JP6504442B2 - 立体造形用粉末材料、立体造形用材料セット、及び立体造形物製造方法 - Google Patents
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そこで、本発明は、立体造形物を高強度かつ高精度に製造する立体造形用粉末材料を提供することを目的とする。
さらに、層間剥離が発生すると、立体造形物の内部にそれだけ空隙を含むことになるため、その分、寸法精度も低下することになる。そのため、複雑な形状を維持でき、高強度で、かつ高い寸法精度を有する立体造形物並びに立体焼結物を得るためには、立体造形物の層間剥離を低減させる必要があった。
前記課題を解決するための本発明は以下に記載する通りの立体造形用粉末材料に係るものである。
基材粒子を樹脂で被覆してなる被覆粒子を含む立体造形用粉末材料であって、前記樹脂が側鎖に1,2−グリコール結合を含有するポリビニルアルコールを含むことを特徴とする立体造形用粉末材料。
本発明における立体造形用粉末材料とは、立体的、あるいは三次元的な造形物を製造する場合に用いられる粉末材料であり、少なくとも以下で説明する基材粒子及び該基材粒子を被覆する樹脂を含む。樹脂は基材の表面の一部または全部を被覆していること好ましい。これにより、粉末粒子同士の接着力が高まり、高い強度を有する立体造形物を得ることが可能になる。
本発明に用いられる前記基材としては、粉末乃至粒子の形態を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記基材の材質としては、例えば、金属、セラミックス、ガラス、カーボン、ポリマー、木材、生体親和材料、砂などが挙げられるが、極めて高強度の立体焼結物が得られる観点から、最終的に焼結処理が可能な金属、セラミックスなどがより好ましい。
前記基材は、表面処理を行うことも可能であり、樹脂との接着性の向上やコーティング性の向上に有効な場合がある。表面処理剤は、従来公知のものを使用することが可能である。
本発明の立体造形用粉末材料は基材表面に樹脂が被覆されてなり、前記樹脂が側鎖に1,2−グリコール結合を含有するポリビニルアルコールを含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。
前記1,2−グリコール結合とは、隣接する2つの炭素原子にヒドロキシ基が1つずつ置換した構造単位を表す。本発明においては、下記一般式(1)で示される1,2−グリコール構造単位を含有することが好ましい。
1,2−グリコール結合の変性度(モル%)=(B/A)×100
本発明の前記立体造形用粉末材料は、その他如何なる成分を加えることも可能であり、有効な場合がある。その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、フィラー、レベリング剤、焼結助剤などが挙げられる。前記フィラーは、主に立体造形用粉末材料の表面に付着させたり、粉末材料間の空隙に充填させたりするのに有効な材料である。効果としては、例えば、立体造形用粉末材料の流動性の向上や、粉末材料同士の接点が増え、空隙を低減できることから、立体造形物の強度や寸法精度を高める効果が得られる場合があり有効である。
本発明の立体造形用粉末材料は、基材と樹脂として前記ポリビニルアルコールを含み、具体的には基材の表面に前記樹脂が被覆されてなる。基材への前記ポリビニルアルコールの被覆方法としては特に制限はなく、公知の被覆方法に従って被覆することが可能である。例えば、転動流動法、スプレー法、浸漬法、撹拌混合法、スプレードライ法、ニーダーコート法等が例示できる。これらの中でも、樹脂の被覆率が高く、膜厚の均一性に優れることから、転動流動法が好ましく用いられる。
上記のようにして得られた前記立体造形用粉末材料の平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、0.5〜500μmが好ましく、5.0〜150μmがより好ましく、10〜100μmがさらに好ましい。
一方、前記平均粒子径が500μm以下であることにより、前記立体造形物の空隙の増加を防ぐことができ、立体造形物さらには立体焼結物の強度向上に有効である。
本発明の立体造形材料セットは、前記立体造形用粉末材料と、造形液からなる。前記造形液は、前記立体造形用粉末材料に含有される前記ポリビニルアルコールを溶解あるいは膨潤させることが可能な液状の材料であれば、如何なる成分を含んでいても良い。
本発明の前記立体造形セットに含まれる前記造形液は、前述の通り前記立体造形用粉末材料に含有される前記ポリビニルアルコールを溶解あるいは膨潤させることが可能な液体成分を含み、必要に応じてその他の成分を含んでいても良い。
前記造形液は、常温において液状であることから液体成分が含まれる。前記液体成分としては、前記立体造形用粉末材料に含有される前記ポリビニルアルコールを溶解あるいは膨潤させることが可能であれば、如何なる液体を用いることもできるが、水や水溶性溶剤が好適に用いられ、特に水が主成分として用いられる。これにより、前記ポリビニルアルコールの溶解性が高まり、高強度の立体造形物を製造することが可能になる。造形液全体に占める水の割合は、40質量%以上85質量%以下が好ましく、50質量%以上80質量%以下がより好ましい。水の割合がこれを下回ると、立体造形用粉末材料の前記ポリビニルアルコールの溶解性が低下し、立体造形物の強度が低下する場合がある。また、水の割合がこれを上回ると、待機時にインクジェットノズルが乾燥し、液詰まりやノズル抜けが発生する場合がある。
本発明の造形液は、その他の成分として、例えば、湿潤剤、乾燥防止剤、粘度調整剤、界面活性剤、浸透剤、架橋剤、消泡剤、pH調整剤、防腐剤、防黴剤、着色剤、保存剤、安定化剤など、従来公知の材料を制限なく添加することができる。
