CN111630092B - 多孔成型体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制造由亲水性原材料构成,且空隙部呈规则性且紧密地排列的多孔成型体的多孔成型体的制造方法。成型体通过立体化工序、固化工序、剥取工序及分散相去除工序而由作为具备连续相(22)及分散相(21)的乳液的成型材料(20)制造。成型材料(20)的连续相为含有固化性化合物的水相。立体化工序中,将成型材料(20)装入容器(41)中。固化工序中,在立体化工序之后使固化性化合物固化而形成固化体。剥取工序中,在固化工序之后分离容器(41)和固化体。分散相去除工序中,在固化工序之后去除固化体的分散相(21)。
Description
技术领域
本发明涉及一种多孔成型体的制造方法。
背景技术
作为多孔成型体,已知有微小的空孔部沿膜面规则地排列多个而形成,由此成为蜂窝结构的膜状多孔成型体(以下,称作多孔膜)。具有该蜂窝结构的多孔膜通过结露法(还称作Breath Figure法(呼吸图法))制造。结露法是通过流延包含用于形成膜的疏水性原材料的溶液而形成流延膜,并在结露于该流延膜之后使溶剂和水滴蒸发,由此制造膜的方法。由于由该结露法获得的多孔膜形成为水滴成为铸模且极其微小的多个空孔部呈规则性的排列的状态,因此例如适用于培养细胞的培养载体(细胞培养基剂)、防止粘连材料或过滤用过滤器等医疗领域。
结露法中,如上述将水滴作为铸模,因此无法由亲水性原材料制造多孔膜,并且,所形成的空隙部的直径限制成较小。关于该点,专利文献1中记载有所形成的空隙部的直径大于通过上述结露法制造的多孔膜,且由亲水性原材料构成的多孔膜。专利文献1的多孔膜经由将具备分散相及连续相的乳液通过毛细管现象注入到平行配置的一对基板之间的工序而制造。如此,在使用乳液的制造方法中,乳液的分散相作为形成空隙部的铸模发挥作用。专利文献2中也记载有由乳液制造由亲水性原材料构成的多孔膜的方法。
并且,专利文献3中记载有包含纤维素的反向蛋白石结构体的制造方法。关于该纤维素多孔结构体,使包含纤维素的溶液含浸于由粒径为200nm~500nm的二氧化硅粒子等获得的胶态晶体,并固化胶态晶体之后,通过蚀刻去除二氧化硅粒子来制造。将胶态晶体作为铸模而获得该结构体,因此所获得的结构体的空孔部的直径也为与胶态晶体的直径相同程度。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2017-104610号
专利文献2:日本特开昭56-061437号公报
专利文献3:日本特开2009-268836号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
通过结露法制造的多孔膜的构成原材料从如上述将水滴作为铸模的制造方法而言,限定于疏水性。并且,能够通过结露法形成的成型体为膜等薄物。专利文献1~3的制造方法中,虽然可由亲水性原材料获得多孔成型体,但所获得的多孔成型体限定于膜等薄物。专利文献2的多孔膜的空隙率(空孔部所佔的体积的比例)高,但空孔部的排列状态缺乏整齐性,很难说有规则性。并且,专利文献3的制造方法中,仅获得空孔部的直径为10~1000nm的较小的膜。
因此,本发明的目的在于提供一种制造由亲水性原材料构成,且空隙部呈规则性且紧密地排列的多孔成型体的多孔成型体的制造方法。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题,本发明的多孔成型体的制造方法具有立体化工序、固化工序、剥取工序及分散相去除工序,且由具备连续相及分散相的乳液制造多孔成型体。立体化工序将具备作为连续相含有固化性化合物的水相的乳液装入容器中。固化工序中,在立体化工序之后使固化性化合物固化而形成固化体。剥取工序中,在固化工序之后分离容器和固化体。分散相去除工序中,在固化工序之后去除固化体的分散相。乳液中,在将分散相的体积设为X1,将连续相的体积设为X2时,X1/(X1+X2)在0.5以上且0.9以下的范围内,且分散相的比重大于连续相的比重。
优选为在立体化工序之后且固化工序之前,具有将容器内的乳液中存在于上部的连续相去除的连续相去除工序。
分散相去除工序中,优选为通过使分散相的溶剂与固化体接触而去除分散相。
优选为分散相的液滴可自由变形。
乳液中,在将分散相的比重设为Y1,将连续相的比重设为Y2时,优选为由Y1-Y2求出的比重差至少为0.001。
容器优选为由疏水性材料形成。
立体化工序中,优选为将乳液装入移动的容器中。
并且,本发明的多孔成型体的制造方法具有增材制造工序及分散相去除工序,且由具备连续相及分散相的乳液制造多孔成型体。增材制造工序中,通过增材制造法使用乳液形成固化体。分散相去除工序中,在增材制造工序之后去除固化体的分散相。乳液中,在将分散相的体积设为X1,将连续相的体积设为X2时,X1/(X1+X2)在0.5以上且0.9以下的范围内,且分散相的比重大于连续相的比重。
增材制造工序优选为具有层形成工序,且通过反复进行层形成工序而形成层叠固化层而成的固化体,该层形成工序具有:喷射工序,通过从喷射乳液的材料喷嘴朝向配置在材料喷嘴的下侧的成型台喷射乳液而形成1层份;及层固化工序,通过在喷射工序之后使1层份固化而成为固化层。
喷射工序优选为具有:第1喷射工序,从材料喷嘴喷射乳液;及第2喷射工序,从支撑树脂喷嘴朝向成型台喷射固化性支撑树脂,层固化工序中,通过固化由第1喷射工序形成的乳液区域及由第2喷射工序形成的支撑树脂区域,而使乳液区域成为被支撑树脂固化而成的支撑层支撑的状态的固化层。
增材制造工序优选为具有:乳液层形成工序,通过在内部具备成型台的槽内装入乳液而形成乳液层;及层固化工序,通过固化乳液层而形成固化层,通过反复进行具有乳液层形成工序及层固化工序的层形成工序,形成层叠固化层而成的固化体。
多孔成型体的制造方法优选为具有基剂生成工序及偏在化工序。基剂生成工序中,通过使形成分散相的第1液在形成连续相的第2液的液流中,向第2液的流动方向,作为液滴从管状部件的前端流出,生成X1/(X1+X2)小于乳液的乳液基剂。偏在化工序中,通过使乳液基剂中的分散相偏在,在乳液基剂中生成X1/(X1+X2)为0.5以上且0.9以下的范围内的偏在区域。立体化工序中,优选为将在乳液基剂中生成的偏在区域用作乳液。
发明效果
根据本发明,能够制造一种由亲水性原材料构成,且空隙部呈规则性且紧密地排列的多孔成型体。
附图说明
图1是通过本发明的第1实施方式获得的多孔成型体的立体图。
图2是表示本发明的多孔成型体的表面的一部分的概略俯视图。
图3是表示本发明的多孔成型体的截面的一部分的概略剖视图。
图4是示意地表示空孔部的结构的说明图。
图5是示意地表示相接的空孔部的关系的说明图。
