TW202116927A - 3維造型用材料、3維造型物及3維造型物的製造方法 - Google Patents
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Abstract
3維造型用材料包含熱塑性樹脂、熱塑性彈性體及填充材。所述填充材包含滑石。相對於3維造型用材料的總質量,所述填充材的含量為5質量%以上且70質量%以下。
Description
本揭示是有關於一種3維造型用材料、3維造型物及3維造型物的製造方法。
近年來,作為有效率的造型技術之一,使用3維造型用製造裝置來造型3維造型物的方法備受矚目。為了造型3維造型物,需要3維造型物的3維座標資料(以下,稱為「3D資料」)。切片機軟體將3D資料切成圓片,生成多個2維資料。3維造型用製造裝置基於多個2維資料,依次積層2維層。藉此,造型3維造型物(例如,參照專利文獻1)。
作為3維造型物的造型方式,可列舉材料擠出(MEX;Material Extrusion)方式、光造型方式、噴墨方式、粉末固著造型方式、粉末燒結造型方式等。於該些方式中,材料擠出方式於可進行廣泛的材料選擇的方面尤其備受矚目。
材料擠出方式是藉由將因熱而熔解的熱塑性樹脂自噴嘴中擠出並積層來造型3維造型物的方式。專利文獻2揭示了材料擠出方式的3維造型物的造型方法。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2017-189885號公報
專利文獻2:國際公開第2015/129733號
[發明所欲解決之課題]
然而,先前的材料擠出方式的3維造型物的造型方法中,單獨使用熱塑性樹脂作為造型材料。因此,於自噴嘴擠出的熔融狀態的熱塑性樹脂作為3維造型物固化時,由於熱收縮等的影響,3維造型物有發生變形之虞。3維造型物的變形包括3維造型物的翹曲。其結果,有時無法獲得高精度的3維造型物。
本揭示是鑑於所述情況而成者。
本揭示的一實施方式所欲解決的課題在於提供一種3維造型物的變形(尤其是翹曲)得到抑制的3維造型用材料。
本揭示的另一實施方式所欲解決的課題在於提供一種變形(尤其是翹曲)得到抑制的3維造型物及其製造方法。
[解決課題之手段]
用於解決課題的具體手段包含以下形態。
<1>一種3維造型用材料,包含熱塑性樹脂、熱塑性彈性體及填充材,
所述填充材包含滑石,
相對於3維造型用材料的總質量,所述填充材的含量為5質量%以上且70質量%以下。
<2>如<1>所述的3維造型用材料,其中相對於所述3維造型用材料的總質量,所述熱塑性樹脂的含量為0.1質量%以上且未滿100質量%。
<3>如<1>或<2>所述的3維造型用材料,其中相對於所述3維造型用材料的總質量,所述熱塑性彈性體的含量為10質量%以上且未滿100質量%。
<4>如<1>或<2>所述的3維造型用材料,其中所述熱塑性樹脂包含丙烯系聚合物。
<5>如<1>或<2>所述的3維造型用材料,其中成形為測定用熱壓品時的所述測定用熱壓品的按照日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)K7161-2:2014的拉伸彈性模數X(MPa)滿足下述式(I),
積層造型為測定用蜂窩造型物時的所述測定用蜂窩造型物的平均翹曲量Y(mm)滿足下述式(IIa),
所述測定用熱壓品是對所述3維造型用材料進行熱壓成形而獲得的JIS K7161-2:2014中規定的1BA型試驗片,
所述測定用蜂窩造型物包括:
250 mm×100 mm×高15 mm的長方體狀框架部,所述長方體狀框架部是以表示所述3維造型用材料的體積佔單位空間體積的比率的填充率為100%的方式,利用材料擠出法將所述3維造型用材料積層造型而獲得;以及
蜂窩結構部,所述蜂窩結構部是於所述長方體狀框架部內,以所述填充率為30%的方式,利用所述材料擠出法將所述3維造型用材料積層造型而獲得,
所述平均翹曲量Y表示將所述測定用蜂窩造型物載置於平台時,所述長方體狀框架部的4個角自所述平台的浮起量的算術平均值;
式(I) 50≦X≦4000
式(IIa) 0≦Y≦6.0。
<6>如<1>或<2>所述的3維造型用材料,其中相對於所述3維造型用材料的總質量,所述熱塑性彈性體的含量為10質量%以上且未滿70質量%,
相對於所述3維造型用材料的總質量,所述填充材的含量為10質量%以上且未滿50質量%,
相對於所述3維造型用材料的總質量,所述熱塑性彈性體的含量與所述填充材的含量的合計為20質量%以上且未滿90質量%。
<7>如<1>或<2>所述的3維造型用材料,其中積層造型為測定用造型物時的所述測定用造型物的按照JIS K7161-2:2014的拉伸試驗的斷裂應力α[MPa]滿足下述式(III),
積層造型為測定用蜂窩造型物時的所述測定用蜂窩造型物的平均翹曲量Y[mm]滿足下述式(IIb),
所述測定用造型物是以如下方式獲得的JIS K7161-2:2014中規定的1BA型試驗片,即是以表示所述3維造型用材料的體積佔單位空間體積的比率的填充率為100%且所述3維造型用材料的堆疊方向與所述拉伸試驗中的所述測定用造型物的拉伸方向平行的方式,利用材料擠出法將所述3維造型用材料積層造型並進行機械加工而獲得的1BA型試驗片,
所述測定用蜂窩造型物包括:
250 mm×100 mm×高15 mm的長方體狀框架部,所述長方體狀框架部是以所述填充率為100%的方式,利用所述材料擠出法將所述3維造型用材料積層造型而獲得;以及
蜂窩結構部,所述蜂窩結構部是於所述長方體狀框架部內,以所述填充率為30%的方式,利用所述材料擠出法將所述3維造型用材料積層造型而獲得,
所述平均翹曲量Y表示將所述測定用蜂窩造型物載置於平台時,所述長方體狀框架部的4個角自所述平台的浮起量的算術平均值;
式(III) 6.5≦α<200
式(IIb) 0≦Y≦4.0。
<8>一種3維造型物的製造方法,包括:
熔融步驟,將如<1>~<7>中任一項所述的3維造型用材料熔融;以及
造型步驟,將熔融後的所述3維造型用材料自3維造型物製造裝置的噴嘴中擠出來造型3維造型物。
<9>一種3維造型物,是如<1>~<7>中任一項所述的3維造型用材料的造型物。
[發明的效果]
根據本揭示的一實施方式,可提供一種3維造型物的變形(尤其是翹曲)得到抑制的3維造型用材料。
根據本揭示的另一實施方式,可提供一種變形(尤其是翹曲)得到抑制的3維造型物及其製造方法。
以下,對本揭示的實施方式進行說明。該些說明及實施例例示了實施方式,並不限制實施方式的範圍。
於本說明書中,使用「~」所表示的數值範圍是指包含「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值的範圍。
於本揭示中階段性記載的數值範圍中,在一個數值範圍中所記載的上限值或下限值亦可置換為其他階段性記載的數值範圍的上限值或下限值。另外,於本揭示中所記載的數值範圍中,該數值範圍的上限值或下限值亦可置換為實施例中所示的值。
於本揭示中,各成分亦可包含多種相當的物質。於在本揭示中提及組成物中的各成分的量的情況下,於組成物中存在多種與各成分相當的物質的情況下,只要無特別說明,則是指存在於組成物中的該多種物質的合計量。
於本揭示中,兩個以上的較佳的形態的組合為更佳的形態。
《3維造型用材料》
本揭示的3維造型用材料是供給至3維造型物的造型製程中的給料。
本揭示的3維造型用材料包含熱塑性樹脂、熱塑性彈性體及填充材。填充材包含滑石。相對於3維造型用材料的總質量,填充材的含量為5質量%以上且70質量%以下。
因此,將本揭示的3維造型用材料造型而獲得的3維造型物的翹曲等變形得到抑制。
(填充材)
本揭示的3維造型用材料包含填充材。
〔滑石〕
填充材包含滑石。滑石於造型溫度下不會發生體積變化,滑石的熱膨脹係數比熱塑性樹脂及熱塑性彈性體各自的熱膨脹係數低,因此3維造型物的變形(尤其是翹曲)得到抑制。於利用材料擠出法來造型3維造型物的情況下,造型溫度表示3維造型物製造裝置的噴嘴溫度。於造型溫度下滑石不發生體積變化表示於造型溫度下滑石不熔融、滑石不熔解、以及滑石不發生相轉變。
滑石(talc)被稱為滑石。滑石是含水矽酸鎂。含水矽酸鎂是層狀黏土礦物的一種,是鎂(Mg)與矽(Si)和氧及羥基結合而構成。
滑石的化學結構式通常由[Mg3
Si4
O10
(OH)2
]或[3MgO·4SiO2
·H2
O]表示。
滑石的形狀並無特別限定,例如較佳為鱗片狀、橢圓等。
滑石的體積平均粒徑的上限較佳為30 μm以下,更佳為10 μm以下。滑石的體積平均粒徑的下限較佳為1 μm以上,更佳為5 μm以上。
滑石的體積平均粒徑是指使用雷射繞射-散射式粒度分佈測定裝置等粒度分佈測定裝置,自小粒徑側起累計基於在水中分散滑石的狀態下所測定的各粒子的粒徑的各粒子的體積時累計體積為總體積的50%的粒徑值。
相對於填充材的總量100質量%,滑石的含量較佳為50質量%以上,更佳為60質量%以上,進而佳為70質量%以上。
填充材除了滑石以外,亦可包含無機填充材、有機填充材、光亮性粉體、色素粉體、及它們的複合填充材等。填充材可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
填充材亦可包含無機填充材。
例如,作為無機填充材,可列舉與滑石不同的無機粉體(以下,簡稱為「無機粉體」)、光亮性無機粉體、複合無機粉體、無機纖維等。
作為無機粉體,可列舉氧化鈦、黑色氧化鈦、普魯士藍、佛頭青、氧化鐵(bengala)、黃色氧化鐵、黑色氧化鐵、氧化鋅、氧化鋁、二氧化矽、氧化鎂、氧化鋯、碳酸鎂、碳酸鈣、氧化鉻、氫氧化鉻、碳黑、矽酸鋁、矽酸鎂、矽酸鋁鎂、雲母(mica)、合成雲母、合成雲母鐵、絹雲母、鹼性硫酸鎂(moshige)(硫酸鎂晶須)、高嶺土、碳化矽、硫酸鋇、膨潤土、膨潤石、氮化硼等。
