JP2018080359A - Powder material for stereoscopic molding, material set for stereoscopic molding, and apparatus and method for manufacturing a stereoscopic molded object - Google Patents

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JP2018080359A JP2016222529A JP2016222529A JP2018080359A JP 2018080359 A JP2018080359 A JP 2018080359A JP 2016222529 A JP2016222529 A JP 2016222529A JP 2016222529 A JP2016222529 A JP 2016222529A JP 2018080359 A JP2018080359 A JP 2018080359A
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Hitoshi Iwatsuki
仁 岩附
山口 剛男
Takeo Yamaguchi
剛男 山口
輝樹 草原
Teruki Kusahara
輝樹 草原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a powder material for stereoscopic molding that does not produce aggregates in a surplus powder, can stably obtain a resin powder mixture ratio upon recycling, is excellent in recyclability, and can stably obtain a strength of a stereoscopic molded object.SOLUTION: A powder material for stereoscopic molding containing a resin particle and a base material particle satisfies the following formula (1-1) provided that an electro static charge amount (μc/g) of the resin particle and base material particle is Q1, which Q1 is an electro static charge amount as measured by a blow-off method after mixing 99 pts.mass of the base material particle and 1 pt.mass of the resin particle respectively for 10 minutes with a Turbula mixer. 1.0≤|Q1|≤60 ... formula (1-1)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、立体造形用粉末材料、立体造形材料セット、立体造形物製造装置、及び立体造形物の製造方法に関する。   The present invention relates to a powder material for three-dimensional modeling, a three-dimensional modeling material set, a three-dimensional model manufacturing apparatus, and a method for manufacturing a three-dimensional model.

近年、複雑な形状をした立体造形物を製造するニーズが高まっている。従来の型を利用して立体造形物を製造する方法は、複雑で微細な造形物の製造には限界があり、型が高額で、低ロット生産には適用できないなど、多くの問題を抱えている。   In recent years, there is an increasing need to manufacture a three-dimensional model having a complicated shape. The method of manufacturing a three-dimensional model using a conventional mold has many problems such as the limitation of manufacturing complex and fine models, the mold is expensive and cannot be applied to low-lot production. Yes.

これに対し、形状データを用いて、各種材料を積層しながら立体造形物を直接製造する立体造形(「積層造形」、「付加造形」と称することもある)は、これらの問題を解決できる有効な方法として注目されている。
前記立体造形には、粉末焼結積層方式、光造形方式、熱融解積層方式、マテリアルジェット方式、バインダジェット方式等の多くの方式があるが、いずれの方式も造形槽内で造形し、造形に使わなかった余剰粉末(未使用粉)は回収し、繰り返し使用すること、いわゆるリサイクルできることが好ましい。
On the other hand, 3D modeling (sometimes referred to as “laminated modeling” or “additional modeling”) that directly manufactures a 3D model while laminating various materials using shape data is effective in solving these problems. It is attracting attention as a method.
There are many methods such as powder sintering lamination method, stereolithography method, heat melting lamination method, material jet method, binder jet method, etc. It is preferable that surplus powder (unused powder) that has not been used is recovered and used repeatedly, so-called recyclable.

例えば、水溶解性の低い樹脂で被覆した粒子粉末を立体造形用材料として用い、含水量45%以下の有機溶剤からなる結合液を使用する製造方法が提案されており、前記樹脂の一例としてポリビニルアルコール(PVA)が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、水溶性ポリマーを含有した立体造形粉体によって層を形成する層形成工程と、前記層形成工程において形成された前記層に、水を溶媒とする造形液を滴下することで、前記立体造形粉体が前記造形液に溶解することによって生じる生成物を有する層を生成する生成工程とを備える立体造形物の製造方法が提案されており、前記水溶性ポリマーとして、粉体形状ではあるが、部分けん化型ポリビニルアルコール(PVA)が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
For example, a production method has been proposed in which a particle powder coated with a resin having low water solubility is used as a material for three-dimensional modeling, and a binding liquid composed of an organic solvent having a water content of 45% or less has been proposed. Alcohol (PVA) is disclosed (for example, refer to Patent Document 1).
Moreover, the said three-dimensional modeling is carried out by dripping the modeling liquid which uses water as a solvent to the said layer formed in the layer formation process which forms a layer with the three-dimensional modeling powder containing water-soluble polymer, and the said layer formation process. A production method of a three-dimensional structure including a generation step of generating a layer having a product generated by dissolving powder in the modeling liquid has been proposed, and the water-soluble polymer is in a powder shape, Partially saponified polyvinyl alcohol (PVA) is disclosed (for example, see Patent Document 2).

本発明は、余剰粉末に凝集物が生じず、リサイクル時の樹脂粉末混合比率が安定に得られ、リサイクル性に優れると共に、立体造形物の強度を安定的に得ることができる立体造形用粉末材料を提供することを目的とする。   The present invention is a three-dimensional modeling powder material in which aggregates are not generated in the surplus powder, the resin powder mixing ratio during recycling is stably obtained, the recycling property is excellent, and the strength of the three-dimensional modeling object can be stably obtained. The purpose is to provide.

前記課題を解決するための手段としての本発明の立体造形用粉末材料は、樹脂粒子及び基材粒子を含む立体造形用粉末材料であって、
前記樹脂粒子と前記基材粒子との帯電量(μc/g)をQ1としたとき、前記Q1が前記基材粒子99質量部と前記樹脂粒子1質量部とをそれぞれターブラーミキサーで10分間混合した後にブローオフ法で測定される帯電量であり、下記式(1)を満たす。
1.0≦|Q1|≦60 ・・・式(1)
The three-dimensional modeling powder material of the present invention as a means for solving the above problems is a three-dimensional modeling powder material including resin particles and base material particles,
When the charge amount (μc / g) between the resin particles and the base particles is Q1, the Q1 mixes 99 parts by weight of the base particles and 1 part by weight of the resin particles with a tumbler mixer for 10 minutes. The charge amount measured by the blow-off method after satisfying the following formula (1).
1.0 ≦ | Q1 | ≦ 60 Formula (1)

本発明によると、余剰粉末に凝集物が生じず、リサイクル時の樹脂粉末混合比率が安定に得られ、リサイクル性に優れると共に、立体造形物の強度を安定的に得ることができる立体造形用粉末材料を提供することができる。   According to the present invention, there is no agglomeration in the surplus powder, the resin powder mixing ratio at the time of recycling can be stably obtained, the recyclability is excellent, and the strength of the three-dimensional structure can be obtained stably. Material can be provided.

図1Aは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、供給用粉末貯蔵槽から造形用粉末貯蔵槽に立体造形用粉末材料を供給する工程の一例を示す概略図である。FIG. 1A is a schematic diagram illustrating an example of a process of supplying a three-dimensional modeling powder material from a supply powder storage tank to a modeling powder storage tank in the manufacturing process of the three-dimensional modeling object of the present invention. 図1Bは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、立体造形用粉末材料層形成手段により平滑な表面を有する立体造形用粉末材料層を形成する工程の一例を示す概略図である。FIG. 1B is a schematic diagram illustrating an example of a process of forming a three-dimensional modeling powder material layer having a smooth surface by a three-dimensional modeling powder material layer forming unit in the manufacturing process of the three-dimensional modeling object of the present invention. 図1Cは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、造形用粉末貯蔵槽の立体造形用粉末材料層上に立体造形用液体材料供給手段を用いて、立体造形用液体材料を滴下する工程の一例を示す概略図である。FIG. 1C is a step of dripping a three-dimensional modeling liquid material using a three-dimensional modeling liquid material supply unit on a three-dimensional modeling powder material layer of a modeling powder storage tank in the manufacturing process of the three-dimensional modeling object of the present invention. It is the schematic which shows an example. 図1Dは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、供給用粉末貯蔵槽のステージを上昇させ、造形用粉末貯蔵槽のステージを降下させ、所望の層厚になるようにギャップを制御する工程の一例を示す概略図である。FIG. 1D shows that the stage of the powder storage tank for supply is raised and the stage of the powder storage tank for molding is lowered in the manufacturing process of the three-dimensional structure of the present invention, and the gap is controlled so as to have a desired layer thickness. It is the schematic which shows an example of a process. 図1Eは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、ギャップを制御した後、再び立体造形用粉末材料層形成手段を供給用粉末貯蔵槽から造形用粉末貯蔵槽に移動させることにより、造形用粉末貯蔵槽に新たに立体造形用粉末材料層を形成する工程の一例を示す概略図である。FIG. 1E shows the manufacturing process of the three-dimensional structure according to the present invention, after controlling the gap, and again moving the three-dimensional modeling powder material layer forming means from the supply powder storage tank to the modeling powder storage tank. It is the schematic which shows an example of the process of forming the powder material layer for three-dimensional modeling newly in the powder storage tank. 図1Fは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、再び造形用粉末貯蔵槽の立体造形用粉末材料層に立体造形用液体材料供給手段を用いて、立体造形用液体材料を滴下する工程の一例を示す概略図である。FIG. 1F is a step of dropping the liquid material for three-dimensional modeling using the three-dimensional liquid material supplying means to the three-dimensional modeling powder material layer of the modeling powder storage tank again in the manufacturing process of the three-dimensional modeled object of the present invention. It is the schematic which shows an example. 図2Aは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、供給用粉末貯蔵槽から造形用粉末貯蔵槽に立体造形用粉末材料を供給する工程の一例を示す概略図である。FIG. 2A is a schematic diagram illustrating an example of a process of supplying a three-dimensional modeling powder material from a supply powder storage tank to a modeling powder storage tank in the manufacturing process of the three-dimensional modeling object of the present invention. 図2Bは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、造形用粉末貯蔵槽に立体造形用粉末材料が供給された後、所望の層厚になるようにギャップを調整し、立体造形用粉末材料層形成手段を移動させることにより、造形用粉末貯蔵槽に立体造形用粉末材料層を形成する工程の一例を示す概略図である。FIG. 2B illustrates a three-dimensional modeling powder manufacturing process according to the present invention, in which a three-dimensional modeling powder material is supplied to a modeling powder storage tank, and then the gap is adjusted so as to obtain a desired layer thickness. It is the schematic which shows an example of the process of forming the powder material layer for three-dimensional modeling in the powder storage tank for modeling by moving a material layer formation means. 図2Cは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、造形用粉末貯蔵槽の立体造形用粉末材料層上に立体造形用液体材料供給手段を用いて、立体造形用液体材料を滴下する工程の一例を示す概略図である。FIG. 2C is a step of dripping the liquid material for three-dimensional modeling using the three-dimensional liquid material supply means on the three-dimensional modeling powder material layer of the modeling powder storage tank in the manufacturing process of the three-dimensional modeled object of the present invention. It is the schematic which shows an example. 図2Dは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、造形用粉末貯蔵槽のステージを降下させ、再び供給用粉末貯蔵槽より造形用粉末貯蔵槽に立体造形用粉末材料を供給する工程の一例を示す概略図である。FIG. 2D shows a step of lowering the stage of the modeling powder storage tank and supplying the modeling powder storage tank from the supply powder storage tank to the modeling powder storage tank again in the manufacturing process of the three-dimensional modeled object of the present invention. It is the schematic which shows an example. 図2Eは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、造形用粉末貯蔵槽に立体造形用粉末材料が供給された後、所望の層厚になるようにギャップを制御し、再び前記立体造形用粉末材料層形成手段を移動させることにより、造形用粉末貯蔵槽に新たに立体造形用粉末材料層を形成する工程の一例を示す概略図である。FIG. 2E illustrates the manufacturing process of the three-dimensional object according to the present invention, after the three-dimensional powder material is supplied to the three-dimensional powder storage tank, the gap is controlled so as to obtain a desired layer thickness, and the three-dimensional object is formed again. It is the schematic which shows an example of the process of forming the powder material layer for three-dimensional modeling newly in the powder storage tank for modeling by moving the powder material layer forming means for modeling. 図2Fは、本発明の立体造形物の製造プロセスのうち、再び造形用粉末貯蔵槽の立体造形用粉末材料層上に前記立体造形用液体材料供給手段を用いて、立体造形用液体材料を滴下する工程の一例を示す概略図である。FIG. 2F shows that the three-dimensional modeling liquid material is dropped again on the three-dimensional modeling powder material layer of the modeling powder storage tank in the manufacturing process of the three-dimensional modeling object of the present invention. It is the schematic which shows an example of the process to do. 図3は、本発明の立体造形物製造装置の粉末貯蔵槽の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a powder storage tank of the three-dimensional structure manufacturing apparatus of the present invention. 図4は、基材粒子と樹脂粒子との混合時、基材粒子と樹脂粒子を含む立体造形用粉末材料を用いた立体造形時、及び立体造形用粉末材料のリサイクル時における従来法と、比較法と、本発明法とを対比して示す概略図である。FIG. 4 is a comparison with the conventional method when mixing base material particles and resin particles, during three-dimensional modeling using a three-dimensional modeling powder material including base material particles and resin particles, and when recycling three-dimensional modeling powder material. It is the schematic which shows a method and the method of this invention in contrast. 図5は、ブローオフ法にて圧縮空気を吹き付けた前後での質量変化により遊離率を測定する方法を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing a method for measuring the liberation rate by mass change before and after the compressed air is blown by the blow-off method.

(立体造形用粉末材料)
本発明の立体造形用粉末材料は、樹脂粒子及び基材粒子を含む立体造形用粉末材料であって、
前記樹脂粒子と前記基材粒子との帯電量(μc/g)をQ1としたとき、前記Q1が前記基材粒子99質量部と前記樹脂粒子1質量部とをそれぞれターブラーミキサーで10分間混合した後にブローオフ法で測定される帯電量であり、下記式(1−1)を満たし、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
1.0≦|Q1|≦60 ・・・式(1−1)
(Powder material for 3D modeling)
The three-dimensional modeling powder material of the present invention is a three-dimensional modeling powder material including resin particles and base material particles,
When the charge amount (μc / g) between the resin particles and the base particles is Q1, the Q1 mixes 99 parts by weight of the base particles and 1 part by weight of the resin particles with a tumbler mixer for 10 minutes. The charge amount measured by the blow-off method is satisfied, satisfies the following formula (1-1), and further contains other components as necessary.
1.0 ≦ | Q1 | ≦ 60 Formula (1-1)

粉末材料層にレーザー光を照射して焼結させながら積層する粉末焼結積層方式では、最終造形物を直接造形できるメリットはあるが、造形槽内で高温のレーザーに晒されるため、造形していない粉末に凝集が発生、或いはスパークによる異物が混入するために、未使用粉の組成、粒径が変化してしまうため、リサイクル時の造形品質の安定性が課題となる。また、造形時の反りなどを抑制する目的で、造形物周辺を余熱する場合は、未使用粉の凝集などが発生し、リサイクルは更に困難となる。
一方、インクジェットヘッドを利用するバインダジェット方式においても、前記インクジェットヘッドより噴出されるバインダー成分の飛沫により造形物周辺の未使用粉が凝集、あるいはバインダー成分のコンタミにより汚染され、リサイクル時の造形品質の安定性が課題となる。このため、従来より、立体造形用粉末材料側に樹脂粒子を添加することが検討されている。
The powder-sintering lamination method, in which the powder material layer is laminated while being sintered by irradiating it with laser light, has the merit that the final model can be directly modeled, but because it is exposed to a high-temperature laser in the modeling tank, Since the agglomeration occurs in the non-powder powder or foreign matters due to sparks are mixed, the composition and particle size of the unused powder change, so that the stability of the molding quality during recycling becomes a problem. In addition, when preheating the periphery of the modeled object for the purpose of suppressing warpage during modeling, unused powder agglomerates and the like becomes more difficult to recycle.
On the other hand, even in the binder jet method using an inkjet head, unused powder around the modeled product is agglomerated by the splash of the binder component ejected from the inkjet head or contaminated by contamination of the binder component, and the molding quality at the time of recycling is high. Stability is an issue. For this reason, conventionally, addition of resin particles to the three-dimensional modeling powder material side has been studied.

本発明の立体造形用粉末材料は、従来の立体造形用粉末材料に樹脂粒子を添加する方法では、樹脂粒子と基材粒子との混合状態が一定でないために、立体造形物(グリーン体)の強度が均一に得られず、立体造形物の欠損が課題となる。また、リサイクルにおける立体造形用粉末材料の取り扱いの際に、樹脂粉末混合比率が変動してしまい、リサイクル性が低下すると共に、安定的にグリーン体の強度を得ることができないという知見に基づくものである。   In the three-dimensional modeling powder material of the present invention, in the conventional method of adding resin particles to the three-dimensional modeling powder material, since the mixed state of the resin particles and the base particles is not constant, the three-dimensional modeling object (green body) The strength cannot be obtained uniformly, and the defect of the three-dimensional structure becomes a problem. In addition, when handling the three-dimensional modeling powder material in recycling, the resin powder mixing ratio fluctuates, the recyclability is lowered, and the strength of the green body cannot be obtained stably. is there.

したがって、本発明は、前記樹脂粒子と前記基材粒子との帯電量(μc/g)をQ1としたとき、前記Q1が前記基材粒子99質量部と前記樹脂粒子1質量部とをそれぞれターブラーミキサー(株式会社シンマルエンタープライゼス製)で10分間混合した後にブローオフ法で測定される帯電量であり、下記式(1−1)を満たし、下記式(1−2)を満たすことが好ましく、下記式(1−3)を満たすことがより好ましい。
これにより、前記基材粒子を帯電させ、前記基材粒子の表面に前記樹脂粒子を静電的に安定に満遍なく被覆することができる。即ち、下記式(1―1)を満たすことにより、余剰粉末に凝集物が生じず、リサイクル時の樹脂粉末混合比率が安定して得られ、リサイクル性が向上し、立体造形物の強度を安定的に得ることができる。
1.0≦|Q1|≦60 ・・・式(1−1)
5≦|Q1|≦40・・・式(1−2)
10≦|Q1|≦30・・・式(1−3)
Therefore, in the present invention, when the charge amount (μc / g) between the resin particles and the base material particles is Q1, the Q1 uses 99 parts by weight of the base material particles and 1 part by weight of the resin particles, respectively. It is a charge amount measured by a blow-off method after mixing for 10 minutes with a blur mixer (manufactured by Shinmaru Enterprises Co., Ltd.), preferably satisfies the following formula (1-1) and preferably satisfies the following formula (1-2). More preferably, the following formula (1-3) is satisfied.
Thereby, the said base material particle can be charged and the said resin particle can be coat | covered uniformly and electrostatically stably on the surface of the said base material particle. That is, by satisfying the following formula (1-1), no agglomerates are generated in the surplus powder, the resin powder mixing ratio at the time of recycling is stably obtained, the recyclability is improved, and the strength of the three-dimensional structure is stabilized. Can be obtained.
1.0 ≦ | Q1 | ≦ 60 Formula (1-1)
5 ≦ | Q1 | ≦ 40 Formula (1-2)
10 ≦ | Q1 | ≦ 30 (1-3)

ここで、前記樹脂粒子と前記基材粒子との帯電量(μc/g)であるQ1は、前記基材粒子99質量部と前記樹脂粒子1質量部とをそれぞれターブラーミキサー(株式会社シンマルエンタープライゼス製)で10分間混合した後のサプライを、ブローオフ法(東芝ケミカル株式会社製、TB−200)を用いて測定することにより求めることができる。   Here, Q1, which is the charge amount (μc / g) between the resin particles and the base material particles, is 99 parts by weight of the base material particles and 1 part by weight of the resin particles. It can be determined by measuring the supply after mixing for 10 minutes with Enterprises) using a blow-off method (TB-200, manufactured by Toshiba Chemical Corporation).

前記立体造形用粉末材料をブローオフ法(図5参照)にて、圧縮空気を吹き付けた前後(ブローオフ前後)での質量変化より測定した遊離率εは、下記式(2−1)を満たすことが好ましく、下記式(2−2)を満たすことがより好ましい。下記式(2−1)を満たすことにより、余剰粉末に凝集物が生じず、リサイクル時の樹脂粉末混合比率が安定に得られ、立体造形物の強度が安定的に得ることができる。
0%≦ε≦75% ・・・式(2−1)
5%≦ε≦60% ・・・式(2−2)
ここで、図5中、107はブローオフ装置、105は樹脂粒子、103は基材粒子を表す。
ただし、前記式(2−1)及び(2−2)中、前記遊離率εは、例えば、以下の条件の基材粒子と樹脂粒子を混合後のサプライを、ブローオフ装置(東芝ケミカル株式会社製、TB−200)を用い、圧縮空気を吹き付けた前後(ブローオフ前後)での質量変化から求めることができる。
−条件−
・樹脂粒子質量W1:1g
・基材粒子質量W2:2g
The free rate ε measured from the mass change before and after the compressed air is blown (before and after blow-off) by the blow-off method (see FIG. 5) of the three-dimensional modeling powder material satisfies the following formula (2-1). Preferably, the following formula (2-2) is satisfied. By satisfy | filling following formula (2-1), an aggregate does not arise in an excess powder, the resin powder mixing ratio at the time of a recycling can be obtained stably, and the intensity | strength of a three-dimensional molded item can be obtained stably.
0% ≦ ε ≦ 75% Formula (2-1)
5% ≦ ε ≦ 60% Formula (2-2)
Here, in FIG. 5, 107 represents a blow-off device, 105 represents resin particles, and 103 represents substrate particles.
However, in the formulas (2-1) and (2-2), the liberation rate ε is, for example, a supply after mixing base material particles and resin particles under the following conditions by using a blow-off device (manufactured by Toshiba Chemical Corporation). , TB-200) and can be determined from the mass change before and after the compressed air is blown (before and after blow-off).
-Condition-
・ Resin particle mass W1: 1 g
・ Substrate particle mass W2: 2 g

前記樹脂の質量W1と、前記基材の質量W2とは、下記式(3)を満たすことが、基材粒子と樹脂粒子の付着の点から好ましい。
1≦[W1/(W1+W2)]×100≦10 ・・・式(3)
The mass W1 of the resin and the mass W2 of the base material preferably satisfy the following formula (3) from the viewpoint of adhesion between the base material particles and the resin particles.
1 ≦ [W1 / (W1 + W2)] × 100 ≦ 10 (3)

<基材粒子>
前記基材粒子の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属、セラミックス、ガラス、カーボン、樹脂材料、木材、生体親和材料、砂、磁性材料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、極めて高強度の立体焼結物が得られる観点から、最終的に焼結処理が可能な金属、セラミックス、樹脂材料が好ましい。
<Base material particles>
The material of the substrate particles is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include metals, ceramics, glass, carbon, resin materials, wood, biocompatible materials, sand, and magnetic materials. Can be mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, metals, ceramics, and resin materials that can be finally sintered are preferable from the viewpoint of obtaining a three-dimensional sintered product with extremely high strength.