防腐防黴剤は、造形液の防腐防黴を主目的として使用される。造形液を保存しておくと、微生物が増殖し、pHの低下や成分の沈降などが発生する場合があり、防腐防黴剤はそれを防止することが可能である。防腐防黴剤としては、例えば、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビタン酸カリウム、ソルビン酸ナトリウム、チアベンダゾール、ベンズイミダゾール、2−ピリジンチオール1−オキサイドナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が挙げられる。
前記造形液の調製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、前記水や水溶性溶剤などの液体成分に必要に応じて前記その他の成分を添加し、混合撹拌する方法が挙げられる。
本発明の立体造形物の製造方法は、従来公知の方法を用いることが可能であるが、例えば以下の方法を用いることが好ましい。すなわち、前記立体造形用粉末材料層形成工程により、前記立体造形用粉末材料の層を形成し、その層に前記造形液供給工程により、前記造形液を供給し、これらの工程を繰り返し、更に必要に応じて乾燥工程により乾燥することによって立体造形物を製造する製造方法である。
これらの一連の工程を繰り返し、必要に応じて乾燥させ、造形液が付着していない立体造形用粉末材料を除去することによって、立体造形物を得ることができる。
図2(a)及び(b)は、供給用粉末貯蔵槽2から造形用粉末貯蔵槽1に立体造形用粉末材料を供給するとともに、平滑な表面を有する立体造形用粉末材料層を形成する工程を示す。造形用粉末貯蔵槽1に立体造形用粉末材料が供給された後、所望の層厚になるようにギャップを調整し、立体造形用粉末材料層形成手段4を移動させることにより、造形用粉末貯蔵槽1に立体造形用粉末材料層が形成される。
図2(f)は、再び造形用粉末貯蔵槽1の立体造形用粉末材料層上に前記造形液供給手段5を用いて、造形液6を滴下する工程である。
本発明の立体造形物の製造装置は、従来公知の装置を用いることが可能であるが、例えば以下の装置を用いることが好ましい。すなわち、前記立体造形用粉末材料の層を形成する粉末材料層形成手段と、前記立体造形用粉末材料の層に前記造形液を供給する液体材料供給手段とを有し、更に必要に応じて粉末材料収容部、液体材料収容部、乾燥手段等を有していてもよい。
前記立体造形用粉末材料層形成手段は、支持体上、あるいは立体造形用粉末材料の上に、前記立体造形用粉末材料を用いて所定の厚みの立体造形用粉末材料層を形成する手段である。
前記支持体は、立体造形用粉末材料を載置させるベースプレートであり、従来公知のものを使用することができる。前記支持体の表面は、平滑であってもよいし、粗面であってもよく、また平面であってもよいし、曲面であってもよいが、表面の離形性に優れる方が好ましい。
前記造形液供給手段は、前記立体造形用粉末材料層に、前記造形液を供給する工程である。
前記造形液の前記立体造形用粉末材料への供給手段としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、従来公知の方法も有効に使用することができる。例えば、ディスペンサ方式、スプレー方式、インクジェット方式などが挙げられる。
その他の手段としては、必要に応じて例えば粉末材料収容部、液体材料収容部、乾燥手段等を有していてもよい。
前記粉末材料収容部は、前記立体造形用粉末材料を収容することが可能な部材であり、その大きさ、形状、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、貯蔵槽、袋、カートリッジ、タンクなどが挙げられる。
本発明の立体造形物製造装置は、供給用粉末貯蔵槽(以下供給槽とも称する)及び造形用粉末貯蔵槽(以下造形槽とも称する)と、ローラと粉末除去板からなる立体造形用粉末材料層形成手段と、ヘッド及びヘッドクリーニング機構からなる造形液供給手段を備えている。その他、粉末材料収容部等を備える。
供給槽のステージを上げ、充填されている粉末材料を、平坦化ローラからなる立体造形用粉末材料層形成手段を利用して供給槽のステージ上に粉末材料を供給する。立体造形用粉末材料層形成手段は、供給槽と造形槽のステージ上に積載された粉末材料の上面を平坦化し、粉末材料層を形成する。
ヘッドを用いた造形液供給手段を利用して、ステージ上に形成された立体造形用粉末材料層に造形液を吐出する。ヘッドクリーニング機構は、ヘッドに密着して造形液を吸引し、吐出口をワイプする。
図3に粉末貯蔵槽の概略図を示す。粉末貯蔵槽10は、箱型形状を成し、供給槽2と造形槽1の2つの上面が開放された槽を備えている。供給槽2と造形槽1のそれぞれの内側には、ステージが昇降可能に保持される。ステージの側面はそれぞれの槽の枠に接するようにして配置され、ステージの上面は水平に保たれている。これらの粉末貯蔵槽の周りには上面が開放された凹形状である粉末落下口7が設けられている。粉末落下口7には、粉末層を形成する際に平坦化ローラによって集積された余剰粉末が落下する。粉末落下口7に落下した余剰粉末は、必要に応じて作業者もしくは吸引機構などによって、造形槽1の上方に位置する粉末供給部内に戻される。
なお、使用する粉末材料の材質や粒径、要求される精度に応じて、粉末材料層の厚みや平坦化手段の駆動条件や、高密度化駆動条件は適宜変更してよい。
得られた立体造形物は、必要に応じて脱脂、並びに焼結される。
