JP2016511176A - 積層造形のための粘着性および結合性接着システムならびに方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・融点以上に加熱された際に液体となるように接着剤を処方することができる。
・接着剤の粘度を十分に低くし、インクジェット印刷できるようにすることができる。
・接着剤は、ワックスを含むことができる。
・ワックスは、所望の後処理温度に応じて選択することができる。
・接着剤は、マイクロエマルションを含むことができる。
・接着剤は、脱イオン水中のワックス粒子からなるマイクロエマルションを含むことができる。
・接着剤は、さらに、ステアリン酸を含むことができる。
・粘着性接着剤は、さらにグリコールを含むことができる。
・セルロース系紙の上に堆積された場合に、接着剤は、比較的高い表面張力を有することができる。
・接着剤は、印刷に適する。
・接着剤は、インクジェットプリントヘッドを使用して印刷するのに適する。
a)100%固形ワックス製剤
粘着性接着剤は、蜜蝋等の単一の固体ワックスを含むことができる。融点以上に加熱された場合に、液体となり、インクジェット印刷を可能するのに十分なほどに粘度が低くなるように、ワックスを処方することができる。
b)水中のワックス粒子からなるマイクロエマルション
粘着性接着剤は、代替的に、脱イオン水中のワックス粒子からなるマイクロエマルションを含むことができる。インク温度を上げる必要がないため、この処方は、実施がより簡単となり得る。マイクロエマルションを形成するために、100gの脱イオン水を90℃に加熱し、これに60gの固体ワックスのフレークを添加することができる。次いで、高速せん断混合ブレードを用いて混合物を10,000rpmで60秒間攪拌し、その後、混合物を放冷することができる。ワックスの量は、90%の水に対して10%のワックスから、40%の水に対して60%のワックスまでの範囲で変える事ができる。缶ワックス顆粒でワックスフレークを置き換えるように、固形ワックスでワックスフレークを置き換えることができる。せん断速度は3000rpmから最大で15,000rpmまで調整することができ、混合時間は10秒から最大で300秒まで調整することができる。ワックスを、所望の後処理温度に応じて適宜選択することができる。これに関し、ワックスは、パラフィンワックス、蜜蝋、またはカルナウバロウを含んでもよい。これらのワックスの融点を示す表を以下に示す。
複数の物品媒体層の各々の一時領域に第1の粘着性接着剤を適用し、
複数の物品媒体層の各々の恒久領域に第2の結合性接着剤を適用し、
物品媒体層を互いの上に配置して物品を形成し、
物品媒体層を所定の温度以上に加熱し、第1の接着剤を溶解させ、冷却して再固化し、一時的な結合領域を形成し、
物品媒体層を粘着性接着剤の融点以上に加熱し、毛管作用によって粘着性接着剤を層間結合領域から離れて移動させ、
LOM物品から一時領域を分離することを含む。
Claims (46)
- 各々が一時領域および恒久領域を備える複数の物品媒体層に接着剤を適用することにより三次元(3D)物品を形成する積層造形(LOM)システムに用いられる接着剤分配装置であって、前記装置は、物品媒体層の前記一時領域に第1の接着剤を適用し、前記物品媒体層の前記恒久領域に第2の結合性接着剤を適用するよう構成されていることを特徴とする装置。
- 1つ以上のプリントヘッドを備える、請求項1に記載の装置。
- 前記1つ以上のプリントヘッドは、前記第1および第2の接着剤を同時に一緒に印刷するように構成される、請求項2に記載の装置。
- 単一のプリントヘッドを備える、請求項3に記載の装置。
- 単数または複数の前記プリントヘッドはインクジェットプリントヘッドを備える、請求項2〜4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記プリントヘッドは、前記3D物品媒体層から離して接着剤を適用するように構成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記プリントヘッドの各々は、接着剤を印刷する際に物品媒体層の幅にわたって走査するように構成されるプリントヘッドキャリッジを備える、請求項2〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記プリントヘッドの各々は、ページ幅のアレイプリントヘッドを備える、請求項2〜7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記物品媒体層上の特定の位置に、所定量の前記第1の接着剤および前記第2の接着剤を印刷するように構成される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置。
- 三次元(3D)物品を形成するための積層造形(LOM)システムであって、前記システムは、物品の物品媒体層に接着剤を適用する接着剤分配装置を備え、前記物品媒体層の各々は一時領域および恒久領域を含み、前記接着剤分配装置は、前記物品媒体層の異なる領域に第1および第2の接着剤を適用するように構成されるLOMシステム。
- 前記第1の接着剤は、一時的な粘着性接着剤であり、前記接着剤分配装置は、前記物品媒体層の一時領域に前記第1の接着剤を適用するように構成される、請求項10に記載のLOMシステム。
- 前記第2の接着剤は、永続的な結合性接着剤とすることができ、前記接着剤分配装置は、前記物品媒体層の恒久領域に前記第2の接着剤を適用するように構成される、請求項10または11に記載のLOMシステム。
- 前記第1の接着剤は、結合および輪郭形成中に、前記物品媒体層の前記一時領域を一時的に結合するために適用される、請求項10〜12のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記第1の接着剤は、接着剤を適用した前記複数の物品媒体層を所定の温度より高い温度に加熱した際に、溶解して前記物品媒体層の一時領域の間の界面から流出するように構成される、請求項10〜13のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記粘着性接着剤は単一の固体ワックスを含む、請求項11〜14のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記ワックスは蜜蝋を含む、請求項15に記載のLOMシステム。