前記金属としては、材質として金属を含むものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、In、Sn、Ta、W、Nd、又はこれらの合金などが挙げられる。これらの中でも、ステンレス(SUS)鋼、鉄、銅、銀、チタン、ジルコニウム、又はこれらの合金が好ましい。
前記ステンレス(SUS)鋼としては、例えば、SUS304、SUS316、SUS317、SUS329、SUS410、SUS430、SUS440、SUS630などが挙げられる。
The metal is not particularly limited as long as it contains a metal as a material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, Mg, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, In, Sn, Ta, W, Nd, or alloys thereof may be used. Among these, stainless steel (SUS) steel, iron, copper, silver, titanium, zirconium, or alloys thereof are preferable.
Examples of the stainless steel (SUS) include SUS304, SUS316, SUS317, SUS329, SUS410, SUS430, SUS440, and SUS630.

前記セラミックスとしては、例えば、酸化物、炭化物、窒化物、水酸化物などが挙げられる。これらの中でも、酸化物が好ましい。
前記酸化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)、チタニア(TiO)などが挙げられる。
Examples of the ceramic include oxides, carbides, nitrides, and hydroxides. Among these, an oxide is preferable.
As the oxide is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for example, silica (SiO 2), alumina (Al 2 O 3), zirconia (ZrO 2), titania (TiO 2) etc. Is mentioned.

前記樹脂材料としては、主に熱可塑性樹脂が用いられ、例えば、ポリエチレン(PE)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、スチレン−アクリロニトリル共重合体(AS)、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体(ABS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド(PA)、アクリル樹脂(PMMA)、フッ素樹脂(PVDF,PTFE)などが挙げられる。   As the resin material, a thermoplastic resin is mainly used. For example, polyethylene (PE), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), polypropylene (PP), polystyrene (PS), styrene-acrylonitrile copolymer ( AS), styrene-butadiene-acrylonitrile copolymer (ABS), polyvinyl chloride (PVC), polycarbonate (PC), polyamide (PA), acrylic resin (PMMA), fluororesin (PVDF, PTFE) and the like.

前記基材粒子としては、市販品を用いることができる。前記市販品としては、例えば、ステンレス鋼は山陽特殊鋼株式会社製のPSS316L、シリカは株式会社トクヤマ製のエクセリカSE−15、SE−40、SE−8、アルミナは大明化学工業株式会社製のタイミクロンTM−5D、ジルコニアは東ソー株式会社製のTZ−B53、チタンは株式会社大阪チタニウムテクノロジーズなどが挙げられる。   A commercial item can be used as said base particle. Examples of the commercially available products include PSS316L manufactured by Sanyo Special Steel Co., Ltd. for stainless steel, Excelica SE-15, SE-40, SE-8 manufactured by Tokuyama Co., Ltd., and Thailand manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd. Micron TM-5D, zirconia includes TZ-B53 manufactured by Tosoh Corporation, and titanium includes Osaka Titanium Technologies, Inc.

前記基材粒子は、表面処理剤を用いて表面処理を行うことも可能であり、樹脂粒子との接着性の向上やコーティング性の向上に有効な場合がある。前記表面処理剤としては、特に制限はなく、従来公知のものを使用することが可能である。   The substrate particles can be subjected to a surface treatment using a surface treatment agent, and may be effective for improving adhesion with resin particles and improving coating properties. There is no restriction | limiting in particular as said surface treating agent, A conventionally well-known thing can be used.

前記基材粒子の体積平均粒子径D1としては、2μm以上100μm以下が好ましく、10μm以上50μm以下がより好ましい。
前記体積平均粒子径D1が、2μm以上であると、凝集の影響が低下し、基材粒子への樹脂コーティングが良好となり、歩留りや立体造形物の製造効率が向上し、基材粒子の取扱性やハンドリング性が良好となる。また、前記体積平均粒子径D1が、100μm以下であると、基材粒子と樹脂粒子の接点や空隙が適正となり、立体造形物、更には立体焼結物の強度が良好となる。
前記基材粒子の粒度分布としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記粒度分布はよりシャープである方が好ましい。
前記基材粒子の平均粒子径は、特に制限はなく、公知の粒径測定装置を用いて測定することが可能であり、例えば、粒子径分布測定装置(マイクロトラックMT3000IIシリーズ、マイクロトラック・ベル社製)などが挙げられる。
The volume average particle diameter D1 of the substrate particles is preferably 2 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 50 μm or less.
When the volume average particle diameter D1 is 2 μm or more, the influence of aggregation is reduced, the resin coating on the substrate particles is improved, the yield and the production efficiency of the three-dimensional model are improved, and the handling properties of the substrate particles are improved. And handling properties are improved. In addition, when the volume average particle diameter D1 is 100 μm or less, the contact points and voids between the base material particles and the resin particles are appropriate, and the strength of the three-dimensional modeled product and further the three-dimensional sintered product becomes good.
There is no restriction | limiting in particular as a particle size distribution of the said base particle, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable that the said particle size distribution is sharper.
The average particle size of the substrate particles is not particularly limited and can be measured using a known particle size measuring device. For example, a particle size distribution measuring device (Microtrack MT3000II series, Microtrack Bell) Manufactured).

前記基材粒子を製造する方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を用いて製造することができ、例えば、固体に圧縮、衝撃、摩擦等を加えて細分化する粉砕法、溶湯を噴霧させて急冷粉体を得るアトマイズ法、液体に溶解した成分を沈殿させる析出法、気化させて晶出させる気相反応法などが挙げられる。これらの中でも、球状の形状が得られ、粒径のバラツキが少ない点から、アトマイズ法が好ましい。
前記アトマイズ法としては、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、遠心アトマイズ法、プラズマアトマイズ法などが挙げられる。
The method for producing the substrate particles is not particularly limited, and can be produced by using a conventionally known method. For example, a pulverization method in which a solid is subjected to compression, impact, friction, or the like, and a molten metal is used. Examples thereof include an atomizing method for obtaining a rapidly cooled powder by spraying, a precipitation method for precipitating components dissolved in a liquid, and a gas phase reaction method for vaporizing and crystallizing. Among these, the atomizing method is preferable because a spherical shape is obtained and there is little variation in particle diameter.
Examples of the atomizing method include a water atomizing method, a gas atomizing method, a centrifugal atomizing method, and a plasma atomizing method.

<樹脂粒子>
前記樹脂粒子としては、立体造形用液体材料に溶解し、前記立体造形用液体材料に含まれる架橋剤の作用により架橋可能な性質を有するものであればよい。
<Resin particles>
The resin particles may be any resin particles that are soluble in the three-dimensional modeling liquid material and have a property capable of being cross-linked by the action of the cross-linking agent contained in the three-dimensional modeling liquid material.

前記樹脂粒子の溶解性とは、例えば、30℃の立体造形用液体材料を構成する溶媒100gに前記樹脂粒子を1g混合して撹拌したとき、その90質量%以上が溶解するものを意味する。
前記樹脂粒子としては、その4質量%(w/w%)溶液の20℃における粘度が、40mPa・s以下が好ましく、1mPa・s以上35mPa・s以下がより好ましく、5mPa・s以上30mPa・s以下が特に好ましい。
前記粘度が、40mPa・s以下であると、前記立体造形用粉末材料に前記立体造形用液体材料を付与して形成した立体造形用粉末材料(層)による硬化物(立体造形物)の強度が向上し、その後の焼結等の処理乃至取扱い時に型崩れ等の問題が生じ難くなる。また、前記立体造形用粉末材料に前記立体造形用液体材料を付与して形成した立体造形用粉末材料(層)による硬化物(立体造形物)の寸法精度が向上する傾向にある。
前記粘度は、例えば、JIS K7117に準拠して測定することができる。
The solubility of the resin particles means that, for example, when 1 g of the resin particles are mixed and stirred in 100 g of a solvent constituting the liquid material for three-dimensional modeling at 30 ° C., 90% by mass or more thereof is dissolved.
The resin particles preferably have a viscosity at 20 ° C. of a 4 mass% (w / w%) solution of 40 mPa · s or less, more preferably 1 mPa · s or more and 35 mPa · s or less, and more preferably 5 mPa · s or more and 30 mPa · s. The following are particularly preferred:
When the viscosity is 40 mPa · s or less, the strength of a cured product (three-dimensional modeled object) formed by the three-dimensional model powder material (layer) formed by applying the three-dimensional model liquid material to the three-dimensional model powder material is high. It becomes difficult to cause problems such as loss of shape during subsequent processing or handling such as sintering. Moreover, it exists in the tendency for the dimensional accuracy of the hardened | cured material (three-dimensional molded item) by the three-dimensional modeling powder material (layer) formed by providing the said three-dimensional modeling liquid material to the said three-dimensional modeling powder material.
The viscosity can be measured according to, for example, JIS K7117.

前記樹脂粒子における樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、取扱い性や環境負荷等の観点から、水溶性であることが好ましく、例えば、水溶性樹脂、水溶性プレポリマーなどが挙げられる。
前記水溶性樹脂を採用した立体造形用粉末材料に対しては、立体造形用液体材料の媒体としても水性媒体を用いることができ、また、前記粉末材料を廃棄、リサイクルする際には、水処理により樹脂粒子と基材粒子とを分離することも容易である。
The resin in the resin particles is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. However, from the viewpoints of handleability and environmental load, it is preferably water-soluble, for example, water-soluble resin, water-soluble resin For example, a functional prepolymer.
For the three-dimensional modeling powder material employing the water-soluble resin, an aqueous medium can be used as the medium of the three-dimensional modeling liquid material, and when the powder material is discarded and recycled, a water treatment is performed. Therefore, it is easy to separate the resin particles and the base particles.

前記水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、セルロース樹脂、デンプン、ゼラチン、ビニル樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレングリコールなどが挙げられる。これらは、前記水溶性を示す限りにおいて、ホモポリマー(単独重合体)であってもよいし、ヘテロポリマー(共重合体)であってもよく、また、変性されていてもよいし、公知の官能基が導入されていてもよく、また塩の形態であってもよい。これらの中でも、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、セルロース樹脂が好ましい。
よって、例えば、前記ポリビニルアルコール樹脂であれば、ポリビニルアルコールであってもよいし、アセトアセチル基、アセチル基、シリコーン等による変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール、アセチル基変性ポリビニルアルコール、シリコーン変性ポリビニルアルコールなど)であってもよく、また、ブタンジオールビニルアルコール共重合体等であってもよい。また、前記ポリアクリル酸樹脂であれば、ポリアクリル酸であってもよいし、ポリアクリル酸ナトリウム等の塩であってもよい。
前記セルロース樹脂であれば、例えば、セルロースであってもよいし、カルボキシメチルセルロース(CMC)等であってもよい。また、前記アクリル樹脂であれば、例えば、ポリアクリル酸、アクリル酸・無水マレイン酸共重合体などであってもよい。
前記水溶性プレポリマーとしては、例えば、止水剤等に含まれる接着性の水溶性イソシアネートプレポリマーなどが挙げられる。
Examples of the water-soluble resin include polyvinyl alcohol resin, polyacrylic acid resin, cellulose resin, starch, gelatin, vinyl resin, amide resin, imide resin, acrylic resin, and polyethylene glycol. These may be homopolymers (homopolymers) or heteropolymers (copolymers) as long as they exhibit the above-mentioned water solubility, may be modified, are publicly known A functional group may be introduced or may be in the form of a salt. Among these, polyvinyl alcohol resin, polyacrylic acid resin, and cellulose resin are preferable.
Therefore, for example, the polyvinyl alcohol resin may be polyvinyl alcohol, or modified polyvinyl alcohol (acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol, acetyl group-modified polyvinyl alcohol, silicone-modified with acetoacetyl group, acetyl group, silicone, etc.) Polyvinyl alcohol, etc.), butanediol vinyl alcohol copolymer, and the like. Moreover, if it is the said polyacrylic acid resin, polyacrylic acid may be sufficient and salts, such as sodium polyacrylate, may be sufficient.
If it is the said cellulose resin, a cellulose, carboxymethylcellulose (CMC), etc. may be sufficient, for example. Moreover, if it is the said acrylic resin, polyacrylic acid, an acrylic acid / maleic anhydride copolymer, etc. may be sufficient, for example.
As said water-soluble prepolymer, the adhesive water-soluble isocyanate prepolymer etc. which are contained in a water stop agent etc. are mentioned, for example.

水溶性以外の樹脂としては、例えば、アクリル、マレイン酸、シリコーン、ブチラール、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、エチレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、α−オレフィン/無水マレイン酸系共重合体、α−オレフィン/無水マレイン酸系共重合体のエステル化物、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、α−オレフィン/無水マレイン酸/ビニル基含有モノマー共重合体、スチレン/無水マレイン酸共重合体、スチレン/(メタ)アクリル酸エステル共重合体、ポリアミド、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、石油樹脂、ロジン又はその誘導体、クマロンインデン樹脂、テルペン樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレン/ブタジエンゴム、ポリビニルブチラール、ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレン/プロピレンゴム等の合成ゴム、ニトロセルロースなどが挙げられる。   Examples of resins other than water-soluble resins include acrylic, maleic acid, silicone, butyral, polyester, polyvinyl acetate, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer, polyethylene, polypropylene, polyacetal, ethylene / vinyl acetate copolymer, ethylene / (Meth) acrylic acid copolymer, α-olefin / maleic anhydride copolymer, esterified product of α-olefin / maleic anhydride copolymer, polystyrene, poly (meth) acrylic ester, α-olefin / Maleic anhydride / vinyl group-containing monomer copolymer, styrene / maleic anhydride copolymer, styrene / (meth) acrylic ester copolymer, polyamide, epoxy resin, xylene resin, ketone resin, petroleum resin, rosin or its Derivatives, coumarone indene resin, terpene resin, poly Tan resins, styrene / butadiene rubber, polyvinyl butyral, nitrile rubber, acrylic rubber, synthetic rubbers such as ethylene / propylene rubber, nitrocellulose, and the like.

本発明においては、前記樹脂粒子の中でも、架橋性官能基を有するものが好ましい。前記架橋性官能基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミド基、リン酸基、チオール基、アセトアセチル基、エーテル結合などが挙げられる。
前記樹脂が前記架橋性官能基を有すると、前記樹脂が容易に架橋し硬化物(立体造形物)を形成し得る点で好ましい。
これらの中でも、平均重合度が400以上1,100以下のポリビニルアルコール樹脂が好ましい。
前記樹脂粒子としては、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、また、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。
前記市販品としては、例えば、ポリビニルアルコール(株式会社クラレ製、PVA−205C、PVA−220C)、ポリアクリル酸(東亞合成株式会社製、ジュリマーAC−10)、ポリアクリル酸ナトリウム(東亞合成株式会社製、ジュリマーAC−103P)、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製、ゴーセネックスZ−300、ゴーセネックスZ−100、ゴーセネックスZ−200、ゴーセネックスZ−205、ゴーセネックスZ−210、ゴーセネックスZ−220)、カルボキシ基変性ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製、ゴーセネックスT−330、ゴーセネックスT−350、ゴーセネックスT−330T)、ブタンジオールビニルアルコールコポリマー(日本合成化学工業株式会社製、ニチゴーG−ポリマーOKS−8041)、カルボキシメチルセルロースナトリウム(第一工業製薬株式会社製、セロゲン5A、セロゲン6A)、デンプン(三和澱粉工業株式会社製、ハイスタードPSS−5)、ゼラチン(新田ゼラチン株式会社製、ビーマトリックスゼラチン)などが挙げられる。
In the present invention, among the resin particles, those having a crosslinkable functional group are preferable. The crosslinkable functional group is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a hydroxyl group, a carboxyl group, an amide group, a phosphate group, a thiol group, an acetoacetyl group, and an ether bond. It is done.
It is preferable that the resin has the crosslinkable functional group in that the resin can be easily cross-linked to form a cured product (three-dimensional model).
Among these, a polyvinyl alcohol resin having an average degree of polymerization of 400 or more and 1,100 or less is preferable.
As said resin particle, 1 type may be used individually, 2 or more types may be used together, and what was synthesize | combined suitably may be sufficient and a commercial item may be sufficient.
Examples of the commercially available products include polyvinyl alcohol (manufactured by Kuraray Co., Ltd., PVA-205C, PVA-220C), polyacrylic acid (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Jurimer AC-10), and sodium polyacrylate (Toagosei Co., Ltd.). Manufactured by Jurimer AC-103P), acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., Gosennex Z-300, Gohsenx Z-100, Gohsenx Z-200, Gohsenx Z-205, Gohsenx Z-210, Gohsenx Z) -220), carboxy group-modified polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., Gosennex T-330, Gosennex T-350, Gosennex T-330T), butanediol vinyl alcohol copolymer (Nippon Synthesis) Gaku Kogyo Co., Ltd., Nichigo G-polymer OKS-8041), sodium carboxymethylcellulose (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Serogen 5A, Serogen 6A), starch (Sanwa Starch Kogyo Co., Ltd., Hystad PSS-5), Examples thereof include gelatin (manufactured by Nitta Gelatin Co., Ltd., B-matrix gelatin).

前記樹脂粒子の体積平均粒子径D2としては、0.1μm以上20μm以下が好ましく、1μm以上10μm以下がより好ましい。
前記体積平均粒子径D2が、0.1μm以上であると、基材と樹脂粒子の均一混合性、立体造形用液体材料による溶解性、及び結着性が良好となる。また、前記体積平均粒子径D2が、20μm以下であると、均一混合及び溶解が可能であり、良好なグリーン体を形成できる。
前記樹脂粒子の体積平均粒子径は、特に制限はなく、公知の粒径測定装置を用いて測定することが可能であり、例えば、粒子径分布測定装置(マイクロトラックMT3000IIシリーズ、マイクロトラック・ベル社製)などが挙げられる。
The volume average particle diameter D2 of the resin particles is preferably 0.1 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 10 μm or less.
When the volume average particle diameter D2 is 0.1 μm or more, the uniform mixing property of the base material and the resin particles, the solubility by the three-dimensional modeling liquid material, and the binding property are improved. Further, when the volume average particle diameter D2 is 20 μm or less, uniform mixing and dissolution are possible, and a good green body can be formed.
The volume average particle size of the resin particles is not particularly limited, and can be measured using a known particle size measuring device. For example, a particle size distribution measuring device (Microtrack MT3000II series, Microtrack Bell) Manufactured).

前記基材粒子の体積平均粒子径は、前記樹脂粒子の体積平均粒子径よりも大きいことが、前記基材粒子を帯電させ、前記基材粒子の表面に前記樹脂粒子を静電的に被覆する点から好ましい。
ここで、図4の下図に示すように、基材粒子と樹脂粒子を均一に混合すると、樹脂粒子は基材粒子よりも小さいので基材粒子表面に満遍なく樹脂粒子が静電的に付着して、基材粒子表面の樹脂粒子の被覆状態が安定化する。
次に、このような基材粒子表面に樹脂粒子が満遍なく被覆した立体造形用粉末材料を用いて立体造形を行うと、強度の安定した立体造形物が得られる。
また、基材粒子表面への樹脂粒子の付着量が安定であるため、リサイクル時の樹脂粉末混合比率が安定に得られ、リサイクル性が向上する。
これに対して、図4の中間図に示すように、樹脂粒子の体積平均粒子径が大きく、基材粒子の表面に樹脂粒子が均一に付着していない立体造形用粉末材料は、基材粒子と樹脂粒子の混合状態が不均一であり、立体造形用粉末材料における基材粒子表面の樹脂粒子の被覆状態が不安定化する。
次に、このような立体造形用粉末材料を用いて立体造形を行うと、立体造形物の強度が均一に得られず、強度の弱い欠陥を有する立体造形物が得られる。
また、基材粒子表面への樹脂粒子の付着量が不安定となり、リサイクル時の樹脂粉末混合比率が変動してしまい、リサイクル性が低下する。
なお、図4の上図に示す従来の樹脂で被覆された基材粒子を含む立体造形用粉末材料は、立体造形物の強度が均一に得られ、基材粒子表面への樹脂粒子の付着量が安定であるため、リサイクル性に優れている。
The volume average particle diameter of the substrate particles is larger than the volume average particle diameter of the resin particles, and the substrate particles are charged to electrostatically coat the resin particles on the surface of the substrate particles. It is preferable from the point.
Here, as shown in the lower diagram of FIG. 4, when the base particles and the resin particles are uniformly mixed, since the resin particles are smaller than the base particles, the resin particles uniformly adhere to the surface of the base particles. The coated state of the resin particles on the surface of the substrate particles is stabilized.
Next, when three-dimensional modeling is performed using the powder material for three-dimensional modeling in which the resin particles are uniformly coated on the surface of the base material particles, a three-dimensional model with a stable strength is obtained.
Moreover, since the adhesion amount of the resin particles to the surface of the substrate particles is stable, the resin powder mixing ratio at the time of recycling is stably obtained, and the recyclability is improved.
On the other hand, as shown in the intermediate diagram of FIG. 4, the volume average particle diameter of the resin particles is large, and the three-dimensional modeling powder material in which the resin particles are not uniformly attached to the surface of the base particles And the resin particles are not uniformly mixed, and the coating state of the resin particles on the surface of the base material particles in the three-dimensional modeling powder material becomes unstable.
Next, when three-dimensional modeling is performed using such a three-dimensional modeling powder material, the strength of the three-dimensional model cannot be obtained uniformly, and a three-dimensional model having a weak strength defect is obtained.
In addition, the amount of resin particles adhering to the surface of the substrate particles becomes unstable, the resin powder mixing ratio at the time of recycling varies, and the recyclability decreases.
In addition, as for the powder material for solid modeling containing the base material particle | grains coat | covered with the conventional resin shown in the upper figure of FIG. 4, the intensity | strength of a solid modeling thing is obtained uniformly, and the adhesion amount of the resin particle to the surface of a base material particle Is stable and has excellent recyclability.

