TWI771449B - 成形品之製造方法及製造裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種壓縮強度高且外觀優異的成形品之製造方法及製造裝置，係將使用3D印表機而得之造形物與含有其他樹脂的材料進行加壓加工來製造成形品。本發明之成形品之製造方法包括：使用3D印表機將含有樹脂及連續強化纖維的纖絲予以造形；及在該造形而得之造形物上將含有樹脂的第2材料進行加壓加工來製造成形品；造形物的孔隙率為5~30%。

Description

成形品之製造方法及製造裝置
本發明係關於成形品之製造方法及製造裝置。尤其係關於為了將以3D印表機予以造形之造形物進一步加工而得到成形品之製造方法。
3D印表機係快速原型設計(3維造形機)的一種，係將在電腦上製作的CAD、CG等3D數據當作設計圖，並製造由塑膠等構成之造形物(3維物件)的立體印表機。 3D印表機依照疊層方式分類。具體而言，已知有使用了丙烯酸系光硬化樹脂的噴墨紫外線硬化方式之3D印表機(例如：Objet Geometries公司製CONNEX、EDEN、Keyence公司製AGILISTA-3000等)。又，也已知有使用了丙烯腈･丁二烯･苯乙烯樹脂(ABS)、聚碳酸酯樹脂(PC)、聚苯基碸樹脂(PPSF)等熱塑性樹脂之熱熔解疊層方式之3D印表機(例如：Stratasys公司製FORTUS系列、Dimension系列及uPrint系列、Solidoodle公司製Solidoodle3等)。再者，也已知有對於樹脂系粉末材料、銅、青銅、鈦、鎳等金屬系之粉末材料給予高輸出的雷射光線而使其燒結或熔融之SLS方式(Selective Laser Sintering)、或SLM方式(Selective Laser Melting)之3D印表機(例如：3DSystems公司製SLS系列、Aspect公司製RaFael550、 EOS公司製EOSInt系列等)。
3D印表機中，係使用為造形物之材料的樹脂(印墨)作成形狀。例如，熱熔解疊層方式中使用的樹脂(印墨)，係使用ABS樹脂纖絲等將熱塑性樹脂製成纖絲狀者。並且，熱熔解疊層方式中，係邊使熱塑性樹脂纖絲熔融邊從3D印表機吐出，並在基板上以構成所望之形狀的方式逐次疊層。熱熔解疊層方式中，樹脂係於熔融的狀態被吐出到基板上，因此可輕易地造形成所望之形狀。
迄今為止，在以製造業為中心的建築、醫療、教育、先進研究等廣泛領域中，實際作出製品前將各零件縮小並輸出成能以3D印表機輸出的尺寸，進行設計之驗證･機能驗證等試作。但近年來，亦受期待使用在更精密的驗證，或實際的樹脂成形品之製造。 例如，專利文獻1中，揭示了一種高爾夫球的形成方法，包括：使用3D印表機形成核心的步驟；與使用壓縮成形及射出成形之中至少一種方法，以環繞核心的方式將覆蓋核心的外殼進行模具成形的步驟。具體而言，揭示了一種具備核心與外殼之高爾夫球，該高爾夫球藉由包括下列步驟的方法形成：形成核心；與使用壓縮成形及射出成形之中至少一種方法，以將上述核心從半徑方向自外側環繞的方式，將覆蓋上述核心的外殼進行模具成形；其中，上述形成核心的步驟，係利用下列步驟進行：印刷包含多個同芯狀殼層之第1核心零件的第1步驟；印刷包含多個同芯狀殼層之第2核心零件的第2步驟；及為了形成上述核心使第1核心零件與第2核心零件融合的步驟。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2017-502805號公報
[發明所欲解決之課題]
如上述專利文獻1中記載，有人探討在使用3D印表機予以造形之造形物上，進一步使用其他的材料進行加壓加工。此處，將使用3D印表機予以造形之造形物與其他的含有樹脂之材料進行加壓加工的情況下，接合面的壓縮強度成為問題。又，使用含有連續強化纖維的纖絲，並以3D印表機予以造形的情況下，在獲得之造形物內，加壓加工時連續強化纖維的配向容易改變。若連續強化纖維的配向改變，獲得之加壓加工品的外觀會劣化。 本發明係以解決如此課題為目的，提供壓縮強度高且外觀優異的成形品之製造方法及製造裝置，該方法係將使用3D印表機而獲得之造形物與含有其他樹脂的材料進行加壓加工而製造成形品。 [解決課題之手段]
在上述課題下，本案發明者致力進行探討後，結果發現藉由設定使用3D印表機予以造形之造形物的孔隙率於預定的範圍，能解決上述課題。具體而言，藉由下列手段＜1＞，又宜藉由＜2＞~＜17＞，解決了上述課題。 ＜1＞ 一種成形品之製造方法，包括： 使用3D印表機將含有樹脂及連續強化纖維的纖絲予以造形；及， 在該造形而得之造形物上將含有樹脂的第2材料進行加壓加工來製造成形品， 該造形物的孔隙率為5~30%； 此處，該孔隙率，係指自該造形物切取1cm×1cm的試樣，並使用X射線進行CT-scan，針對得到的剖面資料沿厚度方向切出5處照片，並對該照片進行圖像解析，測定該造形物中的孔隙面積而獲得之該5處照片的(孔隙面積/拍攝面積)×100 (單位：%)之平均值。 ＜2＞ 如＜1＞之成形品之製造方法，其中，該纖絲含有20~90質量%之樹脂。 ＜3＞ 如＜1＞或＜2＞之成形品之製造方法，其中，該纖絲含有10~80質量%之連續強化纖維。 ＜4＞ 如＜1＞至＜3＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，該加壓加工係施加1kPa以上的壓力來進行。 ＜5＞ 如＜1＞至＜4＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，該加壓加工在50~ 450℃的溫度進行。 ＜6＞ 如＜1＞至＜5＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，該纖絲為UD帶。 ＜7＞ 如＜1＞至＜6＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，該吐出時的纖絲徑為0.1~3.0mm。 ＜8＞ 如＜1＞至＜7＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，該纖絲所含的連續強化纖維為碳纖維。 ＜9＞ 如＜1＞至＜8＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，該第2材料為UD帶。 ＜10＞ 如＜1＞至＜9＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，該纖絲所含的樹脂及該第2材料所含的樹脂，為相同種類或不同種類的熱塑性樹脂。 ＜11＞ 如＜1＞至＜10＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，該纖絲所含的樹脂及該第2材料所含的樹脂，為相同種類或不同種類的聚醯胺樹脂。 ＜12＞ 如＜1＞至＜11＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，該纖絲所含的樹脂及該第2材料所含的樹脂，為相同種類或不同種類的由來自二胺之構成單元與來自二羧酸之構成單元構成且來自二胺之構成單元之50莫耳%以上係來自亞二甲苯二胺之聚醯胺樹脂。 ＜13＞ 如＜1＞至＜9＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，該纖絲所含的樹脂及該第2材料所含的樹脂，為相同種類或不同種類的熱硬化性樹脂。 ＜14＞ 如＜1＞至＜13＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，該加壓加工係以選自壓製成形法、射出成形法、樹脂轉注成形法、拉擠成形法及壓力釜成形法的方法來進行。 ＜15＞ 如＜1＞至＜14＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，將該造形物配置在模具中，進行該加壓加工。 ＜16＞ 如＜1＞至＜15＞中之任一項之成形品之製造方法，其中，將該造形物預成形後，進行該加壓加工。 ＜17＞ 一種製造裝置，係用以實施如＜1＞至＜16＞中任一項之成形品之製造方法，包括3D印表機與加壓加工機。 [發明之效果]
藉由本發明，可提供壓縮強度高且外觀優異的成形品之製造方法及製造裝置，該方法係將使用3D印表機所得之造形物與含有其他材料進行加壓加工而製造成形品。
以下針對本發明之內容詳細地說明。又，本說明書中「~」係以包括其前後記載之數値作為下限値及上限値之含意使用。 本發明之熔點及玻璃轉移溫度係依據日本特開2016-216661號公報之段落00 17的記載測定，且該等內容包含在本說明書中。
本發明之成形品之製造方法其特徵為包括：使用3D印表機將含有樹脂及連續強化纖維的纖絲予以造形；及，在該造形而得之造形物上將含有樹脂的第2材料進行加壓加工來製造成形品；前述造形物的孔隙率為5~30%。藉由設為如此的構成，可獲得壓縮強度高且外觀優異的成形品之製造方法。 即，如圖1所示，從3D印表機的噴嘴11吐出的纖絲12含有連續強化纖維13的情況下，獲得之造形物14中的連續強化纖維13，會依照纖絲的吐出方向以連續的狀態含在其中。因此，若在造形物14上將其他材料附加而進行加壓加工，成形品之加壓加工時，造形物14中的連續強化纖維13的配向容易混亂，有獲得之成形品的外觀劣化之問題。另一方面，若以連續強化纖維13的配向不會混亂的方式進行加壓加工，壓縮強度會變低。本發明中，藉由使成形品的孔隙率為5~30%，加壓加工時會使連續強化纖維13再配置，成功地提供壓縮強度高且外觀優異的成形品。 又，圖1中，連續強化纖維13係以虛線表示，但實際上為連續的狀態。不過，連續強化纖維13在造形物14內並不一定係毫無中斷地連續，而係如後詳述，係將具有30mm以上之數量平均纖維長的強化纖維定義為連續強化纖維。
＜造形步驟＞ 本發明之製造方法，包括使用3D印表機將含有樹脂及連續強化纖維的纖絲予以造形。造形時，以使造形物的孔隙率成為所望之範圍的方式造形。此處，所謂孔隙係指全方位被成形品包圍之成形品內部的空隙之含意。孔隙率係指造形物中的空隙之比例，係自造形物切取1cm×1cm的試樣，並使用X射線進行CT- scan，針對所得之剖面資料沿厚度方向切出5處照片，並對該照片進行圖像解析，測定造形物中的孔隙面積而獲得之5處照片的(孔隙面積/拍攝面積)×100(單位：%)之平均値。更具體而言，依據後述實施例中記載的方法測定。 欲得到具有所望之孔隙率的造形物，例示有調整使用於3D印表機之纖絲的纖絲徑，尤其係吐出時的纖絲徑，使以3D印表機予以造形的纖絲的間距為預定範圍等。例如，可將寬度方向的間距可設為0.05~3.0mm。又，高度方向的間距可設為0.02~3.0mm。尤其，宜調整吐出時之(纖絲徑)/(高度方向的間距)使其成為1.0~5.0，以調整成1.1~4.0更佳，又以調整成1.2~3.0更佳。如此，藉由調整而使高度方向的間距較纖絲徑狹窄，更容易有效地達成所望之孔隙率。又，寬度方向的間距及高度方向的間距，依照後述的實施例、圖2及圖3的記載。 本發明中，造形物的孔隙率為5%以上，宜為6%以上，以7%以上更佳，又以10%以上更佳，進而以12%以上更佳。又，孔隙率為30%以下，宜為28%以下，以25%以下更佳，又以23%以下更佳，進而以20%以下更佳。藉由設在如此範圍，能更有效地發揮本發明的效果。
本發明的製造方法中，造形物係藉由自3D印表機吐出纖絲而形成。舉一例來說，如圖1所示，纖絲11吐出至基材15上。基材15可為3D印表機的基板，亦可於3D印表機的基板上放置膜等基材，並於其表面疊層。 又，亦宜將纖絲的一端固定在基材上而吐出。 纖絲之吐出時，可使基材15移動而以成為所望之形狀的方式進行疊層，亦可使噴嘴11移動進行疊層，亦可使基材與噴嘴兩者皆移動進行疊層。考量提升生產性的觀點，宜使噴嘴移動進行疊層。 又，噴嘴的前端與基材之距離可近(例如3mm以下)，亦可遠(例如超過5mm)， 但近者可使纖絲的追隨性更加提升。 吐出速度無特別固定，例如可設為0.5~100mm/秒，更可設為1~50mm/秒，尤其可設為1~20mm/秒、1~10mm/秒。尤其，高速化的情況下，亦可設為超過20 mm/秒並在100mm/秒以下。
另一方面，纖絲所含的樹脂，在吐出前、吐出時及吐出後之至少一個步驟中被熔融。所謂熔融，係指纖絲所含的樹脂之至少一部分熔融，宜為樹脂之80質量%以上熔融，以樹脂之95質量%以上熔融更佳，又以樹脂之99質量%以上熔融更佳。 熔融溫度只要是樹脂會熔融的溫度則無特別固定，樹脂為結晶性熱塑性樹脂的情況下，宜為熱塑性樹脂的熔點+10℃，以熱塑性樹脂的熔點+15~60℃更佳， 又以熱塑性樹脂之熔點+20~40℃的範圍更佳。樹脂為非晶性熱塑性樹脂的情況下，宜為熱塑性樹脂的玻璃轉移溫度+10℃以上，以熱塑性樹脂的玻璃轉移溫度+15~60℃更佳，又以熱塑性樹脂的玻璃轉移溫度+20~40℃的範圍更佳。 纖絲所含的樹脂為熱硬化性樹脂的情況下，宜為0℃以上，以10℃以上更佳。 上限値無特別限制，宜為450℃以下，以400℃以下更佳。 本發明中，熔融宜藉由纖絲吐出時加熱噴嘴內部來進行。 又，自噴嘴吐出後使纖絲熔融的情況下，宜以雷射照射進行熔融。雷射照射可在自噴嘴吐出後至於基材疊層前之間進行，亦可在於基材疊層後進行，亦可兩者皆是。