作為光亮性無機粉體,可列舉氯化氧鉍、氧化鈦被覆雲母、氧化鐵被覆雲母、氧化鐵被覆雲母鈦、氧化鐵·氧化鈦燒結體、鋁粉等。
作為複合無機粉體,可列舉微粒子氧化鈦被覆雲母鈦、微粒子氧化鋅被覆雲母鈦、硫酸鋇被覆雲母鈦、氧化鈦內包二氧化矽、氧化鋅內包二氧化矽等。
作為無機纖維,可列舉玻璃纖維等。
所述中,就進一步抑制3維造型物的變形(尤其是翹曲)的觀點而言,無機填充材較佳為包含無機粉體及無機纖維中的至少一種。
就提高3維造型物的拉伸彈性模數且使3維造型物的外觀光滑的觀點而言,無機填充材亦可包含滑石及玻璃纖維此兩者。於該情況下,滑石(Talc)與玻璃纖維(Fiber)的含有比率(Talc:Fiber)以質量比計較佳為90:10~40:60,更佳為85:15~45:55。尤其是,於所述含有比率(Talc:Fiber)為85:15以上時,存在3維造型物的表面的起毛得到進一步抑制的傾向。3維造型物的表面的起毛的發生不限於玻璃纖維,而是包含碳纖維等纖維系材料的3維造型材料的特有的問題。
填充材亦可包含有機填充材。
例如,作為有機填充材,可列舉樹脂粒子、漿料等。
作為樹脂粒子,可列舉碳纖維、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、四氟乙烯、矽酮粉末、聚苯醚等。
作為漿料,可列舉纖維素、纖維素衍生物等。
填充材的形狀可為球狀、板狀及針狀中的任一種。
填充材可為多孔質,亦可為無孔性。
就進一步抑制3維造型物的變形(尤其是翹曲)的觀點而言,相對於3維造型用材料的總質量,填充材的含量為5質量%以上且70質量%以下,較佳為超過5質量%且為55質量%以下,更佳為超過5質量%且為45質量%以下。
若填充材的含量為5質量%以上且70質量%以下,則3維造型物的變形(尤其是翹曲)得到抑制。
(熱塑性樹脂)
本揭示的3維造型用材料包含熱塑性樹脂。
於本揭示中,熱塑性樹脂於25℃下的拉伸彈性模數為6.0×108
Pa以上。
熱塑性樹脂並無特別限制,可使用公知的熱塑性樹脂。熱塑性樹脂可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
例如,作為熱塑性樹脂,可列舉通用塑膠、工程塑膠、超級工程塑膠等。
作為通用塑膠,可列舉高密度聚乙烯(High-Density Polyethylene,HDPE)、低密度聚乙烯(Low-Density Polyethylene,LDPE)、丙烯系聚合物(丙烯均聚物(polypropylene,PP)等)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚乙酸乙烯酯(Polyvinyl Acetate,PVAc)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)、丙烯腈丁二烯苯乙烯樹脂(ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)樹脂)、苯乙烯丙烯腈共聚物(AS(Acrylonitrile-Styrene)樹脂)、丙烯酸樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)等)等。
作為工程塑膠,可列舉聚醯胺(Polyamide,PA)、聚縮醛(polyoxymethylene,POM)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、改質聚苯醚(polyphenylene ether)(m-PPE、改質PPE、聚伸苯醚(polyphenylene oxide,PPO))、聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate,PBT)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、間規聚苯乙烯(Syndiotactic polystyrene,SPS)、環狀聚烯烴(Cyclo Olefin Copolymer,COP)等。
作為超級工程塑膠,可列舉聚苯硫醚(polyphenylene sulfide,PPS)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)、聚碸(Polysulfone,PSF)、聚醚碸(polyethersulfone,PES)、非晶聚芳酯(Polyarylate,PAR)、聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)、熱塑性聚醯亞胺(Polyimide,PI)、聚醯胺醯亞胺(Polyamideimide,PAI)等。
其中,熱塑性樹脂較佳為包含選自由高密度聚乙烯(HDPE)、丙烯系聚合物、聚醯胺(PA)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、間規聚苯乙烯(SPS)、聚苯硫醚(PPS)及聚縮醛(POM)所組成的群組中的一種以上,更佳為包含丙烯系聚合物。
熱塑性樹脂可為結晶性的熱塑性樹脂,亦可為非晶性的熱塑性樹脂。例如,就與熱塑性彈性體的親和性的觀點及使填充材較佳地分散於熱塑性樹脂中的觀點而言,熱塑性樹脂較佳為包含結晶性的熱塑性樹脂,更佳為包含選自由高密度聚乙烯(HDPE)、丙烯系聚合物、聚醯胺(PA)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、間規聚苯乙烯(SPS)、聚苯硫醚(PPS)及聚縮醛(POM)所組成的群組中的至少一種,進而佳為包含結晶性的丙烯系聚合物。再者,熱塑性樹脂的「結晶性」是指於示差掃描熱量測定中具有吸熱峰。另一方面,熱塑性樹脂的「非晶性」是指於示差掃描熱量測定中未確認到明確的吸熱峰。
丙烯系聚合物是至少具有丙烯作為結構單元的聚合物。
丙烯系聚合物可為丙烯的均聚物,亦可為丙烯與其他單量體的共聚物。於丙烯系聚合物為共聚物的情況下,作為丙烯系聚合物,例如可列舉丙烯與碳數2~20的α-烯烴(其中,丙烯除外)的共聚物。作為所述丙烯與碳數2~20的α-烯烴的共聚物,例如可列舉丙烯·乙烯共聚物、丙烯·1-丁烯共聚物、丙烯·乙烯·1-丁烯共聚物、丙烯·4-甲基-1-戊烯共聚物、它們的混合物等。
於丙烯系聚合物為共聚物的情況下,丙烯系聚合物亦可為無規共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物及接枝共聚物中的任一種。
於丙烯系聚合物為共聚物的情況下,丙烯系聚合物中的源自丙烯的結構單元的比率亦可根據所期望的3維造型物的性質適宜設計。例如,相對於丙烯系聚合物中的全部結構單元100莫耳%,丙烯系聚合物中的源自丙烯的結構單元的比率較佳為50莫耳%以上,更佳為70莫耳%~99.5莫耳%,進而佳為80莫耳%~98莫耳。
丙烯系聚合物的立體規則性可為等規、間規及它們的混合體中的任一種。
相對於熱塑性樹脂的總量100質量%,丙烯系聚合物的含量較佳為95.0質量%以上,更佳為98.0質量%以上,進而佳為99.9質量%以上。
熱塑性樹脂的結晶化溫度(Tc)較佳為90℃~140℃,更佳為110℃~130℃。
熱塑性樹脂的結晶化溫度藉由示差掃描熱量計(Differential scanning calorimetry,DSC)於降溫速度10℃/分鐘的條件下測定。
熱塑性樹脂的結晶度較佳為2%~80%,更佳為5%~75%。
熱塑性樹脂的結晶度根據使用示差掃描型熱量計(DSC)所得的熱流曲線中源自主成分的熔解的熔解熱來計算。熱流曲線是藉由將熱塑性樹脂於氮氣環境下-40℃下保持5分鐘後以10℃/分鐘升溫而獲得。具體而言,藉由使用示差掃描型熱量計(珀金埃爾默(PerkinElmer)公司製造,DSC-7),將5 mg的試樣於氮氣環境下-40℃下保持5分鐘後以10℃/分鐘升溫,而獲得熱流曲線。根據所得的熱流曲線中源自主成分的熔解的熔解熱,使用下述式計算熔解熱。
結晶度=(ΔH/ΔH0)×100(%)
式中,ΔH是根據源自熱塑性樹脂的主成分的熔解的熔解熱曲線求出的熔解熱量(J/g),ΔH0是主成分的完全結晶的熔解熱量(J/g)。例如,於主成分為乙烯的情況下,ΔH0為293 J/g,於主成分為丙烯的情況下,ΔH0為210 J/g。
熱塑性樹脂的熔點較佳為90℃以上,更佳為110℃以上且200℃以下,進而佳為110℃以上且180℃以下。
熔點的測定可與後述的熱塑性彈性體的熔點的測定方法同樣地進行。
就進一步抑制3維造型物的變形(尤其是翹曲)的觀點而言,相對於3維造型用材料的總質量,熱塑性樹脂的含量可設為0.1質量%以上且未滿100質量%的範圍,更佳為10質量%~70質量%的範圍,進而佳為20質量%~60質量%的範圍。
(熱塑性彈性體)
本揭示的3維造型用材料包含熱塑性彈性體。
藉由3維造型用材料包含熱塑性彈性體,可有效地抑制3維造型物的變形。
熱塑性彈性體具有橡膠狀彈性。橡膠狀彈性表示於對樹脂施加負荷時樹脂的形狀發生變形且於去除施加至樹脂的負荷時樹脂的形狀恢復到原來的形狀的性質。具體而言,熱塑性彈性體是指25℃下的拉伸彈性模數未滿6.0×108
Pa的熱塑性樹脂。於該方面,熱塑性彈性體與熱塑性樹脂有區別。
熱塑性彈性體較佳為包含源自α-烯烴的結構單元與源自與該α-烯烴不同的其他烯烴的結構單元的共聚物。
作為α-烯烴,通常可單獨包含一種碳數2~20的α-烯烴,亦可組合包含兩種以上。其中,α-烯烴較佳為碳數為3以上的α-烯烴,尤佳為碳數3~8的α-烯烴。