前記樹脂粒子の微粒子化には、幾つかの方法があり、例えば、高圧エアーを用いた衝突式解砕法(ジェットミル、カウンタージェットミル)やセラミックビーズを用いたビーズ解砕、或いは高速回転する羽根やピンを用いた解砕、或いはスプレードライにより造粒する方法があり適宜選択することができる。   There are several methods for atomizing the resin particles. For example, a collision type crushing method (jet mill, counter jet mill) using high-pressure air, bead crushing using ceramic beads, or a blade rotating at high speed. There are methods of granulating by crushing using pins or pins, or spray drying, which can be selected as appropriate.

前記樹脂粒子の帯電調整剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、シランカップリング剤などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a charge control agent of the said resin particle, According to the objective, it can select suitably, For example, a silane coupling agent etc. are mentioned.

前記シランカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−クロルプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、γ−クロルプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロルシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、1,3−ジビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   The silane coupling agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane and γ- (2-aminoethyl) aminopropyl. Methyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyl Trimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, octadecyldimethyl [3 -(G Methoxysilyl) propyl] ammonium chloride, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, allyltriethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, dimethyl Examples include diethoxysilane, 1,3-divinyltetramethyldisilazane, and methacryloxyethyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride. These may be used alone or in combination of two or more.

前記シランカップリング剤は、適宜調製したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよく、前記市販品としては、例えば、AY43−059、SR6020、SZ6023、SH6020、SH6026、SZ6032、SZ6050、AY43−310M、SZ6030、SH6040、AY43−026、AY43−031、sh6062、Z−6911、sz6300、sz6075、sz6079、sz6083、sz6070、sz6072、Z−6721、AY43−004、Z−6187、AY43−021、AY43−043、AY43−040、AY43−047、Z−6265、AY43−204M、AY43−048、Z−6403、AY43−206M、AY43−206E、Z6341、AY43−210MC、AY43−083、AY43−101、AY43−013、AY43−158E、Z−6920、Z−6940(いずれも、東レ・シリコーン株式会社製)などが挙げられる。   As the silane coupling agent, an appropriately prepared product or a commercially available product may be used. Examples of the commercially available product include AY43-059, SR6020, SZ6023, SH6020, SH6026, SZ6032, SZ6050, AY43-310M, SZ6030, SH6040, AY43-026, AY43-031, sh6062, Z-6911, sz6300, sz6075, sz6079, sz6083, sz6070, sz6072, Z-6721, AY43-004, Z-6187, AY43-021 AY43-043, AY43-040, AY43-047, Z-6265, AY43-204M, AY43-048, Z-6403, AY43-206M, AY43-206E, Z6341, AY43-210MC AY43-083, AY43-101, AY43-013, AY43-158E, Z-6920, Z-6940 (all manufactured by Toray Silicone Co., Ltd.).

前記シランカップリング剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記樹脂粒子に対して、0.1質量%以上10質量%以下が好ましい。
前記含有量が、0.1質量%以上10質量%以下であると、前記基材粒子と前記樹脂粒子との接着性が良好となる。
There is no restriction | limiting in particular as content of the said silane coupling agent, Although it can select suitably according to the objective, 0.1 mass% or more and 10 mass% or less are preferable with respect to the said resin particle.
When the content is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, the adhesion between the substrate particles and the resin particles is improved.

−その他の成分−
本発明の前記立体造形用粉末材料は、必要に応じてその他の成分を添加することができる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フィラー、レベリング剤、焼結助剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
Other components can be added to the three-dimensional modeling powder material of the present invention as necessary.
There is no restriction | limiting in particular as said other component, According to the objective, it can select suitably, For example, a filler, a leveling agent, a sintering adjuvant, etc. are mentioned.

−−フィラー−−
前記フィラーは、主に立体造形用粉末材料の表面に付着させたり、立体造形用粉末材料間の空隙に充填させたりするのに有効な材料である。効果としては、例えば、立体造形用粉末材料の流動性の向上や、粉末材料同士の接点が増え、空隙を低減できることから、立体造形物の強度や寸法精度を高める効果が得られる場合があり有効である。
--Filler--
The filler is an effective material mainly for adhering to the surface of the powder material for three-dimensional modeling or for filling the space between the powder materials for three-dimensional modeling. As an effect, for example, the improvement in the fluidity of the powder material for three-dimensional modeling, the increase in the number of contacts between powder materials, and the reduction of voids can be effective in that the effect of increasing the strength and dimensional accuracy of the three-dimensional model can be obtained. It is.

−−レベリング剤−−
前記レベリング剤は、主に立体造形用粉末材料の表面の濡れ性を制御するのに有効な材料である。効果としては、例えば、立体造形用粉末材料層への立体造形用液体材料の浸透性が高まり、立体造形物の強度アップやその速度を高めることができ、形状を安定に維持させる上で有効な場合がある。
--Leveling agent--
The leveling agent is an effective material mainly for controlling the wettability of the surface of the three-dimensional modeling powder material. As the effect, for example, the permeability of the liquid material for three-dimensional modeling increases to the powder material layer for three-dimensional modeling, the strength of the three-dimensional model can be increased and the speed thereof can be increased, and it is effective in maintaining the shape stably. There is a case.

−−焼結助剤−−
前記焼結助剤は、得られた立体造形物を焼結させる際、焼結効率を高める上で有効な材料である。効果としては、例えば、立体造形物の強度を向上でき、焼結温度を低温化できたり、焼結時間を短縮できる場合がある。
--- Sintering aid--
The sintering aid is an effective material for increasing the sintering efficiency when the obtained three-dimensional structure is sintered. As effects, for example, the strength of the three-dimensional structure can be improved, the sintering temperature can be lowered, and the sintering time can be shortened.

前記立体造形用粉末材料の体積平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、100nm以上100μm以下のものが好ましく、100nm以上50μm以下のものがより好ましい。
前記体積平均粒子径が、100nm以上100μm以下であると、リコート時に粒子の制御が容易となり、リコート層の平滑性が得られ、焼結体の密度が向上し、十分な強度が得られる。
There is no restriction | limiting in particular as a volume average particle diameter of the said powder material for three-dimensional modeling, Although it can select suitably according to the objective, For example, the thing of 100 nm or more and 100 micrometers or less is preferable, and the thing of 100 nm or more and 50 micrometers or less is more. preferable.
When the volume average particle size is 100 nm or more and 100 μm or less, the control of particles becomes easy during recoating, smoothness of the recoating layer is obtained, the density of the sintered body is improved, and sufficient strength is obtained.

前記立体造形用粉末材料の粒径分布のシャープ度については、体積平均粒子径において累積値の10%値と90%値の比で確認できる。
粒径分布がシャープな分布をしているものは、(Dv:体積平均粒子径の90%値:10%値)がより1に近くなる。
それに対し比の数値が大きくなると、シャープからブロード分布にずれていることが確認できる。粒径分布がブロードになると、リコートする際、大粒径側粒子と小粒径側粒子の分離が起きたり、粒子径差によりリコート層表面の滑らかさが損なわれ、吐出されるインクが均一に浸み込まなくなるため、粒子間及び層間強度にばらつきが発生しることがあるので、ブロード粒径は好ましくない。
About the sharpness of the particle size distribution of the said powder material for three-dimensional modeling, it can confirm by the ratio of the 10% value of a cumulative value, and a 90% value in a volume average particle diameter.
When the particle size distribution is sharp, (Dv: 90% value of volume average particle size: 10% value) is closer to 1.
On the other hand, when the numerical value of the ratio increases, it can be confirmed that there is a shift from sharp to broad distribution. When the particle size distribution is broad, when recoating, separation of the large particle size side particle and the small particle size side particle occurs, the smoothness of the surface of the recoat layer is impaired due to the particle size difference, and the discharged ink is uniform. Since it does not penetrate, there is a possibility that the interparticle strength and the interlaminar strength may vary. Therefore, the broad particle size is not preferable.

前記立体造形用粉末材料の粒度分布としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、粒度分布はよりシャープである方が好ましい。前記立体造形用粉末材料の体積平均粒子径は、公知の粒径測定装置を用いて測定することが可能であり、例えば、前述の粒子径分布測定装置マイクロトラックMT3000IIシリーズ(マイクロトラックベル社製)などを用いて測定することができる。   There is no restriction | limiting in particular as a particle size distribution of the said powder material for three-dimensional model | molding, Although it can select suitably according to the objective, It is more preferable that a particle size distribution is sharper. The volume average particle size of the three-dimensional modeling powder material can be measured using a known particle size measuring device. For example, the above-described particle size distribution measuring device Microtrack MT3000II series (manufactured by Microtrack Bell) It can measure using.

前記立体造形用粉末材料、及び前記基材粒子のアスペクト比は、0.9以上が好ましい。一般にアスペクト比が高く(1.0に近く)球形に近いほど、基材粒子が最密充填され、得られる立体造形物、及び立体焼結物の空隙を低減することができ、強度アップに有効であると考えられるが、本発明においては必ずしも有効ではない。これは、本発明においても、アスペクト比が高いほど、最密充填を図1Bの時点では得られるが、図1Cの基材粒子をコーティングしている水溶性樹脂がインクジェット方式により吐出される液体材料で溶解することでグリーン体を作製する工程において、基材粒子が液架橋力によって再配置され、粗密、空隙、層間剥離の原因となっている。   The aspect ratio of the three-dimensional modeling powder material and the base material particles is preferably 0.9 or more. In general, the higher the aspect ratio is (close to 1.0), the closer to a spherical shape, the closer the base particles are packed, and the voids in the resulting three-dimensional shaped product and three-dimensional sintered product can be reduced. However, it is not always effective in the present invention. Even in the present invention, as the aspect ratio is higher, the closest packing can be obtained at the time of FIG. 1B. However, the liquid material in which the water-soluble resin coating the base particles of FIG. In the step of producing a green body by dissolving the base material, the base particles are rearranged by the liquid crosslinking force, which causes coarseness, voids, and delamination.

前記基材の微粒子化は立体造形物の焼結密度の観点より必要となるので、小粒径粒子を本方式で使う上での課題である。本発明においては、アスペクト比0.9以上においては、基材粒子の歪さによる基材粒子同士の引っかかりを利用し、液架橋力による粒子移動を抑制するものである。
また、前記アスペクト比が0.9より小さい歪な基材粒子においては、基材粒子同士の引っかかりは十分得られるが、図1Bの工程において、基材粒子を均一に平滑に充填することが難しくなるため好ましくない。
前記アスペクト比が小さくなると、リコート層表面の凹凸状態が大きくなり、吐出される立体造形用液体材料が均一に浸み込まなくなるため、基材粒子間及び層間の樹脂溶解性にばらつきが発生し、立体造形物自体(グリーン体)の強度劣化を招くことがある。
Since the formation of fine particles of the base material is necessary from the viewpoint of the sintered density of the three-dimensional structure, it is a problem in using small particle diameter particles in this method. In the present invention, when the aspect ratio is 0.9 or more, the movement of the base particles by the distortion of the base particles is used to suppress the particle movement due to the liquid crosslinking force.
Further, in the distorted substrate particles having an aspect ratio of less than 0.9, the substrate particles can be sufficiently caught, but it is difficult to uniformly and smoothly fill the substrate particles in the step of FIG. 1B. Therefore, it is not preferable.
When the aspect ratio becomes small, the uneven state on the surface of the recoat layer becomes large, and the liquid material for three-dimensional modeling to be discharged does not penetrate uniformly, resulting in variations in resin solubility between base particles and between layers, The strength of the three-dimensional model itself (green body) may be deteriorated.

ここで、前記アスペクト比は、公知の粒子形状測定装置を用いて測定することが可能であり、一例としてはスペクトリス社製 Morphologi G3−SEなどが挙げられる。
前記アスペクト比の測定条件は、分散圧4bar、圧空印加時間10ms、静乳時間60sec、測定粒子数50,000個、包絡度によるFilteringを行い、一次粒子と想定される粒子のみで解析を行う。
前記アスペクト比(Mean値)は、解析に使われた粒子それぞれの短径/長径比を求め、そのアスペクト比の粒子が解析全体の中でどの程度存在しているかで重み付けした値であり、具体的には、以下の式にて算出する。
なお、Filtering後の測定粒子数は、20,000個以上とすることが測定安定性の観点より好ましい。
アスペクト比(Mean値)=X1*Y1/100+x2*Y2/100+・・・+Xn*Yn/100
Y1+Y2+・・・+Yn=100(%)
Xn:アスペクト比(短径/長径)
Yn:アスペクト比がXnである粒子の存在率(%)
Here, the aspect ratio can be measured using a known particle shape measuring apparatus, and an example thereof is Morphologi G3-SE manufactured by Spectris.
The measurement conditions of the aspect ratio are: dispersion pressure 4 bar, pressure application time 10 ms, milking time 60 sec, measurement number of particles 50,000, filtering by envelope degree, and analysis is performed only with particles assumed to be primary particles.
The aspect ratio (Mean value) is a value obtained by calculating the minor axis / major axis ratio of each of the particles used in the analysis and weighting the degree to which the particles having the aspect ratio are present in the entire analysis. Specifically, it is calculated by the following formula.
The number of measured particles after filtering is preferably 20,000 or more from the viewpoint of measurement stability.
Aspect ratio (Mean value) = X1 * Y1 / 100 + x2 * Y2 / 100 +... + Xn * Yn / 100
Y1 + Y2 + ... + Yn = 100 (%)
Xn: aspect ratio (minor axis / major axis)
Yn: abundance ratio of particles having an aspect ratio of Xn (%)

前記立体造形用粉末材料の形状や円形度については、特に制限されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができるが、形状は球形が、円形度が高い(1.0に近い)方がより好ましい。これにより、立体造形用粉末材料が最密充填され、得られる立体造形物並びに立体焼結物の空隙を低減することができ、強度アップに有効な場合がある。円形度の測定は、公知の円形度測定装置を用いて測定することが可能であり、一例としてはフロー式粒子像分析装置FPIA−3000(マルバーンインストゥルメンツ社製)などが挙げられる。   The shape and circularity of the powder material for three-dimensional modeling are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, the shape is spherical and the circularity is high (close to 1.0). Is more preferable. As a result, the three-dimensional modeling powder material is closely packed, and voids of the three-dimensional modeled product and the three-dimensional sintered product obtained can be reduced, which may be effective in increasing the strength. The circularity can be measured using a known circularity measuring device, and examples thereof include a flow type particle image analyzer FPIA-3000 (manufactured by Malvern Instruments).

前記立体造形用粉末材料の流動性については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。立体造形用粉末材料の流動性は、従来公知の方法を用いて測定することが可能であり、例えば、安息角、圧縮度、流出速度、せん断セル試験といった方法が挙げられる。
前記安息角は、一定の高さから粉体を落下させ、自発的に崩れることなく安定を保つ時の粉体の山の斜面と水平面との角度で表され、一般的に広く用いられている。一例としては、粉体特性測定装置(パウダテスタPT−N型、ホソカワミクロン株式会社製)などを用いて測定することができる。本発明の立体造形用粉末材料の安息角としては、55°以下が好ましく、40°以下がより好ましく、35°以下が特に好ましい。
前記安息角が、これを超えると、前記立体造形用粉末材料の層を形成する際、層の表面の凹凸が大きくなったり、緩凝集体を形成しやすくなったりし、得られる立体造形物の寸法精度が低下する場合がある。前記安息角は、主に粒子径、粒子の形状、含水量、湿度などが影響することが知られている。本発明の前記立体造形用粉末材料は、粒子径や形状以外に、被覆したポリビニルアルコールの変性度にも影響され、1,2−グリコール結合の変性度が低い方が、立体造形用粉末材料の流動性が高くなる場合があり、有効である。
There is no restriction | limiting in particular about the fluidity | liquidity of the said powder material for three-dimensional model | molding, According to the objective, it can select suitably. The fluidity of the three-dimensional modeling powder material can be measured using a conventionally known method, and examples thereof include a method of repose angle, degree of compression, outflow rate, and shear cell test.
The angle of repose is expressed by the angle between the slope of the mountain of the powder and the horizontal plane when the powder is dropped from a certain height and kept stable without spontaneous collapse, and is widely used in general. . As an example, it can be measured using a powder characteristic measuring device (Powder Tester PT-N type, manufactured by Hosokawa Micron Corporation). The repose angle of the three-dimensional modeling powder material of the present invention is preferably 55 ° or less, more preferably 40 ° or less, and particularly preferably 35 ° or less.
When the angle of repose exceeds this, when forming the layer of the powder material for three-dimensional modeling, unevenness of the surface of the layer becomes large or it becomes easy to form a slow aggregate, Dimensional accuracy may be reduced. It is known that the angle of repose is mainly influenced by particle diameter, particle shape, water content, humidity, and the like. The three-dimensional modeling powder material of the present invention is influenced by the degree of modification of the coated polyvinyl alcohol in addition to the particle diameter and shape, and the one with a lower degree of modification of 1,2-glycol bond is more preferable for the three-dimensional modeling powder material. In some cases, the fluidity is high and effective.

(立体造形材料セット)
本発明の立体造形材料セットは、本発明の立体造形用粉末材料と、立体造形用液体材料とを有し、更に必要に応じてその他の成分等を有してなる。
(3D modeling material set)
The three-dimensional modeling material set of the present invention includes the three-dimensional modeling powder material of the present invention and the three-dimensional modeling liquid material, and further includes other components as necessary.

本発明においては、例えば、前記立体造形用粉末材料の層を形成し、その上に前記立体造形用液体材料を供与し、前記立体造形用液体材料に含有される液体成分が、前記立体造形用粉末材料の表面に形成された被覆樹脂を溶解あるいは膨潤させ、これにより隣接する前記立体造形用粉末材料同士が接着する。これらの操作を繰り返し、乾燥することにより、立体造形物を得ることができる。この時使用される、前記立体造形用粉末材料及び前記立体造形用液体材料を、本発明において立体造形材料セットと称する。   In the present invention, for example, a layer of the three-dimensional modeling powder material is formed, and the three-dimensional modeling liquid material is provided thereon, and the liquid component contained in the three-dimensional modeling liquid material is used for the three-dimensional modeling. The coating resin formed on the surface of the powder material is dissolved or swollen, whereby the adjacent three-dimensional modeling powder materials are bonded to each other. By repeating these operations and drying, a three-dimensional model can be obtained. The three-dimensional modeling powder material and the three-dimensional modeling liquid material used at this time are referred to as a three-dimensional modeling material set in the present invention.

また、本発明の立体造形材料セットは、例えば、単に前記立体造形用粉末材料と前記立体造形用液体材料を所望の比率で混合し、得られたスラリーを型に注入したり、立体的に形づくることによっても立体造形物を得ることができ、これらのスラリーも立体造形材料セットに含まれる。すなわち、本発明の立体造形材料セットは、立体造形物を製造する方法に限らず、前記立体造形用粉末材料と前記立体造形用液体材料との組み合わせがすべて含まれる。   Further, the three-dimensional modeling material set of the present invention is, for example, simply mixing the three-dimensional modeling powder material and the three-dimensional modeling liquid material in a desired ratio, and pouring the obtained slurry into a mold or forming three-dimensionally. The three-dimensional modeled object can also be obtained, and these slurries are also included in the three-dimensional model material set. That is, the three-dimensional modeling material set of the present invention is not limited to the method of manufacturing a three-dimensional modeling object, and includes all combinations of the three-dimensional modeling powder material and the three-dimensional modeling liquid material.

<立体造形用液体材料>
前記立体造形用液体材料は、前記立体造形用粉末材料に含有される前記樹脂を溶解可能な液体成分を含み、架橋剤を含有することが好ましく、必要に応じてその他の成分等を含んでいてもよい。
<Liquid material for 3D modeling>
The three-dimensional modeling liquid material includes a liquid component capable of dissolving the resin contained in the three-dimensional modeling powder material, preferably includes a crosslinking agent, and includes other components as necessary. Also good.

前記立体造形用液体材料は、立体造形用粉末材料を硬化させるために用いる。なお、前記「硬化」とは、基材粒子同士が樹脂粒子を介して固着乃至凝集した状態を意味し、前記硬化により立体造形用粉末材料が一定の立体形状を保つことが可能となる。   The three-dimensional modeling liquid material is used to cure the three-dimensional modeling powder material. The “curing” means a state in which the base particles are fixed or agglomerated through the resin particles, and the three-dimensional modeling powder material can maintain a certain three-dimensional shape by the curing.

