JP5621400B2 - Modeling method - Google Patents
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Description
この発明は、結着液を介して結着された粒体からなる層を積み重ねることにより造形物を形成する造形方法に関する。 The present invention relates to a modeling method for forming a modeled object by stacking layers composed of particles bound via a binding liquid.
従来から、造形物を迅速に試作する方法(ラピッドプロトタイピング)として積層造形法が多用されている。積層造形法では、三次元CAD等による造形物のモデルを多数の二次元断面層に分割した後、各二次元断面層に対応する層状構造体を順次作成しつつ積層することによって造形物を形成する。 Conventionally, an additive manufacturing method is frequently used as a method (rapid prototyping) of a prototype quickly. In the additive manufacturing method, after a model of a three-dimensional CAD model is divided into a number of two-dimensional cross-sectional layers, a layered structure corresponding to each two-dimensional cross-sectional layer is sequentially formed and stacked to form a three-dimensional object. To do.
具体的には、例えば特許文献1に記載のように、まず、セラミックや金属等を含む粒体が層状に形成される。次いで、粒体からなる層の一部で粒体同士を結着させるための結着液が、例えばインクジェット式液滴吐出装置によって粒体からなる層に吐出される。そして粒体間の空隙に浸透した結着液がそれの硬化とともに粒体同士を結着させた結着部分によって、上記二次元断面層に対応する層状構造体が形成される。 Specifically, for example, as described in Patent Document 1, first, particles including ceramic, metal, or the like are formed in layers. Next, a binding liquid for binding the particles to each other in a part of the layer made of the particles is discharged to the layer made of the particles by, for example, an ink jet type droplet discharge device. Then, a layered structure corresponding to the two-dimensional cross-sectional layer is formed by a binding portion in which the binding liquid that has penetrated into the voids between the particles has bonded the particles together with hardening thereof.
以後同様に、これら粒体からなる層の形成と結着液の吐出とが交互に繰り返されることによって、層状構造体を有する層が積層された積層体を形成する。この積層体の各層における層状構造体以外の未結着部分は、積層される層を機械的に支持するサポート部として機能する。その後、積層体に水系液体を流すことにより上記未結着部分が除去されることで造形物が造形される。 Thereafter, similarly, the formation of a layer composed of these particles and the discharge of the binding liquid are alternately repeated to form a laminated body in which layers having a layered structure are laminated. The unbound portion other than the layered structure in each layer of the laminated body functions as a support portion that mechanically supports the laminated layers. Then, a modeling thing is modeled by removing the above-mentioned unattached part by pouring an aqueous liquid into a layered product.
ところで、粒体からなる層における未結着部分は、粒体同士が互いに機械的に支持しているだけであるため、造形過程における振動等によって粒体が移動しやすい状態にある。そして、粒体が過度に移動してしまうとなれば、未結着部分が変形したり崩壊したりする場合もある。こうした未結着部分の変形や崩壊は、積層される層の形状不良、ひいては該層に形成された結着部分によって構成される造形物の形状不良を招く。 By the way, the unbound portion in the layer composed of the particles is only in a state where the particles are mechanically supported by each other, and thus the particles are easily moved by vibration or the like in the modeling process. And if a granular object will move too much, an unbound part may change or collapse. Such deformation or collapse of the unbound portion causes a shape defect of the layer to be laminated, and consequently a shape defect of a shaped article constituted by the binding portion formed in the layer.
本発明は上記実状を鑑みてなされたものであり、その目的は、結着部分と未結着部分とからなる層を積層したのち該未結着部分を除去することにより結着部分からなる造形物を形成する造形方法において、未結着部分の形状に起因する造形物の形状不良を抑えた造形方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described actual situation, and the purpose of the present invention is to form a structure including a binding portion by laminating a layer including a binding portion and an unbound portion and then removing the unbound portion. In the modeling method which forms an object, it is providing the modeling method which suppressed the shape defect of the molded article resulting from the shape of an unbound part.
本発明の造形方法は、疎水性の粒体を結着液で結着することにより造形物を造形する造形方法であって、前記粒体を含む層であって相互に隣接する第1部分と第2部分とを含む前記層を形成する工程と、前記第1部分に結着液を塗布する工程と、前記第2部分に両親媒性ポリマーを水系溶媒に溶解させた調整液を塗布して該第2部分にのみ前記両親媒性ポリマーを含ませる工程とを繰り返して前記層を積層し、前記粒体同士が前記結着液を介して結着した前記第1部分である結着部分と前記第2部分である未結着部分とに区画された前記層の積層体を形成する積層体形成工程と、前記未結着部分を前記積層体から取り除く除去工程とを有し、前記積層体形成工程では、前記層が、前記粒体、前記粒体と水系溶媒とからなるスラリー、前記粒体と該粒体と同系であるモノマー及びオリゴマーの少なくとも一方からなる分散媒としての疎水性の液状体とからなるスラリーのいずれか一つを用いて形成される。 The modeling method of the present invention is a modeling method for modeling a modeled object by binding hydrophobic particles with a binding liquid, and is a layer including the particles and is adjacent to each other. A step of forming the layer including a second part; a step of applying a binder liquid to the first part; and a preparation liquid in which an amphiphilic polymer is dissolved in an aqueous solvent is applied to the second part. Repeating the step of including the amphiphilic polymer only in the second part, laminating the layers, and a binding part that is the first part in which the particles are bound via the binding liquid; A laminated body forming step of forming a laminated body of the layers partitioned into the unbound portion that is the second portion; and a removing step of removing the unbound portion from the laminated body. In the forming step, the layer includes the granule, a slurry composed of the granule and an aqueous solvent, and the granule. Particulate body and Ru is formed using any one of a slurry consisting of a hydrophobic liquid material as at least one consisting of a dispersion medium monomers and oligomers are syngeneic.
本発明の造形方法によれば、塗布された調整液が未結着部分に浸透することにより該未結着部分では、両親媒性ポリマーが有する疎水性の部分によって粒体同士が架橋された状態になるとともに、両親媒性ポリマーが有する親水性の部分によって粒体が均一に分散した状態となる。そのため、両親媒性ポリマーによる粒体同士の架橋構造により未結着部分の機械的な強度を高めることができることから、未結着部分の形状不良を抑えることができる。それゆえに、未結着部分の形状に起因した造形物の形状不良を抑えることができる。しかも、未結着部分のみに両親媒性ポリマーを含ませることから、結着部分に両親媒性ポリマーを混入させることなく造形物を造形することもできる。 According to the modeling method of the present invention, the applied adjustment liquid penetrates into the unbound portion, and in the unbound portion, the particles are cross-linked by the hydrophobic portion of the amphiphilic polymer. In addition, the particles are uniformly dispersed by the hydrophilic portion of the amphiphilic polymer. Therefore, since the mechanical strength of the unbound portion can be increased by the cross-linked structure of the particles by the amphiphilic polymer, the shape defect of the unbound portion can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the shape defect of the shaped product due to the shape of the unbound portion. Moreover, since the amphiphilic polymer is included only in the unbound portion, it is possible to form a modeled object without mixing the amphiphilic polymer in the bound portion.