作為α-烯烴,例如可列舉1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3,3-二甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯等。α-烯烴可使用一種或兩種以上。
其中,就獲取的容易性的觀點而言,作為α-烯烴,較佳為1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯。
作為與α-烯烴不同的其他烯烴,較佳為碳數2~4的烯烴,例如可列舉乙烯、丙烯、丁烯等。其中,與α-烯烴不同的其他烯烴更佳為碳數2~3的烯烴。
作為熱塑性彈性體的共聚物例如包括乙烯·α-烯烴共聚物、丙烯·α-烯烴共聚物、丁烯·α-烯烴共聚物。
作為熱塑性彈性體,例如可列舉乙烯-丙烯共聚物(Ethylene Propylene Copolymer,EPR)、乙烯-1-丁烯共聚物(Ethylene Butene Copolymer,EBR)、乙烯-1-戊烯共聚物、乙烯-1-辛烯共聚物(Ethylene Octene Copolymer,EOR)、丙烯-1-丁烯共聚物(Propylene Butene Copolymer,PBR)、丙烯-1-戊烯共聚物、丙烯-1-辛烯共聚物(Propylene Octene Copolymer,POR)等。
其中,作為熱塑性彈性體,較佳為包含源自碳數2~8的α-烯烴的結構單元與源自碳數2~3的烯烴的結構單元的共聚物,就與熱塑性樹脂(尤其是丙烯系聚合物)的相容性優異且3維造型物的變形得到進一步抑制的方面而言,較佳為丙烯系彈性體。
進而,α-烯烴可形成無規共聚物,亦可形成嵌段共聚物。
熱塑性彈性體的熔點較佳為30℃~120℃。
於熔點為30℃~120℃時,於利用材料擠出法造型的3維造型物的造型層間,熱塑性彈性體作為接著劑發揮作用。藉此,利用材料擠出法造型的3維造型物的造型層間的接著強度提高。於材料擠出法中,造型層包含自噴嘴擠出的3維造型用材料。
熔點是藉由示差掃描熱量測定(DSC)作為吸熱曲線中出現的熔解峰位置的溫度Tm求出的值。
熔點是根據將試樣裝入鋁盤且以100℃/min升溫至230℃,於230℃下保持5分鐘後,以-10℃/min降溫至-70℃,接著以10℃/min升溫時的吸熱曲線求出。
熱塑性彈性體的熔體流動速率(MFR(Melt Flow Rate);230℃、2.16 kg負荷)的下限較佳為0.5 g/10 min以上,更佳為1 g/10 min以上,進而佳為2 g/10 min以上,尤佳為5 g/10 min以上。
熱塑性彈性體的熔體流動速率(MFR;230℃、2.16 kg負荷)的上限較佳為70 g/10 min以下,更佳為35 g/10 min以下,進而佳為30 g/10 min以下。
於熱塑性彈性體的MFR的上限及下限為該範圍內時,可更有效地抑制3維造型物的變形。
熔體流動速率(Melt Flow Rate;MFR)是根據美國材料試驗學會(American Society for Testing Material,ASTM)D1238-65T,於230℃、2.16 kg負荷的條件下測定所得的值。
熱塑性彈性體較佳為蕭氏A硬度為50~99的熱塑性彈性體或蕭氏D硬度為30~60的熱塑性彈性體。
於熱塑性彈性體的硬度以蕭氏A硬度計為50以上或以蕭氏D硬度計為30以上時,熱塑性彈性體難以變形。換言之,容易維持熱塑性彈性體的形狀。因此,使用後述的3維造型物製造裝置造型3維造型物時,熱塑性彈性體容易進入料筒的螺杆。其結果,熔融狀態的3維造型材料的噴出效率變得良好。藉此,容易獲得表面光滑、外觀優異的3維造型物。
根據與所述同樣的理由,硬度的下限較佳為以蕭氏A硬度計為55以上或以蕭氏D硬度計為40以上,更佳為以蕭氏A硬度計為60以上或以蕭氏D硬度計為50以上。另外,硬度的上限並無特別限制,較佳為以蕭氏A硬度計為96以下或以蕭氏D硬度計為60以下。於所述中,根據與所述同樣的理由,硬度的下限進而佳為蕭氏D硬度為40以上,尤佳為蕭氏D硬度為50以上。
蕭氏A硬度及蕭氏D硬度是根據ASTM D2240中記載的方法測定所得的值。
作為熱塑性彈性體的具體例,例如可列舉三井化學股份有限公司製造的塔夫瑪(Tafmer)(註冊商標)系列(例:塔夫瑪(Tafmer)DF605、塔夫瑪(Tafmer)DF610、塔夫瑪(Tafmer)DF640、塔夫瑪(Tafmer)DF710、塔夫瑪(Tafmer)DF740、塔夫瑪(Tafmer)DF7350、塔夫瑪(Tafmer)DF810、塔夫瑪(Tafmer)DF840、塔夫瑪(Tafmer)DF8200、塔夫瑪(Tafmer)DF940、塔夫瑪(Tafmer)DF9200、塔夫瑪(Tafmer)DF110、塔夫瑪(Tafmer)H-0530S、塔夫瑪(Tafmer)H-1030S、塔夫瑪(Tafmer)H-5030S、塔夫瑪(Tafmer)XM-7070、塔夫瑪(Tafmer)XM-7080、塔夫瑪(Tafmer)XM-7090、塔夫瑪(Tafmer)BL2491M、塔夫瑪(Tafmer)BL2481M、塔夫瑪(Tafmer)BL3110M、塔夫瑪(Tafmer)BL3450M、塔夫瑪(Tafmer)MA8510、塔夫瑪(Tafmer)MH7010、塔夫瑪(Tafmer)MH7020、塔夫瑪(Tafmer)MH5020、塔夫瑪(Tafmer)PN-2070、塔夫瑪(Tafmer)PN-3560)等。
所述中,就與熱塑性樹脂(尤其是丙烯系聚合物)的相容性優異且3維造型物的變形得到進一步抑制的方面而言,較佳為作為丙烯系彈性體的塔夫瑪(Tafmer)XM系列。
塔夫瑪(Tafmer)XM系列與熱塑性樹脂(尤其是丙烯系聚合物)的相容性優異,且可維持3維造型物所要求的斷裂應力α。藉此,利用材料擠出法造型的3維造型物的造型層間的接著強度提高。
熱塑性彈性體較佳為丙烯系彈性體。丙烯系彈性體是至少具有丙烯作為結構單元的熱塑性彈性體。
熱塑性彈性體是丙烯系彈性體,較佳為熔點為80℃~120℃,蕭氏D硬度為40~60,MFR為2 g/10 min~20 g/10 min。藉此,3維造型物的應力應變更小,更難以發生翹曲。
作為熔點為80℃~120℃、蕭氏D硬度為40~60、MFR為2 g/10 min~20 g/10 min的丙烯系彈性體,可列舉塔夫瑪(Tafmer)XM-7090。
相對於3維造型用材料的總質量,熱塑性彈性體的含量較佳為超過0.1質量%且未滿100質量%的範圍,更佳為10質量%以上且未滿100質量%的範圍,進而佳為10質量%~70質量%的範圍,尤佳為20質量%~50質量%的範圍。
3維造型用材料較佳為滿足下述(a1)、(b1)及(c1)。
(a1)相對於3維造型用材料的總質量,熱塑性彈性體的含量為10質量%以上且未滿70質量%
(b1)相對於3維造型用材料的總質量,填充材的含量為10質量%以上且未滿50質量%
(c1)相對於3維造型用材料的總質量,熱塑性彈性體的含量與填充材的含量的合計為20質量%以上且未滿90質量%
3維造型用材料更佳為滿足下述(a2)、(b2)及(c2)中的任一者。
關於使用了滿足下述(a2)、(b2)及(c2)中的任一者的3維造型用材料的3維造型物,應力應變更小,更難以斷裂,更難以發生翹曲。
(a2)相對於3維造型用材料的總質量,熱塑性彈性體的含量為15質量%以上且25質量%以下,填充材的含量為35質量%以上且45質量%以下
(b2)相對於3維造型用材料的總質量,熱塑性彈性體的含量為25質量%以上且35質量%以下,填充材的含量為15質量%以上且45質量%以下
(c2)相對於3維造型用材料的總質量,熱塑性彈性體的含量為35質量%以上且45質量%以下,填充材的含量為15質量%以上且35質量%以下
3維造型用材料進而佳為於所述(a2)、(b2)及(c2)中滿足下述(a3)及(b3)中的任一者。
關於使用了滿足下述(a3)及(b3)中的任一者的3維造型用材料的3維造型物,應力應變更小,3D資料更忠實地被實體化。
(a3)相對於3維造型用材料的總質量,熱塑性彈性體的含量為25質量%以上且35質量%以下,填充材的含量為25質量%以上且35質量%以下
(b3)相對於3維造型用材料的總質量,熱塑性彈性體的含量為35質量%以上且45質量%以下,填充材的含量為15質量%以上且35質量%以下
(3維造型用材料的性質)
就進一步抑制3維造型物的變形(尤其是翹曲)的觀點而言,3維造型用材料的熔點較佳為90℃以上,更佳為110℃以上且200℃以下,進而佳為110℃以上且180℃以下。
使3維造型用材料的熔點為所述範圍內的方法並無特別限制,例如可列舉將填充材、熱塑性樹脂或熱塑性彈性體的種類設為後述的種類的方法。
關於本揭示的3維造型用材料,於製成例如拉伸彈性模數X(MPa)滿足下述式(I)且為250 mm×100 mm×高15 mm、全蜂窩中的填充率為30%的長方體形狀的3維造型物時,較佳為平均翹曲量Y(mm)滿足式(IIa),更佳為滿足下述式(I)且平均翹曲量Y(mm)滿足式(IIb)。
式(I) 50≦X≦4000
式(IIa) 0≦Y≦6.0
式(IIb) 0≦Y≦4.0
式(I)中,X較佳為300≦X≦4000。於本揭示的某形態中,X可設為1000≦X≦2500。
〔測定用熱壓品的拉伸彈性模數X〕
將3維造型用材料成形為測定用熱壓品時的測定用熱壓品的拉伸彈性模數X(以下,簡稱為「測定用熱壓品的拉伸彈性模數X」)的下限較佳為50 MPa以上,更佳為300 MPa以上,進而佳為1000 MPa以上。
測定用熱壓品的拉伸彈性模數X的上限較佳為4000 MPa以下,更佳為2500 MPa以下。
於本揭示中,測定用熱壓品的拉伸彈性模數X是按照JIS K7161-2:2014而測定。試驗速度為0.5 mm/分鐘。