造形中的造形物14中，樹脂未完全硬化，因此造形物14有時會翹起或屈曲。因此，造形物的造形中，宜亦加熱基材15。作為基材的加熱溫度，例如，例示有設為50~100℃，更可設為55~90℃。又，不將基材進行實質加熱的態樣當然也包含在本發明的範圍。
作為使用於本發明之製造方法的3D印表機，可理想地採用可使用在熱熔解疊層方式之3D印表機、或可使用在SLM法之3D印表機。作為熱熔解疊層方式的3D印表機之市售品，例如：Stratsys公司製FORTUS系統、Dimension系統及uPrint系統、Solidoodle公司製Solidoodle3等。作為SLM方式之3D印表機之市售品可以列舉3DSystems公司製SLS系統、Aspect公司製RaFael550、EOS公司製EOSInt系統等。
製造造形物14時，也可以使用將造形物14之空間部分予以支持之支持材。使用支持材的情況下，係於支持材之表面吐出纖絲。作為支持材可以使用丙烯酸樹脂等。然而，本發明中，即使是不使用支持材等而造型的態樣，亦可達到高壓縮強度。壓縮強度按相對比計，例如，可設為1.2以上，亦可設為1.4以上、1.6以上、1.7以上。又，前述壓縮強度的條件按相對比計，可設為2.5以下，更可設為2.3以下、2.2以下。壓縮強度(相對比)係依據後述實施例中記載的方法測定。
本發明中予以造形之造形物的形狀，並無特別限定，例如，可製造最薄的部位為5mm以下、更為3mm以下之薄壁的造形物。下限値無特別限定，例如，可使最薄的部位之厚度為0.05mm以上。本發明之造形物，通常為立體結構物，亦可為膜、片等平面狀的結構物。尤其，本發明之成形品之製造方法，在造形物具有中空結構的情況下有效。例如外徑3~100mm的圓管形狀、外徑10~100mm中空之球形狀。
接下來，針對纖絲進行説明。本發明中的纖絲，係自3D印表機吐出之所謂3D印表機用印墨。 3D印表機用纖絲之纖絲徑(直徑)，可因應用途、使用的噴嘴等適當決定，吐出時之纖絲徑之下限値宜為0.1mm以上，以0.2mm以上更佳，又以0.3mm以上更佳，進而以0.5mm以上更佳。又，作為吐出時之纖絲徑之上限値，宜為3.0mm以下，以2.5mm以下更佳，亦可為2.0mm以下，亦可為1.0mm以下。3D印表機用纖絲之直徑及剖面，在使用熱熔解疊層法之3D印表機的情況下，可藉由噴嘴的吐出口之形狀進行調整。吐出時，係指剛自噴嘴吐出時的時點。 3D印表機用纖絲之1m長的質量，宜為0.01~40g，以0.1~5g更佳，又以0.5~2g更佳。
3D印表機用纖絲，彈性率宜為10MPa以上。藉由如此構成，纖絲具有某種程度的硬度，可在3D印表機的內部輕易地移動。即，纖絲通常為絲狀物，因此有時會纏結、捲曲等，但藉由設彈性率為上述值以上，可使吐出性提升。纖絲的彈性率下限値宜為10MPa以上，以50MPa以上更佳，又以1,000MPa更佳，進而以1,500MPa以上更佳。纖絲的彈性率之上限値，宜為10,000MPa以下，以8,000MPa以下更佳，又以6,000MPa以下更佳，亦可為3,500MPa以下。藉由設彈性率為10, 000MPa以下，纖絲變得柔韌，吐出性有更加提升的傾向。
3D印表機用纖絲的形態並無特定，例如由UD帶、混纖紗、樹脂單纖絲及強化纖維構成的組合紗、樹脂含浸強化纖維等，宜為UD帶及混纖紗，以UD帶更佳。此處，所謂UD帶，係指單向帶(Uni-Directional tape)。
3D印表機用纖絲含有樹脂。本發明中之纖絲，宜含有10~95質量%之樹脂，以含有15~95質量%更佳，又以含有20~90質量%更佳，進而以含有30~80質量%更佳，可為30~60質量%，亦可為30~49質量%。3D印表機用纖絲，可只含有1種樹脂，亦可含有2種以上。含有2種以上的情況下，合計量宜為上述範圍。 作為樹脂，可為熱塑性樹脂，亦可為熱硬化性樹脂。本發明中構成纖絲之樹脂的其一實施形態為熱塑性樹脂占95質量%以上之樹脂成分的態樣。又，其他之一實施形態為熱硬化性樹脂占95質量%以上之樹脂成分的態樣。
作為構成纖絲的熱塑性樹脂可使用聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴樹脂、聚醯胺樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯等聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚甲醛樹脂、聚醚酮、聚醚碸、熱塑性聚醚醯亞胺等熱塑性樹脂，宜為聚醯胺樹脂。作為熱塑性樹脂，亦可使用稱為超級工程塑膠的高耐熱性熱塑性樹脂。作為超級工程塑膠，例如三井化學(股)製AURUM(註冊商標)、Victrex公司製Victrex(註冊商標)PEEK系列等。 本發明中使用的熱塑性樹脂可為1種亦可為2種以上。
作為構成纖絲的聚醯胺樹脂，可舉例聚醯胺4、聚醯胺6、聚醯胺11、聚醯胺12、聚醯胺46、聚醯胺66、聚醯胺610、聚醯胺612、聚六亞甲基對苯二甲醯胺(聚醯胺6T)、聚六亞甲基間苯二甲醯胺(聚醯胺6I)、聚醯胺66/6T、聚亞二甲苯己二醯胺、聚亞二甲苯癸二醯胺、聚亞二甲苯十二醯胺、聚醯胺9T、聚醯胺9MT、聚醯胺6I/6T等。
如上述的聚醯胺樹脂之中，考量成形性、耐熱性之觀點，更宜係含有來自二胺之構成單元與來自二羧酸之構成單元且來自二胺之構成單元之50莫耳%以上來自亞二甲苯二胺之聚醯胺樹脂(以下有時稱為「XD系聚醯胺」)。 又，聚醯胺樹脂為混合物的情況，聚醯胺樹脂中的XD系聚醯胺之比率宜為50質量%以上，以80質量%以上更佳。
XD系聚醯胺中，宜為來自二胺之構成單元之70莫耳%以上係來自間亞二甲苯二胺及/或對亞二甲苯二胺，以80莫耳%以上更佳，又以90莫耳%以上更佳，以95莫耳%以上尤佳；宜為來自二羧酸之構成單元之50莫耳%以上係來自碳原子數宜為4~20之α,ω-直鏈脂肪族二羧酸，以70莫耳%以上更佳，又以80莫耳%以上更佳，進而以90莫耳%以上更佳，95莫耳%以上又更佳。
