JP2018083370A - Shaping-particle manufacturing method, shaping particle, powder, and three-dimensional object manufacturing method - Google Patents

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有弘 齋藤
Arihiro Saito
有弘 齋藤
杉山 享
Susumu Sugiyama
享 杉山
佐藤 尚武
Naotake Sato
尚武 佐藤
羽生 由紀夫
Yukio Hanyu
由紀夫 羽生
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a shaping particle suited for a structure of a support part easily removable by a water-containing liquid and capable of suppressing deterioration of shape accuracy of a three-dimensional object.SOLUTION: The present invention relates to a method of manufacturing a shaping particle 5, the method comprising in the order of description: a mixing step for mixing a powder containing a first particle 1 containing a water-soluble material and a powder containing a second particle 2 containing a material less soluble in water than the water-soluble material contained in the first particle 1 to obtain a mixed powder; a drying step for drying until the water content of the mixed powder becomes less than 1.0 mass%; and a compositing step for compositing the first particle 1 and the second particle 2 to form a shell 4, which contains the largest amount of the material less soluble in water than the water-soluble material, on the surface of the first particle 1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、造形粒子の製造方法、造形粒子、粉体及び立体物の製造方法に関する。   The present invention relates to a manufacturing method of modeling particles, modeling particles, powder, and a manufacturing method of a three-dimensional object.

近年、作製したい立体物(造形対象物)の断面データに基づいて造形材料を積層することで立体物を製造する、積層造形法が注目を集めている。
積層造形法において、オーバーハング部を有する構造や複数の孤立した部品が組み合わさるように配置された構造等の複雑な構造を有する立体物を作製する場合、立体物を構成する構造部が存在しない領域の上に、構造部を積み上げることがある。このような場合、当該構造部の重力方向の下側に、構造部を支持するサポート部が設けられる。つまり、立体物の空隙となる部分には、積層造形法による造形の過程において、必要に応じてサポート部が形成される。このようにして形成されたサポート部は、最終的には除去される。
特許文献1には、構造部を形成する材料と、サポート部を形成する材料であるサポート材料を用いた立体物の製造方法が記載されており、サポート材料を水溶性炭水化物などの水溶性の材料で構成することが記載されている。これにより、構造部およびサポート部を有する造形物を水に浸けることにより、サポート部を選択的に溶解除去することができる。このように、水と接触させることによってサポート部を除去できることは、サポート部の除去の容易性や環境負荷などの観点から好ましい。
In recent years, an additive manufacturing method that manufactures a three-dimensional object by laminating modeling materials based on cross-sectional data of a three-dimensional object (modeling object) to be produced has attracted attention.
In the additive manufacturing method, when producing a three-dimensional object having a complicated structure such as a structure having an overhang part or a structure in which a plurality of isolated parts are combined, there is no structure part constituting the three-dimensional object. The structure may be stacked on top of the area. In such a case, a support part that supports the structure part is provided below the structure part in the direction of gravity. That is, a support part is formed in the part which becomes the space | gap of a solid object as needed in the process of modeling by the additive manufacturing method. The support portion thus formed is finally removed.
Patent Document 1 describes a material for forming a structure portion and a method for manufacturing a three-dimensional object using a support material that is a material for forming a support portion. The support material is a water-soluble material such as a water-soluble carbohydrate. It is described that it consists of. Thereby, a support part can be selectively dissolved and removed by immersing a modeling thing which has a structure part and a support part in water. Thus, it is preferable from a viewpoint of the ease of removal of a support part, environmental impact, etc. that a support part can be removed by making it contact with water.

特開2015−180537号公報JP2015-180537A

特許文献1では粒子状(粉体状)のサポート材料を使用しており、粒子状のサポート材料の製造方法として機械粉砕法やスプレードライ法などの方法が記載されている。サポート材料を構成する材料として用いられている水溶性炭水化物などの水溶性の材料は吸湿性が高いものが多く、製造工程において雰囲気中の水分を吸収してしまって最終的に得られるサポート材料の含有水分量が高くなってしまうことがある。また、製造後に雰囲気中の水分を吸収することで含有水分量が高くなってしまうこともある。
含有水分量の高い粒子状のサポート材料は流動性が低いため、これを用いて立体物を製造すると得られる立体物の形状精度が低下してしまうことがあった。また、含有水分量の高いサポート材料を用いて立体物を製造すると、サポート材料に含有されていた水分が立体物の製造過程で気化することで、得られる立体物の形状精度が低下してしまうことがあった。このように、水分を多く含有する粒子状のサポート材料を用いて立体物を製造すると、得られる立体物の形状精度が低下するなどの不具合が発生するという課題があった。
そこで本発明は上述の課題に鑑み、水を含む液体によって容易に除去することができるサポート部の構成に好適な、立体物の形状精度の低下を抑制できる造形粒子の製造方法を提供することを目的とする。
In Patent Document 1, a particulate (powdered) support material is used, and methods such as a mechanical pulverization method and a spray drying method are described as methods for producing the particulate support material. Many water-soluble materials such as water-soluble carbohydrates that are used as the material constituting the support material are highly hygroscopic, and the support material finally obtained by absorbing moisture in the atmosphere during the manufacturing process. The water content may increase. In addition, the moisture content may be increased by absorbing moisture in the atmosphere after production.
Since the particulate support material having a high water content has low fluidity, there are cases where the shape accuracy of the three-dimensional object obtained when the three-dimensional object is produced using this is reduced. In addition, when a three-dimensional object is manufactured using a support material having a high moisture content, the water contained in the support material is vaporized during the manufacturing process of the three-dimensional object, thereby reducing the shape accuracy of the three-dimensional object obtained. There was a thing. As described above, when a three-dimensional object is manufactured using a particulate support material containing a large amount of moisture, there is a problem in that problems such as a reduction in the shape accuracy of the three-dimensional object obtained occur.
Therefore, in view of the above-described problems, the present invention provides a method for producing shaped particles that is suitable for the configuration of a support part that can be easily removed by a liquid containing water and that can suppress a decrease in the shape accuracy of a three-dimensional object. Objective.

本発明の造形粒子の製造方法は、
水溶性材料を含有する第1の粒子を含有する粉体と、前記水溶性材料よりも水に対する溶解度が小さい材料を含有する第2の粒子を含有する粉体と、を混合して混合粉体を得る混合工程と、
前記混合粉体の含有水分量が1.0質量%未満となるまで乾燥する乾燥工程と、
前記第1の粒子と前記第2の粒子を複合化し、前記水溶性材料よりも水に対する溶解度が小さい材料を最も多く含有するシェルを、前記第1の粒子の表面に形成する複合化工程と、
を、この順で有することを特徴とする。
The method for producing shaped particles of the present invention
A mixed powder obtained by mixing a powder containing first particles containing a water-soluble material and a powder containing second particles containing a material having a lower solubility in water than the water-soluble material. A mixing step to obtain,
A drying step of drying until the water content of the mixed powder is less than 1.0% by mass;
A composite step of combining the first particles and the second particles, and forming a shell containing the most material having a lower solubility in water than the water-soluble material on the surface of the first particles;
In this order.

本発明によれば、水を含む液体によって容易に除去することができるサポート部の構成に好適で、立体物の形状精度の低下を抑制できる造形粒子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is suitable for the structure of the support part which can be easily removed with the liquid containing water, and the modeling particle which can suppress the fall of the shape accuracy of a solid object can be provided.

本実施形態に係る造形粒子の製造方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the manufacturing method of the modeling particle | grains which concern on this embodiment. 電子写真方式を用いた立体物の造形装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the modeling apparatus of the solid object using an electrophotographic system. 実施例1と比較例1における加熱時の質量減少を示すグラフである。6 is a graph showing mass reduction during heating in Example 1 and Comparative Example 1.

本発明の実施の形態について、以下、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明においては、その趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下に説明する実施形態に対して適宜変更、改良等が加えられたものについても本発明の範囲に含まれる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, in the present invention, the scope of the present invention also includes those in which the embodiments described below are appropriately modified and improved based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. include.

<造形粒子>
まず、本実施形態に係る造形粒子の製造方法によって製造される、本実施形態に係る造形粒子について説明する。本明細書において「造形粒子」とは、立体物を製造する際に用いる粒子状の造形材料を言う。造形材料は、目的とする立体物を構成する構造材料と、構造材料の積層を支持するサポート材料とに分類される。サポート材料で構成されているサポート部は、構造材料の存在しない領域の上に積層される構造材料を支える部分であり、最終的には除去される部分である。すなわち「造形粒子」は、粒子状の構造材料である「構造材粒子」と、粒子状のサポート材料である「サポート材粒子」と、に分類される。なお、本明細書において「粉体」とは、粒子の集合体を意味する。以下、「構造材粒子」の集合体を「構造材粉体」、「サポート材粒子」の集合体を「サポート材粉体」、とそれぞれ呼ぶこともある。
<Modeling particles>
First, the modeling particle which concerns on this embodiment manufactured with the manufacturing method of the modeling particle which concerns on this embodiment is demonstrated. In the present specification, the “modeling particle” refers to a particulate modeling material used when a three-dimensional object is manufactured. The modeling material is classified into a structural material that constitutes a target three-dimensional object and a support material that supports the lamination of the structural materials. The support portion made of the support material is a portion that supports the structural material laminated on the region where no structural material exists, and is a portion that is finally removed. That is, the “shaped particles” are classified into “structural material particles” that are particulate structural materials and “support material particles” that are particulate support materials. In the present specification, “powder” means an aggregate of particles. Hereinafter, the aggregate of “structural material particles” may be referred to as “structural material powder”, and the aggregate of “support material particles” may be referred to as “support material powder”.

構造材料に非水溶性材料を使用した場合、サポート部を構成するサポート材料として水によって除去可能な材料を用いれば、積層後の造形物からサポート部を水によって選択的に除去することが可能となる。水を用いてサポート部を除去することができれば、水は入手が容易であるためサポート部の除去にかかるコストを低く抑えることができる。さらに、水は安全性が高く作業者や環境への負荷が低いため、サポート部の除去に水を用いることは非常に好ましい。ここで、「非水溶性」とは、水に対する溶解度が0.1未満の性質を言い、「水溶性」とは、水に対する溶解度が0.1以上の性質を言う。また、「水に対する溶解度」とは、1気圧において、水温20℃の純水100gに溶ける質量をグラム単位で表した数値とする。   When a water-insoluble material is used as the structural material, if the material that can be removed by water is used as the support material that constitutes the support part, it is possible to selectively remove the support part from the layered product by water. Become. If the support part can be removed using water, the cost for removing the support part can be kept low because water is easily available. Furthermore, since water is highly safe and has a low load on workers and the environment, it is very preferable to use water for removing the support portion. Here, “water-insoluble” means a property having a solubility in water of less than 0.1, and “water-soluble” means a property having a solubility in water of 0.1 or more. The “solubility in water” is a numerical value representing the mass dissolved in 100 g of pure water having a water temperature of 20 ° C. at 1 atm in grams.

水による除去性を考慮すると、サポート部は、水に対する溶解度の大きな水溶性材料で構成されるのが好ましい。しかし、水に対する溶解度が大きい水溶性材料からなる粒子は、湿度の高い雰囲気に曝されると、雰囲気中の水分を吸湿して粒子表面の粘性が増加する。造形粒子は、造形に用いる装置の材料収容部に粉体の状態で収容されるが、粉体にこのような粒子が含まれていると、湿度により凝集して流動性が著しく低下してしまう。流動性が著しく低下した粉体は、造形プロセスにおける動作不良や、得られる造形対象物の精度の低下を招く恐れがあるため、粉体の保管環境や使用環境の湿度管理を厳密に行わなければならず、利便性に劣り、製造コストも増加してしまう。   In consideration of removability by water, the support part is preferably composed of a water-soluble material having high solubility in water. However, when a particle made of a water-soluble material having a high solubility in water is exposed to an atmosphere with high humidity, it absorbs moisture in the atmosphere and increases the viscosity of the particle surface. The modeling particles are accommodated in a powder state in the material container of the apparatus used for modeling. If such particles are contained in the powder, the fluidity is remarkably reduced due to aggregation due to humidity. . Powders with significantly reduced fluidity can lead to malfunctions in the modeling process and the accuracy of the resulting modeling object, so the humidity of the powder storage environment and usage environment must be strictly controlled. In addition, the convenience is inferior and the manufacturing cost increases.

そこで、本実施形態にかかる造形粒子は、図1(a)に示す断面構造を有している。即ち、造形粒子5は、コア3と、コア3の表面の少なくとも一部を覆うシェル4とを備えている。さらに、コア3は水溶性材料を最も多く含有しており、シェル4に最も多く含まれる材料の水に対する溶解度は、コア3に含まれる水溶性材料の水に対する溶解度より小さく、複数の造形粒子5からなる粉体の含有水分量が1.0質量%未満である。尚、コア3およびシェル4の溶解度は、粒子からそれぞれの部分を分離して、溶解度をそれぞれ測定すれば求めることができる。   Then, the modeling particle | grains concerning this embodiment have the cross-sectional structure shown to Fig.1 (a). That is, the modeling particle 5 includes the core 3 and the shell 4 that covers at least a part of the surface of the core 3. Further, the core 3 contains the most water-soluble material, and the solubility of the material contained most in the shell 4 in water is smaller than the solubility in water of the water-soluble material contained in the core 3, and the plurality of shaped particles 5 The water content of the powder consisting of is less than 1.0% by mass. In addition, the solubility of the core 3 and the shell 4 can be calculated | required if each part is isolate | separated from particle | grains and each solubility is measured.

