引き付けられ、溝３３ａにより形成される空間の形状、直径に整形される。これにより、サイジング装置３３を通過した線条樹脂成形体１０は、断面が概ね真円形状となり、その径は設定値（空間の直径）と概ね一致して一定となる。
By performing vacuum suction in the sizing
固定ローラ４１は、サイジング装置３３を経て空冷槽３７内において線条樹脂成形体１０の姿勢を安定させ、かつ、巻き取り装置４３側に向けて線条樹脂成形体１０を搬送する。
The fixed
外径寸法測定装置４２は、空冷槽３７で冷却された線条樹脂成形体１０の外径寸法を測定する。巻き取り装置４３は、外径寸法測定装置４２を経た線条樹脂成形体１０を挟んで下流側に搬送する上下一対の巻き取りローラ４３ａと、巻き取りローラ４３ａの下流側に配置され、線条樹脂成形体１０を巻き取る巻き取り軸４３ｃを有するボビン巻き取り機４３ｂとを備える。
The outer
次に、この製造ライン３０を用いて線条樹脂成形体１０を製造する方法について説明する。線条樹脂成形体１０を製造する方法は、押出工程、サイジング工程、冷却工程、寸法測定工程及び巻き取り工程を含む。
Next, a method for manufacturing the linear resin molded
図３に示すように、押出工程では、押出機３１においてホッパ３１ａから投入された樹脂ペレットを溶融し、溶融した樹脂を金型３２から押し出す。この際、芯材部２１を押し出すとともに芯材部２１の外周面の一部を被覆するように線状補強部２２を押し出して一部多層化構造の線条樹脂成形体１０を押し出す。この例では、金型３２から、外径（符号Ｄ１で示す）が２．２ｍｍの線条樹脂成形体１０が押し出される。
As shown in FIG. 3, in the extrusion process, the resin pellets fed from the
サイジング工程では、図７及び図８に示すように、サイジング装置３３において、線条樹脂成形体１０が、上下の第１の溝３３ａで形成される搬送通路３５に沿って走行し、同時に、複数の上下の第２の溝３３ｂで形成される吸引通路３６によって真空吸引されることにより、搬送通路３５の内径に合わせた均一な外径に形成される。この例では、外径Ｄ１が２．２ｍｍの線条樹脂成形体１０が、サイジング装置３３を通過することにより、その外径（符号Ｄ２で示す）が搬送方向において１．８０ｍｍに均一化される。
In the sizing step, as shown in FIGS. 7 and 8, in the sizing
冷却工程では、外径（符号Ｄ２で示す）が１．８０ｍｍの線条樹脂成形体１０が、空冷槽３７を通過することにより冷却され、線条樹脂成形体１０の外径（符号Ｄで示す）が１．７５ｍｍに縮径される。
In the cooling step, the linear resin molded
寸法測定工程では、線条樹脂成形体１０の外径を測定し、測定値が適正な大きさであるか否かを判定する。この例では、線条樹脂成形体１０の外径が１．７５ｍｍを中心とした所定の規格幅の範囲内であるか否かを判定する。線条樹脂成形体１０の外径が規格幅の範囲外である場合、外径が規格幅の範囲内になるように、各製造条件を見直す。
In the dimension measuring step, the outer diameter of the linear resin molded
巻き取り工程では、線条樹脂成形体１０の外径が規格の範囲内である場合、巻き取り装置４３の巻き取りローラ４３ａでボビン巻き取り機４３ｂに送り、巻き取り軸４３ｃに線条樹脂成形体１０の連続体を巻き取っていく。所定長さの線条樹脂成形体１０が巻き取り軸４３ｃに巻き取られたら、新しい巻き取り軸４３ｃに線条樹脂成形体１０を巻き取るようにする。
In the winding process, when the outer diameter of the linear resin molded
以上の製造ラインにより製造される線条樹脂成形体１０は、サイジング装置３３において真空吸引しているので、線径が一定で真円に近い断面形状を有しており、これを例えば３次元オブジェクトの原料素材として用いることで、精度の高いモデリングの実現が可能である。
Since the linear resin molded
以下、本発明を適用した線条樹脂成形体の製造方法の具体的な実施例について、実験結果を基に説明する。 Hereinafter, specific examples of the method for producing a linear resin molded body to which the present invention is applied will be described based on experimental results.
実施例１
前述の製造装置を用い、３本の線状補強部が芯材部の外周面に等角度間隔（１２０°間隔）で形成された線条樹脂成形体を作製した。芯材部の材質としては、スチレン系のエラストマ（クラレ社製、商品名アーネストンＪＳ２０Ｎ）を用い、線条補強部の材質としては、水に可溶なポリビニルアルコール（日本酢ビ・ポバール社製、商品名ＪＰ−０５）を用いた。
Example 1
Using the manufacturing apparatus described above, a linear resin molded body in which three linear reinforcing portions were formed at equiangular intervals (120 ° intervals) on the outer peripheral surface of the core portion was produced. The core material is made of styrene elastomer (Kuraray, trade name Arneston JS20N), and the material of the filament reinforcement is water-soluble polyvinyl alcohol (Nippon Vinegar-Poval) , Trade name JP-05) was used.