图6是利用数码相机拍摄通过第1实施方式获得的多孔成型体的图像。
图7是通过光学显微镜拍摄通过第1实施方式获得的多孔成型体的图像。
图8是通过第1实施方式获得的多孔成型体的X射线CT图像。
图9是本发明的第1实施方式的说明图。
图10是基剂生成部的示意图。
图11是另一基剂生成部的示意图。
图12是调整部的示意图。
图13是立体化工序、连续相去除工序及固化工序的说明图。
图14是分散相去除工序的说明图。
图15是另一立体化工序的说明图。
图16是增材制造法的说明图。
图17是材料喷射方式的一例的说明图。
图18是材料喷射方式的另一例的说明图。
图19是光固化工序的说明图。
图20是说明固化膜的表面的示意图。图20中,(A)是固化膜的表面的一部分平面的示意图,(B)是沿(A)的b-b线剖切的截面的示意图。
具体实施方式
[第1实施方式]
在图1中,多孔成型体(以下,还称作成型体)10形成为圆柱体即截面圆形的圆柱状,底面10B的直径D10为10mm,高度H10为10mm。但是,形状及大小并不限定于该例子,正交的三个方向的尺寸中最小的尺寸超过1mm即可。成型体10在其内部具有空隙12,并在表面10S形成有多个开口部12a。开口部12a是空隙12暴露于表面10S的部分。即,成型体10具有在表面10S开口的空隙12。另外,在图1中,为了避免附图的复杂化,仅描绘多个开口部12a中的一部分。
如图2所示,在成型体10的内部中,球状的多个空孔部13相连,这些空孔部13构成空隙12。各空孔部13是虚拟地划分的概念上的空间部分,各空孔部13及空隙12由亲水性材料划定。即,成型体10由亲水性材料形成,空隙12通过球状的多个空孔部13由形成于空孔部13之间的隔壁14的连通口12b彼此连通而形成。空隙12通过以最密填充结构排列的球状的多个空孔部13彼此连通而形成。如图2所示,空隙12在表面10S开口。如此,空隙12是以最密填充结构排列的球状的空孔部13彼此连通的空隙,且在表面10S开口而形成开口部12a。大致相同尺寸的空孔部13无论在表面10S还是在成型体10的内部都以最密填充结构排列。
例如,从垂直于表面10S的方向观察成型体10时,在以任意一个空孔部13为中心的六边形的各顶点配设有周围的6个空孔部13的状态下,各空孔部13紧密地排列。由此,成型体10成为呈蜂窝状的蜂窝结构。另外,在本说明书中,“蜂窝结构”并不限定于二维排列,还指三维空间填充结构。并且,形成表面10S的多个空孔部13的图2的纸面进深方向上也同样地具有形成蜂窝结构的多个空孔部13。因此,如图2所示,在开口部12a可确认图2纸面进深方向的空孔部13之间的隔壁14。如此,开口部12a规则地排列,并且,在开口部12a内,规则地排列有与空孔部13所相接的其他空孔部13连通的连通口12b。因此,在成型体10的表面10S上,形成开口部12a的直径大致相同地形成的表面,在成型体10中,表面10S的开口部12a的直径大致相同。成型体10为圆柱体,因此能够将成型体10的侧面及底面分别称作表面,但在成型体10的各面中,开口部12a规则地排列,开口部12a的直径在各表面大致相同。在本发明的成型体中,与成型体的形状无关地,能够将成型体的所有外表面称作“表面”。因此,例如,即使成型体的表面为曲面时,在表面中,开口部12a也规则地排列,开口部12a的直径大致相同。
多个空孔部13为球状,但由于如上述以最密填充结构排列,因此并不是严格的圆球形状,而是成为圆球稍微变形的球状。因此,相接的空孔部13中,空孔部13与空孔部13所相接的其他空孔部13的中心间距离D2(参考图5)小于空孔部13的直径D1(参考图5)。由此,形成连通口12b,形成空孔部13彼此连通的空隙12。另外,通过亲水性材料的种类,空孔部13成为可自由变形。空孔部13的直径D1与中心间距离D2的差能够因制造条件等改变。如图2及图3所示,多个空孔部13与所相接的所有空孔部13连通,在隔壁14形成连通口12b。因此,空隙12贯通成型体10。并且,如图3所示,在成型体10存在开口部12a的直径相等的截面10c。如此,空孔部13彼此连通,且空隙12贯通,因此成型体10例如能够使用于细胞培养基材、防光散射滤光片、吸音材料、过滤用过滤器等各种用途。
最密填充结构存在空孔部13以六方最密填充结构排列的状态和以立方最密填充结构(面心立方晶格结构)排列的状态的两个状态。有时还存在六方最密填充结构的区域和立方最密填充结构的区域混合的情况。如图4所示,作为一例,在成型体10的某一部分中,空孔部13以六方最密填充结构三维地排列。即,球状的空孔部13在以虚线表示的第1层I中二维地最密地排列,在以重叠于第1层I的方式在双点虚线表示的第2层II中二维地最密地排列,在第3层III中以进一步重叠的方式二维地最密地排列,由此以三维的六方最密填充结构排列。成型体10中,隔壁14及柱10d形成空隙12。
球状的多个空孔部13的尺寸分布优选为5%以下。其中,假设与空孔部13外接的球体,空孔部13的尺寸是指该球体的直径。并且,空孔部13的尺寸分布是指在成型体10所具有的所有空孔部13的尺寸中,标准偏差相对于平均值的比例。因此,由于空孔部13为最密填充结构,所以空隙12相对于成型体10整体的体积分数成为约74%。另外,空隙的体积分数能够设为74%以上。例如,通过将空孔部的尺寸设为大小两种类等,空隙的体积分数成为74%以上。关于空隙的体积分数的上限,从保持作为成型体10的强度的理由而言,为90%以下。
空孔部13的直径D1为400μm,但并不限定于该例,优选为1μm以上且1mm以下的范围内。更优选为150μm以上且750μm以下的范围内,进一步优选为200μm以上且600μm以下的范围内。对成型体的形状及尺寸没有要求,如图1所示,本实施例的成型体10是底面为直径10mm、高度为10mm的圆柱体。另外,成型体是将厚度大于膜且为1mm以上的物质视为作为立体结构体的成型体。
成型体10由作为亲水性原材料的聚丙烯酰胺形成。形成成型体10的亲水性材料具有生物相容性,并具有生物降解性。作为形成成型体10的亲水性的其他原材料,例如可举出各种水溶性聚合物、多糖类(例如,纤维素或壳聚糖等)、蛋白质(例如,胶原或丝蛋白等)等、可为这些中的至少2种混合物。由亲水性原材料形成的成型体10例如能够使用于细胞培养基材、防光散射滤光片、吸音材料、过滤用过滤器等各种用途。
另外,亲水性是指相对于纯水的溶解度为0.2g/ml以上,疏水性是指相对于纯水的溶解度为0.01g/ml以下。相对于纯水的溶解度在本实施方式中通过在OECDguidelines forthe Testing of Chemicals(经济发展开发机构化学品测试指南)中记载的Test(测试)No.105:Water Solubility(水溶解度)(OECD为经济发展开发机构(Organisation forEconomic Co-operation and Development))求出。另外,后述的成型材料20含有表面活性剂时,有时在所获得的成型体10中也包含表面活性剂。