この造形方法は、前記疎水性の粒体を含む犠牲層を最下層として基体に形成し、前記犠牲層に前記調整液を塗布する犠牲層形成工程を有する。
この造形方法では、基体上に形成する最下層として、疎水性の粒体を含む層に上記調整液を塗布した犠牲層が設けられる。そのため、積層体を基体から剥離する際には、上記犠牲層を除去する、あるいは、犠牲層と基体とを剥離させるようにすればよい。また、上記調整液が塗布されることで犠牲層の形状不良が抑えられることから、該犠牲層に積層される層も形状不良が抑えられる。それゆえに、積層体を基体から剥離する際に造形物に掛かる力や犠牲層に積層される層の形状に起因した造形物の形状不良、特に、犠牲層の直上の層に形成される部位における形状不良を抑えることができる。
This modeling method includes a sacrificial layer forming step in which a sacrificial layer including the hydrophobic particles is formed on the base as a lowermost layer, and the adjustment liquid is applied to the sacrificial layer.
In this modeling method, a sacrificial layer obtained by applying the adjustment liquid to a layer containing hydrophobic particles is provided as the lowermost layer formed on the substrate. Therefore, when the laminate is peeled from the substrate, the sacrificial layer may be removed or the sacrificial layer and the substrate may be peeled off. Moreover, since the shape defect of a sacrificial layer is suppressed by applying the said adjustment liquid, the shape defect of the layer laminated | stacked on this sacrificial layer is also suppressed. Therefore, when the laminate is peeled from the substrate, the force applied to the modeled object or the shape of the modeled object due to the shape of the layer stacked on the sacrificial layer, particularly in the part formed in the layer immediately above the sacrificial layer Shape defects can be suppressed.
この造形方法では、前記調整液は、各層において、前記結着液を塗布するまえに塗布される。
ここで、調整液が浸透した部分には結着液が浸透しにくくなることから、上記造形方法では、調整液が浸透した部分に沿うように結着液の浸透が抑えられる。また、結着液や調整液は、塗布された位置からおよそ等方的に層内へ浸透していくものと考えられる。これらのことから、上記造形方法のように結着液よりも調整液を先に塗布した場合、調整液の浸透領域は塗布された位置から下の層に近い部分ほど層の面方向に幅狭となり、結着液の浸透領域は下の層に近い部分ほど幅広となる。反対に、調整液よりも結着液を先に塗布した場合には、結着液の浸透領域は塗布された位置から下の層に近い部分ほど層の面方向に幅狭となり、調整液の浸透領域は下の層に近い部分ほど幅広となる。つまり、上述した造形方法によれば、各層における結着部分とその直前の層における結着部分との接触面積が大きくなることから、結着部分同士の密着性を高めることができる。特に、直前の層の結着部分に比べて幅狭な結着部分を形成する場合に有効である。
In this modeling method, the adjustment liquid is applied to each layer before applying the binding liquid.
Here, since it becomes difficult for the binding liquid to permeate into the portion into which the adjustment liquid has permeated, in the modeling method, the permeation of the binding liquid is suppressed along the portion into which the adjustment liquid has permeated. In addition, it is considered that the binding liquid and the adjustment liquid penetrate into the layer approximately isotropically from the applied position. Therefore, when the adjustment liquid is applied earlier than the binding liquid as in the above-described modeling method, the penetration area of the adjustment liquid is narrower in the surface direction of the layer as the portion closer to the lower layer from the applied position. Thus, the penetration region of the binding liquid becomes wider as it is closer to the lower layer. On the other hand, when the binding liquid is applied earlier than the adjustment liquid, the permeation area of the binding liquid becomes narrower in the surface direction of the layer from the position where the binding liquid is closer to the lower layer. The permeation region becomes wider at the portion closer to the lower layer. That is, according to the modeling method described above, the contact area between the binding portion in each layer and the binding portion in the immediately preceding layer is increased, so that the adhesion between the binding portions can be enhanced. In particular, it is effective when forming a binding portion that is narrower than the binding portion of the immediately preceding layer.
この造形方法では、前記調整液は、各層において、前記結着液を硬化させたあとで塗布される。
ここで、調整液が浸透した部分には結着液が浸透しにくくなるものの、結着液を硬化させる前に調整液が塗布される場合には、結着部分となる部分にまで調整液が浸透してしまうことで両親媒性ポリマーが混入した造形物が造形されてしまう虞がある。この点、この造形方法のように、結着液を硬化させたあとで調整液を塗布することによって、結着部分への調整液の浸透が防止され、両親媒性ポリマーの混入が確実に抑えられた造形物を造形することができる。
In this modeling method, the adjustment liquid is applied in each layer after the binding liquid is cured.
Here, although it is difficult for the binding liquid to penetrate into the portion where the adjustment liquid has penetrated, if the adjustment liquid is applied before the binding liquid is cured, the adjustment liquid will reach the portion that becomes the binding portion. There is a possibility that a modeled object in which the amphiphilic polymer is mixed will be modeled. In this regard, by applying the adjustment liquid after curing the binding liquid as in this modeling method, the penetration of the adjustment liquid into the binding portion is prevented, and the mixing of the amphiphilic polymer is reliably suppressed. The modeled object can be modeled.
この造形方法では、前記調整液は、インクジェット法を用いて塗布される。
この造形方法のようにインクジェット法を用いて調整液を塗布することにより、調整液を塗布する位置や塗布量に関して液滴の単位で変更することが可能である。これにより、例えば結着部分に近い位置では少ない量の液滴を用いて塗布し、遠い位置では多い量の液
滴を用いて塗布する等、調整液の塗布に関する自由度を向上させることができる。
In this modeling method, the adjustment liquid is applied using an inkjet method.
By applying the adjustment liquid using the inkjet method as in this modeling method, it is possible to change the position where the adjustment liquid is applied and the application amount in units of droplets. Thereby, for example, it is possible to improve the degree of freedom related to the application of the adjustment liquid, such as applying with a small amount of droplets at a position close to the binding portion and applying with a large amount of droplets at a distant position. .
この造形方法では、前記両親媒性ポリマーは、ポリビニルアルコールである。
この造形方法のように、疎水性の粒体及び水系溶媒と親和性を有する両親媒性ポリマーとしては、ポリビニルアルコールを採用することが可能である。ポリビニルアルコールは、主鎖として直鎖状の炭化水素を有するとともに、側鎖として親水性の官能基であるヒドロキシル基を有する。ポリビニルアルコールには、その単位構造当りにおよそ一つのヒドロキシル基が含まれることから、該ポリビニルアルコールは、疎水性の粒体との親和性を主鎖によって維持しつつ、水系溶媒との親和性が高いものとなる。それゆえに、両親媒性ポリマーとしてポリビニルアルコールを含む調整液が浸透した部位においては、これを構成する粒体を均一に分散させることができる。すなわち、未結着部分内における機械的強度のばらつきを抑えることができる。
In this modeling method, the amphiphilic polymer is polyvinyl alcohol.
As in this modeling method, polyvinyl alcohol can be used as the amphiphilic polymer having affinity with the hydrophobic particles and the aqueous solvent. Polyvinyl alcohol has a linear hydrocarbon as a main chain and a hydroxyl group which is a hydrophilic functional group as a side chain. Since polyvinyl alcohol contains approximately one hydroxyl group per unit structure, the polyvinyl alcohol maintains affinity with hydrophobic particles by the main chain and has affinity with an aqueous solvent. It will be expensive. Therefore, in the portion where the adjustment liquid containing polyvinyl alcohol as the amphiphilic polymer has permeated, the particles constituting the same can be uniformly dispersed. That is, variation in mechanical strength in the unbound portion can be suppressed.