測定用熱壓品是對3維造型用材料進行熱壓成形而獲得的JIS K7161-2:2014中規定的1BA型試驗片。測定用熱壓品的全長為75 mm。測定用熱壓品的厚度為2 mm。
熱壓成形的加熱溫度為200℃。熱壓成形的壓製壓力為50 MPa。熱壓成形的壓製時間為3分鐘。
測定用熱壓品亦可為對將3維造型用材料熱壓成形而獲得的熱壓成形物實施了機械加工的機械加工物。
〔測定用熱壓品的熱膨脹係數〕
就進一步抑制測定用蜂窩造型物10的變形(尤其是翹曲)的觀點而言,將3維造型用材料成形為測定用熱壓品時的測定用熱壓品的熱膨脹係數(以下,簡稱為「測定用熱壓品的熱膨脹係數」)較佳為1×10-6
(/℃)~1×10-3
(/℃),更佳為1×10-6
(/℃)~5×10-4
(/℃)。
測定用熱壓品的熱膨脹係數按照JIS K7197:2012進行測定。
〔測定用熱壓品的結晶化溫度〕
將3維造型用材料成形為測定用熱壓品時的測定用熱壓品的結晶化溫度(Tc)(以下,簡稱為「測定用熱壓品的結晶化溫度(Tc)」)較佳為80℃~140℃,更佳為100℃~130℃。
測定用熱壓品的結晶化溫度(Tc)的測定方法與熱塑性樹脂的結晶化溫度的測定方法相同。
〔測定用熱壓品的熔點〕
就進一步抑制製成3維造型物時的變形(尤其是翹曲)的觀點而言,將3維造型用材料成形為測定用熱壓品時的測定用熱壓品的熔點(以下,稱為「測定用熱壓品的熔點」)較佳為90℃以上,更佳為110℃以上且200℃以下,進而佳為110℃以上且180℃以下。
測定用熱壓品的熔點的測定方法與熱塑性彈性體的熔點的測定方法相同。
〔測定用蜂窩造型物的平均翹曲量Y〕
將3維造型用材料積層造型為測定用蜂窩造型物10時的測定用蜂窩造型物10的平均翹曲量Y(以下,簡稱為「測定用蜂窩造型物10的平均翹曲量Y」)較佳為6.0 mm以下,更佳為4.0 mm以下,越低越佳,尤佳為0 mm。
所述「於製成250 mm×100 mm×高15 mm且全蜂窩中的填充率為30%的長方體形狀的3維造型物時,平均翹曲量Y(mm)滿足式(IIa)」表示測定用蜂窩造型物10的平均翹曲量Y(mm)滿足式(IIa)。
其次,參照圖1對測定用蜂窩造型物10進行說明。圖1是測定用蜂窩造型物10的立體照片。
如圖1所示,測定用蜂窩造型物10包括蜂窩結構部11、以及長方體狀框架部12。蜂窩結構部11位於長方體狀框架部12內。蜂窩結構部11與長方體狀框架部12一體化。測定用蜂窩造型物10為大致長方體狀物。
長方體狀框架部12於與上下方向(參照圖1)正交的方向上包圍蜂窩結構部11的周緣部。長方體狀框架部12是以填充率為100%的方式利用材料擠出法將3維造型用材料積層造型而獲得。長方體狀框架部12為250 mm×100 mm×高15 mm。詳細而言,於圖1中,前後方向上的長方體狀框架部12的長度為250 mm。左右方向上的長方體狀框架部12的長度為100 mm。上下方向上的長度為15 mm。長方體狀框架部12包含四個板部。四個板部的各自的厚度為5 mm。
蜂窩結構部11的結構為蜂窩結構。蜂窩結構部11是於長方體狀框架部12內以填充率為30%的方式利用材料擠出法將3維造型用材料積層造型而獲得。
填充率表示3維造型用材料的體積於單位空間體積中所佔的比率。
其次,參照圖2,對測定用蜂窩造型物10的平均翹曲量Y進行說明。圖2是用於說明平均翹曲量Y的測定用蜂窩造型物10的側視圖。
測定用蜂窩造型物10的平均翹曲量Y表示將測定用蜂窩造型物10載置於平台20時,長方體狀框架部12的4個角自平台20的浮起量YA
的算術平均值。
長方體狀框架部12的角部E12的浮起量YA
如下所述進行測定。如圖2所示,於平台20的表面載置測定用蜂窩造型物10,以使測定用蜂窩造型物10的第一面TS10朝上。接著,對測定用蜂窩造型物10的角部E12的下表面BS10距平台20的表面的最高高度進行測定。最高高度的測定可使用測高儀。所得的測定值表示長方體狀框架部12的角部E12的浮起量YA
。
測定用蜂窩造型物10的平均翹曲量Y是藉由將以所述方式測定的測定用蜂窩造型物10的4個角的各自的浮起量YA
相加並將所得的相加值除以4而獲得。
於利用材料擠出法造型3維造型物時,就提高3維造型物的造型層間的接著強度的觀點而言,較佳為包含自噴嘴擠出的熔融狀態的3維造型用材料的造型層(以下,稱為「第一造型層」)與堆積有第一造型層的造型層(以下,稱為「第二造型層」)進行熔融接著。進而,較佳為利用第一造型層的熱使第二造型層熔融,或者直至於第二造型層上堆積完第一造型層為止,第二造型層的結晶化並未發展。因此,3維造型用材料的結晶化溫度(Tc)較佳為80℃~140℃,更佳為100℃~130℃。
3維造型用材料的結晶化溫度的測定可與所述熱塑性樹脂的測定方法同樣地進行。
〔測定用造型物的斷裂應力〕
將3維造型用材料積層造型為測定用造型物時的測定用造型物的斷裂應力α(以下,簡稱為「測定用造型物的斷裂應力α」)的下限較佳為4.0 MPa以上,更佳為5 MPa以上,進而佳為6.5 MPa以上,尤佳為8.0 MPa以上。
測定用造型物的斷裂應力α的上限較佳為200.0 MPa。
3維造型物的斷裂應力α是造型厚度2 mm的四棱柱造型物,自其壁部以拉伸方向成為積層方向的方式沖裁試驗片(JIS K7161-2 1BA:2014),按照JIS K7161-2:2014進行測定(試驗速度:50 mm/min)。藉此,確認3維造型物的積層方向的3維造型物的斷裂應力α。3維造型物的積層方向的3維造型物的斷裂應力α通常於3維造型物的斷裂應力中最小。再者,於在3維造型物斷裂之前發生3維造型物的屈服的情況下,採用斷裂應力與屈服應力中較小者作為斷裂應力α。
換言之,測定用造型物的斷裂應力α是按照JIS K7161-2:2014的拉伸試驗的測定值。
測定用造型物是利用材料擠出法將3維造型用材料積層造型並進行機械加工而獲得的JIS K7161-2:2014中規定的1BA型試驗片。測定用造型物的全長為75 mm。測定用造型物的厚度為2 mm。
實施了機械加工前的測定用造型物(以下,稱為「機械加工前的測定用造型物」)例如是厚度為2 mm的四棱柱狀的造型物。機械加工前的測定用造型物是以填充率為100%且3維造型用材料的堆疊方向與拉伸試驗中的測定用造型物的拉伸方向平行的方式利用材料擠出法將3維造型用材料積層造型而獲得。
〔測定用造型物的拉伸彈性模數Z〕
將3維造型用材料積層造型為所述測定用造型物時的測定用造型物的拉伸彈性模數Z(以下,簡稱為「測定用造型物的拉伸彈性模數Z」)的下限較佳為200 MPa以上,更佳為800 MPa以上,進而佳為1000 MPa以上。
3維造型用材料的拉伸彈性模數X的上限較佳為4000 MPa以下,更佳為2500 MPa以下,進而佳為2000 MPa以下。
於本揭示中,測定用造型物的拉伸彈性模數Z是按照JIS K7161-2:2014而測定。試驗速度為0.5 mm/分鐘。
測定用造型物中3維造型用材料的堆疊方向與按照JIS K7161-2:2014的拉伸試驗中的測定用造型物的拉伸方向為平行的關係。
於3維造型用材料中,較佳為測定用造型物的斷裂應力α(MPa)滿足下述式(III),測定用蜂窩造型物10的平均翹曲量Y(mm)滿足下述式(IIb)。
式(III) 6.5≦α<200
式(IIb) 0≦Y≦4.0
(其他成分)
本揭示中的3維造型用材料除了所述熱塑性彈性體及熱塑性樹脂以外,亦可含有其他成分。
作為其他成分,例如可列舉紫外線吸收劑、穩定劑、抗氧化劑、塑化劑、著色劑、整色劑、阻燃劑、抗靜電劑、螢光增白劑、消光劑、衝擊強度改良劑等。
(3維造型用材料的形態)
3維造型用材料亦可為成形品。
成形品的成形方法並無特別限制,亦可為利用擠出成形等公知的成形方法成形的成形品。
成形品的形態可為顆粒或細絲。
顆粒是指預先賦予形狀的少量的固體物質。
細絲是指細長的繩狀且具有均勻的剖面的長條狀物。細絲通常以捲繞於卷軸上的形態使用。
3維造型用材料可為顆粒及細絲中的任一種形態,亦可為顆粒及細絲此兩種形態的材料混合存在的混合物。就造型尺寸較大的3維造型物的觀點而言,3維造型用材料的形態較佳為顆粒。
於將3維造型用材料成形為顆粒的情況下,其成形方法並無限定。作為顆粒的成形方法,例如可列舉利用熔融擠出機(例:雙軸擠出機)混煉擠出3維造型用材料並利用製粒機切斷擠出的棒狀的股線的方法。另外,投入至熔融擠出機的3維造型用材料亦可為乾式摻雜物。乾式摻雜物是預先利用亨舍爾混合機(Henschel mixer)等混合3維造型用材料的一部分或全部製備而成。
<3維造型物的製造方法>
本揭示的3維造型物的製造方法包括:熔融步驟,將已述的本揭示的3維造型用材料熔融;以及造型步驟,將熔融後的3維造型用材料自3維造型物製造裝置的噴嘴中擠出來造型3維造型物。熔融步驟及造型步驟依次執行。
(熔融步驟)
本揭示中的熔融步驟是將已述的本揭示的3維造型用材料熔融。
將3維造型用材料熔融的加熱機構並無特別限制,可應用公知的加熱機構。
於熔融步驟中,較佳為使用包括例如電加熱器等加熱機構的3維造型物製造裝置。
將3維造型用材料熔融的溫度並無特別限制,只要根據熱塑性樹脂的性質適宜設定即可。將3維造型用材料熔融的溫度例如亦可將熱塑性樹脂的熔點或玻璃轉移溫度(Tg)中的任一較高的溫度作為基準而設為+10℃~150℃的溫度。
於熔融步驟中,例如亦可將3維造型用材料熔融並混煉。尤其是於3維造型用材料包含玻璃纖維的情況下,於熔融步驟中,較佳為將3維造型用材料熔融並混煉。藉由將3維造型用材料熔融並混煉,3維造型用材料有更均勻地混合的傾向。因此,容易抑制所得的3維造型物的材料產生不均。其結果,有3維造型物的變形得到進一步抑制的傾向。
(造型步驟)