可作為XD系聚醯胺之原料二胺成分使用的間亞二甲苯二胺及對亞二甲苯二胺以外之二胺，可列舉四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、2-甲基戊烷二胺、六亞甲基二胺、七亞甲基二胺、八亞甲基二胺、九亞甲基二胺、十亞甲基二胺、十二亞甲基二胺、2,2,4-三甲基-六亞甲基二胺、2,4,4-三甲基六亞甲基二胺等脂肪族二胺；1,3-雙(胺基甲基)環己烷、1,4-雙(胺基甲基)環己烷、1,3-二胺基環己烷、1,4-二胺基環己烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、2,2-雙(4-胺基環己基)丙烷、雙(胺基甲基)十氫萘、雙(胺基甲基)三環癸烷等脂環族二胺；雙(4-胺基苯基)醚、對苯二胺、雙(胺基甲基)萘等具有芳香環之二胺等，可使用1種或將2種以上混用。 使用亞二甲苯二胺以外的二胺作為二胺成分的情況下，以來自二胺之構成單元未達50莫耳%，宜為30莫耳%以下，以1~25莫耳%更佳，5~20莫耳%尤佳的比例使用。
以宜作為聚醯胺樹脂之原料二羧酸成分使用之碳原子數4~20之α,ω-直鏈脂肪族二羧酸而言，可列舉琥珀酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、己二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸等脂肪族二羧酸，並可使用1種或將2種以上混用，該等之中，考量聚醯胺樹脂的熔點成為適合成形加工之範圍之觀點，更宜為己二酸或癸二酸，以癸二酸更佳。
作為上述碳原子數4~20之α,ω-直鏈脂肪族二羧酸以外的二羧酸成分，可列舉間苯二甲酸、對苯二甲酸、鄰苯二甲酸等苯二甲酸化合物、1,2-萘二羧酸、1,3-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、1,6-萘二羧酸、1,7-萘二羧酸、1,8-萘二羧酸、2,3-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸等萘二羧酸化合物，並可使用1種或將2種以上混用。
使用碳原子數4~20之α,ω-直鏈脂肪族二羧酸以外之二羧酸作為二羧酸成分的情況下，考量成形加工性、阻隔性之觀點，宜使用對苯二甲酸、間苯二甲酸。對苯二甲酸、間苯二甲酸之比例宜為二羧酸構成單元之30莫耳%以下，以1~30莫耳%更佳，5~20莫耳%之範圍尤佳。
再者，作為構成聚醯胺樹脂之成分，除了二胺成分、二羧酸成分以外，在不損及本發明之效果的範圍內，也可使用ε-己內醯胺、月桂內醯胺等內醯胺類、胺基己酸、胺基十一酸等脂肪族胺基羧酸類作為共聚合成分。 XD系聚醯胺之詳情，可參酌WO2016/080185號公報之段落0013~0025的記載，該等內容納入於本說明書中。
本發明中使用的纖絲，除了上述熱塑性樹脂之外，亦可更含有彈性體成分。 作為彈性體成分，可使用例如聚烯烴系彈性體、二烯系彈性體、聚苯乙烯系彈性體、聚醯胺系彈性體、聚酯系彈性體、聚胺甲酸乙酯系彈性體、氟系彈性體、聚矽氧系彈性體等公知的彈性體，宜為聚烯烴系彈性體及聚苯乙烯系彈性體。作為該等彈性體，為了賦予對於聚醯胺樹脂之相容性，亦宜為於自由基起始劑之存在下或非存在下，以α,β-不飽和羧酸及其酸酐、丙烯醯胺及它們的衍生物等改性而得之改性彈性體。
於熱塑性樹脂中摻合彈性體成分的情況下，彈性體成分之摻合量宜為熱塑性樹脂之5~25質量%。
再者，在不損及本發明之目的、效果的範圍內，本發明中使用的熱塑性樹脂中，可添加抗氧化劑、熱安定劑等之安定劑、耐水解性改良劑、耐候安定劑、消光劑、紫外線吸收劑、成核劑、塑化劑、分散劑、阻燃劑、抗靜電劑、著色防止劑、凝膠化防止劑、著色劑、脫模劑等之添加劑等。該等之詳情可參酌日本專利第4894982號公報之段落編號0130~0155的記載，該等內容納入於本說明書中。 又，本發明中使用的纖絲也可含有後述連續強化纖維以外的填料，但宜實質不含其他的填料。實質不含其他的填料，係指熱塑性樹脂組成物中的其他的填料之含量為3質量%以下，宜為1質量%以下。
作為本發明中使用之纖絲的理想實施形態，可例示熱塑性樹脂之70質量%以上(宜為80質量%以上，又以90質量%以上更佳)為聚醯胺樹脂之形態。
另一方面，作為構成纖絲之熱硬化性樹脂可舉例環氧樹脂、乙烯酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、酞酸二烯丙酯樹脂、酚樹脂、馬來醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂、苯并
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樹脂、二環戊二烯樹脂、聚醯亞胺樹脂。
3D印表機用纖絲含有連續強化纖維。本發明之纖絲，宜含有連續強化纖維5~90質量%，以含有5~85質量%更佳，又以含有10~80質量%更佳，進而以含有20~70質量%為佳，可含有40~70質量%，亦可含有51~70質量%。連續強化纖維可只含有1種，亦可含有2種以上，含有2種以上的情況下合計量宜成為上述範圍。 本發明中使用的連續強化纖維可列舉玻璃纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、硼纖維、陶瓷纖維、金屬纖維(鋼纖維等)等無機纖維、及植物纖維(包括洋麻(Kenaf)、 竹纖維等)、芳香族聚醯胺纖維、聚甲醛纖維、芳香族聚醯胺纖維、聚對伸苯基苯并雙噁唑、超高分子量聚乙烯纖維等有機纖維等。其中，更宜為碳纖維、芳香族聚醯胺纖維及玻璃纖維之至少1種，又以為碳纖維及玻璃纖維之至少1種更佳。尤其，碳纖維質輕同時具有高強度、高彈性係數之優異特徵，因此宜使用碳纖維。碳纖維可理想地使用聚丙烯腈系碳纖維、瀝青系碳纖維。又，亦可使用木質素、纖維素等來自植物之原料之碳纖維。
所謂連續強化纖維，係指具有30mm以上之數量平均纖維長的強化纖維，宜為具有50mm以上之數量平均纖維長的連續強化纖維。本發明中使用的連續強化纖維之數量平均纖維長無特別限制，考量使成形加工性良好之觀點，宜為1~ 20,000m之範圍，以100~10,000m更佳，又以1,000~7,000m更佳。 本發明中使用的連續強化纖維之一例，為多個連續強化纖維成為束狀之連續強化纖維束。本實施形態中，宜為數量平均纖維長1m以上之連續強化纖維。本發明中使用的連續強化纖維之其他的一例，為數量平均纖維長30~150mm之連續強化纖維。可舉例「stretch-broken carbon fiber」作為如此連續強化纖維之例。
