JP2016196137A - Radiation-curable binder and production method of three-dimensional molded object - Google Patents

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福本 浩
Hiroshi Fukumoto
福本  浩
加藤 真一
Shinichi Kato
真一 加藤
嵩貴 平田
Koki Hirata
嵩貴 平田
千草 佐藤
Chigusa Sato
千草 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation-curable binder which can give a three-dimensional molded object excellent in tensile strength and moisture absorption resistance, and to provide a production method of a three-dimensional molded object.SOLUTION: The radiation-curable binder is used for a production method of a three-dimensional molded object, including: a deposition step of depositing a radiation-curable binder on a base material comprising particles and 10 mass% or more of a water-soluble resin; and a binding step of binding the particles and the water-soluble resin by the radiation-curable binder to form a three-dimensional molded object. The radiation-curable binder comprises a hydrophilic polymerizable compound having an SP value of 11 or more, in which the content of the hydrophilic polymerizable compound is 10 to 40 mass% with respect to the total amount of the radiation-curable binder.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、放射線硬化型結着剤及び立体造形物の製造方法に関する。   The present invention relates to a radiation curable binder and a method for producing a three-dimensional structure.

インクジェット記録方法は、比較的単純な装置で、高精細な画像の記録が可能であり、各方面で急速な発展を遂げている。その中で、インクジェット方式を用いた、三次元の立体造形物の製造方法等について種々の検討がなされている。例えば、特許文献1には、吐出性が良好であり、かつ硬化性に優れた三次元造形物の製造方法を提供することを目的として、支持体上に粉末材料を所定の厚さを有する層に形成する工程、及び造形対象物を平行な断面で切断した断面形状になるように粉末材料層を結合剤により結合させる工程を順次繰り返す工程を含む三次元造形物の製造方法において、25℃での結合剤の粘度が5〜100mPa・sである三次元造形物の製造方法が開示されている。   The ink jet recording method is capable of recording high-definition images with a relatively simple device, and has been rapidly developed in various fields. Among them, various studies have been made on a method for producing a three-dimensional three-dimensional structure using an inkjet method. For example, Patent Document 1 discloses a layer having a predetermined thickness of a powder material on a support for the purpose of providing a method for producing a three-dimensional structure having good ejection properties and excellent curability. In a method for manufacturing a three-dimensional structure, including a step of sequentially forming a step of forming the object to be formed and a step of bonding the powder material layer with a binder so as to have a cross-sectional shape obtained by cutting the object to be parallelized at 25 ° C. A method for producing a three-dimensional structure in which the binder has a viscosity of 5 to 100 mPa · s is disclosed.

特開2005−67138号公報JP 2005-67138 A

このような三次元造形物では、二次元の記録物と比較して、引張強度などの三次元造形物特有の物性が求められる。しかしながら、特許文献1に記載の方法により得られる三次元造形物は、引張強度が低いという問題がある。   Such a three-dimensional structure requires physical properties peculiar to the three-dimensional structure such as tensile strength as compared with a two-dimensional recorded object. However, the three-dimensional structure obtained by the method described in Patent Document 1 has a problem of low tensile strength.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、引張強度及び耐吸湿性に優れる立体造形物を与えることのできる放射線硬化型結着剤及び立体造形物の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems, and is a radiation-curable binder capable of providing a three-dimensional structure excellent in tensile strength and moisture absorption resistance, and manufacturing a three-dimensional structure. It aims to provide a method.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、所定の組成を有する放射線硬化型結着剤を用いることにより上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。   The present inventors diligently studied to solve the above problems. As a result, it was found that the above problems can be solved by using a radiation curable binder having a predetermined composition, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕
放射線硬化型結着剤を、粒子と、水溶性樹脂10質量%以上と、を含むベース材料に付着させる付着工程と、前記放射線硬化型結着剤により前記粒子及び前記水溶性樹脂を結着させて、立体造形物を形成する結着工程と、を有する、立体造形物の製造方法に用いられる、前記放射線硬化型結着剤であって、
前記放射線硬化型結着剤が、SP値が11以上である親水性重合性化合物を含み、
該親水性重合性化合物の含有量が、前記放射線硬化型結着剤の総量に対して、10〜40質量%である、
放射線硬化型結着剤。
〔2〕
前記親水性重合性化合物が、水酸基含有化合物、窒素原子を含む複素環を有する化合物、及びNビニルアミドからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、前項〔1〕に記載の放射線硬化型結着剤。
〔3〕
前記水溶性樹脂が、ポリ(メタ)アクリル酸を含む、前項〔1〕又は〔2〕に記載の放射線硬化型結着剤。
〔4〕
前記親水性重合性化合物の分子量が、500未満である、前項〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤。
〔5〕
前記ベース材料が、溶剤を含む、前項〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤。
〔6〕
前記粒子が、無機粒子を含む、前項〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤。
〔7〕
前記付着工程において、前記放射線硬化型結着剤をインクジェット方式により吐出して、前記ベース材料に付着させる、前項〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤。
〔8〕
前記立体造形物の製造方法を、積層法により行う、前項〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤。
〔9〕
前項〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤と、
粒子と、水溶性樹脂10質量%以上と、を含むベース材料と、を備える、
造形材料セット。
〔10〕
前項〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤をインクジェット方式により吐出して、粒子と、水溶性樹脂10質量%以上と、を含むベース材料に付着させる付着工程と、
前記放射線硬化型結着剤により前記粒子及び前記水溶性樹脂を結着させて、立体造形物を形成する結着工程と、を有する、
立体造形物の製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1]
An attachment step of attaching a radiation curable binder to a base material including particles and 10% by mass or more of a water-soluble resin; and binding the particles and the water-soluble resin with the radiation curable binder. And a binding step for forming a three-dimensional structure, the radiation-curable binder used in the method for manufacturing a three-dimensional structure,
The radiation curable binder contains a hydrophilic polymerizable compound having an SP value of 11 or more,
The content of the hydrophilic polymerizable compound is 10 to 40% by mass with respect to the total amount of the radiation curable binder.
Radiation curable binder.
[2]
The radiation curable binder according to item [1], wherein the hydrophilic polymerizable compound includes at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group-containing compound, a compound having a heterocyclic ring containing a nitrogen atom, and N-vinylamide. .
[3]
The radiation curable binder according to [1] or [2] above, wherein the water-soluble resin contains poly (meth) acrylic acid.
[4]
The radiation curable binder according to any one of [1] to [3], wherein the molecular weight of the hydrophilic polymerizable compound is less than 500.
[5]
The radiation curable binder according to any one of [1] to [4], wherein the base material contains a solvent.
[6]
The radiation curable binder according to any one of [1] to [5], wherein the particles include inorganic particles.
[7]
The radiation curable binder according to any one of [1] to [6] above, wherein in the attaching step, the radiation curable binder is ejected by an ink jet method and adhered to the base material.
[8]
The radiation curable binder according to any one of [1] to [7], wherein the manufacturing method of the three-dimensional structure is performed by a lamination method.
[9]
The radiation curable binder according to any one of [1] to [8] above;
A base material containing particles and a water-soluble resin of 10% by mass or more,
Modeling material set.
[10]
Adhesion to which the radiation curable binder according to any one of [1] to [8] above is ejected by an ink jet method and adhered to a base material including particles and 10% by mass or more of a water-soluble resin. Process,
Binding the particles and the water-soluble resin with the radiation curable binder to form a three-dimensional model, and
Manufacturing method of a three-dimensional molded item.