以下、本発明に係る造形方法の一実施の形態について、図1〜図4を参照して説明する。
まず、本実施の形態における造形方法の手順について説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る造形方法の手順を示すフローチャートである。図1に示されるように、この造形方法では、まず、造形用スラリーを用いた犠牲層形成工程(ステップS10)が実施される。次に、造形用スラリーを用いたスラリー層形成工程(ステップS21)、PVA溶液滴下工程(ステップS22)、紫外線硬化樹脂滴下工程(ステップS23)、紫外線照射工程(ステップS24)が繰り返し実施される積層体形成工程(ステップS20)が実施される。そして、除去工程(ステップS30)が実施される。
Hereinafter, an embodiment of a modeling method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the procedure of the modeling method in the present embodiment will be described. FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a modeling method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in this modeling method, a sacrificial layer forming step (step S10) using a modeling slurry is first performed. Next, a lamination process in which a slurry layer forming step (step S21) using a modeling slurry, a PVA solution dropping step (step S22), an ultraviolet curable resin dropping step (step S23), and an ultraviolet irradiation step (step S24) are repeatedly performed. A body formation process (step S20) is implemented. And a removal process (step S30) is implemented.
次に、上述した造形方法に用いられる造形用スラリーの組成について説明する。本実施形態に用いられる造形用スラリーは、2つの材料である疎水性粒体、水系溶媒が混練された懸濁物である。 Next, the composition of the molding slurry used in the above-described modeling method will be described. The modeling slurry used in this embodiment is a suspension in which two materials, a hydrophobic particle and an aqueous solvent, are kneaded.
上記疎水性粒体は、造形用スラリーを用いて形成される造形物の主要な構成材料である。疎水性粒体には、疎水性の樹脂の粒体、例えばアクリル樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、アクリルシリコーン樹脂粉末、ポリエチレン樹脂粉末、及びポリエチレンアクリル酸共重合樹脂粉末を用いることができる。なお、本実施の形態における疎水性粒体とは、100gの水系溶媒に対して1g以上溶解しない粒体のことである。 The hydrophobic particles are a main constituent material of a modeled object formed using a modeling slurry. As the hydrophobic particles, hydrophobic resin particles such as acrylic resin powder, silicone resin powder, acrylic silicone resin powder, polyethylene resin powder, and polyethylene acrylic acid copolymer resin powder can be used. In addition, the hydrophobic particle | grains in this Embodiment are the particle | grains which do not melt | dissolve 1g or more with respect to 100g of aqueous solvents.
上記水系溶媒に対しては、造形物を構成する疎水性粒体の溶解度が上述のように低い。そのため、溶媒への溶解や溶媒の吸収に起因する疎水性粒体の変性が起こり難い。それゆえに、疎水性粒体の飛散を抑制する媒質として好ましい。なお、水系溶媒とは水、及び無機塩の水溶液等の非有機系溶媒を含むものであって、このうち水が水系溶媒として用いられることが好ましい。また、上記水系溶媒は、水に水溶性の有機溶媒を添加したものであってもよい。 With respect to the aqueous solvent, the solubility of the hydrophobic particles constituting the modeled object is low as described above. Therefore, it is difficult for the hydrophobic particles to be modified due to dissolution in the solvent or absorption of the solvent. Therefore, it is preferable as a medium for suppressing scattering of hydrophobic particles. The aqueous solvent includes water and a non-organic solvent such as an aqueous solution of an inorganic salt. Of these, water is preferably used as the aqueous solvent. Further, the aqueous solvent may be one obtained by adding a water-soluble organic solvent to water.
上記2つの材料が混練されたスラリー中では、各粒体が互いに独立して存在するとともに、各粒体は水系溶媒によって覆われた状態で存在する。そのため、造形物の形成に際して、スラリーに振動等が与えられたとしても、疎水性の粒体を覆っている水系溶媒が抵抗
となることで周囲への粒体の飛散が抑制される。
In the slurry in which the above two materials are kneaded, each particle is present independently of each other, and each particle is present in a state covered with an aqueous solvent. Therefore, even when vibration or the like is given to the slurry during formation of the modeled object, the aqueous solvent covering the hydrophobic particles becomes a resistance, so that scattering of particles to the surroundings is suppressed.
次に、上述した造形方法において用いられる調整液としてのPVA溶液について説明する。PVA溶液は、両親媒性ポリマーとしてポリビニルアルコール(PVA:polyvinyl alcohol)を水系溶媒に溶解させた溶液である。 Next, the PVA solution as the adjustment liquid used in the above-described modeling method will be described. The PVA solution is a solution in which polyvinyl alcohol (PVA: polyvinyl alcohol) is dissolved in an aqueous solvent as an amphiphilic polymer.
両親媒性である両親媒性ポリマーは、親水性の部分による水系溶媒との親和性によって水系溶媒に溶解するとともに、上述した造形用スラリーに混ぜると、疎水性の部分による疎水性粒体との親和性によって該疎水性粒体の溶媒中への分散作用を発現する。また、造形用スラリーに両親媒性ポリマーを混ぜると、スラリー中にある疎水性粒体が両親媒性ポリマーの疎水性の部分によって互いに架橋された状態にもなるため、この疎水性粒体の架橋構造によって機械的な強度が向上することになる。なお、造形用スラリーに両親媒性ポリマーを含ませることによって、疎水性粒体が粒体間の架橋によって形成された構造中に保持されることから、振動等による粒体の飛散がより抑制される。 The amphiphilic polymer, which is amphiphilic, dissolves in the aqueous solvent due to the affinity with the aqueous solvent due to the hydrophilic portion, and when mixed with the above-described molding slurry, the amphiphilic polymer is mixed with the hydrophobic particles due to the hydrophobic portion. The dispersion action of the hydrophobic particles in the solvent is expressed by affinity. In addition, when the amphiphilic polymer is mixed with the slurry for modeling, the hydrophobic particles in the slurry are also crosslinked with each other by the hydrophobic portion of the amphiphilic polymer. The mechanical strength is improved depending on the structure. In addition, by including an amphiphilic polymer in the molding slurry, the hydrophobic particles are held in the structure formed by cross-linking between the particles, so that scattering of the particles due to vibration or the like is further suppressed. The
こうした両親媒性ポリマーとしては、主鎖である炭化水素鎖と、側鎖である親水性の官能基とを有する材料を用いることができる。本実施の形態ではポリビニルアルコールを用いている。ポリビニルアルコールの構造を以下に示す。 As such an amphiphilic polymer, a material having a hydrocarbon chain as a main chain and a hydrophilic functional group as a side chain can be used. In this embodiment, polyvinyl alcohol is used. The structure of polyvinyl alcohol is shown below.
(a)まず、酢酸(CH3COOH)とエステル化した構造を有する酢酸ビニル(CH3COOCH=CH2)を重合することによって、ポリ酢酸ビニルを生成する。
(b)ポリ酢酸ビニルのエステル結合を加水分解(鹸化)して、−C=OCH3を−Hに置換する。
(A) First, polyvinyl acetate is produced by polymerizing acetic acid (CH 3 COOH) and vinyl acetate having a structure esterified (CH 3 COOCH═CH 2 ).
(B) Hydrolyze (saponify) the ester bond of polyvinyl acetate to replace —C═OCH 3 with —H.