本發明中使用的包含在纖絲中的連續強化纖維，尤其是連續強化纖維宜使用經處理劑處理者。作為如此的處理劑，可列舉集束劑、表面處理劑，宜採用日本專利第4894982號公報之段落編號0093及0094中記載者較理想，該等之內容納入於本說明書中。
具體而言，本發明中使用的處理劑宜為環氧樹脂、胺甲酸乙酯樹脂、矽烷系化合物、異氰酸酯化合物、鈦酸酯系化合物、聚醯胺樹脂中之至少1種，宜為環氧樹脂、胺甲酸乙酯樹脂、矽烷偶聯劑、水不溶性聚醯胺樹脂及水溶性聚醯胺樹脂中之至少1種，以環氧樹脂、胺甲酸乙酯樹脂、水不溶性聚醯胺樹脂及水溶性聚醯胺樹脂中之至少1種更佳，又以水溶性聚醯胺樹脂更佳。
前述處理劑的量，宜為連續強化纖維之0.001~1.5質量%，以0.1~1.2質量%更佳，又以0.5~1.1質量%更佳。
本發明中使用的3D印表機用纖絲中，樹脂與連續強化纖維宜佔有全體之80質量%以上，佔有90質量%以上更佳，又以佔有95質量%以上更佳。
本發明中使用的3D印表機用纖絲之製造方法，可參酌公知的UD帶之製造方法等。 作為本發明的纖絲，除了上述以外，可例示記載於WO2014/136662號公報之混纖紗、記載於WO2016/039242號公報之混纖紗、記載於WO2017/033746號公報之材料、記載於WO2016/159340號公報之複合材料、記載於日本特開2016-2100 27號公報之纖維強化複合材料等，該等內容納入於本說明書中。
＜加壓加工步驟＞ 本發明之成形品之製造方法，包括在前述造形而得之造形物上將含有樹脂的第2材料進行加壓加工之步驟。 加壓加工時的壓力，可依據造形物的形狀、大小、造形物的材料、第2材料的種類適當決定。加壓加工時的壓力，宜為1kPa以上，以5kPa以上更佳，又以100kPa以上更佳。又，加壓加工時的壓力，宜為1000000kPa以下，以500000kPa以下更佳，又以100000kPa以下更佳，進而以500000kPa以下更佳。 又，加壓加工時的溫度，可因應樹脂的種類等適當決定。例如，加壓加工時的溫度，宜為10℃以上，以30℃以上更佳，又以50℃以上更佳，進而以60℃以上更佳。又，加壓加工時的溫度，宜為550℃以下，以500℃以下更佳，又以450℃以下更佳。 第2材料所含的樹脂為具有熔點的熱塑性樹脂的情況下，宜為熔點+1~熔點+50℃，又以熔點+5~熔點+40℃更佳。 第2材料所含的樹脂為具有玻璃轉移溫度(Tg)的熱塑性樹脂的情況下，宜為Tg+50~Tg+300℃，又以Tg+60~Tg+250℃更佳。 第2材料所含的樹脂為具有玻璃轉移溫度(Tg)的熱硬化性樹脂的情況下，宜為Tg-100~Tg+100℃，又以Tg-80~Tg+80℃更佳。
加壓加工的方法無特定，可例示選自壓製成形法、射出成形法、樹脂轉注成形法、拉擠成形法及壓力釜成形法中之方法，以壓製成形法及射出成形法更佳，又以壓製成形法更佳。如此，藉由以3D印表機將造形而得之造形物與第2材料進行一體成形，可不使用黏接劑及黏著劑而製造成形品。 加壓加工之第一實施形態為將造形物配置在模具中，進行加壓加工之態樣。 藉由將造形物配置在模具中，可局部地實施以3D印表機予以造形而得之造形物所為之補強。又，本發明的模具，宜為金屬製及聚矽氧樹脂製。
本發明中，造形物與第2材料的接合部位之面積宜為1~10000mm2 ，以10~ 2500mm2 更佳，亦可為100~1000mm2 。
加壓加工時使用的第2材料只要含有樹脂並無特別限定。可使用膜、板材、片材、帶、織物及編物等之材料作為第2材料之形態。又，本發明之理想形態亦包括將熔融樹脂等進行加壓加工的情況。第2材料的形態，尤以膜、板材、織物及編物為佳。
作為第2材料所含的樹脂，可理想地使用與於3D印表機用纖絲中使用的樹脂之段落所述之樹脂相同的樹脂。即，可例示熱塑性樹脂及熱硬化性樹脂。再者，熱塑性樹脂，宜為聚醯胺樹脂，又以由來自二胺之構成單元與來自二羧酸之構成單元構成且來自二胺之構成單元之50莫耳%以上係來自亞二甲苯二胺之聚醯胺樹脂更佳。
第2材料亦可含有強化纖維。作為強化纖維，除了於3D印表機用纖絲之段落所述之連續強化纖維以外，亦可例示短纖維。 第2材料之理想實施形態之一例為UD帶。UD帶宜為於3D印表機用纖絲之段落所述者。3D印表機用纖絲與第2材料兩者皆使用UD帶的情況下，UD帶的組成可為相同亦可不同，組成之90質量%以上宜為共通。藉由如此構成，可使壓縮強度更加提升。
本發明中，前述纖絲所含的樹脂及前述第2材料所含的樹脂，可舉例相同種類或不同種類的熱塑性樹脂之形態。再者，前述2種樹脂為相同種類或不同種類的聚醯胺樹脂之形態，尤其，可例示前述樹脂為相同種類或不同種類的由來自二胺之構成單元與來自二羧酸之構成單元構成且來自二胺之構成單元之50莫耳%以上係來自亞二甲苯二胺之聚醯胺樹脂之形態。又，前述纖絲所含的樹脂及前述第2材料所含的樹脂，亦可例示為相同種類或不同種類的熱硬化性樹脂之形態。 本發明中，前述纖絲所含的樹脂及前述第2材料所含的樹脂之70質量%以上宜為共通，以80質量%以上為共通更佳，又以90質量%以上為共通更佳。又，纖絲所含的樹脂及前述第2材料所含的樹脂使用不同種類的情況下，該樹脂之構成單元的一部分宜為相同或類似。尤其，可舉例來自亞二甲苯二胺之聚醯胺樹脂、及硬化劑中含有亞二甲苯二胺的環氧樹脂。
本發明之成形品之製造方法，可在將前述造形物預成形後，進行前述加壓加工。預成形，可例示於溫度及壓力至少其中一項較前述加壓加工為低的條件下之成形。
記述本發明之成形品之製造方法之具體的實施形態。 第一實施形態為製作以圓筒形狀補強之具有扣接部的成形品之形態。具體而言，將以3D印表機予以造形之圓筒形狀的構件配置在模具中，與成為扣接部之第2材料一同進行加壓加工。 第二實施形態為製作經裝飾的球狀成形品之形態。具體而言，將以3D印表機予以造形之球狀的構件配置在模具中，與具有裝飾機能的第2材料一同進行加壓加工。 第三實施形態為製作具有多數的針狀物的成形品之形態。具體而言，將以3D印表機予以造形之針狀的構件配置在多數模具中，與第2材料一同進行加壓加工。 第四實施形態為製作以網目狀補強的成形品之形態。具體而言，將以3D印表機予以造形之網目狀的構件配置在模具中，與第2材料一同進行加壓加工。此處之網目狀的構件部材，例如可例示由結構物的骨架構成之結構物等。又，火箭領域中之網格結構的結構物亦包含於網目狀的構材中。