実施例２
前述の製造装置を用い、３本の線状補強部が芯材部の外周面に等角度間隔（１２０°間隔）で形成された線条樹脂成形体を作製した。芯材部の材質としては、スチレン系のエラストマ（クラレ社製、商品名アーネストンＪＳ２０Ｎ）を用い、線条補強部の材質としては、アルコールに可溶な可溶性ポリアミド（東レ社製、商品名ＣＭ４０００）を用いた。
Example 2
Using the manufacturing apparatus described above, a linear resin molded body in which three linear reinforcing portions were formed at equiangular intervals (120 ° intervals) on the outer peripheral surface of the core portion was produced. As the material of the core part, styrene elastomer (trade name Arneston JS20N, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) is used, and as the material of the filament reinforcing part, soluble polyamide soluble in alcohol (trade name: CM4000, manufactured by Toray Industries, Inc.). ) Was used.
比較例１
前述の製造装置を用い、３本の線状補強部が芯材部の外周面に等角度間隔（１２０°間隔）で形成された線条樹脂成形体を作製した。芯材部と線状補強部の材質としては、スチレン系のエラストマ（クラレ社製、商品名アーネストンＪＳ２０Ｎ）を用いた。
Comparative Example 1
Using the manufacturing apparatus described above, a linear resin molded body in which three linear reinforcing portions were formed at equiangular intervals (120 ° intervals) on the outer peripheral surface of the core portion was produced. As the material for the core part and the linear reinforcing part, styrene elastomer (manufactured by Kuraray Co., Ltd., trade name Arneston JS20N) was used.
評価
実施例１，２で作製した線状樹脂成形体をフィラメントとして用い、溶融樹脂積層方式の３Ｄプリンタで３次元造形物の作製を行ったところ、容易に造形が可能であり、その後、線状補強部を溶解除去することで、柔軟性の高い造形物を得ることができた。これに対して、比較例１で作製した線条樹脂成形体は、３Ｄプリンタで造形材料として送り出すことができず、造形物を得ることができなかった。
When the linear resin moldings produced in Evaluation Examples 1 and 2 were used as filaments and a three-dimensional shaped article was produced with a molten resin lamination type 3D printer, modeling was possible easily, and then linear By dissolving and removing the reinforcing portion, it was possible to obtain a highly flexible model. On the other hand, the linear resin molded body produced in Comparative Example 1 could not be sent out as a modeling material by a 3D printer, and a modeled object could not be obtained.
この評価結果からも明らかなように、線状補強部を設けることで、３Ｄプリンタで容易な造形が可能な、また従来得ることのできなかった柔軟性の高い造形物を得ることが可能な線条樹脂成形体を実現することが可能であり、これを例えば３次元オブジェクトの原料素材として用いることで、より機能性の高いモデリングの実現が可能である。 As is clear from this evaluation result, by providing a linear reinforcing portion, a wire that can be easily shaped with a 3D printer and that can obtain a highly flexible shaped object that could not be obtained conventionally. It is possible to realize a strip resin molded body, and by using this as a raw material for a three-dimensional object, for example, modeling with higher functionality can be realized.
１０ 樹脂線条体
２１ 芯材部
２２ 線状補強部
３０ 製造ライン
３１ 押出機
３２ 金型
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ 金型部材
３３ サイジング装置
３７ 空冷槽
４２ 外径寸法測定装置
４３ 巻き取り装置
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３ 中央流路
ＣＲ 円環状流路
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３ 放射流路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
熱可塑性エラストマを含む芯材部と、
前記芯材部の外周面の一部に芯材部とは異なる材料で形成され、芯材部の長手方向に沿って延在する１以上の線状補強部とを有することを特徴とする線条樹脂成形体。 A linear resin molded body used in a hot melt lamination type 3D printer,
A core part containing a thermoplastic elastomer;
A line having one or more linear reinforcing portions formed of a material different from the core material portion on a part of the outer peripheral surface of the core material portion and extending along a longitudinal direction of the core material portion. Strip resin molding.
熱可塑性エラストマを含む芯材部と、前記芯材部の外周面の一部に芯材部とは異なる熱可塑性樹脂材料で形成され、芯材部の長手方向に沿って延在する１以上の線状補強部とを有する線条樹脂成形体を造形材料として用い、
前記線条樹脂成形体を溶融押し出しし、これを積層堆積することで３次元オブジェクトを造形した後、前記線状補強部を有機溶剤により溶解除去することを特徴とする３次元オブジェクトの造形方法。 In a method for modeling a three-dimensional object by a hot melt lamination type 3D printer,
A core material portion including a thermoplastic elastomer, and at least one or more of the core material portion formed of a thermoplastic resin material different from the core material portion and extending along a longitudinal direction of the core material portion. Using a linear resin molded body having a linear reinforcing part as a modeling material,
A method for forming a three-dimensional object, comprising: melting and extruding the linear resin molded body, forming a three-dimensional object by laminating and stacking the linear resin molded body, and then dissolving and removing the linear reinforcing portion with an organic solvent.
溶融混練した熱可塑性エラストマを押出機から連続的に押出しするとともに、押出された芯材部の外周面に対して芯材部とは異なる熱可塑性樹脂材料を供給して合流させ、芯材部の長手方向に沿って延在する１以上の線状補強部を形成することを特徴とする線条樹脂成形体の製造方法。
A method for producing a linear resin molded body used in a hot melt lamination type 3D printer,
The melted and kneaded thermoplastic elastomer is continuously extruded from the extruder, and a thermoplastic resin material different from the core material portion is supplied to the outer peripheral surface of the extruded core material portion so as to join together. One or more linear reinforcement parts extended along a longitudinal direction are formed, The manufacturing method of the linear resin molded object characterized by the above-mentioned.
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