そのため、ポリビニルアルコールは、上記化学式(1)に示されるように、側鎖に官能基としてヒドロキシル基(−OH)の他に、一部−OC=OCH3基を有している。また、ポリビニルアルコールと総称される物質には、上記加水分解の度合いの違いに起因して、ポリ酢酸ビニルの重合度に対する、ヒドロキシル基の数の比が異なるものが含まれる。こうした重合度に対するヒドロキシル基の数の比の百分率は鹸化度と呼ばれ、ポリビニルアルコールの特性を示す指標として用いられている。 Therefore, as shown in the chemical formula (1), polyvinyl alcohol has a part of —OC═OCH 3 group in addition to a hydroxyl group (—OH) as a functional group in the side chain. Substances collectively referred to as polyvinyl alcohol include substances having different ratios of the number of hydroxyl groups to the degree of polymerization of polyvinyl acetate due to the difference in the degree of hydrolysis. The percentage of the ratio of the number of hydroxyl groups to the degree of polymerization is called the degree of saponification and is used as an indicator of the characteristics of polyvinyl alcohol.
また、ポリビニルアルコールの特性を示す指標としては、上記化学式(1)に示される単位構造の重合数である重合度も用いられている。
これら鹸化度と重合度には以下のような傾向がある。
Further, as an index indicating the characteristics of polyvinyl alcohol, the degree of polymerization, which is the number of polymerizations of the unit structure represented by the chemical formula (1), is also used.
These saponification degrees and polymerization degrees have the following tendencies.
(ア)鹸化度が大きい程、親水性が増大するため、水系溶媒に対する溶解度が大きくなる。
(イ)ただし、一般的に部分鹸化型と呼ばれる鹸化度86以上の範囲では、鹸化度が100%に近づく程結晶化しやすくなるため、水系溶媒に対する溶解度が小さくなる。
(A) Since the hydrophilicity increases as the degree of saponification increases, the solubility in an aqueous solvent increases.
(A) However, in the range of saponification degree 86 or more, which is generally referred to as a partially saponified type, crystallization becomes easier as the saponification degree approaches 100%, so that the solubility in an aqueous solvent decreases.
(ウ)鹸化度が小さい程、疎水性が増大するため、水系溶媒に対する溶解度が小さくなる。
(エ)重合度が大きい程、ポリビニルアルコールが含まれる構造体の機械的強度が増大する。
(C) Since the hydrophobicity increases as the degree of saponification decreases, the solubility in aqueous solvents decreases.
(D) The greater the degree of polymerization, the greater the mechanical strength of the structure containing polyvinyl alcohol.
(オ)重合度が小さい程、水系溶媒、特に冷水に対する溶解度が大きくなる。
ここで、上記積層造形法では、隣接する層の接合面において、前の層の界面に存在するポリビニルアルコールが、積層される造形用スラリーの溶媒に溶解してしまう。そのため、ポリビニルアルコールの溶解度合いによっては、PVA溶液が塗布された部分に重なるように形成される結着部分には、ポリビニルアルコールが多く混入されてしまう虞がある。
(E) The smaller the degree of polymerization, the greater the solubility in aqueous solvents, particularly cold water.
Here, in the layered manufacturing method, the polyvinyl alcohol existing at the interface of the previous layer is dissolved in the solvent of the layered modeling slurry on the joint surface of the adjacent layers. Therefore, depending on the degree of dissolution of polyvinyl alcohol, a large amount of polyvinyl alcohol may be mixed in the binding portion formed so as to overlap the portion where the PVA solution is applied.
この点、造形用スラリーに含まれる水系溶媒が水であるときには、積層される造形用スラリーへのポリビニルアルコールの混入を抑えるうえでは、上記(ア)〜(オ)に基づき、PVA溶液におけるポリビニルアルコールの重合度を600以上1700以下とすることが好ましい。加えて、鹸化度を86以上96以下とすることも好ましい。これらによれば、積層される造形用スラリーに対してポリビニルアルコールが溶解し難くなることから、結着部分への両親媒性ポリマーの混入を抑えることができる。 In this respect, when the aqueous solvent contained in the modeling slurry is water, the polyvinyl alcohol in the PVA solution is based on the above (a) to (e) in order to suppress the mixing of the polyvinyl alcohol into the laminated molding slurry. The degree of polymerization is preferably 600 or more and 1700 or less. In addition, the degree of saponification is preferably 86 to 96. According to these, since it becomes difficult for polyvinyl alcohol to melt | dissolve with respect to the slurry for modeling to be laminated | stacked, mixing of an amphiphilic polymer to a binding part can be suppressed.
次に、上記組成の造形用スラリーを用いた造形方法について、図1〜図4を参照してさらに詳細に説明する。図2,3,4は、上記各工程にて実施される処理を模式的に示している。 Next, a modeling method using the modeling slurry having the above composition will be described in more detail with reference to FIGS. 2, 3, and 4 schematically show processing performed in each of the above steps.
図1に示したように、この造形方法では、まず、犠牲層形成工程(ステップS10)が実施される。犠牲層形成工程では、まず、図2(a)に示されるように、例えばガラス基板やプラスチックシート等の基板11(基体)上に、例えば厚さが200μmになるように、上記造形用スラリーを塗布することによって、スラリーからなる層の最下層としての犠牲層12を形成する。なお、造形用スラリーの塗布には、公知の方法であるスキージ法、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、及びスピンコート法等、基板11上に略均一な厚さを有したスラリーの層を形成可能な方法を用いることができる。
As shown in FIG. 1, in this modeling method, a sacrificial layer forming step (step S10) is first performed. In the sacrificial layer forming step, first, as shown in FIG. 2A, the modeling slurry is applied on a substrate 11 (base) such as a glass substrate or a plastic sheet so as to have a thickness of 200 μm, for example. By applying, a
続いて犠牲層形成工程では、図2(b)に示されるように、犠牲層12の全域に対して液滴吐出装置31からPVA溶液Fをインクジェット法により吐出する。犠牲層12の表面に吐出されたPVA溶液Fは、疎水性粒体によって形成されている空間を通じて犠牲層12の全体に浸透する。なお、図ではPVA溶液Fが浸透した領域にドットを付している。これにより、犠牲層12は、該犠牲層12を構成する粒体同士に架橋構造が形成されることで機械的強度が高められるとともに、粒体が均一に分散されることで機械的強度のばらつきが抑えられる。その結果、犠牲層12の形状不良を抑えることができることから、犠牲層12の形状に起因して、該犠牲層12に積層されるスラリー層の形状不良が引き起こされることもない。
Subsequently, in the sacrificial layer forming step, as shown in FIG. 2B, the PVA solution F is ejected from the
