JP6027256B2 - Method for creating 3D object and coating method for 3D object - Google Patents
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Description
本発明は、3D造形物の作成方法及び3D造形物のコーティング方法に関する。 The present invention relates to a method for creating a 3D structure and a method for coating a 3D structure.
熱溶解性樹脂積層3Dプリンターを用いた3D造形物の作成方法としては、例えば特許文献1に記載の方法が知られている。この熱溶解性樹脂には、例えばABS(acrylonitrile butadiene styrene)樹脂、PLA(polylactic acid)樹脂やポリアミド樹脂などが用いられる。
For example, a method described in
同文献に記載のごとき、熱溶解性樹脂積層タイプの3Dプリンターによる3D造形物は、図1に示すように、プリンターヘッドから吐出した樹脂が、例えばY軸方向に走査され、X軸方向に順次積層されて平面が形成され、平面形成後、Z軸方向に順次積層されることで作成される。ここで、積層ピッチPは、図2,3に示すように、X軸及びZ軸に積み上がる幅(樹脂径)であり、このピッチPの違いにより外観の仕上がりと造形時間に差が出る。ピッチPが狭いと樹脂R間の隙間Sは小さくなるため、積層に時間がかかり造形時間は長くなるが造形物の表面は綺麗に仕上がる。逆に、ピッチPが広いと造形時間は短くなるが、図3に示すように、樹脂R間の隙間Sが大きくなり造形物表面の凸凹(積層線L)が目立ち、外観が劣る。造形時間の差はコスト差となり、造形物の外観を綺麗に仕上げようとすると時間とコストがかかり、コストを抑えると外観が劣り、造形サンプルとしては不十分なものとなる。また、造形時に樹脂の欠損やクラックが入ることがあり、この補修にも時間がかかっていた。 As described in the same document, as shown in FIG. 1, a 3D object formed by a heat-dissolving resin laminated type 3D printer is scanned with resin discharged from a printer head, for example, in the Y-axis direction and sequentially in the X-axis direction. A plane is formed by stacking, and the plane is formed and then sequentially stacked in the Z-axis direction. Here, as shown in FIGS. 2 and 3, the stacking pitch P is a width (resin diameter) stacked on the X axis and the Z axis, and the difference in the pitch P causes a difference in the appearance finish and the modeling time. When the pitch P is narrow, the gap S between the resins R becomes small, so that it takes time to stack and the modeling time becomes long, but the surface of the model is finished cleanly. On the contrary, when the pitch P is wide, the modeling time is shortened, but as shown in FIG. 3, the gap S between the resins R becomes large, the unevenness (lamination line L) on the surface of the molded object is conspicuous, and the appearance is inferior. The difference in modeling time becomes a cost difference, and it takes time and cost to finish the appearance of the modeled object beautifully. If the cost is suppressed, the appearance is inferior, and it is insufficient as a modeling sample. In addition, resin defects and cracks may occur during modeling, and this repair took time.
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、強度を有しながら外観も良く、短時間で造形物を作成することの可能な3D造形物の作成方法及び3D造形物のコーティング方法を提供することを目的とする。 In view of the conventional situation, the present invention provides a 3D model creation method and a 3D model coating method capable of creating a model in a short time while having strength and good appearance. With the goal.