このような構成を有する造形粒子は、コア3表面に対するシェル4の被覆率やコア3やシェル4の材料に応じて、適切な条件で熱エネルギーまたは熱エネルギーと圧力を付与することにより、コア3の材料を粒子表面に露出させることができる。例えば、コア3あるいは造形粒子の軟化温度以上に加熱する、あるいは、コア3あるいは造形粒子の軟化温度以上に加熱すると同時に加圧することによって、シェル構造を破壊して、コア3の材料を表面に露出させることができる。ここで、本明細書における軟化温度とは動的粘弾性を測定した際に、損失弾性率が108Pa以下となる温度を軟化温度とする。あるいは、選択的にシェル4の材料を溶解する溶液を造形粒子に噴霧し、粒子表面にできる液滴の表面張力を利用してシェル4の材料を粒子表面に偏在させ、コア3の材料を露出させることも可能である。 The shaped particles having such a configuration can be obtained by applying thermal energy or thermal energy and pressure under appropriate conditions according to the coverage of the shell 4 on the surface of the core 3 and the material of the core 3 and the shell 4. The material can be exposed to the particle surface. For example, the shell structure is destroyed by heating to the softening temperature of the core 3 or the modeling particle, or by heating at the same time as the softening temperature of the core 3 or the modeling particle, and the material of the core 3 is exposed to the surface. Can be made. Here, the softening temperature in this specification refers to a temperature at which the loss elastic modulus becomes 10 8 Pa or less when dynamic viscoelasticity is measured. Alternatively, a solution that selectively dissolves the material of the shell 4 is sprayed on the modeling particles, and the material of the shell 4 is unevenly distributed on the particle surface by utilizing the surface tension of the droplet formed on the particle surface, thereby exposing the material of the core 3. It is also possible to make it.

このように、本実施形態に係る造形粒子は、その表面に、コア3に含まれる水溶性材料よりも水に対する溶解度の低い材料(シェル4)が形成されているため、粉体の状態で水分量の多い雰囲気においても、吸湿による凝集が抑制され、流動性の低下が抑制される。従って、特に湿度管理をしなくても、積層造形法に適した粉体の状態を維持することができる。そして、立体物の製造工程において、コア3あるいは造形粒子の軟化温度以上に加熱し加圧することによって、複数の造形粒子の内部から押し出されたコア3の材料を互いに融着させ、立体物を形づくることができる。あるいは、立体物の製造工程において、選択的にシェル4を溶解する溶液を噴霧し、その後乾燥させることによって、コア3の材料を露出させると共に、複数の粒子間をシェル4の材料によって結着させ、立体物を形づくることもできる。   Thus, since the modeling particle | grains which concern on this embodiment form the material (shell 4) whose solubility with respect to water is lower than the water-soluble material contained in the core 3 in the surface, it is water | moisture content in a powder state. Even in a large amount of atmosphere, aggregation due to moisture absorption is suppressed, and a decrease in fluidity is suppressed. Therefore, the state of the powder suitable for the additive manufacturing method can be maintained without particularly managing the humidity. Then, in the manufacturing process of the three-dimensional object, the material of the core 3 extruded from the inside of the plurality of modeling particles is fused to form a three-dimensional object by heating and pressurizing the core 3 or the molding particle to a softening temperature or higher. be able to. Alternatively, in the manufacturing process of the three-dimensional object, the material of the core 3 is exposed by spraying a solution that selectively dissolves the shell 4 and then dried, and a plurality of particles are bound by the material of the shell 4. A solid object can also be formed.

コア3は水溶性材料を最も多く含有しているため、水に接触させることにより水溶性材料を溶解させ、造形物の形状を崩壊させることができる。この性質から、本実施形態に係る造形粒子は、サポート材粒子として好適である。本実施形態に係る造形粒子をサポート材粒子として用いた場合、造形後、サポート部を水に接触させることにより、構造部から容易に除去することができる。そのため、サポート部の除去工程によって構造部の形状が損なわれることがなく、精度の高い立体物を得ることができる。なお、「容易」とは、除去に必要な時間が短い、あるいは、除去するために特殊な作業や環境が不要、の少なくとも一方を満たすことをいう。   Since the core 3 contains the most water-soluble material, the water-soluble material can be dissolved by bringing it into contact with water, and the shape of the model can be collapsed. From this property, the shaped particles according to the present embodiment are suitable as support material particles. When the modeling particle which concerns on this embodiment is used as support material particle | grains, it can remove easily from a structure part by making a support part contact water after modeling. Therefore, the shape of the structure part is not impaired by the support part removing step, and a highly accurate three-dimensional object can be obtained. “Easy” means that the time required for removal is short, or at least one of special work and environment is not required for removal.

サポート部の除去性を確保するためには、サポート部が、コア3の水溶性材料からなる三次元ネットワーク構造の中にシェル4の材料が点在するような構造を有していることが望ましい。そのためには、水溶性材料からなる三次元ネットワーク構造を形成するだけの水溶性材料が、コア3に含まれている必要がある。従って、造形粒子における、コア3の粒子全体に対する体積比率は、50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましい。あるいは、コア3やシェル4に含まれる材料の比重によるが、コア3に含まれる水溶性材料の、コア3全体に対する質量比率は、50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましい。   In order to secure the removability of the support part, it is desirable that the support part has a structure in which the material of the shell 4 is scattered in the three-dimensional network structure made of the water-soluble material of the core 3. . For this purpose, the core 3 needs to contain a water-soluble material that can only form a three-dimensional network structure made of the water-soluble material. Therefore, the volume ratio of the shaped particles to the entire core 3 particles is preferably 50% or more, and more preferably 70% or more. Alternatively, depending on the specific gravity of the material contained in the core 3 or the shell 4, the mass ratio of the water-soluble material contained in the core 3 to the entire core 3 is preferably 50% or more, and preferably 70% or more. More preferred.

コア3に含まれる水溶性材料は、1種類であってもよいし、複数種類であっても良い。複数種類の水溶性材料が含まれている場合、これら複数種類の水溶性材料の合計量を、コア3に含有される水溶性材料と考えればよい。従って、コア3全体に対する水溶性材料の体積比率または質量比率は、複数種類の水溶性材料の合計量を用いて算出すればよい。ここでいう水溶性材料の「種類」とは化学構造によって決まるものとし、化学構造が異なっている場合に種類が異なっていると表現する。また、コア3に含まれる水溶性材料が複数種類ある場合、シェル4に最も多く含まれる材料の水に対する溶解度が、「コアに含まれる水溶性材料の水に対する溶解度より小さい」とは、コア3に含まれるいずれの水溶性材料の水に対する溶解度よりも小さいことを言う。   The water-soluble material contained in the core 3 may be one type or a plurality of types. When multiple types of water-soluble materials are included, the total amount of these multiple types of water-soluble materials may be considered as the water-soluble material contained in the core 3. Therefore, what is necessary is just to calculate the volume ratio or mass ratio of the water-soluble material with respect to the whole core 3 using the total amount of a plurality of types of water-soluble materials. The “type” of the water-soluble material here is determined by the chemical structure, and when the chemical structure is different, it is expressed that the type is different. Further, when there are a plurality of types of water-soluble materials contained in the core 3, the solubility in water of the material most contained in the shell 4 is “smaller than the solubility in water of the water-soluble material contained in the core”. It means that the solubility in water of any water-soluble material contained in is smaller.

コア3に含まれる水溶性材料は、水溶性を有していれば特に限定されないが、水に対する溶解度が1より大きい材料が好ましく、5より大きい材料がより好ましく、10以上であればさらに好ましい。水溶性材料には、単体や化合物、これらの複合体などを用いることができる。具体的には、水溶性の無機材料、水溶性の炭水化物、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール(PVA)が好適である。水溶性の炭水化物としては、単糖、二糖、三糖、四糖、オリゴ糖、糖アルコール等の糖質、水溶性の食物繊維が挙げられる。水溶性の食物繊維の具体例としては、ポリデキストロース、イヌリンが挙げられ、糖質の具体例としてはスクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、メレジトース、スタキオース、マルトテトラオース、ラクチトール、マンニトール、及びこれらの誘導体等が挙げられる。また、ポリアルキレンオキシドの具体例としてはポリエチレングリコール(PEG)が挙げられる。これらのうちでも、高い水溶性、入手容易性、生体安全性などの観点から糖質が望ましく、特にマルトテトラオース、ラクチトールが好ましい。   The water-soluble material contained in the core 3 is not particularly limited as long as it has water solubility, but is preferably a material having a solubility in water of more than 1, more preferably a material of more than 5, and even more preferably 10 or more. As the water-soluble material, a simple substance, a compound, a complex of these, or the like can be used. Specifically, water-soluble inorganic materials, water-soluble carbohydrates, polyalkylene oxides, and polyvinyl alcohol (PVA) are preferable. Examples of water-soluble carbohydrates include saccharides such as monosaccharides, disaccharides, trisaccharides, tetrasaccharides, oligosaccharides, and sugar alcohols, and water-soluble dietary fibers. Specific examples of water-soluble dietary fiber include polydextrose and inulin. Specific examples of carbohydrates include sucrose, lactose, maltose, trehalose, melezitose, stachyose, maltotetraose, lactitol, mannitol, and derivatives thereof. Etc. A specific example of the polyalkylene oxide is polyethylene glycol (PEG). Among these, saccharides are desirable from the viewpoint of high water solubility, availability, and biological safety, and maltotetraose and lactitol are particularly preferable.

コアは、非水溶性材料を含有してもよい。非水溶性材料としては、積層造形法に応じて、造形粒子の特性を調整する材料が好ましいが、これに限定されるものではない。   The core may contain a water-insoluble material. The water-insoluble material is preferably a material that adjusts the characteristics of modeling particles according to the layered modeling method, but is not limited thereto.

例えば、加熱と加圧により積層する造形法に用いる粒子の場合は、加熱加圧時の粘弾性を調整するための粘弾性調整材を添加してもよい。粘弾性調整材は、造形粒子の粒径よりも小さなサイズであるのが好ましい。   For example, in the case of particles used for a modeling method that is laminated by heating and pressing, a viscoelasticity adjusting material for adjusting the viscoelasticity at the time of heating and pressing may be added. It is preferable that the viscoelasticity adjusting material has a size smaller than the particle size of the modeling particles.

また、粘弾性を高めるための調整材としては、粘性流動時のコア3の主成分の動きを妨げる為に繊維状態の材料が好ましい。繊維状態の材料としては、ナノサイズの直径または長さを有する非水溶性の繊維(以下、ナノファイバーと称する)が挙げられ、セルロースナノファイバーを好適に用いることができる。これは、コア3主成分の中にナノファイバーを含有させる事で、コア3内部にナノファイバーからなるマトリクスを形成させることができ、コア3の粘弾性を高めるのが容易になるからである。また、粘弾性を下げるための調整材としては、粘性流動時のコア3の主成分の動きを向上する可塑剤を使用することが可能である。   Further, as the adjusting material for increasing the viscoelasticity, a fiber material is preferable in order to prevent the movement of the main component of the core 3 during the viscous flow. Examples of the fiber material include water-insoluble fibers (hereinafter referred to as nanofibers) having a nano-sized diameter or length, and cellulose nanofibers can be suitably used. This is because by containing nanofibers in the main component of the core 3, a matrix made of nanofibers can be formed inside the core 3, and it becomes easy to increase the viscoelasticity of the core 3. Further, as an adjusting material for lowering viscoelasticity, it is possible to use a plasticizer that improves the movement of the main component of the core 3 during viscous flow.

電子写真プロセスを用いて積層する造形法に用いる粒子の場合は、帯電性を制御するために、荷電制御剤を添加してもよい。造形粒子は、荷電制御剤を、単独あるいは2種以上含有していてもよい。   In the case of particles used for modeling using an electrophotographic process, a charge control agent may be added to control chargeability. The modeling particles may contain the charge control agent alone or in combination of two or more.

粒子を負荷電性に制御する荷電制御剤としては、有機金属化合物、キレート化合物が有効である。具体的には、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸及びダイカルボン酸系の金属化合物が挙げられる。他にも、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールなどのフェノール誘導体類も好ましい。さらに、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、樹脂系荷電制御剤なども用いることができる。   As the charge control agent for controlling the particles to be negatively charged, organometallic compounds and chelate compounds are effective. Specific examples include a monoazo metal compound, an acetylacetone metal compound, an aromatic oxycarboxylic acid, an aromatic dicarboxylic acid, an oxycarboxylic acid, and a dicarboxylic acid-based metal compound. In addition, aromatic oxycarboxylic acids, aromatic mono- and polycarboxylic acids and metal salts thereof, anhydrides, esters, and phenol derivatives such as bisphenol are also preferable. Furthermore, urea derivatives, metal-containing salicylic acid compounds, metal-containing naphthoic acid compounds, boron compounds, quaternary ammonium salts, calixarene, resin charge control agents, and the like can also be used.