脱脂とは、樹脂分を除去する処理のことを示す。脱脂処理において、樹脂分を十分に除去しておかなければ、その後の焼結処理において、立体焼結物に変形や亀裂が生じる場合がある。脱脂する方法としては、昇華法、溶剤抽出法、自然乾燥法、加熱法などが挙げられるが、中でも加熱法が好ましい。
<立体造形用粉末材料1の作製>
−樹脂水溶液1の作製−
水100質量部に、撹拌しながら1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−1028、重合度600、ケン化度98〜99モル%)5質量部を混合し、ウォーターバス中で80℃に加熱しながら撹拌し、[樹脂水溶液1]を得た。
前記ポリビニルアルコールの1,2−グリコールの変性度は、特許文献6(国際公開番号WO2008/093615A1)を参考にして、以下の方法によって測定を行った。
ポリビニルアルコール50mgを0.6mlのDMSO−d6に溶解し、1H−NMR(ECX−500、日本電子製)によって測定した。一試料につき、3回秤量し、それぞれについて5回(全部で15回)測定を行い、その平均値を採用した。また、測定温度は50℃及び80℃でそれぞれ測定した。
基材として、ステンレス鋼(SUS316L)粉末(PSS316L、体積平均粒径43μm、山陽特殊製鋼株式会社製)、コーティング液として[樹脂水溶液1]を用い、転動流動コーティング装置(MP−01、パウレック製)により、下記条件下で基材に樹脂コーティングを行い、[立体造形用粉末材料1]を作製した。[立体造形用粉末材料1]の樹脂付着量は、1.0質量%狙いとした。樹脂付着量の測定は、熱重量分析装置(TGA−50、島津製作所製)を用い、400℃まで昇温し、重量減少率により求めた。得られた立体造形用粉末材料1の体積平均粒径は、粒度分布測定装置(マイクロトラックMT3000II、マイクロトラック・ベル製)を用いて測定したところ、45μmであった。
・基材粒子投入量:1000g
・スプレー条件
ノズル型式 : 970
ノズル口径 : 1.2mm
コート液吐出圧力 : 4.7Pa・s
コート液吐出速度 : 3g/min
アトマイズ空気量 : 50NL/min、
・ローター条件
ローター型式 : M−1
回転速度 : 60rpm
回転数 : 400%、
・気流条件
給気温度 : 75℃
給気風量 : 0.8m3/min
バグフィルター払落し圧 : 0.2MPa
バグフィルター払落し時間 : 0.3秒間
バグフィルターインターバル: 5秒
水60質量部と、湿潤剤として1,2−ブタンジオール(東京化成工業製)40質量部を混合撹拌し、[造形液1]を作製した。
立体造形用粉末材料層形成手段にカウンターローラーを用い、造形液供給手段にインクジェットヘッドを用いた図1に示される立体造形物製造装置により、以下の方法に従って[立体造形物1]を作製した。前記立体造形物製造装置の粉末材料収容部に、前記[立体造形用粉末材料1]を、同様の液体材料収容部に前記[造形液1]を入れ、3Dデータを入力し、図1に示すプロセスを繰り返して、短冊形状を有する[立体造形物1]を作製した。なお、立体造形用粉末材料層の一層の平均厚みは、約100μmになるように調整し、合計30層積層した。
次いで、約2時間風乾した後、乾燥器に入れ、70℃で3時間乾燥を行った。その後、造形液が付着していない立体造形用粉末材料を刷毛等で取り除き、再び乾燥器に入れ、100℃で12時間乾燥を行い、そのまま室温まで放冷し、[立体造形物1]を作製した。
得られた[立体造形物1]は、精密万能試験機(オートグラフAGS−J、島津製作所製)を用いて曲げ応力試験を行った。測定には、3点曲げ試験治具及び1kN用ロードセルを用い、支点間距離を24mmに設定し、破断した時の応力を最大応力とした。得られた測定結果は、下記基準によって分類した。結果を表1に示す。
−評価基準−
◎:9.0MPa以上
○:6.0MPa以上9.0MPa未満
△:3.0MPa以上6.0MPa未満
×:3.0MPa未満
得られた[立体造形物1]は、目視観察により寸法精度を評価した。その結果を下記基準によって分類した。結果を表1に示す。
−評価基準−
◎:立体造形物の表面が滑らかで凹凸が少なく、反りも生じていないレベル
○:立体造形物の表面に若干凹凸が見られ、僅かな反りが観察されるレベル
△:立体造形物の表面に明らかな凹凸や反りが認められるレベル
×:立体造形物の表面が丸みを帯び、狙いの形状とは大きく異なるレベル
前記曲げ応力試験を実施済みの[立体造形物1]の破断面について、走査型電子顕微鏡及びレーザー顕微鏡を用いて観察を行い、層間剥離について評価を行った。その結果を下記基準によって分類した。結果を表1に示す。
◎:粉末層間に空隙が殆どなく、層間剥離が認められないレベル
○:粉末層間に僅かに空隙が見られるが、層としては強固に接着されているレベル
△:粉末層間に層状の空隙が見られ、所々が接着しているレベル
×:顕微鏡ではなく、目視でも明らかに層状に剥離している様子が観察されるレベル
得られた[立体造形物1]を乾燥機に入れ、窒素雰囲気下、400℃まで昇温させて脱脂工程を行った。得られた脱脂物を、焼結炉内に移し、真空条件下1300℃で焼結処理を行い、[立体焼結物1]を作製した。
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]において、ポリビニルアルコールを下記のものに変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料2]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料2]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物2]を作製した。得られた[立体造形物2]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−1080、重合度600、ケン化度98〜99モル%):5質量部