本実施形態の立体造形物の製造方法の各工程を示す第1模式図である。It is a 1st schematic diagram which shows each process of the manufacturing method of the three-dimensional molded item of this embodiment. 本実施形態の立体造形物の製造方法の各工程を示す第2模式図である。It is a 2nd schematic diagram which shows each process of the manufacturing method of the three-dimensional molded item of this embodiment.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の実施の形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右などの位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。なお、本明細書において「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びそれに対応するメタクリレートの両方を意味する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as necessary. However, the present invention is not limited to this, and the gist thereof is described below. Various modifications are possible without departing from the scope. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, positional relationships such as up, down, left and right are based on the positional relationships shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios. In the present specification, “(meth) acrylate” means both acrylate and the corresponding methacrylate.

〔放射線硬化型結着剤〕
本実施形態の放射線硬化型結着剤は、放射線硬化型結着剤を、粒子と、水溶性樹脂10質量%以上と、を含むベース材料に付着させる付着工程と、前記放射線硬化型結着剤により前記粒子及び前記水溶性樹脂を結着させて、立体造形物を形成する結着工程と、を有する、立体造形物の製造方法に用いられる、前記放射線硬化型結着剤であって、前記放射線硬化型結着剤が、SP値が11以上である親水性重合性化合物を含み、該親水性重合性化合物の含有量が、前記放射線硬化型結着剤の総量に対して、10〜40質量%であり、15〜35質量%が好ましい。
[Radiation curable binder]
The radiation curable binder of the present embodiment includes an attachment step of attaching a radiation curable binder to a base material containing particles and a water-soluble resin of 10% by mass or more, and the radiation curable binder. And binding the particles and the water-soluble resin to form a three-dimensional model, and the radiation-curable binder used in the method for manufacturing a three-dimensional model, The radiation curable binder contains a hydrophilic polymerizable compound having an SP value of 11 or more, and the content of the hydrophilic polymerizable compound is 10 to 40 relative to the total amount of the radiation curable binder. It is mass%, and 15-35 mass% is preferable.

立体造形物を形成する方法の一つとして、粒子及び水溶性樹脂を含むベース材料に対し、放射線硬化型結着剤を付着させ、付着した放射線硬化型結着剤を硬化させ、硬化していない箇所を除去することで任意の形状を有する立体造形物を製造する方法がある。この方法においては、ベース材料及び放射線硬化型結着剤の組成が、得られる立体造形物の物性に影響を与える。例えば、得られる立体造形物の硬度を高める観点からは、多官能性の重合性化合物を放射線硬化型結着剤中に用いることが考えられる。しかしながら、この場合において得られる立体造形物は引張強度に劣るため、立体造形物を何らかの用途に用いようとする場合には、その実用性に制限が生じ得る。   As one of the methods for forming a three-dimensional structure, a radiation curable binder is attached to a base material containing particles and a water-soluble resin, and the attached radiation curable binder is cured and not cured. There is a method for manufacturing a three-dimensional structure having an arbitrary shape by removing a portion. In this method, the composition of the base material and the radiation curable binder affects the physical properties of the resulting three-dimensional model. For example, from the viewpoint of increasing the hardness of the resulting three-dimensional structure, it is conceivable to use a polyfunctional polymerizable compound in the radiation curable binder. However, since the three-dimensional model obtained in this case is inferior in tensile strength, the practicality may be limited when the three-dimensional model is to be used for some purpose.

これに対し、本実施形態の放射線硬化型結着剤は、水溶性重合性化合物を所定量用いることにより、結着力を向上させ、引張強度に優れる立体造形物を得ることができる上、得られる立体構造物の耐吸湿性も向上さえることができる。以下、放射線硬化型結着剤の各成分位について説明する。   On the other hand, the radiation curable binder of the present embodiment can be obtained by using a predetermined amount of the water-soluble polymerizable compound to improve the binding force and obtain a three-dimensional structure excellent in tensile strength. The moisture absorption resistance of the three-dimensional structure can be improved. Hereinafter, each component position of the radiation curable binder will be described.

本実施形態の放射線硬化型結着剤は、立体造形物の製造方法に用いられるものであり、特に、積層法に好適に用いることができる。「積層法」とは、放射線硬化型結着剤を粒子及び水溶性樹脂を含むベース材料に付着させる付着工程と、前記放射線硬化型結着剤により前記粒子及び前記水溶性樹脂を結着させて、立体造形物の任意方向の層を1層形成する結着工程と、を繰り返し行って、層を積層させることにより立体造形物を形成する、立体造形物の製造方法をいう。また、付着工程において、放射線硬化型結着剤をインクジェット方式により吐出して、ベース材料に付着させることが好ましい。インクジェット方式を用いることにより、微小な液滴を任意に配置でことにより造形物の精度がより向上する傾向にある。   The radiation curable binder of the present embodiment is used in a method for producing a three-dimensional structure, and can be particularly suitably used for a laminating method. “Lamination method” means an adhesion step in which a radiation curable binder is adhered to a base material containing particles and a water-soluble resin, and the particles and the water-soluble resin are bound by the radiation curable binder. And a binding step of forming one layer in an arbitrary direction of the three-dimensional object, and a three-dimensional object manufacturing method for forming a three-dimensional object by laminating the layers. In the attaching step, it is preferable that the radiation curable binder is ejected by an ink jet method and attached to the base material. By using the ink jet method, the precision of a model tends to be further improved by arbitrarily arranging minute droplets.

〔重合性化合物〕
本実施形態の放射線硬化型結着剤は、SP値が11以上である親水性重合性化合物を含み、SP値が11未満の重合性化合物(以下、「その他の重合性化合物」ともいう)を、併用することもできる。なお、本実施形態において「親水性」とは、SP値が11以上であることをいう。
(Polymerizable compound)
The radiation curable binder of this embodiment includes a hydrophilic polymerizable compound having an SP value of 11 or more and a polymerizable compound having an SP value of less than 11 (hereinafter also referred to as “other polymerizable compound”). , Can be used together. In the present embodiment, “hydrophilic” means that the SP value is 11 or more.

親水性重合性化合物のSP値は、11以上であり、好ましくは11〜15であり、より好ましくは11〜12.5である。親水性重合性化合物のSP値が11以上であることにより、得られる立体造形物の引張強度がより向上する。また、親水性重合性化合物のSP値が12.5以下であることにより、得られる立体造形物の耐吸湿性がより向上する傾向にある。SP値とは、相溶化パラメーター(Solubility Parameter)とも言い、以下に示されるSmallの式を用いて算出された値を意味する。
σ=ρ・(ΣFi)/M
(上記式中、σはSP値を表し、ρは密度を表し、Fiはモル吸引力定数を表し、かつ、
Mはポリマーの繰り返し単位(モノマー)の分子量を表す。)
The SP value of the hydrophilic polymerizable compound is 11 or more, preferably 11 to 15, and more preferably 11 to 12.5. When the SP value of the hydrophilic polymerizable compound is 11 or more, the tensile strength of the three-dimensional structure to be obtained is further improved. Moreover, it exists in the tendency which the moisture absorption resistance of the three-dimensional molded item obtained improves more because SP value of a hydrophilic polymeric compound is 12.5 or less. The SP value is also referred to as a solubilization parameter and means a value calculated using the Small formula shown below.
σ = ρ · (ΣFi) / M
(In the above formula, σ represents the SP value, ρ represents the density, Fi represents the molar attractive force constant, and
M represents the molecular weight of the repeating unit (monomer) of the polymer. )