前記立体造形用粉末材料に含まれる樹脂粒子に前記立体造形用液体材料が付与されると、前記樹脂は前記立体造形用液体材料に含まれる前記液体成分により溶解すると共に、好ましくは前記立体造形用液体材料に含まれる前記架橋剤の作用により架橋する。   When the three-dimensional modeling liquid material is applied to the resin particles included in the three-dimensional modeling powder material, the resin is dissolved by the liquid component included in the three-dimensional modeling liquid material, and preferably for the three-dimensional modeling. Crosslinking is performed by the action of the crosslinking agent contained in the liquid material.

−液体成分−
前記立体造形用液体材料は、常温において液状であることから液体成分が含まれる。
前記液体成分としては、前記立体造形用粉末材料に含有される前記樹脂粒子を溶解させることが可能であれば、如何なる液体を用いることもできるが、水及び水溶性溶剤が好適に用いられ、特に水が主成分として用いられる。これにより、前記樹脂粒子の溶解性が高まり、高強度の立体造形物を製造することが可能になる。立体造形用液体材料全体に占める水の割合は、40質量%以上85質量%以下が好ましく、50質量%以上80質量%以下がより好ましい。
前記水の割合が、40質量%以上85質量%以下であると、立体造形用粉末材料の前記樹脂の溶解性が良好であり、立体造形物の強度を維持でき、待機時にインクジェットノズルが乾燥せず、液詰まりやノズル抜けが発生するのを防止できる。
-Liquid component-
The three-dimensional modeling liquid material contains a liquid component because it is liquid at room temperature.
As the liquid component, any liquid can be used as long as it is possible to dissolve the resin particles contained in the powder material for three-dimensional modeling, and water and a water-soluble solvent are preferably used. Water is used as the main component. Thereby, the solubility of the said resin particle increases and it becomes possible to manufacture a high-strength three-dimensional molded item. The proportion of water in the entire three-dimensional modeling liquid material is preferably 40% by mass to 85% by mass, and more preferably 50% by mass to 80% by mass.
When the ratio of the water is 40% by mass or more and 85% by mass or less, the solubility of the resin of the powder material for three-dimensional modeling is good, the strength of the three-dimensional model can be maintained, and the inkjet nozzle is dried during standby. Therefore, it is possible to prevent liquid clogging and nozzle missing.

前記水溶性溶剤は、特にインクジェットノズルを用いて前記立体造形用液体材料を吐出させる際、水分保持力や吐出安定性を高める上で有効である。これらが低下すると、ノズルが乾燥して、吐出が不安定になったり、液詰まりが発生し、立体造形物の強度や寸法精度の低下を引き起こす場合がある。これらの水溶性溶剤は、水よりも粘度や沸点が高いものが多く、これらは特に立体造形用液体材料の湿潤剤や乾燥防止剤、粘度調整剤としても機能させることができ、有効である。   The water-soluble solvent is particularly effective in increasing moisture retention and ejection stability when the liquid material for three-dimensional modeling is ejected using an inkjet nozzle. When these are lowered, the nozzle is dried, the ejection becomes unstable, or liquid clogging occurs, which may cause a decrease in strength and dimensional accuracy of the three-dimensional structure. Many of these water-soluble solvents have a higher viscosity and boiling point than water, and they are particularly effective because they can function as a wetting agent, an anti-drying agent, and a viscosity adjusting agent for a three-dimensional modeling liquid material.

前記水溶性溶剤は、特にインクジェットノズルを用いて前記立体造形用液体材料を吐出させる際、水分保持力や吐出安定性を高める上で有効である。これらが低下すると、ノズルが乾燥して、吐出が不安定になったり、液詰まりが発生し、立体造形物の強度や寸法精度の低下を引き起こす場合がある。これらの水溶性溶剤は、水よりも粘度や沸点が高いものが多く、これらは特に立体造形用液体材料の湿潤剤や乾燥防止剤、粘度調整剤としても機能させることができ、有効である。   The water-soluble solvent is particularly effective in increasing moisture retention and ejection stability when the liquid material for three-dimensional modeling is ejected using an inkjet nozzle. When these are lowered, the nozzle is dried, the ejection becomes unstable, or liquid clogging occurs, which may cause a decrease in strength and dimensional accuracy of the three-dimensional structure. Many of these water-soluble solvents have a higher viscosity and boiling point than water, and they are particularly effective because they can function as a wetting agent, an anti-drying agent, and a viscosity adjusting agent for a three-dimensional modeling liquid material.

−水溶性溶剤−
前記水溶性溶剤としては、水溶性を示す液体材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エタノール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2−ブタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,3−ブタンジオール、2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ピロリドン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ヘキサンジオール、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルピロリジノン、β−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、β−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクタム、エチレングリコール、エチレングリコール−n−ブチルエーテル、エチレングリコール−n−プロピルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、ジエチレングリコール、ジエチレングリコール−n−ヘキシルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジグリセリン、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジグリコール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコール、トリプロピレングリコール−n−プロピルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、プロピルプロピレンジグリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコール−n−ブチルエーテル、プロピレングリコール−t−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、脂肪族炭化水素、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸エチル等のエステル系溶剤、グリコールエーテル等のエーテル系溶剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Water-soluble solvent-
The water-soluble solvent is not particularly limited as long as it is a liquid material exhibiting water solubility, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, ethanol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2-butane Diol, 1,2-hexanediol, 1,2-pentanediol, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-butanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1 , 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2,3-butanediol, 2,4-pentanediol, 2,5-hexanediol, 2-ethyl -1,3-hexanediol, 2-pyrrolidone, 2-methyl-1,3-propanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 3-methyl-1,3 Butanediol, 3-methyl-1,3-hexanediol, N-methyl-2-pyrrolidone, N-methylpyrrolidinone, β-butoxy-N, N-dimethylpropionamide, β-methoxy-N, N-dimethylpropionamide , Γ-butyrolactone, ε-caprolactam, ethylene glycol, ethylene glycol-n-butyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol phenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, glycerin, diethylene glycol Diethylene glycol-n-hexyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, die Tylene glycol monomethyl ether, diglycerin, dipropylene glycol, dipropylene glycol n-propyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dimethyl sulfoxide, sulfolane, thiodiglycol, tetraethylene glycol, triethylene glycol, triethylene glycol ethyl ether, triethylene glycol Ethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol methyl ether, tripropylene glycol, tripropylene glycol-n-propyl ether, tripropylene glycol methyl ether, trimethylol ethane, trimethylol propane, propyl propylene diglycol, propylene glycol , Propylene glycol-n-butyl Ether, propylene glycol-t-butyl ether, propylene glycol phenyl ether, propylene glycol monoethyl ether, hexylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, aliphatic hydrocarbons, ketone solvents such as methyl ethyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, Examples include ether solvents such as glycol ethers. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記水溶性溶剤の含有量は、吐出安定性、樹脂の溶解性、及び立体造形物の乾燥性等の観点から、立体造形用液体材料全体に対して、5質量%以上60質量%以下が好ましく、10質量%以上50質量%以下がより好ましく、15質量%以上40質量%以下が更に好ましい。   The content of the water-soluble solvent is preferably 5% by mass or more and 60% by mass or less with respect to the entire liquid material for three-dimensional modeling from the viewpoints of discharge stability, resin solubility, and drying properties of the three-dimensional modeling. 10 mass% or more and 50 mass% or less are more preferable, and 15 mass% or more and 40 mass% or less are still more preferable.

−架橋剤−
前記架橋剤は、前記立体造形用粉末材料の基材の表面に被覆した樹脂と架橋させることで、得られる立体造形物の強度をより一層高めることが可能になるため有効である。
前記架橋剤としては、前記樹脂を架橋可能な性質を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属塩、金属錯体、有機ジルコニウム化合物、有機チタン化合物、キレート剤などが挙げられ、金属元素を含む金属化合物であることが好ましい。
前記有機ジルコニウム化合物としては、例えば、酸塩化ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、乳酸ジルコニウムアンモニウムなどが挙げられる。
前記有機チタン化合物としては、例えば、チタンアシレート、チタンアルコキシドなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-Crosslinking agent-
The crosslinking agent is effective because it can further increase the strength of the resulting three-dimensional structure by crosslinking with the resin coated on the surface of the base material of the three-dimensional modeling powder material.
The cross-linking agent is not particularly limited as long as it has a property capable of cross-linking the resin, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include metal salts, metal complexes, organic zirconium compounds, and organic titanium compounds. And a chelating agent, and a metal compound containing a metal element is preferable.
Examples of the organic zirconium compound include zirconium oxychloride, ammonium zirconium carbonate, zirconium ammonium lactate and the like.
Examples of the organic titanium compound include titanium acylate and titanium alkoxide.
These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

前記金属化合物としては、例えば、2価以上の陽イオン金属を水中で電離するものなどが好適に挙げられる。前記金属化合物の具体例としては、オキシ塩化ジルコニウム八水和物(4価)、水酸化アルミニウム(3価)、水酸化マグネシウム(2価)、チタンラクテートアンモニウム塩(4価)、塩基性酢酸アルミニウム(3価)、炭酸ジルコニウムアンモニウム塩(4価)、チタントリエタノールアミネート(4価)、グリオキシル酸塩、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩などが好適に挙げられる。これらの中でも、得られる立体造形物の強度が優れる点から、ジルコニウム化合物が好ましく、炭酸ジルコニウムアンモニウムが特に好ましい。
また、これらは市販品を使用することができ、該市販品としては、例えば、オキシ塩化ジルコニウム八水和物(第一稀元素化学工業株式会社製、酸塩化ジルコニウム)、水酸化アルミニウム(和光純薬工業株式会社製)、水酸化マグネシウム(和光純薬工業株式会社製)、チタンラクテートアンモニウム塩(マツモトファインケミカル株式会社製、オルガチックスTC−300)、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩(マツモトファインケミカル株式会社製、オルガチックスZC−300)、塩基性酢酸アルミニウム(和光純薬工業株式会社製)、ビスビニルスルホン化合物(富士ファインケミカル株式会社製、VS−B(K−FJC))、炭酸ジルコニウムアンモニウム塩(第一稀元素化学工業株式会社製、ジルコゾールAC−20)、チタントリエタノールアミネート(マツモトファインケミカル株式会社製、オルガチックスTC−400)、グリオキシル酸塩(Safelink SPM−01、日本合成化学工業株式会社製)、アジピン酸ジヒドラジド(大塚化学株式会社製)などが挙げられる。
Suitable examples of the metal compound include those that ionize divalent or higher cation metals in water. Specific examples of the metal compound include zirconium oxychloride octahydrate (tetravalent), aluminum hydroxide (trivalent), magnesium hydroxide (divalent), titanium lactate ammonium salt (tetravalent), basic aluminum acetate (Trivalent), zirconium carbonate ammonium salt (tetravalent), titanium triethanolamate (tetravalent), glyoxylate, zirconium lactate ammonium salt and the like are preferable. Among these, a zirconium compound is preferable, and ammonium zirconium carbonate is particularly preferable because the strength of the three-dimensional structure to be obtained is excellent.
Moreover, these can use a commercial item, As this commercial item, for example, a zirconium oxychloride octahydrate (Daiichi Rare Element Chemical Co., Ltd. product, zirconium oxychloride), aluminum hydroxide (Wako Pure) Yaku Kogyo Co., Ltd.), Magnesium Hydroxide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Titanium Lactate Ammonium Salt (Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., Orugatix TC-300), Zirconium Lactate Ammonium Salt (Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., Olga) Chicks ZC-300), basic aluminum acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), bisvinylsulfone compound (manufactured by Fuji Fine Chemical Co., Ltd., VS-B (K-FJC)), zirconium carbonate ammonium salt (first rare element) Chemical Industry Co., Ltd., Zircosol AC-20) Titanium triethanolaminate (manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., ORGATICS TC-400), glyoxylate (Safelink SPM-01, manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.), adipic acid dihydrazide (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.), etc. It is done.

なお、本発明における前記「架橋剤」とは、架橋対象(樹脂)の官能基と架橋反応可能な部位を有する化合物であり、架橋反応することで、自ら架橋対象間の架橋結合の結合部位の構成要素となるものである。したがって、例えば、パーオキサイド(有機過酸化物)や還元性物質のように、熱や光によって自らが分解することでフリーラジカルを発生し、不飽和単量体に付加し、二重結合を開くと同時に、新たなラジカル反応を発生しその工程を繰り返すことで高分子化を促進させたり、飽和化合物の炭素に結合している水素を引き抜いて、新たなラジカルを生成し、この生成したラジカル同士が再結合することで、この飽和化合物間の橋かけが形成されるといった、自らは架橋結合部位の構成要素にはならない、ラジカル反応を開始乃至促進させるための、所謂「開始剤」とは異なる概念であり、本発明における「架橋剤」とは明確に区別される。   The “crosslinking agent” in the present invention is a compound having a site capable of undergoing a crosslinking reaction with a functional group of a crosslinking target (resin). It is a component. Therefore, for example, like radicals (organic peroxides) and reducing substances, they generate free radicals when they themselves decompose by heat and light, add them to unsaturated monomers, and open double bonds. At the same time, a new radical reaction is generated and the process is repeated to promote polymerization, or hydrogen bonded to the carbon of the saturated compound is extracted to generate a new radical. Is different from so-called "initiators" for initiating or promoting radical reactions that themselves do not constitute components of cross-linking sites, such as the formation of a bridge between saturated compounds by recombination. It is a concept and is clearly distinguished from the “crosslinking agent” in the present invention.

前記立体造形用液体材料における前記架橋剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記立体造形用粉末材料における前記樹脂に対して、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、0.5質量%以上30質量%以下がより好ましい。
前記含有量が0.1質量%以上50質量%以下であると、前記液体材料が増粘したり、あるいはゲル化することがなく、得られる立体造形物の強度が向上する。
There is no restriction | limiting in particular as content of the said crosslinking agent in the said liquid material for three-dimensional model | molding, According to the objective, it can select suitably, For example, 0.1 with respect to the said resin in the said powder material for three-dimensional model | molding The mass% is preferably 50% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or more and 30% by mass or less.
When the content is 0.1% by mass or more and 50% by mass or less, the liquid material is not thickened or gelled, and the strength of the three-dimensional structure to be obtained is improved.

−その他の成分−
前記立体造形用液体材料は、その他の成分として、例えば、界面活性剤、湿潤剤、乾燥防止剤、粘度調整剤、浸透剤、消泡剤、pH調整剤、防腐剤、防黴剤、着色剤、保存剤、安定化剤など、従来公知の材料を制限なく添加することができる。これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
-Other ingredients-
The liquid material for three-dimensional modeling includes, for example, a surfactant, a wetting agent, an anti-drying agent, a viscosity adjusting agent, a penetrating agent, an antifoaming agent, a pH adjusting agent, an antiseptic, an antifungal agent, and a coloring agent. Conventionally known materials such as preservatives and stabilizers can be added without limitation. Among these, surfactants are preferable.

前記界面活性剤は、主に前記立体造形用液体材料の前記立体造形用粉末材料への濡れ性や浸透性、表面張力を制御する目的で使用される。
前記立体造形用液体材料に対する界面活性剤の含有量は、界面活性剤総量として、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.5質量%以上3質量%以下が更に好ましい。
前記界面活性剤の総量がこれよりも少ないと、立体造形用液体材料の立体造形用粉末材料への浸透性が低下し、立体造形物の強度が低下する場合がある。一方、界面活性剤の総量がこれよりも多いと、立体造形用液体材料の浸透性を適切に制御できなくなり、立体造形用液体材料が所望の領域を超えて染みわたり、得られる立体造形物の寸法精度が低下する場合がある。
The surfactant is mainly used for the purpose of controlling wettability, permeability and surface tension of the three-dimensional modeling liquid material to the three-dimensional modeling powder material.
The content of the surfactant with respect to the three-dimensional modeling liquid material is preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less as the total amount of the surfactant. 5 mass% or more and 3 mass% or less are still more preferable.
If the total amount of the surfactant is smaller than this, the permeability of the liquid material for three-dimensional modeling to the powder material for three-dimensional modeling may decrease, and the strength of the three-dimensional model may decrease. On the other hand, if the total amount of the surfactant is larger than this, the permeability of the three-dimensional modeling liquid material cannot be appropriately controlled, and the three-dimensional modeling liquid material permeates beyond the desired region, and the resulting three-dimensional modeling object Dimensional accuracy may be reduced.

前記立体造形用液体材料の調製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記水や水溶性溶剤などの液体成分に必要に応じて前記その他の成分を添加し、混合撹拌する方法が挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a preparation method of the said liquid material for three-dimensional model | molding, According to the objective, it can select suitably, For example, said other components are needed for liquid components, such as the said water and a water-soluble solvent, for example. The method of adding and mixing and stirring is mentioned.

(立体造形物の製造方法及び立体造形物製造装置)
本発明の立体造形物の製造方法は、粉末材料層形成工程と、液体材料供給工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
本発明の立体造形物製造装置は、粉末貯蔵槽と、粉末材料層形成手段と、液体材料供給手段とを有し、液体材料収容部を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の手段を有する。
(Manufacturing method and three-dimensional object manufacturing apparatus for three-dimensional object)
The manufacturing method of the three-dimensional molded item of this invention contains a powder material layer formation process and a liquid material supply process, and also includes another process as needed.
The three-dimensional structure manufacturing apparatus of the present invention preferably includes a powder storage tank, a powder material layer forming unit, and a liquid material supply unit, and preferably includes a liquid material container, and further includes other units as necessary. Have.

−粉末材料層形成工程及び粉末材料層形成手段−
前記粉末材料層形成工程は、本発明の立体造形用粉末材料セットにおける立体造形用粉末材料により前記粉末材料の層を形成する工程である。
前記粉末材料層形成手段は、立体造形用粉末材料の層を形成する手段である。
前記立体造形用粉末材料層は支持体上に形成されることが好ましい。
-Powder material layer forming step and powder material layer forming means-
The said powder material layer formation process is a process of forming the layer of the said powder material with the powder material for three-dimensional model | molding in the powder material set for three-dimensional model | molding of this invention.
The powder material layer forming means is means for forming a layer of powder material for three-dimensional modeling.
The three-dimensional modeling powder material layer is preferably formed on a support.

−−支持体−−
前記支持体としては、前記立体造形用粉末材料を載置することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記立体造形用粉末材料の載置面を有する台、特開2000−328106号公報の図1に記載の装置におけるベースプレート、などが挙げられる。
前記支持体の表面、即ち、前記立体造形用粉末材料を載置する載置面としては、例えば、平滑面であってもよいし、粗面であってもよく、また、平面であってもよいし、曲面であってもよいが、前記立体造形用粉末材料における前記有機材料が溶解し、前記架橋剤の作用によって架橋した際に、前記有機材料との親和性が低いことが好ましい。
前記載置面と、溶解し架橋した前記有機材料との親和性が、前記基材と、溶解し架橋した前記有機材料との親和性よりも低いと、得られた立体造形物を該載置面から取り外すことが容易である点で好ましい。
--- Support--
The support is not particularly limited as long as the three-dimensional modeling powder material can be placed thereon, can be appropriately selected according to the purpose, and has a table having a mounting surface for the three-dimensional modeling powder material. Examples thereof include a base plate in the apparatus shown in FIG. 1 of Japanese Utility Model Publication No. 2000-328106.
The surface of the support, that is, the mounting surface on which the three-dimensional modeling powder material is mounted, for example, may be a smooth surface, a rough surface, or a flat surface. Although it may be a curved surface, it is preferable that the affinity with the organic material is low when the organic material in the powder material for three-dimensional modeling is dissolved and crosslinked by the action of the crosslinking agent.
When the affinity between the placement surface and the dissolved and crosslinked organic material is lower than the affinity between the base material and the dissolved and crosslinked organic material, the obtained three-dimensional structure is placed. It is preferable in that it can be easily removed from the surface.

−−粉末材料層の形成−−
前記立体造形用粉末材料を前記支持体上に配置させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、薄層に配置させる方法としては、特許第3607300号公報に記載の選択的レーザー焼結方法に用いられる、公知のカウンター回転機構(カウンターローラー)などを用いる方法、前記立体造形用粉末材料をブラシ、ローラ、ブレード等の部材を用いて薄層に拡げる方法、前記立体造形用粉末材料の表面を押圧部材を用いて押圧して薄層に拡げる方法、公知の粉末積層造形装置を用いる方法、などが好適に挙げられる。
--Formation of powder material layer--
There is no restriction | limiting in particular as a method of arrange | positioning the said three-dimensional modeling powder material on the said support body, According to the objective, it can select suitably, For example, as a method of arrange | positioning in a thin layer, patent 3607300 gazette A method using a known counter rotation mechanism (counter roller) or the like used in the selective laser sintering method described in 1., and a method of spreading the three-dimensional modeling powder material into a thin layer using a member such as a brush, a roller, or a blade A method of pressing the surface of the powder material for three-dimensional modeling using a pressing member to expand the surface into a thin layer, a method of using a known powder additive manufacturing apparatus, and the like are preferable.

前記カウンター回転機構(カウンターローラー)、前記ブラシ乃至ブレード、前記押圧部材などを用いて、前記支持体上に前記立体造形用粉末材料を薄層に載置させるには、例えば、以下のようにして行うことができる。
即ち、外枠(「型」、「中空シリンダー」、「筒状構造体」などと称されることもある)内に、前記外枠の内壁に摺動しながら昇降可能に配置された前記支持体上に前記立体造形用粉末材料を、前記カウンター回転機構(カウンターローラー))、前記ブラシ、ローラ又はブレード、前記押圧部材などを用いて載置させる。このとき、前記支持体として、前記外枠内を昇降可能なものを用いる場合には、前記支持体を前記外枠の上端開口部よりも少しだけ下方の位置に配し、即ち、前記立体造形用粉末材料層の厚み分だけ下方に位置させておき、前記支持体上に前記立体造形用粉末材料を載置させる。以上により、前記立体造形用粉末材料を前記支持体上に薄層に載置させることができる。
In order to place the powder material for three-dimensional modeling in a thin layer on the support using the counter rotating mechanism (counter roller), the brush or blade, the pressing member, etc., for example, as follows: It can be carried out.
That is, the support disposed in the outer frame (sometimes referred to as “mold”, “hollow cylinder”, “tubular structure”, etc.) so as to be movable up and down while sliding on the inner wall of the outer frame. The three-dimensional modeling powder material is placed on the body using the counter rotation mechanism (counter roller), the brush, a roller or a blade, the pressing member, and the like. At this time, when using the support that can move up and down in the outer frame, the support is arranged at a position slightly lower than the upper end opening of the outer frame, that is, the three-dimensional modeling The three-dimensional modeling powder material is placed on the support by being positioned below the thickness of the powder material layer for use. By the above, the said three-dimensional modeling powder material can be mounted in a thin layer on the said support body.