粒子を正荷電性に制御する荷電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等によるニグロシン変性物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの4級アンモニウム塩、これらのレーキ顔料を用いることができる。また、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料高級脂肪酸の金属塩、樹脂系荷電制御剤も好ましい。なお、レーキ化剤としては、りんタングステン酸、りんモリブテン酸、りんタングステンモリブテン酸、タンニン酸、ラウニン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物を用いることができる。   Examples of charge control agents for controlling particles to be positively charged include nigrosine-modified products of nigrosine and fatty acid metal salts, guanidine compounds, imidazole compounds, tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate, tetrabutylammonium tetra Quaternary ammonium salts such as fluoroborate and these lake pigments can be used. Also preferred are triphenylmethane dyes, metal salts of these lake pigment higher fatty acids, and resin charge control agents. As the rake agent, phosphotungstic acid, phosphomolybthenic acid, phosphotungstomolybthenic acid, tannic acid, lauric acid, gallic acid, ferricyanide, ferrocyanide can be used.

シェル4に最も多く含まれる材料は、水に対する溶解度がコア3に含まれる水溶性材料の水に対する溶解度より小さければ限定はされないが、水に対する溶解度が10より小さい材料が好ましく、5より小さい材料がより好ましく、1以下であればさらに好ましい。   The material most contained in the shell 4 is not limited as long as the solubility in water is smaller than the solubility in water of the water-soluble material contained in the core 3, but a material having a solubility in water of less than 10 is preferable, and a material less than 5 is preferable. More preferably, it is more preferably 1 or less.

シェル4に最も多く含まれる材料の例として、有機化合物および高分子化合物に代表される有機物、金属、セラミックスなどに代表される無機物、及び有機物と無機物とを含む有機・無機複合材料などが挙げられるが、これらの材料に限定されるものではない。   Examples of the material most contained in the shell 4 include organic substances typified by organic compounds and polymer compounds, inorganic substances typified by metals and ceramics, and organic / inorganic composite materials containing organic substances and inorganic substances. However, it is not limited to these materials.

具体的には、有機物であれば、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂物質、グリセリン脂肪酸エステル類、ショ糖脂肪酸エステル類、ソルビタン脂肪酸エステル類などのエステル化合物、エチルセルロースなどのセルロース誘導体の一部を好適に用いることができる。これらのうちでも、樹脂物質が好ましく、特に、スチレン−アクリル共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレンが好ましい。   Specifically, for organic substances, resin compounds such as acrylic resins, vinyl resins, polyester resins, epoxy resins, and urethane resins, ester compounds such as glycerin fatty acid esters, sucrose fatty acid esters, and sorbitan fatty acid esters A part of cellulose derivatives such as ethyl cellulose can be preferably used. Among these, a resin substance is preferable, and styrene-acrylic copolymer, polymethyl methacrylate, and polystyrene are particularly preferable.

また無機物であれば、酸化ケイ素、酸化チタン、及びアルミナなどの無機酸化物を好適に使用することができる。また、これらの無機酸化物に対して、フッ素が直接結合した構造を有するものも、好ましく用いられる。   Moreover, if it is an inorganic substance, inorganic oxides, such as a silicon oxide, a titanium oxide, and an alumina, can be used conveniently. Further, those having a structure in which fluorine is directly bonded to these inorganic oxides are also preferably used.

有機・無機複合材料としては、シロキサン結合を主骨格とし、有機基からなる側鎖を少なくとも一つ以上有する化合物が好ましく用いられる。ここでいう有機基とは、シェル4に疎水性を付与する効果のあるものが望ましく、例えばアルキル基、フルオロアルキル基などが挙げられる。このような有機・無機複合材料として、前記有機基がメチル基であるシリコーンは、入手容易性の点から好ましい。   As the organic / inorganic composite material, a compound having a siloxane bond as a main skeleton and at least one side chain composed of an organic group is preferably used. The organic group here is preferably an organic group having an effect of imparting hydrophobicity to the shell 4, and examples thereof include an alkyl group and a fluoroalkyl group. As such an organic / inorganic composite material, silicone in which the organic group is a methyl group is preferable from the viewpoint of availability.

シェル4もまた、積層造形法に応じて造形粒子の特性を調整する材料を含んでいても良い。コア3と同様に、加熱と加圧により積層する造形法に用いる粒子の場合は、加熱加圧時の粘弾性を調整するための粘弾性調整材、電子写真プロセスを用いて積層する造形法に用いる粒子の場合は、帯電性を制御する荷電制御剤を含んでいてもよい。シェル4が荷電制御剤を含有していれば、摩擦帯電時の帯電を制御することができる。シェル4に添加する粘弾性調整材、荷電制御剤としては、コア3と同様の材料を使用することができる。   The shell 4 may also include a material that adjusts the characteristics of the modeling particles according to the additive manufacturing method. Similarly to the core 3, in the case of particles used for a modeling method that is laminated by heating and pressurization, a viscoelasticity adjusting material for adjusting the viscoelasticity at the time of heating and pressing, and a modeling method that is laminated using an electrophotographic process. In the case of particles to be used, a charge control agent for controlling the chargeability may be included. If the shell 4 contains a charge control agent, charging during frictional charging can be controlled. As the viscoelasticity adjusting material and the charge control agent added to the shell 4, the same material as the core 3 can be used.

電子写真プロセスを用いた造形法に用いる粒子の場合、シェル材料の体積抵抗率は10-3Ω・cmより大きく好ましくは109Ω・cmより大きいことが好ましい。10-3Ω・cmより大きいことで、粒子の帯電減衰量が少なく、電子写真プロセスで良好に使用できる。 In the case of particles used for modeling using an electrophotographic process, the volume resistivity of the shell material is greater than 10 −3 Ω · cm, preferably greater than 10 9 Ω · cm. When it is larger than 10 −3 Ω · cm, the amount of charge attenuation of the particles is small and can be used favorably in the electrophotographic process.

シェル4の厚さは、粒径の0.0010%以上15%以下であるのが好ましく、より好ましくは1.0%以下である。具体的な厚さとしては、1nm以上10μm以下が好ましく、10nm以上1μm以下がさらに好ましい。シェル4の厚さが1nmよりも小さい場合、水分がコア3へ侵入し易く、シェル4の強度も弱くなる傾向にあるため、十分な耐湿性が得られなくなる場合がある。また、10μmよりも大きい場合、形成された造形物が、水によって溶解あるいは崩壊しづらくなる傾向にある。   The thickness of the shell 4 is preferably 0.0010% or more and 15% or less of the particle diameter, and more preferably 1.0% or less. The specific thickness is preferably 1 nm to 10 μm, and more preferably 10 nm to 1 μm. When the thickness of the shell 4 is smaller than 1 nm, moisture tends to enter the core 3 and the strength of the shell 4 tends to be weakened, so that sufficient moisture resistance may not be obtained. Moreover, when larger than 10 micrometers, it exists in the tendency for the formed molded object to become difficult to melt | dissolve or disintegrate with water.

ここで、シェル4の厚さは、粒子断面の電子顕微鏡やTEMなどの観察画像を用いる手法や、元素マッピングを用いる手法等、既存の手法を利用して測定することができる。粒子断面の電子顕微鏡やTEMなどの観察画像を用いる手法は、任意の造形粒子を破断し粒子断面観察を実施することで、シェル部分の粒径に対する比率や厚さを測定することができる。この際、一つの粒子に関して少なくとも5か所以上でシェル厚を測定し、平均化する。次いで、少なくとも10個以上の粒子について前記シェル厚測定を実施した後に、造形粒子の粒子間のシェル厚の平均値を算出し、シェル厚とする。電子顕微鏡やTEMを用いて観察した際、コア3とシェル4との区別がつかない場合は、元素マッピングを用いる手法を用いるとよい。具体的には、X線光電子分光(XPS)、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS)、エネルギー分散型X線分析法(EDX)、オージェ電子分光法(AES)等を使用することで、コア3とシェル4との材質の違いを可視化することができる。   Here, the thickness of the shell 4 can be measured using an existing method such as a method using an observation image such as an electron microscope or a TEM of a particle cross section, or a method using element mapping. A technique using an observation image such as an electron microscope or a TEM of a particle cross section can measure the ratio and thickness of the shell portion to the particle diameter by breaking an arbitrary shaped particle and observing the particle cross section. At this time, the shell thickness is measured and averaged at at least five locations for one particle. Next, after the shell thickness measurement is performed on at least 10 particles, the average value of the shell thickness between the particles of the modeling particles is calculated to obtain the shell thickness. If the core 3 and the shell 4 cannot be distinguished when observed using an electron microscope or TEM, a method using element mapping may be used. Specifically, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), energy dispersive X-ray analysis (EDX), Auger electron spectroscopy (AES), etc. are used. Thus, the difference in material between the core 3 and the shell 4 can be visualized.

本実施形態において、コア3はシェル4によって完全に被覆されている必要はなく、コア3の一部がシェル4で覆われていなくても良い。ただし、コア3の表面積に対するシェル4の被覆率は、30%以上が好ましく、より好ましくは40%以上である。被覆率が30%よりも小さいと、シェル4による粉体の流動性維持の効果が得られなくなる場合がある。また、シェルの被覆率は95%以下であることが好ましい。被覆率が95%以下であると、造形時にコア3の露出が促進されやすくなり、水による除去速度が速くなる傾向にある。   In the present embodiment, the core 3 does not need to be completely covered with the shell 4, and a part of the core 3 may not be covered with the shell 4. However, the coverage of the shell 4 with respect to the surface area of the core 3 is preferably 30% or more, and more preferably 40% or more. If the coverage is less than 30%, the effect of maintaining the fluidity of the powder by the shell 4 may not be obtained. Further, the coverage of the shell is preferably 95% or less. When the coverage is 95% or less, the exposure of the core 3 is easily promoted during modeling, and the removal rate with water tends to increase.

シェル4の被覆率の求め方は次のとおりである。まず、粒子断面を、粒子表面箇所の面積がほぼ等しくなるように、少なくとも10個以上の領域に分割する。そして、分割した領域ごとに、顕微鏡などを用いて撮像し、得られた像からシェル4が存在する領域の割合、即ち存在比率を算出し、それら平均化したものを被覆率とする。顕微鏡としては電子顕微鏡などを使用することができ、シェル4とコア3との領域を判断するために、必要に応じて染色することも可能である。また、顕微鏡でシェル部分が観察できない場合はコア3とシェル4とを分離した後に、コア成分およびシェル成分を同定し、それらの存在比率から被覆率を算出するとよい。コア3とシェル4とを分離する手法としては、機械的にシェル4を分離する手法や、溶剤などで選択的に溶解させた後に再析出する手法を使用することが可能である。例えば、シェル4だけが溶解する溶剤を選定しシェル4を選択的に溶解させ、コア部分を除去した後に、シェル成分を析出させる。その後シェル成分およびコア部分の組成分析を実施する。コア部分に関しては粒子の断面からコア部分の組成分析を実施してもよい。得られたシェル材料の成分量を100%、コア3での成分量を0%として検量線を作成する。粒子表面の組成分析を実施し、得られた成分量から上記検量線を使用して被覆率を算出することができる。   The method for obtaining the coverage of the shell 4 is as follows. First, the particle cross section is divided into at least 10 regions so that the areas of the particle surface portions are substantially equal. Then, each divided area is imaged using a microscope or the like, and the ratio of the area where the shell 4 exists, that is, the existence ratio is calculated from the obtained image, and the averaged ratio is defined as the coverage. An electron microscope or the like can be used as the microscope, and staining can be performed as necessary to determine the area between the shell 4 and the core 3. If the shell portion cannot be observed with a microscope, the core 3 and the shell component are identified after the core 3 and the shell 4 are separated, and the coverage is calculated from their abundance ratio. As a method for separating the core 3 and the shell 4, a method for mechanically separating the shell 4 or a method for reprecipitation after selective dissolution with a solvent or the like can be used. For example, a solvent in which only the shell 4 is dissolved is selected, the shell 4 is selectively dissolved, the core portion is removed, and then the shell component is precipitated. Thereafter, a composition analysis of the shell component and the core portion is performed. Regarding the core portion, composition analysis of the core portion may be performed from the cross section of the particle. A calibration curve is prepared with the component amount of the obtained shell material being 100% and the component amount of the core 3 being 0%. The composition analysis of the particle surface is carried out, and the coverage can be calculated from the obtained component amount using the calibration curve.