次いで、積層体形成工程(ステップS20)が実施される。この積層体形成工程(ステップS20)は、図1に示したように、スラリー層形成工程(ステップS21)、PVA溶液滴下工程(ステップS22)、紫外線硬化樹脂滴下工程(ステップS23)、紫外線照射工程(ステップS24)が順に繰り返し実施されて犠牲層12に積層体40(図4(b)参照)を形成する工程である。なお、本実施形態では、図4(c)に示す造形物20を造形する場合について説明する。この造形物20は、後述する5つの結着部分22a,22b,22c,22d、22eを順に積層したものである。
Subsequently, a laminated body formation process (step S20) is implemented. As shown in FIG. 1, this laminated body forming step (step S20) includes a slurry layer forming step (step S21), a PVA solution dropping step (step S22), an ultraviolet curable resin dropping step (step S23), and an ultraviolet irradiation step. (Step S24) is a process in which the stacked body 40 (see FIG. 4B) is formed on the
まず、スラリー層形成工程(ステップS21:図3(a))にて、厚さが100μmになるように、上記スラリーを塗布して第1層目のスラリー層21aを形成する。なお、スラリー層21aの形成に際しても、犠牲層12の形成時と同様、上記公知の方法を用いることができる。
First, in the slurry layer forming step (step S21: FIG. 3A), the slurry is applied to form a
次に、PVA溶液滴下工程(ステップS22:図3(b))にて、スラリー層21a内において、造形物20を構成する結着部分22a以外の部分となる未結着部分23aに、液滴吐出装置31からPVA溶液Fをスラリー層21aにインクジェット法により吐出する。この液滴吐出装置31によるPVA溶液Fの吐出は、スラリー層21aにおけるPVA溶液Fの吐出に関する情報を規定した吐出データに基づいて行われる。この吐出データは、例えば造形物20の断面データに基づいて予め生成されるデータであって、PVA溶液Fの吐出位置やその位置における吐出回数などが規定されているデータである。インクジェット法では、PVA溶液Fの吐出位置や吐出量に関して液滴の単位で変更することが可能である。これにより、例えば結着部分22aに近い位置では少ない量の液滴を用いて塗布し、遠い位置では多い量の液滴を用いて塗布する等、PVA溶液Fの塗布に関する自由度を向上させることができる。スラリー層21aの表面に吐出されたPVA溶液Fは、疎水性粒体によって形成されている空間を通じてスラリー層21aに浸透し、やがて裏面等に到達する。このようにPVA溶液Fを塗布することによって未結着部分23aは、両親媒性ポリマーによる粒体同士の架橋構造が形成されることで機械的強度が高められるとともに、粒体が均一に分散されることで未結着部分23a内における機械的強度のばらつきが抑えられる。その結果、未結着部分23aの形状不良を抑えることができる。
Next, in the PVA solution dropping step (step S22: FIG. 3B), droplets are applied to the unbound
続いて、紫外線硬化樹脂滴下工程(ステップS22:図3(c))にて、上記スラリー層21aにおいて造形物20の一部を構成する結着部分22aに、液滴吐出装置31から結着液としての紫外線硬化樹脂を含んだUVインクIをインクジェット法により吐出する。なお、図では、UVインクIが浸透した結着部分に斜線を付している。ここで、結着部分22a内には、疎水性粒体同士は互いに所定の空間を有して配置されているとともに、空間中には水が充填されている。そのため、スラリー層21aの上方から、該スラリー層21aの表面に向かって吐出されたUVインクIは、上述の空間を通ってスラリー層21aの裏面に到達するようになる。つまり、結着部分22aの全体にUVインクIが浸透するため、該結着部分22aの機械的強度が向上する。
Subsequently, in the ultraviolet curable resin dropping step (step S22: FIG. 3C), the binding liquid is supplied from the
このようにUVインクIの滴下された結着部分22aは、紫外線L(図4(a)参照)の照射により硬化して、両親媒性ポリマーを含むことなく、造形物20の一部を構成する。他方、両親媒性ポリマーを含ませることで機械的強度が高められた未結着部分23aは、該スラリー層21aに形成された結着部分22aや、スラリー層21aの次の層である第2層目のスラリー層21b等を機械的に支持するサポート部として機能させることができる。これにより、図4(c)に示すように、結着部分22bが結着部分22aよりも外側に張り出している造形物20を形成する場合であっても、結着部分22bを支持するサポート部を別途形成する必要がない。また、張り出し部分の直下に未結着部分23aが存在する状態で該張り出し部に関わる工程が実施されることから、造形物20の形成途中に
おいて張り出し部分が欠けることを抑制できる。
Thus, the binding
上記UVインクIには、カチオンを活性種とする重合反応によって硬化するカチオン重合型の紫外線硬化樹脂を含むものと、ラジカルを活性種とする重合反応によって硬化するラジカル重合型の紫外線硬化樹脂を含むものとがある。本実施の形態においては、これらのいずれに属するUVインクIも用いることができる。ただし、当該UVインクIは、スラリー層21aの結着部分22aに滴下された後、結着部分22aに含まれる疎水性粒体と共々、硬化させるものである。そのため、UVインクI、特に紫外線硬化樹脂と疎水性粒体とには、相溶性を有する材料を選択することが好ましい。つまり、UVインクIと疎水性粒体には同系の材料を用いること、例えばアクリル系のUVインクIと、アクリル樹脂粉末とを用いることが好ましい。あるいは、UVインクIと、該UVインクIと同系の材料が表面に導入された疎水性粒体とを用いること、例えばアクリル系UVインクIとアクリルシリコーン樹脂粉末とを用いることが好ましい。つまり、ここでいう同系とは、疎水性粒体を構成する繰り返し単位構造の主骨格と、UVインクIに含まれる樹脂の単位構造の主骨格とが同一であることを意味している。また同系とは、該単位構造における側鎖官能基や該単位構造における主骨格の一部が異なるものの、疎水性液状体と上記樹脂との相互作用が疎水性粒体間の相互作用と略同じになる程度に、該単位構造の主骨格同士が一部重複することを意味している。それゆえに、疎水性粒体及び上記樹脂がそれぞれ共重合体である場合には、これらに含まれる原子の組成比が一致していないものも同系であるとする。
The UV ink I includes a cationic polymerization type ultraviolet curable resin that cures by a polymerization reaction using a cation as an active species, and a radical polymerization type ultraviolet curable resin that cures by a polymerization reaction using a radical as an active species. There is a thing. In the present embodiment, any of these UV inks I can be used. However, the UV ink I is dropped onto the binding
その後、紫外線照射工程(ステップS24:図4(a))にて、上記スラリー層21a全体に紫外線Lが照射されることによって、結着部分22aが硬化される。なお、紫外線Lは、スラリー層21aの全体に照射されなくともよく、少なくともスラリー層21aのうちの結着部分22aに照射されればよい。また、紫外線Lの照射は、例えば上記液滴吐出装置31に搭載された紫外線照射装置によって、結着部分22aへのUVインクIの滴下と交互に行うことも可能であり、また該液滴吐出装置31とは別に設けられた紫外線照射装置によって、スラリー層毎に行うことが可能である。こうしてUVインクIが硬化された結着部分22aは、造形用スラリーの疎水性粒体とUVインクIの紫外線硬化樹脂とによって構成される。すなわち、結着部分22aに両親媒性ポリマーを含ませることなく造形物20を造形することができる。
Thereafter, in the ultraviolet irradiation step (step S24: FIG. 4A), the entire portion of the
上述したスラリー層形成工程(ステップS21)から上記紫外線照射工程(ステップS24)までの4工程が、造形物20を構成する結着部分22a,22b,22c,22d,22eの全てが形成されるまで繰り返し実施される。このように、スラリー層形成工程から紫外線照射工程までの4工程を順に繰り返すことにより、複数の層から構成される積層体40(図4(b)参照)を形成することができるため、当該造形方法によって形成される造形物20の形状に係る自由度が高くなる。
The four steps from the slurry layer forming step (step S21) to the ultraviolet irradiation step (step S24) described above are performed until all of the
なお、本実施の形態では、紫外線硬化樹脂滴下工程(ステップS23)の前にPVA溶液滴下工程(ステップS22)を実施した。PVA溶液Fが浸透した部分にはUVインクIが浸透しにくくなるため、UVインクIの浸透は、PVA溶液Fが浸透した部分に沿う位置で抑えられる。また、スラリー層に吐出されたPVA溶液F及びUVインクIは、吐出された位置からおよそ等方的に浸透していくものと考えられる。これらのことから、PVA溶液F及びUVインクIのうち、スラリー層21aに先に吐出された方が、下の層に近い部分ほどスラリー層の面方向において幅狭になる。すなわち、上述した構成によれば、図4(b)に拡大して示すように、後に吐出されるUVインクIが浸透する結着部分22eは、下の層に近い部分ほど幅広になる。そのため、結着部分22dと結着部分22eとの接触面積が大きくなることから、結着部分22d,22eの密着性を高めることができる。特に、結着部分22d,22eのように、直前の層の結着部分22dに比べて幅狭
な結着部分を積層する場合に有効である。
In the present embodiment, the PVA solution dropping step (step S22) is performed before the ultraviolet curable resin dropping step (step S23). Since it is difficult for the UV ink I to permeate the portion where the PVA solution F has permeated, the permeation of the UV ink I is suppressed at a position along the portion where the PVA solution F has permeated. Further, it is considered that the PVA solution F and the UV ink I ejected to the slurry layer penetrate approximately isotropically from the ejected position. For these reasons, the portion of the PVA solution F and UV ink I that is discharged first to the