本揭示中的造型步驟是將熔融步驟中熔融的3維造型用材料自噴嘴中擠出來造型3維造型物。
於造型步驟中,例如將熔融的3維造型用材料自3維造型物製造裝置的噴嘴中擠出,基於多個2維資料,將2維層依次積層於基板上,藉此可造型3維造型物。多個2維資料是利用切片機軟體將所造型的3維造型物的3維座標資料切成圓片而生成。
3維造型物製造裝置可使用材料擠出方式的3維造型物製造裝置。材料擠出方式的3維造型物製造裝置並無特別限制,可應用公知的裝置或公知的裝置結構。
作為3維造型物製造裝置,例如亦可為包括料筒、噴嘴及加熱機構的裝置。於料筒中供給3維造型用材料。噴嘴設置於料筒的3維造型用材料的噴出方向下游側的部位。噴嘴噴出3維造型用材料。加熱機構設置於料筒。加熱結構加熱並熔融3維造型用材料。
3維造型物製造裝置將加熱熔融後的3維造型用材料自噴嘴中擠出,將自噴嘴中擠出的3維造型用材料積層造型。藉此,造型3維造型物。
料筒可於其內部具有螺杆。螺杆將3維造型材料混煉。
3維造型物製造裝置亦可進一步包括工作台(table)裝置。工作台裝置與噴嘴相向配置。於工作台裝置上積層有自噴嘴擠出的熔融狀態的3維造型用材料。
3維造型物製造裝置亦可進一步包括控制機構。控制機構控制基板及噴嘴的空間座標以及自噴嘴擠出的3維造型用材料的量。控制機構較佳為控制自噴嘴擠出的熔融狀態的3維造型用材料的噴出且控制噴嘴及/或工作台裝置相對於基準面而言朝X軸、Y軸、Z軸方向的移動。
(其他步驟)
本揭示的3維造型物的製造方法例如亦可進一步包括加工步驟。於加工步驟中,對造型步驟中造型的3維造型物進行加工處理。
<3維造型物>
本揭示的3維造型物是已述的本揭示的3維造型用材料的造型物。
作為本揭示的3維造型物的原材料,使用本揭示的3維造型用材料。因此,3維造型物的熱收縮等引起的變形得到抑制。
本揭示的3維造型物若為已述的本揭示的3維造型用材料的造型物即可,並無特別限制,可為利用任意方法造型而成者。其中,本揭示的3維造型物較佳為藉由所述本揭示的3維造型物的製造方法造型而成者。
[實施例]
以下,藉由實施例來更具體地說明本發明,但本發明只要不超出其主旨,則並不限定於以下的實施例。再者,只要無特別說明,則「份」為質量基準。以下所示的熔點、蕭氏硬度、MFR、結晶化溫度、結晶度、拉伸彈性模數X、熱膨脹係數、斷裂應力、平均翹曲量Y及拉伸彈性模數Y分別藉由所述方法測定。
-材料的準備-
本實施例中使用的材料(即3維造型用材料所含的成分)的詳情如下所述。
(熱塑性彈性體)
·DF8200:塔夫瑪(Tafmer)(註冊商標;以下相同)DF8200(三井化學股份有限公司)
·XM7090:塔夫瑪(Tafmer)XM-7090(三井化學股份有限公司)
·DF610:塔夫瑪(Tafmer)DF610(三井化學股份有限公司)
·DF710:塔夫瑪(Tafmer)DF710(三井化學股份有限公司)
·PN2070:塔夫瑪(Tafmer)PN-2070(三井化學股份有限公司)
·PN3560:塔夫瑪(Tafmer)PN-3560(三井化學股份有限公司)
·EP1001:亞博塑(absortomer)EP1001(三井化學股份有限公司)
·TS6000N:米拉塑(milastomer)TS6000N(三井化學股份有限公司)
·6030NS:米拉塑(milastomer)6030NS(三井化學股份有限公司)
(熱塑性樹脂)
·J966HP:普瑞曼波利普羅(Prime Polypro)(註冊商標;以下相同)J-966HP(丙烯-乙烯共聚物、普瑞曼聚合物(Prime Polymer)股份有限公司)
·J105G:普瑞曼波利普羅(Prime Polypro)J-105G(丙烯均聚物、普瑞曼聚合物(Prime Polymer)股份有限公司)
·J108M:普瑞曼波利普羅(Prime Polypro)J108M(丙烯均聚物、普瑞曼聚合物(Prime Polymer)股份有限公司)
·J721GR:普瑞曼波利普羅(Prime Polypro)J721GR(丙烯-乙烯共聚物、普瑞曼聚合物(Prime Polymer)股份有限公司)
·J229E:普瑞曼波利普羅(Prime Polypro)J229E(丙烯-乙烯共聚物、普瑞曼聚合物(Prime Polymer)股份有限公司)
·J707G:普瑞曼波利普羅(Prime Polypro)J707G(丙烯-乙烯共聚物、普瑞曼聚合物(Prime Polymer)股份有限公司)
·J705UG:普瑞曼波利普羅(Prime Polypro)J705UG(丙烯-乙烯共聚物、普瑞曼聚合物(Prime Polymer)股份有限公司)
·J708UG:普瑞曼波利普羅(Prime Polypro)J708UG(丙烯-乙烯共聚物、普瑞曼聚合物(Prime Polymer)股份有限公司)
(填充材)
·滑石:體積平均粒徑5 μm~10 μm
·玻璃纖維(Glass Fiber,GF):重量平均纖維長度0.5 mm~2 mm
將熱塑性彈性體的熔點、蕭氏硬度及MFR以及熱塑性樹脂的結晶化溫度及結晶度的製造商的目錄值示於表1~表6中。
表中,「蕭氏硬度」欄的數值前的「A」表示蕭氏A硬度。表中,「蕭氏硬度」欄的數值前的「D」表示蕭氏D硬度。例如,實施例1的「A86」表示蕭氏A硬度為86。同樣地,實施例9的「D58」表示蕭氏D硬度為58。
表中,位於「(熱塑性彈性體)」的項目的正下方的「熔點:Tm[℃]」、「蕭氏硬度」及「MFR[g/min]」的各項目表示熱塑性彈性體的熔點、蕭氏硬度及MFR的目錄值。
表中,位於「(熱塑性樹脂)」的項目的正下方的「結晶化溫度:Tc[℃]」及「結晶度[%]」的各項目表示作為3維造型用材料的結構成分的熱塑性樹脂(丙烯系聚合物)的結晶化溫度及結晶度的目錄值。
[實施例1~實施例38及比較例1~比較例19]
-測定用熱壓品的拉伸彈性模數X的測定-
於加熱溫度200℃、壓製壓力50 MPa、壓製時間3分鐘的條件下對3維造型用材料進行熱壓成形,獲得所述測定用熱壓品。所得的測定用熱壓品是JIS K7161-2:2014中規定的1BA型試驗片。測定用熱壓品的全長為75 mm。測定用熱壓品的厚度為2 mm。
測定所得的測定用熱壓品的拉伸彈性模數X。將測定結果示於表1~表6中。
表中,位於「(熱壓品)」的項目的正下方的「拉伸彈性模數X[MPa]」的項目表示測定用熱壓品的拉伸彈性模數X的測定結果。
表中,熱塑性樹脂中一併記載的含量(%)是指熱塑性樹脂相對於3維造型用材料的總質量的質量含量。熱塑性彈性體中一併記載的含量(%)是指熱塑性彈性體相對於3維造型用材料的總質量的質量含量。填充材中一併記載的含量(%)是指填充材相對於3維造型用材料的總質量的含量。
-測定用熱壓品的熔點、結晶化溫度、熱膨脹係數-
與「測定用熱壓品的拉伸彈性模數X的測定」同樣地,獲得了測定用熱壓品。對測定用熱壓品的熔點、結晶化溫度及熱膨脹係數分別進行測定。將測定結果示於表1~表6中。
表中,位於「(熱壓品)」的項目的下方的「熔點:Tm[℃]」、「結晶化溫度:Tc[℃]」及「熱膨脹係數[10-5
/℃]」表示測定用熱壓品的熔點、結晶化溫度及熱膨脹係數的測定結果。
表中,「成分及含量」的欄中記載的「-」表示不含相當的成分,對應的物性欄亦顯示「-」。
表中,「物性及評價」的欄中記載的「-」表示未實施相當的測定或評價。
-測定用蜂窩造型物10的變形(平均翹曲量Y)的測定-
於所述測定用蜂窩造型物10的造型中,使用材料擠出方式的3維造型物製造裝置(WASP股份有限公司製造、「代爾塔WASP 3MT工業(DeltaWASP 3MT Industrial)」、噴嘴徑:3 mm)及應用軟體(希普利3D(Simplify3D)公司製造的「希普利3D(Simplify3D)」)。
首先,向料斗中投入表1~表6中記載的3維造型用材料,經由料斗向料筒內供給3維造型用材料。作為構成3維造型用材料的成分,使用了各表所示的熱塑性彈性體、熱塑性樹脂及填充材。接著,利用設置於料筒的加熱器將3維造型用材料的溫度加熱至180℃~240℃而使其熔融(熔融步驟)。
其次,利用應用軟體將下述3D資料切成圓片,生成多個2維資料。基於多個2維資料,如下所述設定應用軟體的設定參數,利用材料擠出方式(MEX;Material Extrusion)造型如圖1所示般的測定用蜂窩造型物10。具體而言,基於3維座標資料,將熔融的3維造型用材料依次積層於基板上,藉此造型250 mm×100 mm×高15 mm、全蜂窩中的填充率為30%的長方體形狀的3維造型物(造型步驟)。
<3D資料>
·250 mm×100 mm×高15 mm的長方體
<測定用蜂窩造型物10的蜂窩結構部11的設定參數>
·造型速度:3000 mm/min
·噴嘴溫度:240℃
·積層間距:1.5 mm
·填充率:30%
·填充圖案:蜂窩
<測定用蜂窩造型物10的長方體狀框架部12的設定參數>
·造型速度:3000 mm/min
·噴嘴溫度:240℃
·積層間距:1.5 mm
·填充率:100%
·填充圖案:實體
測定所得的測定用蜂窩造型物10的平均翹曲量Y(mm)。將測定結果示於表1~表6中。
再者,於本評價中,表中,以「-」表述的例子是指由於造型中的變形而無法獲得測定所需的測定用蜂窩造型物10。
表中,位於「(3維造型物)」的項目的下方的「平均翹曲量Y」表示測定用蜂窩造型物10的平均翹曲量Y。
-測定用蜂窩造型物10的外觀及表面的評價-
關於測定用蜂窩造型物10,按照以下的評價基準目視評價外觀及表面的狀態。將評價結果示於表1~表6中。
表中,位於「(3維造型物)」的項目的下方的「外觀及表面的評價」表示測定用蜂窩造型物10的外觀及表面的評價結果。
<評價基準>
G1:測定用蜂窩造型物10的表面光滑,外觀亦良好,且可更忠實地再現3D資料(3維座標資料)。