如上述,空孔部13呈规则性且紧密地排列而成的成型体10的方式例如通过如图6所示由数码相机拍摄的图像、如图7所示通过光学显微镜进行拍摄的图像及如图8所示的X射线CT(Computed Tomography,计算机断层拍摄)图像确认。图6是设为将由后述的方法获得的成型体10浸渍于容器内的水中的状态,并从容器外拍摄的图像。在容器的上部有白色盖,图6成为在通过以人的手指捏住该盖来支撑容器的状态下拍摄的图像。图7是拍摄以与图6同样地在容器内成为水中浸渍状态的成型体10的图像。并且,图8的图像是在水中保存由后述的方法获得的成型体10,之后,从水中取出,并冻结干燥,将所得到的物质进行拍摄而得到的图像。
如图9所示,成型体10通过具有成型材料制备工序S1、立体化工序S2、连续相去除工序S3、固化工序S4、剥取工序S5、分散相去除工序S6及清洗工序S7的制造方法制造。成型材料制备工序S1、连续相去除工序S3及清洗工序S7为任意的工序,根据情况也可以不进行。
成型材料制备工序S1制备成型材料20(参考图13)。成型体10由成型材料20(参考图13)制造。成型材料20为乳液(乳液、乳浊液),将作为分散相21(参考图10或图11)的液滴设为油相,将连续相22(参考图10或图11)设为水相。连续相22中作为固化性化合物包含构成成型体10的材料的原料。如上所述,该例的固化性化合物在固化后成为亲水性材料。该例的固化性化合物设为丙烯酰胺。另外,连续相22可包含固化性化合物的溶剂。作为分散相21的液滴作为成型体10中的空孔部13(参考图2)的铸模(模板)发挥作用,本例中包含聚二甲基硅氧烷及溴苯。
连续相22如前述包含固化性化合物。本例中,连续相22含有固化性化合物和作为该固化性化合物的溶剂的水,但固化性化合物为与疏水性液体的分散相21不相溶的液体时,连续相22可以不含有水。另外,与疏水性的液体不相溶是指相对于疏水性液体的溶解度为0.01g/ml以下。作为连续相22为水相时的固化性化合物,可举出对亲水性单体修饰固化性官能团的化合物,且能够利用在有机合成的手册(例如,有机合成试验法手册(有机合成化学协会))等中登载的方法修饰具有能量射线固化性(包含光固化性)和/或热固化性的官能团而获得。
固化性化合物在本例中设为通过紫外线的照射固化的紫外线固化性化合物,但并不限定于此。作为固化性化合物,能够使用通过能量射线的照射固化的能量射线固化性化合物、通过加热固化的热固化性化合物及通过离子反应固化的离子固化性化合物。通过能量射线的照射固化的能量射线固化性化合物的一例为通过紫外线等光的照射固化的光固化性化合物。另外,作为离子固化性化合物,可举出使海藻酸钠与钙(Ca)离子等多价阳离子反应的体系等。
固化性化合物优选为具有生物相容性。由此,获得使用于细胞培养基材、止血材料、防止粘连材料和/或创伤包覆材料等的成型体10。另外,生物相容性是指留置在生物体内(还包括消化管的内部)的情况及贴付在生物体外部的情况下,对生物体没有有害影响的例如对生物体的毒性等性质。
成型材料20在连续相22可具有用于使固化性化合物固化的交联剂,在本例中也作为交联剂含有N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(Tokyo Chemical Industry Co,.Ltd.制)。并且,连续相22中可含有用于开始固化性化合物的固化的引发剂,在本例也作为引发剂含有IRGACURE(注册商标)2959(BASF SE公司制)。
分散相21的液滴优选为具有柔软性且可可自由变形,本例中也如此。并且,作为分散相21的液滴的直径优选为在20μm以上且1mm以下的范围内。与小于20μm的情况相比,通过为20μm以上,很难引起液滴彼此的聚结,且作为可自由变形的液滴的分散相21更可靠地保持。与大于1mm的情况相比,通过为1mm以下,能够在搁置状态下更可靠地将液滴的形状保持为球状。分散相21的直径更优选为在0.1mm以上且1mm以下的范围内,进一步优选为0.2mm以上且0.6mm以下的范围内。
分散相21与连续相22的比重优选为有差异。将分散相21的比重设为Y1,将连续相22的比重设为Y2时,由Y1-Y2求出的比重差优选为0.001以上,在本例中设为0.080。与比重差小于0.001的情况相比,通过为0.001以上,在成型材料20内使分散相21容易在铅垂方向上偏在,即偏在于下方。如此,由于分散相21与连续相22在成型材料20内更容易在铅垂方向上分离,因此在立体化工序S2中,分散相21彼此能够在更可靠地相接的状态下保持成型材料20。并且,制造成型体10时,在立体化工序S2和固化工序S4中抑制分散相21的悬浮,因此能够容易制造成型体10。
比重差更优选为在0.001以上且0.200以下的范围内。与超过0.200的情况相比,通过为0.200以下,作为液滴的分散相21彼此的聚结可更可靠和/或更长期地得到抑制。这是由于,例如,若比重差过大的情况下,处于偏在于下方的状态(沉淀状态)的分散相21被挤压,扰乱作为液滴的稳定状态。比重差进一步优选为在0.030以上且0.150以下的范围内、尤其优选为0.050以上且0.100以下的范围内。
比重Y1与比重Y2以将25℃下的水的比重设为1的基准求出。本实施方式中,更具体而言,将后述的第1液35的比重设为Y1,将后述的第2液36的比重设为Y2,比重Y1与比重Y2在25℃下分别准备体积V的第1液35及第2液36,分别测量10次所准备的第1液35及第2液36的质量W,并按每次测量值以W/V公式计算。并且,将计算出的10个计算值的平均值作为比重Y1及Y2求出。
分散相21的体积比率在0.5以上且0.9以下的范围内,成型材料20以如此高的体积比率含有分散相21。将分散相21的体积设为X1,将连续相22的体积设为X2时,分散相21的体积比率由X1/(X1+X2)求出。与分散相21的体积比率小于0.5的情况相比,通过为0.5以上,作为分散相21的液滴在彼此相接的状态下配置,其排列成为更具有规则性。与分散相21的体积比率超过0.9的情况相比,通过为0.9以下,分散相21彼此的聚结化能够更可靠地得到抑制。因此,更容易制造均匀大小的空孔部13规则地排列的成型体10。