前記ポリビニルアルコールの1,2−グリコールの変性度は、実施例1と同様にして測定した結果、50℃では3.9モル%、80℃では3.7モル%で、これらの平均値は3.8モル%であった。
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]において、ポリビニルアルコールを下記のものに変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料3]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料3]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物3]を作製した。得られた[立体造形物3]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−8049、重合度450、ケン化度98〜99モル%):7質量部
前記ポリビニルアルコールの1,2−グリコールの変性度は、実施例1と同様にして測定した結果、50℃では3.7モル%、80℃では3.6モル%で、これらの平均値は3.7モル%であった。
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]]において、ポリビニルアルコールを下記のものに変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料4]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料4]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物4]を作製した。得られた[立体造形物4]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−1027、重合度1200、ケン化度98〜99モル%):2.5質量部
前記ポリビニルアルコールの1,2−グリコールの変性度は、実施例1と同様にして測定した結果、50℃では2.1モル%、80℃では2.0モル%で、これらの平均値は2.1モル%であった。
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]において、ポリビニルアルコールを下記のものに変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料5]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料5]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物5]を作製した。得られた[立体造形物5]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−1109、重合度1200、ケン化度98〜99モル%):2.5質量部
前記ポリビニルアルコールの1,2−グリコールの変性度は、実施例1と同様にして測定した結果、50℃では3.4モル%、80℃では3.3モル%で、これらの平均値は3.4モル%であった。
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]において、ポリビニルアルコールを下記のものに変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料6]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料6]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物6]を作製した。得られた[立体造形物6]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−8039、重合度600、ケン化度98〜99モル%):5質量部
前記ポリビニルアルコールの1,2−グリコールの変性度は、実施例1と同様にして測定した結果、50℃では4.7モル%、80℃では4.6モル%で、これらの平均値は4.7モル%であった。
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]において、ポリビニルアルコールを下記のものに変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料7]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料7]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物7]を作製した。得られた[立体造形物7]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−8089、重合度600、ケン化度88モル%):5質量部
前記ポリビニルアルコールの1,2−グリコールの変性度は、実施例1と同様にして測定した結果、50℃では4.5モル%、80℃では4.5モル%で、これらの平均値は4.5モル%であった。
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]において、ポリビニルアルコールを下記のポリビニルアルコールAとBの混合物に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料8]を作製した。