本發明所得之成形品可廣泛使用於纖維強化樹脂成形品。針對利用領域並無特別限定，可廣泛地使用於汽車等輸送設備零件、一般機械零件、精密機械零件、電子、電氣設備零件、OA設備零件、建材、住設關連零件、醫療裝置、休閒運動用品、遊戲器具、醫療品、食品包裝用薄膜等日用品、防禦及航太製品等。又，也可應用在該等之試作品中。
本發明又為實行上述成形品之製造方法所需的製造裝置，揭示包括3D印表機、及加壓加工機之製造裝置。該等之詳情，可參酌上述針對成形品之製造方法的説明。 [實施例]
以下舉實施例並更具體地說明本發明。以下的實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容、處理順序等，只要不脫離本發明之主旨，可適當變更。因此，本發明之範圍不限於以下所示之具體例。
(1. 合成例) ＜MPXD10之合成＞ 於配備攪拌機、分凝器、全凝器、溫度計、滴加漏斗及氮氣導入管、拉絲模之反應容器中加入10kg(49.4mol)之癸二酸(伊藤製油(股)製TA級)及11.66g之乙酸鈉/次磷酸鈉･一水合物(莫耳比=1/1.5)，充分進行氮氣取代後，再於少量的氮氣流下邊攪拌系內邊加熱至170℃熔融。 將間亞二甲苯二胺(三菱瓦斯化學(股)製)與對亞二甲苯二胺(三菱瓦斯化學(股)製)之莫耳比為70/30之6.647kg之混合亞二甲苯二胺(34.16mol之間亞二甲苯二胺、14.64mol之對亞二甲苯二胺)於攪拌下滴加到已熔融的癸二酸，邊將生成之縮合水排出到系外邊將內溫費時2.5小時連續升溫到240℃。 滴加結束後使內溫上昇，於到達250℃之時點將反應容器內減壓，再使內溫上昇而於255℃繼續進行20分鐘熔融縮聚反應。之後將系內以氮氣加壓，將得到的聚合物從拉絲模取出，並將其造粒，以得到聚醯胺樹脂MPXD10。 獲得之聚醯胺樹脂之熔點為213℃、數量平均分子量為15400。
(2. UD帶之製造) 將經真空乾燥機乾燥之MPXD10以具有直徑30mmφ的螺桿之單軸擠壓機進行熔融擠壓，經由寬500mm的T字模進行擠壓成形，利用於表面設有凹凸狀紋理之不鏽鋼製的雙輥，於輥溫度70℃、輥壓0.4MPa下加壓，成形為於膜表面具有紋理的膜(MPXD10膜)。將MPXD10膜之膜端部縱割，得到厚度50μm、寬480mm之澆鑄膜。 然後，將東麗(股)(Toray Industries)製聚丙烯腈系碳纖維(東麗卡(TORAYCA) T300-3000，3000纖絲，198tex，拉伸彈性係數：230GPa，平均纖維徑7μm)沿單方向拉齊得之片狀物與MPXD10膜，使用多數的輥邊加熱至220℃邊以1MPa加壓，連續地貼合後，以40℃的輥冷卻。使用於加熱壓縮的輥，係使用將輥表面已以氟樹脂塗層者。然後，邊裁切UD帶使其具有適當的寬度邊將剛開始捲繞的10cm2 以膠帶固定於紙製的芯材上，以捲繞張力0.1MPa、捲繞速度1m/分、25℃、相對濕度50%之條件捲繞。 得到的UD帶，熱塑性樹脂與連續強化纖維之體積比率為58：42，又，連續強化纖維的比例為約54質量%，樹脂的比例為約46質量%。
(3. 片材之製造) 將經真空乾燥機乾燥之MPXD10以具有直徑30mmφ螺桿之單軸擠壓機進行熔融擠壓，經由寬500mm的T字模進行擠壓成形，利用於表面具備凹凸狀紋理之不鏽鋼製的雙輥，於輥溫度70℃，輥壓0.4MPa下加壓，成形為於膜表面具有紋理的片材。將片材端部縱割，得到厚度200μm、寬480mm之澆鑄片。
(4. 混纖紗之製造) ＜連續熱塑性樹脂纖維之製造＞ 使用後述之表所示的熱塑性樹脂，依據以下的手法製成纖維狀。 將熱塑性樹脂以具有直徑30mmφ螺桿之單軸擠壓機進行熔融擠壓，從60孔之模頭擠製成股線狀，邊以輥捲繞邊延伸，獲得捲繞在捲繞體之熱塑性樹脂纖維束。熔融溫度為熱塑性樹脂的熔點+15℃。
＜混纖紗之製造＞ 自具有1m以上之長度的熱塑性樹脂纖維之捲繞體、及具有1m以上之長度的連續強化纖維之捲繞體分別拉出各自之纖維，邊通過多數導件邊利用吹風進行開纖。邊開纖邊使熱塑性樹脂纖維及連續強化纖維成為一束，並邊通過多數導件邊給予送風，進行均勻化。 所得之混纖紗，纖度約13000dtex，纖維數約13500f，連續熱塑性樹脂纖維與連續強化纖維之體積比率為50：50，又，連續強化纖維之比例約69質量%，樹脂之比例約31質量%。
(5. 孔隙率之測定) 所謂孔隙，係指全方位受成形品包圍之成形品內部的空隙，並如以下進行測定。 自該造形物切取1cm×1cm的試樣，並使用X射線進行CT-scan。針對得到的剖面資料沿厚度方向切出5處照片，並對該照片進行圖像解析，測定該造形物中的孔隙面積。孔隙率以孔隙面積/拍攝面積(單位：%)表示。將5處剖面照片的孔隙率之平均值，定義為該造形物的孔隙率。 使用X射線之拍攝中，使用了X射線CT-scan(Yamato科學(股)製，TDM 1000 H-II)。圖像解析使用圖像解析軟體A像君(旭化成engineering(股)製)來選擇，並測定該面積。
(6. 吐出時的纖絲徑之測定) 吐出時的纖絲徑，使用超深度彩色3D形狀測定顯微鏡VK-9500(控制器部)/ VK-9510(測定部)(Keyence(股)製)測定。相對於構成造形物之纖絲的配向，自垂直方向取得顯微鏡圖，測定纖絲徑。纖絲的形狀並非真圓的情況，以長軸的長度作為纖絲徑。
(實施例1) 將上述得到的纖絲(UD帶)安置在Solidoodle3(Solidoodle公司製)，拉出纖絲的一部分，固定於3D印表機的基材。 然後，於後述之表所示的吐出溫度(噴嘴內部的加熱溫度)，以2mm/秒的吐出速度，如圖2所示將纖絲以寬度方向的間距成為1.0mm之方式並列地吐出於基材上，形成寬20mm、長150mm的層狀物。並且，於前述層狀物的表面，如圖3所示將纖絲以高度方向的間距成為0.3mm的方式吐出於層狀上得到造形物。以造形物的厚度成為2mm的方式，反覆吐出纖絲並疊層。又，在不驅動Solidoodle3 (Solidoodle公司製)之驅動齒輪的狀態下吐出。圖2及圖3中，11表示3D印表機的噴嘴，12表示吐出的纖絲，14表示造形物，15表示基材。圖2係從基材的上方(相對於基材面呈垂直的方向)所見的圖，圖3係從基材的側面所見的圖。寬度方向的間距(圖2的16)及高度方向的間距(圖3的17)各係指2根纖絲之寬度方向或高度方向之中心間距離。更具體而言，寬度方向的間距16，為吐出的纖絲之基材面方向的中心與相鄰的吐出的纖絲之基材面方向的中心間的距離。又，高度方向的間距17，為吐出的纖絲之相對基材面呈垂直的方向的中心與相鄰的吐出的纖絲之相對基材面呈垂直的方向的中心間的距離。實施例1中，由於吐出的高度方向的纖絲徑為0.7mm，以間距(吐出的纖絲的高度方向之中心間距離)成為0.3mm的方式吐出的纖絲，是以壓在已吐出的纖絲上的方式吐出。寬度方向亦同樣以間距成為1.0mm的方式吐出。 得到的造形物厚度2mm，寬度20mm，長度150mm。