親水性重合性化合物としては、特に限定されないが、例えば、水酸基含有化合物、窒素原子を含む複素環を有する化合物、及びNビニルアミドが挙げられる。水酸基含有化合物としては、特に限定されないが、例えば、4−ヒドロキシブチルアクリレート(SP値11.3)、テトラヒドロフルフリルアルコール(SP値11.58)、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート(SP値11.8)、DA−141(ナガセケムテックス社(Nagase Chemtex Corporation)製商品名、SP値11.83)、及びヒドロキシエチルアクリルアミド(SP値15.63)が挙げられる。また、窒素原子を含む複素環を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、アクロイルモルホリン(SP値11.6)、が挙げられる。さらに、Nビニルアミドとしては、特に限定されないが、例えば、Nビニルアセトアミド(10.9)、Nビニルホルムアミド(SP値11)が挙げられる。このなかでも、4ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、及びアクロイルモルホリンからなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。このような親水性重合性化合物を用いることにより、得られる立体造形物の引張強度及び耐吸湿性がより向上する傾向にある。   The hydrophilic polymerizable compound is not particularly limited, and examples thereof include a hydroxyl group-containing compound, a compound having a heterocyclic ring containing a nitrogen atom, and N vinylamide. Although it does not specifically limit as a hydroxyl-containing compound, For example, 4-hydroxybutyl acrylate (SP value 11.3), tetrahydrofurfuryl alcohol (SP value 11.58), 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate (SP value) 11.8), DA-141 (trade name, SP value 11.83) manufactured by Nagase Chemtex Corporation, and hydroxyethyl acrylamide (SP value 15.63). Moreover, it does not specifically limit as a compound which has a heterocyclic ring containing a nitrogen atom, For example, an acroyl morpholine (SP value 11.6) is mentioned. Further, the N vinylamide is not particularly limited, and examples thereof include N vinylacetamide (10.9) and N vinylformamide (SP value 11). Among these, at least one selected from the group consisting of 4hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, and acroylmorpholine is preferable. By using such a hydrophilic polymerizable compound, there is a tendency that the tensile strength and moisture absorption resistance of the resulting three-dimensional structure are further improved.

親水性重合性化合物の分子量は、好ましくは500未満であり、より好ましくは100〜300であり、さらに好ましくは125〜250である。親水性重合性化合物の分子量が上記範囲内であることにより、インクの粘度を低く保ちながら、皮膚刺激性等の安全性がより向上する傾向にある。   The molecular weight of the hydrophilic polymerizable compound is preferably less than 500, more preferably 100 to 300, and still more preferably 125 to 250. When the molecular weight of the hydrophilic polymerizable compound is within the above range, the safety such as skin irritation tends to be further improved while keeping the viscosity of the ink low.

親水性重合性化合物の含有量は、放射線硬化型結着剤の総量に対して、10〜40質量%であり、好ましくは10〜35質量%であり、より好ましくは15〜30質量%である。親水性重合性化合物の含有量が10質量%以上であることにより、得られる立体造形物の引張強度がより向上する。また、親水性重合性化合物の含有量が40質量%以下であることにより、得られる立体造形物の耐吸湿性がより向上する。   The content of the hydrophilic polymerizable compound is 10 to 40% by mass, preferably 10 to 35% by mass, and more preferably 15 to 30% by mass with respect to the total amount of the radiation curable binder. . When the content of the hydrophilic polymerizable compound is 10% by mass or more, the tensile strength of the three-dimensional structure to be obtained is further improved. Moreover, when the content of the hydrophilic polymerizable compound is 40% by mass or less, the moisture absorption resistance of the resulting three-dimensional structure is further improved.

〔その他の重合性化合物〕
その他の重合性化合物のSP値は、好ましくは8.0〜10.9であり、より好ましくは8.5〜10.5であり、さらに好ましくは9.0〜10.25である。その他の重合性化合物のSP値が8.0以上であることにより、インク中での相溶性がより向上する傾向にある。また、その他の重合性化合物のSP値が10.9以下であることにより、造形物の耐水性がより向上する傾向にある。
[Other polymerizable compounds]
The SP value of the other polymerizable compound is preferably 8.0 to 10.9, more preferably 8.5 to 10.5, and still more preferably 9.0 to 10.25. When the SP value of the other polymerizable compound is 8.0 or more, the compatibility in the ink tends to be further improved. Moreover, it exists in the tendency which the water resistance of a molded article improves more because SP value of another polymeric compound is 10.9 or less.

その他の重合性化合物としては、特に限定されないが、例えば、イソボルニルアクリレート(SP値7.24)、イソステアリルアクリレート(SP値8.23)、イソデシルアクリレート(SP値8.36)、ラウリルアクリレート(SP値8.36)、イソオクチルアクリレート(SP値8.42)、MEDOL−10(大阪有機化学社製商品名、(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート、SP値8.59)、ジエチレングリコールジビニルエーテル(SP値9.07)、1,9−ノナンジオールジアクリレート(SP値9.08)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(SP値9.31)、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(SP値9.31)、エチルカルビトールアクリレート(SP値9.37)、アクリル酸−2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(SP値9.4)、ジプロピレングリコールジアクリレート(SP値9.5)、フェノキシエチルアクリレート(SP値10)が挙げられる。このなかでも、アクリル酸−2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(SP値9.4)、ジプロピレングリコールジアクリレート(SP値9.5)、及びフェノキシエチルアクリレート(SP値10)が好ましい。このようなその他の重合性化合物を用いることにより、引張強度がより向上する傾向にある。   Other polymerizable compounds are not particularly limited. For example, isobornyl acrylate (SP value 7.24), isostearyl acrylate (SP value 8.23), isodecyl acrylate (SP value 8.36), lauryl Acrylate (SP value 8.36), isooctyl acrylate (SP value 8.42), MEDOL-10 (trade name, manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd., (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) ) Methyl acrylate, SP value 8.59), diethylene glycol divinyl ether (SP value 9.07), 1,9-nonanediol diacrylate (SP value 9.08), dipentaerythritol hexaacrylate (SP value 9.31) 1,6-hexanediol diacrylate (SP value 9.31), ethyl carbitol acrylate (SP value 9.37), acrylic acid-2- (2-vinyloxyethoxy) ethyl (SP value 9.4), dipropylene glycol diacrylate (SP value 9.5), phenoxyethyl acrylate (SP value) 10). Of these, 2- (2-vinyloxyethoxy) ethyl acrylate (SP value 9.4), dipropylene glycol diacrylate (SP value 9.5), and phenoxyethyl acrylate (SP value 10) are preferable. By using such other polymerizable compounds, the tensile strength tends to be further improved.

その他の重合性化合物の含有量は、放射線硬化型結着剤の総量に対して、好ましくは55〜80質量%であり、より好ましくは55〜75質量%であり、さらに好ましくは60〜75質量%である。その他の重合性化合物の含有量が55質量%以上であることにより、必要以上に親水性化合物を含むことがない為、吸湿せずに耐水性がより向上する傾向にある。また、その他の重合性化合物の含有量が80質量%以下であることにより、必要以上に親水性を落とすことがない為造形物の引張強度がより向上する傾向にある。   The content of the other polymerizable compound is preferably 55 to 80% by mass, more preferably 55 to 75% by mass, and further preferably 60 to 75% by mass with respect to the total amount of the radiation curable binder. %. When the content of the other polymerizable compound is 55% by mass or more, since the hydrophilic compound is not included more than necessary, water resistance tends to be further improved without moisture absorption. Moreover, since content of another polymeric compound is 80 mass% or less, since it does not drop hydrophilicity more than necessary, it exists in the tendency for the tensile strength of a molded article to improve more.