上記目的を達成するため、本発明に係る3D造形物の作成方法の特徴は、3Dプリンターで熱溶解性樹脂を吐出すると共に所定の積層ピッチで3次元に積層させて3D造形物を形成し、形成した3D造形物の表面に2−シアノアクリル酸エステルを主成分とするコーティング剤を塗布することにより積層された熱溶解性樹脂の隙間に前記コーティング剤を浸透させて充填させ、積層された前記熱溶解性樹脂と同等の硬さ又は積層された前記熱溶解性樹脂より柔らかくなるように塗布した前記コーティング剤を硬化させ、前記コーティング剤の硬化後に前記3D造形物の表面を研磨することで前記積層された熱溶解性樹脂により形成された積層線に沿った隙間を埋めることにある。 In order to achieve the above object, the method of creating a 3D structure according to the present invention is characterized by discharging a heat-soluble resin with a 3D printer and forming a 3D structure by three-dimensionally laminating at a predetermined stacking pitch. The coating agent is infiltrated and filled in the gaps of the heat-soluble resin laminated by applying a coating agent mainly composed of 2-cyanoacrylate on the surface of the formed 3D model, and the laminated Curing the coating agent applied so as to be softer than the heat-soluble resin or softer than the laminated heat-soluble resin, and polishing the surface of the 3D model after the coating agent is cured The purpose is to fill a gap along the laminated line formed by the laminated heat-soluble resin.
上記特徴によれば、熱溶解性樹脂の隙間にコーティング剤を浸透させることにより充填するので、積層された熱溶解性樹脂の間に形成される隙間がコーティング剤によって埋まり、3D造形物の表面の平滑性が向上する。また、コーティング剤の2−シアノアクリル酸エステルは浸透しやすいので、その2−シアノアクリル酸エステルの硬化によって、熱溶解性樹脂積層3Dプリンターによる3D造形物の強度を向上させることができる。そして、コーティング剤の硬化後にその表面を研磨するので、例えば図4(d)に示すように、少ない研磨量で造形物の寸法を維持して表面を平滑することができ、同図(b)に示す如く熱溶解性樹脂の多くの部分R’を研磨する必要がない。よって、作業性を低下させることなく、造形物の美観を向上させることができる。このように、2−シアノアクリル酸エステルの浸透による表面の平滑性の向上及び造形物の強度向上の複合性によって、3Dプリンターの積層ピッチを広くしても3D造形物の強度が低下することがなく、積層線に沿った隙間を埋めることで積層線が目立つことを防ぎ、外観の仕上がりも綺麗となる。そして、広い積層ピッチで作成できるので、作成時間を短縮でき、製造コストを抑えることができる。
また、前記積層ピッチは0.1mm以上0.5mm以下であり、前記コーティング剤の粘度は1mPa・s以上100mPa・s以下であるとよい。
前記コーティング剤は、その硬化後のデュロメータ硬さが前記熱溶解性樹脂のデュロメータ硬さの70%以上125%以下となるように調整されるとよい。According to the above feature, since the coating agent is filled by infiltrating the gaps in the heat-soluble resin, the gaps formed between the laminated heat-soluble resins are filled with the coating agent, and the surface of the 3D object is Smoothness is improved. Moreover, since 2-cyanoacrylate ester of a coating agent is easy to osmose | permeate, the intensity | strength of the 3D modeling thing by a heat-soluble resin lamination | stacking 3D printer can be improved by hardening of the 2-cyanoacrylate ester. And since the surface is grind | polished after hardening of a coating agent, as shown, for example in FIG.4 (d), the dimension of a molded article can be maintained with a small grinding | polishing amount, and the surface can be smoothed, the same figure (b). It is not necessary to polish many portions R ′ of the heat-soluble resin as shown in FIG. Therefore, the aesthetics of the model can be improved without reducing workability. Thus, even if the lamination pitch of the 3D printer is widened, the strength of the 3D model may be reduced due to the composite property of improving the smoothness of the surface due to the penetration of 2-cyanoacrylate and improving the strength of the model. In addition, filling the gap along the laminated line prevents the laminated line from being noticeable, and the appearance is also beautiful. And since it can produce with a wide lamination pitch, production time can be shortened and manufacturing cost can be held down.
The lamination pitch is preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, and the viscosity of the coating agent is preferably 1 mPa · s or more and 100 mPa · s or less.
The coating agent may be adjusted so that the durometer hardness after curing is 70% or more and 125% or less of the durometer hardness of the heat-soluble resin.