コア3の主成分とシェル4の主成分は、互いに異なっていることが好ましい。コア3とシェル4の主成分が異なることで、粒子同士を融着する際に、コア3に含まれる水溶性材料からなる三次元ネットワーク構造の形成が促進され、水によりサポート部を容易に溶解あるいは崩壊させ易くなる。本明細書における主成分とは、それぞれの部材に含まれる成分のうち、質量含有比率が最も多い成分を指している。   The main component of the core 3 and the main component of the shell 4 are preferably different from each other. When the main components of the core 3 and the shell 4 are different, the formation of a three-dimensional network structure made of a water-soluble material contained in the core 3 is promoted when the particles are fused, and the support portion is easily dissolved by water. Or it becomes easy to collapse. The main component in this specification has shown the component with the largest mass content ratio among the components contained in each member.

本実施形態に係る造形粒子の水溶性材料の含有体積比率は、70%以上であることが好ましい。水溶性材料の比率が70%以上であることで、水による除去が容易になる傾向にある。   The content volume ratio of the water-soluble material of the shaped particles according to this embodiment is preferably 70% or more. When the ratio of the water-soluble material is 70% or more, removal with water tends to be easy.

造形粒子は、造形時には粉体で用いられる。本実施形態に係る粉体は、本実施形態に係る粒子を含んでいれば、本実施形態に係る粒子以外の粒子を含んでいてもかまわない。ただし、本発明の効果を充分に得るためには、粉体に含まれる本実施形態に係る紛体以外の粒子が5%以下であることが好ましい。   The modeling particles are used as a powder during modeling. As long as the powder according to the present embodiment includes the particles according to the present embodiment, the powder may include particles other than the particles according to the present embodiment. However, in order to sufficiently obtain the effects of the present invention, it is preferable that the particles other than the powder according to the present embodiment contained in the powder is 5% or less.

この造形に用いる粉体を構成する造形粒子の、体積基準の平均粒径(以下、単に平均粒径と記述する)は1μm以上100μm以下であることが好ましく、より好ましくは20μm以上80μm以下である。粒子の平均粒径が1μm以上あれば、1回の積層膜厚を厚くすることができるため、少ない積層回数で所望の高さの造形物を得ることが可能となる。また、粒子の平均粒径を100μm以下とすることにより、高い精度の造形物を実現しやすくなる。   The volume-based average particle size (hereinafter simply referred to as average particle size) of the modeling particles constituting the powder used for modeling is preferably 1 μm to 100 μm, more preferably 20 μm to 80 μm. . If the average particle diameter of the particles is 1 μm or more, it is possible to increase the thickness of a single laminated film, and thus it is possible to obtain a shaped article having a desired height with a small number of laminations. Moreover, it becomes easy to implement | achieve a highly accurate molded article by making the average particle diameter of particle | grains into 100 micrometers or less.

造形用の粉体を構成する造形粒子の平均粒径は、市販の粒度分布測定装置を用いて求めることができる。例えば、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置 LA−950(HORIBA社製)を用いた場合は、次のように測定することができる。尚、測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフトを用いる。即ち、まず、測定溶媒が入ったバッチ式セルを測定装置にセットし光軸の調整、バックグラウンドの調整をおこなう。このとき使用する溶媒は、粒子の溶解度が極めて小さいものを選択する必要がある。また、測定する粒子の分散性向上のために、必要に応じて適宜分散剤を溶媒中に添加してもよい。測定対象の粒子からなる粉体を、タングステンランプから射出される光の透過率が90%〜95%になるまでバッチ式セルに添加し、粒度分布の測定を行う。得られた測定結果から体積基準の平均粒径を算出することができる。   The average particle size of the modeling particles constituting the modeling powder can be determined using a commercially available particle size distribution measuring apparatus. For example, when a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-950 (manufactured by HORIBA) is used, the measurement can be performed as follows. The attached dedicated software is used for setting the measurement conditions and analyzing the measurement data. That is, first, a batch type cell containing a measurement solvent is set in a measurement apparatus, and the optical axis and background are adjusted. The solvent used at this time must be selected so that the solubility of the particles is extremely small. Moreover, in order to improve the dispersibility of the particles to be measured, a dispersant may be appropriately added to the solvent as necessary. The powder composed of the particles to be measured is added to the batch cell until the transmittance of light emitted from the tungsten lamp reaches 90% to 95%, and the particle size distribution is measured. The volume-based average particle diameter can be calculated from the obtained measurement results.

また、造形粒子の平均円形度は0.85以上が好ましく、0.90以上であることがより好ましい。粒子の平均円形度が0.85以上であれば、粒子同士が点接触するようになるため、粒子が流動し易く、粒子層において最密充填の配置が得られ易く、積層時の空隙が形成しにくい傾向がある。   Further, the average circularity of the shaped particles is preferably 0.85 or more, and more preferably 0.90 or more. If the average circularity of the particles is 0.85 or more, the particles come into point contact with each other, so that the particles are easy to flow, and a close-packed arrangement is easily obtained in the particle layer, and voids are formed at the time of lamination. It tends to be difficult to do.

平均円形度は次のようにして求めることができる。まず、粒子の円形度は、以下のように定義される。
円形度=(粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
The average circularity can be obtained as follows. First, the circularity of a particle is defined as follows.
Circularity = (perimeter of a circle having the same area as the particle projection area) / (perimeter of the particle projection image)

「粒子投影面積」とは二値化された粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該粒子像の輪郭線の長さと定義する。円形度は粒子の投影面における凹凸の度合いを示す指標であり、粒子が完全な球形の場合に1.0を示し、表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。粒子の円形度は、電子顕微鏡などの観察画像の画像処理および、フロー式粒子像測定装置を用いて測定することができる。さらに、任意の造形粒子10個以上について測定して得られた円形度の平均値をとることにより、平均円形度を求めることができる。   “Particle projected area” is the area of a binarized particle image, and “perimeter of particle projected image” is defined as the length of the contour line of the particle image. The circularity is an index indicating the degree of unevenness on the projection surface of the particle, and is 1.0 when the particle is a perfect sphere. The more complex the surface shape, the smaller the circularity. The circularity of the particles can be measured using image processing of an observation image such as an electron microscope and a flow type particle image measuring device. Furthermore, the average circularity can be obtained by taking the average value of the circularity obtained by measuring 10 or more arbitrary shaped particles.

本実施形態に係る造形粒子からなる粉体は、含有水分量が1.0質量%未満である。ここで、本明細書において「含有水分量」とは、試料に含有されている水分量を指す。含有水分量は、試料を室温(25℃)から300℃まで加熱しながら重量変化を測定したときの、25℃以上200℃以下の温度範囲における重量減少分として評価することができる。ただし、25℃以上200℃以下の温度範囲に試料の熱分解が始まる温度が含まれる場合には、含有水分量は試料の熱分解が始まる温度をTpとしたときに、25℃以上(Tp−10)℃以下の温度範囲における重量減少分として評価することができる。なお、上記の測定は市販の熱重量分析装置を用いて測定することができる。測定の際の昇温速度は2℃/分とし、測定の際の雰囲気は特に限定はされないが、空気または窒素とすることが好ましい。   The powder comprising the shaped particles according to the present embodiment has a moisture content of less than 1.0% by mass. Here, “content of moisture” in this specification refers to the amount of moisture contained in the sample. The moisture content can be evaluated as a weight loss in a temperature range of 25 ° C. or more and 200 ° C. or less when the weight change is measured while heating the sample from room temperature (25 ° C.) to 300 ° C. However, in the case where the temperature range from 25 ° C. to 200 ° C. includes the temperature at which the sample begins to thermally decompose, the moisture content is 25 ° C. or more (Tp− 10) It can be evaluated as a weight loss in a temperature range of not higher than ° C. In addition, said measurement can be measured using a commercially available thermogravimetric analyzer. The rate of temperature rise during measurement is 2 ° C./min, and the atmosphere during measurement is not particularly limited, but is preferably air or nitrogen.

含有水分量が1.0質量%以上であると、造形粒子を立体物の製造プロセスに用いた場合に、含有水分を原因とする造形阻害を引き起こす恐れがある。たとえば造形方式として、電子写真方式を用いた場合、造形粒子の帯電量の顕著な減衰を引き起こす恐れがある。その結果、造形粒子を配置した粒子層の形成段階における現像効率の低下が起こり、好ましくない。また、粒子層を積層する工程において加熱された際に含有水分の急激な蒸発が引き起こされ、発泡が発生する恐れがある。   When the water content is 1.0% by mass or more, there is a risk of causing modeling inhibition due to water content when the modeling particles are used in the manufacturing process of a three-dimensional object. For example, when an electrophotographic method is used as a modeling method, there is a risk that the charge amount of the modeling particles is significantly attenuated. As a result, the development efficiency in the formation stage of the particle layer in which the shaped particles are arranged is lowered, which is not preferable. Further, when heated in the step of laminating the particle layer, the water content is rapidly evaporated and foaming may occur.

<造形粒子の製造方法>
上記本実施形態に係る造形粒子は、下記(1)〜(3)の工程を、この順で有する製造方法により製造することができる。
(1)混合工程
水溶性材料を含有する第1の粒子を含有する粉体と、水溶性材料よりも水に対する溶解度が小さい材料を含有する第2の粒子を含有する粉体と、を混合して混合粉体を得る工程。
(2)乾燥工程
混合粉体の含有水分量が1.0質量%未満となるまで乾燥する工程。
(3)複合化工程
第1の粒子と第2の粒子を複合化し、水溶性材料よりも水に対する溶解度が小さい材料を最も多く含有するシェルを、第1の粒子の表面に形成する工程。
<Method for producing shaped particles>
The modeling particle which concerns on the said this embodiment can be manufactured with the manufacturing method which has the process of following (1)-(3) in this order.
(1) Mixing step A powder containing first particles containing a water-soluble material and a powder containing second particles containing a material having a lower solubility in water than the water-soluble material are mixed. To obtain mixed powder.
(2) Drying process The process of drying until the moisture content of mixed powder becomes less than 1.0 mass%.
(3) Compositing step A step of compositing the first particle and the second particle to form a shell containing the most material having a lower solubility in water than the water-soluble material on the surface of the first particle.

図1は、本実施形態に係る造形粒子の製造方法を説明する模式図である。本実施形態では、図1(a)に示す様に、まず、第1の粒子1と第2の粒子2とに対して混合処理を行い、混合粉体6を得る。この時、第2の粒子2は、第1の粒子1の表面に分散するように配置される。次に、この混合粉体6に対して乾燥処理を行い、含有水分率を1.0質量%未満に低下させる。その上で、混合粉体6に対して複合化処理を行うことにより、第1の粒子1表面に配置された第2の粒子2をシェル4へと変換し、第1の粒子1をコア3とし、コア3の表面を覆うシェル4を有する本実施形態に係る造形粒子5を得る。   Drawing 1 is a mimetic diagram explaining the manufacturing method of the modeling particle concerning this embodiment. In this embodiment, as shown to Fig.1 (a), first, the mixing process is performed with respect to the 1st particle | grains 1 and the 2nd particle | grains 2, and the mixed powder 6 is obtained. At this time, the second particles 2 are arranged so as to be dispersed on the surface of the first particles 1. Next, the mixed powder 6 is dried to reduce the moisture content to less than 1.0% by mass. Then, the mixed powder 6 is subjected to a composite treatment to convert the second particles 2 arranged on the surface of the first particles 1 into shells 4, and the first particles 1 are converted into the core 3. And the modeling particle | grain 5 which concerns on this embodiment which has the shell 4 which covers the surface of the core 3 is obtained.

一般的に、水溶性材料は吸湿性が高く、大気中に放置しておくと、湿度に応じた平衡状態に達するまで吸湿を続けてしまう。ここで、図1(b)に示すように、含有水分量を低下させる目的で、水溶性材料を含有する第1の粒子1に対してそのまま乾燥処理を施すと、一般的に固結と呼ばれている、粒子間の凝集が引き起こされてしまう恐れがある。また、水溶性材料における含有水分量は、表面吸着水の影響が最も大きいため、一度乾燥処理を行った後でも、大気中に暴露すると、粒子表面に再度水分が吸着し(再吸湿)、含有水分量の上昇が引き起こされてしまう可能性がある。これに対し、図1(a)に示す本実施形態の方法では、第1の粒子1の表面に第2の粒子2が配置された状態で乾燥処理を施すことにより、乾燥工程における粒子間の固結を抑制することができる。また、乾燥処理後に速やかに複合化処理を行い、シェル4を形成することにより、粒子の再吸湿を抑制し、大気環境下においても低含有水分量の状態を安定して維持することが可能となる。一方、図1(c)に示すように、あらかじめ第1の粒子1と第2の粒子2を複合化してシェル4を形成した後に乾燥処理を施した場合は、含有水分量の低減効果が低く、好ましくない。これは、もともと第1の粒子1の表面に吸着していた水分がシェル4により粒子内に閉じ込められるため、乾燥処理時の水分の脱離が阻害されることに起因する。   In general, water-soluble materials have high hygroscopicity, and if left in the atmosphere, they continue to absorb moisture until an equilibrium state corresponding to humidity is reached. Here, as shown in FIG. 1 (b), when the first particles 1 containing a water-soluble material are directly subjected to a drying process for the purpose of reducing the water content, it is generally called consolidation. There is a risk of causing aggregation between particles. In addition, the water content in water-soluble materials has the greatest effect on the surface adsorbed water, so once exposed to the atmosphere even after drying, moisture is adsorbed again on the particle surface (re-humidified) and contained. An increase in the amount of moisture may be caused. On the other hand, in the method of the present embodiment shown in FIG. 1 (a), by performing a drying process in a state where the second particles 2 are arranged on the surfaces of the first particles 1, between the particles in the drying step. Consolidation can be suppressed. In addition, it is possible to perform the complexing process immediately after the drying process and form the shell 4 to suppress the re-absorption of the particles and stably maintain the low moisture content even in the atmospheric environment. Become. On the other hand, as shown in FIG. 1 (c), when the first particles 1 and the second particles 2 are combined in advance to form the shell 4 and then dried, the effect of reducing the moisture content is low. It is not preferable. This is because the moisture originally adsorbed on the surface of the first particle 1 is confined in the particle by the shell 4, so that the desorption of moisture during the drying process is inhibited.