得到的造形物與第2材料的加壓加工係藉由以下的方法進行。 將造形物配置於模具中，然後將上述得到的UD帶作為第2材料，以與上述以3D印表機予以造形之造形物成為相同纖維配向的方式配置於模具中並進行壓製成形，得到附加了由厚度2mm、寬度20mm、長度150mm之第2材料構成的構件之成形品。此時的加熱溫度設為220℃，加壓壓力設為10000kPa。造形物與由第2材料形成的構件之接合部位的面積為400mm2 。
(實施例2) 實施例1中，將UD帶中碳纖維變更為連續玻璃纖維(日東紡績(股)製、ECG 75 1/0 0.7Z、纖度687dtex、纖維數400f)，除此之外相同地進行。
(實施例3) 實施例1中，將纖絲由UD帶替換成混纖紗，除此之外相同地進行。
(實施例4) 實施例1中，將UD帶及第2材料所含的樹脂各自由MPXD10變更為聚醯胺6 (宇部興產(股)製，等級1022B，熔點225℃)，其他相同地進行。
(實施例5) 將TORAYCA PREPREG P3252S-25[東麗(股)製，由環氧樹脂(玻璃轉移溫度： 112(℃)(依據TMA法))及碳纖維(T700SC)構成，熱硬化性樹脂：碳纖維=100質量份：200質量份]縱割成寬0.8mm，加工成直徑0.5mm的剖面接近圓形之纖絲。將得到的纖絲(UD帶)安置在Solidoodle3(Solidoodle公司製)，拉出纖絲的一部分，固定於3D印表機的基材。 然後，於後述之表所示的吐出溫度(噴嘴內部的加熱溫度)，以2mm/秒的吐出速度，以寬度方向的纖絲間的間距成為1.0mm且高度方向的纖絲間的間距成為0.3mm的方式吐出，得到造形物。又，在不驅動Solidoodle3(Solidoodle公司製)之驅動齒輪的狀態下吐出。 得到的造形物厚度2mm，寬度20mm，長度150mm。
得到的造形物與第2材料之加壓加工係藉由以下方法進行。 將得到的造形物配置於模具中，然後將TORAYCA PREPREG P3252S-25作為第2材料，以與上述以3D印表機予以造形之造形物成為相同纖維配向的方式配置於模具中並進行壓製成形，對造形物附加由厚度2mm、寬度20mm、長度150mm之第2材料構成的構件而得到成形品。此時的加熱溫度設為130℃，加壓壓力設為1000kPa。 造形物與由第2材料形成的構件之接合部位的面積為400mm2 。
(實施例6) 實施例1中，將高度方向的間距設為0.5mm，並以吐出後的纖絲徑成為0.6mm的方式進行調整，除此之外相同地進行。
(實施例7) 實施例1中，以孔隙率成為9%的方式進行調整，其他相同地進行。
(實施例8) 實施例1中，將加壓壓力設為5000kPa，除此之外相同地進行。
(實施例9) 將纖絲(UD帶)安置在Solidoodle3(Solidoodle公司製)，拉出纖絲的一部分，固定於3D印表機的基材。 然後，於後述之表所示的吐出溫度(噴嘴內部的加熱溫度)，以2mm/秒的吐出速度，以寬度方向的間距成為1.0mm且高度方向的間距成為0.3mm的方式吐出並得到造形物。又，在不驅動Solidoodle3(Solidoodle公司製)之驅動齒輪的狀態下吐出。得到的造形物厚度2mm，寬度20mm，長度150mm。 將得到的造形物配置於模具中，以對與第2材料接觸的面以外施加壓力的方式進行壓製成形，附加由厚度2mm、寬度20mm、長度150mm之第2材料構成的構件而得到預成形體。此時的加熱溫度設為205℃，加壓壓力設為200kPa。 造形物與由第2材料形成的構件之接合部位的面積為400mm2 。 得到的預成形體與第2材料之加壓加工係藉由以下方法進行。 將預成形體配置於模具中，然後將上述UD帶作為第2材料配置於模具中進行壓製成形。此時的加熱溫度設為220℃，加壓壓力設為10000kPa。
(實施例10) 實施例3中，使用混纖紗之連續熱塑性樹脂纖維與連續強化纖維之體積比率為60：40的混纖紗，除此之外相同地進行。
(實施例11) 實施例1中，使用片材作為第2材料代替UD帶，除此之外相同地進行。
(實施例12) 將上述得到的纖絲(UD帶)安置在Solidoodle3(Solidoodle社製)，拉出纖絲的一部分，固定於3D印表機的基材。 然後，於後述之表所示的吐出溫度(噴嘴內部的加熱溫度)，以2mm/秒的吐出速度，以寬度方向的間距成為1.0mm且高度方向的間距成為0.3mm的方式吐出而得到造形物。又，在不驅動Solidoodle3(Solidoodle社製)之驅動齒輪的狀態下吐出。得到的造形物，厚度2mm，寬度20mm，長度150mm。 得到的造形物與第2材料的加壓加工係藉由以下的方法進行。 將造形物配置於模具中，然後將熔融樹脂(MPXD10)作為第2材料注入到模具中進行加壓加熱成形，附加由厚度2mm、寬20mm、長150mm之第2材料構成的構件而得到成形品。此時的加熱溫度設為235℃，加壓壓力設為10000kPa。
(實施例13) 實施例1中，使用了聚醯胺6(宇部興產(股)製，等級1022B)代替MPXD10作為第2材料的UD帶，其他相同地進行。
(比較例1) 將實施例1中記載之UD帶，以成為與實施例1之以3D印表機予以造形的情況下相同的纖維配向的方式，配置於模具中，於250℃加熱，製作成厚度2mm、寬度20mm、長度150mm的預成形體。將2片得到的預成形體以與實施例1相同的方式壓製成形。針對得到的成形品，與實施例1相同地評估。
(比較例2) 實施例1中，以高度方向的間距成為0.9mm的方式進行成形，除此之外相同地進行。
(比較例3) 實施例1中，附加第2材料時未進行加壓。
針對得到的成形品，進行以下的評估。