〔重合禁止剤〕
本実施形態の放射線硬化型結着剤は、重合禁止剤をさらに含んでもよい。重合禁止剤としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル(MEHQ)、1−o−2,3,5−トリメチルヒドロキノン、2−tert−ブチルヒドロキノンに代表されるヒドロキノン類;カテコール、4−メチルカテコール、4−tert−ブチルカテコールに代表されるカテコール類;フェノール、ブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、p−メトキシフェノール、クレゾール、ピロガロール、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエン、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−ブチルフェノール)、及び4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)に代表されるフェノール類;4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル−1−オキシルに代表される2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル骨格を有する化合物、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン骨格を有する化合物、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−アルキル骨格を有する化合物、及び2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−アシル骨格を有する化合物に代表されるヒンダードアミン類が挙げられる。このなかでも、p−メトキシフェノールがより好ましい。なお、重合禁止剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Polymerization inhibitor)
The radiation curable binder of this embodiment may further contain a polymerization inhibitor. Although it does not specifically limit as a polymerization inhibitor, For example, hydroquinones represented by hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether (MEHQ), 1-o-2,3,5-trimethylhydroquinone, 2-tert-butylhydroquinone; Catechols typified by 4-methylcatechol and 4-tert-butylcatechol; phenol, butylhydroxytoluene, butylhydroxyanisole, p-methoxyphenol, cresol, pyrogallol, 3,5-di-t-butyl-4-hydroxy Toluene, 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′-methylenebis (4-ethyl-6-butylphenol), and 4,4′-thiobis (3-methyl-6- Phenol represented by t-butylphenol) A compound having a 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl skeleton represented by 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxyl, 2,2 , 6,6-Tetramethylpiperidine skeleton compound, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-alkyl skeleton compound, and 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-acyl skeleton Hindered amines represented by the compound having Among these, p-methoxyphenol is more preferable. In addition, a polymerization inhibitor may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

重合禁止剤の含有量は、放射線硬化型結着剤の総量に対して、好ましくは0.10〜0.30質量%であり、より好ましくは0.15〜0.25質量%であり、さらに好ましくは0.175〜0.20質量%である。重合禁止剤の含有量が上記範囲内であることにより、放射線硬化型結着剤の保存安定性、並びに、粒子及び水溶性樹脂の結着性がより向上する傾向にある。   The content of the polymerization inhibitor is preferably 0.10 to 0.30% by mass, more preferably 0.15 to 0.25% by mass, based on the total amount of the radiation curable binder. Preferably it is 0.175-0.20 mass%. When the content of the polymerization inhibitor is within the above range, the storage stability of the radiation curable binder and the binding properties of the particles and the water-soluble resin tend to be further improved.

〔界面活性剤〕
本実施形態の放射線硬化型結着剤は、界面活性剤をさらに含んでもよい。界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、及びシリコーン系界面活性剤が挙げられる。このなかでも、粒子に対する濡れ性の観点から、シリコーン系界面活性剤が好ましい。
[Surfactant]
The radiation curable binder of this embodiment may further contain a surfactant. The surfactant is not particularly limited, and examples thereof include acetylene glycol surfactants, fluorine surfactants, and silicone surfactants. Of these, silicone surfactants are preferred from the viewpoint of wettability to particles.

界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、BYK UV3500、UV3570、BYK350(ビックケミー・ジャパン社製商品名)が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a commercial item of surfactant, For example, BYK UV3500, UV3570, BYK350 (BIC Chemie Japan company brand name) is mentioned.

界面活性剤の含有量は、放射線硬化型結着剤の総量に対して、好ましくは0.050〜1.5質量%であり、より好ましくは0.10〜1.0質量%であり、さらに好ましくは0.25〜0.75質量%である。界面活性剤の含有量が上記範囲内であることにより、放射線硬化型結着剤の粒子及び水溶性樹脂に対する濡れ性がより向上し、結果として、粒子及び水溶性樹脂の結着性がより向上する傾向にある。   The content of the surfactant is preferably 0.050 to 1.5% by mass, more preferably 0.10 to 1.0% by mass, based on the total amount of the radiation curable binder. Preferably it is 0.25-0.75 mass%. When the content of the surfactant is within the above range, the wettability of the radiation curable binder to the particles and the water-soluble resin is further improved, and as a result, the binding properties of the particles and the water-soluble resin are further improved. Tend to.

(重合開始剤)
本実施形態の放射線硬化型結着剤は、重合開始剤をさらに含んでもよい。重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、芳香族ケトン類、アシルホスフィン化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、及びアルキルアミン化合物が挙げられる。このなかでも、アシルホスフィン化合物が好ましい。このような重合開始剤を用いることにより、内部硬化性に優れる為粒子の結着性がより向上する傾向にあったり安価なLED光源での硬化が可能になる。
(Polymerization initiator)
The radiation curable binder of this embodiment may further contain a polymerization initiator. The polymerization initiator is not particularly limited. For example, aromatic ketones, acylphosphine compounds, aromatic onium salt compounds, organic peroxides, thio compounds, hexaarylbiimidazole compounds, ketoxime ester compounds, borate compounds, Examples thereof include azinium compounds, metallocene compounds, active ester compounds, compounds having a carbon halogen bond, and alkylamine compounds. Of these, acylphosphine compounds are preferred. By using such a polymerization initiator, since the internal curability is excellent, the binding property of the particles tends to be further improved, and curing with an inexpensive LED light source becomes possible.

重合開始剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、IRGACURE 651(2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン)、IRGACURE 184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)、DAROCUR 1173(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン)、IRGACURE 2959(1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン)、IRGACURE 127(2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル]−2−メチル−プロパン−1−オン}、IRGACURE 907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン)、IRGACURE 369(2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1)、IRGACURE 379(2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン)、DAROCUR TPO(2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド)、IRGACURE 819(ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド)、IRGACURE 784(ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム)、IRGACURE OXE 01(1.2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)])、IRGACURE OXE 02(エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム))、IRGACURE 754(オキシフェニル酢酸、2−[2−オキソ−2−フェニルアセトキシエトキシ]エチルエステルとオキシフェニル酢酸、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルエステルの混合物)(以上、チバ・ジャパン社(Ciba Japan K.K.)製)、KAYACURE DETX−S(2,4−ジエチルチオキサントン)(日本化薬社(Nippon Kayaku Co., Ltd.)製)、Lucirin TPO、LR8893、LR8970(以上、BASF社製)、Speedcure TPO(以上、Lambson社製)及びユベクリルP36(UCB社製)が挙げられる。重合開始剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Although it does not specifically limit as a commercial item of a polymerization initiator, For example, IRGACURE 651 (2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one), IRGACURE 184 (1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone) DAROCUR 1173 (2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one), IRGACURE 2959 (1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1 -Propan-1-one), IRGACURE 127 (2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] phenyl] -2-methyl-propan-1-one} IRGACURE 907 (2-methyl-1- (4-methylthiophenyl)- -Morpholinopropan-1-one), IRGACURE 369 (2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1), IRGACURE 379 (2- (dimethylamino) -2- [ (4-methylphenyl) methyl] -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone), DAROCUR TPO (2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide), IRGACURE 819 (bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide), IRGACURE 784 (bis (η5-2,4-cyclopentadien-1-yl) -bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrole) -1-yl) -phenyl) titanium), IRGACURE OXE 01 (1.2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)]), IRGACURE OXE 02 (ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methyl) Benzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (O-acetyloxime)), IRGACURE 754 (oxyphenylacetic acid, 2- [2-oxo-2-phenylacetoxyethoxy] ethyl ester and oxyphenylacetic acid, 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl ester mixture (above, manufactured by Ciba Japan KK), KAYACURE DETX-S (2,4-diethylthioxanthone) (Nippon Chemical Co., Ltd. (Nippon) Kayaku Co. , Ltd., Ltd. ), Lucirin TPO, LR 8893, LR 8970 (above, manufactured by BASF), Speedcure TPO (above, made by Lambson) and Ubekrill P36 (made by UCB). A polymerization initiator may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