また、本発明に係る3D造形物のコーティング方法の特徴は、3Dプリンターで熱溶解性樹脂が吐出されると共に所定の積層ピッチで3次元に積層されて形成された3D造形物の表面にコーティング剤を塗布する3D造形物のコーティング方法において、前記コーティング剤は、2−シアノアクリル酸エステルを主成分とするものであり、積層された熱溶解性樹脂の隙間に前記コーティング剤を浸透させて充填させ、積層された前記熱溶解性樹脂と同等の硬さ又は積層された前記熱溶解性樹脂より柔らかくなるように塗布した前記コーティング剤を硬化させ、前記コーティング剤の硬化後に前記3D造形物の表面を研磨することで前記積層された熱溶解性樹脂により形成された積層線に沿った隙間を埋めることにある。 In addition, the 3D structure coating method according to the present invention is characterized by a coating agent on the surface of a 3D structure formed by three-dimensionally laminating at a predetermined lamination pitch while discharging a heat-soluble resin with a 3D printer. In the method for coating a 3D structure, the coating agent is mainly composed of 2-cyanoacrylic acid ester, and the coating agent is permeated and filled in the gaps between the laminated heat-soluble resins. The coating agent applied so as to have a hardness equivalent to the laminated heat-soluble resin or softer than the laminated heat-soluble resin is cured, and after the coating agent is cured, the surface of the 3D model is formed. By polishing, the gap along the laminated line formed by the laminated heat-soluble resin is filled.
上記特徴によれば、熱溶解性樹脂の隙間にコーティング剤を浸透させることにより充填するので、積層された熱溶解性樹脂の間に形成される隙間がコーティング剤によって埋まり、3D造形物の表面の平滑性が向上する。また、コーティング剤の2−シアノアクリル酸エステルは浸透しやすいので、その2−シアノアクリル酸エステルの硬化によって、熱溶解性樹脂積層3Dプリンターによる3D造形物の強度を向上させることができる。そして、コーティング剤の硬化後にその表面を研磨するので、例えば図4(d)に示すように、少ない研磨量で造形物の寸法を維持して表面を平滑することができ、同図(b)に示す如く熱溶解性樹脂の多くの部分R’を研磨する必要がない。よって、作業性を低下させることなく、造形物の美観を向上させることができる。このように、2−シアノアクリル酸エステルの浸透による表面の平滑性の向上及び造形物の強度向上の複合性によって、3Dプリンターの積層ピッチを広くしても3D造形物の強度が低下することがなく、積層線に沿った隙間を埋めることで積層線が目立つことを防ぎ、外観の仕上がりも綺麗となる。そして、広い積層ピッチで作成できるので、作成時間を短縮でき、製造コストを抑えることができる。 According to the above feature, since the coating agent is filled by infiltrating the gaps in the heat-soluble resin, the gaps formed between the laminated heat-soluble resins are filled with the coating agent, and the surface of the 3D object is Smoothness is improved. Moreover, since 2-cyanoacrylate ester of a coating agent is easy to osmose | permeate, the intensity | strength of the 3D modeling thing by a heat-soluble resin lamination | stacking 3D printer can be improved by hardening of the 2-cyanoacrylate ester. And since the surface is grind | polished after hardening of a coating agent, as shown, for example in FIG.4 (d), the dimension of a molded article can be maintained with a small grinding | polishing amount, and the surface can be smoothed, the same figure (b). It is not necessary to polish many portions R ′ of the heat-soluble resin as shown in FIG. Therefore, the aesthetics of the model can be improved without reducing workability. Thus, even if the lamination pitch of the 3D printer is widened, the strength of the 3D model may be reduced due to the composite property of improving the smoothness of the surface due to the penetration of 2-cyanoacrylate and improving the strength of the model. In addition, filling the gap along the laminated line prevents the laminated line from being noticeable, and the appearance is also beautiful. And since it can produce with a wide lamination pitch, production time can be shortened and manufacturing cost can be held down.
