JP2019064068A - Three-dimensional shaping apparatus and method for producing three-dimensional shaped object - Google Patents

Three-dimensional shaping apparatus and method for producing three-dimensional shaped object Download PDF

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淳 大西
Atsushi Onishi
淳 大西
鶴井 孝文
Takafumi Tsurui
孝文 鶴井
二三男 南山
Fumio Minamiyama
二三男 南山
久美子 山▲崎▼
Kumiko Yamazaki
久美子 山▲崎▼
裕之 長澤
Hiroyuki Nagasawa
裕之 長澤
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Abstract

To provide a three-dimensional shaping apparatus that is capable of shaping a three-dimensional shaped object excellent in uniformity and curing characteristics by uniformly mixing a plurality of compositions under simple control.SOLUTION: In a three-dimensional shaping apparatus of the present invention, a plurality of compositions that react by mixing them are used. The three-dimensional shaping apparatus comprises: a plate-like support base that supports a three-dimensional shaped object; a plurality of nozzles that inject droplets of the plurality of compositions respectively; a drive part that relatively displaces the support base and the plurality of nozzles; and a control part that controls droplet-adhering positions so that the droplets of the plurality of compositions are mixed on the support base. Droplet-injecting directions of the plurality of nozzles are in parallel. The droplet-injecting directions of the plurality of nozzles are preferably perpendicular to the surface of the support base.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、3次元造形装置及び3次元造形物の製造方法に関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus and a method of manufacturing a three-dimensional model.

近年、各需要者の要求にあわせたテーラーメイド製品の製造や、アセンブリ製品の設計時に必要となる試作パーツの製造等の一品物の製造に、3次元造形装置、いわゆる3Dプリンタが用いられている。3Dプリンタでは、例えば液状組成物をディスペンサーにより液滴として射出し、支持台上に積層し、例えば紫外線を当てることでこの積層物を硬化させることを繰り返し行って、3次元造形物を得る。   In recent years, a three-dimensional modeling apparatus, a so-called 3D printer, has been used in the manufacture of one-item products such as the manufacture of tailor-made products in accordance with the requirements of each customer and the manufacture of trial parts required for designing assembly products. In a 3D printer, for example, a liquid composition is ejected as droplets by a dispenser, laminated on a support base, and repeatedly cured by, for example, applying ultraviolet light to obtain a three-dimensional structure.

このような紫外線硬化を用いた造形では、紫外線を照射するため高エネルギーが必要である。また、紫外線硬化を用いた造形では、紫外線を吸収する染料や紫外線により分解する染料を用いることができないため、3次元造形物の着色が制限され易い。   In modeling using such ultraviolet curing, high energy is required to irradiate ultraviolet light. Moreover, in modeling using ultraviolet curing, since the dye which absorbs an ultraviolet-ray and the dye which decomposes | disassembles with an ultraviolet-ray can not be used, coloring of a three-dimensional model is easy to be restrict | limited.

紫外線硬化を用いない造形としては、2種の組成物を組み合わせて反応させることで硬化させる方法が提案されている(特表2003−506228号公報参照)。この造形方法では、ポリイソシアネートを含む第1液組成物の液滴とポリオールを含む第2液組成物の液滴とを、射出方向のなす角度が15°〜75°となるようにそれぞれ同時に射出し、2種の液滴を空中で衝突させ混合する。   As modeling without using ultraviolet curing, a method of curing by combining and reacting two types of compositions has been proposed (see JP-A-2003-506228). In this shaping method, the droplets of the first liquid composition containing polyisocyanate and the droplets of the second liquid composition containing polyol are simultaneously ejected so that the angle formed by the ejection direction is 15 ° to 75 °. And collide and mix two kinds of droplets in the air.

上記従来の2種の組成物を組み合わせた造形では、2種の組成物の液滴が衝突するように組成物の粘度等を考慮して液滴の射出の条件を調整する必要がある。例えば、上記2種の液滴を空中で衝突させ、衝突後の液滴を所望の位置に着滴させるには、液滴の運動エネルギー等を考慮して射出角等を液滴毎に独立して制御する必要がある。また、造形の進行に伴って3次元造形物の表面が高くなっていくことを考慮して衝突位置を制御しなければならない。このように上記従来の造形を行う造形装置は、2種の液滴を混合させるためには、液滴毎の複雑な制御を必要とする。   In the modeling in which the two conventional compositions are combined, it is necessary to adjust the conditions for droplet ejection in consideration of the viscosity of the composition and the like so that the droplets of the two compositions collide. For example, in order to cause the above two types of droplets to collide in the air and to deposit the droplets after the collision at a desired position, the ejection angle etc. is made independent for each droplet in consideration of kinetic energy of the droplets and the like. Need to be controlled. In addition, it is necessary to control the collision position in consideration of the fact that the surface of the three-dimensional structure becomes higher as the formation progresses. Thus, in order to mix two types of droplets, the modeling apparatus which performs the above-mentioned conventional modeling needs complicated control for every droplet.

特表2003−506228号公報Japanese Patent Publication No. 2003-506228

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、簡単な制御で複数種の組成物を均一に混合させることにより、均質性や硬化特性に優れる3次元造形物が造形される3次元造形装置及び3次元造形物の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and by mixing a plurality of compositions uniformly by simple control, a three-dimensional object excellent in homogeneity and curing characteristics is formed. An object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling apparatus and a method of manufacturing a three-dimensional model.

本発明者らは、3次元造形物の製造に用いられる組成物の粘度が比較的高いことに着目し、2種の組成物を同時に射出しなくとも造形できることを知得した。この知見に基づき、本発明者らは2種の組成物を射出するノズルの液滴射出方向を平行とし、支持台上で混合されるように液滴の着滴位置を制御しつつ、2種の液滴を順番に射出することで、液滴の射出制御が飛躍的に容易化できることを見出し、本発明を完成させた。なお、本発明者らは3種以上の組成物を用いる場合にも同様の方法が適用できることを知得している。   The present inventors noticed that the viscosity of the composition used for producing the three-dimensional structure was relatively high, and learned that two compositions can be shaped without simultaneously injecting them. Based on this finding, the present inventors parallelize the droplet ejection directions of the nozzles that eject two types of compositions, and control the droplet deposition positions so that they are mixed on the support table. The inventors have found that the ejection control of the droplets can be dramatically facilitated by ejecting the droplets in order, thus completing the present invention. The present inventors have also found that the same method can be applied to the case where three or more compositions are used.

すなわち、上記課題を解決するためになされた発明は、混合により反応する複数種の組成物を用いる3次元造形装置であって、造形される3次元造形物を支持する板状の支持台と、上記複数種の組成物の液滴をそれぞれ射出する複数のノズルと、上記支持台及び複数のノズルを相対移動させる駆動部と、上記複数種の組成物の液滴が上記支持台上で混合されるように液滴の着滴位置を制御する制御部とを備え、上記複数のノズルの液滴射出方向が平行である。   That is, the invention made in order to solve the above-mentioned subject is a three-dimensional modeling device using two or more kinds of compositions which react by mixing, and the plate-shaped support stand which supports three-dimensional modeling thing modeled. A plurality of nozzles that respectively eject droplets of the plurality of types of composition, a driving unit that relatively moves the support and the plurality of nozzles, and droplets of the plurality of types of compositions are mixed on the support. Control unit that controls the droplet deposition position so that the droplet ejection directions of the plurality of nozzles are parallel.

当該3次元造形装置は、複数のノズルが複数種の組成物の液滴を平行に射出できる。このため、当該3次元造形装置では、複数のノズルの水平面(支持台に平行な平面)での位置を一致させ、同じ初速度で液滴を射出することで、それぞれの液滴を同じ位置に着滴させることができる。つまり、当該3次元造形装置は、ノズルの水平位置と液滴の初速度とを制御することで複数種の組成物を混合させることができるので、制御が容易である。   In the three-dimensional structure forming apparatus, a plurality of nozzles can eject droplets of a plurality of compositions in parallel. For this reason, in the three-dimensional modeling apparatus, the positions of the plurality of nozzles in the horizontal plane (plane parallel to the support) are made to coincide, and the droplets are ejected at the same initial velocity to place the respective droplets in the same position. It can be made to drop. That is, since the said three-dimensional modeling apparatus can be made to mix several types of compositions by controlling the horizontal position of a nozzle, and the initial velocity of a droplet, control is easy.

上記複数のノズルの液滴射出方向が上記支持台の表面に対して垂直であるとよい。このように上記複数のノズルの液滴射出方向を上記支持台の表面に対して垂直とすることで、液滴の初速度によらず複数種の組成物を混合させることができる。また、着滴位置の直上から液滴を射出することになるため、造形の進行に伴って3次元造形物の表面が高くなってもノズル位置を変える必要がない。従って、制御部の制御がさらに容易化される。   The droplet ejection directions of the plurality of nozzles may be perpendicular to the surface of the support. As described above, by making the droplet ejection directions of the plurality of nozzles perpendicular to the surface of the support, it is possible to mix a plurality of types of compositions regardless of the initial velocity of the droplets. In addition, since the droplets are ejected from directly above the deposition position, it is not necessary to change the nozzle position even if the surface of the three-dimensional object becomes higher as the formation progresses. Therefore, control of the control unit is further facilitated.

上記駆動部が、平面視で直交するXY方向で上記着滴位置をX方向にスキャンし、Y方向にシフトするように上記支持台及び複数のノズルを相対移動させ、上記複数のノズル配列方向がX方向であるとよい。このようにスキャンする方向へノズルを配列することで、X方向へのスキャン時に最初にノズルが液滴を射出した相対位置を他のノズルが順次通過していく。従って、上記相対位置を通過する毎に液滴を射出することで、効率的に複数種の組成物を混合することができる。   The driving unit scans the droplet deposition position in the X direction in the XY directions orthogonal to each other in plan view, relatively moves the support and the plurality of nozzles so as to shift in the Y direction, and the plurality of nozzle arrangement directions It is good to be in the X direction. By arranging the nozzles in the scanning direction in this manner, the other nozzles sequentially pass the relative position at which the nozzles first ejected droplets at the time of scanning in the X direction. Therefore, a plurality of compositions can be efficiently mixed by ejecting a droplet each time the relative position is passed.

上記複数のノズルを複数組備え、上記複数組のノズルが、上記支持台に平行かつY方向に配設されているとよい。このように複数組のノズルを備え、上記支持台に平行かつY方向に配設することで、一度のX方向のスキャンで多列の造形処理を行うことができる。従って、3次元造形物の造形効率を高めることができる。   A plurality of sets of the plurality of nozzles may be provided, and the plurality of sets of nozzles may be disposed in parallel to the support and in the Y direction. As described above, by providing a plurality of sets of nozzles in parallel in the Y direction with the support table, it is possible to perform multi-row formation processing in one X direction scan. Therefore, the shaping efficiency of the three-dimensional structure can be enhanced.

上記課題を解決するためになされた別の発明は、混合により反応する複数種の組成物を用いる3次元造形物の製造方法であって、第1ノズルから第1の組成物の液滴を支持台に向かって射出する工程と、第2ノズルから他の液組成物の液滴を上記第1液組成物射出工程で着滴した第1液組成物の液滴に向かって射出する工程とを備え、上記第1ノズルの液滴射出方向と上記第2ノズルの液滴射出方向とが平行である。   Another invention made in order to solve the above-mentioned subject is a manufacturing method of a three-dimensional structure using two or more kinds of composition which react by mixing, and supports a droplet of the 1st composition from the 1st nozzle. Ejecting toward the platform, Ejecting droplets of another liquid composition from the second nozzle toward droplets of the first liquid composition deposited in the first liquid composition ejecting step The droplet ejection direction of the first nozzle is parallel to the droplet ejection direction of the second nozzle.

当該3次元造形物の製造方法では、第1ノズルと第2ノズルとから組成物の液滴が平行に射出される。このため、当該3次元造形物の製造方法では、第1ノズルと第2ノズルとの水平面(支持台に平行な平面)での位置を一致させ、同じ初速度で液滴を射出することで、それぞれの液滴を同じ位置に着滴させることができる。つまり、当該3次元造形物の製造方法を用いることで、ノズルの水平位置と液滴の初速度との制御により容易に複数種の組成物を混合させることができる。   In the method of manufacturing a three-dimensional structure, droplets of the composition are ejected in parallel from the first nozzle and the second nozzle. For this reason, in the manufacturing method of the three-dimensional structure, the positions of the first nozzle and the second nozzle in the horizontal plane (plane parallel to the support) are made to coincide, and droplets are ejected at the same initial velocity. Each droplet can be deposited at the same position. That is, by using the method for producing a three-dimensional structure, it is possible to easily mix plural types of compositions by controlling the horizontal position of the nozzle and the initial velocity of the droplets.

上記複数種の組成物が、第1液組成物及び第2液組成物の2種であり、上記第1液組成物が、ウレタンプレポリマー、ウレタンウレアプレポリマー及びウレアプレポリマーのうち少なくとも1種のプレポリマーと、ポリイソシアネートとを含み、上記第2液組成物が、長鎖ポリオール及び長鎖ポリアミンのうち少なくとも1種のソフトセグメント成分と、鎖延長剤及び架橋剤のうち少なくとも1種のハードセグメント成分とを含むとよい。このように、プレポリマー及びポリイソシアネートを含む第1液組成物と、ソフトセグメント成分及びハードセグメント成分を含有する第2液組成物とを用いることで、3次元造形装置を用いて3次元造形物を容易かつ確実に製造できる。また、上記第2液組成物がハードセグメント成分を含有することで、造形される3次元造形物の弾性率、硬度等を調整し易くなる。   The plurality of types of compositions are two types of a first liquid composition and a second liquid composition, and the first liquid composition is at least one of a urethane prepolymer, a urethane urea prepolymer and a urea prepolymer. The second liquid composition comprises a prepolymer of at least one of a soft segment component of a long chain polyol and a long chain polyamine, and at least one hard chain of a chain extender and a crosslinking agent. It is preferable to include a segment component. Thus, by using the first liquid composition containing the prepolymer and the polyisocyanate, and the second liquid composition containing the soft segment component and the hard segment component, a three-dimensional shaped object using the three-dimensional shaping apparatus Can be manufactured easily and reliably. In addition, when the second liquid composition contains a hard segment component, it becomes easy to adjust the elastic modulus, hardness and the like of the three-dimensional structure to be formed.

以上説明したように、本発明の3次元造形装置及び3次元造形物の製造方法を用いることにより、簡単な制御で複数種の組成物を均一に混合できるので、容易に均質性や硬化特性に優れる3次元造形物が得られる。   As described above, by using the three-dimensional modeling apparatus and the three-dimensional model manufacturing method of the present invention, a plurality of compositions can be uniformly mixed by simple control, so that uniformity and curing characteristics can be easily achieved. An excellent three-dimensional structure is obtained.

本発明の一実施形態に係る3次元造形装置の模式的斜視図である。It is a typical perspective view of a three-dimensional modeling device concerning one embodiment of the present invention. 図1の3次元造形装置を用いた3次元造形物の製造方法の第1液組成物射出工程を説明する模式的断面図である。It is a schematic cross section explaining the 1st liquid composition injection process of the manufacturing method of the three-dimensional fabrication thing using the three-dimensional fabrication device of FIG. 図1の3次元造形装置を用いた3次元造形物の製造方法の第2液組成物射出工程を説明する模式的断面図である。It is a schematic cross section explaining the 2nd liquid composition injection process of the manufacturing method of the three-dimensional fabrication thing using the three-dimensional fabrication device of FIG. 図1とは異なる3次元造形装置のヘッド部分の模式的拡大斜視図である。It is a schematic enlarged perspective view of the head part of a three-dimensional modeling apparatus different from FIG.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について適宜図面を参照しつつ詳説する。
First Embodiment
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔3次元造形装置〕
図1に示す3次元造形装置は、混合により反応する2種の組成物(第1液組成物及び第2液組成物)を用いる3次元造形装置である。当該3次元造形装置は、基台1と、この基台1の上側に配設され、造形される3次元造形物Aを支持する板状の支持台2と、組成物の液滴を射出するヘッド3と、上記支持台2及びヘッド3を相対移動させる駆動部4と、上記ヘッド3から射出される液滴の着滴位置を制御する制御部5とを主に備える。
[3D modeling device]
The three-dimensional shaping apparatus shown in FIG. 1 is a three-dimensional shaping apparatus using two types of compositions (a first liquid composition and a second liquid composition) that react by mixing. The three-dimensional structure forming apparatus comprises a base 1, a plate-like support 2 disposed on the upper side of the base 1 to support the three-dimensional structure A to be formed, and droplets of the composition A head 3, a drive unit 4 for moving the support 2 and the head 3 relative to each other, and a control unit 5 for controlling the droplet deposition position of droplets ejected from the head 3 are mainly included.