重合開始剤の含有量は、放射線硬化型結着剤の総量に対して、好ましくは2.5〜15質量%であり、より好ましくは5.0〜12.5質量%であり、さらに好ましくは7.5〜10質量%である。重合開始剤の含有量が上記範囲内であることにより、粒子及び水溶性樹脂の結着性がより向上する傾向にある。   The content of the polymerization initiator is preferably 2.5 to 15% by mass, more preferably 5.0 to 12.5% by mass, and still more preferably based on the total amount of the radiation curable binder. 7.5 to 10% by mass. When the content of the polymerization initiator is within the above range, the binding properties of the particles and the water-soluble resin tend to be further improved.

〔造形材料セット〕
本実施形態の造形材料セットは、粒子と、水溶性樹脂10質量%以上と、を含むベース材料と、上記放射線硬化型結着剤と、を備える。
[Modeling material set]
The modeling material set of this embodiment includes a base material including particles, 10% by mass or more of a water-soluble resin, and the radiation curable binder.

〔立体造形物の製造方法〕
本実施形態の立体造形物の製造方法は、上記放射線硬化型結着剤をインクジェット方式により吐出して、粒子と、水溶性樹脂10質量%以上と、を含むベース材料に付着させる付着工程と、前記放射線硬化型結着剤により前記粒子及び前記水溶性樹脂を結着させて、立体造形物を形成する結着工程と、を有する。
[Method for producing three-dimensional model]
The manufacturing method of the three-dimensional structure according to the present embodiment includes an attachment step in which the radiation curable binder is ejected by an inkjet method and adhered to a base material containing particles and 10% by mass or more of a water-soluble resin. A binding step of binding the particles and the water-soluble resin with the radiation curable binder to form a three-dimensional model.

以下、各工程について説明をする。図1及び図2は、本実施形態の立体造形物の製造方法の各工程を示す模式図である。   Hereinafter, each step will be described. FIG.1 and FIG.2 is a schematic diagram which shows each process of the manufacturing method of the three-dimensional molded item of this embodiment.

〔層形成工程〕
本実施形態の立体造形物の製造方法は、付着工程前に、ベース材料を含む層1を形成する層形成工程を有してもよい(1a、1d)。層形成方法としては、特に限定されないが、例えば、スキージー法、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スピンコート法等が挙げられる。また、層1の形成は、支持体9上で行っても、すでに部分的に形成された立体造形物上で行ってもよい。
[Layer formation process]
The manufacturing method of the three-dimensional molded item of this embodiment may have a layer formation process which forms the layer 1 containing a base material before an adhesion process (1a, 1d). The layer forming method is not particularly limited, and examples thereof include a squeegee method, a screen printing method, a doctor blade method, and a spin coating method. Moreover, formation of the layer 1 may be performed on the support body 9, or may be performed on the three-dimensional molded item already formed partially.

形成される層1の厚さは、好ましくは10μm以上100μm以下であり、より好ましくは10μm以上50μm以下である。これにより、立体造形物100の生産性を十分に優れたものとしつつ、製造される立体造形物100における不本意な凹凸の発生等をより効果的に防止し、立体造形物100の寸法精度を特に優れたものとすることができる。   The thickness of the layer 1 to be formed is preferably 10 μm or more and 100 μm or less, more preferably 10 μm or more and 50 μm or less. Thereby, while making the productivity of the three-dimensional structure 100 sufficiently excellent, the occurrence of unintentional unevenness in the three-dimensional structure 100 to be manufactured is more effectively prevented, and the dimensional accuracy of the three-dimensional structure 100 is improved. It can be made particularly excellent.

〔乾燥工程〕
本実施形態の立体造形物の製造方法は、層形成工程により得られた層1を加熱乾燥する乾燥工程を有してもよい(1a、1d)。ベース材料がバインダー樹脂を含む場合には、乾燥工程により、無機粒子同士を結合(仮固定)し、無機粒子の不本意な飛散等を効果的に防止することができる。また、ベース材料が溶剤を含む場合には、乾燥工程により、ベース材料に含まれる溶剤の少なくとも一部を除去することができる。溶剤を除去することにより、溶剤を除去しないで、付着工程及び結着工程を行う場合と比較して、引張強度や引張伸度がより向上する傾向にある。
[Drying process]
The manufacturing method of the three-dimensional molded item of this embodiment may have a drying process which heat-drys the layer 1 obtained by the layer formation process (1a, 1d). In the case where the base material contains a binder resin, the inorganic particles can be bonded (temporarily fixed) by the drying step, and the unintentional scattering of the inorganic particles can be effectively prevented. When the base material contains a solvent, at least a part of the solvent contained in the base material can be removed by a drying process. By removing the solvent, the tensile strength and the tensile elongation tend to be further improved as compared with the case where the adhesion step and the binding step are performed without removing the solvent.

乾燥工程における加熱温度は、好ましくはバインダー樹脂のガラス転移温度以上であり、より好ましくは30℃以上140℃以下であり、さらに好ましくは40℃以上120℃以下である。   The heating temperature in the drying step is preferably not less than the glass transition temperature of the binder resin, more preferably not less than 30 ° C and not more than 140 ° C, and further preferably not less than 40 ° C and not more than 120 ° C.

〔付着工程〕
付着工程は、放射線硬化型結着剤2をインクジェット方式により吐出して、粒子と、水溶性樹脂10質量%以上と、を含むベース材料(層1)に付着させる工程である(1b、1e)。インクジェット方式としては、ピエゾ方式や、インクを加熱して発生した泡(バブル)により放射線硬化型結着剤を吐出させる方式等を用いることができる。インクジェット方式を用いることにより、より精度の高い立体造形物を得ることができる。なお、放射線硬化型結着剤が付着したベース材料が後に、立体造形物となる。
[Adhesion process]
The attaching step is a step in which the radiation curable binder 2 is ejected by an ink jet method and attached to a base material (layer 1) containing particles and 10% by mass or more of a water-soluble resin (1b, 1e). . As the inkjet method, a piezo method, a method in which a radiation curable binder is ejected by bubbles generated by heating ink, or the like can be used. By using an inkjet system, a three-dimensional model with higher accuracy can be obtained. The base material to which the radiation curable binder is attached later becomes a three-dimensional model.

〔ベース材料〕
ベース材料は、粒子と、水溶性樹脂10質量%以上と、を含み、必要に応じて、溶剤などその他成分を含むことができる。なお、本実施形態において、ベース材料は、ペースト状であっても、パウダー状であってもよい。特に、ペースト状型ベース材料であることにより、無機粒子が飛散しにくく、積層性がより向上する傾向にある。
[Base material]
The base material contains particles and 10% by mass or more of a water-soluble resin, and may contain other components such as a solvent as necessary. In the present embodiment, the base material may be a paste or a powder. In particular, since it is a paste-type base material, the inorganic particles are less likely to be scattered and the lamination property tends to be improved.