また、前記積層ピッチは0.1mm以上0.5mm以下であり、前記コーティング剤の粘度は1mPa・s以上100mPa・s以下であるとよい。これにより、表面に塗布されたコーティング剤は、熱溶解性樹脂の隙間へよりスムースに浸透して充填されて硬化するので、より複合的に美観の向上と強度の向上が図られる。 The lamination pitch is preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, and the viscosity of the coating agent is preferably 1 mPa · s or more and 100 mPa · s or less. Thereby, since the coating agent applied to the surface is more smoothly penetrated and filled in the gaps of the heat-soluble resin to be cured, the aesthetics and the strength are improved in a more complex manner.
さらに、硬化したコーティング剤は、前記熱溶解性樹脂と同等の硬さ又は前記熱溶解性樹脂より柔らかいとよい。例えば、前記コーティング剤は、その硬化後のデュロメータ硬さが前記熱溶解性樹脂のデュロメータ硬さの70%以上125%以下となるように調整されているとよい。これにより、造形物の表面を研磨により平滑にする際に、一方の材料に偏って研磨されることがなく、バランスよく研磨することができ、より美観を向上させることができる。 Furthermore, the cured coating agent may be as hard as the heat-soluble resin or softer than the heat-soluble resin. For example, the coating agent may be adjusted so that the durometer hardness after curing is 70% or more and 125% or less of the durometer hardness of the heat-soluble resin. Thereby, when smoothing the surface of a modeling thing by grinding | polishing, it can grind | polish with sufficient balance, without being biased | biased by one material, and can improve aesthetics more.
上記本発明に係る3D造形物の作成方法及び3D造形物のコーティング方法の特徴によれば、強度を有しながら外観も良く、短時間で3D造形物を作成することが可能となった。
According to the features of the 3D model creation method and 3D model coating method according to the present invention, it is possible to create a 3D model in a short time while having strength and good appearance.
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。 Other objects, configurations, and effects of the present invention will become apparent from the following embodiments of the present invention.
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係る熱溶解性樹脂積層3Dプリンター用コーティング剤1(以下、「コーティング剤」と称する。)は、ABS樹脂、PLA(ポリ乳酸)樹脂、ポリアミド樹脂等の熱溶解性樹脂をXY平面及びZ軸方向へ積層させる3Dプリンターによって形成される造形物に用いられるものである。Next, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings as appropriate.
A
この3Dプリンターで形成される3次元造形物は、積層ピッチPと積層時間によって製造コストが決定される。プリンターの機種にもよるが、積層ピッチPの最小と最大とを比較すると、積層時間は約2倍以上になり、製造コストは約1.5倍となる。積層ピッチPを大きくすることで、プリンターヘッドから吐出される樹脂Rは大きくなってその数は少なくなるので、積層時間が短縮され、コストが抑えられる。しかし、樹脂Rが大きくなるので、隣接する樹脂R間の隙間Sが大きくなり、成形物100の表面の凹凸が大きくなる。よって、隣接する樹脂R同士が接触することで形成される積層線Lが目立ち、造形物の美観が低下する。