<基台>
基台1は、当該3次元造形装置の支持台2、ヘッド3等の各部を支える土台である。基台1の形状は特に限定されないが、例えば図1のように板状とできる。基台1の材質としては、特に限定されず、金属や樹脂とできるが、強度の観点から金属とするとよい。また、基台1の大きさは、対象とする3次元造形物Aの大きさにより適宜決定される。
<Base>
The base 1 is a base which supports each part such as the support 2 and the head 3 of the three-dimensional modeling apparatus. Although the shape of the base 1 is not specifically limited, For example, it can be set as plate shape like FIG. The material of the base 1 is not particularly limited, and may be metal or resin, but metal may be used from the viewpoint of strength. Moreover, the size of the base 1 is appropriately determined by the size of the target three-dimensional structure A.

<支持台>
支持台2は、基台1の上側に駆動部4を介して配設され、造形される3次元造形物Aを支持する。支持台2の材質としては、特に限定されないが、基台1と同じ材質とすることができる。また、支持台2の大きさは、対象とする3次元造形物Aの大きさにより適宜決定される。
<Support>
The support 2 is disposed on the upper side of the base 1 via the drive unit 4 and supports the three-dimensional structure A to be formed. The material of the support 2 is not particularly limited, but may be the same material as the base 1. Moreover, the size of the support stand 2 is suitably determined by the size of the target three-dimensional structure A.

支持台2は、後述する駆動部4によりXY方向に移動可能に構成されている。この支持台2の移動により支持台2及びヘッド3を相対移動させることができる。   The support 2 is configured to be movable in the X and Y directions by a drive unit 4 described later. The movement of the support 2 can move the support 2 and the head 3 relative to each other.

<ヘッド>
ヘッド3は、ヘッド支持部6により支持されている。ヘッド支持部6は、例えば基台1の1つの側縁中央部から上方(Z方向)へ延びる垂直支持部6aと、この垂直支持部6aの先端から基台1の中央部へ延びる水平支持部6bと、この水平支持部6bの先端に連結され、Z方向へ延びる高さ調整支持部6cとを備える。ヘッド3は高さ調整支持部6cに連結され、後述する制御部5により高さ調整支持部6cとの連結位置を上下できるように構成されている。
<Head>
The head 3 is supported by a head support 6. The head support 6 is, for example, a vertical support 6a extending upward (Z direction) from one side edge center of the base 1, and a horizontal support extending from the tip of the vertical support 6a to the center of the base 1. 6b and a height adjustment support 6c connected to the end of the horizontal support 6b and extending in the Z direction. The head 3 is connected to the height adjustment support 6c, and is configured to be able to move up and down the connection position with the height adjustment support 6c by the control unit 5 described later.

ヘッド3は、ヘッド本体30と、2つのノズル(第1ノズル31a及び第2ノズル31b)とを備える。また、ヘッド本体30は、第1タンク30a及び第2タンク30bを備え、それぞれ第1液組成物及び第2液組成物が貯留される。   The head 3 includes a head body 30 and two nozzles (a first nozzle 31a and a second nozzle 31b). In addition, the head main body 30 includes a first tank 30a and a second tank 30b, and the first liquid composition and the second liquid composition are stored, respectively.

このヘッド3は、ディスペンサー(液滴吐出装置)として機能し、第1ノズル31aから第1液組成物の液滴を射出し、第2ノズル31bから第2液組成物の液滴を射出することができる。ヘッド3の液滴吐出方法としては、インクジェット方式、ニードル方式、シリンジ方式等の公知のディスペンサーに用いられる方式を採用できる。中でも高粘度の組成物であっても精度よく射出できるニードル式及びシリンジ方式が好ましい。   The head 3 functions as a dispenser (droplet discharge device), and ejects droplets of the first liquid composition from the first nozzle 31a and ejects droplets of the second liquid composition from the second nozzle 31b. Can. As a droplet discharge method of the head 3, a method used for a known dispenser such as an inkjet method, a needle method, a syringe method or the like can be adopted. Among them, a needle type and a syringe type which can inject accurately even with a composition of high viscosity are preferable.

第1ノズル31a及び第2ノズル31bは、第1タンク30a及び第2タンク30bの下方から液滴射出方向が支持台2の表面に対して垂直となるように突出している。つまり、第1ノズル31a及び第2ノズル31bの液滴射出方向は平行である。また、第1ノズル31aと第2ノズル31bとのノズル配列方向はX方向である。   The first nozzle 31 a and the second nozzle 31 b protrude from below the first tank 30 a and the second tank 30 b so that the droplet ejection direction is perpendicular to the surface of the support 2. That is, the droplet ejection directions of the first nozzle 31a and the second nozzle 31b are parallel. The nozzle arrangement direction of the first nozzle 31a and the second nozzle 31b is the X direction.

第1ノズル31a及び第2ノズル31bのノズル径の下限としては、0.001mmが好ましく、0.05mmがより好ましい。一方、上記ノズル径の上限としては、1mmが好ましく、0.2mmがより好ましく、0.1mmがさらに好ましい。上記ノズル径が上記下限未満であると、1回の射出当たりの液滴量が少なくなるため、造形効率が低下するおそれがある。逆に、上記ノズル径が上記上限を超えると、造形精度が低下するおそれや、2種の組成物を均一に混合することが難しくなるおそれがある。なお、第1ノズル31aのノズル径と第2ノズル31bのノズル径とは、同じであってもよいし、異なってもよい。   As a minimum of the nozzle diameter of the 1st nozzle 31a and the 2nd nozzle 31b, 0.001 mm is preferred and 0.05 mm is more preferred. On the other hand, the upper limit of the nozzle diameter is preferably 1 mm, more preferably 0.2 mm, and still more preferably 0.1 mm. If the diameter of the nozzle is less than the above lower limit, the amount of droplets per injection will be small, so that the shaping efficiency may be lowered. On the other hand, when the nozzle diameter exceeds the upper limit, there is a possibility that the modeling accuracy may be reduced, and it may be difficult to uniformly mix the two compositions. The nozzle diameter of the first nozzle 31a and the nozzle diameter of the second nozzle 31b may be the same or different.

第1ノズル31aと第2ノズル31bとの中心軸間の距離(ノズル間距離)の下限としては、1mmが好ましく、2mmがより好ましい。一方、上記ノズル間距離の上限としては、100mmが好ましく、70mmがより好ましく、3mmがさらに好ましい。上記ノズル間距離が上記下限未満であると、第1ノズル31aと第2ノズル31bとの液滴射出方向を平行とすることが困難となるおそれがある。逆に、上記ノズル間距離が上記上限を超えると、第1ノズル31aにより着滴させた第1液組成物の液滴の着滴位置に第2ノズル31bにより第2液組成物の液滴を着滴させるためのヘッド3の移動距離が不要に大きくなるおそれがある。   As a minimum of distance (distance between nozzles) between central axes of the 1st nozzle 31a and the 2nd nozzle 31b, 1 mm is preferred and 2 mm is more preferred. On the other hand, as an upper limit of the distance between nozzles, 100 mm is preferable, 70 mm is more preferable, and 3 mm is more preferable. If the distance between the nozzles is less than the lower limit, it may be difficult to make the droplet ejection directions of the first nozzle 31a and the second nozzle 31b parallel. Conversely, when the distance between the nozzles exceeds the upper limit, the droplets of the second liquid composition are deposited by the second nozzle 31b at the droplet deposition positions of the droplets of the first liquid composition deposited by the first nozzle 31a. There is a possibility that the moving distance of the head 3 for depositing droplets may become unnecessarily large.

<駆動部>
駆動部4は、支持台2をXY方向に移動可能とする。駆動部4の構成としては、支持台2をXY方向に移動可能とする限り特に限定されないが、例えば図1に示すように中心軸がX方向となるよう配設され、支持台2を中心軸方向に移動可能に支持する円柱状の第1軸部4aと、中心軸がY方向となるように配設され、支持台2及び第1軸部4aを中心軸方向に移動可能に支持する円柱状の第2軸部4bとにより構成することができる。このように構成することで、第2軸部4bを介して支持台2及び第1軸部4aをY方向の所望の位置へ移動した後、第1軸部4aを介して支持台2をX方向の所望の位置へ移動させることができる。
<Drive part>
The driving unit 4 enables the support 2 to move in the X and Y directions. The configuration of the drive unit 4 is not particularly limited as long as the support base 2 can be moved in the X and Y directions. For example, as shown in FIG. 1, the center axis is in the X direction. The first shaft portion 4a, which is movably supported in the first direction, and a circle that is disposed so that the central axis is in the Y direction and supports the support base 2 and the first shaft portion 4a so as to be movable in the central axis direction It can comprise by the columnar 2nd axial part 4b. By thus configuring, after moving the support 2 and the first shaft 4a to the desired position in the Y direction via the second shaft 4b, the support 2 is moved to the X direction via the first shaft 4a. It can be moved to the desired position in the direction.

<制御部>
制御部5は、2種の組成物の液滴が支持台2上で混合されるように液滴の着滴位置を制御する。また、制御部5は、ヘッド3の高さ及びヘッド3から射出される液滴の着滴径を制御する。
<Control unit>
The control unit 5 controls the droplet deposition position so that droplets of the two types of compositions are mixed on the support 2. Further, the control unit 5 controls the height of the head 3 and the droplet diameter of the droplet ejected from the head 3.

制御部5は、例えばマイクロコントローラと、駆動部4及びヘッド3を制御する制御ユニットにより構成できる。制御部5の配設位置としては、液滴の射出の障害とならない限り特に限定されず、例えば図1では制御部5は基台1の側面でヘッド支持部6に隣接して配設されている。   The control unit 5 can be configured by, for example, a microcontroller and a control unit that controls the drive unit 4 and the head 3. The arrangement position of the control unit 5 is not particularly limited as long as it does not hinder the ejection of droplets, for example, the control unit 5 is disposed adjacent to the head support 6 on the side surface of the base 1 in FIG. There is.

制御部5は、平面視で直交するXY方向で着滴位置をX方向にスキャンし、Y方向にシフトするように駆動部4を制御する。このようにノズル配列方向であるX方向に着滴位置をスキャンさせることで、第1液組成物の射出と、第2液組成物の射出とを同時に行うことが可能となり、造形効率を高められる。   The control unit 5 scans the landing position in the X direction in the XY directions orthogonal to each other in plan view, and controls the drive unit 4 to shift in the Y direction. By thus scanning the deposition position in the X direction, which is the nozzle arrangement direction, it becomes possible to simultaneously perform the ejection of the first liquid composition and the ejection of the second liquid composition, and the shaping efficiency can be improved. .

着滴位置のX方向の間隔の下限としては、0.1mmが好ましく、0.2mmがより好ましい。一方、着滴位置のX方向の間隔の上限としては、2mmが好ましく、0.7mmがより好ましい。着滴位置のX方向の間隔が上記下限未満であると、造形効率が低下するおそれがある。逆に、着滴位置のX方向の間隔が上記上限を超えると、造形される3次元造形物Aの密度が低下するおそれや、2種の液滴の混合にムラが発生するおそれがある。   The lower limit of the distance in the X direction of the droplet deposition position is preferably 0.1 mm, and more preferably 0.2 mm. On the other hand, 2 mm is preferable as an upper limit of the space | interval of the X direction of a drop application position, and 0.7 mm is more preferable. When the distance in the X direction of the droplet deposition position is less than the above lower limit, the shaping efficiency may be reduced. On the contrary, when the distance in the X direction of the droplet deposition position exceeds the upper limit, the density of the three-dimensional structure A to be formed may be reduced, and unevenness may occur in the mixing of the two types of droplets.

着滴位置のX方向の間隔は、第1ノズル31aと第2ノズル31bとのノズル間距離の1/n(n:整数)となるように決定するとよい。このように着滴位置のX方向の間隔をノズル間距離の1/nとすることで、第1液組成物の射出と、第2液組成物の射出とを同時に行うことが可能となり、造形効率を高められる。上記nの下限としては、2が好ましく、3がより好ましい。一方、上記nの上限としては、10が好ましく、5がより好ましい。上記nが上記下限未満であると、着滴位置のX方向の間隔が広くなり過ぎ、造形される3次元造形物Aの密度が低下するおそれがある。逆に、上記nが上記上限を超えると、造形効率が低下するおそれがある。   The interval in the X direction of the droplet deposition position may be determined so as to be 1 / n (n: integer) of the distance between the first nozzle 31a and the second nozzle 31b. As described above, by setting the distance between the droplet positions in the X direction to 1 / n of the distance between nozzles, it becomes possible to simultaneously perform the ejection of the first liquid composition and the ejection of the second liquid composition. Efficiency can be increased. As a minimum of the above-mentioned n, 2 is preferred and 3 is more preferred. On the other hand, as an upper limit of said n, 10 is preferable and 5 is more preferable. If the above n is less than the above lower limit, the distance between the landing positions in the X direction becomes too wide, and the density of the three-dimensional structure A to be formed may be reduced. Conversely, if the above n exceeds the above upper limit, the shaping efficiency may be reduced.

着滴位置のY方向の間隔の下限としては、0.1mmが好ましく、0.2mmがより好ましい。一方、着滴位置のY方向の間隔の上限としては、2mmが好ましく、0.6mmがより好ましい。着滴位置のY方向の間隔が上記下限未満であると、造形効率が低下するおそれがある。逆に、着滴位置のY方向の間隔が上記上限を超えると、造形される3次元造形物Aの密度が低下するおそれがある。   The lower limit of the distance in the Y direction of the droplet deposition position is preferably 0.1 mm, and more preferably 0.2 mm. On the other hand, 2 mm is preferable and 0.6 mm is more preferable as the upper limit of the distance in the Y direction of the landing position. If the distance between the landing positions in the Y direction is less than the above lower limit, the shaping efficiency may be reduced. On the contrary, when the interval in the Y direction of the landing position exceeds the upper limit, the density of the three-dimensional structure A to be formed may be reduced.

ヘッド3のX方向への移動速度の下限としては、10mm/secが好ましく、20mm/secがより好ましい。一方、ヘッド3のX方向への移動速度の上限としては、300mm/secが好ましく、100mm/secがより好ましく、35mm/secがさらに好ましい。ヘッド3のX方向への移動速度が上記下限未満であると、造形効率が低下するおそれがある。逆に、ヘッド3のX方向への移動速度が上記上限を超えると、着滴した液滴の形状制御が困難となるおそれがある。なお、ヘッド3のY方向への移動速度は、シフト操作であるため特に限定されず、速いほどよいが、制御機構のコストの観点から例えば10mm/sec以上100mm/sec以下とできる。   The lower limit of the moving speed of the head 3 in the X direction is preferably 10 mm / sec, more preferably 20 mm / sec. On the other hand, the upper limit of the moving speed of the head 3 in the X direction is preferably 300 mm / sec, more preferably 100 mm / sec, and still more preferably 35 mm / sec. When the moving speed of the head 3 in the X direction is less than the above lower limit, the shaping efficiency may be reduced. Conversely, when the moving speed of the head 3 in the X direction exceeds the upper limit, shape control of the deposited droplets may be difficult. The moving speed of the head 3 in the Y direction is not particularly limited because it is a shift operation, and is preferably as high as possible.

第1ノズル31a及び第2ノズル31bからの液滴の射出時間間隔は、着滴位置のX方向の間隔とヘッド3のX方向への移動速度とから決まる。上記射出時間間隔の下限としては、5msecが好ましく、10msecがより好ましい。一方、上記射出時間間隔の上限としては、50msecが好ましく、30msecがより好ましい。上記射出時間間隔が上記下限未満であると、着滴間隔を所望の値とするためにはヘッド3のX方向への移動速度を高める必要があり、着滴した液滴の形状制御が困難となるおそれがある。逆に、上記射出時間間隔が上記上限を超えると、造形効率が低下するおそれがある。   The ejection time interval of droplets from the first nozzle 31a and the second nozzle 31b is determined from the interval in the X direction of the landing position and the moving speed of the head 3 in the X direction. The lower limit of the injection time interval is preferably 5 msec, more preferably 10 msec. On the other hand, the upper limit of the injection time interval is preferably 50 msec, and more preferably 30 msec. If the ejection time interval is less than the lower limit, it is necessary to increase the moving speed of the head 3 in the X direction in order to make the deposition interval a desired value, and it is difficult to control the shape of the deposited droplets. May be Conversely, if the injection time interval exceeds the upper limit, the shaping efficiency may be reduced.

また、制御部5は、第1ノズル31a及び第2ノズル31bから射出する液滴の着滴径を制御する。着滴径は、第1ノズル31a及び第2ノズル31bの径に加えて、第1ノズル31a及び第2ノズル31bから射出する液滴の量や射出圧力により調整することができる。   Further, the control unit 5 controls the droplet diameter of the droplets ejected from the first nozzle 31a and the second nozzle 31b. The droplet deposition diameter can be adjusted by the amount of droplets ejected from the first nozzle 31a and the second nozzle 31b and the ejection pressure, in addition to the diameters of the first nozzle 31a and the second nozzle 31b.