なお、このようにして薄層に載置させた前記立体造形用粉末材料に対し、前記立体造形用液体材料を作用させると、当該層が硬化する(前記液体材料供給工程)。
ここで得られた薄層の硬化物上に、上記と同様にして、前記立体造形用粉末材料を薄層に載置させ、前記薄層に載置された該立体造形用粉末材料(層)に対し、前記立体造形用液体材料を作用させると、硬化が生じる。このときの硬化は、該薄層に載置された前記立体造形用粉末材料(層)においてのみならず、その下に存在する、先に硬化して得られた前記薄層の硬化物との間でも生じる。その結果、前記薄層に載置された前記立体造形用粉末材料(層)の約2層分の厚みを有する硬化物(立体造形物)が得られる。
In addition, if the said three-dimensional modeling liquid material is made to act on the said three-dimensional modeling powder material placed in the thin layer in this way, the said layer will harden | cure (the said liquid material supply process).
On the thin layer cured product obtained here, in the same manner as described above, the three-dimensional modeling powder material was placed in a thin layer, and the three-dimensional modeling powder material (layer) placed on the thin layer On the other hand, when the three-dimensional modeling liquid material is allowed to act, curing occurs. The hardening at this time is not only in the powder material (layer) for three-dimensional modeling placed on the thin layer, but also with the hardened product of the thin layer obtained by hardening first, which exists under the material. It also occurs between. As a result, a cured product (three-dimensional model) having a thickness of about two layers of the three-dimensional model powder material (layer) placed on the thin layer is obtained.

また、前記立体造形用粉末材料を前記支持体上に薄層に載置させるには、前記公知の粉末積層造形装置を用いて自動的にかつ簡便に行うこともできる。前記粉末積層造形装置は、一般に、前記立体造形用粉末材料を積層するためのリコーターと、前記立体造形用粉末材料を前記支持体上に供給するための可動式供給槽と、前記立体造形用粉末材料を薄層に載置し、積層するための可動式成形槽とを備える。前記粉末積層造形装置においては、前記供給槽を上昇させるか、前記成形槽を下降させるか、又はその両方によって、常に前記供給槽の表面は前記成形槽の表面よりもわずかに上昇させることができ、前記供給槽側から前記リコーターを用いて前記立体造形用粉末材料を薄層に配置させることができ、該リコーターを繰り返し移動させることにより、薄層の立体造形用粉末材料を積層させることができる。   Moreover, in order to mount the said powder material for three-dimensional modeling in a thin layer on the said support body, it can also carry out automatically and simply using the said well-known powder lamination modeling apparatus. The powder additive manufacturing apparatus generally includes a recoater for stacking the three-dimensional modeling powder material, a movable supply tank for supplying the three-dimensional modeling powder material onto the support, and the three-dimensional modeling powder. A movable molding tank for placing and laminating materials in a thin layer. In the powder additive manufacturing apparatus, the surface of the supply tank can always be slightly raised from the surface of the molding tank by raising the supply tank, lowering the molding tank, or both. The three-dimensional modeling powder material can be arranged in a thin layer from the supply tank side using the recoater, and the thin-layer three-dimensional modeling powder material can be laminated by repeatedly moving the recoater. .

前記立体造形用粉末材料層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、一層当たりの平均厚みで、30μm以上500μm以下が好ましく、60μm以上300μm以下がより好ましい。
前記厚みが、30μm以上であると、前記立体造形用粉末材料に前記立体造形用液体材料を付与して形成した立体造形用粉末材料(層)による硬化物(立体造形物)の強度が充分であり、その後の焼結等の処理乃至取扱い時に型崩れ等の問題が生じることがない、500μm以下であると、前記立体造形用粉末材料に前記立体造形用液体材料を付与して形成した立体造形用粉末材料(層)による硬化物(立体造形物)の寸法精度が向上する。
なお、前記平均厚みは、特に制限はなく、公知の方法に従って測定することができる。
The thickness of the powder material layer for three-dimensional modeling is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the average thickness per layer is preferably 30 μm or more and 500 μm or less, and 60 μm or more and 300 μm or less. More preferred.
When the thickness is 30 μm or more, the strength of the cured product (three-dimensional model) by the three-dimensional model powder material (layer) formed by applying the three-dimensional model liquid material to the three-dimensional model powder material is sufficient. 3D modeling formed by applying the liquid material for 3D modeling to the powder material for 3D modeling as it is 500 μm or less without causing problems such as loss of shape during subsequent processing such as sintering or handling. The dimensional accuracy of the cured product (three-dimensional model) by the powder material (layer) for use is improved.
The average thickness is not particularly limited and can be measured according to a known method.

−液体材料供給工程及び液体材料供給手段−
前記液体材料供給工程は、前記粉末材料層形成工程で形成した前記粉末材料の層に、本発明の立体造形材料セットにおける立体造形用液体材料を供給する工程である。
前記立体造形用液体材料が供給された前記粉末材料の層の所定の領域は、硬化する。
前記液体材料供給手段は、前記立体造形用粉末材料に含まれる樹脂粒子を溶解可能な立体造形用液体材料を前記粉末材料層に供給する手段である。
-Liquid material supply process and liquid material supply means-
The liquid material supplying step is a step of supplying the three-dimensional modeling liquid material in the three-dimensional modeling material set of the present invention to the powder material layer formed in the powder material layer forming step.
A predetermined region of the powder material layer supplied with the three-dimensional modeling liquid material is cured.
The liquid material supply means is means for supplying a three-dimensional modeling liquid material capable of dissolving the resin particles contained in the three-dimensional modeling powder material to the powder material layer.

前記立体造形用液体材料の前記粉末材料層への供給の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディスペンサ方式、スプレー方式、インクジェット方式などが挙げられる。なお、これらの方式を実施するには公知の装置を前記液体材料供給手段として好適に使用することができる。
これらの中でも、前記ディスペンサ方式は、液滴の定量性に優れるが、塗布面積が狭くなり、前記スプレー方式は、簡便に微細な吐出物を形成でき、塗布面積が広く、塗布性に優れるが、液滴の定量性が悪く、スプレー流による立体造形用粉末材料の飛散が発生する。このため、本発明においては、前記インクジェット方式が特に好ましい。前記インクジェット方式は、前記スプレー方式に比べ、液滴の定量性が良く、前記ディスペンサ方式に比べ、塗布面積が広くできる利点があり、複雑な立体形状を精度良くかつ効率よく形成し得る点で好ましい。
The method of supplying the three-dimensional modeling liquid material to the powder material layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a dispenser method, a spray method, and an ink jet method. In order to carry out these methods, a known apparatus can be suitably used as the liquid material supply means.
Among these, the dispenser method is excellent in droplet quantification, but the application area is narrow, and the spray method can easily form a fine discharge, the application area is wide, and the application property is excellent. The quantitative property of the droplets is poor, and the powder material for three-dimensional modeling is scattered by the spray flow. For this reason, in the present invention, the ink jet method is particularly preferable. The ink jet method is advantageous in that the quantitative property of droplets is better than the spray method, and there is an advantage that the application area can be widened compared with the dispenser method, and a complicated three-dimensional shape can be formed accurately and efficiently. .

前記インクジェット法による場合、前記液体材料供給手段は、前記インクジェット法により前記立体造形用液体材料を前記粉末材料層に付与可能なノズルを有する。なお、前記ノズルとしては、公知のインクジェットプリンターにおけるノズル(吐出ヘッド)を好適に使用することができ、また、前記インクジェットプリンターを前記立体造形用液体材料付与手段として好適に使用することができる。なお、前記インクジェットプリンターとしては、例えば、株式会社リコー製のSG7100、などが好適に挙げられる。前記インクジェットプリンターは、ヘッド部から一度に滴下できる立体造形用液体材料量が多く、塗布面積が広いため、塗布の高速化を図ることができる点で好ましい。
本発明においては、前記立体造形用液体材料を精度良くしかも高効率に付与可能な前記インクジェットプリンターを用いた場合においても、前記立体造形用液体材料が、粒子等の固形物や、樹脂等の高分子の高粘度材料を含有しないため、前記ノズル乃至そのヘッドにおいて目詰り等が発生せず、腐食等を生じさせることもなく、また、前記立体造形用粉末材料層に付与(吐出)された際、前記立体造形用粉末材料における前記樹脂粒子に効率良く浸透可能であるため、立体造形物の製造効率に優れ、しかも樹脂等の高分子成分が付与されることがないため、予定外の体積増加等を生じることがなく、寸法精度の良い硬化物が容易にかつ短時間で効率よく得られる点で有利である。
In the case of the ink jet method, the liquid material supply means includes a nozzle that can apply the three-dimensional modeling liquid material to the powder material layer by the ink jet method. In addition, as the nozzle, a nozzle (discharge head) in a known ink jet printer can be suitably used, and the ink jet printer can be suitably used as the three-dimensional modeling liquid material applying unit. In addition, as said inkjet printer, SG7100 by Ricoh Co., Ltd. etc. are mentioned suitably, for example. The inkjet printer is preferable in that the amount of liquid material for three-dimensional modeling that can be dropped from the head portion at a time is large and the application area is large, so that the application speed can be increased.
In the present invention, even when the ink jet printer capable of applying the three-dimensional modeling liquid material with high accuracy and high efficiency is used, the three-dimensional modeling liquid material is a solid material such as particles or a resin or the like. Since no high-viscosity molecular material is contained, clogging or the like does not occur in the nozzle or its head, corrosion does not occur, and when applied (discharged) to the three-dimensional modeling powder material layer Since the resin particles in the three-dimensional modeling powder material can efficiently penetrate, the manufacturing efficiency of the three-dimensional model is excellent, and no polymer component such as a resin is added. This is advantageous in that a cured product with good dimensional accuracy can be obtained easily and efficiently in a short time.

なお、前記立体造形用液体材料において前記架橋剤はpH調整剤としても機能し得る。前記立体造形用液体材料のpHとしては、前記インクジェット法で前記立体造形用液体材料を前記立体造形用粉末材料層に付与する場合には、用いるノズルのノズルヘッド部分の腐食や目詰り防止の観点からは、5(弱酸性)〜12(塩基性)が好ましく、8〜10(弱塩基性)がより好ましい。前記pHの調整のために公知のpH調整剤を使用してもよい。   In the three-dimensional modeling liquid material, the cross-linking agent can also function as a pH adjuster. As the pH of the three-dimensional modeling liquid material, when the three-dimensional modeling liquid material is applied to the three-dimensional modeling powder material layer by the ink jet method, the viewpoint of preventing corrosion and clogging of the nozzle head portion of the nozzle to be used. Is preferably 5 (weakly acidic) to 12 (basic), more preferably 8 to 10 (weakly basic). A known pH adjusting agent may be used for adjusting the pH.

−粉末貯蔵槽−
前記粉末貯蔵槽は、本発明の立体造形用粉末材料が貯蔵された部材であり、その大きさ、形状、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、貯留槽、袋、カートリッジ、タンクなどが挙げられる。
-Powder storage tank-
The powder storage tank is a member in which the powder material for three-dimensional modeling of the present invention is stored, and the size, shape, material, etc. are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. A storage tank, a bag, a cartridge, a tank, etc. are mentioned.

−立体造形用液体材料収容部−
前記立体造形用液体材料収容部は、前記立体造形用液体材料が収容された部材であり、その大きさ、形状、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、貯留槽、袋、カートリッジ、タンクなどが挙げられる。
-Liquid material container for 3D modeling-
The three-dimensional modeling liquid material container is a member in which the three-dimensional modeling liquid material is stored, and the size, shape, material, and the like thereof are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a storage tank, a bag, a cartridge, a tank, etc. are mentioned.

−その他の工程及びその他の手段−
前記その他の工程としては、例えば、乾燥工程、焼結工程、表面保護処理工程、塗装工程、などが挙げられる。
前記その他の手段としては、例えば、乾燥手段、焼結手段、表面保護処理手段、塗装手段、などが挙げられる。
-Other processes and other means-
Examples of the other steps include a drying step, a sintering step, a surface protection treatment step, and a painting step.
Examples of the other means include drying means, sintering means, surface protection treatment means, and painting means.

前記乾燥工程は、前記液体材料供給工程において得られた硬化物(立体造形物)を乾燥させる工程である。前記乾燥工程において、前記硬化物中に含まれる水分のみならず、有機物を除去(脱脂)してもよい。前記乾燥手段としては、例えば、公知の乾燥機などが挙げられる。
前記焼結工程は、前記液体材料供給工程において形成した硬化物(立体造形物)を焼結する工程である。前記焼結工程を行うことにより、前記硬化物を一体化された金属乃至セラミックスの成形物(立体造形物の焼結体)とすることができる。前記焼結手段としては、例えば、公知の焼結炉などが挙げられる。
前記表面保護処理工程は、前記液体材料供給工程において形成した硬化物(立体造形物)に保護層を形成等する工程である。この表面保護処理工程を行うことにより、前記硬化物(立体造形物)を例えばそのまま使用等することができる耐久性等を該硬化物(立体造形物)の表面に与えることができる。前記保護層の具体例としては、耐水性層、耐候性層、耐光性層、断熱性層、光沢層、などが挙げられる。前記表面保護処理手段としては、公知の表面保護処理装置、例えば、スプレー装置、コーティング装置などが挙げられる。 前記塗装工程は、前記液体材料供給工程において形成した硬化物(立体造形物)に塗装を行う工程である。前記塗装工程を行うことにより、前記硬化物(立体造形物)を所望の色に着色させることができる。前記塗装手段としては、公知の塗装装置、例えば、スプレー、ローラ、刷毛等による塗装装置などが挙げられる。
The said drying process is a process of drying the hardened | cured material (three-dimensional molded item) obtained in the said liquid material supply process. In the drying step, not only moisture contained in the cured product but also organic matter may be removed (degreasing). Examples of the drying means include known dryers.
The sintering step is a step of sintering the cured product (three-dimensional model) formed in the liquid material supply step. By performing the sintering step, the cured product can be formed into an integrated metal or ceramic molding (sintered three-dimensional model). Examples of the sintering means include a known sintering furnace.
The said surface protection treatment process is a process of forming a protective layer etc. on the hardened | cured material (three-dimensional molded item) formed in the said liquid material supply process. By performing this surface protection treatment step, it is possible to provide the surface of the cured product (three-dimensional model) with durability that allows the cured product (three-dimensional model) to be used as it is, for example. Specific examples of the protective layer include a water resistant layer, a weather resistant layer, a light resistant layer, a heat insulating layer, and a glossy layer. Examples of the surface protection treatment means include known surface protection treatment devices such as a spray device and a coating device. The coating process is a process of coating the cured product (three-dimensional model) formed in the liquid material supply process. By performing the coating step, the cured product (three-dimensional model) can be colored in a desired color. Examples of the coating means include known coating apparatuses, such as a coating apparatus using a spray, a roller, a brush, and the like.

ここで、図1A〜図1Fに、本発明の立体造形材料セットを用いて、立体造形物を製造するためのプロセスの概略図の一例を示す。
図1A〜図1Fに示される立体造形物製造装置は、造形用粉末貯蔵槽1と供給用粉末貯蔵槽2とを有し、これらの粉末貯蔵槽は、それぞれ上下に移動可能なステージ3を有し、該ステージ3上に本発明の立体造形用粉末材料を載置し、前記立体造形用粉末材料からなる層を形成する。造形用粉末貯蔵槽1の上には、前記粉末貯蔵槽内の立体造形用粉末材料に向けて立体造形用液体材料6を吐出する立体造形用液体材料供給手段5を有し、更に、供給用粉末貯蔵槽2から造形用粉末貯蔵槽1に立体造形用粉末材料を供給すると共に、造形用粉末貯蔵槽1の立体造形用粉末材料(層)表面を均すことが可能な立体造形用粉末材料層形成手段4(以下、「リコーター」とも称する)を有する。
Here, in FIG. 1A-FIG. 1F, an example of the schematic of the process for manufacturing a three-dimensional molded item is shown using the three-dimensional modeling material set of this invention.
1A to 1F includes a modeling powder storage tank 1 and a supply powder storage tank 2, and each of these powder storage tanks has a stage 3 that can move up and down. And the powder material for three-dimensional modeling of this invention is mounted on this stage 3, and the layer which consists of the said powder material for three-dimensional modeling is formed. On the powder storage tank 1 for modeling, it has the liquid material supply means 5 for three-dimensional modeling which discharges the liquid material 6 for three-dimensional modeling toward the powder material for three-dimensional modeling in the said powder storage tank, and also for supply 3D modeling powder material capable of leveling the surface of the 3D modeling powder material (layer) in the modeling powder storage tank 1 while supplying the 3D modeling powder material from the powder storage tank 2 to the modeling powder storage tank 1 It has a layer forming means 4 (hereinafter also referred to as “recoater”).

図1A及び図1Bは、供給用粉末貯蔵槽2から造形用粉末貯蔵槽1に立体造形用粉末材料を供給するとともに、平滑な表面を有する立体造形用粉末材料層を形成する工程を示す。造形用粉末貯蔵槽1及び供給用粉末貯蔵槽2の各ステージ3を制御し、所望の層厚になるようにギャップを調整し、前記立体造形用粉末材料層形成手段4を供給用粉末貯蔵槽2から造形用粉末貯蔵槽1に移動させることにより、造形用粉末貯蔵槽1に立体造形用粉末材料層が形成される。
図1Cは、造形用粉末貯蔵槽1の立体造形用粉末材料層上に前記立体造形用液体材料供給手段5を用いて、立体造形用液体材料6を滴下する工程を示す。この時、立体造形用粉末材料層上に立体造形用液体材料6を滴下する位置は、立体造形物を幾層もの平面にスライスした二次元画像データ(スライスデータ)により決定される。
図1D及び図1Eは、供給用粉末貯蔵槽2のステージ3を上昇させ、造形用粉末貯蔵槽1のステージ3を降下させ、所望の層厚になるようにギャップを制御し、再び前記立体造形用粉末材料層形成手段4を供給用粉末貯蔵槽2から造形用粉末貯蔵槽1に移動させることにより、造形用粉末貯蔵槽1に新たに立体造形用粉末材料層が形成される。
図1Fは、再び造形用粉末貯蔵槽1の立体造形用粉末材料層上に前記立体造形用液体材料供給手段5を用いて、立体造形用液体材料6を滴下する工程である。
これらの一連の工程を繰り返し、必要に応じて乾燥させ、立体造形用液体材料が付着していない立体造形用粉末材料を除去することによって、立体造形物を得ることができる。
1A and 1B show a process of supplying a three-dimensional modeling powder material from the supply powder storage tank 2 to the modeling powder storage tank 1 and forming a three-dimensional modeling powder material layer having a smooth surface. Each stage 3 of the powder storage tank 1 for modeling and the powder storage tank 2 for supply is controlled, the gap is adjusted so as to have a desired layer thickness, and the powder material layer forming means 4 for three-dimensional modeling is used as the powder storage tank for supply By moving from 2 to the modeling powder storage tank 1, the three-dimensional modeling powder material layer is formed in the modeling powder storage tank 1.
FIG. 1C shows a step of dropping the three-dimensional modeling liquid material 6 onto the three-dimensional modeling powder material layer of the modeling powder storage tank 1 by using the three-dimensional modeling liquid material supply means 5. At this time, the position where the three-dimensional modeling liquid material 6 is dropped on the three-dimensional modeling powder material layer is determined by two-dimensional image data (slice data) obtained by slicing the three-dimensional modeling object into several planes.
1D and 1E show that the stage 3 of the supply powder storage tank 2 is raised, the stage 3 of the modeling powder storage tank 1 is lowered, the gap is controlled so as to obtain a desired layer thickness, and the three-dimensional modeling is performed again. By moving the powder material layer forming means 4 for supply from the powder storage tank 2 for supply to the powder storage tank 1 for modeling, a powder material layer for three-dimensional modeling is newly formed in the powder storage tank 1 for modeling.
FIG. 1F is a step of dropping the three-dimensional modeling liquid material 6 onto the three-dimensional modeling powder material layer of the modeling powder storage tank 1 again using the three-dimensional modeling liquid material supply means 5.
By repeating these series of steps, drying as necessary, and removing the three-dimensional modeling powder material to which the three-dimensional modeling liquid material is not attached, a three-dimensional modeled object can be obtained.