積層体形成工程(ステップS20)によって犠牲層12の上に積層体40が形成されると、次の除去工程(ステップS30)にて、積層体40から未結着部分23a,23c,23d,23eが除去される。未結着部分23a,23c,23d,23eの除去は、上記基板11とともに積層体40を水系の液体中、例えば水中に浸すこと、積層体に水を所定の圧力で流すこと等によって行うことができる。そして、除去工程が実施されることによって、各結着部分22a,22b,22c,22d,22eが積層された造形物20が形成される。
When the
なお、除去工程に用いられた水には未結着部分23a〜23eを構成していた疎水性粒体が含まれている。上述のように、未結着部分23a〜23eを構成する疎水性粒体は水に溶解し難いため、上記水を濾過する等によって疎水性粒体を抽出することができる。つまり、上記除去工程に続いて、疎水性粒体の抽出工程を行うようにしてもよい。こうして抽出された疎水性粒体は、スラリーの構成材料として再利用することができる。
・造形用スラリー
(A)疎水性粒体 シャリーヌR−170S(粒径30μm)(日信化学工業(株)製)(シャリーヌ:登録商標)
(B)水系溶媒 水
・組成比 (A):(B)=7:3.1(単位g)
・各スラリー層の厚さ 100μm
・UVインク アクリル系のUVインク
・PVA溶液
(C)水系溶媒 水
(D)両親媒性ポリマー ポバールJM−17L(日本酢ビ・ポバール(株)製、重合度1700、鹸化度95.0〜97.0(96))
・組成比 (C):(D)=3.1:0.22(単位g)
以上説明したように、本実施の形態に係る造形方法によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
In addition, the water used for the removal process includes the hydrophobic particles constituting the unbound
-Slurry for modeling (A) Hydrophobic granules Charine R-170S (
(B) Aqueous solvent Water / composition ratio (A) :( B) = 7: 3.1 (unit: g)
・ Thickness of each slurry layer 100μm
UV ink Acrylic UV ink PVA solution (C) Aqueous solvent Water (D) Amphiphilic polymer Poval JM-17L (manufactured by Nippon Vinegar Poval Co., Ltd., polymerization degree 1700, saponification degree 95.0 to 97) 0.0 (96))
Composition ratio (C) :( D) = 3.1: 0.22 (unit: g)
As described above, according to the modeling method according to the present embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1)積層体形成工程(ステップS20)において、疎水性粒体、水系溶媒が混練された造形用スラリーを用いてスラリー層21a〜21eを形成するとともに、造形物20を構成する結着部分22a〜22e以外の未結着部分23a〜23eにPVA溶液Fを塗布した。
(1) In the laminated body forming step (step S20), the slurry layers 21a to 21e are formed using the slurry for modeling in which the hydrophobic particles and the aqueous solvent are kneaded, and the
こうした構成によれば、UVインクIが硬化された結着部分22a〜22eを、造形用スラリーの疎水性粒体とUVインクIの紫外線硬化樹脂とによって形成することができる。また、未結着部分23a〜23eの機械的強度が高められることで、未結着部分23a〜23eの形状不良を抑えることができる。それゆえに、結着部分22a〜22eに両親媒性ポリマーを混入させることなく造形物20を形成可能であるとともに、未結着部分23a〜23eの形状に起因した造形物20の形状不良を抑えることができる。
According to such a configuration, the binding
(2)疎水性粒体、水系溶媒を混練した造形用スラリーを用いて各層を形成した。こうした構成によれば、スラリー中では疎水性粒体が水系溶媒に覆われた状態で存在することから、疎水性粒体が周辺に飛散することを抑えることができる。 (2) Each layer was formed using a slurry for modeling in which hydrophobic particles and an aqueous solvent were kneaded. According to such a configuration, since the hydrophobic particles are present in the slurry in a state of being covered with the aqueous solvent, it is possible to suppress the scattering of the hydrophobic particles to the periphery.
(3)PVA溶液Fが塗布される犠牲層12を形成する犠牲層形成工程(ステップS10)を設け、該犠牲層12に積層体40を形成した。
こうした構成によれば、積層体40を基板11から剥離させる際には、犠牲層12を除去する、あるいは犠牲層12を基板11から剥離させるようにすればよい。また、PVA
溶液Fが塗布されることで犠牲層12の形状不良が抑えられることから、該犠牲層12に積層されるスラリー層21aも形状不良が抑えられる。それゆえに、積層体40を基板11から剥離する際に造形物20に掛かる力や犠牲層12に積層されるスラリー層21aの形状に起因した造形物20の形状不良、特に、犠牲層12の直上の層に形成される結着部分22aにおける形状不良を抑えることができる。
(3) A sacrificial layer forming step (step S10) for forming the
According to such a configuration, when the laminate 40 is peeled from the
By applying the solution F, the shape defect of the
(4)積層体形成工程(ステップS20)において、PVA溶液滴下工程(ステップS22)を紫外線硬化樹脂滴下工程(ステップS23)よりも先に実施した。
こうした構成によれば、各層において、直前の層に近づくほど幅広な結着部分を形成することができる。その結果、直前の層における結着部分との接触面積が大きくなることから、結着部分同士の密着性を高めることができる。
(4) In the laminated body forming step (step S20), the PVA solution dropping step (step S22) was performed prior to the ultraviolet curable resin dropping step (step S23).
According to such a configuration, in each layer, a binding portion that is wider as it approaches the immediately preceding layer can be formed. As a result, since the contact area with the binding portion in the immediately preceding layer is increased, the adhesion between the binding portions can be enhanced.
(5)PVA溶液滴下工程(ステップS22)においては、インクジェット法を用いてPVA溶液Fを塗布した。インクジェット法では、PVA溶液Fを吐出する吐出位置や吐出量に関して液滴の単位で変更することが可能であることから、PVA溶液Fの塗布に関する自由度を向上させることができる。 (5) In the PVA solution dropping step (Step S22), the PVA solution F was applied using an inkjet method. In the ink jet method, since the discharge position and discharge amount for discharging the PVA solution F can be changed in units of droplets, the degree of freedom regarding the application of the PVA solution F can be improved.
(6)ポリビニルアルコールは、主鎖として直鎖状の炭化水素を有するとともに、側鎖として親水性の官能基であるヒドロキシル基を有する。ポリビニルアルコールには、その単位構造当りにおよそ一つのヒドロキシル基が含まれることから、該ポリビニルアルコールは、疎水性の粒体との親和性を主鎖によって維持しつつ、水系溶媒との親和性が高いものとなる。それゆえに、ポリビニルアルコールを含む未結着部分では、粒体を均一に分散させることができる。すなわち、未結着部分における機械的強度のばらつきを抑えることができる。 (6) Polyvinyl alcohol has a linear hydrocarbon as a main chain and a hydroxyl group which is a hydrophilic functional group as a side chain. Since polyvinyl alcohol contains approximately one hydroxyl group per unit structure, the polyvinyl alcohol maintains affinity with hydrophobic particles by the main chain and has affinity with an aqueous solvent. It will be expensive. Therefore, the particles can be uniformly dispersed in the unbound portion containing polyvinyl alcohol. That is, variation in mechanical strength in the unbound portion can be suppressed.