分散相21的体积比率更优选为0.6以上且0.85以下,进一步优选为0.7以上且0.8以下。作为分散相21的体积比率的求出方法,例如存在由以显微镜观察的图像求出的方法。具体而言,从成型材料20的观察图像求出分散相21的液滴的平均尺寸和个数密度,而能够由这些平均尺寸和个数密度计算出分散相21的体积比率。并且,成型材料20的分散相21的体积比率与所获得的成型体10的空孔部13的体积比率相同时,由成型体10的观察图像求出空孔部13的平均尺寸和个数密度,由这些求出空孔部13的体积比率,由此可将这些视作成型材料20中的分散相21的体积比率。
成型材料20可含有表面活性剂,本例中,也含有作为表面活性剂的聚乙烯醇。作为表面活性剂的其他例,可举出Adeka Tol(注册商标)LA、NIKKOL Hexaglyn 1-M(单肉豆蔻酸六甘油酯)等,HLB值为11以上且16以下左右的表面活性剂。
成型材料20优选为含有比重调整剂。该例中,作为比重调整剂使用增大分散相21的比重的化合物,但比重调整剂只要调整分散相21和连续相22中至少任意一方的比重即可。该例中,为了增加分散相21的比重,作为比重调整剂使用比重大于聚二甲基硅氧烷的溴苯。然而,将分散相21设为油相时,增大分散相21的比重的比重调整剂并不限定于此,只要是在分散相21中以溶解的状态存在,且比重大于分散相21的成分(该例中为聚二甲基硅氧烷)的化合物即可。例如,能够使用氯彷和/或四氯化碳。
比重调整剂优选为如本例包含于分散相21中。并且,优选为以相对于分散相21在1%以上且30%以下的范围内的质量比例含有比重调整剂。该质量比例是将分散相21的质量(包含比重调整剂的质量)设为M1,将包含在其分散相21的比重调整剂的质量设为M2时,由(M2/M1)×100求出的百分比。
成型材料制备工序S1是制造该成型材料20的工序。成型材料制备工序S1具有基剂生成工序及偏在化工序。成型材料20能够通过图10所示的基剂生成部25及调整部26制造。有时使用图11所示的基剂生成部27,来代替基剂生成部25。基剂生成部25生成分散相21的体积比率小于成型材料20的分散相21的体积比率的乳液基剂37。基剂生成部25具备截面圆形的第1管31及第2管32。第1管31供给成为分散相21的第1液35。第2管32传送成为连续相22的第2液36。第1管31的一端侧的开口31a以使第2管32的中空部朝向单向流动的第2液36的流动方向(第2液36的流动方向的下游侧)的状态配置。由此,第1液35沿第2液36的流动方向从开口31a作为液滴流出。并且,开口31a位于第2管32的截面圆形的大致中央。
另外,本实施方式中,使用外径在0.8mm以上且3.0mm以下的范围内的第1管31及内径大于第1管31的外径且外径大致在1.4mm以上且4.0mm以下的范围内的第2管32。但是,第1管31及第2管32并不限定于该例。
将第1液35的送液流量设为V1,将第2液36的送液流量设为V2时,本实施方式中,例如通过以将V1设为3ml/hr,将V2设为4.5ml/hr的条件供给第1液35和第2液36,生成分散相21,由此,制作分散相21的直径均匀的乳液基剂37。基剂生成部25在分散相21的直径在300μm以上且1mm以下的范围内即比较大时尤其有效。
图11所示的基剂生成部27在形成100μm以上且350μm以下的比较小的直径的分散相21时尤其有效。基剂生成部27设为在基剂生成部25加装第3管33的结构,第2液36从第2管32的一端与另一端这两端向第2管32的中空部传送。第3管33为生成乳液基剂37的管。
第3管33也与第1管31同样地,以一端侧配置在第2管32的中空部的状态嵌入于第2管32。第3管33在第2管32的中空部,其一端侧设置成面向第1管31的上述的一端侧的状态。第3管33的一端的开口33a形成为大于第1管31的开口31a,该例中,开口33a配置成包围第1管31的开口31a侧的一端的状态。但是,开口31a与开口33a在图12的左右方向上的位置关系根据第1液35及第2液36的粘度等性质、送液流量V1及后述的送液流量V2a、V2b、第1管31、第2管32及第3管33的各直径和/或目标分散相21的液滴的直径等适当设定。
其中,将来自第2管32的长边方向上的嵌入有第1管31的一端侧的第2液36的送液流量设为V2a,将来自嵌入有第3管33的另一端侧的第2液36的送液流量设为V2b。例如在将V1设为2ml/hr,将V2a设为3ml/hr,以及将V2b设为3ml/hr的状态下,供给第1液35和第2液36。由此,在第3管33的中空部(流路)中,作为液滴生成分散相21,从而制造乳液基剂37(基剂生成工序)。但是,送液流量V1,V2a,V2b并不限定于该例。
所获得的乳液基剂37送到图12所示的调整部26的容器38。如图12所示,调整部26具备收容乳液基剂37的容器38及泵39。泵39从容器38中的乳液基剂37抽吸第2液36,由此提高乳液基剂37中的分散相21的体积比率。由此,获得成型材料20。
分散相21的比重大于由第2液36构成的连续相22的比重,所以分散相21容易向下方下沉。因此,在本例中,设为使分散相21在乳液基剂37中偏在,而使分散相21沉淀到下部的状态。由此,容易从乳液基剂37的上部选择性地吸收第2液36,从而提高由乳液基剂37获得成型材料20的产率。
优选为在乳液基剂37的下部生成分散相21的体积比率比上部高且在0.5以上且0.9以下的范围内存在的区域(以下,称作偏在区域)37a(偏在化工序),在本例也设为如此。由此,如使用调整部26的情况,不仅能够通过从第2液36的上部去除而获得成型材料20之外,也能够作为成型材料20直接使用例如利用重力,从容器38的下部抽取偏在区域37a而抽取的偏在区域37a。因此,作业效率得到提高。并且,还能够自动化进行从乳液基剂37获得成型材料20的工序,所以成型体10的制造效率得到提高。
如图13所示,立体化工序S2将成型材料20装入包含成型体10的外整体的大小的容器41的工序。该例中,使用具有作为成型体10的外形(形状及大小)的内壁的容器41。并且,容器41为透射来自光源40的光的玻璃制容器。从容易分离容器41与由亲水性原材料构成的成型体10的观点而言,也可使用由疏水性材料形成的容器41。可以在收容的时刻,分散相21彼此成为彼此相接的状态时,立刻供给到固化工序S4。并且,在收容的时刻,在成型材料20上确认分散相21彼此分离的区域时,可在直到彼此相接的状态为止,进行静置或缓慢地振动和/或摆动等处理后供给到固化工序S4。
连续相去除工序S3是通过分散相21与连续相22的比重差,分散相21成为彼此相接的状态之后,在容器41的上部几乎不存在分散相21的排列时,即,几乎仅存在连续相22时,去除该连续相22的工序。去除连续相22时能够使用泵43。