第1ノズル31a及び第2ノズル31bから射出される液滴の平均体積の下限としては、1nLが好ましく、5nLがより好ましい。一方、上記液滴の平均体積の上限としては、20μLが好ましく、1μLがより好ましい。上記液滴の平均体積が上記下限未満であると、静電気等の影響で液滴の着弾位置の制御が困難となるため、造形される3次元造形物Aの造形精度が低下するおそれがある。逆に、上記液滴の平均体積が上記上限を超えると、造形される3次元造形物Aの形状が粗雑になるおそれがある。   The lower limit of the average volume of droplets ejected from the first nozzle 31a and the second nozzle 31b is preferably 1 nL, and more preferably 5 nL. On the other hand, the upper limit of the average volume of the droplets is preferably 20 μL, more preferably 1 μL. If the average volume of the droplets is less than the lower limit, control of the impact position of the droplets becomes difficult due to the influence of static electricity or the like, so that the modeling accuracy of the three-dimensional structure A to be modeled may be reduced. Conversely, if the average volume of the droplets exceeds the upper limit, the shape of the three-dimensional structure A to be formed may be rough.

第1ノズル31a及び第2ノズル31bから射出される液滴の射出圧力の下限としては、0.02MPaが好ましく、0.05MPaがより好ましい。一方、上記射出圧力の上限としては、0.5MPaが好ましく、0.2MPaがより好ましい。上記射出圧力が上記下限未満であると、静電気等の影響で液滴の着弾位置の制御が困難となるため、造形される3次元造形物Aの造形精度が低下するおそれがある。逆に、上記射出圧力が上記上限を超えると、液滴が着滴後に飛散し易くなるため、造形される3次元造形物Aの形状が粗雑になるおそれがある。   As a minimum of injection pressure of a droplet ejected from the 1st nozzle 31a and the 2nd nozzle 31b, 0.02MPa is preferred and 0.05MPa is more preferred. On the other hand, as an upper limit of the above-mentioned injection pressure, 0.5MPa is preferred and 0.2MPa is more preferred. If the injection pressure is less than the lower limit, control of the impact position of the droplets becomes difficult due to the influence of static electricity or the like, and thus the formation accuracy of the three-dimensional object A to be formed may be reduced. On the other hand, when the injection pressure exceeds the upper limit, the droplets are likely to scatter after being deposited, and the shape of the three-dimensional structure A to be formed may be rough.

最初に射出される第1ノズル31aからの液滴の着滴径の下限としては、0.6mmが好ましく、0.7mmがより好ましい。一方、第1ノズル31aからの液滴の着滴径の上限としては、1.2mmが好ましく、1.0mmがより好ましい。第1ノズル31aからの液滴の着滴径が上記下限未満であると、造形効率が低下するおそれがある。逆に、第1ノズル31aからの液滴の着滴径が上限を超えると、2種の液滴の混合にムラが発生するおそれがある。   As a minimum of a drop diameter of a droplet from the 1st nozzle 31a ejected first, 0.6 mm is preferred and 0.7 mm is more preferred. On the other hand, the upper limit of the droplet diameter of droplets from the first nozzle 31a is preferably 1.2 mm, and more preferably 1.0 mm. When the droplet diameter of the droplets from the first nozzle 31a is less than the above lower limit, the shaping efficiency may be reduced. Conversely, if the droplet diameter of the droplets from the first nozzle 31a exceeds the upper limit, there is a possibility that unevenness occurs in the mixing of the two types of droplets.

第1ノズル31aから射出され着滴した隣接する液滴は、その一部が重なるとよい。つまり、第1ノズル31aからの液滴の着滴径は、着滴位置のX方向の間隔より大きいことが好ましい。このように一部が重なるように液滴を着滴させることで、造形される3次元造形物Aの密度ムラの発生を抑止できる。   Adjacent droplets ejected and deposited from the first nozzle 31a may be partially overlapped. That is, it is preferable that the droplet deposition diameter of the droplets from the first nozzle 31a be larger than the interval in the X direction of the droplet deposition position. By causing the droplets to be deposited so as to partially overlap, it is possible to suppress the occurrence of uneven density in the three-dimensional structure A to be formed.

着滴位置のX方向の間隔に対する第1ノズル31aからの液滴の着滴径の比の下限としては、1.2が好ましく、1.5がより好ましい。一方、上記着滴径の比の上限としては、4が好ましく、3がより好ましい。上記着滴径の比が上記下限未満であると、造形される3次元造形物Aに密度ムラが発生するおそれがある。逆に、上記着滴径の比が上記上限を超えると、造形効率が低下するおそれがある。   The lower limit of the ratio of the droplet diameter of the droplets from the first nozzle 31a to the distance in the X direction of the droplet positions is preferably 1.2, and more preferably 1.5. On the other hand, 4 is preferable and 3 is more preferable as the upper limit of the ratio of the droplet diameter. When the ratio of the droplet diameter is less than the lower limit, uneven density may occur in the three-dimensional structure A to be formed. On the other hand, when the ratio of the droplet diameter exceeds the upper limit, the shaping efficiency may be reduced.

第2ノズル31bからの液滴の着滴径は、第1ノズル31aからの液滴の着滴径より小さいことが好ましい。第2ノズル31bからの液滴の着滴径を第1ノズル31aからの液滴の着滴径より小さくすることで、容易かつ確実に第1液組成物の着滴に包含されるように第2液組成物の液滴を着滴させることができる。従って、第1液組成物と第2液組成物とを均一に混合し易くなる。なお、第2ノズル31bからの液滴の着滴径とは、支持台2に直接射出し着滴した時の着滴径を意味するものとする。   The droplet diameter of droplets from the second nozzle 31 b is preferably smaller than the droplet diameter of droplets from the first nozzle 31 a. By making the droplet deposition diameter of the droplets from the second nozzle 31 b smaller than the droplet deposition diameter of the droplets from the first nozzle 31 a, it is possible to easily and surely cover the droplet deposition of the first liquid composition. Droplets of the two-pack composition can be deposited. Therefore, it becomes easy to mix the 1st liquid composition and the 2nd liquid composition uniformly. The droplet diameter of the droplets from the second nozzle 31 b means the diameter of the droplet when it is directly ejected and deposited on the support 2.

第2ノズル31bからの液滴の着滴径は、主に第1ノズル31aから射出され着滴した第1液組成物の液滴と、第2ノズル31bから射出される第2液組成物の液滴との最適な混合比により決まる。このため、第1液組成物の1液滴に、第2液組成物の1液滴を混合させようとすると、第2液組成物の着滴径の方が第1液組成物の着滴径よりも大きくなることがあり得る。このような場合、第1液組成物の1液滴に対して複数の第2液組成物の液滴を混合させる方法が有効である。つまり、制御部5は、第1液組成物の1つの液滴に対する第2液組成物の液滴の射出数により第1液組成物及び第2液組成物の混合比を調整する。このように混合比を調整することで、第2液組成物の液滴径を第1液組成物の液滴径より確実に小さくすることができるので、第2液組成物の液滴を容易かつ確実に第1液組成物の着滴に包含させることができる。   The droplet diameter of droplets from the second nozzle 31b is mainly the droplets of the first liquid composition ejected and dropped from the first nozzle 31a and the second liquid composition ejected from the second nozzle 31b. It is determined by the optimum mixing ratio with the droplet. For this reason, when it is attempted to mix one droplet of the second liquid composition with one droplet of the first liquid composition, the droplet diameter of the second liquid composition is smaller than that of the first liquid composition. It can be larger than the diameter. In such a case, it is effective to mix a plurality of droplets of the second liquid composition with one droplet of the first liquid composition. That is, the control unit 5 adjusts the mixing ratio of the first liquid composition and the second liquid composition based on the number of ejected droplets of the second liquid composition to one droplet of the first liquid composition. By adjusting the mixing ratio in this manner, the droplet diameter of the second liquid composition can be reliably made smaller than the droplet diameter of the first liquid composition, so the droplets of the second liquid composition can be easily made. And it can be surely included in the deposition of the first liquid composition.

また、制御部5が第1液組成物の1つの液滴に対する第2液組成物の液滴の射出数により混合比を調整する場合、液滴単位で混合比を変えてもよい。液滴単位で混合比を制御することで、3次元造形物Aの物性、例えば硬度等を部分的に変化させることができる。   When the control unit 5 adjusts the mixing ratio by the number of droplets of the second liquid composition to one droplet of the first liquid composition, the mixing ratio may be changed in units of droplets. By controlling the mixing ratio in units of droplets, it is possible to partially change the physical properties of the three-dimensional structure A, such as the hardness.

制御部5が第1液組成物の1つの液滴に対する第2液組成物の液滴の射出数により混合比を調整する場合、第1液組成物の液滴径に対する上記第2液組成物の液滴径の比としては、1/3以上4/5以下が好ましい。第1液組成物の液滴径に対する上記第2液組成物の液滴径の比を上記範囲内とすることで、造形効率を維持しつつ、混合比の制御性を高められる。   When the control unit 5 adjusts the mixing ratio according to the number of droplets of the second liquid composition ejected to one droplet of the first liquid composition, the second liquid composition with respect to the droplet diameter of the first liquid composition The ratio of the droplet diameter is preferably 1/3 or more and 4/5 or less. By setting the ratio of the droplet diameter of the second liquid composition to the droplet diameter of the first liquid composition within the above range, the controllability of the mixing ratio can be enhanced while maintaining the shaping efficiency.

第1液組成物の1つの液滴に対する第2液組成物の液滴の射出数が2以上である場合には、それぞれの着滴位置の中心が重ならないように第2液組成物の液滴を射出するとよい。このように中心が重ならないように複数の第2液組成物の液滴を射出することで、2種の液滴の混合の均一性を高められる。逆に、第1液組成物の1つの液滴に対する第2液組成物の液滴の射出数が1である場合には、混合の均一性の観点から、それぞれの着滴位置の中心が重なるように第2液組成物の液滴を射出するとよい。   When the number of ejected droplets of the second liquid composition to one droplet of the first liquid composition is two or more, the liquid of the second liquid composition is arranged so that the centers of the respective drop positions do not overlap. You should shoot drops. By injecting the plurality of second liquid composition droplets so that the centers do not overlap in this manner, the uniformity of mixing of the two types of droplets can be enhanced. Conversely, in the case where the number of droplets of the second liquid composition ejected to one droplet of the first liquid composition is 1, the centers of the respective drop positions overlap from the viewpoint of mixing uniformity. It is preferable to eject droplets of the second liquid composition as described above.

制御部5は、ヘッド3の高さ調整支持部6cでの位置を変えることでヘッド3の高さを制御する。3次元造形物Aは造形が進むに従って高さを増す。これに伴い着滴位置も高くなっていくが、制御部5は、ヘッド3の高さを制御することで、ノズルの先端と着滴位置との距離を所望の範囲に保持する。   The controller 5 controls the height of the head 3 by changing the position of the head 3 on the height adjustment support 6 c. The three-dimensional structure A increases in height as the formation progresses. Along with this, the landing position also becomes higher, but the control unit 5 holds the distance between the tip of the nozzle and the landing position within a desired range by controlling the height of the head 3.

第1ノズル31a及び第2ノズル31bと、着滴位置との距離(射出距離)の下限としては、1mmが好ましく、2mmがより好ましい。一方、上記射出距離の上限としては、50mmが好ましく、10mmがより好ましく、5mmがさらに好ましい。上記射出距離が上記下限未満であると、ヘッド3と造形中の3次元造形物Aとが干渉するおそれがある。逆に、上記射出距離が上記上限を超えると、ノズルの制御のわずかな誤差が着滴位置において拡大するおそれがあるため、制御性が低下するおそれがある。   The lower limit of the distance (ejection distance) between the first nozzle 31a and the second nozzle 31b and the landing position is preferably 1 mm, and more preferably 2 mm. On the other hand, as an upper limit of the above-mentioned injection distance, 50 mm is preferred, 10 mm is more preferred, and 5 mm is more preferred. There is a possibility that head 3 and three-dimensional modeling thing A under modeling may interfere as the above-mentioned injection distance is less than the above-mentioned minimum. Conversely, if the injection distance exceeds the upper limit, a slight error in the control of the nozzle may expand at the landing position, and the controllability may decrease.

〔3次元造形物の製造方法〕
当該3次元造形物の製造方法は、準備工程と、第1液組成物射出工程と、第2液組成物射出工程とを備える。当該3次元造形物の製造方法は、図1に示す3次元造形物製造装置を用いて行うことができる。
[Manufacturing method of three-dimensional structure]
The method of manufacturing the three-dimensional structure includes a preparation step, a first liquid composition injection step, and a second liquid composition injection step. The manufacturing method of the said three-dimensional structure can be performed using the three-dimensional structure manufacturing apparatus shown in FIG.

<準備工程>
準備工程では、ヘッド3の第1タンク30a及び第2タンク30bにそれぞれに造形材料として第1液組成物及び第2液組成物を充填する。
<Preparation process>
In the preparation step, the first liquid composition and the second liquid composition are filled in the first tank 30a and the second tank 30b of the head 3 as a modeling material, respectively.

上記第1液組成物及び第2液組成物は、混合により反応する異なる種類の組成物である。上記第1液組成物及び第2液組成物としては、混合により造形物を生成できるものであれば特に限定されないが、例えば第1液組成物としてポリイソシアネート等のイソシアネート成分、第2液組成物として長鎖ポリオール等のポリオール成分及び/又は長鎖ポリアミン等のポリアミン成分を用いることができる。これらを混合することで、縮合反応によりポリウレタン、ポリウレタンウレア又はポリウレアが得られる。これらは合成樹脂であり、弾性率、硬度等の物性を調整し易く、かつ耐摩耗性及び成形性に優れる。   The first liquid composition and the second liquid composition are different types of compositions that react upon mixing. The first liquid composition and the second liquid composition are not particularly limited as long as they can form a shaped object by mixing, and for example, an isocyanate component such as polyisocyanate as a first liquid composition, a second liquid composition Polyol components such as long chain polyols and / or polyamine components such as long chain polyamines may be used as By mixing these, a polyurethane, polyurethaneurea or polyurea can be obtained by a condensation reaction. These are synthetic resins, are easy to adjust physical properties such as elastic modulus and hardness, and are excellent in wear resistance and moldability.

第1液組成物及び第2液組成物としては、擬似プレポリマー法により反応する組成物が好ましい。ここで、擬似プレポリマー法とは、ポリウレタン等の合成において、使用する長鎖ポリオール及び/又は長鎖ポリアミンの一部を予めポリイソシアネートと反応させてプレポリマーにし、このプレポリマーをポリイソシアネートと共にイソシアネート成分として用いる方法である。この擬似プレポリマー法では、長鎖ポリオール及び/又は長鎖ポリアミンの一部をプレポリマーの合成に用い、このプレポリマーをイソシアネート成分として用いるため、使用する造形材料のポリオール成分及び/又はポリアミン成分とイソシアネート成分との体積を同程度にできる。このように、当該3次元造形物の製造方法は、擬似プレポリマー法により反応する第1液組成物及び第2液組成物を造形材料として用いることで、第1液組成物及び第2液組成物の体積を同程度にできるため、第1液組成物及び第2液組成物を容易かつ確実に混合できる。その結果、当該3次元造形物の製造方法を用いることで、ポリウレタン、ポリウレタンウレア又はポリウレアを主成分とする3次元造形物Aを容易かつ確実に製造できる。ここで「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば含有量が50質量%以上の成分を指す。   As the first liquid composition and the second liquid composition, compositions that react by the pseudo prepolymer method are preferable. Here, in the pseudo prepolymer method, in synthesis of polyurethane and the like, a long chain polyol and / or a part of a long chain polyamine to be used is previously reacted with a polyisocyanate to form a prepolymer, and this prepolymer is combined with the polyisocyanate and isocyanate. It is a method used as an ingredient. In this pseudo prepolymer method, since a long chain polyol and / or a part of a long chain polyamine is used for the synthesis of prepolymer and this prepolymer is used as an isocyanate component, the polyol component and / or polyamine component of the shaping material used The volume with the isocyanate component can be made comparable. Thus, the manufacturing method of the said three-dimensional structure is using the 1st liquid composition and 2nd liquid composition which react by a pseudo | simulation prepolymer method as a modeling material, and 1st liquid composition and 2nd liquid composition Since the volume of the substance can be made the same, the first liquid composition and the second liquid composition can be mixed easily and reliably. As a result, by using the method for producing the three-dimensional structure, it is possible to easily and reliably produce the three-dimensional structure A containing polyurethane, polyurethaneurea or polyurea as a main component. Here, the “main component” is a component with the largest content, and for example, refers to a component with a content of 50% by mass or more.