得られた[立体造形用粉末材料8]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物8]を作製した。得られた[立体造形物8]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
A:1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−1027、重合度1200、ケン化度98〜99モル%):1質量部
B:1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−1028、重合度600、ケン化度98〜99モル%):3質量部
前記ポリビニルアルコールA及びBの変性度の平均値は、各々の平均値を混合比で換算すると2.4であった。
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]において、ポリビニルアルコールを下記のポリビニルアルコールAとBの混合物に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料9]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料9]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物9]を作製した。得られた[立体造形物9]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
A:1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−1027、重合度1200、ケン化度98〜99モル%):1質量部
B:1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−8041、重合度300、ケン化度89モル%):6質量部
前記ポリビニルアルコールBの1,2−グリコールの変性度は、実施例1と同様にして測定した結果、50℃では3.4モル%、80℃では3.2モル%で、これらの平均値は3.3モル%であった。また、前記ポリビニルアルコールA及びBの変性度の平均値は、各々の平均値を混合比で換算すると3.1であった。
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]において、ポリビニルアルコールを下記のポリビニルアルコールAとBの混合物に変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料10]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料10]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物10]を作製した。得られた[立体造形物10]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
A:1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーOKS−1080、重合度600、ケン化度98〜99モル%):2質量部
B:1,2−グリコール結合を有するポリビニルアルコール(日本合成化学工業製、ニチゴーGポリマーAZF−8035W、重合度300、ケン化度98〜99モル%):6質量部
前記ポリビニルアルコールBの1,2−グリコールの変性度は、実施例1と同様にして測定した結果、50℃では3.4モル%、80℃では3.2モル%で、これらの平均値は3.3モル%であった。前記ポリビニルアルコールA及びBの変性度の平均値は、各々の平均値を混合比で換算すると4.6であった。
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]において、ポリビニルアルコールを下記のものに変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料11]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料11]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物11]を作製した。得られた[立体造形物11]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
無変性ポリビニルアルコール(クラレ製、PVA−105、重合度500、ケン化度98〜99モル%):5質量部
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]において、ポリビニルアルコールを下記のものに変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料12]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料12]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物12]を作製した。得られた[立体造形物12]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
特殊ポリビニルアルコール(日本酢ビ・ポバール製、JMR−30M、重合度100−400、ケン化度65モル%):5質量部