(粒子)
粒子としては、特に限定されないが、例えば、シリカ等の無機粒子;ポリメタクリル酸メチル等の有機粒子が挙げられる。このなかでも、強度を確保でき、かつ安価でバリエーションが多いという観点から、シリカ等の無機粒子が好ましい。
(particle)
Although it does not specifically limit as particle | grains, For example, organic particles, such as inorganic particles, such as a silica; polymethyl methacrylate, are mentioned. Among these, inorganic particles such as silica are preferable from the viewpoints of ensuring strength, being inexpensive and having many variations.

粒子の含有量は、ベース材料の総量に対して、55〜85質量%であり、好ましくは60〜80質量%であり、より好ましくは65〜75質量%である。   Content of particle | grains is 55-85 mass% with respect to the total amount of a base material, Preferably it is 60-80 mass%, More preferably, it is 65-75 mass%.

(水溶性樹脂)
水溶性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリビニルアルコール、ナフタレンスルホン酸塩のホリマリン縮合物、スチレン・無水マレイン酸共重合物、オレフィン・無水マレイン酸共重合物、カルボキシメチルセルロース、ポリスチレンスルホン酸塩、アクリルアミド・アクリル酸共重合物、アルギン酸、ポリアルキレンポリアミン、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、アミノアルキル(メタ)アクリレート共重合物、ポリマーでんぷん、サトキンサンが挙げられる。このなかでも、相溶性の観点から、ポリ(メタ)アクリル酸が好ましい。結着剤と水溶性樹脂の相溶性がより向上することにより、付着工程で両者が相溶し、結着工程において、より引張硬度がより向上した三次元造形物を得ることができる。なお、「水溶性」とは、常温(25℃)で水に溶け水溶液化できるものをいう。
(Water-soluble resin)
The water-soluble resin is not particularly limited. For example, poly (meth) acrylic acid, polyvinyl alcohol, naphthalene sulfonate polymarine condensate, styrene / maleic anhydride copolymer, olefin / maleic anhydride copolymer, Examples thereof include carboxymethyl cellulose, polystyrene sulfonate, acrylamide / acrylic acid copolymer, alginic acid, polyalkylene polyamine, polyacrylamide, polyethyleneimine, aminoalkyl (meth) acrylate copolymer, polymer starch, and satkinsan. Among these, poly (meth) acrylic acid is preferable from the viewpoint of compatibility. When the compatibility between the binder and the water-soluble resin is further improved, both are compatible in the adhesion step, and a three-dimensional structure with a further improved tensile hardness can be obtained in the binding step. The term “water-soluble” means that it can be dissolved in water at room temperature (25 ° C.) to form an aqueous solution.

水溶性樹脂の含有量は、ベース材料の総量に対して、10質量%以上であり、好ましくは11質量%以上であり、より好ましくは15質量%以上である。水溶性樹脂の含有量の上限は、特に限定されないが、例えば、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましい。   Content of water-soluble resin is 10 mass% or more with respect to the total amount of a base material, Preferably it is 11 mass% or more, More preferably, it is 15 mass% or more. Although the upper limit of content of water-soluble resin is not specifically limited, For example, 50 mass% or less is preferable, 30 mass% or less is more preferable, and 20 mass% or less is further more preferable.

(溶剤)
溶剤としては、特に限定されないが、例えば、水、エタノールが挙げられる。溶剤として水を用いたような場合であっても、本実施形態の放射線硬化型結着剤であれば、得られる立体造形物の物性を向上させることができる。溶剤を含む場合、ベース材料はペースト状になりうる。ペースト状とすることにより、塗布性と粉体の飛散抑制がより向上する傾向にある。これにより造形物の精度と、装置の信頼性が上がる。
(solvent)
Although it does not specifically limit as a solvent, For example, water and ethanol are mentioned. Even if water is used as the solvent, the physical properties of the resulting three-dimensional structure can be improved with the radiation curable binder of the present embodiment. In the case of containing a solvent, the base material can be pasty. By using a paste, there is a tendency that applicability and suppression of powder scattering are further improved. This increases the accuracy of the model and the reliability of the device.

〔結着工程〕
結着工程は、放射線硬化型結着剤により粒子及び水溶性樹脂を結着させて、立体造形物3を形成する工程である(1c、1f)。放射線硬化型結着剤は粒子及び水溶性樹脂の間隙を埋めるように存在し、放射線硬化型結着剤中の重合性化合物を重合させることにより、粒子及び水溶性樹脂を結着させることができる。また、放射線硬化型結着剤は、隣接する層の結合にも寄与する。具体的には、既に形成された層(立体造形物)の一部と結着前の粒子との間隙を埋めるように存在し、放射線硬化型結着剤中の重合性化合物を重合させることにより、粒子を結着させることができる。
[Binding process]
The binding step is a step of forming the three-dimensional structure 3 by binding the particles and the water-soluble resin with a radiation curable binder (1c, 1f). The radiation curable binder exists so as to fill the gap between the particles and the water-soluble resin, and the particles and the water-soluble resin can be bound by polymerizing the polymerizable compound in the radiation curable binder. . The radiation curable binder also contributes to bonding between adjacent layers. Specifically, by polymerizing a polymerizable compound in a radiation curable binder that exists so as to fill a gap between a part of a layer (three-dimensional modeled object) that has already been formed and particles before binding. , Particles can be bound.

結着方法としては、特に限定されないが、例えば、放射線硬化型結着剤が付着した粒子及び水溶性樹脂に対し、光を照射する方法、又は加熱する方法が挙げられる。例えば、放射線硬化型結着剤が付着した粒子及び水溶性樹脂に対し光を照射することにより、又は、放射線硬化型結着剤が付着した粒子及び水溶性樹脂を加熱することによって、放射線硬化型結着剤に含まれる水溶性重合性化合物の重合反応が開始し、粒子及び水溶性樹脂が結着する。なお、光源(放射線源)としては、水銀ランプやガス・固体レーザー、紫外線発光ダイオード(UV−LED)、及び紫外線レーザーダイオード(UV−LD)が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a binding method, For example, the method of irradiating light with respect to the particle | grains and water-soluble resin to which the radiation-curing-type binder adhered, or the method of heating is mentioned. For example, the radiation curable type can be obtained by irradiating light to the particles and water-soluble resin to which the radiation curable binder is attached, or by heating the particles and water-soluble resin to which the radiation curable binder is attached. The polymerization reaction of the water-soluble polymerizable compound contained in the binder starts, and the particles and the water-soluble resin are bound. Examples of the light source (radiation source) include a mercury lamp, a gas / solid laser, an ultraviolet light emitting diode (UV-LED), and an ultraviolet laser diode (UV-LD).

(積層)
結着工程後、得られた立体造形物上に、再度層を形成し、層形成工程、乾燥工程、付着工程、及び結着工程を繰り返すことにより、任意の形状の立体造形物3を形成することができる(1g)。これにより、前記各層1のうち、放射線硬化型結着剤2が付与された部位の粒子及び水溶性樹脂が結合した状態となり、このような状態の層1が複数積層された積層体としての立体造形物100が得られる(1h)。
(Laminated)
After the binding process, a layer is formed again on the obtained three-dimensional modeled object, and the three-dimensional modeled object 3 having an arbitrary shape is formed by repeating the layer forming process, the drying process, the attaching process, and the binding process. (1 g). As a result, among the layers 1, the particles and the water-soluble resin at the site to which the radiation curable binder 2 has been applied are combined, and a three-dimensional structure as a laminate in which a plurality of layers 1 in such a state are stacked. A model 100 is obtained (1h).