G2:測定用蜂窩造型物10的表面光滑且外觀良好。
G3:測定用蜂窩造型物10的表面雖然有一些凹凸,但外觀是可容許的程度。
G4:於測定用蜂窩造型物10的表面觀察到不可容許的顯著的凹凸,或者無法再現3D資料(3維座標資料)。
-測定用造型物的斷裂應力α及拉伸彈性模數Z的測定-
於所述測定用造型物的造型中,使用材料擠出方式的3維造型物製造裝置(WASP股份有限公司製造、「代爾塔WASP 3MT工業(DeltaWASP 3MT Industrial)」、噴嘴徑:2 mm)及應用軟體(希普利3D(Simplify3D)公司製造的「希普利3D(Simplify3D)」)。
首先,向料斗中投入表1~表6中記載的3維造型用材料,經由料斗向料筒內供給3維造型用材料。作為構成3維造型用材料的成分,使用了各表所示的熱塑性彈性體、熱塑性樹脂及填充材。接著,利用設置於料筒中的加熱器將3維造型用材料的溫度加熱至180℃~240℃而使其熔融(熔融步驟)。
其次,利用應用軟體將下述3D資料切成圓片,生成多個2維資料。基於多個2維資料,如下所述設定應用軟體的設定參數,利用材料擠出方式(MEX;Material Extrusion)對機械加工前的測定用造型物進行造型(造型步驟)。
<3D資料>
·130 mm×130 mm×厚度2 mm的長方體
<設定參數>
·造型速度:3000 mm/min
·噴嘴溫度:240℃
·積層間距:1.0 mm
·填充率:100%
·填充圖案:實體
其次,對所得的機械加工前的測定用造型物進行機械加工,獲得了測定用造型物。所得的測定用造型物是JIS K7161-2:2014中規定的1BA型試驗片。測定用熱壓品的全長為75 mm。測定用造型物的厚度為2 mm。
對測定用造型物的斷裂應力α及拉伸彈性模數Z分別進行測定。於對測定用造型物的斷裂應力α及拉伸彈性模數Z進行測定時,3維造型用材料的堆疊方向與拉伸試驗中的測定用造型物的拉伸方向為平行的關係。將測定結果示於表1~表6中。
表中,位於「(3維造型物)」的項目的下方的「斷裂應力α[MPa]」及「拉伸彈性模數Z[MPa]」表示測定用造型物的斷裂應力及拉伸彈性模數Z的測定結果。
[表1]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 實施例6 | 實施例7 | 實施例8 | 實施例9 | 實施例10 | ||
結構成分及含量 | 熱塑性樹脂(聚丙烯) | J966HP:60% | J966HP:50% | J966HP:40% | J966HP:30% | J966HP:50% | J966HP:45% | J966HP:40% | J105G:50% | J966HP:50% | J966HP:30% |
熱塑性彈性體 | DF8200:30% | DF8200:30% | DF8200:30% | DF8200:30% | DF8200:30% | DF8200:30% | DF8200:30% | DF8200:30% | XM7090:30% | XM7090:30% | |
填充材(無機填充材) | 滑石:10% | 滑石:20% | 滑石:30% | 滑石:40% | 短纖維GF:10% 滑石:10% | 短纖維GF:5% 滑石:20% | 短纖維GF:10% 滑石:20% | 滑石:20% | 滑石:20% | 滑石:40% | |
物性及評價 | (熱塑性彈性體) | ||||||||||
熔點:Tm[℃] | 66 | 66 | 66 | 66 | 66 | 66 | 66 | 66 | 98 | 98 | |
蕭氏硬度 | A86 | A86 | A86 | A86 | A86 | A86 | A86 | A86 | D58 | D58 | |
MFR[g/min] | 33 | 33 | 33 | 33 | 33 | 33 | 33 | 33 | 7.0 | 7.0 | |
(熱塑性樹脂) | |||||||||||
結晶化溫度:Tc[℃] | 126.4 | 126.2 | 127.2 | 127.8 | 126.5 | 128.6 | 127.8 | 128.7 | 124.8 | 124.9 | |
結晶度[%] | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 52.2 | 39.5 | 39.5 | |
(熱壓品) | |||||||||||
拉伸彈性模數X[MPa] | 561 | 334 | 629 | 723 | 793 | 985 | 1310 | 860 | 1200 | 1870 | |
熔點:Tm[℃] | 162.6 | 163 | 163.3 | 163.4 | 162.3 | 162.7 | 162.2 | 165 | 159.1 | 164.3 | |
結晶化溫度:Tc[℃] | 126.4 | 126.2 | 127.2 | 127.8 | 126.5 | 128.6 | 127.8 | 128.7 | 124.8 | 124.9 | |
熱膨脹係數[10-5 /℃] | - | - | - | 8.9 | - | - | - | - | 11.7 | - | |
( 3 維造型物) | |||||||||||
斷裂應力α[MPa] | 4.6 | 5.6 | 5.6 | 5.5 | 6.3 | 6.1 | 5.9 | 4.5 | 9.7 | 7.7 | |
平均翹曲量Y[mm] | 2.6 | 1.7 | 0.9 | 0.9 | 1.4 | 1.1 | 1.1 | 0.4 | 2.9 | 1.4 | |
外觀及表面的評價 | G1 | G1 | G1 | G1 | G1 | G1 | G1 | G1 | G1 | G1 | |
拉伸彈性模數Z[MPa] | 328 | 358 | 242 | 416 | 423 | 503 | 640 | 250 | 806 | 1016 |
[表2]
實施例11 | 實施例12 | 實施例13 | 實施例14 | 實施例15 | 實施例16 | 實施例17 | 實施例18 | 實施例19 | 實施例20 | ||
結構成分及含量 | 熱塑性樹脂(聚丙烯) | J966HP:70% | J966HP:70% | J966HP:50% | J966HP:70% | J966HP:70% | J966HP:60% | J966HP:60% | J105G:50% | J105G:70% | J105G:60% |
熱塑性彈性體 | DF8200:10% | XM7090:10% | XM7090:10% | PN2070:10% | PN3560:10% | PN2070:10% | PN3560:10% | XM7090:30% | PN3560:10% | XM7090:10% | |
填充材(無機填充材) | 滑石:20% | 滑石:20% | 滑石:40% | 滑石:20% | 滑石:20% | 滑石:30% | 滑石:30% | 滑石:20% | 滑石:20% | 滑石:30% | |
物性及評價 | (熱塑性彈性體) | ||||||||||
熔點:Tm[℃] | 66 | 98 | 98 | 140 | 160 | 140 | 160 | 98 | 160 | 98 | |
蕭氏硬度 | A86 | D58 | D58 | A75 | A72 | A75 | A72 | D58 | A72 | D58 | |
MFR[g/min] | 33 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 6.0 | 7.0 | 6.0 | 7.0 | 6.0 | 7.0 | |
(熱塑性樹脂) | |||||||||||
結晶化溫度:Tc[℃] | 130 | 130 | 130 | 130 | 130 | 130 | 130 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | |
結晶度[%] | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | |
(熱壓品) | |||||||||||
拉伸彈性模數X[MPa] | 802 | 1113 | 1748 | 808 | 1062 | 1295 | 1170 | 1496 | 1906 | 2254 | |
熔點:Tm[℃] | 160.2 | 159 | 159.7 | 159.5 | 159.2 | 159.1 | 159.9 | 159.1 | 161.4 | 161.3 | |
結晶化溫度:Tc[℃] | 122.7 | 122.5 | 123.3 | 121.8 | 122.3 | 122.8 | 122.6 | 122 | 123.5 | 124 | |
熱膨脹係數[10-5 /℃] | 10.0 | 8.7 | 7.6 | 10.4 | 9.7 | 8.8 | 9.1 | 8.8 | 7.7 | 6.6 | |
( 3 維造型物) | |||||||||||
斷裂應力α[MPa] | 7.3 | 9.1 | 6.7 | 7.5 | 8.0 | 7.4 | 7.6 | 10.9 | 10.7 | 9.6 | |
平均翹曲量Y[mm] | 4.3 | 4.0 | 2.9 | 4.5 | 4.1 | 2.9 | 3.1 | 3.4 | 6.0 | 5.6 | |
外觀及表面的評價 | G2 | G2 | G1 | G2 | G1 | G1 | G1 | G2 | G2 | G2 | |