(第1液組成物)
第1液組成物は、ウレタンプレポリマー、ウレタンウレアプレポリマー及びウレアプレポリマーのうち少なくとも1種のプレポリマーと、ポリイソシアネートとを含むことが好ましい。第1液組成物にイソシアネート成分とポリオール成分及び/又はポリアミン成分との縮合反応が部分的に進行したウレタンプレポリマー等のプレポリマーを用いることで、第2液組成物のポリオール成分及び/又はポリアミン成分を減少させてその体積を小さくし、第1液組成物及び第2液組成物の体積を近づけることができる。また、第1液組成物に上記プレポリマーを用いることにより予めイソシアネート成分とポリオール成分及び/又はポリアミン成分との縮合反応の一部を済ませることができる。これにより、第1液組成物及び第2液組成物の混合後の硬化速度を向上することができる。さらに、第1液組成物に、上記プレポリマーよりも分子量の小さいポリイソシアネートを含有させることで、プレポリマー化による粘度上昇を抑止できるので、第1液組成物及び第2液組成物の混合時の拡散性低下を抑止できる。
(First liquid composition)
The first liquid composition preferably contains at least one prepolymer of urethane prepolymer, urethane urea prepolymer and urea prepolymer, and polyisocyanate. Polyol component and / or polyamine of second liquid composition by using prepolymer such as urethane prepolymer in which condensation reaction between isocyanate component and polyol component and / or polyamine component has partially progressed in first liquid composition The components can be reduced to reduce their volume, and the volumes of the first liquid composition and the second liquid composition can be made closer. In addition, by using the above prepolymer in the first liquid composition, it is possible to partially complete the condensation reaction of the isocyanate component with the polyol component and / or the polyamine component. Thereby, the curing speed after mixing the first liquid composition and the second liquid composition can be improved. Furthermore, when the first liquid composition contains a polyisocyanate having a molecular weight smaller than that of the above-mentioned prepolymer, the increase in viscosity due to prepolymerization can be suppressed, so when mixing the first liquid composition and the second liquid composition It can suppress the diffusion of

第1液組成物の80℃における粘度の上限としては、400mPa・sが好ましく、300mPa・sがより好ましい。第1液組成物の80℃における粘度が上記上限を超えると、第2液組成物と混合し難くなり、その結果、造形される3次元造形物Aの硬化が不十分になるおそれや、所望の物性が得られないおそれがある。一方、第1液組成物の80℃における粘度の下限としては、特に限定されないが、例えば50mPa・sである。   The upper limit of the viscosity at 80 ° C. of the first liquid composition is preferably 400 mPa · s, more preferably 300 mPa · s. If the viscosity at 80 ° C. of the first liquid composition exceeds the above upper limit, mixing with the second liquid composition becomes difficult, and as a result, the curing of the three-dimensional structure A to be formed may become insufficient, or desired Physical properties of may not be obtained. On the other hand, the lower limit of the viscosity at 80 ° C. of the first liquid composition is not particularly limited, and is, for example, 50 mPa · s.

第1液組成物に用いるウレタンプレポリマーは、主鎖中にウレタン結合(−NHCOO−)を有するオリゴマーであり、例えばポリイソシアネート及び長鎖ポリオールを反応させることで得られる。上記ウレタンプレポリマーは、通常両末端にイソシアネート基(−N=C=O)を有する。   The urethane prepolymer used in the first liquid composition is an oligomer having a urethane bond (-NHCOO-) in the main chain, and can be obtained, for example, by reacting polyisocyanate and a long chain polyol. The urethane prepolymer usually has an isocyanate group (-N = C = O) at both ends.

上記ウレタンプレポリマーの数平均分子量の下限としては、800が好ましく、1,000がより好ましい。一方、上記ウレタンプレポリマーの数平均分子量の上限としては、5,000が好ましく、2,000がより好ましい。上記ウレタンプレポリマーの数平均分子量が上記下限未満であると、第1液組成物及び第2液組成物の混合後の硬化速度が低下し、造形効率が低下するおそれがある。逆に、上記ウレタンプレポリマーの数平均分子量が上記上限を超えると、第1液組成物の粘度が上昇し、第2液組成物と混合し難くなるおそれがある。ここで「数平均分子量」とは、JIS−K7252−1:2008「プラスチック−サイズ排除クロマトグラフィーによる高分子の平均分子量及び分子量分布の求め方−第1部:通則」に準拠し、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される値を指す。   As a lower limit of the number average molecular weight of the above-mentioned urethane prepolymer, 800 is preferred and 1,000 is more preferred. On the other hand, as an upper limit of the number average molecular weight of the above-mentioned urethane prepolymer, 5,000 are preferred and 2,000 is more preferred. If the number average molecular weight of the urethane prepolymer is less than the above lower limit, the curing speed after mixing of the first liquid composition and the second liquid composition may be reduced, and the shaping efficiency may be reduced. Conversely, if the number average molecular weight of the urethane prepolymer exceeds the above upper limit, the viscosity of the first liquid composition may increase, which may make it difficult to mix with the second liquid composition. Here, “number average molecular weight” means gel permeation chromatography according to JIS-K7252-1: 2008 “Plastics — Determination of average molecular weight and molecular weight distribution of polymer by size exclusion chromatography-part 1: general rules” It refers to the value measured using chromatography (GPC).

上記ポリイソシアネートは、分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物である。上記ポリイソシアネートとしては、例えば脂肪族ポリイソシアネート(脂環族ポリイソシアネートを含む)、芳香族ポリイソシアネート等が挙げられる。なお、上記ポリイソシアネートは、通常主鎖中にウレタン結合及びウレア結合を有さない。   The polyisocyanate is a compound having two or more isocyanate groups in the molecule. Examples of the polyisocyanate include aliphatic polyisocyanate (including alicyclic polyisocyanate), aromatic polyisocyanate and the like. The above-mentioned polyisocyanate usually does not have a urethane bond and a urea bond in the main chain.

上記脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソプロピリデンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、ノルボルナンジイソシアネート、これらの変性体や多量体等が挙げられる。上記芳香族イソシアネートとしては、例えばトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、これらの変性体や多量体等が挙げられる。上記ポリイソシアネートとしては、脂肪族ポリイソシアネートが好ましく、ジフェニルメタンジイソシアネートがより好ましい。   Examples of the aliphatic polyisocyanate include hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, lysine diisocyanate, isopropylidene bis (4-cyclohexylisocyanate), norbornane diisocyanate, modified products and multimers thereof, and the like. Examples of the aromatic isocyanate include tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, modified products and multimers thereof, and the like. As said polyisocyanate, aliphatic polyisocyanate is preferable and diphenylmethane diisocyanate is more preferable.

上記長鎖ポリオールは、分子中に2個以上の水酸基(−OH)を有する分子量300以上の化合物である。上記長鎖ポリオールとしては、例えばポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。   The long chain polyol is a compound having a molecular weight of 300 or more and having two or more hydroxyl groups (-OH) in the molecule. Examples of the long chain polyol include polyether polyol, polycarbonate polyol, polyester polyol and the like.

上記ポリエーテルポリオールとしては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレントリオール、ポリプロピレンテトラオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルトリオール、これらの共縮合体等のポリオキシアルキレングリコールや、これらに側鎖や分岐構造を導入した誘導体、変性体などが挙げられる。   Examples of the polyether polyols include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polypropylene triol, polypropylene tetraol, polytetramethylene ether glycol, polytetramethylene ether triol, polyoxyalkylene glycols such as co-condensates of these, and side chains thereof And derivatives in which a branched structure is introduced, modified products, and the like.

上記ポリカーボネートポリオールとしては、例えばジアルキルカーボネートとジオールとの反応物、ジアリールカーボネートとジオールとの反応物、アルキレンカーボネートとジオールとの反応物等が挙げられる。上記ジアルキルカーボネートとしては、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等が挙げられる。上記ジアリールカーボネートとしては、ジフェニルカーボネート等が挙げられる。上記アルキレンカーボネートとしては、エチレンカーボネート等が挙げられる。上記ジオールとしては、例えば後述する短鎖ジオール等が挙げられる。   Examples of the polycarbonate polyol include a reaction product of a dialkyl carbonate and a diol, a reaction product of a diaryl carbonate and a diol, a reaction product of an alkylene carbonate and a diol, and the like. Examples of the dialkyl carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate and the like. As said diaryl carbonate, a diphenyl carbonate etc. are mentioned. Ethylene carbonate etc. are mentioned as said alkylene carbonate. As said diol, the short chain diol etc. which are mentioned later are mentioned, for example.

上記ポリカーボネートポリオールとしては、例えばジアルキルカーボネートとジオールとの反応物、ジアリールカーボネートとジオールとの反応物、アルキレンカーボネートとジオールとの反応物等が挙げられる。上記ジアルキルカーボネートとしては、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等が挙げられる。上記ジアリールカーボネートとしては、ジフェニルカーボネート等が挙げられる。上記アルキレンカーボネートとしては、エチレンカーボネート等が挙げられる。上記ジオールとしては、例えば後述する短鎖ジオール等が挙げられる。   Examples of the polycarbonate polyol include a reaction product of a dialkyl carbonate and a diol, a reaction product of a diaryl carbonate and a diol, a reaction product of an alkylene carbonate and a diol, and the like. Examples of the dialkyl carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate and the like. As said diaryl carbonate, a diphenyl carbonate etc. are mentioned. Ethylene carbonate etc. are mentioned as said alkylene carbonate. As said diol, the short chain diol etc. which are mentioned later are mentioned, for example.

上記ポリエステルポリオールとしては、例えばジカルボン酸と分子量300未満のグリコールとの脱水縮合物等が挙げられる。上記ジカルボン酸としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸などが挙げられる。上記グリコールとしては、例えばエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,9−ノナンジオール、トリエチレングリコール等の脂肪族グリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール、p−キシレンジオール等の芳香族ジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリオキシアルキレングリコールなどが挙げられる。また、上記ポリエステルポリオールとしては、例えばポリカプロラクトングリコール、ポリカプロラクトントリオール、ポリカプロラクトンテトラオール等のポリカプロラクトンポリオールも挙げられる。上述したポリエステルポリオールは、通常線状構造を有するが、これらに側鎖や分岐構造を導入した誘導体、変性体等を用いることもできる。また、上記ポリエステルポリオールとしては、上記ジカルボン酸及び上記グリコールと、3価以上のカルボン酸及び/又は3価以上のポリオールとの脱水縮合反応で得られる分枝構造を有するものを用いることもできる。なお、上記ジカルボン酸と上記グリコールとの脱水縮合反応の条件としては、例えばジカルボン酸に対するグリコールのモル比を1.1以上1.3以下、温度を150℃以上300℃以下とすることができる。   As said polyester polyol, the dehydration condensation product of dicarboxylic acid and the glycol of molecular weight less than 300 etc. are mentioned, for example. Examples of the dicarboxylic acid include aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid and the like Family dicarboxylic acids and the like. Examples of the glycol include ethylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, neopentyl glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,5-pentanediol, 1,9-nonanediol, triethylene glycol Aliphatic glycols, alicyclic glycols such as 1,4-cyclohexanedimethanol, aromatic diols such as p-xylene diol, polyoxyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetramethylene ether glycol Be Moreover, as said polyester polyol, polycaprolactone polyols, such as polycaprolactone glycol, polycaprolactone triol, polycaprolactone tetraol, etc. are mentioned, for example. The polyester polyols described above usually have a linear structure, but derivatives, modified products and the like in which side chains or branched structures are introduced into these can also be used. Moreover, as said polyester polyol, what has a branched structure obtained by the dehydration condensation reaction of the said dicarboxylic acid, the said glycol, and the trivalent or more carboxylic acid and / or the trivalent or more polyol can also be used. In addition, as conditions for the dehydration condensation reaction of the dicarboxylic acid and the glycol, for example, the molar ratio of glycol to dicarboxylic acid can be 1.1 or more and 1.3 or less, and the temperature can be 150 ° C. or more and 300 ° C. or less.

上記長鎖ポリオールとしては、ポリエーテルポリオールが好ましく、ポリテトラメチレンエーテルグリコールがより好ましい。   As the above long chain polyol, polyether polyol is preferable, and polytetramethylene ether glycol is more preferable.

上記長鎖ポリオールの数平均分子量の下限としては、形成する3次元造形物Aの用途等に応じて適宜変更可能であるが、500が好ましく、800がより好ましい。一方、上記長鎖ポリオールの数平均分子量の上限としては、5,000が好ましく、2,500がより好ましい。このように、上記長鎖ポリオールの数平均分子量を上記範囲とすることで、成形性と、造形される3次元造形物Aの弾性率、硬度、耐摩耗性、成形性等の物性とをバランスよく向上できる。   The lower limit of the number average molecular weight of the long chain polyol can be appropriately changed depending on the use of the three-dimensional structure A to be formed, etc., but 500 is preferable and 800 is more preferable. On the other hand, the upper limit of the number average molecular weight of the long chain polyol is preferably 5,000, more preferably 2,500. As described above, by setting the number average molecular weight of the long chain polyol in the above range, the moldability is balanced with physical properties such as elastic modulus, hardness, abrasion resistance, and moldability of the three-dimensional structure A to be shaped. It can be improved well.

第1液組成物に用いるウレタンウレアプレポリマーは、主鎖中にウレタン結合及びウレア結合(−NHCONH−)を有するオリゴマーであり、例えばポリイソシアネートと長鎖ポリオール及び長鎖ポリアミンとを反応させることで得られる。上記ウレタンウレアプレポリマーは、通常両末端にイソシアネート基を有する。上記ウレタンウレアプレポリマーの合成に使用するポリイソシアネート及び長鎖ポリオールは、上記ウレタンプレポリマーの合成に用いるものと同様とすることができる。   The urethane urea prepolymer used in the first liquid composition is an oligomer having a urethane bond and a urea bond (-NHCONH-) in the main chain, and for example, by reacting polyisocyanate with a long chain polyol and a long chain polyamine. can get. The above urethane urea prepolymer usually has isocyanate groups at both ends. The polyisocyanate and long chain polyol used for the synthesis of the urethane urea prepolymer can be the same as those used for the synthesis of the urethane prepolymer.

上記ウレタンウレアプレポリマーの数平均分子量の下限としては、1,000が好ましく、1,500がより好ましい。一方、上記ウレタンウレアプレポリマーの数平均分子量の上限としては、15,000が好ましく、10,000がより好ましい。上記ウレタンウレアプレポリマーの数平均分子量が上記下限未満であると、第1液組成物及び第2液組成物の混合後の硬化速度が低下し、造形効率が低下するおそれがある。逆に、上記ウレタンウレアプレポリマーの数平均分子量が上記上限を超えると、第1液組成物の粘度が上昇し、第2液組成物と混合し難くなるおそれがある。   As a lower limit of the number average molecular weight of the above-mentioned urethane urea prepolymer, 1,000 is preferred and 1,500 is more preferred. On the other hand, as an upper limit of the number average molecular weight of the above-mentioned urethane urea prepolymer, 15,000 are preferred and 10,000 are more preferred. If the number average molecular weight of the urethane urea prepolymer is less than the above lower limit, the curing speed after mixing of the first liquid composition and the second liquid composition may be reduced, and the shaping efficiency may be reduced. Conversely, if the number average molecular weight of the urethane urea prepolymer exceeds the above upper limit, the viscosity of the first liquid composition may increase and it may be difficult to mix with the second liquid composition.

第1液組成物に用いる長鎖ポリアミンは、分子中に2以上のアミノ基を有する分子量300以上の化合物である。なお、上記アミノ基には、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基及びイミノ基が含まれる。   The long chain polyamine used in the first liquid composition is a compound having a molecular weight of 300 or more having two or more amino groups in the molecule. The above amino group includes an alkylamino group, a dialkylamino group and an imino group.

上記長鎖ポリアミンとしては、例えばポリ(エチレングリコール)ジアミン、ポリ(プロピレングリコール)ジアミン、ポリ(テトラメチレンエーテルグリコール)ジアミン、ポリテトラメチレンエーテルグリコールとポリプロピレングリコールとの共縮合体のジアミン等の長鎖ジアミンや、ポリ(エチレングリコール)トリアミン、ポリ(プロピレングリコール)トリアミン等の長鎖トリアミンなどが挙げられる。   Examples of the long chain polyamine include long chains such as poly (ethylene glycol) diamine, poly (propylene glycol) diamine, poly (tetramethylene ether glycol) diamine, and diamine of a cocondensate of polytetramethylene ether glycol and polypropylene glycol. Examples thereof include diamines and long chain triamines such as poly (ethylene glycol) triamine and poly (propylene glycol) triamine.

上記長鎖ポリアミンとしては、長鎖ジアミンが好ましく、ポリテトラメチレンエーテルグリコールとポリプロピレングリコールとの共重合体のジアミン及びポリプロピレングリコールジアミンがより好ましい。   The long chain polyamine is preferably a long chain diamine, more preferably a diamine of a copolymer of polytetramethylene ether glycol and polypropylene glycol and polypropylene glycol diamine.

上記長鎖ポリアミンの数平均分子量は、形成する3次元造形物Aの用途等に応じて適宜変更可能であるが、上記長鎖ポリアミンの数平均分子量の下限として500が好ましく、800がより好ましい。一方、上記長鎖ポリアミンの数平均分子量の上限としては、5,000が好ましく、2,500がより好ましい。このように、上記長鎖ポリアミンの数平均分子量を上記範囲とすることで、成形性と、造形される3次元造形物Aの弾性率、硬度、耐摩耗性、成形性等の物性とをバランスよく向上できる。   The number average molecular weight of the long chain polyamine can be suitably changed according to the application etc. of the three-dimensional structure A to be formed, but the lower limit of the number average molecular weight of the long chain polyamine is preferably 500, more preferably 800. On the other hand, the upper limit of the number average molecular weight of the long chain polyamine is preferably 5,000, more preferably 2,500. As described above, by setting the number average molecular weight of the long chain polyamine to the above range, the moldability is balanced with the physical properties such as the elastic modulus, hardness, wear resistance, and moldability of the three-dimensional structure A to be shaped. It can be improved well.