図2A〜図2Fは、本発明の立体造形材料セットを用いて、立体造形物を製造するためのプロセス概略図の他の一例を示す。図2A〜図2Fの立体造形物製造装置は、原理的には図1A〜図1Fと同じものであるが、立体造形用粉末材料の供給機構が異なる。
図2A及び図2Bは、供給用粉末貯蔵槽2から造形用粉末貯蔵槽1に立体造形用粉末材料を供給するとともに、平滑な表面を有する立体造形用粉末材料層を形成する工程を示す。造形用粉末貯蔵槽1に立体造形用粉末材料が供給された後、所望の層厚になるようにギャップを調整し、立体造形用粉末材料層形成手段4を移動させることにより、造形用粉末貯蔵槽1に立体造形用粉末材料層が形成される。
図2Cは、造形用粉末貯蔵槽1の立体造形用粉末材料層上に前記立体造形用液体材料供給手段5を用いて、立体造形用液体材料6を滴下する工程を示す。この時、立体造形用粉末材料層上に立体造形用液体材料6を滴下する位置は、立体造形物を幾層もの平面にスライスした二次元画像データ(スライスデータ)により決定される。
図2D及び図2Eは、造形用粉末貯蔵槽1のステージ3を降下させ、再び供給用粉末貯蔵槽2より造形用粉末貯蔵槽1に立体造形用粉末材料を供給し、所望の層厚になるようにギャップを制御し、再び前記立体造形用粉末材料層形成手段4を移動させることにより、造形用粉末貯蔵槽1に新たに立体造形用粉末材料層が形成される。
図2Fは、再び造形用粉末貯蔵槽1の立体造形用粉末材料層上に前記立体造形用液体材料供給手段5を用いて、立体造形用液体材料6を滴下する工程である。
これらの一連の工程を繰り返し、必要に応じて乾燥させ、立体造形用液体材料が付着していない立体造形用粉末材料を除去することによって、立体造形物を得ることができる。
図2A〜図2Fに示す構成の立体造形物製造装置は、よりコンパクトにできるメリットを有する。なお、これらは立体造形物を製造するプロセスを示す一例であって、本発明はこれらに限定されるものではない。
Drawing 2A-Drawing 2F show other examples of a process schematic diagram for manufacturing a solid fabrication thing using a solid fabrication material set of the present invention. 2A to 2F are in principle the same as those of FIGS. 1A to 1F, but the supply mechanism of the powder material for three-dimensional modeling is different.
2A and 2B show a process of supplying a three-dimensional modeling powder material from the supply powder storage tank 2 to the modeling powder storage tank 1 and forming a three-dimensional modeling powder material layer having a smooth surface. After the powder material for three-dimensional modeling is supplied to the powder storage tank 1 for modeling, the powder is stored for modeling by adjusting the gap so as to have a desired layer thickness and moving the powder material layer forming means 4 for three-dimensional modeling. A three-dimensional modeling powder material layer is formed in the tank 1.
FIG. 2C shows a step of dropping the three-dimensional modeling liquid material 6 onto the three-dimensional modeling powder material layer of the modeling powder storage tank 1 using the three-dimensional modeling liquid material supply means 5. At this time, the position where the three-dimensional modeling liquid material 6 is dropped on the three-dimensional modeling powder material layer is determined by two-dimensional image data (slice data) obtained by slicing the three-dimensional modeling object into several planes.
2D and 2E, the stage 3 of the modeling powder storage tank 1 is lowered, and the three-dimensional modeling powder material is again supplied from the supply powder storage tank 2 to the modeling powder storage tank 1 to obtain a desired layer thickness. By controlling the gap and moving the three-dimensional modeling powder material layer forming means 4 again, a three-dimensional modeling powder material layer is newly formed in the modeling powder storage tank 1.
FIG. 2F is a step of dropping the three-dimensional modeling liquid material 6 onto the three-dimensional modeling powder material layer of the modeling powder storage tank 1 again using the three-dimensional modeling liquid material supply means 5.
By repeating these series of steps, drying as necessary, and removing the three-dimensional modeling powder material to which the three-dimensional modeling liquid material is not attached, a three-dimensional modeled object can be obtained.
The three-dimensional structure manufacturing apparatus having the configuration shown in FIGS. 2A to 2F has an advantage that it can be made more compact. In addition, these are examples which show the process which manufactures a three-dimensional molded item, Comprising: This invention is not limited to these.

ここで、本発明の立体造形物製造装置は、具体的には、供給用粉末貯蔵槽(以下、「供給槽」と称することもある)、及び造形用粉末貯蔵槽(以下、「造形槽」と称することもある)と、ローラと粉末除去板からなる立体造形用粉末材料層形成手段と、ヘッド及びヘッドクリーニング機構からなる立体造形用液体材料供給手段を備えており、更に必要に応じて、粉末材料収容部等のその他の部材を備えている。   Here, the three-dimensional structure manufacturing apparatus of the present invention specifically includes a powder storage tank for supply (hereinafter also referred to as “supply tank”) and a powder storage tank for modeling (hereinafter “modeling tank”). 3D modeling powder material layer forming means comprising a roller and a powder removing plate, and three-dimensional modeling liquid material supply means comprising a head and a head cleaning mechanism, and if necessary, Other members such as a powder material container are provided.

前記粉末貯蔵槽は、供給用・造形用を備えたタンク状又は箱型を成しており、その底面部のステージが鉛直方向に昇降可能となっている。また、前記供給槽と前記造形槽は隣接して設けられており、前記造形槽のステージ上で立体造形物が形成される。前記供給槽のステージを上げ、充填されている粉末材料を、平坦化ローラからなる立体造形用粉末材料層形成手段を利用して前記供給槽のステージ上に粉末材料を供給する。前記立体造形用粉末材料層形成手段は、前記供給槽と前記造形槽のステージ上に積載された粉末材料の上面を平坦化し、粉末材料層を形成する。
ヘッドを用いた立体造形用液体材料供給手段を利用して、ステージ上に形成された立体造形用粉末材料層に立体造形用液体材料を吐出する。ヘッドクリーニング機構は、ヘッドに密着して立体造形用液体材料を吸引し、吐出口をワイプする。
The powder storage tank has a tank shape or a box shape provided for supply and modeling, and the stage on the bottom surface of the powder storage tank can be moved up and down in the vertical direction. Moreover, the said supply tank and the said modeling tank are provided adjacently, and a three-dimensional molded item is formed on the stage of the said modeling tank. The stage of the supply tank is raised, and the filled powder material is supplied onto the stage of the supply tank using a three-dimensional modeling powder material layer forming means including a flattening roller. The three-dimensional modeling powder material layer forming means flattens the upper surface of the powder material loaded on the supply tank and the stage of the modeling tank, thereby forming a powder material layer.
The liquid material for three-dimensional modeling is discharged to the powder material layer for three-dimensional modeling formed on the stage using the three-dimensional modeling liquid material supply means using the head. The head cleaning mechanism is in close contact with the head, sucks the liquid material for three-dimensional modeling, and wipes the discharge port.

ここで、図3に立体造形物製造装置の粉末貯蔵槽100の概略図を示す。前記粉末貯蔵槽100は、箱型形状を成し、供給槽102と造形槽101の2つの上面が開放された槽を備えている。
前記供給槽102と前記造形槽101のそれぞれの内側には、ステージが昇降可能に保持される。ステージの側面はそれぞれの槽の枠に接するようにして配置され、ステージの上面は水平に保たれている。これらの粉末貯蔵槽100の周りには上面が開放された凹形状である粉末落下口103が設けられている。前記粉末落下口103には、粉末材料層を形成する際に平坦化ローラによって集積された余剰粉末材料が落下する。粉末落下口103に落下した余剰粉末は、必要に応じて作業者もしくは吸引機構などによって、造形槽101の上方に位置する粉末供給部内に戻される。
Here, the schematic of the powder storage tank 100 of a three-dimensional molded item manufacturing apparatus is shown in FIG. The powder storage tank 100 has a box shape and includes a tank in which two upper surfaces of a supply tank 102 and a modeling tank 101 are opened.
Inside each of the supply tank 102 and the modeling tank 101, a stage is held so as to be movable up and down. The side surfaces of the stage are arranged so as to contact the frame of each tank, and the upper surface of the stage is kept horizontal. Around these powder storage tanks 100, a powder drop port 103 having a concave shape with an open upper surface is provided. When the powder material layer is formed, surplus powder material collected by the flattening roller falls on the powder dropping port 103. The surplus powder that has fallen to the powder dropping port 103 is returned to the powder supply unit located above the modeling tank 101 by an operator or a suction mechanism as necessary.

粉末材料収容部(図示を省略)は、タンク状を成しており、前記供給槽102の上方に配置されている。造形の初期動作時や前記供給槽102の粉末材料量が減少した場合、タンク内の粉末を前記供給槽102に供給する。粉末供給のための粉末搬送方法としては、スクリューを利用したスクリューコンベア方式や、エアーを利用した空気輸送方式などが挙げられる。
平坦化ローラ(図示を省略)は、粉末材料を前記供給槽102から前記造形槽101へと搬送させ、所定の厚み(例えば、厚み(Δt1−Δt2))の粉末材料層を形成する機能を有している。前記平坦化ローラは、図3に示すように、前記造形槽101及び前記供給槽102の内寸(即ち、「粉末材料が供される部分又は仕込まれている部分」の幅)よりも長い棒材であり、両端が往復動装置に支持されている。前記平坦化ローラは、回転しながら前記供給槽102の外側から前記供給槽102及び前記造形槽101の上方を通過するようにして水平移動し、これにより粉末材料を前記造形槽101上へと供給できる。具体的には、前記供給槽102のステージを上昇、前記造形槽101のステージを下降させる。
The powder material container (not shown) has a tank shape and is disposed above the supply tank 102. During the initial operation of modeling or when the amount of powder material in the supply tank 102 decreases, the powder in the tank is supplied to the supply tank 102. Examples of the powder conveying method for supplying powder include a screw conveyor method using a screw and an air transportation method using air.
The flattening roller (not shown) has a function of transporting the powder material from the supply tank 102 to the modeling tank 101 and forming a powder material layer having a predetermined thickness (for example, thickness (Δt1−Δt2)). doing. As shown in FIG. 3, the flattening roller is a bar longer than the inner dimensions of the modeling tank 101 and the supply tank 102 (that is, the width of the “part where the powder material is provided or charged”). It is a material, and both ends are supported by the reciprocating device. The flattening roller moves horizontally from the outside of the supply tank 102 while rotating so as to pass over the supply tank 102 and the modeling tank 101, thereby supplying the powder material onto the modeling tank 101. it can. Specifically, the stage of the supply tank 102 is raised and the stage of the modeling tank 101 is lowered.

この際、前記造形槽101の最上粉末材料層と前記平坦化ローラの下部(下方接線部)との間隔がΔt1となるようにステージの下降距離を設定することが好ましい。本実施形態では、前記Δt1が50μm以上300μm以下であることが好ましく、例えば、約150μmである。
次いで、前記供給槽102の上面レベルよりも上方に位置する粉末を、前記平坦化ローラを回転・移動することで造形槽へと供給し、造形槽101のステージ上に所定の厚みΔt1の粉末層を形成する。ここで、前記平坦化ローラは、造形槽101及び供給槽102の上面レベルとの距離を一定に保って移動できるようになっている。一定に保って移動できる結果、平坦化ローラで粉末を造形槽101の上へと搬送させつつ、造形槽101上、又は既に形成された造形槽101の上に均一厚みの粉末材料層を形成できる。
At this time, it is preferable to set the lowering distance of the stage so that the distance between the uppermost powder material layer of the modeling tank 101 and the lower portion (downward tangent portion) of the flattening roller is Δt1. In the present embodiment, the Δt1 is preferably 50 μm or more and 300 μm or less, for example, about 150 μm.
Next, the powder positioned above the upper surface level of the supply tank 102 is supplied to the modeling tank by rotating and moving the flattening roller, and a powder layer having a predetermined thickness Δt1 is formed on the stage of the modeling tank 101. Form. Here, the flattening roller can move while maintaining a constant distance from the upper surface level of the modeling tank 101 and the supply tank 102. As a result of being kept constant, the powder material layer having a uniform thickness can be formed on the modeling tank 101 or on the already formed modeling tank 101 while conveying the powder onto the modeling tank 101 with a flattening roller. .

前記平坦化ローラは、粉末材料の搬送のためには、水平移動する方向に対してカウンター方向(逆回転)に回転することが好ましいが、粉末材料の密度向上のためにカウンター方向とは反対方向(順回転)に回転することも可能である。また、一度ローラを逆回転しながら水平移動した後、造形槽101のステージをΔt2上昇させ、ローラを順回転しながら水平移動することで、粉末の搬送と密度向上効果を得ることもできる。本実施形態では、Δt2が50μm以上100μm以下であることが好ましく、例えば、約50μmである。この(Δt1−Δt2)が造形層101の厚み、つまり積層ピッチに相当する。   The flattening roller preferably rotates in the counter direction (reverse rotation) with respect to the horizontal movement direction for conveying the powder material, but in the opposite direction to the counter direction in order to improve the density of the powder material. It is also possible to rotate (forward rotation). Further, after the roller is horizontally moved while rotating in the reverse direction, the stage of the modeling tank 101 is raised by Δt2, and the roller is moved horizontally while being rotated in the forward direction, thereby obtaining the effect of conveying powder and improving the density. In the present embodiment, Δt2 is preferably 50 μm or more and 100 μm or less, for example, about 50 μm. This (Δt1-Δt2) corresponds to the thickness of the modeling layer 101, that is, the stacking pitch.

また、前記平坦化ローラには付着した粉末材料を除去するための粉末除去板を設けることが好ましい。前記粉末除去板は、平坦化した領域にローラに付着した粉末の飛散を防止するために、粉末未平坦化領域であり、かつローラ回転中心以下の位置でローラに接するように設けるのが望ましい。なお、前記平坦化部材はローラだけではなく、角材のブレードでも可能である。前記粉末材料の特性(例えば、粒子の凝縮度合いや流動性など)や、粉末材料の保存状態(例えば、高湿度環境での保存)に応じて、平坦化部材の選定や駆動条件を変更できる。また、高密度化条件も同様に駆動条件を変更できる。   The planarizing roller is preferably provided with a powder removing plate for removing the adhering powder material. In order to prevent the powder adhering to the roller from scattering in the flattened region, the powder removing plate is preferably a non-planarized region of the powder and in contact with the roller at a position below the roller rotation center. The flattening member can be not only a roller but also a square blade. Depending on the characteristics of the powder material (for example, the degree of particle condensation and fluidity) and the storage state of the powder material (for example, storage in a high humidity environment), the selection of the planarizing member and the driving conditions can be changed. Further, the driving conditions can be changed in the same way for the densification conditions.

ヘッドは、シアンヘッド、マゼンタヘッド、イエローヘッド、ブラックヘッド、及びクリアヘッドを備えている。立体造形物製造装置の内部には、シアン造形液体材料、マゼンタ造形液体材料、イエロー造形液体材料、ブラック造形液体材料、及びクリア造形液体材料の各々を収容した複数のタンクが装着されている。ヘッドが備える各色のヘッドの各々は、可撓性を有するチューブ(図示せず)によって、対応する色の液体材料を収容したタンクに接続されている。ヘッドは制御によって、各色の液体材料を粉末材料層に吐出する。なお、ヘッド数や吐出する液体材料の種類は変更できる。   The head includes a cyan head, a magenta head, a yellow head, a black head, and a clear head. Inside the three-dimensional model manufacturing apparatus, a plurality of tanks containing each of a cyan modeling liquid material, a magenta modeling liquid material, a yellow modeling liquid material, a black modeling liquid material, and a clear modeling liquid material are mounted. Each color head included in the head is connected to a tank containing a liquid material of the corresponding color by a flexible tube (not shown). The head discharges the liquid material of each color to the powder material layer under control. The number of heads and the type of liquid material to be ejected can be changed.

例えば、立体造形物に色づけが不要である場合は、クリアヘッドのみをセットし、クリア造形液体材料のみを吐出してもよい。ヘッドは、ガイドレールを利用してY軸、Z軸方向に移動することができる。そして、前記平坦化ローラによって供給槽及び造形槽の表面を平坦化、高密度化している場合、ヘッドは干渉しない位置に退避することができる。
ヘッドによって吐出された液体材料が粉末材料と混合されると、粉末材料に含まれる樹脂が溶解し、隣接する粉末材料同士が結合する。その結果、厚み(Δt1−Δt2)の造形層が形成される。
For example, when coloring is not required for the three-dimensional model, only the clear head may be set and only the clear modeling liquid material may be discharged. The head can move in the Y-axis and Z-axis directions using the guide rail. When the surfaces of the supply tank and the modeling tank are flattened and densified by the flattening roller, the head can be retracted to a position where it does not interfere.
When the liquid material discharged by the head is mixed with the powder material, the resin contained in the powder material is dissolved, and adjacent powder materials are bonded to each other. As a result, a modeling layer having a thickness (Δt1−Δt2) is formed.

次いで、上述した粉末供給工程、平坦化工程、高密度化工程、及びヘッドによる液体材料吐出工程を繰り返して新たな造形層を形成する。この際、新たな造形層とその下層の造形層とは一体化して立体造形物の一部を構成する。以後、粉末材料の供給・平坦化工程、高密度化工程、ヘッドによる液体材料吐出工程を必要な回数繰り返すことによって、立体造形物を完成させる。   Next, a new modeling layer is formed by repeating the above-described powder supply process, planarization process, densification process, and liquid material discharge process using the head. At this time, the new modeling layer and the lower modeling layer are integrated to form a part of the three-dimensional modeled object. Thereafter, the three-dimensional object is completed by repeating the powder material supply / flattening step, the densification step, and the liquid material discharging step by the head as many times as necessary.

ヘッドクリーニング機構は、主にキャップとワイパーブレードで構成されている。キャップをヘッド下方のノズル面に密着させ、ノズルから液体材料を吸引する。ノズルに詰まった粉末材料の排出や高粘度化した液体材料を排出するためである。その後、ノズルのメニスカス形成(ノズル内は負圧状態である)のため、ノズル面をワイプ(拭き取り)する。また、ヘッドクリーニング機構は、液体材料の吐出が行われない場合にヘッドのノズル面を覆い、粉末材料がノズルに混入することや液体材料が乾燥することを防止する。
なお、使用する粉末材料の材質や粒径、要求される精度に応じて、粉末材料層の厚みや平坦化手段の駆動条件や、高密度化駆動条件は適宜変更してよい。
The head cleaning mechanism is mainly composed of a cap and a wiper blade. The cap is brought into close contact with the nozzle surface below the head, and the liquid material is sucked from the nozzle. This is because the powder material clogged in the nozzle is discharged or the liquid material having a high viscosity is discharged. Thereafter, the nozzle surface is wiped (wiped) to form a meniscus for the nozzle (the inside of the nozzle is in a negative pressure state). The head cleaning mechanism covers the nozzle surface of the head when the liquid material is not discharged, and prevents the powder material from being mixed into the nozzle and the liquid material from drying.
Note that the thickness of the powder material layer, the driving condition of the flattening means, and the high density driving condition may be appropriately changed according to the material and particle size of the powder material to be used and the required accuracy.

<立体造形物の脱脂及び焼結>
得られた立体造形物は、必要に応じて脱脂、及び焼結される。
前記脱脂とは、樹脂分を除去する処理のことを示す。前記脱脂処理において、樹脂分を十分に除去しておかなければ、その後の焼結処理において、立体焼結物に変形や亀裂が生じる場合がある。前記脱脂する方法としては、例えば、昇華法、溶剤抽出法、自然乾燥法、加熱法などが挙げられる。これらの中でも、加熱法が好ましい。
前記加熱法は、得られた立体造形物を脱脂が可能な温度で熱処理する方法である。大気雰囲気で行う他、必要に応じて、真空又は減圧雰囲気、非酸化性雰囲気、加圧雰囲気、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、水素ガス、アンモニア分解ガス等のガス雰囲気で熱処理する方法も用いられる。脱脂処理の温度や時間は、基材や樹脂によって適宜設定することが可能であるが、本発明の立体造形用粉末材料は、樹脂に前記ポリビニルアルコールを使用しているため、比較的脱脂処理温度が低く、時間を短縮することが可能であり、立体焼結物の製造効率が高まる点で有効である。
また、このような熱処理による脱脂は、複数の工程に分けて行うことも可能であり、有効である。例えば、前半と後半で熱処理温度を変えたり、低温と高温を繰り返し行ったりすることも可能である。
<Degreasing and sintering of 3D objects>
The obtained three-dimensional model is degreased and sintered as necessary.
The degreasing means a treatment for removing a resin component. If the resin component is not sufficiently removed in the degreasing treatment, deformation and cracks may occur in the three-dimensional sintered product in the subsequent sintering treatment. Examples of the degreasing method include a sublimation method, a solvent extraction method, a natural drying method, and a heating method. Among these, the heating method is preferable.
The heating method is a method of heat-treating the obtained three-dimensional structure at a temperature at which degreasing is possible. In addition to performing in an air atmosphere, a method of heat treatment in a vacuum or reduced pressure atmosphere, a non-oxidizing atmosphere, a pressurized atmosphere, or a gas atmosphere such as nitrogen gas, argon gas, hydrogen gas, or ammonia decomposition gas is also used as necessary. Although the temperature and time of the degreasing treatment can be appropriately set depending on the base material and the resin, the three-dimensional modeling powder material of the present invention uses the polyvinyl alcohol as a resin, and therefore has a relatively degreasing temperature. Is low, it is possible to shorten the time, and is effective in that the production efficiency of the three-dimensional sintered product is increased.
Moreover, degreasing by such heat treatment can be performed in a plurality of steps and is effective. For example, it is possible to change the heat treatment temperature in the first half and the second half, or to repeatedly perform low and high temperatures.