＜壓縮強度(相對比率)＞ 如圖4所示，對於由得到的造形物(厚度2mm、寬度20mm、長度150mm)與第2材料(厚度2mm、寬度20mm、長度150mm)構成之成形品A的黏接面(20mm×20 mm=400mm2 )，以跨距間距離10mm、測試速度10mm/分的條件壓縮並測定負載。將負載曲線的降伏點定義為壓縮強度。圖4中，14表示造形物，18表示由第2材料形成之構件，19表示施予壓縮的部位，20表示跨距間距離。 壓縮及負載之測定，係使用Instron公司製Instron型萬能試驗機(Type4206)。 又，製作下列表之參考例所示的相對比率計算用的成形品B。即，將構件a的原料配置於模具內，於樹脂的熔點+15℃、1MPa壓製15分鐘，得到與以3D印表機予以造形之造形物幾乎相同形狀的構件a。對於環氧樹脂除了溫度設為130℃以外相同地製作。構件a的原料含有連續強化纖維的情況下，以與對應的成形品A之以3D印表機予以造形之造形物成為相同的纖維配向之方式配置。 使用得到的構件a，將構件b的原料配置於模具中進行壓製成形，附加厚度2mm、寬度20mm、長度150mm的構件b而得到成形品B。加工條件，如下列表所示。構件a與構件b之接合部位的面積為400mm2 。構件b的原料含有連續強化纖維的情況下，以與對應的成形品A之來自第2材料的部位成為相同的纖維配向之方式配置。 揭示將造形物與第2材料進行加壓加工的成形品A相對於得到的相對比率計算用的成形品B(參考例)之壓縮強度的相對比率。 相對比率=成形品A/成形品B
＜外觀＞ 以目視觀察得到的成形品，如以下評估。 A：成形品的接縫不顯眼，表面平滑性良好 B：成形品的接縫不顯眼，但表面平滑性略有不良 C：成形品的接縫顯眼，表面平滑性略有不良 D：表面平滑性不良
【表1】
Figure 107123759-A0304-0001
【表2】
Figure 107123759-A0304-0002
【表3】
Figure 107123759-A0304-0003
以本發明之製造方法，可得到壓縮強度高外觀優異的成形品(實施例1~13)。反觀，孔隙率不在本發明之範圍的情況下(比較例1、2)，外觀或壓縮強度之任一方會劣化。又，附加第2材料時不進行加壓的情況下(比較例3)，壓縮強度低且外觀亦劣化。
11‧‧‧3D印表機的噴嘴12‧‧‧吐出的纖絲13‧‧‧連續強化纖維14‧‧‧造形物15‧‧‧基材16‧‧‧寬度方向的間距17‧‧‧高度方向的間距18‧‧‧由第2材料形成的構件19‧‧‧施予壓縮的部位20‧‧‧跨距間距離
【圖1】係呈現使用3D印表機將含有樹脂與連續強化纖維的纖絲予以造形之狀態之概略圖。 【圖2】係呈現實施例中之寬度方向的間距之概略圖。 【圖3】係呈現實施例中之高度方向的間距之概略圖。 【圖4】係呈現壓縮強度的測定方法之概略圖。
11‧‧‧3D印表機的噴嘴
12‧‧‧吐出的纖絲
13‧‧‧連續強化纖維
14‧‧‧造形物
15‧‧‧基材

Claims (16)

  1. 一種成形品之製造方法，包括：使用3D印表機將含有樹脂及連續強化纖維的纖絲予以造形；及，在該造形而得之造形物上將含有樹脂的第2材料進行加壓加工來製造成形品，該造形物的孔隙率為5~30%；此處，該孔隙率，係指自該造形物切取1cm×1cm的試樣，並使用X射線進行CT-scan，針對得到的剖面資料沿厚度方向切出5處照片，並對該照片進行圖像解析，測定該造形物中的孔隙面積而獲得之該5處照片的(孔隙面積/拍攝面積)×100(單位：%)之平均值。
  2. 如申請專利範圍第1項之成形品之製造方法，其中，該纖絲含有20~90質量%之樹脂。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該纖絲含有10~80質量%之連續強化纖維。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該加壓加工係施加1kPa以上的壓力來進行。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該加壓加工在50~450℃的溫度進行。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該纖絲為UD帶。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該吐出時的纖絲徑為0.1~3.0mm。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該纖絲所含的連續強化纖維為碳纖維。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該第2材料為UD帶。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該纖絲所含的樹脂及該第2材料所含的樹脂，為相同種類或不同種類的熱塑性樹脂。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該纖絲所含的樹脂及該第2材料所含的樹脂，為相同種類或不同種類的聚醯胺樹脂。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該纖絲所含的樹脂及該第2材料所含的樹脂，為相同種類或不同種類的由來自二胺之構成單元與來自二羧酸之構成單元構成且來自二胺之構成單元之50莫耳%以上係來自亞二甲苯二胺之聚醯胺樹脂。
  13. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該纖絲所含的樹脂及該第2材料所含的樹脂，為相同種類或不同種類的熱硬化性樹脂。
  14. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，該加壓加工係以選自壓製成形法、射出成形法、樹脂轉注成形法、拉擠成形法及壓力釜成形法的方法來進行。
  15. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，將該造形物配置在模具中，進行該加壓加工。
  16. 如申請專利範圍第1或2項之成形品之製造方法，其中，將該造形物預成形後，進行該加壓加工。
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