第1液組成物に用いるウレアプレポリマーは、主鎖中にウレア結合を有するオリゴマーであり、例えばポリイソシアネートと長鎖ポリアミンとを反応させることで得られる。上記ウレアプレポリマーは、通常両末端にイソシアネート基を有する。上記ウレアプレポリマーの合成に使用するポリイソシアネート及び長鎖ポリアミンは、上記ウレタンウレアプレポリマーの合成に用いるものと同様とすることができる。   The urea prepolymer used in the first liquid composition is an oligomer having a urea bond in the main chain, and can be obtained, for example, by reacting polyisocyanate and a long chain polyamine. The above urea prepolymer usually has isocyanate groups at both ends. The polyisocyanate and long chain polyamine used for the synthesis of the above-mentioned urea prepolymer can be similar to those used for the synthesis of the above-mentioned urethane urea prepolymer.

上記ウレアプレポリマーの数平均分子量の下限としては、1,000が好ましく、1,500がより好ましい。一方、上記ウレアプレポリマーの数平均分子量の上限としては、15,000が好ましく、10,000がより好ましい。上記ウレアプレポリマーの数平均分子量が上記下限未満であると、第1液組成物及び第2液組成物の混合後の硬化速度が低下し、造形効率が低下するおそれがある。逆に、上記ウレアプレポリマーの数平均分子量が上記上限を超えると、第1液組成物の粘度が上昇し、第2液組成物と混合し難くなるおそれがある。   As a minimum of the number average molecular weight of the above-mentioned urea prepolymer, 1,000 are preferred, and 1,500 are more preferred. On the other hand, as an upper limit of the number average molecular weight of the above-mentioned urea prepolymer, 15,000 are preferred and 10,000 are more preferred. When the number average molecular weight of the above-mentioned urea prepolymer is less than the above-mentioned lower limit, the curing rate after mixing of the first liquid composition and the second liquid composition may be reduced, and the shaping efficiency may be reduced. On the contrary, when the number average molecular weight of the above-mentioned urea prepolymer exceeds the above-mentioned upper limit, the viscosity of the first liquid composition may increase and it may be difficult to mix it with the second liquid composition.

第1液組成物におけるプレポリマーの含有量(ウレタンプレポリマー、ウレタンウレアプレポリマー及びウレアプレポリマーの合計含有量)の下限としては、10質量%が好ましく、20質量%がより好ましく、40質量%がさらに好ましい。一方、上記プレポリマーの含有量の上限としては、80質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、60質量%がさらに好ましい。上記プレポリマーの含有量が上記下限未満であると、第1液組成物を硬化させるために必要なポリオール成分及び/又はポリアミン成分が増加するため、第2液組成物の体積が増加して第1液組成物と混合し難くなるおそれがある。逆に、上記プレポリマーの含有量が上記上限を超えると、相対的にポリイソシアネートの含有量が低下することで第1液組成物の粘度が増加し、第1液組成物及び第2液組成物を混合し難くなるおそれがある。   The lower limit of the content of the prepolymer (total content of urethane prepolymer, urethane urea prepolymer and urea prepolymer) in the first liquid composition is preferably 10% by mass, more preferably 20% by mass, and 40% by mass. Is more preferred. On the other hand, as an upper limit of content of the said prepolymer, 80 mass% is preferable, 70 mass% is more preferable, and 60 mass% is more preferable. When the content of the prepolymer is less than the above lower limit, the volume of the second liquid composition increases because the amount of the polyol component and / or the polyamine component necessary for curing the first liquid composition increases. It may be difficult to mix with the one-component composition. Conversely, when the content of the prepolymer exceeds the upper limit, the viscosity of the first liquid composition increases due to the relative decrease of the polyisocyanate content, and the first liquid composition and the second liquid composition It may be difficult to mix things.

第1液組成物に用いるポリイソシアネートは、上記ウレタンプレポリマーで上述したものと同様とすることができる。但し、第1液組成物の含有する上記ウレタンプレポリマー、上記ウレタンウレアプレポリマー及び/又は上記ウレアプレポリマーの合成に用いたポリイソシアネートと、上記ポリイソシアネートとは、同一でも異なっていてもよい。   The polyisocyanate used in the first liquid composition can be the same as that described above for the urethane prepolymer. However, the polyisocyanate used for the synthesis of the urethane prepolymer, the urethane urea prepolymer and / or the urea prepolymer contained in the first liquid composition may be the same as or different from the polyisocyanate.

第1液組成物における上記ポリイソシアネートの含有量の下限としては、20質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、40質量%がさらに好ましい。一方、上記ポリイソシアネートの含有量の上限としては、90質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、60質量%がさらに好ましい。上記ポリイソシアネートの含有量が上記下限未満であると、第1液組成物の粘度が増加し、第1液組成物及び第2液組成物を混合し難くなるおそれがある。逆に、上記ポリイソシアネートの含有量が上記上限を超えると、第1液組成物を硬化させるために必要なポリオール成分及び/又はポリアミン成分が増加するため、第2液組成物の体積が増加して第1液組成物と混合し難くなるおそれがある。   The lower limit of the content of the polyisocyanate in the first liquid composition is preferably 20% by mass, more preferably 30% by mass, and still more preferably 40% by mass. On the other hand, as an upper limit of content of the said polyisocyanate, 90 mass% is preferable, 80 mass% is more preferable, and 60 mass% is more preferable. If the content of the polyisocyanate is less than the lower limit, the viscosity of the first liquid composition may be increased, which may make it difficult to mix the first liquid composition and the second liquid composition. Conversely, when the content of the polyisocyanate exceeds the upper limit, the volume of the second liquid composition increases because the polyol component and / or the polyamine component necessary for curing the first liquid composition increases. There is a possibility that mixing with the first liquid composition may be difficult.

(第2液組成物)
上記第2液組成物は、長鎖ポリオール及び長鎖ポリアミンのうち少なくとも1種のソフトセグメント成分と、鎖延長剤及び架橋剤のうち少なくとも1種のハードセグメント成分とを含むことが好ましい。
(Second liquid composition)
The second liquid composition preferably includes at least one soft segment component of long chain polyol and long chain polyamine, and at least one hard segment component of a chain extender and a crosslinking agent.

第2液組成物の80℃における粘度の上限としては、400mPa・sが好ましく、300mPa・sがより好ましい。第2液組成物の80℃における粘度が上記上限を超えると、第1液組成物と混合し難くなるおそれがある。一方、第2液組成物の80℃における粘度の下限としては、特に限定されないが、例えば50mPa・sである。   The upper limit of the viscosity at 80 ° C. of the second liquid composition is preferably 400 mPa · s, more preferably 300 mPa · s. When the viscosity at 80 ° C. of the second liquid composition exceeds the above upper limit, mixing with the first liquid composition may be difficult. On the other hand, the lower limit of the viscosity at 80 ° C. of the second liquid composition is not particularly limited, and is, for example, 50 mPa · s.

第2液組成物に用いる長鎖ポリオールとしては、上記ウレタンプレポリマーの合成に用いるものと同様とすることができる。また、第2液組成物に用いる長鎖ポリアミンとしては、上記ウレタンウレアプレポリマーの合成に用いるものと同様とすることができる。なお、第2液組成物が含有する上記長鎖ポリオール及び上記長鎖ポリアミンは、第1液組成物が含有する上記ウレタンプレポリマー、上記ウレタンウレアプレポリマー及び/又は上記ウレアプレポリマーの合成に用いた長鎖ポリオールと同一でも異なっていてもよい。   The long chain polyol used in the second liquid composition may be the same as that used in the synthesis of the above urethane prepolymer. Moreover, as a long chain polyamine used for a 2nd liquid composition, it can be made to be the same as that used for the synthesis | combination of the said urethane urea prepolymer. The long chain polyol and the long chain polyamine contained in the second liquid composition are used to synthesize the urethane prepolymer, the urethane urea prepolymer and / or the urea prepolymer contained in the first liquid composition. It may be the same as or different from the long chain polyol.

第2液組成物における上記長鎖ポリオール及び上記長鎖ポリアミンの合計含有量の下限としては、70質量%が好ましく、80質量%がより好ましい。一方、上記合計含有量の上限としては、95質量%が好ましく、90質量%がより好ましい。上記合計含有量が上記下限未満であると、第1液組成物を硬化させるために必要な第2液組成物の体積が増加するため、第1液組成物及び第2液組成物を混合することが困難となるおそれがある。逆に、上記合計含有量が上記上限を超えると、第2液組成物における鎖延長剤、架橋剤等の含有量が相対的に低下し、造形される3次元造形物Aの物性を調整し難くなるおそれがある。   The lower limit of the total content of the long chain polyol and the long chain polyamine in the second liquid composition is preferably 70% by mass, and more preferably 80% by mass. On the other hand, as an upper limit of the above-mentioned total content, 95 mass% is preferred, and 90 mass% is more preferred. If the total content is less than the above lower limit, the volume of the second liquid composition necessary for curing the first liquid composition is increased, so the first liquid composition and the second liquid composition are mixed. May be difficult. Conversely, if the total content exceeds the above upper limit, the content of the chain extender, crosslinking agent, etc. in the second liquid composition relatively decreases, and the physical properties of the three-dimensional model A to be shaped are adjusted. It may be difficult.

第2液組成物に用いる鎖延長剤は、造形される3次元造形物Aの靭性等を向上する。上記鎖延長剤としては、例えば短鎖ジオール、短鎖ジアミン等を用いることができる。   The chain extender used for the second liquid composition improves the toughness and the like of the three-dimensional structure A to be formed. As said chain extender, short chain diol, short chain diamine etc. can be used, for example.

上記短鎖ジオールは、分子中に2個の水酸基を有する分子量300未満の化合物である。上記短鎖ジオールとしては、例えば1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−ドデカンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族ジオールや、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパン等の脂環式ジオールなどが挙げられる。また、上記短鎖ジオールとしては、脂肪族ジオール及び脂環式ジオールとジアルキルカーボネート等との反応により得られるコポリカーボネートジオールを用いることもできる。上記コポリカーボネートジオールとしては、例えばポリカーボネートグリコール、これに側鎖や分岐構造を導入した誘導体、変性体等が挙げられる。中でも脂肪族ジオールが好ましく、1,4−ブタンジオールがより好ましい。   The short chain diol is a compound having a molecular weight of less than 300 and having two hydroxyl groups in the molecule. Examples of the short chain diol include 1,4-butanediol, diethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol and 2-methyl-1 , 8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-dodecanediol, 2-ethyl-1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,4-dimethyl-1, Aliphatic diols such as 5-pentanediol and neopentyl glycol, 1,3-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) -propane Etc. can be mentioned. In addition, as the short chain diol, a copolycarbonate diol obtained by the reaction of an aliphatic diol and an alicyclic diol with a dialkyl carbonate or the like can also be used. Examples of the copolycarbonate diol include polycarbonate glycol, derivatives in which a side chain and a branched structure are introduced thereto, modified products, and the like. Among them, aliphatic diols are preferable, and 1,4-butanediol is more preferable.

上記短鎖ジアミンは、分子中に2個のアミノ基を有する分子量300未満の化合物である。上記短鎖ジアミンとしては、例えばエチレンジアミン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、イソホロンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン(2,2,4−体及び2,4,4−体の異性体混合物)、2−メチルペンタメチレンジアミン、1,3−キシリレンジアミン、1,4−キシリレンジアミン、α,α,α’,α’−テトラメチル−1,3−キシリレンジアミン、α,α,α’,α’−テトラメチル−1,4−キシリレンジアミン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、ジエチルメチルベンゼンジアミン(DETDA)、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジクロロジフェニルメタン(MOCA)、ジメチルエチレンジアミン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノ−3,5−ジエチル−3’,5’−ジイソプロピルジシクロヘキシルメタンなどが挙げられる。中でも、ジエチルメチルベンゼンジアミン(DETDA)が好ましい。   The short chain diamine is a compound having a molecular weight of less than 300 and having two amino groups in the molecule. Examples of the short chain diamine include ethylenediamine, 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,6-diaminohexane, isophorone diamine, trimethylhexamethylene diamine (2,2,2,3 4-isomer and 2,4,4-isomer isomer mixture), 2-methylpentamethylenediamine, 1,3-xylylenediamine, 1,4-xylylenediamine, α, α, α ′, α′- Tetramethyl-1,3-xylylenediamine, α, α, α ′, α′-tetramethyl-1,4-xylylenediamine, 4,4′-diaminodicyclohexylmethane, diethylmethylbenzenediamine (DETDA), 4 4,4'-Diamino-3,3'-dichlorodiphenylmethane (MOCA), dimethylethylenediamine, 1,4-bis (amino) Methyl, cyclohexane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethane, 4,4'-diamino-3,5-diethyl-3 ', 5'-diisopropyldicyclohexylmethane and the like can be mentioned. Among them, diethyl methyl benzene diamine (DETDA) is preferable.

第2液組成物における上記鎖延長剤の含有量の下限としては、1質量%が好ましく、5質量%がより好ましい。一方、上記鎖延長剤の含有量の上限としては、20質量%が好ましく、15質量%がより好ましい。上記鎖延長剤の含有量が上記下限未満であると、造形される3次元造形物Aの物性を調整し難くなるおそれがある。逆に、上記鎖延長剤の含有量が上記上限を超えると、造形される3次元造形物Aの柔軟性が低下するおそれがある。   As a minimum of content of the above-mentioned chain extender in the 2nd liquid constituent, 1 mass% is preferred and 5 mass% is more preferred. On the other hand, as a maximum of content of the above-mentioned chain extender, 20 mass% is preferred, and 15 mass% is more preferred. If the content of the chain extender is less than the above lower limit, it may be difficult to adjust the physical properties of the three-dimensional structure A to be formed. Conversely, when the content of the chain extender exceeds the above upper limit, the flexibility of the three-dimensional structure A to be formed may be reduced.

第2液組成物に用いる架橋剤は、造形される3次元造形物Aの弾性率等を向上する。上記架橋剤としては、例えば短鎖トリオール、短鎖テトラオール、短鎖トリアミン等を用いることができる。   The crosslinking agent used for the second liquid composition improves the elastic modulus and the like of the three-dimensional structure A to be formed. As said crosslinking agent, short chain triol, short chain tetraol, short chain triamine etc. can be used, for example.

上記短鎖トリオールは、分子中に3個の水酸基を有する分子量300未満の化合物である。上記短鎖トリオールとしては、例えばトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセリン、ヘキサントリオールなどが挙げられる。中でも、トリメチロールプロパンが好ましい。   The short chain triol is a compound having a molecular weight of less than 300 and having three hydroxyl groups in the molecule. Examples of the short chain triol include trimethylol propane, trimethylol ethane, glycerin and hexane triol. Among these, trimethylolpropane is preferred.

上記短鎖テトラオールは、分子中に4個の水酸基を有する分子量300未満の化合物である。上記短鎖テトラオールとしては、例えばペンタエリスリトール等が挙げられる。   The short chain tetraol is a compound having a molecular weight of less than 300 and having four hydroxyl groups in the molecule. As said short chain tetraol, a pentaerythritol etc. are mentioned, for example.

上記短鎖トリアミンは、分子中に3個のアミノ基を有する分子量300未満の化合物である。上記短鎖トリアミンとしては、例えばジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビスヘキサメチレントリアミン等が挙げられる。   The short chain triamine is a compound having a molecular weight of less than 300 and having three amino groups in the molecule. Examples of the short chain triamine include diethylenetriamine, iminobispropylamine, bishexamethylenetriamine and the like.

第2液組成物における上記架橋剤の含有量の下限としては、0.5質量%が好ましく、3質量%がより好ましい。一方、上記架橋剤の含有量の上限としては、15質量%が好ましく、5質量%がより好ましい。上記架橋剤の含有量が上記下限未満であると、造形される3次元造形物Aの物性を調整し難くなるおそれがある。逆に、上記架橋剤の含有量が上記上限を超える場合、造形される3次元造形物Aの柔軟性が低下するおそれがある。   As a minimum of content of the above-mentioned crosslinking agent in the 2nd liquid constituent, 0.5 mass% is preferred and 3 mass% is more preferred. On the other hand, as an upper limit of content of the said crosslinking agent, 15 mass% is preferable, and 5 mass% is more preferable. If the content of the crosslinking agent is less than the above lower limit, it may be difficult to adjust the physical properties of the three-dimensional structure A to be formed. On the contrary, when content of the above-mentioned crosslinking agent exceeds the above-mentioned maximum, there is a possibility that the pliability of three-dimensional modeling thing A modeled may fall.