〔除去工程〕
本実施形態の立体造形物の製造方法は、放射線硬化型結着剤により結着されていない粒子及び水溶性樹脂を除去する除去工程を有していてもよい(1h)。粒子及び水溶性樹脂の除去方法としては、特に限定されないが、例えば、刷毛等で未結合粒子等を払い除ける方法、未結合粒子等を吸引により除去する方法、空気等の気体を吹き付ける方法、水等の液体を付与する方法(例えば、液体中に前記のようにして得られた積層体を浸漬する方法、液体を吹き付ける方法等)、超音波振動等の振動を付与する方法等が挙げられる。
[Removal process]
The manufacturing method of the three-dimensional molded item of this embodiment may have the removal process which removes the particle | grains and water-soluble resin which are not bound by the radiation curable binder (1h). The method for removing the particles and the water-soluble resin is not particularly limited. For example, a method for removing unbound particles by a brush, a method for removing unbound particles by suction, a method for blowing a gas such as air, a water And a method of applying a liquid such as a method of immersing the laminate obtained as described above in a liquid, a method of spraying a liquid, a method of applying vibration such as ultrasonic vibration, and the like.

以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited in any way by the following examples.

[放射線硬化型結着剤の材料]
下記の実施例及び比較例において使用した放射線硬化型結着剤の主な材料は、以下の通りである。
〔水溶性重合性化合物〕
4HBA(4ヒドロキシブチルアクリレート)
DA141(2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート)
ACMO(アクロイルモルホリン)
Nビニルホルムアミド
〔その他の重合性化合物〕
PEA(フェノキシエチルアクリレート)
VEEA(アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル)
DPGDA(ジプロピレングリコールジアクリレート)
〔重合禁止剤〕
MEHQ
〔界面活性剤〕
BYK UV3500(シリコーン系界面活性剤、ビックケミー・ジャパン社製)
〔重合開始剤〕
Irgacure819(チバ・ジャパン社製)
Speedcure TPO(Lambson社製)
[Material of radiation curable binder]
The main materials of the radiation curable binder used in the following examples and comparative examples are as follows.
[Water-soluble polymerizable compound]
4HBA (4-hydroxybutyl acrylate)
DA141 (2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate)
ACMO (Acroylmorpholine)
N vinylformamide [other polymerizable compounds]
PEA (phenoxyethyl acrylate)
VEEA (2- (2-vinyloxyethoxy) ethyl acrylate)
DPGDA (dipropylene glycol diacrylate)
(Polymerization inhibitor)
MEHQ
[Surfactant]
BYK UV3500 (silicone surfactant, manufactured by Big Chemie Japan)
(Polymerization initiator)
Irgacure 819 (manufactured by Ciba Japan)
Speedcure TPO (Lambson)

[放射線硬化型結着剤の調製]
各材料を下記の表1に示す組成で混合し、十分に撹拌し、各放射線硬化型結着剤を得た。なお、下記の表1中、数値の単位は質量%であり、合計は100.0質量%である。
[Preparation of radiation curable binder]
Each material was mixed with the composition shown in Table 1 below, and stirred sufficiently to obtain each radiation curable binder. In Table 1 below, the numerical unit is mass%, and the total is 100.0 mass%.

[ベース材料の材料]
実施例及び比較例において使用したベース材料の主な材料は、以下の通りである。
〔粒子〕
シリカ粒子(FB5D、電気化学工業製)
ポリメタクリル酸メチル粒子(MB20X−5、積水化成品工業株式会社製)
〔水溶性樹脂〕
ポリアクリル酸アンモニウム塩1(AS1100 (30%aq) 東亜合成株式会社製)
ポリアクリル酸アンモニウム塩2(AS1800 (45%aq) 東亜合成株式会社製)
〔溶剤〕
[Material of base material]
The main materials of the base material used in the examples and comparative examples are as follows.
〔particle〕
Silica particles (FB5D, manufactured by Denki Kagaku Kogyo)
Polymethyl methacrylate particles (MB20X-5, manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd.)
(Water-soluble resin)
Polyacrylic acid ammonium salt 1 (AS1100 (30% aq) manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.)
Polyacrylic acid ammonium salt 2 (AS1800 (45% aq), manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.)
〔solvent〕
water

[ベース材料の調整]
各材料を下記の表1に示す組成で混合し、十分に撹拌し、各ベース材料を得た。なお、下記の表1中、数値の単位は質量%であり、合計は100.0質量%である。
[Base material adjustment]
Each material was mixed with the composition shown in Table 1 below, and stirred sufficiently to obtain each base material. In Table 1 below, the numerical unit is mass%, and the total is 100.0 mass%.

Figure 2016196137
Figure 2016196137

[評価]
〔引張強度及び引張伸度〕
造形ステージ上にスキージ方式でペースト材を塗布し、ドライヤーで乾燥することでベース材を50μmの膜厚で製膜した(工程1)。なお、膜厚はステージ台とスキージの高さで制御することができる。次いで、上記のようにして得られた放射線硬化型結着剤を、積層装置(セイコーエプソンにて内製)に充填し、結着させたい部分にインクジェット方式により吐出して、各組成のベース材料に付着させた(工程2)。放射線硬化型結着剤が付着したベース材料に対して、395nmのLEDの光を照射し、放射線硬化型結着剤により粒子及び水溶性樹脂を結着させた(工程3)。次にステージを50μm下降し工程1〜3の動作を繰り返すことで50μm毎に立体造形物を積層させた。この操作を200回繰り返し行い、JIS K 7161に則った、4mm厚のダンベル型構造を有する立体造形物を形成した。その後、得られた立体造形物を80℃で1時間アニール処理をした。
[Evaluation]
[Tensile strength and tensile elongation]
A paste material was applied on the modeling stage by a squeegee method and dried with a dryer to form a base material with a film thickness of 50 μm (step 1). The film thickness can be controlled by the height of the stage base and the squeegee. Next, the radiation curable binder obtained as described above is filled into a laminating apparatus (in-house manufactured by Seiko Epson), and discharged by an ink jet method to a portion to be bound, and a base material of each composition (Step 2). The base material to which the radiation curable binder was attached was irradiated with LED light of 395 nm, and the particles and the water-soluble resin were bound by the radiation curable binder (Step 3). Next, the stage was lowered by 50 μm, and the operations of Steps 1 to 3 were repeated, thereby stacking a three-dimensional object every 50 μm. This operation was repeated 200 times to form a three-dimensional structure having a 4 mm-thick dumbbell structure in accordance with JIS K 7161. Thereafter, the obtained three-dimensional model was annealed at 80 ° C. for 1 hour.

このようにして得られた立体造形物の引張強度及び引張伸度を、JIS K 7161:1994(ISO 527:1993)に準拠して、引張降伏応力:50mm/分という条件で測定した。評価基準を以下に示す。
(引張強度の評価基準)
A:引張強度が14MPa以上。
B:引張強度が8MPa以上14MPa未満。
C:引張強度が8MPa未満。
(引張伸度の評価基準)
A:引張伸度が2.5%以上。
B:引張伸度が2.5%未満。
The tensile strength and tensile elongation of the three-dimensional structure obtained in this way were measured under the conditions of tensile yield stress: 50 mm / min in accordance with JIS K 7161: 1994 (ISO 527: 1993). The evaluation criteria are shown below.
(Evaluation criteria for tensile strength)
A: Tensile strength is 14 MPa or more.
B: The tensile strength is 8 MPa or more and less than 14 MPa.
C: Tensile strength is less than 8 MPa.
(Evaluation criteria for tensile elongation)
A: Tensile elongation is 2.5% or more.
B: Tensile elongation is less than 2.5%.