如图13所示,固化工序S4是固化成型材料20的连续相22中包含的固化性化合物的工序。固化工序S4将容器41载置于光源40下,并固化成型材料20中的固化性化合物。作为本例的固化性化合物的丙烯酰胺为光固化性化合物,因此,如图13所示,固化工序例如使用光源40。固化工序中,将容器41载置于前述光源40下,而固化成型材料20中的固化性化合物。只要向成型材料20照射光即可,因此光源40与容器41的位置关系并无特别限定。并且,也可将多个光源40配置于容器41周围,且从彼此不同的方向朝向容器41射出光。光源40配设于收容成型材料20的玻璃制容器41的上方。在该状态下,由光源40射出固化固化性化合物的光,由此经由透明的容器41向成型材料20照射光,固化性化合物通过该照射固化,成型材料20成为连续相22凝固的固化体42。另外,该例的光源40作为光照射紫外线。
用于固化工序S4的固化装置并不限定于光源40,而是根据固化方法决定。例如,固化性化合物为通过加热固化的热固化性化合物时,固化工序S4中使用加热烤箱(加热恒温槽)或红外线加热器等各种加热装置。并且,固化性化合物为通过离子反应固化的离子固化性化合物时,作为固化装置,例如使用收容离子溶液的液槽。作为具体的方法,通过向装入有成型材料20的容器41以不扰乱成型材料20的分散相21的排列的方式按少量注入该液槽的离子溶液(例如含有钙离子的溶液),而固化离子固化性化合物(例如海藻酸钠)。
剥取工序S5为与容器41分离通过该固化获得的固化体42的工序。分离能够采用任意方法,可通过温度差进行,也可以通过剥离进行。通过热进行时,能够按每个容器41交替地浸渍于冷水和温水中。本例中,通过将收容有固化体42的容器41浸渍于收容有25℃的水的浴槽的水中,而从容器41剥取固化体42。并且,可将收容有固化体42的容器41交替地反复浸渍于彼此不同的第1浴槽(未图示)和第2浴槽(未图示)。此时,只要第1浴槽与第2浴槽彼此存在温度差即可。并且,物理剥离而进行时,能够通过切削固化体42的表面的一部分而分离。从容器剥离的固化体42供给到分散相去除工序S6,并去除分散相21,由此获得成型体10。
分散相去除工序S6为从通过剥取工序S4获得的固化体42去除分散相21的工序。本例中,如图14所示,在固化体42中的分散相21中示出溶解性,且在相对于固化体42中的连续相(通过固化性化合物的固化生成的生成物)为不溶解性的液体45中浸渍固化体42,由此从固化体42去除分散相21。在该例中使用的液体为丙酮,但并不限定于丙酮。另外,所使用的液体45的相对于固化体42中的连续相的不溶解性并不限定于完全不溶解,只要相对于所使用的液体的固化后的连续相的溶解度为0.01g/ml以下,则可视为不溶解性。但是,如上述在连续相中残留固化性化合物的溶剂时,即使连续相的溶解度大于0.01g/ml,只要通过固化性化合物的固化生成的生成物的溶解度为0.01g/ml以下,就也可视为不溶解性。由于通过分散相21与连续相22的比重差,分散相21在固化体42中彼此相接,所以容易去除分散相21,并且,通过如本例的浸渍的干燥以外的方法也可去除分散相21。因此,在作为分散相21使用的原材料选择上有自由度。如此,作为分散相21使用的原材料的自由度较高,因此在与分散相21一同使用的连续相22的原材料选择上的自由度也较高,其结果,可获得各种原材料的成型体10。
清洗工序S7中,在分散相去除工序S6之后,通过在作为清洗液的水和/或溶剂中浸渍成型体10等而清洗成型体10。将成型体10使用于避忌杂质的用途时,优选为进行清洗工序S7。
成型材料20为乳液,连续相22与分散相21彼此分离。并且,分散相21与连续相22的比重有差异,分散相21的比重大于连续相22的比重,因此因重力下沉,由此自组织地高度排列。因此,制造成型体10时,通过在立体化工序S2中仅将成型材料20装入作为模具的容器41中,分散相21排列成三维最密填充结构。立体化工序S2之后,即使存在连续相22的比例较多且分散相21未良好地排列的部分,通过连续相去除工序S3去除连续相22的比例较多的部分,因此成为分散相21高度排列的成型体10。并且,通过作为成型材料20使用偏在区域37a,更容易排列分散相21。
作为可自由变形的分散相21的液滴作为成型体10中的空孔部13的铸模(模板)发挥作用。分散相21以前述体积比率包含,因此作为分散相21的液滴以彼此相接的状态配置,其排列成为更具有规则性。进而,分散相21与连续相22的比重上有差异,所以伴随其比重差,分散相21彼此的接触面积更加增大。因此,所获得的成型体10上形成有更大的连通口12b。如此更大地形成连通口12b的情况,在例如将成型体10用作细胞培养基材时,确保所培养的细胞间的相互作用路径并有效。即使连续相22与分散相21的比重差比较小时,也可将成型材料20装入容器中并搁置,由此分散相21自组织地排列成三维最密填充结构。
并且,分散相21以彼此相接的状态配置,因此在分散相去除工序S6中容易去除分散相21,其结果,获得空孔部13彼此连通的成型体10。并且,分散相21可自由变形,因此即使暂时自组织地具有高度规则性的排列,也能够再排列。因此,能够保管、搬运成型材料20自身,且能够直接作为各种用途的成型材料并进行商品化。并且,成型体制造成沿容器的形状的形状,因此将容器的形状设为成型体的形状,由此容易获得各种形状的成型体。并且,通过使用由疏水性材料形成的容器41,容易从容器41取出固化体42,因此成为更容易的制造方法。
成型体10具有在表面开口的空隙12,该空隙12通过以最密填充结构排列的球状的多个空孔部13彼此连通而形成。并且,成型体10由亲水性材料构成,是分散相21成为铸模的空孔部13无论在表面、内部中的任何部分上均呈规则性且紧密地排列的成型体10。另外,“任何部分上均”并不是指严密性,而是指在成型体10的大部分中呈规则性并高度排列,而即使在角部及边缘部等一部分中存在排列混乱的部分也可以。在成型体10的制造工序中,通过去除连续相22的工序S3等,分散相21沿容器41成为最密填充结构并高度规则地排列,因此成型体10的空孔部13的表面的开口部12a也以最密填充结构高度规则地排列。同样地,在成型体10的内部中,分散相21也以最密填充结构高度规则地排列,因此空孔部13也以最密填充结构高度规则地排列。并且,使用具有曲面的形状的容器41时,成型体的表面也成为与容器相同的曲面,例如,能够获得如高尔夫球的凹陷,开口部12a沿曲面高度规则地排列的成型体。
因此,大小均匀的空孔部以最密填充结构高度规则地排列,这些连通并在表面10S开口,开口部12a也高度规则地排列,因此成型体10适用于具有均匀的空孔部13为优选的用途、向空孔部13致密地填充物质等为优选的用途以及表面积较大为优选的用途。并且,若为相同的原料,则能够设为较轻的成型体,因此还适用于较轻为优选的用途。
并且,通过调整分散相21的直径,容易获得具有1μm以上且1mm以下的较宽范围内的空孔部13的直径D1的成型体或具有较宽范围内的开口部12a的成型体。因此,空孔部13的尺寸分布较小,并且,能够将空孔部13的大小设为特定的大小,并且,容易获得具有特定空隙率的成型体,因此还适用于筛子、过滤器等用途。