第2液組成物は、可塑剤、触媒又はこれらの組み合わせをさらに含有することが好ましい。また、第2液組成物は、着色剤、光安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、防黴剤、難燃剤等の任意成分をさらに含有してもよい。なお、上記任意成分は、イソシアネート成分の貯蔵安定性の観点から、通常第2液組成物に含有させるが、第1液組成物に含有させてもよい。   The second liquid composition preferably further contains a plasticizer, a catalyst or a combination thereof. The second liquid composition may further contain optional components such as a colorant, a light stabilizer, a heat stabilizer, an antioxidant, a mildew proofing agent, and a flame retardant. The above optional components are generally contained in the second liquid composition from the viewpoint of storage stability of the isocyanate component, but may be contained in the first liquid composition.

第2液組成物に用いる可塑剤は、第2液組成物の粘度を低下させ、第1液組成物と混合し易くする。また、上記可塑剤は、造形される3次元造形物Aの弾性率を調整する。   The plasticizer used for the second liquid composition reduces the viscosity of the second liquid composition and facilitates mixing with the first liquid composition. Moreover, the said plasticizer adjusts the elastic modulus of the three-dimensional model A to be modeled.

上記可塑剤としては、例えばジエチルヘキシルフタレート、ジイソノニルフタレート(DINP)、ジブチルフタレート、トリスクロロエチルホスフェート、トリスクロロプロピルホスフェート(TCPP)、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル等が挙げられる。中でも、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステルが好ましい。   Examples of the plasticizer include diethylhexyl phthalate, diisononyl phthalate (DINP), dibutyl phthalate, trischloroethyl phosphate, trischloropropyl phosphate (TCPP), 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid diisononyl ester and the like. Among these, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid diisononyl ester is preferable.

第2液組成物が上記可塑剤を含有する場合、第2液組成物における上記可塑剤の含有量の下限としては、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。一方、上記可塑剤の含有量の上限としては、30質量%が好ましく、20質量%がより好ましい。上記可塑剤の含有量が上記下限未満であると、造形される3次元造形物Aの弾性率を調整し難くなるおそれがある。逆に、上記可塑剤の含有量が上記上限を超えると、上記長鎖ポリオール及び/又は上記長鎖ポリアミンの含有量が相対的に低下するため、第1液組成物を硬化させるために必要な第2液組成物の体積が増加し、第1液組成物及び第2液組成物を混合することが困難となるおそれがある。   When the second liquid composition contains the plasticizer, the lower limit of the content of the plasticizer in the second liquid composition is preferably 5% by mass, and more preferably 10% by mass. On the other hand, as an upper limit of content of the above-mentioned plasticizer, 30 mass% is preferred and 20 mass% is more preferred. If the content of the plasticizer is less than the lower limit, it may be difficult to adjust the elastic modulus of the three-dimensional structure A to be formed. Conversely, if the content of the plasticizer exceeds the upper limit, the content of the long chain polyol and / or the long chain polyamine relatively decreases, and thus it is necessary to cure the first liquid composition. The volume of the second liquid composition may increase, which may make it difficult to mix the first liquid composition and the second liquid composition.

第2液組成物に用いる触媒は、第1液組成物のポリイソシアネート成分と第2液組成物のポリオール成分との硬化反応を促進する。上記触媒としては、ジラウリル酸ジ−n−ブチル錫、ジラウリル酸ジメチル錫、ジブチル錫オキシド、オクタン錫等の有機錫化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物、カルボン酸錫塩、カルボン酸ビスマス塩、トリエチレンジアミン等のアミン系触媒などが挙げられる。中でも、造形される3次元造形物Aの変色を抑制する観点から、アミン系触媒以外の触媒が好ましく、有機錫化合物がより好ましく、ジラウリル酸ジメチル錫がさらに好ましい。   The catalyst used for the second liquid composition promotes the curing reaction between the polyisocyanate component of the first liquid composition and the polyol component of the second liquid composition. Examples of the catalyst include organic tin compounds such as di-n-butyl tin dilaurate, dimethyl tin dilaurate, dibutyl tin oxide, octane tin, organic titanium compounds, organic zirconium compounds, carboxylic acid tin salts, carboxylic acid bismuth salts, Examples include amine catalysts such as ethylene diamine. Among them, from the viewpoint of suppressing the color change of the three-dimensional structure A to be formed, a catalyst other than an amine catalyst is preferable, an organic tin compound is more preferable, and dimethyltin dilaurate is more preferable.

第2液組成物における上記触媒の含有量の下限としては、0.005質量%が好ましく、0.02質量%がより好ましい。一方、第2液組成物における触媒の含有量の上限としては、0.1質量%が好ましく、0.05質量%がより好ましい。上記触媒の含有量が上記下限未満であると、第1液組成物及び第2液組成物の混合後の硬化速度が低下し、造形効率が低下するおそれがある。逆に、上記触媒の含有量が上記上限を超えると、第1液組成物及び第2液組成物の混合後の硬化速度が速くなり過ぎ、3次元造形物Aの製造が困難となるおそれがある。   As a minimum of content of the above-mentioned catalyst in the 2nd liquid constituent, 0.005 mass% is preferred, and 0.02 mass% is more preferred. On the other hand, the upper limit of the content of the catalyst in the second liquid composition is preferably 0.1% by mass, and more preferably 0.05% by mass. If the content of the catalyst is less than the above lower limit, the curing rate after mixing of the first liquid composition and the second liquid composition may be reduced, and the shaping efficiency may be reduced. Conversely, if the content of the catalyst exceeds the upper limit, the curing rate after mixing of the first liquid composition and the second liquid composition may be too fast, and the production of the three-dimensional structure A may be difficult. is there.

この準備工程は、第1液組成物射出工程及び第2液組成物射出工程を行う前に少なくとも1回行われる。また、第1液組成物射出工程及び第2液組成物射出工程により3次元造形物Aが造形されている段階においても第1液組成物や第2液組成物の液量の減少に伴い、第1液組成物射出工程及び第2液組成物射出工程を中断して適宜行う。なお、3次元造形物Aが造形中に準備工程を行う場合は、第1液組成物及び第2液組成物の両方を充填してもよいが、不足した液のみを充填してもよい。   This preparation process is performed at least once before performing the first liquid composition injection process and the second liquid composition injection process. In addition, even at the stage where the three-dimensional structure A is shaped by the first liquid composition injection step and the second liquid composition injection step, along with the decrease in the liquid amount of the first liquid composition and the second liquid composition, The first liquid composition injection step and the second liquid composition injection step are interrupted and appropriately performed. In the case where the three-dimensional structure A is subjected to the preparation step during modeling, both the first liquid composition and the second liquid composition may be filled, but only the insufficient liquid may be filled.

<第1液組成物射出工程>
第1液組成物射出工程では、第1ノズル31aから第1液組成物の液滴を支持台2に向かって射出する。図2に示すように第1ノズル31aからの液滴B1は、支持台2上又は3次元造形物Aが造形途上である場合はその最上面に、その着滴する高さに対応する3次元造形物Aの断面形状と一致する平面形状を有する第1液層A1を形成する。この第1液層A1は、図2に示すように着滴した第1液組成物の複数の液滴が、その隣接する液滴と一部が重なり合うように構成するとよい。
<First liquid composition injection step>
In the first liquid composition injection step, droplets of the first liquid composition are ejected from the first nozzle 31 a toward the support 2. As shown in FIG. 2, the droplet B1 from the first nozzle 31a is three-dimensional corresponding to the landing height on the support 2 or on the uppermost surface of the three-dimensional structure A when the three-dimensional object A is in the process of being shaped. A first liquid layer A1 having a planar shape that matches the cross-sectional shape of the object A is formed. The first liquid layer A1 may be configured such that a plurality of droplets of the first liquid composition deposited as shown in FIG. 2 partially overlap the adjacent droplets.

形成する第1液層A1の形状は、例えばCAD(Computer Aided Design)データ等に基づいて作成した3次元造形物Aの断面形状データに基づく。また、第1ノズル31aの位置や液滴B1の射出条件は、上述のように制御部5により制御される。   The shape of the first liquid layer A1 to be formed is based on, for example, cross-sectional shape data of the three-dimensional structure A created based on CAD (Computer Aided Design) data or the like. Further, the position of the first nozzle 31a and the ejection condition of the droplet B1 are controlled by the control unit 5 as described above.

射出する第1液組成物の液温としては、20℃以上60℃以下が好ましい。また、支持台2の温度としては、15℃以上150℃以下が好ましい。第1液組成物の液温又は支持台2の温度の温度が上記下限未満であると、第1液組成物の粘度が高くなり過ぎ、後述する第2液組成物射出工程で、第1液組成物と第2液組成物とを均一に混合することが難しくなるおそれがある。逆に、第1液組成物の液温又は支持台2の温度の温度が上記上限を超えると、第1液組成物の粘度が低くなり過ぎ、着滴した液滴の形状制御が困難となるおそれがある。   As liquid temperature of the 1st liquid composition to inject, 20 ° C or more and 60 ° C or less are preferred. Moreover, as temperature of the support stand 2, 15 degreeC or more and 150 degrees C or less are preferable. If the liquid temperature of the first liquid composition or the temperature of the temperature of the support table 2 is less than the above lower limit, the viscosity of the first liquid composition becomes too high, and in the second liquid composition injection step described later, the first liquid It may be difficult to uniformly mix the composition and the second liquid composition. Conversely, if the liquid temperature of the first liquid composition or the temperature of the temperature of the support table 2 exceeds the above upper limit, the viscosity of the first liquid composition becomes too low, making it difficult to control the shape of the deposited droplets. There is a fear.

<第2液組成物射出工程>
第2液組成物射出工程では、第2ノズル31bから第2液組成物の液滴を第1液組成物射出工程で着滴した第1液組成物の液滴に向かって射出する。上記第2ノズル31bの液滴射出方向は上記第1ノズル31aの液滴射出方向と平行である。
<Second liquid composition injection step>
In the second liquid composition injection step, droplets of the second liquid composition are ejected from the second nozzle 31 b toward the droplets of the first liquid composition deposited in the first liquid composition injection step. The droplet ejection direction of the second nozzle 31b is parallel to the droplet ejection direction of the first nozzle 31a.

第2液組成物射出工程は、第1液組成物射出工程で第1液層A1のX方向の一列分あるいは平面全体を形成した後に行うこともできるが、図3に示すように第1液組成物射出工程と同時に行うことが、造形効率の観点で好ましい。着滴位置のX方向の間隔(図3のP)が第1ノズル31aと第2ノズル31bとのノズル間距離(図3のD)の1/n(n:整数、図3ではn=2)となるように着滴位置のX方向の間隔を制御することで、第1液組成物射出工程と同時に行うことができる。例えば図3では、第1ノズル31aから液滴B1を射出する際に、第2ノズル31bから同時に液滴B2を射出することで、2滴前に射出した第1液組成物の液滴B1の中心位置に第2液組成物の液滴B2を着滴させることができる。なお、X方向の一列分の射出において、最初のn滴は、対応する着滴済みの第1液組成物の液滴B1がないため、第2液組成物の液滴B2の射出は行われない。逆に、最後のn滴は第1ノズル31aが形成すべき断面形状の範囲外となるため、第1液組成物の液滴B1の射出は行われない。   The second liquid composition injection step may be performed after one row or the entire plane of the first liquid layer A1 in the X direction is formed in the first liquid composition injection step, but as shown in FIG. It is preferable from the viewpoint of shaping efficiency to carry out simultaneously with the composition injection step. The interval (P in FIG. 3) of the droplet deposition position in the X direction is 1 / n (n: integer) of the inter-nozzle distance (D in FIG. 3) between the first nozzle 31a and the second nozzle 31b; n = 2 in FIG. It can carry out simultaneously with a 1st liquid composition injection process by controlling the space | interval of the X direction of a drop application position so that it may become. For example, in FIG. 3, when the droplet B1 is ejected from the first nozzle 31a, by simultaneously ejecting the droplet B2 from the second nozzle 31b, the droplet B1 of the first liquid composition ejected two droplets earlier The droplet B2 of the second liquid composition can be deposited at the central position. In the first row of ejection in the X direction, there is no corresponding droplet B1 of the dropped first liquid composition, so ejection of the second liquid composition droplet B2 is performed. Absent. On the contrary, since the last n drops are out of the range of the cross-sectional shape to be formed by the first nozzle 31a, the ejection of the droplet B1 of the first liquid composition is not performed.

第2ノズル31bから射出された第2液組成物の液滴B2は、第1液組成物射出工程で射出され、着滴済みの第1液組成物の液滴B1と混合され、硬化することで硬化層A2が形成される。   Droplets B2 of the second liquid composition ejected from the second nozzle 31b are ejected in the first liquid composition injection step, mixed with the droplets B1 of the dropped first liquid composition, and cured. The hardened layer A2 is formed.

混合する第1液組成物及び第2液組成物の質量比(第1液組成物:第2液組成物)の下限としては、100:250が好ましく、100:180がより好ましく、100:120がさらに好ましい。一方、上記質量比の上限としては、100:40が好ましく、100:70がより好ましい。このように、上記質量比を上記範囲とすることで、第1液組成物及び第2液組成物の射出量の体積比を1:1に比較的近い範囲に調整し易くなり、第1液組成物及び第2液組成物をより均一に混合し易くできる。   The lower limit of the mass ratio of the first liquid composition and the second liquid composition to be mixed (first liquid composition: second liquid composition) is preferably 100: 250, more preferably 100: 180, and 100: 120. Is more preferred. On the other hand, the upper limit of the mass ratio is preferably 100: 40, and more preferably 100: 70. Thus, by setting the mass ratio to the above range, it becomes easy to adjust the volume ratio of the injection amounts of the first liquid composition and the second liquid composition to a range relatively close to 1: 1, the first liquid The composition and the second liquid composition can be more easily mixed uniformly.

第1液組成物及び第2液組成物の混合後の80℃でのゲル化時間の下限としては、3秒が好ましく、5秒がより好ましい。一方、上記ゲル化時間の上限としては、10秒が好ましく、8秒がより好ましい。上記ゲル化時間が上記下限未満であると、第1液組成物及び第2液組成物が十分に混合する前に硬化が始まり、混合の均一性が低下するおそれがある。逆に、上記ゲル化時間が上記上限を超えると、造形効率が低下するおそれがある。   As a minimum of gelation time at 80 ° C after mixing of the 1st liquid composition and the 2nd liquid composition, 3 seconds are preferred and 5 seconds are more preferred. On the other hand, as a maximum of the above-mentioned gelation time, 10 seconds are preferred and 8 seconds are more preferred. If the gelation time is less than the above lower limit, curing may start before the first liquid composition and the second liquid composition are sufficiently mixed, and the uniformity of the mixing may be reduced. On the contrary, when the above-mentioned gelation time exceeds the above-mentioned upper limit, there is a possibility that modeling efficiency may fall.

形成される硬化層A2の1層当たりの平均厚さの下限としては、0.05mmが好ましく、0.1mmがより好ましい。一方、硬化層A2の1層当たりの平均厚さの上限としては、2mmが好ましく、1mmがより好ましい。硬化層A2の1層当たりの平均厚さが上記下限未満であると、造形効率が低下するおそれがある。逆に、硬化層A2の1層当たりの平均厚さが上記上限を超えると、造形精度が低下するおそれがある。   As a minimum of average thickness per one layer of hardening layer A2 formed, 0.05 mm is preferred and 0.1 mm is more preferred. On the other hand, as a maximum of average thickness per one layer of hardened layer A2, 2 mm is preferred and 1 mm is more preferred. When the average thickness per one layer of the hardened layer A2 is less than the above lower limit, the shaping efficiency may be reduced. On the contrary, when the average thickness per one layer of the hardened layer A2 exceeds the above upper limit, there is a possibility that the modeling accuracy may be lowered.

射出する第2液組成物の液温は、第1液組成物の液温と同様である。   The liquid temperature of the second liquid composition to be injected is the same as the liquid temperature of the first liquid composition.

当該3次元造形物の製造方法では、この第1液組成物射出工程及び第2液組成物射出工程を1層ずつ繰り返し行って積層していくことで、3次元造形物Aが得られる。   In the method of manufacturing the three-dimensional structure, the three-dimensional structure A is obtained by repeatedly performing the first liquid composition injection step and the second liquid composition injection step layer by layer.

〔利点〕
当該3次元造形装置及び当該3次元造形物の製造方法では、第1ノズル31aと第2ノズル31bとから第1液組成物及び第2液組成物の液滴がそれぞれ垂直に射出される。このため、当該3次元造形装置及び当該3次元造形物の製造方法では、第1ノズル31aと第2ノズル31bとの水平面(支持台2に平行な平面)での位置を一致させて液滴を射出することで、それぞれの液滴を同じ位置に着滴させることができる。つまり、当該3次元造形装置及び当該3次元造形物の製造方法を用いることで、ノズルの水平位置の制御により容易に2種の組成物を混合させることができる。
〔advantage〕
In the three-dimensional modeling apparatus and the method of manufacturing the three-dimensional model, droplets of the first liquid composition and the second liquid composition are respectively ejected perpendicularly from the first nozzle 31a and the second nozzle 31b. Therefore, in the three-dimensional modeling apparatus and the method of manufacturing the three-dimensional model, the positions of the first nozzle 31a and the second nozzle 31b in the horizontal plane (plane parallel to the support 2) are made to coincide with each other By ejection, each droplet can be deposited at the same position. That is, by using the three-dimensional modeling apparatus and the three-dimensional model manufacturing method, two types of compositions can be easily mixed by controlling the horizontal position of the nozzle.

