JP2018140908A - 積層造形用粒子、成形体、及び、成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態にかかる積層造形用粒子は、水硬性アルミナ粒子を含む。水硬性アルミナ粒子のD90は30〜100μmであり、さらに、水硬性アルミナ粒子における0.1〜10μmの粒子径を持つ粒子の割合が20質量部以上である。水硬性アルミナ粒子における0.1〜10μmの粒子径を持つ粒子の割合は、25質量部以上であることもできる。当該粒子の割合は、50質量部以下であることもできる。水硬性アルミナ粒子のD90は、35〜70μmであることもできる。D90とは粒度分布における小さい方から累積90%の粒径である。また、粒度分布とは、レーザ回折法による体積基準の粒度分布のことである。D50は、1〜35μmであることができ、10〜25μmであってもよい。
続いて、上述の積層造形用粒子を用いた積層造形方法の1例について説明する。
まず、下地上に、上記の積層造形用粒子の層を形成する。層の厚みに制限はないが、例えば、30〜200μmとすることができる。層の形成法は特に限定されず、スキージ法などが適用できる。
水の量は、当該部分の体積を1として、0.1〜1.5体積部とすることができる。供給する水の温度に特に限定は無いが、20〜50℃とすることが好適である。
続いて、上述の積層造形用粒子を用いた第2の積層造形方法について説明する。
まず、水、及び、上記の水硬性アルミナ粒子を含むインクを用意する。つぎに、インクを基材の上の所望の部分に供給する。供給されたインク内において、水硬性アルミナ粒子が水と反応し、インクが硬化する。続いて、再び、硬化したインク上に、インクを供給して硬化させることを繰り返す。これにより、基材上に、所望の部分のみに硬化したインク、すなわち、再水和アルミナ粒子の結合体を配置することができ、水硬性アルミナ粒子同士が結合された3次元形状を有する成形体が得られる。
成形体を上述のように加熱することにより、硬化を促進してもよい。
本発明の実施形態にかかる焼結用成形体は、上述の積層造形方法により製造されることができる。この成形体は、水硬性アルミナ粒子の再水和物を含み、再水和物粒子同士が互いに固着している。
上記の積層造形により得られた成形体を焼成する。焼成条件は特に限定されないが、大気雰囲気などの酸素含有雰囲気で、1300〜1800℃で1〜100時間程度焼成することが好ましい。これにより、再水和アルミナ粒子がアルミナ(Al2O3)粒子になり、さらに、アルミナ粒子同士が焼結して、3次元形状を有するアルミナ焼結体が得られる。
上記実施形態にかかる積層造形用水硬性アルミナ粒子によれば、有機バインダーを使用すること無くアルミナ焼結体の原料となる焼結用成形体を得ることができる。有機バインダーを用いないで成形すると、焼結時に二酸化炭素を排出せず環境を悪化させないとともに、緻密化に時間がかからないと言う効果がある。
また、水硬性アルミナ粒子が上記の粒度分布を有するので、再水和アルミナ粒子の成形体の強度が高い。したがって、積層造形による焼結用成形体の製造後に、焼成工程を行うまでの形状の維持が容易で有り好ましい。
住友化学株式会社製水硬性アルミナ粒子BK−540(平均粒径D50:32.83μm)と、住友化学株式会社製水硬性アルミナ粒子BK−112(平均粒径D50:16.40μm)を用意した。これら水硬性アルミナ粒子はいずれも、ρ−アルミナを60質量%以上含有し、ρ−アルミナおよびχ−アルミナの合計量が全体の96質量%以上であり、CaOに換算して0.02質量%未満のカルシウム含有量を有していた。
実施例1では、アルミナ粒子としてBK−112とBK−540を80:20(質量比)で含む混合粒子を用いた。混合粒子のレーザ回折法による体積基準の粒度分布における、0.1〜10μの粒子径の累積値は26.94質量部であった。また、D90は61.25μmであった。
直径5mm深さ3mmの円柱状の凹みを有するテトラフルオロエチレン製の型を用意し、凹み内に実施例のアルミナ粉を充填した。その後、ガラス板で表面を均し、余分な粉末を除去した。