以上のように、図1(b)(c)に示すような一般的な発想に基づく乾燥処理では、水溶性が高くかつ水分の再吸湿が抑制された造形粒子を得ることは困難である。図1(a)に示す本実施形態に係る製造方法を用いることにより、所望の造形粒子を得ることが可能となる。即ち、本実施形態に係る製造方法により製造された造形粒子からなる粉体は、含有水分量が1.0質量%未満であり、かつ大気環境下に一定時間暴露された後でも、再吸湿に伴う含有水分量の増加が著しく抑制されている。そのため、本実施形態に係る造形粒子を立体物の造形に用いることにより、造形材料中の含有水分を原因とする造形阻害要因を抑制しつつ、立体物の造形後に、特別な追加処方が無くとも水のみで除去可能なサポート部が形成可能となる。以下、本実施形態に係る造形粒子の製造方法について、より詳細に説明する。   As described above, in the drying process based on the general idea as shown in FIGS. 1B and 1C, it is difficult to obtain shaped particles with high water solubility and suppressed moisture reabsorption. By using the manufacturing method according to this embodiment shown in FIG. 1 (a), it is possible to obtain desired shaped particles. That is, the powder composed of shaped particles produced by the production method according to the present embodiment has a moisture content of less than 1.0% by mass and is reabsorbed even after being exposed to the atmospheric environment for a certain period of time. The accompanying increase in water content is remarkably suppressed. Therefore, by using the modeling particles according to the present embodiment for the modeling of a three-dimensional object, there is no special additional prescription after the modeling of the three-dimensional object while suppressing the modeling inhibition factor caused by the moisture contained in the modeling material. A support portion that can be removed only with water can be formed. Hereinafter, the manufacturing method of the modeling particle which concerns on this embodiment is demonstrated in detail.

[第1の粒子]
第1の粒子1は、水溶性材料を含有する。第1の粒子1はコア3となるため、第1の粒子1を構成する水溶性材料、その他の材料については、造形粒子5のコア3について説明した通りである。第1の粒子1の平均粒径は、造形粒子5としての造形性能の観点から、1μm以上100μm以下であることが好ましく、より好ましくは20μm以上80μm以下である。
[First particle]
The first particles 1 contain a water-soluble material. Since the first particle 1 becomes the core 3, the water-soluble material constituting the first particle 1 and other materials are as described for the core 3 of the shaped particle 5. The average particle diameter of the first particles 1 is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 20 μm or more and 80 μm or less from the viewpoint of modeling performance as the modeling particle 5.

第1の粒子1を造粒する手法に特に制限はないが、得られる形状が真球に近い、造粒コストが比較的安い、造粒時のスループットが比較的高いなどの観点から、スプレードライ法が好ましい。造粒された粒子は、必要に応じて分級処理を施し、ある所望の平均径・粒度分布を有する粒子群に選別した上で使用することが、立体物の製造プロセスにおいて安定的な造形を行う上で好ましい。   The method for granulating the first particles 1 is not particularly limited, but spray drying is used from the viewpoint that the obtained shape is close to a true sphere, the granulation cost is relatively low, and the throughput during granulation is relatively high. The method is preferred. The granulated particles are classified as necessary, and are used after being classified into a particle group having a desired average diameter and particle size distribution, so that stable modeling can be performed in the manufacturing process of a three-dimensional object. Preferred above.

[第2の粒子]
第2の粒子2は、第1の粒子1に含まれる水溶性材料よりも水に対する溶解度が小さい材料を含有する。第2の粒子2はシェル4となるため、第2の粒子2を構成する、第1の粒子1に含まれる水溶性材料よりも水に対する溶解度が小さい材料、その他の材料については、造形粒子5のシェル4について説明した通りである。
[Second particle]
The second particle 2 contains a material having a lower solubility in water than the water-soluble material contained in the first particle 1. Since the second particle 2 becomes the shell 4, the shaped particle 5 is used for a material having a lower solubility in water than the water-soluble material contained in the first particle 1 and constituting the second particle 2. The shell 4 is as described above.

第2の粒子2の平均粒径は、第1の粒子1の平均粒径の10分の1以下が好ましく、とくに100分の1以下がより好ましい。平均粒径が10分の1以下であることにより、第1の粒子1の表面に第2の粒子2がまんべんなく分散して配置され、乾燥工程における固結防止効果が向上する。また、複合化工程においても、シェル4を高い被覆率で形成する上で効果的である。   The average particle size of the second particles 2 is preferably 1/10 or less of the average particle size of the first particles 1, and more preferably 1/100 or less. When the average particle size is 1/10 or less, the second particles 2 are evenly dispersed and arranged on the surface of the first particles 1, and the caking prevention effect in the drying process is improved. Also in the compounding step, it is effective to form the shell 4 with a high coverage.

[混合工程]
第1の粒子1を含有する粉体と第2の粒子2を含有する粉体とを、混合することにより、混合粉体6を得る。この時、第1の粒子1に対する第2の粒子2の質量比率は、0.5質量%以上10質量%以下が好ましく、1質量%以上5質量%以下がより好ましい。質量比率が0.5質量%以上であれば、乾燥工程の固結防止効果が十分であり、複合化工程時に十分な被覆率が達成される。一方、質量比率が10質量%以下であれば、複合化工程において、シェル形成に寄与しない粒子が残存する可能性が少ない。このような残存粒子は、立体物の製造プロセスにおいて、各種部材に対する汚染源として作用する恐れがあるため、できる限り減らすことが好ましい。
[Mixing process]
By mixing the powder containing the first particles 1 and the powder containing the second particles 2, a mixed powder 6 is obtained. At this time, the mass ratio of the second particles 2 to the first particles 1 is preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 5% by mass or less. If the mass ratio is 0.5% by mass or more, the caking prevention effect in the drying process is sufficient, and a sufficient coverage is achieved during the compounding process. On the other hand, if the mass ratio is 10% by mass or less, there is little possibility that particles that do not contribute to shell formation remain in the compounding step. Since such residual particles may act as a contamination source for various members in the manufacturing process of a three-dimensional object, it is preferable to reduce as much as possible.

混合処理の方式としては、第2の粒子2がある程度均一に第1の粒子1の表面に分散する状態が達成されれば、特に制限はない。具体的には、密閉容器中に混在させた状態で容器ごと振盪する方法や、密閉容器内でスクリューなどにより回転処理を施して混合を行う方法などが挙げられる。   The method of the mixing treatment is not particularly limited as long as the state in which the second particles 2 are uniformly dispersed on the surface of the first particles 1 is achieved. Specifically, a method of shaking the whole container in a mixed state in a closed container, a method of performing a rotation process with a screw or the like in the closed container, and the like are included.

[乾燥工程]
混合工程により得られた混合粉体6に対して、含有水分量が1.0質量%未満となるまで乾燥処理を施す。乾燥処理の方式には特に制限はなく、粉体中の水分を低減させるために一般的に用いられる処理方法を用いることができる。例えば、混合粉体6を密閉容器中に導入し、乾燥気体環境下又は減圧環境下で、所定の時間、混合粉体6を加熱・攪拌する方法などが挙げられる。この時の乾燥温度としては、第1の粒子1および第2の粒子2が、溶融・酸化などの変質・変性を起こさない範囲で、できるだけ高い温度で行うことが好ましい。具体的には50℃〜150℃の範囲で、材料の種類に応じて、適宜温度・処理時間を選択することが好ましい。本実施形態においては、混合粉体の形態とすることにより、乾燥工程における第1の粒子1間の固結を抑制している。乾燥処理は静置型のオーブンなどを用いても良いが、固結抑制の効果をより高めるために、混合粉体6を攪拌などにより流動させながら乾燥処理を施しても良い。粒子を流動させながら乾燥処理を施す装置としては、ロッキングドライヤー(愛知電機社製)やナウタミキサ(ホソカワミクロン社製)などが好ましく用いられる。
[Drying process]
The mixed powder 6 obtained by the mixing step is dried until the moisture content is less than 1.0% by mass. There is no restriction | limiting in particular in the system of a drying process, The processing method generally used in order to reduce the water | moisture content in a powder can be used. For example, there is a method in which the mixed powder 6 is introduced into a sealed container and the mixed powder 6 is heated and stirred for a predetermined time in a dry gas environment or a reduced pressure environment. The drying temperature at this time is preferably as high as possible within a range in which the first particles 1 and the second particles 2 do not undergo alteration or modification such as melting and oxidation. Specifically, it is preferable to appropriately select the temperature and the treatment time in the range of 50 ° C. to 150 ° C. according to the type of material. In the present embodiment, by adopting a mixed powder form, consolidation between the first particles 1 in the drying step is suppressed. For the drying process, a stationary oven or the like may be used. However, in order to further increase the effect of suppressing consolidation, the drying process may be performed while the mixed powder 6 is fluidized by stirring or the like. As an apparatus for performing a drying process while flowing particles, a rocking dryer (manufactured by Aichi Electric Co., Ltd.), a nauta mixer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation), or the like is preferably used.

[複合化工程]
乾燥工程後、第1の粒子1と第2の粒子2を複合化し、水溶性材料よりも水に対する溶解度が小さい材料を最も多く含有するシェル4を、第1の粒子によって形成されるコア3の表面に形成する。ここで、乾燥工程により低下させた含有水分量を維持するために、例えば、乾燥工程終了から複合化工程終了までの間、混合粉体6を、減圧雰囲気下、もしくは不活性ガス雰囲気下で取り扱う等、できる限り大気に暴露しないことが好ましい。
[Composite process]
After the drying step, the first particle 1 and the second particle 2 are combined, and the shell 4 containing the most material having a lower solubility in water than the water-soluble material is formed in the core 3 formed by the first particle. Form on the surface. Here, in order to maintain the moisture content reduced by the drying step, for example, the mixed powder 6 is handled in a reduced pressure atmosphere or an inert gas atmosphere from the end of the drying step to the end of the compounding step. It is preferable not to expose to the atmosphere as much as possible.

複合化は、複数種の粉体等の原料に対して圧縮力やせん断力および衝撃力を含む機械的作用を加えることで、複数種の粉体等の原料同士が結合した粉体を得ることができる乾式複合化装置を用いて行うことが好ましい。この様な装置としては、ノビルタ(ホソカワミクロン社製)、ハイブリタイゼーションシステム(奈良機械製作所社製)などが挙げられる。   Compounding gives a powder in which raw materials such as multiple types of powders are combined by applying mechanical action including compressive force, shearing force and impact force to raw materials such as multiple types of powders. It is preferable to use a dry compounding apparatus capable of Examples of such an apparatus include Nobilta (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) and a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.).

シェル4は、コア3表面を完全に被覆していることが好ましいが、立体物の造形プロセスに対する阻害効果が顕著にならない範囲であれば、コア3の表面に一部シェル4で被覆されていない領域があっても良い。   The shell 4 preferably covers the surface of the core 3 completely, but the surface of the core 3 is not partially covered with the shell 4 as long as the inhibitory effect on the three-dimensional object forming process is not significant. There may be areas.

<立体物の製造方法>
本実施形態に係る造形粒子を用いる立体物の製造方法は特に制限されず、積層造形法、結合材噴射法、材料押し出し法、材料噴射法、などの方式が用いられる。以下、積層造形法にて、本実施形態に係る造形粒子をサポート材粒子として用いて造形後に水によって除去可能なサポート部を造形しながら、非水溶性の立体物を製造する例について説明する。積層造形法において造形粒子に求められる特性についても説明する。
<Method for producing a three-dimensional object>
The manufacturing method of the three-dimensional object using the modeling particles according to the present embodiment is not particularly limited, and methods such as a layered modeling method, a binder injection method, a material extrusion method, and a material injection method are used. Hereinafter, an example of manufacturing a water-insoluble three-dimensional object while modeling a support portion that can be removed by water after modeling using the modeling particles according to the present embodiment as support material particles by the additive manufacturing method will be described. The characteristics required for modeling particles in the additive manufacturing method will also be described.