また、着滴位置の直上から液滴を射出することになるため、造形の進行に伴って3次元造形物Aの表面が高くなってもノズル位置を変える必要がない。従って、制御部5の制御がさらに容易化される。   In addition, since the droplets are ejected from directly above the deposition position, it is not necessary to change the nozzle position even if the surface of the three-dimensional structure A becomes high as the formation progresses. Therefore, control of the control unit 5 is further facilitated.

[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について適宜図面を参照しつつ詳説する。
Second Embodiment
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図4のヘッド7は、図1の3次元造形装置のヘッド3に代えて用いられる。このヘッド7は、ヘッド本体70及び、2つのノズル(第1ノズル71a及び第2ノズル71b)4組とを備える。1組の第1ノズル71a及び第2ノズル71bはX方向に配列されている。また、4組のノズルは、支持台2に平行かつY方向に配列されている。   The head 7 of FIG. 4 is used in place of the head 3 of the three-dimensional modeling apparatus of FIG. The head 7 includes a head body 70 and four sets of two nozzles (a first nozzle 71a and a second nozzle 71b). One set of the first nozzle 71a and the second nozzle 71b are arranged in the X direction. Further, four sets of nozzles are arranged in parallel to the support 2 in the Y direction.

ヘッド本体70は、第1タンク70a及び第2タンク70bを備え、それぞれ第1液組成物及び第2液組成物が貯留される。この第1タンク70a及び第2タンク70bから4組の第1ノズル71a及び第2ノズル71bにそれぞれ第1液組成物及び第2液組成物が供給される。第1タンク70a及び第2タンク70bは、4つの第1ノズル71a及び第2ノズル71bに対して共通に1つずつ設けてもよいし、個々のノズルに対して1つずつ設けてもよい。   The head main body 70 includes a first tank 70a and a second tank 70b, and the first liquid composition and the second liquid composition are stored, respectively. The first liquid composition and the second liquid composition are respectively supplied from the first tank 70a and the second tank 70b to the four sets of the first nozzle 71a and the second nozzle 71b. The first tank 70 a and the second tank 70 b may be provided one by one for the four first nozzles 71 a and the second nozzles 71 b in common, or one for each of the nozzles.

1組の第1ノズル71a及び第2ノズル71bは、図1の3次元造形装置の第1ノズル31a及び第2ノズル31bと同様に構成できるので、詳細な説明を省略する。   One set of the first nozzle 71a and the second nozzle 71b can be configured in the same manner as the first nozzle 31a and the second nozzle 31b of the three-dimensional modeling apparatus of FIG.

4組のノズルは、Y方向に等間隔に配列されるとよい。隣接する2組のノズル間隔の下限としては、0.1mmが好ましく、0.2mmがより好ましい。一方、隣接する2組のノズル間隔の上限としては、2mmが好ましく、0.6mmがより好ましい。隣接する2組のノズル間隔が上記下限未満であると、造形効率が低下するおそれがある。逆に、隣接する2組のノズル間隔の上限を超えると、造形される3次元造形物Aの密度が低下するおそれがある。   The four sets of nozzles may be arranged at equal intervals in the Y direction. As a minimum of adjacent two sets of nozzle intervals, 0.1 mm is preferred and 0.2 mm is more preferred. On the other hand, 2 mm is preferable as an upper limit of adjacent two sets of nozzle intervals, and 0.6 mm is more preferable. If the distance between the adjacent two sets of nozzles is less than the above lower limit, the shaping efficiency may be reduced. Conversely, if the upper limit of the adjacent two sets of nozzle intervals is exceeded, the density of the three-dimensional structure A to be formed may be reduced.

また、上記隣接する2組のノズル間隔は、着滴位置のY方向の間隔と同値又はその整数倍とするとよい。このように隣接する2組のノズル間隔のY方向の間隔を着滴位置のY方向の間隔と同値又はその整数倍とすることで、一度に4列分の造形処理を行うことができる。なお、上記隣接する2組のノズル間隔を着滴位置のY方向の間隔の整数倍とする際、その倍数の上限としては、5倍が好ましく、3倍がより好ましく、2倍がさらに好ましい。上記倍数が上記上限を超えると、列間を埋める処理が困難となり、造形精度が低下するおそれがある。一方、上記倍数の下限としては、Y方向の間隔と同値となる1倍である。   Further, it is preferable that the distance between the adjacent two sets of nozzles be the same as or an integral multiple of the distance in the Y direction of the landing position. By setting the distance between the adjacent two sets of nozzles in the Y direction to the same value as the distance in the Y direction of the drop positions or an integral multiple thereof, it is possible to perform forming processing for four rows at one time. The upper limit of the multiple is preferably 5 times, more preferably 3 times, and even more preferably 2 times, when the interval between two adjacent sets of nozzles is an integral multiple of the distance in the Y direction of the landing position. When the above-mentioned multiple exceeds the above-mentioned upper limit, processing which fills up between the columns becomes difficult, and there is a possibility that modeling accuracy may fall. On the other hand, the lower limit of the multiple is 1 which is equal to the interval in the Y direction.

上記ヘッド7を備える当該3次元造形装置を用いた3次元造形物の製造方法は、準備工程と、第1液組成物射出工程と、第2液組成物射出工程とを備える。当該3次元造形物の製造方法は、第1液組成物射出工程及び第2液組成物射出工程において、1度の射出で4列分の処理が可能である点を除き、図1の3次元造形装置を用いた3次元造形物の製造方法と同様であるので、詳細な説明は省略する。   The method of manufacturing a three-dimensional structure using the three-dimensional structure forming apparatus including the head 7 includes a preparation process, a first liquid composition injection process, and a second liquid composition injection process. The manufacturing method of the three-dimensional structure is the three-dimensional structure of FIG. 1 except that processing of four rows is possible in one injection in the first liquid composition injection step and the second liquid composition injection step. Since it is the same as that of the manufacturing method of the three-dimensional modeling thing using a modeling device, detailed explanation is omitted.

<利点>
当該3次元造形装置は、4組のノズルを備え、上記支持台に平行かつY方向に配設することで、一度のX方向のスキャンで4列の造形処理を行うことができる。従って、当該3次元造形装置は、3次元造形物Aの造形効率を高めることができる。
<Advantage>
The three-dimensional modeling apparatus includes four sets of nozzles, and can be parallel to the support and arranged in the Y direction to perform four lines of modeling processing with one scan in the X direction. Therefore, the three-dimensional structure forming apparatus can increase the formation efficiency of the three-dimensional structure A.

[その他の実施形態]
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
Other Embodiments
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various modifications and improvements in addition to the above embodiment.

上記実施形態では、第1液組成物及び第2液組成物の2種の組成物を用いる場合について説明したが、組成物は3種以上であってもよい。当該3次元造形装置は、組成物が3種以上である場合、その種類それぞれに対応するノズルを備える。   Although the said embodiment demonstrated the case where two types of compositions, a 1st liquid composition and a 2nd liquid composition, were used, three or more types of compositions may be sufficient. The said three-dimensional shaping apparatus is equipped with the nozzle corresponding to the each kind, when a composition is 3 or more types.

上記実施形態では、第1ノズル及び第2ノズルの液滴射出方向が支持台の表面に対して垂直となる場合を説明したが、液滴射出方向はこれに限定されず、第1ノズル及び第2ノズルの液滴射出方向が平行である限り、支持台の表面に対して垂直でなくともよい。なお、第1ノズル及び第2ノズルの液滴射出方向の支持台の表面に対する角度としては、着滴の制御性の観点から、60°以上90°以下が好ましい。また、第1ノズル及び第2ノズルの液滴射出方向の支持台の表面に対する角度が90°でない場合は、液滴が重力の影響を受けて放物線を描きながら着滴するため、制御部は第1ノズル及び第2ノズルからのそれぞれの液滴の射出速度が同じとなるように制御するとよい。これにより第1液組成物の液滴と第2液組成物の液滴との着滴位置を一致させ易くすることができる。   Although the case where the droplet ejection direction of the first nozzle and the second nozzle is perpendicular to the surface of the support table has been described in the above embodiment, the droplet ejection direction is not limited to this, and the first nozzle and the second nozzle As long as the droplet ejection directions of the two nozzles are parallel, they may not be perpendicular to the surface of the support. The angle between the first nozzle and the second nozzle with respect to the surface of the support in the droplet ejection direction is preferably 60 ° or more and 90 ° or less from the viewpoint of controllability of droplet deposition. Also, if the first nozzle and the second nozzle with respect to the droplet ejection direction have an angle of 90 ° with respect to the surface of the support, the droplet adheres while forming a parabola under the influence of gravity. It is good to control so that the injection speed of each droplet from 1 nozzle and the 2nd nozzle becomes the same. As a result, it is possible to easily make the positions where the droplets of the first liquid composition and the droplets of the second liquid composition adhere to coincide with each other.

上記実施形態では、駆動部が支持台をXY方向に移動可能とする構成を説明したが、支持台に代えてヘッドをXY方向に移動可能としてもよい。   In the above embodiment, the drive unit moves the support in the X and Y directions. However, the head may be movable in the X and Y directions instead of the support.

上記実施形態では、制御部がヘッドの高さを調整する構成を説明したが、ヘッドに代えて支持台の高さを調整する構成としてもよい。   In the above embodiment, the control unit adjusts the height of the head. However, the height of the support may be adjusted instead of the head.

上記実施形態では、駆動部が平面視で直交するXY方向で上記着滴位置をX方向にスキャンし、Y方向にシフトするように支持台及びノズルを相対移動させる構成を説明したが、着滴位置のスキャン方法はこれに限定されず、例えば同心円状にスキャンさせることも可能である。   In the above embodiment, the driving unit scans the droplet deposition position in the X direction in the X and Y directions orthogonal to one another in plan view, and moves the support and the nozzle relative to shift in the Y direction. The method of scanning the position is not limited to this, and it is also possible to scan concentrically, for example.

上記実施形態では、第1ノズル及び第2ノズルがX方向に配列される場合を説明したが、第1ノズル及び第2ノズルの配列方向はこれに限定されず、例えばY方向に配列してもよい。   Although the case where the 1st nozzle and the 2nd nozzle were arranged in the X direction was explained in the above-mentioned embodiment, the arrangement direction of the 1st nozzle and the 2nd nozzle is not limited to this, for example, even if arranged in the Y direction Good.

上記第2実施形態では、当該3次元造形装置が4組のノズルを備える場合について説明したが、ノズルの組数は4には限定されず、2組、3組又は5組以上であってもよい。ノズルの組数の上限としては、50組が好ましく、30組がより好ましく、10組がさらに好ましい。ノズルの組数が上記上限を超えると、形成する3次元造形物の断面形状(硬化層1層分の形状)によって使用されないノズルが増加し、造形効率の向上効果が十分に得られないおそれがある。   Although the said 3rd embodiment demonstrated the case where the said three-dimensional modeling apparatus was equipped with four sets of nozzles, the number of sets of a nozzle is not limited to four, Even if it is two sets, three sets, or five sets or more Good. As a maximum of the number of sets of nozzles, 50 sets are preferable, 30 sets are more preferable, and 10 sets are more preferable. If the number of sets of nozzles exceeds the above upper limit, the number of nozzles not used increases depending on the cross-sectional shape of the three-dimensional structure to be formed (the shape of one hardened layer), and the improvement effect of the formation efficiency may not be sufficiently obtained is there.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、当該発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[組成物]
まず、以下の材料を用意した。
ウレタンプレポリマー:三井化学社の「L5299」に含まれるウレタンプレポリマー(ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)及び4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’−MDI)の反応産物)
ポリイソシアネート:三井化学社の「L5299」に含まれる4,4’−MDI
長鎖ポリオール:INVISTA社の「TERATHANE(登録商標)1000」、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)ポリオール、数平均分子量1,000
鎖延長剤(短鎖ジオール):三菱化学社の「1,4ブタンジオール」、1,4ブタンジオール
架橋剤(短鎖トリオール):三菱ガス化学社の「トリメチロールプロパン」、トリメチロールプロパン(TMP)
触媒:Momentive社の「Fomrez catalyst UL−28」、ジラウリル酸ジメチル錫
着色剤:山陽色素株式会社の「UT BLUE 4867」、フタロシアニン系青色顔料(C.I.Pigmennt Blue 15(5.4質量%)及びジ−2−エチルヘキシルアジペート(94.6質量%)を混合した油性加工顔料)
[Composition]
First, the following materials were prepared.
Urethane prepolymer: Urethane prepolymer contained in "L5299" of Mitsui Chemicals, Inc. (reaction product of polytetramethylene ether glycol (PTMG) and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (4,4'-MDI))
Polyisocyanate: 4,4'-MDI contained in "L5299" of Mitsui Chemicals, Inc.
Long-chain polyol: "TERATHANE (registered trademark) 1000" of INVISTA, polytetramethylene ether glycol (PTMG) polyol, number average molecular weight 1,000
Chain extender (short chain diol): Mitsubishi Chemical's "1,4 butanediol", 1,4 butanediol Crosslinking agent (short chain triol): Mitsubishi Gas Chemical's "trimethylolpropane", trimethylolpropane (TMP )
Catalyst: "Fomrez catalyst UL-28" from Momentive, Dimethyltin dilaurate Colorant: "UT BLUE 4867" from Sanyo Dye Co., Ltd., phthalocyanine-based blue pigment (CI Pigment Blue 15 (5.4% by mass) Oil-based processed pigment mixed with di-2-ethylhexyl adipate (94.6% by mass)

ウレタンプレポリマー及びポリイソシアネートを含有する三井化学社の「L5299」を第1液組成物とした。また、長鎖ポリオールを73.97質量部と、鎖延長剤を8.93質量部と、架橋剤を3.8質量部と、触媒を0.037質量部とを島崎エンジニアリング社の往復回転式撹拌機「アジター(登録商標)」で1分30秒間の攪拌混合を行い、得られた混合物を第2液組成物とした。また、第1液組成物及び第2液組成物共に、着色剤を適量加えた。   Mitsui Chemicals, Inc. “L5299” containing urethane prepolymer and polyisocyanate was used as a first liquid composition. In addition, 73.97 parts by mass of a long chain polyol, 8.93 parts by mass of a chain extender, 3.8 parts by mass of a crosslinking agent, and 0.037 parts by mass of a catalyst. Stirring and mixing were performed for 1 minute and 30 seconds with a stirrer “Azita (registered trademark)”, and the obtained mixture was used as a second liquid composition. In addition, an appropriate amount of coloring agent was added to both the first liquid composition and the second liquid composition.

なお、「L5299」は、数平均分子量が1,000のPTMGと分子量が250の4,4’−MDIとを反応させ、イソシアネート基含有率(NCO含有率)を20質量%に調整したものである。この「L5299」が含有するウレタンプレポリマーは、大半がPTMGの両末端に4,4’−MDIが結合したものであると考えられるため、その数平均分子量は1,500程度であると推測される。ここで、「L5299」のイソシアネート基含有率は、下記式(1)で表すことができる。下記式(1)でイソシアネート基の分子量を42、ウレタンプレポリマーの数平均分子量を1,500と見做して計算すると、「L5299」は、ウレタンプレポリマーの含有量が約49質量%、4,4’−MDIの含有量が約51質量%であると推測される。
(ウレタンプレポリマーの含有量[質量%]×2個のイソシアネート基の分子量/ウレタンプレポリマーの数平均分子量)+(MDIの含有量[質量%]×2個のイソシアネート基の分子量/MDIの分子量)=イソシアネート基含有率[質量%]・・・(1)
“L5299” is a product in which PTMG with a number average molecular weight of 1,000 and 4,4′-MDI with a molecular weight of 250 are reacted to adjust the isocyanate group content (NCO content) to 20 mass%. is there. Since the urethane prepolymer contained in this “L5299” is considered to consist mainly of 4,4′-MDI bonded to both ends of PTMG, the number average molecular weight is estimated to be about 1,500. Ru. Here, the isocyanate group content of “L5299” can be represented by the following formula (1). Assuming that the molecular weight of the isocyanate group in the following formula (1) is 42 and the number average molecular weight of the urethane prepolymer is 1,500, “L5299” has a content of urethane prepolymer of about 49% by mass, 4 The content of 4,4′-MDI is estimated to be about 51% by mass.
(Content of urethane prepolymer [mass%] × molecular weight of two isocyanate groups / number average molecular weight of urethane prepolymer) + (content of MDI [mass%] × molecular weight of two isocyanate groups / molecular weight of MDI ) = Isocyanate group content [mass%] (1)

[実施例1]
図1に示す3次元造形装置を用いて当該3次元造形物の製造方法に従って造形処理を行い、シート状の3次元造形物を得た。用いた3次元造形装置の第1ノズル及び第2ノズルのノズル径は、共に0.15mmであり、そのノズル間の間隔(X方向)は、68mmである。
Example 1
A forming process was performed according to the method for producing a three-dimensional structure using the three-dimensional structure shown in FIG. 1 to obtain a sheet-like three-dimensional structure. The diameters of the first and second nozzles of the three-dimensional modeling apparatus used are both 0.15 mm, and the distance between the nozzles (X direction) is 68 mm.