拉伸彈性模數Z[MPa] | 645 | 847 | 1029 | 617 | 517 | 853 | 549 | 1270 | 1507 | 1982 |
[表3]
實施例21 | 實施例22 | 實施例23 | 實施例24 | 實施例25 | 實施例26 | 實施例27 | 實施例28 | 實施例29 | 實施例30 | ||
結構成分及含量 | 熱塑性樹脂(聚丙烯) | J105G:40% | J105G:60% | J105G:60% | J105G:50% | J105G:40% | J105G:60% | J105G:50% | J105G:40% | J105G:30% | J105G:60% |
熱塑性彈性體 | XM7090:30% | PN2070:10% | PN3560:10% | XM7090:10% | XM7090:10% | XM7090:20% | XM7090:20% | XM7090:20% | XM7090:20% | XM7090:30% | |
填充材(無機填充材) | 滑石:30% | 滑石:30% | 滑石:30% | 滑石:40% | 滑石:50% | 滑石:20% | 滑石:30% | 滑石:40% | 滑石:50% | 滑石:10% | |
物性及評價 | (熱塑性彈性體) | ||||||||||
熔點:Tm[℃] | 66 | 140 | 160 | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | |
蕭氏硬度 | D58 | A75 | A72 | D58 | D58 | D58 | D58 | D58 | D58 | D58 | |
MFR[g/min] | 7.0 | 7.0 | 6.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | |
(熱塑性樹脂) | |||||||||||
結晶化溫度:Tc[℃] | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | |
結晶度[%] | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | |
(熱壓品) | |||||||||||
拉伸彈性模數X[MPa] | 1626 | 2097 | 2401 | 2384 | 2514 | 1930 | 1940 | 2071 | 2200 | 1365 | |
熔點:Tm[℃] | 158.3 | 161.3 | 161.5 | - | - | - | - | - | - | - | |
結晶化溫度:Tc[℃] | 122.2 | 123.9 | 124.1 | - | - | - | - | - | - | - | |
熱膨脹係數[10-5 /℃] | 7.6 | 7.9 | 6.3 | - | - | - | - | - | - | - | |
( 3 維造型物) | |||||||||||
斷裂應力α[MPa] | 8.8 | 9.9 | 9.5 | 7.8 | 6.0 | 11.1 | 9.2 | 7.3 | 5.4 | 13.0 | |
平均翹曲量Y[mm] | 2.9 | 5.5 | 5.9 | 4.9 | 4.2 | 4.9 | 4.3 | 3.9 | 3.4 | 5.4 | |
外觀及表面的評價 | G1 | G2 | G2 | G2 | G2 | G2 | G2 | G1 | G1 | G2 | |
拉伸彈性模數Z[MPa] | 1507 | 1742 | 1887 | 2031 | 2080 | 1601 | 1744 | 1887 | 2030 | 1033 |
[表4]
實施例31 | 實施例32 | 實施例33 | 實施例34 | 實施例35 | 實施例36 | 實施例37 | 實施例38 | ||
結構成分及含量 | 熱塑性樹脂(聚丙烯) | J105G:30% | J105G:20% | J105G:50% | J105G:40% | J105G:30% | J105G:20% | J105G:10% | J108M:50% |
熱塑性彈性體 | XM7090:30% | XM7090:30% | XM7090:40% | XM7090:40% | XM7090:40% | XM7090:40% | XM7090:40% | XM7090:30% | |
填充材(無機填充材) | 滑石:40% | 滑石:50% | 滑石:10% | 滑石:20% | 滑石:30% | 滑石:40% | 滑石:50% | 滑石:20% | |
物性及評價 | (熱塑性彈性體) | ||||||||
熔點:Tm[℃] | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | 98 | |
蕭氏硬度 | D58 | D58 | D58 | D58 | D58 | D58 | D58 | D58 | |
MFR[g/min] | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | |
(熱塑性樹脂) | |||||||||
結晶化溫度:Tc[℃] | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 116.4 | 128 | |
結晶度[%] | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 52.2 | 53 | |
(熱壓品) | |||||||||
拉伸彈性模數X[MPa] | 1755 | 1887 | 1202 | 1332 | 1462 | 1592 | 1722 | 1658 | |
熔點:Tm[℃] | - | - | - | - | - | - | - | - | |
結晶化溫度:Tc[℃] | - | - | - | - | - | - | - | - | |
熱膨脹係數[10-5 /℃] | - | - | - | - | - | - | - | - | |
( 3 維造型物) | |||||||||
斷裂應力α[MPa] | 6.7 | 4.6 | 12.6 | 10.5 | 8.4 | 6.3 | 4.2 | 12.9 | |
平均翹曲量Y[mm] | 2.4 | 1.9 | 4.4 | 2.3 | 1.8 | 1.3 | 0.8 | 3.8 | |
外觀及表面的評價 | G1 | G1 | G2 | G1 | G1 | G1 | G1 | G1 | |
拉伸彈性模數Z[MPa] | 1744 | 1981 | 891 | 1128 | 1365 | 1602 | 1839 | 1347 |
[表5]
比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | 比較例4 | 比較例5 | 比較例6 | 比較例7 | 比較例8 | 比較例9 | 比較例10 | ||
結構成分及含量 | 熱塑性樹脂(聚丙烯) | J105G:100% | J108M:100% | J721GR:100% | J229E:100% | J707G:100% | J966HP:100% | J705UG:100% | J708UG:100% | J966HP:80% | J966HP:80% |
熱塑性彈性體 | - | - | - | - | - | - | - | - | DF610:20% | DF710:20% | |
填充材(無機填充材) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
物性及評價 | (熱塑性彈性體) | ||||||||||
熔點:Tm[℃] | - | - | - | - | - | - | - | - | <50 | 55 | |
蕭氏硬度 | - | - | - | - | - | - | - | - | A57 | A73 | |
MFR[g/min] | - | - | - | - | - | - | - | - | 2.2 | 3.6 | |
(熱塑性樹脂) | |||||||||||
結晶化溫度:Tc[℃] | 116.4 | 128 | 121.6 | 120.5 | 120.4 | 130 | 128.7 | 129.2 | 130.0 | 130.0 | |
結晶度[%] | 52.2 | 53.1 | 42.6 | 36.6 | 47.3 | 39.5 | 46.9 | 50.2 | 39.5 | 39.5 | |
(熱壓品) | |||||||||||
拉伸彈性模數X[MPa] | 1600 | 2000 | 1200 | 1030 | 1200 | 969 | 1450 | 1500 | 541 | 637 | |
熔點:Tm[℃] | 163.1 | 164.8 | 151.6 | 148.8 | 164.2 | 164 | 166.9 | 165.7 | 163.5 | 164.3 | |
結晶化溫度:Tc[℃] | 116.4 | 128 | 121.6 | 120.5 | 120.4 | 130 | 128.7 | 129.2 | 128.9 | 128.9 | |
熱膨脹係數[10-5 /℃] | - | - | - | - | - | 12.7 | - | - | - | - | |
( 3 維造型物) | |||||||||||
斷裂應力α[MPa] | - | - | - | - | - | 12.2 | - | - | - | - | |