〔耐吸湿性〕
上記のようにして得られた放射線硬化型結着剤を100ccサンプル瓶に50cc入れ、蓋をせずに40℃80%RHの環境で1週間放置した。放置前後の結着剤の重量変化率を算出し、得られた値に基づいて、下記評価基準により吸湿性を評価した。
(評価基準)
A:吸湿量5%未満
B:吸湿量5%以上
[Hygroscopic resistance]
50 cc of the radiation curable binder obtained as described above was placed in a 100 cc sample bottle and left for 1 week in an environment of 40 ° C. and 80% RH without a lid. The weight change rate of the binder before and after being left was calculated, and the hygroscopicity was evaluated according to the following evaluation criteria based on the obtained value.
(Evaluation criteria)
A: Less than 5% moisture absorption B: More than 5% moisture absorption

〔保存安定性〕
上記のようにして得られた放射線硬化型結着剤の20℃における粘度を、MCR−100(Phyca社製)を用いて、測定した。その後、結着剤をポリエチレン製パック(セイコーエプソン製)に封入し、60℃の恒温槽に10日間保管した。保管後の結着剤の粘度を測定し、保管前後の粘度変化率を計算し、得られた値に基づいて、下記評価基準により保存安定性を評価した。
(評価基準)
A:粘度変化率10%未満
B:粘度変化率10%以上
[Storage stability]
The viscosity at 20 ° C. of the radiation curable binder obtained as described above was measured using MCR-100 (manufactured by Physa). Thereafter, the binder was enclosed in a polyethylene pack (manufactured by Seiko Epson) and stored in a constant temperature bath at 60 ° C. for 10 days. The viscosity of the binder after storage was measured, the viscosity change rate before and after storage was calculated, and storage stability was evaluated according to the following evaluation criteria based on the obtained value.
(Evaluation criteria)
A: Viscosity change rate of less than 10% B: Viscosity change rate of 10% or more

〔積層性〕
ベース材料を、スキージ方式で積層し、その積層性につて下記評価基準により評価した。
A:スキージ速度 50mm/secで積層可能
B:スキージ速度 50mm/secで積層不可、10mm/secで積層可能
C:スキージ速度 10mm/secで積層不可
[Laminate]
The base material was laminated by a squeegee method, and the lamination property was evaluated according to the following evaluation criteria.
A: Can be stacked at a squeegee speed of 50 mm / sec. B: Cannot be stacked at a squeegee speed of 50 mm / sec. Can be stacked at 10 mm / sec. C: Cannot be stacked at a squeegee speed of 10 mm / sec.

親水性重合性化合物の含有量が多すぎる比較例1は、各実施例と比較して、引張強度、吸湿性、保存安定性に劣ることが分かった。また、親水性重合性化合物の含有量が少なすぎる比較例2、及び親水性重合性化合物を含まない比較例3は、各実施例と比較して、引張強度及び引張伸度に劣ることが分かった。さらに、水溶性樹脂を含まないか、水溶性樹脂の含有量が少ないベース材料を用いた比較例4,5は、各実施例と比較して、引張強度及び引張伸度に劣り、積層性にも劣ることが分かった。   It was found that Comparative Example 1 in which the content of the hydrophilic polymerizable compound was too large was inferior in tensile strength, hygroscopicity, and storage stability as compared with Examples. Moreover, it turns out that the comparative example 2 with which there is too little content of a hydrophilic polymeric compound, and the comparative example 3 which does not contain a hydrophilic polymeric compound are inferior to tensile strength and tensile elongation compared with each Example. It was. Furthermore, Comparative Examples 4 and 5 using a base material that does not contain a water-soluble resin or has a low content of water-soluble resin are inferior in tensile strength and tensile elongation compared to each of the examples, and have good lamination properties. It turned out to be inferior.

1…ベース材料、1…層、2…放射線硬化型結着剤、3…立体造形物、100…立体造形物、9…支持体(ステージ)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material, 1 ... Layer, 2 ... Radiation hardening type binder, 3 ... Three-dimensional molded item, 100 ... Three-dimensional molded item, 9 ... Support body (stage)

Claims (10)

放射線硬化型結着剤を、粒子と、水溶性樹脂10質量%以上と、を含むベース材料に付着させる付着工程と、前記放射線硬化型結着剤により前記粒子及び前記水溶性樹脂を結着させて、立体造形物を形成する結着工程と、を有する、立体造形物の製造方法に用いられる、前記放射線硬化型結着剤であって、
前記放射線硬化型結着剤が、SP値が11以上である親水性重合性化合物を含み、
該親水性重合性化合物の含有量が、前記放射線硬化型結着剤の総量に対して、10〜40質量%である、
放射線硬化型結着剤。
An attachment step of attaching a radiation curable binder to a base material including particles and 10% by mass or more of a water-soluble resin; and binding the particles and the water-soluble resin with the radiation curable binder. And a binding step for forming a three-dimensional structure, the radiation-curable binder used in the method for manufacturing a three-dimensional structure,
The radiation curable binder contains a hydrophilic polymerizable compound having an SP value of 11 or more,
The content of the hydrophilic polymerizable compound is 10 to 40% by mass with respect to the total amount of the radiation curable binder.
Radiation curable binder.
前記親水性重合性化合物が、水酸基含有化合物、窒素原子を含む複素環を有する化合物、及びNビニルアミドからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1に記載の放射線硬化型結着剤。   The radiation curable binder according to claim 1, wherein the hydrophilic polymerizable compound includes at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group-containing compound, a compound having a heterocyclic ring containing a nitrogen atom, and N-vinylamide. 前記水溶性樹脂が、ポリ(メタ)アクリル酸を含む、請求項1又は2に記載の放射線硬化型結着剤。   The radiation-curable binder according to claim 1 or 2, wherein the water-soluble resin contains poly (meth) acrylic acid. 前記親水性重合性化合物の分子量が、500未満である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤。   The radiation curable binder according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrophilic polymerizable compound has a molecular weight of less than 500. 前記ベース材料が、溶剤を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤。   The radiation curable binder according to claim 1, wherein the base material contains a solvent. 前記粒子が、無機粒子を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤。   The radiation curable binder according to claim 1, wherein the particles include inorganic particles. 前記付着工程において、前記放射線硬化型結着剤をインクジェット方式により吐出して、前記ベース材料に付着させる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤。   The radiation curable binder according to any one of claims 1 to 6, wherein, in the attaching step, the radiation curable binder is ejected by an ink jet method to adhere to the base material. 前記立体造形物の製造方法を、積層法により行う、請求項1〜7のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤。   The radiation curable binder according to claim 1, wherein the manufacturing method of the three-dimensional structure is performed by a lamination method. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤と、
粒子と、水溶性樹脂10質量%以上と、を含むベース材料と、を備える、
造形材料セット。
The radiation curable binder according to any one of claims 1 to 8,
A base material containing particles and a water-soluble resin of 10% by mass or more,
Modeling material set.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の放射線硬化型結着剤をインクジェット方式により吐出して、粒子と、水溶性樹脂10質量%以上と、を含むベース材料に付着させる付着工程と、
前記放射線硬化型結着剤により前記粒子及び前記水溶性樹脂を結着させて、立体造形物を形成する結着工程と、を有する、
立体造形物の製造方法。
An adhesion step in which the radiation curable binder according to any one of claims 1 to 8 is ejected by an ink jet method and adhered to a base material containing particles and a water-soluble resin of 10% by mass or more,
Binding the particles and the water-soluble resin with the radiation curable binder to form a three-dimensional model, and
A manufacturing method of a three-dimensional model
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