本実施形態の立体物の製造方法は、造形粒子として、非水溶性の構造材粒子と、サポート材粒子を用い、次の(I)〜(III)の工程を含んでいる。
(I)構造材粒子とサポート材粒子とを配置して、粒子層を形成する工程
(II)粒子層を積層して造形物を形成する工程
(III)造形物に含まれるサポート部を、水を含む溶媒に接触させて除去する工程
(I)と(II)の工程を繰り返し、必要数の粒子層を積層して得られる造形物に対して(III)の工程を行えば、サポート部を選択的に除去することができ、造形対象物である立体物を得ることができる。以下、それぞれの工程について詳しく説明する。
The manufacturing method of the three-dimensional object of this embodiment includes the following steps (I) to (III) using water-insoluble structural material particles and support material particles as modeling particles.
(I) The step of arranging the structural material particles and the support material particles to form the particle layer (II) The step of laminating the particle layers to form the shaped product (III) The support part included in the shaped product is water The step (I) and the step (II) are repeated by removing the contact portion in contact with the solvent containing the step (III), and if the step (III) is performed on the molded article obtained by laminating the required number of particle layers, the support part is The three-dimensional object which is a modeling target object can be obtained selectively. Hereinafter, each process will be described in detail.

(I)構造材粒子とサポート材粒子とを配置して、粒子層を形成する工程
本工程では、造形対象物の三次元データに基づいて、構造材粒子およびサポート材粒子を配置して粒子層を形成する。具体的には、造形対象物の三次元データに、造形過程で必要となるサポート部を加えた三次元データを生成し、サポート部を加えた三次元データを所定間隔でスライスしたスライスデータを作成する。得られたスライスデータに応じて、構造材粒子とサポート材粒子を配置し、粒子層が形成される。
(I) A step of arranging the structural material particles and the support material particles to form a particle layer In this step, the structural material particles and the support material particles are arranged based on the three-dimensional data of the object to be shaped, and the particle layer Form. Specifically, 3D data is generated by adding the support part necessary for the modeling process to the 3D data of the modeling object, and slice data is created by slicing the 3D data with the support part at a predetermined interval. To do. According to the obtained slice data, the structural material particles and the support material particles are arranged, and a particle layer is formed.

あとで説明するように、(II)の工程で粒子層を積層する際に、熱エネルギーを与えて粒子間を融着させる場合、造形粒子は熱可塑性材料を含有していることが好ましい。熱可塑性材料とは、常温では変化しにくいが、材料に応じた温度で加熱により塑性を示して自由な変形が可能となり、また冷却すると再び固くなる特性を持つ材料のことを指す。   As will be described later, when laminating the particle layer in the step (II), if the particles are fused by applying thermal energy, it is preferable that the shaped particles contain a thermoplastic material. A thermoplastic material refers to a material that has the property of hardly changing at room temperature but exhibiting plasticity by heating at a temperature corresponding to the material, allowing free deformation, and becoming hard again when cooled.

構造材粒子に含まれる熱可塑性物質としては、上記の特性を有する公知のいかなる物質を使用してもよいが、例えば、熱可塑性樹脂である、ABS、PP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)、PS(ポリスチレン)、PMMA(アクリル)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PPE(ポリフェニレンエーテル)、PA(ナイロン/ポリアミド)、PC(ポリカーボネイト)、POM(ポリアセタール)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、LCP(液晶ポリマー)、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、エラストマー、PVA(ポリビニルアルコール)、PEG(ポリエチレングリコール)が挙げられ、他にも、金属、無機物質が挙げられる。これら物質は単独もしくは混合して用いても良い。   As the thermoplastic material contained in the structural material particles, any known material having the above-mentioned characteristics may be used. For example, ABS, PP (polypropylene), PE (polyethylene), PS, which are thermoplastic resins, may be used. (Polystyrene), PMMA (acrylic), PET (polyethylene terephthalate), PPE (polyphenylene ether), PA (nylon / polyamide), PC (polycarbonate), POM (polyacetal), PBT (polybutylene terephthalate), PPS (polyphenylene sulfide) PEEK (polyether ether ketone), LCP (liquid crystal polymer), fluororesin, urethane resin, elastomer, PVA (polyvinyl alcohol), PEG (polyethylene glycol), and other metals and inorganic substances . These substances may be used alone or in combination.

構造材粒子を構成する材料は、造形対象物に求められる機能に合わせて選択すればよく、顔料などの機能性物質を含んでいても良い。構造材粒子を構成する材料の軟化温度、溶融温度は、後の(II)の積層工程で粒子層を融着させる温度によって適宜選択することができるが、好ましくは40℃以上300℃以下である。40℃以上であることにより、造形物が変形しにくくなり、300℃以下であることにより、(II)の工程で行われる溶融プロセスの制御が容易となる。   The material constituting the structural material particles may be selected according to the function required for the modeling object, and may contain a functional substance such as a pigment. The softening temperature and melting temperature of the material constituting the structural material particles can be appropriately selected depending on the temperature at which the particle layer is fused in the subsequent laminating step (II), but is preferably 40 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. . By being 40 degreeC or more, a molded article becomes difficult to deform | transform, and control of the melting process performed at the process of (II) becomes easy by being 300 degrees C or less.

粒子層の形成方法は特に限定されないが、造形速度の観点から線単位または面単位で配置する方法が好ましい。造形粒子を線単位または面単位で配置する粒子層の形成には、帯電による静電的作用を利用した方法などの公知の方法を用いることができる。本実施形態のように、複数種類の造形用粒子を含む粒子層を形成する場合には、電子写真方式を用いる方法が特に好ましい。この方法によれば、造形に用いる粒子の種類に対応する数の感光体を用いて各粒子をスライスデータ通りの位置に配置することができ、正確な粒子層を形成することができる。   Although the formation method of a particle layer is not specifically limited, From the viewpoint of modeling speed, the method of arrange | positioning by a line unit or a surface unit is preferable. For the formation of the particle layer in which the shaped particles are arranged in units of lines or planes, a known method such as a method using an electrostatic action by charging can be used. When forming a particle layer containing a plurality of types of modeling particles as in the present embodiment, a method using an electrophotographic method is particularly preferable. According to this method, each particle can be arranged at a position according to slice data using the number of photoconductors corresponding to the type of particles used for modeling, and an accurate particle layer can be formed.

本実施形態に係る造形粒子を、電子写真方式の積層造形法に適用した場合には、水溶性材料を含有する造形粒子が有する課題である、帯電の減衰が抑制される。即ち、水溶性材料は一般的に親水性であるため、表面に大気中の水分を吸着することで帯電した粒子の帯電量が減衰することがある。本実施形態のようなシェルを持たない水溶性材料の粒子を用いて電子写真方式を行おうとすると、粒子層を形成する過程において、帯電量が減衰して所定の位置に造形粒子が配置できないという不良が発生する恐れがある。それに対して、本実施形態の構成の粒子では、水溶性材料の表面における水分吸着がシェルによって抑制されるため、帯電量の減衰が抑制される。造形粒子の表面電位の減衰速度αは、0.3未満であることが好ましく、更に好ましくは0.2以下であり、より好ましくは0.1以下である。減衰速度αが0.3未満であることで、帯電した粒子が帯電を維持するため、電子写真方式を用いて粒子層を形成することが可能である。また、減衰速度αが0.1以下であることで、帯電により安定した帯電量を維持することができるため、電子写真方式に用いる造形粒子としてはより好ましい。帯電量や減衰速度αは、シェルを構成する材料や厚さを適切に選択することにより、所望の値に調整することが可能である。   When the modeling particles according to the present embodiment are applied to an electrophotographic additive manufacturing method, charging attenuation, which is a problem of modeling particles containing a water-soluble material, is suppressed. That is, since the water-soluble material is generally hydrophilic, the charged amount of the charged particles may be attenuated by adsorbing moisture in the atmosphere on the surface. If an electrophotographic method is performed using particles of a water-soluble material that does not have a shell as in this embodiment, the charge amount is attenuated in the process of forming the particle layer, and the modeling particles cannot be arranged at a predetermined position. Defects may occur. On the other hand, in the particles having the configuration of the present embodiment, moisture adsorption on the surface of the water-soluble material is suppressed by the shell, so that attenuation of the charge amount is suppressed. The decay rate α of the surface potential of the shaped particles is preferably less than 0.3, more preferably 0.2 or less, and more preferably 0.1 or less. When the attenuation rate α is less than 0.3, the charged particles maintain the charge, so that the particle layer can be formed using an electrophotographic method. Further, when the attenuation rate α is 0.1 or less, a stable charge amount can be maintained by charging, and therefore, it is more preferable as a modeling particle used in the electrophotographic system. The charge amount and the decay rate α can be adjusted to desired values by appropriately selecting the material and thickness constituting the shell.

更には、シェルの存在により、コアの水分吸着による粒子の表面の粘性変化が抑制されるため、粉体の流動性が維持され、粒子間の接触回数の増加により十分な初期帯電量が確保可能になると考えられる。   In addition, the presence of the shell suppresses changes in the viscosity of the particle surface due to moisture adsorption on the core, so that the fluidity of the powder is maintained, and a sufficient initial charge can be secured by increasing the number of contact between particles. It is thought that it becomes.

(II)粒子層を積層して造形物を形成する工程
(I)の工程で得られた粒子層を繰り返し積層し、造形物を得る工程である。粒子層の積層は、別体として形成した粒子層を、先に形成した粒子層の表面に積層しても良いし、先に形成した粒子層の表面上に、直接新たな粒子層を形成しながら積層しても良い。別体として形成した粒子層を先に形成した粒子層の表面に積層する際は、一旦基材の上に粒子層を形成した後に、先に形成した粒子層の表面に転写しても良い。この際に用いる基材を、転写体と呼ぶ。粒子層を転写体に形成する際には、静電力を利用した静電転写など、公知の転写方法が使用可能である。
(II) Step of forming a shaped product by laminating particle layers This step is a step of repeatedly laminating the particle layer obtained in the step (I) to obtain a shaped product. For the layering of the particle layer, a particle layer formed separately may be stacked on the surface of the previously formed particle layer, or a new particle layer may be formed directly on the surface of the previously formed particle layer. However, they may be laminated. When laminating the particle layer formed as a separate body on the surface of the previously formed particle layer, the particle layer may be once formed on the substrate and then transferred to the surface of the previously formed particle layer. The base material used at this time is called a transfer body. When the particle layer is formed on the transfer body, a known transfer method such as electrostatic transfer using electrostatic force can be used.

粒子層を構成する粒子間の融着は、積層の前、積層と同時、積層後のいずれで行っても良いし、それらのうちの複数のタイミングで行っても良い。例えば、以下の(i)〜(iii)のいずれかの方法を適用することができる。(ii)(iii)では、一度に溶融させる粒子層中の造形粒子の数が(i)よりも少ないため、造形物の内部に空隙が生成され難くなるため、好ましい。   Fusion between the particles constituting the particle layer may be performed before lamination, at the same time as lamination, or after lamination, or may be performed at a plurality of timings among them. For example, any of the following methods (i) to (iii) can be applied. (Ii) (iii) is preferable because the number of modeling particles in the particle layer to be melted at one time is smaller than that in (i), so that voids are hardly generated inside the modeled article.

(i)複数の粒子層を積層した後に造形用粒子間を融着する方法
(ii)粒子層を一層積層する毎に造形用粒子間を融着する方法
(iii)積層する前に粒子層中の造形粒子同士を融着する方法
(i)〜(iii)では、造形粒子間の融着に熱エネルギーを用いる場合を説明したが、薬品を用いて化学的に融着させる方法を用いることもできる。ただし、熱エネルギーを与えて造形粒子を溶融させる方法の方が、粒子層全域にエネルギーを付与し、粒子溶融を全域で進行させることで、空隙の減少効果が大きいため好ましい。
(I) Method of fusing modeling particles after laminating a plurality of particle layers (ii) Method of fusing modeling particles every time one particle layer is laminated (iii) In the particle layer before lamination In (i) to (iii), the case where thermal energy is used for fusing between shaped particles has been described, but a method of chemically fusing using chemicals may also be used. it can. However, the method in which the modeling particles are melted by applying thermal energy is preferable because energy is given to the entire particle layer and particle melting proceeds in the entire region, so that the effect of reducing voids is large.