なお、樹脂は脱脂処理によって完全に除去されなくてもよく、脱脂処理の完了時点で、その一部が残存していてもよい。一方、焼結とは、粉末を高温で固結する方法を言う。前述の脱脂処理によって得られた脱脂物を焼結炉で焼結させることにより、立体焼結物を得ることができる。焼結することにより、立体造形用粉末材料の基材は拡散並びに粒成長し、全体として緻密で空隙の少ない高強度の立体焼結物を得ることができる。
焼結時の温度や時間、雰囲気、昇温速度などの条件は、基材の組成や立体造形物の脱脂状態、サイズや形状等により適宜設定される。但し、焼結温度が低すぎると、焼結が十分に進行せず、立体焼結物の強度や密度が低下する場合がある。一方、焼結温度が高すぎると、立体焼結物の寸法精度が低下する場合がある。焼結雰囲気は、特に限定されないが、大気雰囲気の他、真空又は減圧雰囲気、非酸化性雰囲気、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気で行うことも可能である。
また、焼結は、2段階又はそれ以上で行ってもよい。例えば、焼結条件の異なる一次焼結と二次焼結とを行ったり、一次焼結と二次焼結の焼結温度や時間、焼結雰囲気を変更したりすることも可能である。
The resin may not be completely removed by the degreasing treatment, and a part of the resin may remain at the time when the degreasing treatment is completed. On the other hand, sintering refers to a method in which powder is consolidated at a high temperature. A three-dimensional sintered product can be obtained by sintering the degreased product obtained by the aforementioned degreasing treatment in a sintering furnace. By sintering, the base material of the powder material for three-dimensional modeling is diffused and grain-grown, and a high-strength three-dimensional sintered product with a dense and few voids as a whole can be obtained.
Conditions such as temperature, time, atmosphere, and heating rate during sintering are appropriately set depending on the composition of the base material, the degreased state of the three-dimensional structure, size, shape, and the like. However, if the sintering temperature is too low, the sintering does not proceed sufficiently, and the strength and density of the three-dimensional sintered product may decrease. On the other hand, if the sintering temperature is too high, the dimensional accuracy of the three-dimensional sintered product may decrease. The sintering atmosphere is not particularly limited, but may be performed in an atmosphere other than an air atmosphere, such as a vacuum or reduced pressure atmosphere, a non-oxidizing atmosphere, an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas.
Sintering may be performed in two stages or more. For example, it is possible to perform primary sintering and secondary sintering with different sintering conditions, or to change the sintering temperature, time, and sintering atmosphere of primary sintering and secondary sintering.

以上の本発明の立体造形物の製造方法及び製造装置により、複雑な立体(三次元(3D))形状の立体造形物を、本発明の立体造形用粉末材料又は本発明の立体造形材料セットを用いて簡便かつ効率良く、焼結等の前に型崩れが生じることなく、寸法精度良く製造することができる。
こうして得られた立体造形物及びその焼結体は、充分な強度を有し、寸法精度に優れ、微細な凹凸、曲面なども再現できるので、美的外観にも優れ、高品質であり、各種用途に好適に使用することができる。
By the above-described manufacturing method and manufacturing apparatus for a three-dimensional object according to the present invention, a three-dimensional object having a complicated three-dimensional shape (three-dimensional (3D)) is used as a three-dimensional object powder material or a three-dimensional object material set according to the present invention. It can be used easily and efficiently, and can be manufactured with good dimensional accuracy without causing deformation before sintering or the like.
The three-dimensional model and the sintered body thus obtained have sufficient strength, excellent dimensional accuracy, and can reproduce fine irregularities, curved surfaces, etc., so they have excellent aesthetic appearance, high quality, and various uses. Can be suitably used.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

<基材粒子1の調製>
以下の基材粒子1を用意した。
山陽特殊製鋼株式会社製ステンレス鋼(SUS316L)
PSS316L(−20μm)
体積平均粒子径:13μm
比重:8
アスペクト比:0.91
<Preparation of base particle 1>
The following substrate particles 1 were prepared.
Sanyo Special Steel Co., Ltd. Stainless Steel (SUS316L)
PSS316L (-20μm)
Volume average particle diameter: 13 μm
Specific gravity: 8
Aspect ratio: 0.91

<基材粒子2の調製>
以下の基材粒子2を用意した。
山陽特殊製鋼株式会社製ステンレス鋼(SUS316L)
PSS316L(−53μm/+20μm)
体積平均粒子径:45μm
比重:8
アスペクト比:0.91
<Preparation of base particle 2>
The following substrate particles 2 were prepared.
Sanyo Special Steel Co., Ltd. Stainless Steel (SUS316L)
PSS316L (-53μm / + 20μm)
Volume average particle diameter: 45 μm
Specific gravity: 8
Aspect ratio: 0.91

<基材粒子3の調製>
以下の基材粒子3を用意した。
山陽特殊製鋼株式会社製ステンレス鋼(SUS316L)
PSS316L(−105μm/+53μm)
体積平均粒子径:80μm
比重:8
アスペクト比:0.91
<Preparation of base particle 3>
The following substrate particles 3 were prepared.
Sanyo Special Steel Co., Ltd. Stainless Steel (SUS316L)
PSS316L (-105μm / + 53μm)
Volume average particle diameter: 80 μm
Specific gravity: 8
Aspect ratio: 0.91

<基材粒子4の調製>
以下の基材粒子4を用意した。
山陽特殊製鋼株式会社製ステンレス鋼(SUS316L)
商品名:PSS316L(−210μm/+63μm)
体積平均粒子径:150μm
比重:8
アスペクト比:0.91
<Preparation of base particle 4>
The following substrate particles 4 were prepared.
Sanyo Special Steel Co., Ltd. Stainless Steel (SUS316L)
Product name: PSS316L (-210 μm / + 63 μm)
Volume average particle diameter: 150 μm
Specific gravity: 8
Aspect ratio: 0.91

<基材粒子5の調製>
以下の基材粒子5を用意した。
山陽特殊製鋼株式会社製ステンレス鋼(SUS316L)
商品名:PSS316L(−10μm)
体積平均粒子径:8μm
比重:8
アスペクト比:0.91
<Preparation of base particle 5>
The following substrate particles 5 were prepared.
Sanyo Special Steel Co., Ltd. Stainless Steel (SUS316L)
Product name: PSS316L (-10 μm)
Volume average particle diameter: 8 μm
Specific gravity: 8
Aspect ratio: 0.91

<基材粒子6の調製>
以下の基材粒子6を用意した。
大同特殊鋼株式会社製ステンレス鋼(SUS316L)
商品名:DAP316L
体積平均粒子径:13μm
比重:8
アスペクト比:0.91
<Preparation of base particle 6>
The following substrate particles 6 were prepared.
Stainless steel (SUS316L) made by Daido Steel Co., Ltd.
Product Name: DAP316L
Volume average particle diameter: 13 μm
Specific gravity: 8
Aspect ratio: 0.91

<基材粒子7の調製>
以下の基材粒子7を用意した。
山陽特殊製鋼株式会社製ステンレス鋼(SUS316L)
商品名:PSS316L(−20μm)
体積平均粒子径:13μm
比重:8
直径1mmのZrビーズを容器内でビーズ:基材粒子=10:1〜3:1(質量比)の範囲で仕込み、振動機にて1時間シェアを加え、アスペクト比を0.85に調整した。
<Preparation of base particle 7>
The following substrate particles 7 were prepared.
Sanyo Special Steel Co., Ltd. Stainless Steel (SUS316L)
Product name: PSS316L (-20μm)
Volume average particle diameter: 13 μm
Specific gravity: 8
A Zr bead with a diameter of 1 mm was charged in a range of beads: base particles = 10: 1 to 3: 1 (mass ratio) in a container, and the aspect ratio was adjusted to 0.85 by adding a share for 1 hour with a vibrator. .

<基材粒子8の調製>
以下の基材粒子8を用意した。
山陽特殊製鋼株式会社製ステンレス鋼(SUS316L)
商品名:PSS316L(−20μm)
体積平均粒子径:13μm
比重:8
前記基材粒子7と同様にして、直径1mmのZrビーズにて2時間シェアを加えて、アスペクト比を0.79に調整した。
<Preparation of base particle 8>
The following substrate particles 8 were prepared.
Sanyo Special Steel Co., Ltd. Stainless Steel (SUS316L)
Product name: PSS316L (-20μm)
Volume average particle diameter: 13 μm
Specific gravity: 8
In the same manner as the base particle 7, the shear ratio was added to Zr beads having a diameter of 1 mm for 2 hours to adjust the aspect ratio to 0.79.

<基材粒子9の調製>
以下の基材粒子9を用意した。
山陽特殊製鋼株式会社製ステンレス鋼(SUS316L)
商品名:PSS316L(−20μm)
体積平均粒子径:13μm
比重:8
前記基材粒子7と同様にして、直径1mmのZrビーズにて3時間シェアを加えて、アスペクト比を0.67に調整した。
<Preparation of base particle 9>
The following substrate particles 9 were prepared.
Sanyo Special Steel Co., Ltd. Stainless Steel (SUS316L)
Product name: PSS316L (-20μm)
Volume average particle diameter: 13 μm
Specific gravity: 8
In the same manner as the base particle 7, the aspect ratio was adjusted to 0.67 by adding a share for 3 hours with Zr beads having a diameter of 1 mm.

<基材粒子10の調製>
以下の基材粒子10を用意した。
株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ
商品名:TILOP45
体積平均粒子径:45μm
<Preparation of base particle 10>
The following substrate particles 10 were prepared.
Osaka Titanium Technologies Co., Ltd. Product name: TILOP45
Volume average particle diameter: 45 μm

<基材粒子11の調製>
以下の基材粒子11を用意した。
株式会社トクヤマ製シリカ粒子
商品名:エクセリカSE−8
体積平均粒子径:8μm
比重:4.5
アスペクト比:0.9
<Preparation of base particle 11>
The following substrate particles 11 were prepared.
Silica particles made by Tokuyama Corporation Product name: Excelica SE-8
Volume average particle diameter: 8 μm
Specific gravity: 4.5
Aspect ratio: 0.9

(ポリビニルアルコール(PVA)樹脂粒子の製造例)
−PVA製造条件(PVA1〜5)−
表1−2に示すように、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製、Z−100、平均重合度:500)1.0質量部にイオン交換水99.0質量部を混合し、ウォーターバス中で80℃に加熱しながら、スリーワンモーター(新東科学株式会社製、BL600)を用いて2時間攪拌し、その状態で3時間冷却することで、1質量%のアセトアセチル基変性ポリビニルアルコール溶液を調製した。
次に、得られたアセトアセチル基変性ポリビニルアルコール溶液を、大川原化工業株式会社製ツインジェッターを用い、スプレードライ法により、表1−2に記載の体積平均粒子径のPVA樹脂粒子を得た。
必要に応じて、前記アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール溶液に、帯電調整剤として正帯電用としてアミノシラン、負帯電用としてクロロシランを表1−3に記載の帯電量となるように添加し、これを用いて、同様にスプレードライ法を行い、表1−2に記載の体積平均粒子径のPVA樹脂粒子を得た。
(Example of production of polyvinyl alcohol (PVA) resin particles)
-PVA manufacturing conditions (PVA1-5)-
As shown in Table 1-2, 99.0 parts by mass of ion-exchanged water was mixed with 1.0 part by mass of acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., Z-100, average polymerization degree: 500). Then, while heating to 80 ° C. in a water bath, the mixture was stirred for 2 hours using a three-one motor (manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd., BL600), and cooled in that state for 3 hours, so that 1% by mass of acetoacetyl group A modified polyvinyl alcohol solution was prepared.
Next, the obtained acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol solution was obtained by spray drying using a twin jetter manufactured by Okawahara Chemical Co., Ltd. to obtain PVA resin particles having a volume average particle diameter shown in Table 1-2.
If necessary, to the acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol solution, amino silane for positive charge and chlorosilane for negative charge are added as charge adjusting agents so as to have the charge amount shown in Table 1-3, and this is used. Similarly, spray drying was performed to obtain PVA resin particles having a volume average particle diameter shown in Table 1-2.

<ポリアクリル酸粒子>
ポリアクリル酸樹脂(東亞合成株式会社製、ジュリマーAC−10)1.0質量部にイオン交換水99.0質量部を混合し、ウォーターバス中で80℃に加熱しながら、スリーワンモーター(新東科学株式会社製、BL600)を用いて2時間攪拌し、その状態で3時間冷却することで、1質量%のポリアクリル酸樹脂溶液を調製した。これを用いて、ポリビニルアルコールと同様にして、スプレードライ法を行い、ポリアクリル酸粒子を得た。
<Polyacrylic acid particles>
Three-one motor (Shinto) was prepared by mixing 99.0 parts by mass of ion-exchanged water with 1.0 part by mass of polyacrylic acid resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Jurimer AC-10) and heating to 80 ° C. in a water bath. A 1 mass% polyacrylic acid resin solution was prepared by stirring for 2 hours using BL600) manufactured by Kagaku Co., Ltd. and cooling for 3 hours in that state. Using this, the spray-drying method was performed similarly to polyvinyl alcohol, and the polyacrylic acid particle was obtained.

<ポリエステル樹脂粒子>
<ポリエステル樹脂の製造方法>
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物781質量部、テレフタル酸218質量部、アジピン酸48質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応し、更に10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸65質量部を入れ、180℃、常圧で4時間反応し、ポリエステル樹脂を得た。ポリエステル樹脂は、重量平均分子量5,500、数平均分子量3,200であった。
次に、酢酸エチル99質量部に、撹拌しながらポリエステル樹脂1質量部を混合し、1質量%のポリエステル樹脂溶液を調製した。これを用いて、ポリビニルアルコールと同様にして、スプレードライ法を行い、ポリエステル樹脂粒子を得た。
<Polyester resin particles>
<Method for producing polyester resin>
In a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a stirrer, and a nitrogen introduction pipe, 781 parts by mass of bisphenol A propylene oxide 3 mol adduct, 218 parts by mass of terephthalic acid, 48 parts by mass of adipic acid, and 2 parts by mass of dibutyltin oxide were added. And after reacting at 230 ° C. for 8 hours under normal pressure and further 5 hours at a reduced pressure of 10 to 15 mmHg, 65 parts by weight of trimellitic anhydride is put in a reaction vessel, and reacted at 180 ° C. and normal pressure for 4 hours. A polyester resin was obtained. The polyester resin had a weight average molecular weight of 5,500 and a number average molecular weight of 3,200.
Next, 1 part by mass of a polyester resin was mixed with 99 parts by mass of ethyl acetate while stirring to prepare a 1% by mass polyester resin solution. Using this, the spray-drying method was performed like polyvinyl alcohol, and the polyester resin particle was obtained.

<乾式樹脂粒子被覆方法>
−被覆製造法1−
表1−3に記載の処方量の樹脂粒子及び基材粒子を攪拌ポットに投入し、ターブラーミキサー(株式会社シンマルエンタープライゼス製)で30分間混合を行った。
<Dry resin particle coating method>
-Coating production method 1-
The resin particles and substrate particles having the prescribed amounts shown in Table 1-3 were put into a stirring pot, and mixed for 30 minutes with a tumbler mixer (manufactured by Shinmaru Enterprises Co., Ltd.).

−被覆製造法2−
表1−3に記載の処方量の樹脂粒子及び基材粒子を、オースター(株式会社大阪ケミカル製、オスターブレンダーST−1)を用いて、10,000rpmで2分間混合し、3分間停止のサイクルを5回繰り返して混合を行った。
-Coating production method 2-
The resin particles and substrate particles having the prescribed amounts shown in Table 1-3 are mixed for 2 minutes at 10,000 rpm using an aster (Osaka Chemical Co., Ltd., Oster Blender ST-1), and stopped for 3 minutes. The cycle was repeated 5 times to mix.

−被覆製造法3−
表1−3に記載の処方量の樹脂粒子及び基材粒子を、ヘンシェルミキサーFM−10型(三井鉱山株式会社製)を用いて、3,500rpmで5分間混合を行った。
-Coating production method 3-
The resin particles and the base particles having the formulation amounts shown in Table 1-3 were mixed at 3,500 rpm for 5 minutes using a Henschel mixer FM-10 type (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.).

−被覆製造法4−
表1−3に記載の処方量の樹脂粒子及び基材粒子を、株式会社奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムNHS−0を用いて、13,000rpmで3分間混合を行った。
-Coating production method 4-
The resin particles and substrate particles having the prescribed amounts shown in Table 1-3 were mixed at 13,000 rpm for 3 minutes using a hybridization system NHS-0 manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.

−被覆製造法5−
表1−3に記載の処方量の樹脂粒子及び基材粒子を、手振り混合(密閉容器に入れ、手に持って上下に300回手振り混合)を行った。
-Coating production method 5-
The resin particles and the base particles of the prescribed amounts shown in Table 1-3 were shaken and mixed (put into a sealed container and held in hand and mixed up and down 300 times).

(立体造形用液体材料の調製例1)
−立体造形用液体材料1の調製−
水60質量部と、1,2−ブタンジオール(東京化成工業株式会社製)40質量部とを混合撹拌し、立体造形用液体材料1を調製した。
(Preparation example 1 of liquid material for three-dimensional modeling)
-Preparation of liquid material 1 for three-dimensional modeling-
60 parts by mass of water and 40 parts by mass of 1,2-butanediol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were mixed and stirred to prepare a liquid material 1 for three-dimensional modeling.

(立体造形用液体材料の調製例2)
−立体造形用液体材料2の調製−
酢酸エチル50質量部と、1,2−ブタンジオール(東京化成工業株式会社製)50質量部とを混合撹拌し、立体造形用液体材料2を調製した。
(Preparation example 2 of liquid material for three-dimensional modeling)
-Preparation of liquid material 2 for three-dimensional modeling-
50 parts by mass of ethyl acetate and 50 parts by mass of 1,2-butanediol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were mixed and stirred to prepare a liquid material 2 for three-dimensional modeling.

(実施例1)
<立体造形用粉末材料1の作製>
表1−1から表1−3に示すように、基材粒子1と、前記PVA製造条件(PVA1)により製造された体積平均粒子径が8μmのPVA樹脂粒子とを用い、前記被覆製造法1により、立体造形用粉末材料1を作製した。なお、前記立体造形用粉末材料1の基材粒子に対する樹脂粒子の付着量は、1.0質量%狙いとした。
Example 1
<Preparation of powder material 1 for three-dimensional modeling>
As shown in Table 1-1 to Table 1-3, using the base particle 1 and the PVA resin particles having a volume average particle diameter of 8 μm produced under the PVA production conditions (PVA1), the coating production method 1 Thus, a powder material 1 for three-dimensional modeling was produced. In addition, the adhesion amount of the resin particle with respect to the base material particle | grains of the said three-dimensional modeling powder material 1 was 1.0 mass% aiming.

<立体造形物の作製>
立体造形用粉末材料層形成手段にカウンターローラーを用い、立体造形用液体材料供給手段にインクジェットヘッドを用いた図3に示す立体造形物製造装置により、以下の方法に従って立体造形物1を作製した。
前記立体造形物製造装置の粉末貯蔵槽に、前記立体造形用粉末材料1を、同様の液体材料収容部に前記立体造形用液体材料1を入れ、3Dデータを入力し、図1Aから図1Fに示すプロセスを繰り返して、短冊形状を有する立体造形物を作製した。なお、立体造形用粉末材料層の一層の平均厚みは、約100μmになるように調整し、合計30層積層した。次いで、約2時間風乾した後、乾燥器に入れ、70℃で3時間乾燥を行った。その後、付着していない立体造形用粉末材料を刷毛等で取り除き、再び乾燥器に入れ、100℃で12時間乾燥を行い、そのまま室温まで放冷し、立体造形物を作製した。
<Preparation of three-dimensional model>
A three-dimensional object 1 was prepared according to the following method using a three-dimensional object manufacturing apparatus shown in FIG. 3 using a counter roller as the three-dimensional powder material layer forming means and using an ink jet head as the three-dimensional liquid material supply means.
The 3D modeling powder material 1 is placed in the powder storage tank of the 3D model manufacturing apparatus, the 3D modeling liquid material 1 is placed in the same liquid material container, and 3D data is input. FIG. 1A to FIG. 1F The process to show was repeated and the three-dimensional molded item which has a strip shape was produced. In addition, the average thickness of one layer of the powder material layer for three-dimensional modeling was adjusted to be about 100 μm, and a total of 30 layers were laminated. Subsequently, after air-drying for about 2 hours, it put into the dryer and dried at 70 degreeC for 3 hours. Thereafter, the powder material for three-dimensional modeling that did not adhere was removed with a brush or the like, placed in a drier again, dried at 100 ° C. for 12 hours, and allowed to cool to room temperature to produce a three-dimensional modeled object.

<立体造形物の脱脂及び焼結>
得られた立体造形物を乾燥機に入れ、窒素雰囲気下、500℃まで4時間かけて昇温した。次いで、400℃に4時間維持した後、4時間かけて30℃まで昇温させて、脱脂工程を行った。得られた脱脂物を、焼結炉内で真空下、1,200℃で焼結処理を行い、立体焼結物を作製した。
<Degreasing and sintering of 3D objects>
The obtained three-dimensional model was put into a dryer and heated to 500 ° C. over 4 hours in a nitrogen atmosphere. Subsequently, after maintaining at 400 degreeC for 4 hours, it heated up to 30 degreeC over 4 hours, and performed the degreasing process. The obtained degreased product was sintered at 1,200 ° C. under vacuum in a sintering furnace to produce a three-dimensional sintered product.

(実施例2〜32及び比較例1〜3)
実施例1において、表1−1から表1−3に記載の基材粒子の種類、処方量、樹脂粒子の製造方法、樹脂粒子の種類、処方量、樹脂粒子の被覆方法、及び立体造形用液体材料などを変更した以外は、実施例1と同様にして、各立体造形物、及び各立体焼結物を作製した。
(Examples 2-32 and Comparative Examples 1-3)
In Example 1, the kind of base particle of Table 1-1 to Table 1-3, prescription amount, the manufacturing method of resin particle, the kind of resin particle, prescription amount, the coating method of resin particle, and three-dimensional modeling Except for changing the liquid material, etc., each three-dimensional modeled product and each three-dimensional modeled product were produced in the same manner as in Example 1.