実施例1の前記[立体造形用粉末材料1]において、ポリビニルアルコールを下記のものに変更した以外は、すべて実施例1と同様にして、[立体造形用粉末材料13]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料13]を用い、実施例1と同様にして、[立体造形物13]を作製した。得られた[立体造形物13]を用い、実施例1と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
アニオン変性ポリビニルアルコール(日本酢ビ・ポバール製、AP−10、重合度1000、ケン化度89モル%):3質量部
実施例2において、基材をシリカ粒子(エクセリカSE−15K、株式会社トクヤマ製、体積平均粒径24μm)に変更した以外は、すべて実施例2と同様にして、[立体造形用粉末材料14]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料14]を用い、実施例2と同様にして、[立体造形物14]を作製した。得られた[立体造形物14]を用い、実施例2と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
実施例4において、基材を球状アルミナ粒子(電気化学工業製、DAM−45、d50:41.2μm)に変更した以外は、すべて実施例4と同様にして、[立体造形用粉末材料15]を作製した。得られた[立体造形用粉末材料15]を用い、実施例4と同様にして、[立体造形物15]を作製した。得られた[立体造形物15]を用い、実施例4と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
実施例2の前記[造形液1]において、下記の架橋剤を追加した以外は、すべて実施例2と同様にして、[造形液2]を作製した。得られた[造形液2]を用い、実施例2と同様にして、[立体造形物16]を作製した。得られた[立体造形物16]を用い、実施例2と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
ジルコニウム化合物(第一稀元素化学工業製、ジルコゾールAC−20):3質量部
実施例3の前記[造形液1]において、下記の架橋剤を追加した以外は、すべて実施例3と同様にして、[造形液3]を作製した。得られた[造形液3]を用い、実施例3と同様にして、[立体造形物17]を作製した。得られた[立体造形物17]を用い、実施例3と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
チタン化合物(マツモトファインケミカル製、オルガチックスTC−310):7質量部
実施例7の前記[造形液1]において、下記の架橋剤を追加した以外は、すべて実施例7と同様にして、[造形液4]を作製した。得られた[造形液4]を用い、実施例7と同様にして、[立体造形物17]を作製した。得られた[立体造形物17]を用い、実施例7と同様にして、曲げ応力試験、寸法精度評価及び層間剥離評価を行った。結果を表1に示す。
ジルコニウム化合物(第一稀元素化学工業製、ジルコゾールAC−7):5質量部
2 供給用粉末貯蔵槽(供給槽)
3 ステージ
4 立体造形用粉末材料層形成手段
5 造形液供給手段(インクジェットヘッド)
6 造形液
Claims (12)
- 基材粒子を樹脂で被覆してなる被覆粒子を含む立体造形用粉末材料であって、前記樹脂が側鎖に1,2−グリコール結合を含有するポリビニルアルコールを含むことを特徴とする立体造形用粉末材料。
- 前記ポリビニルアルコールに含有される1,2−グリコール結合の変性度が、4.0モル%以下であることを特徴とする請求項1に記載の立体造形用粉末材料。
- 前記ポリビニルアルコールが、1,2−グリコール結合の変性度の異なる2種以上のポリビニルアルコールの混合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の立体造形用粉末材料。
- 前記ポリビニルアルコールが、重合度の異なる2種以上のポリビニルアルコールの混合物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の立体造形用粉末材料。
- 前記ポリビニルアルコールの重合度が、400〜1200であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の立体造形用粉末材料。
- 前記ポリビニルアルコールのケン化度が、97%以上であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の立体造形用粉末材料。
- 前記基材が、金属またはセラミックからなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の立体造形用粉末材料。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の立体造形用粉末材料と、該粉末材料に含有される前記ポリビニルアルコールを溶解可能な造形液と、を含むことを特徴とする立体造形材料セット。
- 前記造形液が、水及び水溶性溶剤を含有することを特徴とする請求項8に記載の立体造形材料セット。
- 前記造形液が、架橋剤を含有することを特徴とする請求項8又は9に記載の立体造形材料セット。
- 請求項8〜10のいずれかの立体造形材料セットを用い、前記立体造形用粉末材料の層に、前記造形液を供給することを特徴とする立体造形物の製造方法。
- 前記立体造形用粉末材料の層に、前記造形液を供給する方法が、インクジェット方式であることを特徴とする請求項11に記載の立体造形物の製造方法。
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