(III)造形物に含まれるサポート部を、水を含む溶媒に接触させて除去する工程
(I)と(II)の工程を必要な回数だけ繰り返して作製した造形物を、水を含む溶媒に接触させる。造形物全体を溶媒に浸漬したり、溶媒をシャワー状に噴出させて造形物に浴びせたりして、水を含む溶媒に造形物を接触させる。造形物が水を含む溶媒に接触すると、サポート部に含まれる水溶性材料が溶け出す。サポート部に含まれるシェルの残骸は水に対する溶解度が小さいため、容易には溶けないが、水溶性材料と共に構造部から除去される。構造部は非水溶性材料で構成されているため、水を含む溶媒に溶解する心配はなく、サポート部の除去によって形状が変化する恐れもない。造形物全体を溶媒に浸漬してサポート部を除去する場合は、溶媒に水流を加えたり超音波振動を加えたりすると、サポート部の溶解あるいは崩壊が促進されるため好ましい。
(III) The process of removing the support part contained in a model by making it contact with the solvent containing water The modeled object produced by repeating the process of (I) and (II) as many times as necessary is used for the solvent containing water. Make contact. The entire model is immersed in a solvent, or the solvent is ejected in a shower shape and bathed on the model, and the model is brought into contact with a solvent containing water. When the modeled object comes into contact with a solvent containing water, the water-soluble material contained in the support part is dissolved. The shell debris contained in the support part is not easily dissolved because of its low solubility in water, but is removed from the structure part together with the water-soluble material. Since the structure portion is made of a water-insoluble material, there is no fear that the structure portion is dissolved in a solvent containing water, and there is no possibility that the shape changes due to the removal of the support portion. In the case of removing the support portion by immersing the entire modeled object in a solvent, it is preferable to add a water flow or ultrasonic vibration to the solvent because dissolution or collapse of the support portion is promoted.

本実施形態に係る造形粒子は、粒子状態では耐湿性が高く、造形後は水によって溶解あるいは崩壊させることが可能である。この状態を実現するには、造形プロセスにより、造形物の表面の化学種の成分比率が、造形前の粒子表面の化学種の成分比率とは異なる状態となることが好ましく、主成分が異なることがより好ましい。このことは、造形プロセスを経ることにより、粒子状態と造形物状態とで、表面に露出する材料成分が変化することを示唆する。化学種の主成分を分析する手法としては、既存の表面元素分析などの手法を使用することができる。例えばX線光電子分光(XPS)、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS)、エネルギー分散型X線分析法(EDX)、オージェ電子分光法(AES)等を使用することができる。上記表面元素分析を粒子および造形物に実施し、表面の化学種の主成分が異なることを確認すればよい。具体的には元素の種類の違い、元素の組成比などから、表面の化学種を分析することが可能である。   The modeling particles according to this embodiment have high moisture resistance in the particle state, and can be dissolved or disintegrated with water after modeling. In order to realize this state, it is preferable that the component ratio of the chemical species on the surface of the modeled object is different from the component ratio of the chemical species on the surface of the particle before modeling, and the main components are different. Is more preferable. This suggests that the material component exposed on the surface changes between the particle state and the modeled object state through the modeling process. As a technique for analyzing the main component of the chemical species, an existing technique such as surface element analysis can be used. For example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), energy dispersive X-ray analysis (EDX), Auger electron spectroscopy (AES), or the like can be used. The surface elemental analysis may be performed on the particles and the modeled object to confirm that the main components of the surface chemical species are different. Specifically, it is possible to analyze the chemical species on the surface from the difference in element type, elemental composition ratio, and the like.

このように、粒子状態に対して、造形物状態で表面に露出する材料成分が変化するのは、造形プロセスで、造形粒子に付加される温度または温度と圧力による粒子の変形が原因と推測される。粒子状態に対して、造形物状態の表面に露出する材料成分が変化するための条件は、粒子状態におけるコア表面に対するシェルの被覆率や、コアとシェルの材料の組み合わせによって異なる。例えば、シェルの被覆率が100%に近い場合は、粒子をコアあるいは造形粒子の軟化温度以上に加熱すると同時に加圧し、変形率が90%以下の高さになるまで変形させるとよい。すると、シェルを破壊してコアに含まれる材料を表面に露出させやすくなるため、より好適に本発明の効果を得ることができる。造形物から、造形プロセスにおいてどの程度の変形が加えられたかを知るには、造形物の厚さを積層数で割った値と、粒子層の厚さとの比を変形率として概算するとよい。これにより、一回の積層で、粒子に加えられた変形を推測することができる。また、粒子の変形が観察できる場合は、直接粒子を観察して、造形前の粒子の平均粒径に対する加圧後の粒子の高さを変形率としてもよい。   In this way, the material component exposed to the surface in the modeled object state changes with respect to the particle state in the modeling process due to the temperature applied to the modeled particle or the deformation of the particle due to temperature and pressure. The The conditions for changing the material component exposed on the surface of the modeled object state with respect to the particle state vary depending on the coverage of the shell on the core surface in the particle state and the combination of the core and shell materials. For example, when the covering ratio of the shell is close to 100%, the particles may be heated to a temperature higher than the softening temperature of the core or the shaped particles and simultaneously pressurized, and deformed until the deformation rate reaches a height of 90% or less. Then, since the shell is easily broken and the material contained in the core is easily exposed on the surface, the effect of the present invention can be more suitably obtained. In order to know how much deformation has been applied in the modeling process from the modeled object, the ratio of the value obtained by dividing the thickness of the modeled object by the number of layers and the thickness of the particle layer may be estimated as the deformation rate. Thereby, the deformation | transformation added to particle | grains can be estimated by one lamination. Moreover, when the deformation | transformation of particle | grains can be observed, particle | grains after pressurization with respect to the average particle diameter of the particle | grains before shaping | molding are directly observed, and it is good also as a deformation rate.

<造形装置>
次に、本実施形態に係る造形粒子を用いた造形に好適な装置について説明する。例えば、電子写真方式では、図2に示した造形装置500が好適に用いられる。造形装置500は、粒子層形成部501と、造形部502と、粒子層形成部と造形部とを結ぶ転写体24と、を備えている。
<Modeling equipment>
Next, an apparatus suitable for modeling using the modeling particles according to the present embodiment will be described. For example, in the electrophotographic system, the modeling apparatus 500 shown in FIG. 2 is preferably used. The modeling apparatus 500 includes a particle layer forming unit 501, a modeling unit 502, and a transfer body 24 that connects the particle layer forming unit and the modeling unit.

粒子層形成部501は、造形粒子の種類数に応じて、材料供給部21、感光体22、光源(不図示)と、を備えており、転写体24の上に粒子層を形成する。図2では、構造材粒子、サポート材粒子をそれぞれ1種類用いる場合の構成を示しているが、用いる造形粒子の種類の数に応じて、粒子層形成部501に設ける材料供給部21、感光体22、光源のセットを増やせばよい。   The particle layer forming unit 501 includes a material supply unit 21, a photoreceptor 22, and a light source (not shown) according to the number of types of modeling particles, and forms a particle layer on the transfer body 24. Although FIG. 2 shows a configuration in which one type of each of the structural material particles and the support material particles is used, the material supply unit 21 provided in the particle layer forming unit 501 and the photoconductor according to the number of types of modeling particles to be used. 22. What is necessary is just to increase the set of light sources.

構造材粒子からなる粒子層と、サポート材粒子からなる粒子層は、それぞれ別の感光体22a、22bの上に形成される。光源から射出されるレーザー光23aが感光体22aを、レーザー光23bが感光体22bを、各々走査して、感光体22aおよび22bに潜像が形成される。具体的には、スライスデータの構造部の潜像が感光体22aに、スライスデータのサポート部の潜像が感光体22bに形成される。   A particle layer made of structural material particles and a particle layer made of support material particles are formed on separate photoreceptors 22a and 22b, respectively. A laser beam 23a emitted from the light source scans the photoconductor 22a and a laser beam 23b scans the photoconductor 22b, so that latent images are formed on the photoconductors 22a and 22b. Specifically, the latent image of the structure portion of the slice data is formed on the photoconductor 22a, and the latent image of the support portion of the slice data is formed on the photoconductor 22b.

材料供給部21aには、構造材粒子を含む粉体が収納されており、材料供給部21bには、サポート材粒子を含む粉体が収納されている。材料供給部21aから構造材粒子が感光体22aへ補給され、感光体22a上に構造材粒子からなる層が形成される。また、材料供給部21bからはサポート材粒子が感光体22bへ補給され、感光体22bにサポート材粒子からなる層が形成される。感光体22a、22bの各々に形成された層は、転写体24に順に静電転写されて、構造材粒子およびサポート材粒子からなる粒子層が形成される。なお、粒子層を転写体24へ転写する順番はこれに限定されるものではなく、構造材粒子およびサポート材粒子のうち一方の粒子からなる粒子層を転写した後、他方の粒子からなる粒子層を転写して形成するとよい。   The material supply unit 21a stores powder containing structural material particles, and the material supply unit 21b stores powder containing support material particles. The structural material particles are supplied to the photoconductor 22a from the material supply unit 21a, and a layer made of the structural material particles is formed on the photoconductor 22a. Further, the support material particles are supplied from the material supply unit 21b to the photoconductor 22b, and a layer made of the support material particles is formed on the photoconductor 22b. The layer formed on each of the photoreceptors 22a and 22b is electrostatically transferred to the transfer body 24 in order to form a particle layer composed of structural material particles and support material particles. The order of transferring the particle layer to the transfer body 24 is not limited to this, and after transferring the particle layer made of one of the structural material particles and the support material particles, the particle layer made of the other particle. It is good to transfer and form.

転写体24上に形成された粒子層は、加熱され、ステージ25上の造形途中の造形物の上に転写され積層される。積層の際には、対向部材26とステージ25とで造形途中の造形物と加熱された粒子層とを挟んで加圧することができる。粒子層は、ヒーターを内蔵する対向部材26によって加熱されても良いし、対向部材26とは別の加熱手段で加熱されても良い。これにより、構造材粒子から形成された構造部27aと、サポート材粒子から形成されたサポート部27bとからなる造形物が形成される。電子写真方式に好適な造形装置は、図2の構成に限定されるものではない。   The particle layer formed on the transfer body 24 is heated, and transferred and stacked on a modeled object on the stage 25 during modeling. At the time of stacking, the opposing member 26 and the stage 25 can pressurize the modeled object in the middle of modeling and the heated particle layer. The particle layer may be heated by the facing member 26 incorporating a heater, or may be heated by a heating means different from the facing member 26. As a result, a modeled object composed of the structure portion 27a formed from the structural material particles and the support portion 27b formed from the support material particles is formed. The modeling apparatus suitable for the electrophotographic system is not limited to the configuration shown in FIG.

材料供給部21、感光体22の機能をカートリッジにまとめ、造形装置をカートリッジ交換可能な構造にすると、材料の補給や交換が容易になるため好ましい。カートリッジは、感光体と、感光体を帯電させるための帯電手段と、レーザー光を感光体に照射するための開口部と、材料供給部に相当する、材料収容部および材料供給手段と、を備えているとよい。   It is preferable to integrate the functions of the material supply unit 21 and the photosensitive member 22 into a cartridge and to make the modeling apparatus have a structure in which the cartridge can be replaced because it is easy to replenish and replace the material. The cartridge includes a photoconductor, a charging unit for charging the photoconductor, an opening for irradiating the photoconductor with laser light, and a material container and a material supply unit corresponding to the material supply unit. It is good to have.

本実施形態に係る造形粒子をサポート材粒子として用いる場合、造形装置は、少なくとも、材料収容部に構造材粒子を含む粉体を収容したカートリッジと、材料収容部に本実施形態に係る造形粒子を含む粉体を収容したカートリッジとが、着脱可能な構造とする。さらに、造形中に造形粒子が不足しないよう、構造材粒子およびサポート材粒子それぞれの予備カートリッジが着脱可能な着脱部を備えているのも好ましい。   When using the modeling particles according to the present embodiment as the support material particles, the modeling apparatus includes at least the cartridge containing the powder containing the structural material particles in the material container and the modeling particles according to the embodiment in the material container. The cartridge containing the contained powder is detachable. Furthermore, it is also preferable to include an attaching / detaching part to which the spare cartridges of the structural material particles and the support material particles can be attached and detached so that the modeling particles do not run out during modeling.

以上、積層造形法を用いて非水溶性の立体物を製造する場合に、本発明の造形粒子をサポート材粒子として用いる場合を説明してきたが、本実施形態に係る造形粒子の用途はこれに限定されるものではない。例えば、積層造形法にて水溶性の立体物を製造する場合、本実施形態に係る造形粒子は、構造材粒子として好適である。   As described above, when manufacturing a water-insoluble three-dimensional object using the layered modeling method, the case where the modeling particle of the present invention is used as the support material particle has been described, but the use of the modeling particle according to the present embodiment is here It is not limited. For example, when a water-soluble three-dimensional object is manufactured by the layered modeling method, the modeling particle according to the present embodiment is suitable as the structural material particle.

<実施例1>
(1)混合工程
第1の粒子として、マルトテトラオース、ラクチトール、セルロースナノファイバーを含む平均粒径25μmの粒子を、スプレードライ法により製造した。この時、マルトテトラオース、ラクチトール、セルロースナノファイバーの質量比率は、70:30:15とした。尚、第1の粒子の水に対する溶解度は50以上である。この第1の粒子に対して、第2の粒子として、スチレン−アクリル共重合体微粒子(平均粒径0.4μm、綜研化学株式会社製)を2質量%の比率で混合・攪拌し、混合粉体とした。尚、スチレン−アクリル共重合体の水に対する溶解度は1以下である。
<Example 1>
(1) Mixing Step As the first particles, particles having an average particle size of 25 μm including maltotetraose, lactitol, and cellulose nanofibers were produced by a spray drying method. At this time, the mass ratio of maltotetraose, lactitol, and cellulose nanofiber was 70:30:15. In addition, the solubility with respect to the water of a 1st particle | grain is 50 or more. To this first particle, styrene-acrylic copolymer fine particles (average particle size 0.4 μm, manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) are mixed and stirred as a second particle at a ratio of 2% by mass, and mixed powder The body. In addition, the solubility with respect to the water of a styrene-acryl copolymer is 1 or less.