The manufacturing cost of the three-dimensional structure formed by the 3D printer is determined by the stacking pitch P and the stacking time. Although it depends on the printer model, when the minimum and maximum stacking pitches P are compared, the stacking time is about twice or more, and the manufacturing cost is about 1.5 times. By increasing the stacking pitch P, the resin R ejected from the printer head is increased and the number thereof is decreased, so that the stacking time is shortened and the cost is suppressed. However, since the resin R becomes large, the gap S between the adjacent resins R becomes large, and the unevenness on the surface of the molded
図4(a)に示すように、3D造形物100の表面には、積層された樹脂Rによって凹凸が形成される。この凹凸を消滅させるためには、図4(b)に示す如く、露出する樹脂R’を削らなければならず、3D造形物が小さくなってしまう。しかも、同図の例では、側面の凹凸は除去できていない。さらに、樹脂Rの研磨屑が隙間Sに入り込んでしまい、美観を損ねてしまう。なお、樹脂Rを研磨せずに例えば溶剤で溶解させて凹凸を消滅させることも考えられるが、この手法では寸法、形状の制御が困難である。
As shown in FIG. 4A, unevenness is formed on the surface of the
一方、図4(c)に示すように、コーティング剤1を塗布すると、コーティング剤1が隙間Sに浸透することにより充填されると共に樹脂Rの外表面を薄く覆われる。そして、隙間Sに充填されたコーティング剤1の2−シアノアクリル酸エステルが硬化することで、隙間Sが埋まり且つ造形物100全体の強度が増す。また、図4(d)に示す如く、樹脂Rの表面のコーティング剤1を研磨すればよいので、造形物のサイズや形状の精度を維持したまま表面を平滑とし美観を向上させることが可能となる。このように、2−シアノアクリル酸エステルを主成分とするコーティング剤を浸透させることにより、造形物の平滑性及び強度向上の複合効果を得ることができる。しかも、同図に示す如く造形物100にコーティング剤1を塗布した場合、外寸が変わらない程度に研磨すれば平滑となり、しかも研磨量も少なく作業時間が増大することもない。
On the other hand, as shown in FIG. 4C, when the
また、図4(d)において、コーティング剤1が隙間Sから十分に溢れていない場合であっても、符号L1,L2に示す位置まで研磨したときは、樹脂Rの研磨量は図4(b)の例と比較しても十分に少ない。このように、研磨量の増加が抑制されるので、作業性が低下せず表面を平滑にすることができる。しかも、係る場合、コーティング剤1の硬化後の硬度と熱溶解性樹脂の硬度を同等にしておくことで、一方の材料に偏って研磨されることを防止することができる。
Further, in FIG. 4D, even when the
コーティング剤1を積層ピッチPの広い3D造形物に適用することで、造形物100の表面に形成される隙間Sを埋没させて積層線Lを除去することができる。しかも、積層時間が長い積層ピッチPの狭い造形物の製作に比べ、仕上げまでの時間短縮とコストダウンとなり、仕上がりの美観も向上する。また、コーティング剤1を造形物の欠損部やクラックの補修に使用することで、3D造形物の仕上がりをさらに向上させることができる。
By applying the
なお、積層ピッチPは、3Dプリンターの機種によるが、例えば0.05mm〜0.5mmであり、本実施形態では例えば0.1mm〜0.5mmである。
本発明に係るコーティング剤1は、2−シアノアクリル酸エステルを主成分とするものである。このコーティング剤1には、増粘剤、希釈剤及び粘度低下剤、安定剤、増強剤、着色剤、促進剤、可塑剤、紫外線吸収剤などの各種添加剤が必要に応じて適宜添加される。The stacking pitch P is, for example, 0.05 mm to 0.5 mm, depending on the 3D printer model, and is 0.1 mm to 0.5 mm in the present embodiment, for example.