平均翹曲量Y[mm] | 13.0 | 17.4 | 8.4 | 8.1 | - | 8.4 | - | 12.3 | 6.9 | 6.3 | |
外觀及表面的評價 | G4 | G4 | G4 | G4 | G4 | G4 | G4 | G4 | G3 | G3 | |
拉伸彈性模數Z[MPa] | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
[表6]
比較例11 | 比較例12 | 比較例13 | 比較例14 | 比較例15 | 比較例16 | 比較例17 | 比較例18 | 比較例19 | ||
結構成分及含量 | 熱塑性樹脂(聚丙烯) | J966HP:80% | J966HP:80% | J966HP:80% | J966HP:80% | J966HP:70% | J966HP:70% | J229E:80% | J229E:80% | J229E:80% |
熱塑性彈性體 | XM7090:20% | EP1001:20% | TS6000N:20% | 6030NS:20% | TS6000N:30% | 6030NS:30% | XM7090:20% | TS6000N:20% | 6030NS:20% | |
填充材(無機填充材) | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
物性及評價 | (熱塑性彈性體) | |||||||||
熔點:Tm[℃] | 98 | 無 | 154 | 156 | 154 | 156 | 98 | 154 | 156 | |
蕭氏硬度 | D58 | A92 | A58 | A58 | A58 | A58 | D58 | A58 | A58 | |
MFR[g/min] | 7.0 | 10 | 11 | 40 | 11 | 40 | 7.0 | 11 | 40 | |
(熱塑性樹脂) | ||||||||||
結晶化溫度:Tc[℃] | 130.0 | 130.0 | 130.0 | 130.0 | 130.0 | 130.0 | 120.5 | 120.5 | 120.5 | |
結晶度[%] | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 39.5 | 36.6 | 36.6 | 36.6 | |
(熱壓品) | ||||||||||
拉伸彈性模數X[MPa] | 988 | 706 | 498 | 440 | 398 | 352 | 940 | 628 | 670 | |
熔點:Tm[℃] | 163.1 | 162 | 161.3 | 162.6 | 161 | 161.8 | 147.2 | 148.4 | 148.6 | |
結晶化溫度:Tc[℃] | 129.4 | 131 | 127.8 | 127.9 | 126.7 | 125.6 | 119.3 | 120.5 | 120.8 | |
熱膨脹係數[10-5 /℃] | 13.7 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
( 3 維造型物) | ||||||||||
斷裂應力α[MPa] | - | - | - | - | - | 7.52 | - | - | - | |
平均翹曲量Y[mm] | 6.6 | 6.9 | 7.1 | 6.5 | 6.6 | 6.3 | 6.3 | 6.1 | 6.5 | |
外觀及表面的評價 | G3 | G3 | G3 | G3 | G3 | G3 | G3 | G3 | G3 | |
拉伸彈性模數Z[MPa] | - | - | - | - | - | 341 | - | - | - |
如表1~表6所示,實施例1~實施例38的3維造型用材料包含熱塑性樹脂、熱塑性彈性體及填充材。填充材包含滑石。相對於3維造型用材料的總質量,填充材的含量為5質量%以上且70質量%以下。因此,測定用蜂窩造型物10的平均翹曲量Y為6.0 mm以下。即,可知使用實施例1~實施例38的3維造型用材料的3維造型物的變形(尤其是翹曲)得到抑制。
另外,實施例7~實施例9的3維造型用材料是將滑石與玻璃纖維組合而成的填充材。因此,可知使用實施例7~實施例9的3維造型用材料的3維造型物的應力應變小,外觀光滑。
另一方面,比較例1~比較例8的3維造型用材料包含熱塑性樹脂,不含熱塑性彈性體及填充材。比較例9~比較例19的3維造型用材料包含熱塑性樹脂及熱塑性彈性體,不含填充材。因此,測定用蜂窩造型物10的平均翹曲量Y超過6.0 mm。即,可知使用比較例1~比較例19的3維造型用材料的3維造型物的變形(尤其是翹曲)無法得到抑制。
2019年9月25日提出申請的日本專利申請2019-174751的揭示及2020年4月13日提出申請的日本專利申請2020-071719的揭示的整體內容藉由參照而併入至本說明書中。
關於本說明書中所記載的所有文獻、專利申請及技術規格,與具體且分別地記載有藉由參照而併入各個文獻、專利申請及技術規格的情況同等程度地,藉由參照而併入至本說明書中。
10:測定用蜂窩造型物
11:蜂窩結構部
12:長方體狀框架部
20:平台
BS10:下表面
E12:角部
TS10:第一面
YA
:浮起量
圖1是表示測定用蜂窩造型物的立體照片。
圖2是用於說明平均翹曲量Y的測定用蜂窩造型物的側視圖。
10:測定用蜂窩造型物
11:蜂窩結構部
12:長方體狀框架部
BS10:下表面
E12:角部
TS10:第一面
Claims (9)
- 一種3維造型用材料,包含熱塑性樹脂、熱塑性彈性體及填充材, 所述填充材包含滑石, 相對於3維造型用材料的總質量,所述填充材的含量為5質量%以上且70質量%以下。
- 如請求項1所述的3維造型用材料,其中相對於所述3維造型用材料的總質量,所述熱塑性樹脂的含量為0.1質量%以上且未滿100質量%。
- 如請求項1或請求項2所述的3維造型用材料,其中相對於所述3維造型用材料的總質量,所述熱塑性彈性體的含量為10質量%以上且未滿100質量%。
- 如請求項1或請求項2所述的3維造型用材料,其中所述熱塑性樹脂包含丙烯系聚合物。
- 如請求項1或請求項2所述的3維造型用材料,其中成形為測定用熱壓品時,所述測定用熱壓品的按照日本工業標準K7161-2:2014的拉伸彈性模數X滿足下述式(I),所述拉伸彈性模數X的單位為MPa, 積層造型為測定用蜂窩造型物時,所述測定用蜂窩造型物的平均翹曲量Y滿足下述式(IIa),所述平均翹曲量Y的單位為mm, 所述測定用熱壓品是對所述3維造型用材料進行熱壓成形而獲得的日本工業標準K7161-2:2014中規定的1BA型試驗片, 所述測定用蜂窩造型物包括: 250 mm×100 mm×高15 mm的長方體狀框架部,所述長方體狀框架部是以表示所述3維造型用材料的體積佔單位空間體積的比率的填充率為100%的方式,利用材料擠出法將所述3維造型用材料積層造型而獲得;以及 蜂窩結構部,所述蜂窩結構部是於所述長方體狀框架部內,以所述填充率為30%的方式,利用所述材料擠出法將所述3維造型用材料積層造型而獲得, 所述平均翹曲量Y表示將所述測定用蜂窩造型物載置於平台時,所述長方體狀框架部的4個角自所述平台的浮起量的算術平均值; 式(I) 50≦X≦4000 式(IIa) 0≦Y≦6.0。
- 如請求項1或請求項2所述的3維造型用材料,其中相對於所述3維造型用材料的總質量,所述熱塑性彈性體的含量為10質量%以上且未滿70質量%, 相對於所述3維造型用材料的總質量,所述填充材的含量為10質量%以上且未滿50質量%, 相對於所述3維造型用材料的總質量,所述熱塑性彈性體的含量與所述填充材的含量的合計為20質量%以上且未滿90質量%。
- 如請求項1或請求項2所述的3維造型用材料,其中積層造型為測定用造型物時,所述測定用造型物的按照日本工業標準K7161-2:2014的拉伸試驗的斷裂應力α滿足下述式(III),所述斷裂應力α的單位為MPa, 積層造型為測定用蜂窩造型物時,所述測定用蜂窩造型物的平均翹曲量Y滿足下述式(IIa),所述平均翹曲量Y的單位為mm, 所述測定用造型物是以如下方式獲得的日本工業標準K7161-2:2014中規定的1BA型試驗片,即是以表示所述3維造型用材料的體積佔單位空間體積的比率的填充率為100%且所述3維造型用材料的堆疊方向與所述拉伸試驗中的所述測定用造型物的拉伸方向平行的方式,利用材料擠出法將所述3維造型用材料積層造型並進行機械加工而獲得的1BA型試驗片, 所述測定用蜂窩造型物包括: 250 mm×100 mm×高15 mm的長方體狀框架部,所述長方體狀框架部是以所述填充率為100%的方式,利用所述材料擠出法將所述3維造型用材料積層造型而獲得;以及 蜂窩結構部,所述蜂窩結構部是於所述長方體狀框架部內,以所述填充率為30%的方式,利用所述材料擠出法將所述3維造型用材料積層造型而獲得, 所述平均翹曲量Y表示將所述測定用蜂窩造型物載置於平台時,所述長方體狀框架部的4個角自所述平台的浮起量的算術平均值; 式(III) 6.5≦α<200 式(IIa) 0≦Y≦4.0。
- 一種3維造型物的製造方法,包括: 熔融步驟,將如請求項1至請求項7中任一項所述的3維造型用材料熔融;以及 造型步驟,將熔融後的所述3維造型用材料自3維造型物製造裝置的噴嘴中擠出來造型3維造型物。
- 一種3維造型物,是如請求項1至請求項7中任一項所述的3維造型用材料的造型物。
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