- 前記粘着性接着剤は、脱イオン水中のワックス粒子のマイクロエマルションを含む、請求項11〜14のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記ワックスは、パラフィンワックス、蜜蝋、またはカルナウバワックスを含む、請求項15〜17のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記粘着性接着剤は、ステアリン酸をさらに含む、請求項11〜18のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記粘着性接着剤は、pHが10〜11の間である、請求項11〜19のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記粘着性接着剤は、剥離可能および/または非活性化可能および/または取り外し可能に構成された一時的な接着剤である、請求項11〜20のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記第2の接着剤は、前記物品媒体層の恒久領域を永続的に相互に接合するための結合性接着剤を含む、請求項10〜21のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記結合性接着剤は、脱イオン水中のエチレン酢酸ビニル(EVA)共重合体接着剤のエマルション粒子からなるマイクロエマルションを含む、請求項22に記載のLOMシステム。
- 前記結合性接着剤は、脱イオン水中に約5%のEVA固形分を含む、請求項22または23に記載のLOMシステム。
- 前記結合性接着剤は、約1.66mPa秒の粘度を有する、請求項22〜24のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 結合用接着剤は、約53.65mN/mの表面張力を有する、請求項22〜25のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記第1および第2の接着剤の各々は、50mPa秒未満の粘度を有する、請求項10〜26のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記第1および第2の接着剤の各々は、1〜10mPa秒の範囲の粘度を有する、請求項10〜27のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記第1および第2の接着剤の各々は、34mN/mよりも大きな表面張力を有する、請求項10〜28のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 前記第1および第2の接着剤は、インクジェット印刷されるように構成される、請求項10〜29のいずれか1項に記載のLOMシステム。
- 積層造形(LOM)システムにおいて複数の個々の物品媒体層を結合して三次元(3D)物品を形成するための結合モジュールであって、各物品媒体層は、第1の接着剤が適用される一時領域と、第2の接着剤が適用される恒久領域を含み、前記結合モジュールは、接着剤の適用された前記複数の物品媒体層を加熱するための加熱要素を含むことを特徴とする結合モジュール。
- 前記加熱要素は、接着剤の適用された前記複数の物品媒体層を所定の温度より高い温度に加熱し、第1の接着剤を溶解させて一時領域の間の界面から流出させ、かつ、第2の接着剤により結合領域を永続的に互いに結合させるよう構成される、請求項31に記載の結合モジュール。
- 前記結合モジュールは、前記複数の物品媒体層を積み重ねるための構築台を含み、前記構築台は、物前記品媒体層を前記加熱要素に接触させるように移動可能に構成される、請求項31または32に記載の結合モジュール。
- 前記加熱要素は、加熱板を備える、請求項31〜33のいずれか1項に記載の結合モジュール。
- 前記所定の温度は少なくとも80℃である、請求項32〜34のいずれか1項に記載の結合モジュール。
- 前記結合モジュールは、請求項1〜9のいずれか1項に記載の接着剤分配装置を備える、請求項31〜35のいずれか1項に記載の結合モジュール。
- 複数の個々の印刷された媒体層を組み立て、三次元(3D)物品を形成するよう構成された積層造形(LOM)システムであって、前記システムは、
複数の個々の印刷された媒体層を組み立てて3D物品を形成するよう構成されたコレータを備え、
前記コレータは、請求項1〜9のいずれかに記載の接着剤分配装置と、請求項31〜36のいずれかに記載の結合モジュールとを備えることを特徴とするシステム。 - 丁合に先立って複数の物品媒体層の各々を印刷するためのインク印刷モジュールを備える、請求項37に記載のシステム。
- 前記コレータは、前記複数の媒体層の個々の輪郭形成を行い、所望の3D形状を前記3D物品にもたらすよう構成された輪郭形成モジュールを備える、請求項37または38に記載のシステム。
- 積層造形(LOM)システムにおいて複数の個々の物品媒体層を結合して三次元(3D)物品を形成する方法であって、各物品媒体層は、一時領域と恒久領域とを含み、前記方法は、
複数の物品媒体層の各々の一時領域に第1の付着性接着剤を適用し、
前記複数の物品媒体層の各々の恒久領域に第2の結合性接着剤を適用し、
前記物品媒体層を互いの上に配置して物品を形成し、
前記物品媒体層を所定の温度以上に加熱し、前記第1の接着剤を溶解させ、冷却して再固化し、一時結合領域を形成し、
前記物品媒体層を前記付着性接着剤の融点より高い温度に加熱し、毛管作用により、前記層間結合領域から前記付着性接着剤を移動させ、
前記LOM物品から前記一時領域を分離することを含むことを特徴とする方法。 - 前記物品媒体層を所定の温度より高い温度に加熱し、前記第2の結合性接着剤により前記恒久領域を永続的に結合させ、完成したLOM物品を形成することを含む、請求項40に記載の方法。
- 前記第1の接着剤に使用されるワックスの融点より高い温度に物品媒体層を加熱すること含む、請求項40または41に記載の方法。
- 80℃より高い温度に前記物品媒体層を加熱し、前記粘着性接着剤が移動するのに十分な時間を保証する期間にわたり温度をこの水準に保持することを含む、請求項40〜42のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の接着剤の加熱は、前記物品媒体層の一時領域の剥離につながる、前記第1の接着剤の毛管流動を引き起こす、請求項40〜43のいずれか1項に記載の方法。
- 前記物品媒体層は、紙のシートを含む、請求項40〜44のいずれか1項に記載の方法。
- 接着剤であって、前記接着剤が適用される層の一時的な結合を提供する付着性接着剤を含むことを特徴とする接着剤。
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