The
コーティング剤1の粘度は、0.1mPa・s以上1000mPa・s以下となるように調整されている。粘度が高すぎると、浸透性が悪くコーティング剤1が樹脂R間の隙間Sに入り込まず、またコーティング剤1の層が肉厚になって硬化が遅くなる。一方、粘度が低すぎると、樹脂R間の隙間Sを通り抜けてしまい、隙間Sを埋めることができない。好ましくは、1mPa・s以上100mPa・s以下である。この粘度の範囲であれば、上述の積層ピッチPが0.1mm〜0.5mmの3D造形物100の隙間Sを埋めることができる。なお、補修用の場合、500mPa・s以上、好ましくはゼリー状が適している。よって、コーティング剤1の粘度を上記数値範囲に調整する。
The viscosity of the
さらに、コーティング剤1は、その硬化後の硬度が3D造形物を構成する熱溶解性樹脂の硬度と同等又は柔らかくなるように調整されている。熱溶解性樹脂よりも硬化したコーティング剤が硬いと3D造形物が専ら削られ、逆に硬化したコーティング剤が柔らかいとコーティング剤が専ら削られるため、均一な表面にならない。例えば、ABS樹脂のデュロメータ硬さは75〜85、PLA樹脂のデュロメータ硬さは75〜83、ポリアミド樹脂のデュロメータ硬さは65〜75である。他方、コーティング剤1の硬化後のデュロメータ硬さは、後述する2−シアノアクリル酸エステルの種類や可塑剤のコーティング剤1への添加量によって調整可能である。硬化したコーティング剤のデュロメータ硬さが熱溶解性樹脂のデュロメータ硬さに対し70%以上125%以下の数値となるように調整する。これにより、コーティング剤1が熱溶解性樹脂に対し同等の硬さとなるので、一方の材料が柔らかくなり過ぎず、研磨性がよく作業性も向上する。さらに好ましくは、80%以上100%未満の範囲内が好ましい。3D造形物100の大部分はコーティング剤1に覆われるため、コーティング剤1の硬化後の硬さを熱溶解性樹脂より若干柔らかくなるようにデュロメータ硬さを調整することで、さらに作業性が向上する。
Furthermore, the
2−シアノアクリル酸エステルとしては、2−シアノアクリル酸メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、n−ペンチル、n−オクチル、メトキシエチル、エトキシエチル、エトキシプロピル等のエステルが挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される2−シアノアクリル酸エステルを使用することができる。これらの2−シアノアクリル酸エステルは、1種もしくは2種以上を混合して使用することができる。なお、硬化速度の点から、エチルシアノアクリレート、臭気の点でエトキシエチルシアノアルクレート、メトキシエチルシアノアルクレートが好ましい。2−シアノアクリル酸エステルが硬化することで、樹脂Rの隙間Sを埋めて表面を平滑すると共に3D造形物の強度を向上させる。また、積層線Lの除去も容易となる。 As 2-cyanoacrylate ester, methyl 2-cyanoacrylate, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, n-pentyl, n-octyl, methoxyethyl, ethoxyethyl, ethoxypropyl Such esters may be used, but 2-cyanoacrylic acid esters generally used for cyanoacrylate adhesives can be used. These 2-cyanoacrylic acid esters can be used alone or in combination of two or more. In view of curing speed, ethyl cyanoacrylate and ethoxyethyl cyanoacrylate and methoxyethyl cyanoacrylate are preferable in terms of odor. By curing the 2-cyanoacrylic acid ester, the gap S of the resin R is filled to smooth the surface and the strength of the 3D structure is improved. Further, the removal of the laminated line L is facilitated.
増粘剤としては、ポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸メチルとアクリル酸エステルとの共重合体、メタクリル酸メチルとその他のメタクリル酸エステルとの共重合体、アクリルゴム、ウレタンゴム、疎水性シリカ等が挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される増粘剤を使用することができる。これらの増粘剤は、1種もしくは2種以上を混合して使用することができる。増粘剤は、2−シアノアクリル酸エステル100重量部に対して、0.1重量部以上30重量部以下の範囲で配合される。好ましくは、1重量部以上25重量部以下である。これより少なければ粘度を上げることができず、これより多いと溶解せずに残存する。 Thickeners include polymethyl methacrylate, copolymers of methyl methacrylate and acrylic esters, copolymers of methyl methacrylate and other methacrylic esters, acrylic rubber, urethane rubber, hydrophobic silica, etc. Although mentioned, the thickener generally used for a cyanoacrylate adhesive can be used. These thickeners can be used alone or in combination of two or more. A thickener is mix | blended in 0.1 to 30 weight part with respect to 100 weight part of 2-cyanoacrylic acid ester. Preferably, it is 1 part by weight or more and 25 parts by weight or less. If it is less than this, the viscosity cannot be increased, and if it is more than this, it remains without dissolving.