次に、得られた各立体造形用粉末材料、各立体造形物、及び各立体焼結物について、以下のようにして、諸特性を評価した。結果を表2−1から表2−3に示した。   Next, various characteristics were evaluated as follows about each obtained powder material for solid modeling, each solid modeling thing, and each solid sintering thing. The results are shown in Tables 2-1 to 2-3.

<立体造形用粉末材料の帯電量の測定>
立体造形用粉末材料の帯電量は、基材粒子99質量部と樹脂粒子1質量部とをそれぞれターブラーミキサーで10分間混合した後に、ブローオフ法(東芝ケミカル株式会社製、TB−200)で測定した。
<Measurement of charge amount of powder material for three-dimensional modeling>
The charge amount of the powder material for three-dimensional modeling was measured by a blow-off method (Toshiba Chemical Co., Ltd., TB-200) after mixing 99 parts by mass of base material particles and 1 part by mass of resin particles with a tumbler mixer for 10 minutes. did.

<立体造形用粉末材料の体積平均粒子径の測定>
立体造形用粉末材料の体積平均粒子径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(マイクロトラックMT3000II、マイクロトラック・ベル社製)を用いて測定し、累積体積分布曲線を得た。得られた累積体積分布曲線より、体積平均粒子径(D50)を求めた。
<Measurement of volume average particle size of powder material for three-dimensional modeling>
The volume average particle diameter of the three-dimensional modeling powder material was measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (Microtrac MT3000II, manufactured by Microtrac Bell) to obtain a cumulative volume distribution curve. The volume average particle diameter (D 50 ) was determined from the obtained cumulative volume distribution curve.

<立体造形用粉末材料のアスペクト比の測定>
得られた立体造形用粉末材料のアスペクト比は、スペクトリス社製 Morphologi G3−SEを用いて測定した。
<Measurement of aspect ratio of powder material for three-dimensional modeling>
The aspect ratio of the obtained powder material for three-dimensional modeling was measured using Morphology G3-SE manufactured by Spectris.

<遊離量測定試験>
以下の条件の基材粒子と樹脂粒子を混合後のサプライを、ブローオフ法(東芝ケミカル株式会社製、TB−200、図5参照)にてブローオフした前後(圧縮空気を吹き付けた前後)での質量変化から、遊離率ε(%)を求めた。
−条件−
・樹脂粒子重量W1:1g
・基材粒子重量W2:2g
<Free amount measurement test>
Mass before and after blowing the compressed air by the blow-off method (Toshiba Chemical Co., Ltd., TB-200, see FIG. 5) after mixing the base material particles and the resin particles under the following conditions From the change, the liberation rate ε (%) was determined.
-Condition-
・ Resin particle weight W1: 1g
・ Substrate particle weight W2: 2 g

<立体造形物の寸法精度評価>
得られた立体造形物について、目視観察により、下記基準に従って寸法精度を評価した。
[評価基準]
◎:立体造形物の表面が滑らかで凹凸が少なく、反りも生じていないレベル
○:立体造形物の表面に若干凹凸が見られ、僅かな反りが観察されるレベル
△:立体造形物の表面に明らかな凹凸や反りが認められるレベル
×:立体造形物の表面が丸みを帯び、狙いの形状とは大きく異なるレベル
<Evaluation of dimensional accuracy of 3D objects>
About the obtained three-dimensional molded item, the dimensional accuracy was evaluated according to the following reference | standard by visual observation.
[Evaluation criteria]
◎: The surface of the three-dimensional structure is smooth, has little unevenness, and has no warpage. ○: The surface of the three-dimensional structure has slight unevenness, and a slight warp is observed. △: The surface of the three-dimensional structure. Level where obvious irregularities and warping are recognized ×: Level of the three-dimensional object is rounded and is significantly different from the target shape

<焼結物の寸法精度評価>
得られた立体焼結物について、造形データからの狙い形状に対してどの程度ずれているかを測定し、下記の基準で評価した。
[評価基準]
◎:ずれが±1%未満
○:ずれが±1%以上±3%未満
△:ずれが±3%以上±5%未満
×:ずれが±5%以上
<Evaluation of dimensional accuracy of sintered product>
About the obtained three-dimensional sintered product, the degree of deviation from the target shape from the modeling data was measured and evaluated according to the following criteria.
[Evaluation criteria]
◎: Deviation is less than ± 1% ○: Deviation is ± 1% or more and less than ± 3% △: Deviation is ± 3% or more and less than ± 5% ×: Deviation is ± 5% or more

<繰り返し造形安定性>
リサイクルの確認のため、1度造形した粉を再利用して再度造形した立体造形物を用いて、精密万能試験機(オートグラフAGS−J、株式会社島津製作所製)を用いて曲げ応力試験を行った。測定には、3点曲げ試験治具及び1kN用ロードセルを用い、支点間距離を24mmに設定し、破断した時の応力を最大応力とした。
次に、同様の曲げ応力試験を5回繰り返したときの標準偏差(バラツキ)σを求め、下記基準で評価した。
[評価基準]
◎:バラツキσが0.2未満
○:バラツキσが0.2以上0.5未満
△:バラツキσが0.5以上1未満
×:バラツキσが1以上
<Repetitive modeling stability>
For confirmation of recycling, using a three-dimensional model that has been modeled again by reusing powder that has been modeled once, a bending stress test was performed using a precision universal testing machine (Autograph AGS-J, manufactured by Shimadzu Corporation). went. For the measurement, a three-point bending test jig and a load cell for 1 kN were used, the distance between fulcrums was set to 24 mm, and the stress at the time of fracture was defined as the maximum stress.
Next, a standard deviation (variation) σ when a similar bending stress test was repeated five times was determined and evaluated according to the following criteria.
[Evaluation criteria]
A: Variation σ is less than 0.2 ○: Variation σ is 0.2 or more and less than 0.5 Δ: Variation σ is 0.5 or more and less than 1 ×: Variation σ is 1 or more

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1> 樹脂粒子及び基材粒子を含む立体造形用粉末材料であって、
前記樹脂粒子と前記基材粒子との帯電量(μc/g)をQ1としたとき、前記Q1が前記基材粒子99質量部と前記樹脂粒子1質量部とをそれぞれターブラーミキサーで10分間混合した後にブローオフ法で測定される帯電量であり、下記式(1−1)を満たすことを特徴とする立体造形用粉末材料である。
1.0≦|Q1|≦60 ・・・式(1−1)
<2> 前記樹脂粒子と前記基材粒子との帯電量Q1が、下記式(1−2)を満たす前記<1>に記載の立体造形用粉末材料である。
5≦|Q1|≦40・・・式(1−2)
<3> 前記基材粒子の体積平均粒子径が前記樹脂粒子の体積平均粒子径よりも大きく、
前記立体造形用粉末材料をブローオフ法にて圧縮空気を吹き付けた前後での質量変化より測定した遊離率εが、下記式(2−1)を満たす前記<1>から<2>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料である。
0%≦ε≦75% ・・・式(2−1)
<4> 前記遊離率εが、下記式(2−2)を満たす前記<3>に記載の立体造形用粉末材料である。
5%≦ε≦60% ・・・式(2−2)
<5> 前記樹脂粒子の質量W1と、前記基材粒子の質量W2とが、下記式(3)を満たす前記<1>から<4>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料である。
1≦[W1/(W1+W2)]×100≦10 ・・・式(3)
<6> 前記樹脂粒子が、水溶性樹脂を含む前記<1>から<5>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料である。
<7> 前記水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、及びセルロース樹脂から選択される少なくとも1種である前記<6>に記載の立体造形用粉末材料である。
<8> 前記水溶性樹脂が、変性ポリビニルアルコールである前記<6>から<7>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料である。
<9> 前記基材粒子の体積平均粒子径D1が、2μm≦D1≦100μmである前記<1>から<8>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料である。
<10> 前記基材粒子の体積平均粒子径D1が、10μm≦D1≦50μmである前記<9>に記載の立体造形用粉末材料である。
<11> 前記樹脂粒子の体積平均粒子径D2が、0.1μm≦D2≦20μmである前記<1>から<10>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料である。
<12> 前記樹脂粒子の体積平均粒子径D2が、1μm≦D2≦10μmである前記<11>に記載の立体造形用粉末材料である。
<13> 前記基材粒子が、金属粒子、セラミックス粒子、及び樹脂材料から選択される少なくとも1種である前記<1>から<12>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料である。
<14> 前記基材粒子のアスペクト比(短径/長径)が0.9以上である前記<1>から<13>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料である。
<15> 前記立体造形用粉末材料のアスペクト比(短径/長径)が0.9以上である前記<1>から<14>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料である。
<16> 前記<1>から<15>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料と、前記立体造形用粉末材料に含まれる樹脂粒子を溶解可能な立体造形用液体材料と、を有することを特徴とする立体造形材料セットである。
<17> 前記立体造形用液体材料が、水及び水溶性溶剤を含有する前記<16>に記載の立体造形材料セットである。
<18> 前記立体造形用液体材料が、架橋剤を含有する前記<16>から<17>のいずれかに記載の立体造形材料セットである。
<19> 前記架橋剤が、水溶性有機架橋剤及び金属塩から選択される少なくとも1種である前記<18>に記載の立体造形材料セットである。
<20> 前記<1>から<15>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料が貯蔵された粉末貯蔵槽と、
前記立体造形用粉末材料の層を形成する粉末材料層形成手段と、
前記立体造形用粉末材料に含まれる樹脂粒子を溶解可能な立体造形用液体材料を前記粉末材料層に供給する液体材料供給手段と、
を有することを特徴とする立体造形物製造装置である。
<21> 前記液体材料供給手段が、インクジェット吐出手段である前記<20>に記載の立体造形物製造装置である。
<22> 前記<16>から<19>のいずれかに記載の立体造形材料セットにおける立体造形用粉末材料により前記立体造形用粉末材料の層を形成する粉末材料層形成工程と、
前記立体造形用粉末材料の層に前記<16>から<19>のいずれかに記載の立体造形材料セットにおける立体造形用液体材料を供給する液体材料供給工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<23> 前記液体材料供給工程が、インクジェット吐出方式である前記<22>に記載の立体造形物の製造方法である。
Aspects of the present invention are as follows, for example.
<1> A powder material for three-dimensional modeling including resin particles and substrate particles,
When the charge amount (μc / g) between the resin particles and the base particles is Q1, the Q1 mixes 99 parts by weight of the base particles and 1 part by weight of the resin particles with a tumbler mixer for 10 minutes. It is the amount of charge measured by the blow-off method, and satisfies the following formula (1-1).
1.0 ≦ | Q1 | ≦ 60 Formula (1-1)
<2> The three-dimensional modeling powder material according to <1>, wherein a charge amount Q1 between the resin particles and the base material particles satisfies the following formula (1-2).
5 ≦ | Q1 | ≦ 40 Formula (1-2)
<3> The volume average particle diameter of the substrate particles is larger than the volume average particle diameter of the resin particles,
<1> to <2> in which the free rate ε measured from the mass change before and after the compressed air is blown on the three-dimensional modeling powder material by the blow-off method satisfies the following formula (2-1) It is the powder material for three-dimensional modeling described.
0% ≦ ε ≦ 75% Formula (2-1)
<4> The three-dimensional modeling powder material according to <3>, wherein the liberation ratio ε satisfies the following formula (2-2).
5% ≦ ε ≦ 60% Formula (2-2)
<5> The three-dimensional modeling powder material according to any one of <1> to <4>, wherein a mass W1 of the resin particles and a mass W2 of the base particles satisfy the following formula (3).
1 ≦ [W1 / (W1 + W2)] × 100 ≦ 10 (3)
<6> The three-dimensional modeling powder material according to any one of <1> to <5>, wherein the resin particles include a water-soluble resin.
<7> The three-dimensional modeling powder material according to <6>, wherein the water-soluble resin is at least one selected from a polyvinyl alcohol resin, a polyacrylic acid resin, and a cellulose resin.
<8> The three-dimensional modeling powder material according to any one of <6> to <7>, wherein the water-soluble resin is a modified polyvinyl alcohol.
<9> The three-dimensional modeling powder material according to any one of <1> to <8>, wherein a volume average particle diameter D1 of the base material particles is 2 μm ≦ D1 ≦ 100 μm.
<10> The three-dimensional modeling powder material according to <9>, wherein the base particles have a volume average particle diameter D1 of 10 μm ≦ D1 ≦ 50 μm.
<11> The three-dimensional modeling powder material according to any one of <1> to <10>, wherein the resin particles have a volume average particle diameter D2 of 0.1 μm ≦ D2 ≦ 20 μm.
<12> The three-dimensional modeling powder material according to <11>, wherein the resin particles have a volume average particle diameter D2 of 1 μm ≦ D2 ≦ 10 μm.
<13> The three-dimensional modeling powder material according to any one of <1> to <12>, wherein the base particle is at least one selected from metal particles, ceramic particles, and a resin material.
<14> The powder material for three-dimensional modeling according to any one of <1> to <13>, wherein an aspect ratio (minor axis / major axis) of the base particle is 0.9 or more.
<15> The three-dimensional modeling powder material according to any one of <1> to <14>, wherein an aspect ratio (minor axis / major axis) of the three-dimensional modeling powder material is 0.9 or more.
<16> The three-dimensional modeling powder material according to any one of <1> to <15>, and the three-dimensional modeling liquid material capable of dissolving the resin particles contained in the three-dimensional modeling powder material. This is a featured three-dimensional modeling material set.
<17> The three-dimensional modeling material set according to <16>, wherein the three-dimensional modeling liquid material contains water and a water-soluble solvent.
<18> The three-dimensional modeling material set according to any one of <16> to <17>, wherein the three-dimensional modeling liquid material contains a crosslinking agent.
<19> The three-dimensional modeling material set according to <18>, wherein the crosslinking agent is at least one selected from a water-soluble organic crosslinking agent and a metal salt.
<20> a powder storage tank in which the three-dimensional modeling powder material according to any one of <1> to <15> is stored;
A powder material layer forming means for forming a layer of the powder material for three-dimensional modeling;
Liquid material supply means for supplying the powder material layer with a liquid material for three-dimensional modeling that can dissolve the resin particles contained in the powder material for three-dimensional modeling;
It is a three-dimensional molded item manufacturing apparatus characterized by having.
<21> The three-dimensional structure manufacturing apparatus according to <20>, wherein the liquid material supply unit is an inkjet discharge unit.
<22> A powder material layer forming step of forming a layer of the three-dimensional modeling powder material with the three-dimensional modeling powder material in the three-dimensional modeling material set according to any one of <16> to <19>,
A liquid material supplying step of supplying the three-dimensional modeling liquid material in the three-dimensional modeling material set according to any one of <16> to <19> to the layer of the three-dimensional modeling powder material;
It is a manufacturing method of the three-dimensional molded item characterized by including.
<23> The method for producing a three-dimensional structure according to <22>, wherein the liquid material supply step is an inkjet discharge method.

前記<1>から<15>のいずれかに記載の立体造形用粉末材料、前記<16>から<19>のいずれかに記載の立体造形材料セット、前記<20>から<21>のいずれかに記載の立体造形物製造装置、及び前記<22>から<23>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法によると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。   The powder material for three-dimensional modeling according to any one of <1> to <15>, the three-dimensional modeling material set according to any one of <16> to <19>, and any one of <20> to <21> According to the three-dimensional structure manufacturing apparatus described in 1) and the method of manufacturing a three-dimensional structure described in any one of <22> to <23>, the conventional problems are solved and the object of the present invention is achieved. be able to.

特表2006−521264号公報JP-T 2006-521264 特開2011−230422号公報JP 2011-230422 A

1 造形用粉末貯蔵槽(造形槽)
2 供給用粉末貯蔵槽(供給槽)
3 ステージ
4 立体造形用粉末材料層形成手段
5 立体造形用液体材料供給手段(インクジェットヘッド)
6 立体造形用液体材料

1 Modeling powder storage tank (modeling tank)
2 Powder storage tank for supply (supply tank)
3 Stage 4 3D modeling powder material layer forming means 5 3D modeling liquid material supply means (inkjet head)
6 Liquid material for 3D modeling

Claims (12)

樹脂粒子及び基材粒子を含む立体造形用粉末材料であって、
前記樹脂粒子と前記基材粒子との帯電量(μc/g)をQ1としたとき、前記Q1が前記基材粒子99質量部と前記樹脂粒子1質量部とをそれぞれターブラーミキサーで10分間混合した後にブローオフ法で測定される帯電量であり、下記式(1−1)を満たすことを特徴とする立体造形用粉末材料。
1.0≦|Q1|≦60 ・・・式(1−1)
A powder material for three-dimensional modeling including resin particles and substrate particles,
When the charge amount (μc / g) between the resin particles and the base particles is Q1, the Q1 mixes 99 parts by weight of the base particles and 1 part by weight of the resin particles with a tumbler mixer for 10 minutes. 3D modeling powder material, characterized in that it is a charge amount measured by a blow-off method and satisfies the following formula (1-1).
1.0 ≦ | Q1 | ≦ 60 Formula (1-1)
前記基材粒子の体積平均粒子径が前記樹脂粒子の体積平均粒子径よりも大きく、
前記立体造形用粉末材料をブローオフ法にて圧縮空気を吹き付けた前後での質量変化より測定した遊離率εが、下記式(2−1)を満たす請求項1に記載の立体造形用粉末材料。
0%≦ε≦75% ・・・式(2−1)
The volume average particle diameter of the substrate particles is larger than the volume average particle diameter of the resin particles,
The three-dimensional modeling powder material according to claim 1, wherein a free rate ε measured from a mass change before and after the compressed air is blown on the three-dimensional modeling powder material by a blow-off method satisfies the following formula (2-1).
0% ≦ ε ≦ 75% Formula (2-1)
前記樹脂粒子の質量W1と、前記基材粒子の質量W2とが、下記式(3)を満たす請求項1から2のいずれかに記載の立体造形用粉末材料。
1≦[W1/(W1+W2)]×100≦10 ・・・式(3)
The powder material for three-dimensional modeling according to any one of claims 1 to 2, wherein a mass W1 of the resin particles and a mass W2 of the base particles satisfy the following formula (3).
1 ≦ [W1 / (W1 + W2)] × 100 ≦ 10 (3)
前記樹脂粒子が、水溶性樹脂を含む請求項1から3のいずれかに記載の立体造形用粉末材料。   The powder material for three-dimensional modeling according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin particles include a water-soluble resin. 前記水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、及びセルロース樹脂から選択される少なくとも1種である請求項4に記載の立体造形用粉末材料。   The powder material for three-dimensional modeling according to claim 4, wherein the water-soluble resin is at least one selected from a polyvinyl alcohol resin, a polyacrylic acid resin, and a cellulose resin. 前記基材粒子の体積平均粒子径D1が、2μm≦D1≦100μmである請求項1から5のいずれかに記載の立体造形用粉末材料。   The three-dimensional modeling powder material according to any one of claims 1 to 5, wherein a volume average particle diameter D1 of the base particles is 2 µm ≤ D1 ≤ 100 µm. 前記樹脂粒子の体積平均粒子径D2が、0.1μm≦D2≦20μmである請求項1から6のいずれかに記載の立体造形用粉末材料。   The volume average particle diameter D2 of the resin particles is 0.1 μm ≦ D2 ≦ 20 μm. The powder material for three-dimensional modeling according to any one of claims 1 to 6. 前記基材粒子が、金属粒子、セラミックス粒子、及び樹脂材料から選択される少なくとも1種である請求項1から7のいずれかに記載の立体造形用粉末材料。   The three-dimensional modeling powder material according to any one of claims 1 to 7, wherein the base particle is at least one selected from metal particles, ceramic particles, and a resin material. 請求項1から8のいずれかに記載の立体造形用粉末材料と、前記立体造形用粉末材料に含まれる樹脂粒子を溶解可能な立体造形用液体材料と、を有することを特徴とする立体造形材料セット。   A three-dimensional modeling material comprising: the three-dimensional modeling powder material according to any one of claims 1 to 8; and a three-dimensional modeling liquid material capable of dissolving the resin particles contained in the three-dimensional modeling powder material. set. 前記立体造形用液体材料が、架橋剤を含有する請求項9に記載の立体造形材料セット。   The three-dimensional modeling material set according to claim 9, wherein the three-dimensional modeling liquid material contains a crosslinking agent. 請求項1から8のいずれかに記載の立体造形用粉末材料が貯蔵された粉末貯蔵槽と、
前記立体造形用粉末材料の層を形成する粉末材料層形成手段と、
前記立体造形用粉末材料に含まれる樹脂粒子を溶解可能な立体造形用液体材料を前記粉末材料層に供給する液体材料供給手段と、
を有することを特徴とする立体造形物製造装置。
A powder storage tank in which the powder material for three-dimensional modeling according to any one of claims 1 to 8 is stored;
A powder material layer forming means for forming a layer of the powder material for three-dimensional modeling;
Liquid material supply means for supplying the powder material layer with a liquid material for three-dimensional modeling that can dissolve the resin particles contained in the powder material for three-dimensional modeling;
The three-dimensional molded item manufacturing apparatus characterized by having.
請求項9から10のいずれかに記載の立体造形材料セットにおける立体造形用粉末材料により前記立体造形用粉末材料の層を形成する粉末材料層形成工程と、
前記立体造形用粉末材料の層に請求項9から10のいずれかに記載の立体造形材料セットにおける立体造形用液体材料を供給する液体材料供給工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法。

A powder material layer forming step of forming a layer of the three-dimensional modeling powder material with the three-dimensional modeling powder material in the three-dimensional modeling material set according to any one of claims 9 to 10,
A liquid material supplying step of supplying a three-dimensional modeling liquid material in the three-dimensional modeling material set according to any one of claims 9 to 10 to the layer of the three-dimensional modeling powder material,
The manufacturing method of the three-dimensional molded item characterized by including.

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