第1液組成物及び第2液組成物の射出量の質量比(第1液組成物:第2液組成物)は、100質量部:86.73質量部とした。射出条件は、
射出圧力:0.1MPa
液温:25℃(常温)
支持台温度:25℃(常温)
射出時間間隔:10msec
液滴の平均体積:〜10pL
着滴位置の間隔:X方向=0.5mm、Y方向=0.25mm
とし、着滴径は0.5mmとした。
The mass ratio of the injection amount of the first liquid composition and the second liquid composition (first liquid composition: second liquid composition) was 100 parts by mass: 86.73 parts by mass. The injection condition is
Injection pressure: 0.1MPa
Liquid temperature: 25 ° C (normal temperature)
Support stand temperature: 25 ° C (normal temperature)
Injection time interval: 10 msec
Droplet mean volume: ~ 10 4 pL
Distance between drop positions: X direction = 0.5 mm, Y direction = 0.25 mm
The drop diameter was 0.5 mm.

[実施例2]
3次元造形装置として図4に示す2つのノズル(第1ノズル71a及び第2ノズル71b)4組を備えるヘッドを用いた以外は、実施例1と同様にして造形処理を行い、シート状の3次元造形物を得た。なお、隣接する2組のノズル間隔(Y方向)は、32mmである。
Example 2
The forming process is performed in the same manner as in Example 1 except that a head including four sets of two nozzles (first and second nozzles 71a and 71b) shown in FIG. 4 is used as a three-dimensional forming apparatus. I got a three-dimensional object. The interval between adjacent two sets of nozzles (Y direction) is 32 mm.

[実施例3]
3次元造形装置の第1ノズル及び第2ノズルのノズル径を共に0.08mmとした以外は、実施例2と同様にして造形処理を行い、シート状の3次元造形物を得た。
[Example 3]
A forming process was performed in the same manner as in Example 2 except that the nozzle diameters of the first and second nozzles of the three-dimensional modeling apparatus were both set to 0.08 mm, and a sheet-like three-dimensional model was obtained.

[比較例1]
3次元造形装置として、第1ノズルと第2ノズルとが平行ではない3次元造形装置を用いた。具体的には、比較例1の3次元造形装置において、第1ノズル及び第2ノズルの液滴射出方向の支持台の表面に対する角度は、共に70°であり、第1ノズルと第2ノズルとの液滴射出方向のなす角度は40°である。つまり、第1ノズルと第2ノズルとは液滴は同時に射出され、V字を描いて着滴位置で衝突するように設定されている。この3次元造形装置を用いた以外は実施例1と同様にして造形処理を行い、シート状の3次元造形物を得た。
Comparative Example 1
As a three-dimensional modeling apparatus, a three-dimensional modeling apparatus in which the first nozzle and the second nozzle are not parallel was used. Specifically, in the three-dimensional shaping apparatus of Comparative Example 1, the angles of the first nozzle and the second nozzle with respect to the surface of the support in the droplet ejection direction are both 70 °, and the first nozzle and the second nozzle The angle of the droplet ejection direction of is 40 °. That is, the droplets are simultaneously ejected from the first nozzle and the second nozzle, and they are set so as to draw a V-shape and to collide at the landing position. A modeling process was performed in the same manner as in Example 1 except that this three-dimensional modeling apparatus was used, and a sheet-like three-dimensional model was obtained.

[評価]
得られた3次元造形物に対して以下の評価を行った。結果を表1に示す。
[Evaluation]
The following evaluation was performed on the obtained three-dimensional structure. The results are shown in Table 1.

<比重>
比重は、得られた3次元造形物の質量(g)を体積(cm)で割って算出した。
<Specific gravity>
The specific gravity was calculated by dividing the mass (g) of the obtained three-dimensional structure by the volume (cm 3 ).

<引張特性>
引張特性は、JIS−K7312:1996「熱硬化性ポリウレタンエラストマー成形物の物理試験方法」に準拠し、3次元造形物の50%伸長した際の伸長モジュラス(M50)、引張強さ(TB)及び切断時伸び(EB)を測定した。
<Tensile characteristics>
Tensile properties are in accordance with JIS-K7312: 1996 “Physical test method for thermosetting polyurethane elastomer moldings”, and elongation modulus (M50) at 50% elongation of a three-dimensional structure, tensile strength (TB) and Elongation at break (EB) was measured.

<外観>
外観は、目視により均質性、層間剥離及びブリードアウトを評価した。評価基準は以下の通りである。
<Appearance>
The appearance was visually evaluated for homogeneity, delamination and bleed out. Evaluation criteria are as follows.

(均質性)
均質性とは、着滴した第1液組成物と第2液組成物との混合状態を指す。十分に混合されていない場合、3次元造形物の一部で硬化が不十分となりゲル状となる。従って、3次元造形物の一部がゲル状であれば、均質性に劣ると判断した。
A:均質性に優れる。
B:均質性に劣る。
(Homogeneity)
The homogeneity refers to the mixed state of the dropped first liquid composition and the second liquid composition. If not sufficiently mixed, a part of the three-dimensional structure is not sufficiently cured and becomes gelled. Therefore, it was judged that the homogeneity was inferior if part of the three-dimensional structure was gel-like.
A: Excellent in homogeneity.
B: Poor in homogeneity.

(層間剥離)
層間剥離とは、3次元造形物の高さ方向について硬化層間の剥離の有無を指す。層間剥離は、下層が十分に硬化しないうちに上層を形成すると発生し難くなる。このことから、層間剥離が認められないほど、造形効率が高いことが分かる。
A:層間剥離が認められない。
B:層間剥離がわずかに認められるものの、実用上支障がない
C:層間剥離が認められる。
(Peeling)
Delamination refers to the presence or absence of delamination between the cured layers in the height direction of the three-dimensional structure. Delamination is less likely to occur if the upper layer is formed before the lower layer is sufficiently cured. From this, it can be seen that the shaping efficiency is high as no delamination is observed.
A: No delamination was observed.
B: Although slight delamination is observed, there is no problem in practical use. C: Delamination is observed.

(ブリードアウト)
ブリードアウトとは、着色剤が3次元造形物の表面に浮き出てくる現象の発生有無を指す。ブリードアウトは、硬化後の3次元造形物内の3次元網目構造に着色剤が取り込まれている場合、発生し難くなる。このことから、ブリードアウトが発生している場合は、硬化時に着色剤が適切に取り込まれず、硬化不良が発生していると判断できる。
A:ブリードアウトが認められない。
B:ブリードアウトが認められる。
(Bleed out)
The bleed-out refers to the presence or absence of the phenomenon in which the coloring agent floats on the surface of the three-dimensional structure. Bleed-out is less likely to occur when a colorant is incorporated in the three-dimensional network structure in the three-dimensional structure after curing. From this, when bleed-out has occurred, it can be judged that the coloring agent is not properly taken in at the time of curing, and curing failure occurs.
A: There is no bleed-out.
B: Bleeding out is permitted.

Figure 2019064068
Figure 2019064068

表1から、第1ノズル及び第2ノズルの液滴射出方向が支持台の表面に対して垂直である3次元造形装置を用いて造形した実施例1〜実施例3の3次元造形物は、液滴をV字衝突させるように第1ノズル及び第2ノズルを配設した3次元造形装置を用いて造形した比較例1の3次元造形物に比べて、引張強度及び外観に優れる。   From Table 1, the three-dimensional objects of Examples 1 to 3 modeled using the three-dimensional modeling apparatus in which the droplet ejection direction of the first nozzle and the second nozzle is perpendicular to the surface of the support table are: The tensile strength and the appearance are excellent as compared with the three-dimensional structure of Comparative Example 1 formed by using the three-dimensional structure forming device in which the first nozzle and the second nozzle are arranged to cause droplets to collide with each other.

さらに詳細に見ると、実施例1〜実施例3の3次元造形物は、引張強度、特に切断時伸び(EB)が優れ、ブリードアウトが認められないことから、硬化不良が発生していないことが分かる。また、実施例1〜実施例3の3次元造形物は、外観の均質性が優れていることから、着滴した第1液組成物と第2液組成物とが十分に混合されていることが分かる。さらに、実施例1〜実施例3の3次元造形物は、層間剥離の発生が認められないか、実用上支障のない範囲であることから、造形効率が高いことが分かる。   In more detail, the three-dimensional structures of Examples 1 to 3 have excellent tensile strength, particularly elongation at break (EB), and no bleeding is observed, so that curing defects do not occur. I understand. Moreover, since the three-dimensional structure of Example 1 to Example 3 is excellent in the homogeneity of the appearance, the first liquid composition and the second liquid composition on which the droplets are dropped are sufficiently mixed. I understand. Furthermore, since the three-dimensional structure of Examples 1 to 3 is in a range in which the occurrence of delamination is not observed or in the range in which there is no problem in practical use, it can be seen that the shaping efficiency is high.

これに対し、比較例1の3次元造形物は、V字衝突により第1液組成物と第2液組成物とを混合するので、均一に混合することが難しく、ブリードアウトや硬化不良が発生していると考えられる。   On the other hand, the three-dimensional structure of Comparative Example 1 mixes the first liquid composition and the second liquid composition by V-shaped collision, so it is difficult to uniformly mix them, and bleeding out and curing failure occur. it seems to do.

以上から、第1ノズル及び第2ノズルの液滴射出方向が支持台の表面に対して垂直である3次元造形装置及び3次元造形物の製造方法を用いることで、2種の組成物の混合制御が容易であり、均質性や硬化特性に優れる3次元造形物が得られることが分かる。   From the above, by using the three-dimensional modeling apparatus and the three-dimensional model manufacturing method in which the droplet ejection direction of the first nozzle and the second nozzle is perpendicular to the surface of the support table, mixing of the two types of compositions It can be seen that a three-dimensional object is obtained which is easy to control and is excellent in homogeneity and curing characteristics.

また、実施例1と実施例2とを比較すると、実施例2の3次元造形物の方が層間剥離の発生が抑止できている。このことから、複数組のノズルを備えることで、一度のX方向のスキャンで多列の造形処理を行うことができるため、3次元造形物の造形効率を高めることができることが分かる。   Moreover, when Example 1 and Example 2 are compared, the direction of the three-dimensional structure of Example 2 can suppress generation | occurrence | production of delamination. From this, it can be seen that, by providing a plurality of sets of nozzles, it is possible to perform multi-row formation processing in one X-direction scan, and therefore the formation efficiency of the three-dimensional object can be enhanced.

さらに、複数組のノズルを備える3次元造形装置により造形を行った実施例2と実施例3とを比較すると、実施例3の3次元造形物の方が引張強度に優れる。このことから、ノズル径を0.1mm以下とすることで、造形精度が向上し、引張強度に優れることが分かる。   Furthermore, when Example 2 and Example 3 which performed modeling by the three-dimensional modeling apparatus provided with several sets of nozzles are compared, the direction of the three-dimensional model of Example 3 is excellent in tensile strength. From this, it is understood that by setting the nozzle diameter to 0.1 mm or less, the modeling accuracy is improved and the tensile strength is excellent.

以上説明したように、本発明の3次元造形装置及び3次元造形物の製造方法を用いることにより、簡単な制御で複数種の組成物を均一に混合できるので、容易に均質性や硬化特性に優れる3次元造形物が得られる。   As described above, by using the three-dimensional modeling apparatus and the three-dimensional model manufacturing method of the present invention, a plurality of compositions can be uniformly mixed by simple control, so that uniformity and curing characteristics can be easily achieved. An excellent three-dimensional structure is obtained.

1 基台
2 支持台
3、7 ヘッド
30、70 ヘッド本体
30a、70a 第1タンク
30b、70b 第2タンク
31a、71a 第1ノズル
31b、71b 第2ノズル
4 駆動部
4a 第1軸部
4b 第2軸部
5 制御部
6 ヘッド支持部
6a 垂直支持部
6b 水平支持部
6c 高さ調整支持部
A 3次元造形物
A1 第1液層
A2 硬化層
B1、B2 液滴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 base 2 support stand 3, 7 head 30, 70 head main body 30a, 70a 1st tank 30b, 70b 2nd tank 31a, 71a 1st nozzle 31b, 71b 2nd nozzle 4 drive part 4a 1st axial part 4b 2nd Shaft part 5 Control part 6 Head support part 6a Vertical support part 6b Horizontal support part 6c Height adjustment support part A Three-dimensional model A1 First liquid layer A2 Hardened layer B1, B2 Droplet

Claims (6)

混合により反応する複数種の組成物を用いる3次元造形装置であって、
造形される3次元造形物を支持する板状の支持台と、
上記複数種の組成物の液滴をそれぞれ射出する複数のノズルと、
上記支持台及び複数のノズルを相対移動させる駆動部と、
上記複数種の組成物の液滴が上記支持台上で混合されるように液滴の着滴位置を制御する制御部と
を備え、
上記複数のノズルの液滴射出方向が平行である3次元造形装置。
A three-dimensional modeling apparatus using a plurality of compositions that react by mixing,
A plate-like support for supporting a three-dimensional object to be formed;
A plurality of nozzles that respectively eject droplets of the plurality of types of compositions;
A driving unit for relatively moving the support and the plurality of nozzles;
A control unit that controls the droplet deposition position so that droplets of the plurality of types of compositions are mixed on the support table;
The three-dimensional modeling apparatus in which the droplet ejection directions of the plurality of nozzles are parallel.
上記複数のノズルの液滴射出方向が上記支持台の表面に対して垂直である請求項1に記載の3次元造形装置。   The three-dimensional shaping apparatus according to claim 1, wherein the droplet ejection direction of the plurality of nozzles is perpendicular to the surface of the support table. 上記駆動部が、平面視で直交するXY方向で上記着滴位置をX方向にスキャンし、Y方向にシフトするように上記支持台及び複数のノズルを相対移動させ、
上記複数のノズル配列方向がX方向である請求項1又は請求項2に記載の3次元造形装置。
The driving unit scans the droplet deposition position in the X direction in the XY directions orthogonal to each other in plan view, and relatively moves the support and the plurality of nozzles so as to shift in the Y direction.
The three-dimensional shaping apparatus according to claim 1 or 2, wherein the plurality of nozzle arrangement directions are X directions.
上記複数のノズルを複数組備え、
上記複数組のノズルが、上記支持台に平行かつY方向に配設されている請求項3に記載の3次元造形装置。
Equipped with multiple sets of the above multiple nozzles,
The three-dimensional shaping apparatus according to claim 3, wherein the plurality of sets of nozzles are disposed in parallel to the support and in the Y direction.
混合により反応する複数種の組成物を用いる3次元造形物の製造方法であって、
第1ノズルから第1の組成物の液滴を支持台に向かって射出する工程と、
第2ノズルから他の組成物の液滴を上記第1液組成物射出工程で着滴した第1液組成物の液滴に向かって射出する工程と
を備え、
上記第1ノズルの液滴射出方向と上記第2ノズルの液滴射出方向とが平行である3次元造形物の製造方法。
A method for producing a three-dimensional structure using a plurality of compositions that react by mixing,
Ejecting droplets of the first composition from the first nozzle toward the support;
Ejecting droplets of the other composition from the second nozzle toward the droplets of the first liquid composition deposited in the first liquid composition injecting step;
The manufacturing method of the three-dimensional molded article whose droplet ejection direction of said 1st nozzle and the droplet ejection direction of said 2nd nozzle are parallel.
上記複数種の組成物が、第1液組成物及び第2液組成物の2種であり、
上記第1液組成物が、ウレタンプレポリマー、ウレタンウレアプレポリマー及びウレアプレポリマーのうち少なくとも1種のプレポリマーと、ポリイソシアネートとを含み、
上記第2液組成物が、長鎖ポリオール及び長鎖ポリアミンのうち少なくとも1種のソフトセグメント成分と、鎖延長剤及び架橋剤のうち少なくとも1種のハードセグメント成分とを含む請求項5に記載の3次元造形物の製造方法。

The plurality of types of compositions are two types of a first liquid composition and a second liquid composition,
The first liquid composition comprises a prepolymer of at least one of a urethane prepolymer, a urethane urea prepolymer and a urea prepolymer, and a polyisocyanate.
The second liquid composition according to claim 5, comprising at least one soft segment component of long chain polyol and long chain polyamine and at least one hard segment component of a chain extender and a crosslinking agent. A method of manufacturing a three-dimensional object.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022109208A (en) * 2021-01-14 2022-07-27 国立台湾科技大学 Three-dimensional inkjet printing method, and three-dimensional printing kit

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