希釈剤及び粘度低下剤は、積層ピッチが細かい場合に浸透性を向上させるためにコーティング剤の粘度を下げるものである。希釈剤および粘度低下剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、クロロホルム、ジクロロメタン、トリクロロエチレン、1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン等が挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される希釈剤を使用することができる。これらの希釈剤および粘度低下剤は1種もしくは2種以上を混合して使用することが出来る。なお、希釈剤及び粘度低下剤は、2−シアノアクリル酸エステル100重量部に対して0.1重量部以上200重量部以下の範囲で配合される。さらに好ましくは、10〜150重量部である。この範囲以下では粘度低下効果がなく、これ以上になるとシアノアクリレートの比率が低くなりすぎるため、表面にコーティング剤が残存しなくなる。 The diluent and the viscosity reducing agent lower the viscosity of the coating agent in order to improve the permeability when the lamination pitch is fine. Diluents and viscosity reducing agents include acetone, methyl ethyl ketone, chloroform, dichloromethane, trichloroethylene, 1,1-dichloro-1-fluoroethane, etc., but diluents generally used for cyanoacrylate adhesives Can be used. These diluents and viscosity reducing agents can be used alone or in combination of two or more. In addition, a diluent and a viscosity reducing agent are mix | blended in the range of 0.1 to 200 weight part with respect to 100 weight part of 2-cyanoacrylic acid ester. More preferably, it is 10 to 150 parts by weight. Below this range, there is no effect of reducing the viscosity, and when it exceeds this range, the ratio of cyanoacrylate becomes too low, so that no coating agent remains on the surface.
安定剤としては、二酸化イオウ、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、三弗化ホウ素ジエチルエーテル、HBF4、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、t−ブチルカテコール、カテコール及びピロガロール等が挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される安定剤を使用することができる。これらの安定剤は、1種もしくは2種以上を混合して使用することができる。なお、安定剤は、2−シアノアクリル酸エステル100重量部に対して、0.01×10-6重量部以上5重量部以下の範囲で配合される。好ましくは、1×10-6以上0.5重量部以下である。Examples of the stabilizer include sulfur dioxide, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, boron trifluoride diethyl ether, HBF 4 , hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, t-butylcatechol, catechol and pyrogallol. The stabilizer used for the cyanoacrylate adhesive can be used. These stabilizers can be used alone or in combination of two or more. In addition, a stabilizer is mix | blended in 0.01x10-6 weight part or more and 5 weight part or less with respect to 100 weight part of 2-cyanoacrylic acid ester. Preferably, it is 1 × 10 −6 or more and 0.5 part by weight or less.
促進剤としては、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールモノアルキル、ポリエチレングリコールジアルキル、12−クラウン−4、15−クラウン−5、18−クラウン−6、カリックスアレーン等が挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される安定剤を使用することができる。これらの促進剤は、1種もしくは2種以上を混合して使用することができる。なお、促進剤は、2−シアノアクリル酸エステル100重量部に対して、0.0001重量部以上5重量部以下の範囲で配合される。好ましくは、0.01重量部以上1重量部以下である。 Examples of the accelerator include diethylene glycol, polyethylene glycol, polyethylene glycol monoalkyl, polyethylene glycol dialkyl, 12-crown-4, 15-crown-5, 18-crown-6, calixarene, etc. Stabilizers used in system adhesives can be used. These accelerators can be used alone or in combination of two or more. In addition, an accelerator is mix | blended in 0.0001 weight part or more and 5 weight part or less with respect to 100 weight part of 2-cyanoacrylic acid ester. Preferably, they are 0.01 weight part or more and 1 weight part or less.