割裂引張試験により、成型体の引張強度を測定した。測定には、ステーブルマイクロシステムズ社製テクスチャーアナライザーTA.XTPlusを用いた。割裂引張試験とは、円柱状に成形したサンプルに対して直径方向に圧縮力をかけることで力の印加方向と直交する方向に2つに割り、その際の最大荷重から引張強度を得るものである。
実施例2では、アルミナ粒子としてBK−112のみを用いた以外は、実施例1と同様とした。アルミナ粒子のレーザ回折法による体積基準の粒度分布における、0.1〜10μの粒子径の累積値は、32.19質量部であった。また、D90は40.44μmであった。
アルミナ粒子として、BK−112とBK−540を30:70(質量比)で含む混合アルミナ粒子を用いた以外は実施例1と同様とした。レーザ回折法による体積基準の粒度分布における、0.1〜10μの粒子径の累積値は、8.41質量部であった。また、D90は77.30μmであった。
アルミナ粒子として、BK−112とBK−540を40:60(質量比)で含む混合アルミナ粒子を用いた以外は実施例1と同様とした。レーザ回折法による体積基準の粒度分布における、0.1〜10μの粒子径の累積値は、9.83質量部であった。また、D90は72.96μmであった。
アルミナ粒子として、BK−112とBK−540を60:40(質量比)で含む混合アルミナ粒子を用いた以外は実施例1と同様とした。レーザ回折法による体積基準の粒度分布における、0.1〜10μの粒子径の累積値は、12.44質量部であった。また、D90は82.49μmであった。
Claims (11)
- 30〜100μmのD90を有し、かつ、0.1〜10μmの粒子径を持つ粒子の割合が20質量部以上である水硬性アルミナ粒子を含有する、積層造形用粒子。
- 前記水硬性アルミナ粒子は、前記水硬性アルミナ粒子の全量に対してρ−アルミナを50質量%以上含む、請求項1記載の積層造形用粒子。
- 前記水硬性アルミナ粒子は、CaOに換算して0.05質量%未満のカルシウム含有量を有する、請求項1又は2に記載の積層造形用粒子。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層造形用粒子の再水和物を含有する焼結用成形体。
- 前記再水和物の全量に対して擬ベーマイトを50質量%以上含む、請求項4に記載の焼結用成形体。
- 前記再水和物を80質量%以上含む、請求項4又は5に項記載の焼結用成形体。
- CaOに換算して0.05質量%未満のカルシウム含有量を有する、請求項4〜6のいずれか1項に記載の焼結用成形体。
- 水硬性アルミナ粒子に水を供給して硬化させる工程を備え、
前記水硬性アルミナ粒子は、30〜100μmのD90を有し、かつ、0.1〜10μmの粒子径を持つ粒子の割合が20質量部以上であり、
前記工程では、前記水硬性アルミナ粒子の層を形成すること、前記水硬性アルミナ粒子の層の少なくとも一部に水を供給すること、を繰り返して、前記水硬性アルミナ粒子の層の積層構造中に再水和物の成形体を得る、または、水、及び、前記水硬性アルミナ粒子を含有するインクを基材上の所望の場所に供給する、成形体の製造方法。 - 前記水硬性アルミナ粒子の硬化物を30〜100℃で加熱する工程をさらに備える、請求項8記載の成形体の製造方法。
- 請求項8又は9に記載の成形体の製造方法と、前記製造方法により得られた成形体を焼成する工程とを備えた、アルミナ焼結体の製造方法。
- 請求項4〜7のいずれか1項記載の焼結用成形体を焼成する工程を備えた、アルミナ焼結体の製造方法。
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JP2014516845A (ja) * | 2011-06-22 | 2014-07-17 | ヴォクセルジェット アクチエンゲゼルシャフト | 模型を積層造形する方法 |
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