并且,亲水性材料具有生物相容性,因此适用于将成型体10使用于生物相关的用途的情况。并且,亲水性材料选自胶原、聚乙醇酸、壳聚糖及羟基碳灰石以及胶原、聚乙醇酸、壳聚糖及羟基碳灰石的衍生物或混合物,因此例如适用于将成型体10使用于人体的用途。并且,亲水性材料具有生物降解性,因此对环境的负荷较小而适合。
[第2实施方式]
第2实施方式中,将乳液装入移动的容器中。以下,参考图15说明第2实施方式。本例除了容器进行移动之外与第1实施方式同样地,在图15中标注与图1~14相同符号的部件等如同在第1实施方式中说明般,因此省略说明。
本实施方式中,成型材料20供给到固化体形成单元50。固化体形成单元50自动地进行将成型材料20装入容器41中的立体化工序S2。固化体形成单元50具备驱动部51、材料注入部52、材料供给部53及光源单元54。驱动部51具备马达55及马达控制部56。材料注入部52具备沿周向旋转的第1辊57和第2辊58及作为形成为环状的循环容器支撑体的传送带59。第1辊57具备轴57a。马达55与连接于第1辊57的轴57a连接,通过马达控制部56驱动控制来旋转轴57a。传送带59卷绕在第1辊57与第2辊58的周面。本例中,第1辊57为具有驱动机构的驱动辊,第2辊58为从动辊。第2辊58与第1辊57例如可以同步旋转。并且,只要第1辊57和第2辊58中的至少一方为具有驱动机构的驱动辊即可。作为驱动辊的第1辊57沿周向旋转,由此与周面相接的传送带59向长度方向连续行走,并循环。另外,在图15中标注符号X的箭头表示传送带59的行走方向及容器41的传送方向。
材料供给部53配置在作为容器41的支撑体的传送带59的上方,且具备贮存部53a及流出部53b。贮存部53a贮存成型材料20。流出部53b以从流出部53b的底部突出的管状部件形成,并从下端的开口(未图示)流出成型材料20。成型材料20中分散相21的比重大于连续相22的比重,因此分散相21以紧密的状态从流出部53b流出,向容器41中供给成型材料20。另外,容器41通过容器传送机构(未图示)以规定时序设置于传送带59的规定位置上。由此,容器41在传送带59上以规定间隔载置并传送,因此将成型材料20以配合容器41的传送的时序从流出部53b流出,由此装入有成型材料20的容器41依次形成,并向进行下一工序的光源单元54传送。另外,也可在供给成型材料20之后,且传送到光源单元54之前,通过抽吸装置(未图示)进行连续相去除工序S3。
光源单元54具备多个光源40及支撑光源40的支撑部件60。支撑部件60为板状,且设置在传送带59的传送面的上部。多个光源40在与支撑部件60的传送带59相对的表面朝向下方且沿与传送方向相同的方向排列,以便从光源40向传送带59上的容器41照射光。另外,该例的光源40作为光照射紫外线。通过这种光源单元54,一边传送容器41,一边固化装入于容器41的成型材料20。随着进行装入有成型材料20的容器41的传送,从光源40照射更多紫外线,而促进成型材料20的固化,若传送进行到光源单元54的末端则完成固化,形成固化体42。进一步传送容器41,收容有固化体42的容器41依次回收到容纳容器(未图示)中。所回收的容器41进行与第1实施方式相同的下一次工序。
本例中,通过将乳液装入移动的容器中,立体化工序S2能够实现自动化。进而,通过固化体形成单元50形成的固化体42在分散相去除工序S6及清洗工序S7中同时进行多个固化体42的处理。因此,成型体10的生产速度得到提高,有助于降低成本。并且,装入于容器的乳液通过移动的时间,乳液中的分散相21进行取向。因此,成为空孔部13的排列更整齐的成型体10。
[第3实施方式]
以下,参考图16~20说明第3实施方式。在图16~20中,标注与图1~15相同符号的部件等如同在第1实施方式中说明般,因此省略说明。第3实施方式除了通过增材制造法制造固化体42的外与第1实施方式相同。
另外,增材制造法(Additive Manufacturing(增材制造))为还称作附加制造技术(参考平成25年度专利申请技术动向调查报告书“3D打印机”(专利局))的方法,且为通过附着材料并由三维形状的数值图像制作物体的工艺。增材制造法大多通过在层上层叠层来实现。另外,增材制造法与下述材料喷射方式及光造型方式分别定义在ASTM F2792-12a(Standard Terminology for Additive ManufacturingTechnologies(添加剂制造技术的标准术语))中,在本说明书中也以其定义为基准。
如图16所示,作为进行增材制造法的增材制造工序,有具有第1层形成工序80的情况和具有第2层形成工序81的情况,通过反复进行这些中的任一个,由成型材料20(参考图13)形成固化体42(参考图14)。反复进行第1层形成工序80的方法为所谓的材料喷射方式(Material Jetting)。反复进行第2层形成工序81的方法为所谓的光造型方式(Vatphotopolymerization)。
材料喷射方式为还称作喷墨的方法。第1层形成工序80具有喷射工序S8、层取向工序S9及层固化工序S10。喷射工序S8是通过如后述喷射成型材料20而形成由乳液构成的层状体(以下,称作乳液层)的工序。层固化工序S10是固化通过喷射工序形成的乳液层,由此形成固化层的工序。固化层具有将固化体42(参考图11)分割成N(N为2以上的自然数)层的形状,通过沿厚度方向重叠各层而构成固化体42。通过反复进行这种第1层形成工序80进行N次,由此,形成层叠固化层而成的固化体42。其中,N个层的厚度可以彼此不同。另外,第1层形成工序80可在喷射工序S8之后,且层固化工序S10之前进行层排列工序S9。该层排列工序S9是排列乳液层中的分散相的工序。
并且,第2层形成工序81具有乳液层形成工序S11、层取向工序S12及层固化工序S13。乳液层形成工序S11以与第1层形成工序80的喷射工序不同的方法形成乳液层,详细内容利用另一附图进行后述。层固化工序S13是固化通过乳液层形成工序S11形成的乳液层,由此形成固化层的工序。通过反复进行这种第2层形成工序81形成固化体42(参考图14)。另外,在第2层形成工序81中,也可以进行上述的层排列工序S12。通过增材制造工序获得的固化体42通过分散相去除工序S6去除分散相21(参考图7),之后通过清洗工序S7清洗。
另外,在增材制造工序之前进行数据生成工序。数据生成工序中,在一个方向上将固化体42分割成N层、即多个层,且根据固化体42的形状数据生成分别用于形成这些的层数据。另外,固化体42与成型体10的外形大小相同,所以可以在成型体10中生成层数据。