なお、上記実施の形態は、以下のように適宜変更して実施することも可能である。
・両親媒性ポリマーはポリビニルアルコールに限らず、疎水性粒体の間に介在してこれらを繋ぐとともに、該疎水性粒体を水系溶媒中に均一に分散可能な両親媒性ポリマーであればよい。
It should be noted that the above embodiment can be implemented with appropriate modifications as follows.
-The amphiphilic polymer is not limited to polyvinyl alcohol, and may be any amphiphilic polymer that intervenes between the hydrophobic particles and connects them, and can uniformly disperse the hydrophobic particles in the aqueous solvent. .
・両親媒性ポリマーは、主鎖として炭化水素鎖を有するとともに、側鎖として親水性の官能基を有するものに限らず、疎水性の部位と親水性の部位を有するものであって、疎水性の部位によって疎水性粒体間に介在するとともに、親水性の部位によって水系溶媒中に分散可能なものであればよい。 ・ Amphiphilic polymers are not limited to those having a hydrocarbon chain as a main chain and a hydrophilic functional group as a side chain, and have a hydrophobic part and a hydrophilic part, and are hydrophobic. As long as it is intervened between the hydrophobic particles by the part, and can be dispersed in the aqueous solvent by the hydrophilic part.
・UVインクI及びPVA溶液Fは、液滴吐出装置31を用いたインクジェット法によってスラリー層21a,21b,21c,21d,21eに塗布した。これに限らず、例えば塗布位置が規定されたマスクを用いる方法等、他の方法を用いて、スラリー層21a,21b,21c,21d,21eにUVインクI及びPVA溶液Fを塗布してもよい。
The UV ink I and the PVA solution F were applied to the
・積層体形成工程(ステップS20)において、紫外線硬化樹脂滴下工程のあとにPVA溶液滴下工程を実施してもよい。UVインクIが浸透した部分には、PVA溶液Fも浸透しにくくなるため、上述した構成であっても、造形物への両親媒性ポリマーの混入を抑えることができる。また、UVインクIの浸透がPVA溶液Fによって妨げられることもないため、結着部分の形状をより高精度に形成することも可能である。 -In a laminated body formation process (step S20), you may implement a PVA solution dripping process after an ultraviolet curable resin dripping process. Since the PVA solution F is less likely to penetrate into the portion into which the UV ink I has penetrated, even with the above-described configuration, mixing of the amphiphilic polymer into the shaped article can be suppressed. In addition, since the penetration of the UV ink I is not hindered by the PVA solution F, the shape of the binding portion can be formed with higher accuracy.
・積層体形成工程(ステップS20)において、紫外線照射工程のあとにPVA溶液滴下工程を実施してもよい。ここで、PVA溶液Fが浸透した部分にはUVインクIが浸透しにくいものの、UVインクIを硬化させる前にPVA溶液Fが塗布された場合には、結着部分と未結着部分との境界付近で両親媒性ポリマーが結着部分に混入してしまう虞があ
る。この点、上述した造形方法によれば、UVインクIを硬化させたあとでPVA溶液Fが塗布されるため、造形物を構成する結着部分への両親媒性ポリマーの混入を確実に抑えることができる。
-In a laminated body formation process (step S20), you may implement a PVA solution dripping process after an ultraviolet irradiation process. Here, although the UV ink I hardly permeates into the portion into which the PVA solution F has permeated, when the PVA solution F is applied before the UV ink I is cured, the bound portion and the unbound portion are separated. There is a possibility that the amphiphilic polymer may be mixed in the binding portion in the vicinity of the boundary. In this regard, according to the above-described modeling method, the PVA solution F is applied after the UV ink I is cured, so that the amphiphilic polymer is reliably prevented from being mixed into the binding portion constituting the modeled object. Can do.
・造形物20を構成するスラリー層21a,21b,21c,21d,21eの形成に先立ち、基板11上に犠牲層12を形成する犠牲層形成工程(ステップS21)を設けたが、犠牲層形成工程(ステップS21)を割愛し、スラリー層21aを基板11上に形成するようにしてもよい。
Prior to the formation of the
・造形用スラリーは、疎水性粒体、水系溶媒が混練されたものに限らず、疎水性の粒体と、疎水性の粒体と同系であるモノマー及びオリゴマーの少なくとも一方からなる分散媒としての疎水性の液状体とで構成されていてもよい。こうした造形用スラリーにおいては、疎水性粒体とこれと同系の疎水性の液状体、より正確には、疎水性粒体を構成する繰り返し単位構造の主骨格と、疎水性液状体の単位構造の主骨格とが同一である、あるいは、該単位構造における側鎖官能基や該単位構造における主骨格の一部が異なるものの、疎水性液状体と疎水性粒体との相互作用が疎水性粒体間の相互作用と略同じになる程度に、該単位構造の主骨格同士が一部重複する疎水性の液状体とを混合すると、疎水性の粒体と疎水性の液状体とは、互いに共通する構造を介して相互作用する。そのため、疎水性の粒体同士は、それぞれの周囲に存在する疎水性の液状体を介して相互作用するようになる。そのため、造形過程において振動等が与えられたとしても、疎水性粒体がこれに近接する疎水性粒体との上記相互作用による構造中に保持されることで、該粒体の飛散が抑制されるようになる。また、この造形用スラリーは、PVA溶液Fを塗布することで未結着部分の機械的強度を高めるという点で、上記相互作用により、疎水性粒体と水系溶媒とが混練された造形用スラリーよりも優れている。 -Slurry for modeling is not limited to those in which hydrophobic particles and aqueous solvent are kneaded, but as a dispersion medium composed of at least one of hydrophobic particles and monomers and oligomers that are the same as hydrophobic particles It may be composed of a hydrophobic liquid. In such a slurry for modeling, a hydrophobic particle and a hydrophobic liquid similar to the hydrophobic particle, more precisely, a main skeleton of a repeating unit structure constituting the hydrophobic particle, and a unit structure of the hydrophobic liquid Although the main skeleton is the same, or the side chain functional group in the unit structure or a part of the main skeleton in the unit structure is different, the interaction between the hydrophobic liquid and the hydrophobic particles is hydrophobic When the hydrophobic liquid material in which the main skeletons of the unit structures are partially overlapped is mixed to the extent that the interaction between them is almost the same, the hydrophobic particles and the hydrophobic liquid material are common to each other Interact through structures. For this reason, the hydrophobic particles interact with each other through the hydrophobic liquid existing around each other. Therefore, even if vibration or the like is given in the modeling process, the hydrophobic particles are held in the structure due to the above interaction with the hydrophobic particles adjacent thereto, thereby suppressing the scattering of the particles. Become so. In addition, this molding slurry is a molding slurry in which hydrophobic particles and an aqueous solvent are kneaded by the above interaction in that the mechanical strength of the unbound portion is increased by applying the PVA solution F. Better than.