(2)乾燥工程
この混合粉体を、80℃の乾燥オーブン中にて15時間保持することにより、乾燥処理を施した。この結果、混合粉体の含有水分量は1.0質量%未満となる。
(2) Drying step The mixed powder was subjected to a drying treatment by being held in a drying oven at 80 ° C. for 15 hours. As a result, the water content of the mixed powder is less than 1.0% by mass.

(3)複合化工程
乾燥処理後、できる限り大気暴露しないように混合粉体を密閉容器に保持した上で、内部を窒素置換した乾式複合化装置ノビルタNOB−300(ホソカワミクロン社製)に投入した。ローター負荷18.5kWで3時間、複合化処理を施し、第1の粒子をコア、スチレン−アクリル共重合体をシェルとする粒子からなる粉体を得た。
(3) Compounding step After the drying treatment, the mixed powder was held in a sealed container so as not to be exposed to the atmosphere as much as possible, and then charged into a dry compounding device Nobilta NOB-300 (made by Hosokawa Micron) whose inside was replaced with nitrogen. . The composite treatment was performed at a rotor load of 18.5 kW for 3 hours to obtain a powder composed of particles having a first particle as a core and a styrene-acrylic copolymer as a shell.

(4)評価
以上により得られた粉体について、室温(25℃)から300℃まで昇温速度2℃/分で加熱した際の質量変化を、図3中の実線に示す。この時、25℃以上200℃以下の温度範囲における質量減少率、即ち含有水分量は0.25質量%であった。
(4) Evaluation About the powder obtained by the above, the mass change at the time of heating from room temperature (25 degreeC) to 300 degreeC with the temperature increase rate of 2 degree-C / min is shown as the continuous line in FIG. At this time, the mass reduction rate in the temperature range of 25 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, that is, the water content was 0.25% by mass.

この粉体を、電子写真方式を用いた立体物の造形におけるサポート材料として用いたところ、現像不良や造形過程における発泡等の造形阻害要因となりうる事象は発生せず、サポート部の形成、および、水によるサポート部の除去が可能であった。   When this powder was used as a support material in the modeling of a three-dimensional object using an electrophotographic method, an event that could be a modeling hindering factor such as poor development or foaming in the modeling process did not occur, the formation of a support part, and The support part could be removed with water.

<比較例1>
乾燥工程を行わない点を除いては、実施例1と同様の手法により、粉体を製造した。この粉体について、実施例1と同様にして測定した質量変化を図3中の点線に示す。この時、含有水分量は2.1質量%であった。
<Comparative Example 1>
A powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the drying step was not performed. The mass change of this powder measured in the same manner as in Example 1 is shown by the dotted line in FIG. At this time, the water content was 2.1% by mass.

この粉体を、電子写真方式を用いた立体物の造形におけるサポート材料として用いた場合、積層プロセスにおける加熱工程中に、サポート部内で発泡が発生する場合があった。   When this powder is used as a support material in modeling a three-dimensional object using an electrophotographic method, foaming may occur in the support portion during the heating step in the lamination process.

<比較例2>
実施例1と同じ第1の粒子を、80℃の乾燥オーブン中にて15時間保持することにより、乾燥処理を施した。乾燥処理後、第1の粒子間で固結による凝集が発生し、粉体としての流動性が失われていた。
<Comparative example 2>
The 1st particle | grains same as Example 1 were hold | maintained for 15 hours in 80 degreeC drying oven, and the drying process was performed. After the drying treatment, aggregation due to consolidation occurred between the first particles, and fluidity as a powder was lost.

<比較例3>
乾燥工程と複合化工程の順番を入れ替えた以外は実施例1と同様にして粉体を製造した。この粉体について、実施例1と同様にして測定した含有水分量は2.1質量%であった。
<Comparative Example 3>
A powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the order of the drying step and the compounding step was changed. About this powder, the moisture content measured like Example 1 was 2.1 mass%.

この粉体を、電子写真方式を用いた立体物の造形におけるサポート材料として用いた場合、積層プロセスにおける加熱工程中に、サポート部内で発泡が発生する場合があった。   When this powder is used as a support material in modeling a three-dimensional object using an electrophotographic method, foaming may occur in the support portion during the heating step in the lamination process.

<実施例2>
(1)混合工程
実施例1と同様にして混合粉体を製造した。
<Example 2>
(1) Mixing step A mixed powder was produced in the same manner as in Example 1.

(2)乾燥工程
この混合粉体を、容器回転揺動型乾燥機(愛知電気社製)を用いて、吸湿機との循環環境下、100℃で5時間乾燥処理を施した。この結果、混合粉体の含有水分量は1.0質量%未満となる。
(2) Drying step The mixed powder was subjected to a drying treatment at 100 ° C. for 5 hours in a circulation environment with a moisture absorber using a container rotary swing dryer (manufactured by Aichi Electric Co., Ltd.). As a result, the water content of the mixed powder is less than 1.0% by mass.

(3)複合化工程
実施例1と同様にして複合化処理を施した。
(3) Compounding step Compounding was performed in the same manner as in Example 1.

(4)評価
以上により得られた粉体について、実施例1と同様にして測定した含有水分量は0.25質量%であった。
(4) Evaluation About the powder obtained by the above, the moisture content measured similarly to Example 1 was 0.25 mass%.

この粉体を、電子写真方式を用いた立体物の造形におけるサポート材料として用いたところ、現像不良や造形過程における発泡等の造形阻害要因となりうる事象は発生せず、サポート部の形成、および、水によるサポート部の除去が可能であった。   When this powder was used as a support material in the modeling of a three-dimensional object using an electrophotographic method, an event that could be a modeling hindering factor such as poor development or foaming in the modeling process did not occur, the formation of a support part, and The support part could be removed with water.

1:第1の粒子、2:第2の粒子、3:コア、4:シェル、5:造形粒子、6:混合粉体 1: first particle, 2: second particle, 3: core, 4: shell, 5: shaped particle, 6: mixed powder

Claims (20)

水溶性材料を含有する第1の粒子を含有する粉体と、前記水溶性材料よりも水に対する溶解度が小さい材料を含有する第2の粒子を含有する粉体と、を混合して混合粉体を得る混合工程と、
前記混合粉体の含有水分量が1.0質量%未満となるまで乾燥する乾燥工程と、
前記第1の粒子と前記第2の粒子を複合化し、前記水溶性材料よりも水に対する溶解度が小さい材料を最も多く含有するシェルを、前記第1の粒子の表面に形成する複合化工程と、
を、この順で有することを特徴とする造形粒子の製造方法。
A mixed powder obtained by mixing a powder containing first particles containing a water-soluble material and a powder containing second particles containing a material having a lower solubility in water than the water-soluble material. A mixing step to obtain,
A drying step of drying until the water content of the mixed powder is less than 1.0% by mass;
A composite step of combining the first particles and the second particles, and forming a shell containing the most material having a lower solubility in water than the water-soluble material on the surface of the first particles;
In this order, the manufacturing method of the modeling particle | grain characterized by the above-mentioned.
前記第2の粒子の平均粒径は、前記第1の粒子の平均粒径の10分の1以下であることを特徴とする請求項1に記載の造形粒子の製造方法。   2. The method for producing shaped particles according to claim 1, wherein an average particle diameter of the second particles is 1/10 or less of an average particle diameter of the first particles. 前記第1の粒子に対する前記第2の粒子の質量比率が、0.5質量%以上10質量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の造形粒子の製造方法。   The method for producing shaped particles according to claim 1 or 2, wherein a mass ratio of the second particles to the first particles is 0.5 mass% or more and 10 mass% or less. 前記複合化工程が、前記混合粉体に、圧縮力、せん断力、衝撃力を含む機械的作用を加えることで、前記第1の粒子と前記第2の粒子を複合化する工程であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の造形粒子の製造方法。   The compounding step is a step of compounding the first particles and the second particles by applying a mechanical action including compressive force, shear force, and impact force to the mixed powder. The manufacturing method of the modeling particle | grains as described in any one of Claims 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. 前記複合化工程を、不活性ガス雰囲気下で行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の造形粒子の製造方法。   The method for producing shaped particles according to any one of claims 1 to 4, wherein the compounding step is performed in an inert gas atmosphere. 前記乾燥工程と前記複合化工程の間で、前記混合粉体を大気に暴露しないことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の造形粒子の製造方法。   The method for producing shaped particles according to any one of claims 1 to 5, wherein the mixed powder is not exposed to the air between the drying step and the compounding step. 前記水溶性材料が、水溶性の炭水化物であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の造形粒子の製造方法。   The method for producing shaped particles according to any one of claims 1 to 6, wherein the water-soluble material is a water-soluble carbohydrate. 水溶性の炭水化物が糖質であることを特徴とする請求項7に記載の造形粒子の製造方法。   The method for producing shaped particles according to claim 7, wherein the water-soluble carbohydrate is a carbohydrate. 前記糖質が、マルトテトラオースまたはラクチトールであることを特徴とする請求項8に記載の造形粒子の製造方法。   The method for producing shaped particles according to claim 8, wherein the sugar is maltotetraose or lactitol. 前記水溶性材料よりも水に対する溶解度が小さい材料が樹脂であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の造形粒子の製造方法。   The method for producing shaped particles according to any one of claims 1 to 9, wherein a material having a lower solubility in water than the water-soluble material is a resin. 前記樹脂が、スチレン−アクリル共重合体、ポリメタクリル酸メチルまたはポリスチレンであることを特徴とする請求項10に記載の造形粒子の製造方法。   The method for producing shaped particles according to claim 10, wherein the resin is a styrene-acrylic copolymer, polymethyl methacrylate, or polystyrene. 前記第1の粒子が、ナノファイバーを含有することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の造形粒子の製造方法。   The method for producing shaped particles according to any one of claims 1 to 11, wherein the first particles contain nanofibers. 水溶性材料を含む造形粒子であって、
コアと、前記コアの表面の少なくとも一部を覆うシェルと、を有し、
前記コアは水溶性材料を最も多く含有しており、
前記シェルに最も多く含有される材料の水に対する溶解度は、前記コアに含まれる前記水溶性材料の水に対する溶解度より小さく、
複数の前記造形粒子からなる粉体の含有水分量が1.0質量%未満であることを特徴とする造形粒子。
Modeling particles containing a water-soluble material,
A core and a shell covering at least part of the surface of the core;
The core contains the most water-soluble material,
The solubility in water of the material most contained in the shell is smaller than the solubility in water of the water-soluble material contained in the core,
A shaped particle, wherein the water content of the powder composed of the plurality of shaped particles is less than 1.0% by mass.
前記水溶性材料が、水溶性の炭水化物であることを特徴とする請求項13に記載の造形粒子。   The shaped particle according to claim 13, wherein the water-soluble material is a water-soluble carbohydrate. 水溶性の炭水化物が糖質であることを特徴とする請求項14に記載の造形粒子。   The shaped particle according to claim 14, wherein the water-soluble carbohydrate is a carbohydrate. 前記糖質が、マルトテトラオースまたはラクチトールであることを特徴とする請求項15に記載の造形粒子。   The shaped particle according to claim 15, wherein the carbohydrate is maltotetraose or lactitol. 前記シェルに最も多く含有される材料が樹脂であることを特徴とする請求項13乃至16のいずれか一項に記載の造形粒子。   The shaped particle according to any one of claims 13 to 16, wherein the material most contained in the shell is a resin. 前記樹脂が、スチレン−アクリル共重合体、ポリメタクリル酸メチルまたはポリスチレンであることを特徴とする請求項17に記載の造形粒子。   The shaped resin according to claim 17, wherein the resin is a styrene-acrylic copolymer, polymethyl methacrylate, or polystyrene. 請求項1乃至18のいずれか一項に記載の造形粒子を含むことを特徴とする粉体。   A powder comprising the shaped particles according to any one of claims 1 to 18. 構造材粒子とサポート材粒子とを配置して粒子層を形成する工程と、
前記粒子層を積層して造形物を形成する工程と、
前記造形物の前記サポート材粒子からなる部分を、水を含む溶媒に接触させて除去する工程と、を有し、
前記サポート材粒子として、請求項1乃至18のいずれか1項に記載の造形粒子を用いることを特徴とすることを特徴とする立体物の製造方法。
Arranging the structural material particles and the support material particles to form a particle layer;
Laminating the particle layer to form a shaped article;
A step of removing the part made of the support material particles of the shaped article by contacting with a solvent containing water, and
The modeling particle according to any one of claims 1 to 18 is used as the support material particles.
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