在反复进行第1层形成工序80的增材制造工序中例如使用图17所示的增材制造单元82。增材制造单元82具备头83及成型台84。成型台84具有形成固化体42的形成面84s,且以朝向上方的姿势设置该形成面。成型台84在铅垂方向上移动自由。成型台84具备偏移机构(未图示),通过偏移机构以规定的移动量沿铅垂方向移动。
头83具备头主体85以及设置于头主体的材料喷嘴86及光源40。头83配置在成型台84的上侧,材料喷嘴86与光源40形成在头83的与成型台84对置之下侧面。头83具备偏移机构(未图示),通过该偏移机构,在与成型台84的形成面84s平行的面内移动。材料喷嘴86从前端的开口(未图示)喷出向头主体85供给的成型材料20。光源40在与形成面84s平行的方向上与材料喷嘴86并列地配置,该例中,相对于材料喷嘴86,可为图17中的右方向,也可为纸面进深方向或纸面近前方向等。
头主体85上具备控制来自材料喷嘴86的成型材料20的喷出开始及停止、成型材料20的喷出流量、光源40的光的射出的开启及关闭的控制部(未图示)。通过该控制部,控制成型材料20的喷出的时序及流量以及光照射的时序。
该例中,材料喷嘴86及光源40与成型台84之间的距离通过成型台84在铅垂方向上的移动而增减,但距离增减方法并不限定于此。例如,在铅垂方向上移动自如地设置头83,也可在铅垂方向上使头83和成型台84中的至少任一方移动。当然,也可仅使头83在铅垂方向移动。
使用增材制造单元82的增材制造工序为如下。首先,通过在铅垂方向上定位成型台84,并以规定距离配置成型台84和材料喷嘴86。根据上述的层数据,一边使头83在与形成面84s平行的方向面内移动(以下,称作面内扫描),一边从材料喷嘴86朝向成型台84喷射成型材料20(喷射工序S8),通过该喷射形成1层份的第1乳液层。该成型材料20优选为偏在区域37a。光源40在头83的面内扫描中光的射出设为开启,第1乳液层在形成之后立刻照射光(该例中为紫外线)。由此,固化第1乳液层的连续相22中包含的固化性化合物,第1乳液层成为第1固化层42a(层固化工序S10)。之后,停止从材料喷嘴86喷射成型材料20,且朝向铅垂方向下方(层叠方向下方)移动成型台84(以下,称作层叠方向移动),将第1固化层42a和材料喷嘴86之间的距离设为与上述的规定距离大致相同。在层叠方向移动期间,在本实施方式中停止了成型材料20的喷射,也可以不停止。并且,在层叠方向移动期间,来自光源40的光的射出在本例中设为开启的状态,但也可设为关闭的状态。
同样地,进行喷射工序S8及层固化工序S10,以与第1固化层42a部分重叠的状态形成第2固化层42b。通过反复进行该第2层形成工序81形成固化体42。其中,“1层份”不仅包括分散相21为1层时的情况,还包含重叠多层分散相21的情况。另外,本例中,进行上述层取向工序S9。层取向工序S9是用于通过重力与成型材料20中包含的化合物的关系引起的表面张力等,使多个分散相21呈高度规则性而排列的工序。层取向工序能够通过搁置一定时间及施加振动等进行,本例中,通过搁置一定时间来进行。搁置还基于成型材料20的种类、制造条件,但在数秒内结束。作为进行振动或摆动的方法,例如可举出设置振动或摆动工作台84的机构(未图示),经由成型台84对乳液层施加振动的方法。
根据制造的成型体的形状,可以通过反复进行下述第1层形成工序80的增材制造工序形成固化体42。以形成比固化体42复杂的形状的固化体(未图示)的情况为例,参考图18进行说明。在图18中,增材制造单元82a具备将上述头83置换到头88的结构。头88具有在头83加装支撑树脂喷嘴94及光源40的结构。即,头88具备头主体85及设置在头主体85的材料喷嘴86、支撑树脂喷嘴94和2个光源40。支撑树脂喷嘴94、材料喷嘴86及2个光源40形成在头88的与成型台84对置之下侧面。支撑树脂喷嘴94从前端的开口(未图示)喷出向头主体87供给之后述的支撑树脂。在头88上加装的光源40在与形成面84s平行的方向上与支撑树脂喷嘴94并列配置,该例中,相对于支撑树脂喷嘴94,可为图18中的右方向,也可为纸面进深方向或纸面近前方向等。
根据层数据从支撑树脂喷嘴94喷射支撑树脂95,由此,在与1层份的乳液层相同层的一部分上形成有由支撑树脂95形成的层(支撑树脂区域)。将该层中的乳液层部分设为乳液树脂区域。即,在该1层份上存在由支撑树脂区域形成的第1支撑树脂层(未图示)、及由乳液树脂区域形成的第1乳液层(未图示)。对第1支撑树脂层以照射光(紫外线),第1支撑树脂层成为支撑树脂固化而成的第1支撑层96a。并且,第1乳液层通过光照射成为第1固化层97a。支撑树脂由固化后能够容易去除的原材料形成。成型台84进行层叠方向移动之后,同样地通过成型材料20及支撑树脂95形成第2支撑层96b及第2固化层97b,如此依次进行层叠形成,形成为固化体42被层叠有第1支撑层96a、第2支撑层96b等支撑层的支撑部件支撑的状态。由此,由于能够在支撑树脂层上形成乳液层,因此即使为比成型体10更复杂的形状的成型体,也能够制造。
头83可以具备2个以上的多个材料喷嘴86。该情况下,能够使用多个材料喷嘴86根据层叠数据从各个材料喷嘴喷射包含粒径不同的分散相21的成型材料,由此制造在成型体的多层的各层上空孔部13的直径不同的成型体10。并且,能够容易制造在1层中具有空孔部13的直径不同的区域的成型体、空孔部13具有梯度地变化的成型体等。
在反复进行第2层形成工序81的增材制造工序中使用例如图19所示的增材制造单元100。增材制造单元100具备成型台84、槽101及光源40。槽101为收容成型材料20的容器。成型台84以形成面84s成为低于成型材料20内的液面的位置的状态配置于槽101内。光源40配置于成型台84的上侧。
工作台85定位于以从此固化的成型材料20的1层份的长度D3从乳液的液面下沉的位置上。由此,成为在成型台84上放置1层份的成型材料20的状态(乳液层形成工序S11)。即,该例中,乳液层在成型材料20中例如并非形成为肉眼可确认的形式,而是假设将成型材料20的一部分设为层状体的概念,并将该部分视为乳液层。将在成型台上存在的成型材料20设为第1乳液层(未图示),之后,光源40向成型台84上照射光,照射光的第1乳液层成为第1固化层102a(层固化工序S13)。之后,进而,成型台84以第2乳液层的1层份的长度D3向铅垂方向下方移动(层叠方向移动)。并且,同样地,进行乳液层形成工序S11及层固化工序S13,以与第1固化层102a重叠一部分的状态形成第2固化层(未图示)。通过反复进行层叠方向移动及第2层形成工序81形成固化体42。其中,“1层份”不仅包括分散相21为1层时的情况,还包含重叠多层分散相21的情况。另外,可以在乳液层形成工序S11之后,且层固化工序S13之前,进行上述的层取向工序S12。此时的层取向工序S12也能够通过搁置一定时间、物理地施加振动等进行。