なお、この造形用スラリーの疎水性粒体には、例えば、シリコーン樹脂粉末材料やアクリル樹脂粉末材料、アクリルシリコーン樹脂粉末材料を用いることができる。また、疎水性の液状体には、疎水性粒体として上記シリコーン樹脂粉末材料を用いる場合には、その単位構造であるアルコキシケイ素化合物を用いればよく、疎水性粒体としてアクリル樹脂を用いる場合には、その単位構造であるアクリレートを用いればよい。他方、疎水性粒体としてアクリルシリコーン樹脂粉末材料を用いる場合には、その単位構造として上記アクリレートとアルコキシケイ素化合物とのいずれもが含まれることから、疎水性液状体としてはアクリレートのモノマー及びオリゴマーと、アルコキシケイ素化合物のモノマー及びオリゴマーのいずれも用いることができる。例えば、上記(E)疎水性粒体としてシャリーヌR−170Sを、(F)疎水性液状体としてアクリル系オリゴマーであるBYK350(ビックケミー・ジャパン(株)製)を用いるとき、これらの材料を以下の割合で配合すると好ましい。
(E):(F)=5:1(単位g)
・疎水性粒体は樹脂からなる粒体に限らず、他の疎水性粒体、例えば表面に疎水性を有したシリコーン酸化物等の粒体であってもよい。
・疎水性粒体には、その表面に親水基を有するものを用いてもよい。
・造形用スラリーならびにPVA溶液Fの水系溶媒は水に限らず、無機塩の水溶液等、他の非有機系の水系溶媒であってもよい。
In addition, for example, a silicone resin powder material, an acrylic resin powder material, or an acrylic silicone resin powder material can be used for the hydrophobic particles of the modeling slurry. In addition, in the case of using the above-mentioned silicone resin powder material as the hydrophobic particles, an alkoxysilicon compound as a unit structure may be used for the hydrophobic liquid material, and when an acrylic resin is used as the hydrophobic particles. The acrylate which is the unit structure may be used. On the other hand, when an acrylic silicone resin powder material is used as the hydrophobic particles, the unit structure includes both the acrylate and the alkoxysilicon compound, and therefore the hydrophobic liquid material includes acrylate monomers and oligomers. Any of monomers and oligomers of alkoxysilicon compounds can be used. For example, when (E) Charine R-170S is used as the hydrophobic particles, and (F) BYK350 (produced by Big Chemie Japan Co., Ltd.), which is an acrylic oligomer, is used as the hydrophobic liquid, these materials are used as follows. It is preferable to blend in proportions.
(E) :( F) = 5: 1 (unit: g)
The hydrophobic particles are not limited to particles made of resin, but may be other hydrophobic particles, for example, particles of silicone oxide having hydrophobicity on the surface.
-As the hydrophobic particles, those having a hydrophilic group on the surface thereof may be used.
The aqueous slurry of the modeling slurry and the PVA solution F is not limited to water, and may be other non-organic aqueous solvents such as an aqueous solution of an inorganic salt.
・造形用スラリーならびにPVA溶液Fの水系溶媒は、水に水溶性の有機溶媒を添加したものであってもよい。
・造形用スラリーならびにPVA溶液Fの水系溶媒は非有機系の溶媒に限らず、造形物20の形状制御が可能であれば、エタノール、n−プロパノール等のアルコール類、ジエチレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、ピロリドン系溶媒等の有機溶媒を主成分とする溶媒を用いるようにしてもよい。なおこの場合、造形物20を構成する疎水
性流体としては、上記シリコーン酸化物等の有機溶媒に対する溶解性が低いものを用いることが好ましい。
The water-based solvent of the modeling slurry and the PVA solution F may be a water-soluble organic solvent added to water.
-The aqueous slurry of the slurry for modeling and the PVA solution F is not limited to a non-organic solvent, but can be a polyvalent alcohol such as ethanol, n-propanol, diethylene glycol, glycerin, etc., as long as the shape of the molded
・上記の造形方法では、UVインクI及びPVA溶液Fが塗布される各層を造形用スラリーで用いて形成した。これに限らず、各層を粒体のみで構成してもよい。すなわち、各層にUVインクIを塗布して粒体同士を結着させた結着部分を積層することにより造形物が形成される造形方法に対してであれば、採用することができる。 In the modeling method, each layer to which the UV ink I and the PVA solution F are applied is formed using a slurry for modeling. Not limited to this, each layer may be composed of only particles. That is, it can be adopted as long as it is a modeling method in which a modeled object is formed by laminating a binding portion in which the particles are bonded to each other by applying UV ink I to each layer.
F…PVA溶液、I…UVインク、L…紫外線、11…基板、12…犠牲層、20…造形物、21a,21b,21c,21d,21e…スラリー層、22a,22b,22c,22d,22e…結着部分、23a,23c,23d,23e…未結着部分、31…液滴吐出装置、40…積層体。 F ... PVA solution, I ... UV ink, L ... UV, 11 ... substrate, 12 ... sacrificial layer, 20 ... molded article, 21a, 21b, 21c, 21d, 21e ... slurry layer, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e ... Binding portion, 23a, 23c, 23d, 23e ... Unattached portion, 31 ... Droplet discharge device, 40 ... Laminated body.
Claims (6)
前記粒体を含む層であって相互に隣接する第1部分と第2部分とを含む前記層を形成する工程と、前記第1部分に結着液を塗布する工程と、前記第2部分に両親媒性ポリマーを水系溶媒に溶解させた調整液を塗布して該第2部分にのみ前記両親媒性ポリマーを含ませる工程とを繰り返して前記層を積層し、前記粒体同士が前記結着液を介して結着した前記第1部分である結着部分と前記第2部分である未結着部分とに区画された前記層の積層体を形成する積層体形成工程と、
前記未結着部分を前記積層体から取り除く除去工程とを有し、
前記積層体形成工程では、
前記層が、前記粒体、前記粒体と水系溶媒とからなるスラリー、前記粒体と該粒体と同系であるモノマー及びオリゴマーの少なくとも一方からなる分散媒としての疎水性の液状体とからなるスラリーのうち、いずれか一つを用いて形成される
ことを特徴とする造形方法。 A modeling method for modeling a molded article by binding hydrophobic particles with a binding liquid,
Forming the layer including the particles and including the first part and the second part adjacent to each other; applying the binding liquid to the first part; and applying the second part to the second part The step of applying an adjustment solution in which an amphiphilic polymer is dissolved in an aqueous solvent and including the amphiphilic polymer only in the second part is laminated to stack the layers, and the particles are bound to each other. A laminated body forming step of forming a laminated body of the layers partitioned into a binding part that is the first part and a non- binding part that is the second part, which are bound via a liquid;
Removing the unbound portion from the laminate, and
In the laminate forming step,
The layer is composed of the granular material, a slurry composed of the granular material and an aqueous solvent, and a hydrophobic liquid material as a dispersion medium composed of at least one of the granular material and a monomer and an oligomer that are the same as the granular material. among the slurry, molding wherein the <br/> that that will be formed using any one.
ことを特徴とする請求項1に記載の造形方法。 The modeling method according to claim 1, further comprising: a sacrificial layer forming step of forming a sacrificial layer including the hydrophobic particles as a lowermost layer on a substrate and applying the adjustment liquid to the sacrificial layer.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の造形方法。 The modeling method according to claim 1, wherein the adjustment liquid is applied to each layer before the binding liquid is applied.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の造形方法。 The modeling method according to claim 1, wherein the adjustment liquid is applied in each layer after the binding liquid is cured.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の造形方法。 The modeling method according to claim 1, wherein the adjustment liquid is applied using an inkjet method.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の造形方法。 The modeling method according to claim 1, wherein the amphiphilic polymer is polyvinyl alcohol.
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