如上所述,第1层形成工序80及第2层形成工序81中,作为成型材料20优选为使用偏在区域37a。因此,如图20所示,在进行1层份的层固化工序S10之后,在固化层90的表面90a上,成为分散相21从由亲水性材料形成的连续相22突出的形状,而形成凹陷91。因此,在固化层90上重叠而形成下一固化层时,成为分散相21嵌入于凹陷91的状态。由此,由第1层形成工序80及第2层形成工序81形成的成型体10中,空孔部13也连通,从而能够制造空隙12贯通的成型体10。
符号说明
10-成型体,10c-截面,10d-柱,10B-底面,10S-表面,12-空隙,12a-开口部,12b-连通口,13-空孔部,14-隔壁,20-成型材料,21-分散相,22-连续相,25、27-基剂生成部,26-调整部,31-第1管,31a、33a-开口,32-第2管,33-第3管,35-第1液,36-第2液,37-乳液基剂,37a-偏在区域,38-容器,39-泵,40-光源,41-容器,42-固化体,42a-第1固化层,42b-第2固化层,43-泵,45-液体,50-固化体形成单元,51-驱动部,52-材料注入部,53-材料供给部,53a-贮存部,53b-流出部,54-光源单元,55-马达,56-马达控制部,57-第1辊(驱动),57a-轴,58-第2辊(从动),59-传送带,60-支撑部件,80-第1层形成工序,81-第2层形成工序,82-增材制造单元,82a-增材制造单元,83-头,84-成型台,85-头主体,85s-形成面,86-材料喷嘴,88-头,90-固化层,90a-表面,91-凹陷,94-支撑树脂喷嘴,95-支撑树脂,96a-第1支撑层,96b-第2支撑层,97a-第1固化层,97b-第2固化层,100-增材制造单元,101-槽,102a-第1固化层,D1-空孔部13的直径,D2-和与空孔部13相接的空孔部13的中心间距离,D3-乳液的1层份的长度,D10-直径,H10-高度,I-多个空孔部13的最密填充结构第1层,II-多个空孔部13的最密填充结构第2层,III-多个空孔部13的最密填充结构第3层。
Claims (11)
1.一种多孔成型体的制造方法,其由具备连续相及分散相的乳液制造多孔成型体,所述制造方法具有:
立体化工序,将所述乳液装入容器中,该乳液具备含有固化性化合物的水相作为所述连续相;
固化工序,通过在将所述乳液装入所述容器的状态下使所述固化性化合物固化而形成固化体;
剥取工序,将所述容器与所述固化体分离;及
分散相去除工序,在所述剥取工序之后去除所述固化体的所述分散相,
所述乳液中,在将所述分散相的体积设为X1、将所述连续相的体积设为X2时,X1/(X1+X2)在0.5以上0.9以下的范围内,所述分散相的比重大于所述连续相的比重,
所述制造方法还具有成型材料制备工序,所述成型材料制备工序包括:
基剂生成工序,在形成所述连续相的第2液的液流中,在所述第2液的流动方向上,从管状部件的前端以液滴的形式排出形成所述分散相的第1液,由此生成X1/(X1+X2)比所述乳液小的乳液基剂;及
偏在化工序,使所述乳液基剂中的所述分散相偏在,由此在所述乳液基剂的下部生成所述分散相的体积比率比上部高且在0.5以上且0.9以下的范围内存在的偏在区域,
在该制造方法中,将在所述乳液基剂中生成的所述偏在区域用作所述乳液。
2.根据权利要求1所述的多孔成型体的制造方法,其中,
在所述固化工序之前具有将所述容器内的所述乳液中存在于上部的所述连续相去除的连续相去除工序。
3.根据权利要求1或2所述的多孔成型体的制造方法,其中,
所述分散相去除工序中,通过使所述分散相的溶剂与所述固化体接触而去除所述分散相。
4.根据权利要求1所述的多孔成型体的制造方法,其中,
所述分散相的液滴可自由变形。
5.根据权利要求1所述的多孔成型体的制造方法,其中,
所述乳液中,在将所述分散相的比重设为Y1、将所述连续相的比重设为Y2时,由Y1-Y2求出的比重差至少为0.001。
6.根据权利要求1所述的多孔成型体的制造方法,其中,
所述容器由疏水性材料形成。
7.根据权利要求1所述的多孔成型体的制造方法,其中,
所述立体化工序中,将所述乳液装入移动的所述容器中。
8.一种多孔成型体的制造方法,其由具备连续相及分散相的乳液制造多孔成型体,所述制造方法具有:
增材制造工序,使用所述乳液,该乳液具备含有固化性化合物的水相作为所述连续相,通过增材制造法形成由所述固化性化合物固化得到的固化体;及
分散相去除工序,在所述增材制造工序之后去除所述固化体的所述分散相,
所述乳液中,在将所述分散相的体积设为X1、将所述连续相的体积设为X2时,X1/(X1+X2)在0.5以上且0.9以下的范围内,所述分散相的比重大于所述连续相的比重,
所述制造方法还具有成型材料制备工序,所述成型材料制备工序包括:
基剂生成工序,在形成所述连续相的第2液的液流中,在所述第2液的流动方向上,从管状部件的前端以液滴的形式排出形成所述分散相的第1液,由此生成X1/(X1+X2)比所述乳液小的乳液基剂;及
偏在化工序,使所述乳液基剂中的所述分散相偏在,由此在所述乳液基剂的下部生成所述分散相的体积比率比上部高且在0.5以上且0.9以下的范围内存在的偏在区域,
在该制造方法中,将在所述乳液基剂中生成的所述偏在区域用作所述乳液。
9.根据权利要求8所述的多孔成型体的制造方法,其中,
所述增材制造工序具有层形成工序,且通过反复进行所述层形成工序而形成所述固化层层叠而成的所述固化体,
所述层形成工序具有:
喷射工序,通过从喷射所述乳液的材料喷嘴朝向配置在所述材料喷嘴的下侧的成型台喷射所述乳液而形成1层份;及
层固化工序,通过在喷射工序之后使所述1层份固化而形成固化层。
10.根据权利要求9所述的多孔成型体的制造方法,其中,
所述喷射工序具有:
第1喷射工序,从所述材料喷嘴喷射所述乳液;及
第2喷射工序,从支撑树脂喷嘴朝向所述成型台喷射固化性支撑树脂,
所述层固化工序将通过所述第1喷射工序形成的乳液区域及通过所述第2喷射工序形成的支撑树脂区域固化,由此使所述乳液区域形成被所述支撑树脂固化而成的支撑层支撑的状态的所述固化层。
11.根据权利要求8所述的多孔成型体的制造方法,其中,
所述增材制造工序具有层形成工序,该层形成工序具有:
乳液层形成工序,通过将所述乳液装入在内部具备成型台的槽内,形成乳液层;及
层固化工序,通过使所述乳液层固化而形成固化层,
通过反复进行所述层形成工序,形成所述固化层层叠而成的所述固化体。
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