可塑剤としては、アセチルクエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリブチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)、エチレンカーボネート等が挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される可塑剤を使用することができる。これらの可塑剤は、1種もしくは2種以上を混合して使用することができる。なお、可塑剤は、2−シアノアクリル酸エステル100重量部に対して、0.1重量部以上100重量部以下の範囲で配合される。この範囲以下では可塑剤添加の効果がなく、研磨性や切削性は未添加のものと変わらない。これ範囲以上では柔らかくなりすぎるため、かえって研磨性や切削性は悪くなる。好ましくは、10重量部以上50重量部以下である。 Plasticizers include triethyl acetyl citrate, tributyl acetyl citrate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, diisodecyl phthalate, dihexyl phthalate, dioctyl phthalate, bis (2-ethylhexyl) phthalate, ethylene carbonate The plasticizer generally used for cyanoacrylate adhesives can be used. These plasticizers can be used alone or in combination of two or more. In addition, a plasticizer is mix | blended in 0.1 weight part or more and 100 weight part or less with respect to 100 weight part of 2-cyanoacrylic acid ester. Below this range, there is no effect of adding a plasticizer, and abrasiveness and machinability are the same as those without addition. Beyond this range, it becomes too soft and, on the other hand, the abrasiveness and machinability deteriorate. Preferably, it is 10 parts by weight or more and 50 parts by weight or less.
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ヒドロキシベンゾフェノン系紫外線吸収剤などが挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される紫外線吸収剤を使用することができる。これらの紫外線吸収剤は1種もしくは2種以上を混合して使用することができる。なお、紫外線吸収剤は、2−シアノアクリル酸エステル100重量部に対して、0.001重量部以上1重量部以下の範囲で配合される。好ましくは、0.01重量部以上0.5重量部以下である。 Examples of ultraviolet absorbers include benzotriazole ultraviolet absorbers and hydroxybenzophenone ultraviolet absorbers, and ultraviolet absorbers generally used for cyanoacrylate adhesives can be used. These ultraviolet absorbers can be used alone or in combination of two or more. In addition, an ultraviolet absorber is mix | blended in 0.001 to 1 weight part with respect to 100 weight part of 2-cyanoacrylic acid ester. Preferably, it is 0.01 parts by weight or more and 0.5 parts by weight or less.
代表的な添加剤等は上記のものが挙げられるが、これらに限定されることなく、一般的にシアノアクリレート系接着剤組成物に加えられる各種の添加剤を通常添加される濃度に含有してもよい。例えば、経時によるコーティング剤の変色を防止するために蛍光増白剤をさらに添加してもよい。また、フルオランテンやアントラセン等の着色剤を添加してもよい。 Typical additives include those mentioned above, but are not limited to these, and various additives that are generally added to cyanoacrylate adhesive compositions are contained at concentrations that are usually added. Also good. For example, an optical brightener may be further added to prevent discoloration of the coating agent over time. Further, a colorant such as fluoranthene or anthracene may be added.
さらに、コーティング剤と共に硬化促進剤(例えば、商品名:アルテコ スプレープライマー)を用いても構わない。これにより、コーティング剤の硬化時間をさらに短縮させて、製造コストの増加を抑制する。しかも、切削性が向上するので、研磨により外観がより綺麗になる。ここで、硬化促進剤の成分としては、例えば溶剤としてシクロペンタン、エチルアルコール、アセトン、ヘプタン等、硬化成分としてジメチルアニリン、ジメチルパラトルイジン、ジエチルメタトルイジン等、噴射ガスとしてLPG、ジメチルエーテル等が上げられる。 Furthermore, you may use a hardening accelerator (for example, brand name: Arteco spray primer) with a coating agent. Thereby, the hardening time of a coating agent is further shortened and the increase in manufacturing cost is suppressed. Moreover, since the machinability is improved, the appearance becomes more beautiful by polishing. Here, as components of the curing accelerator, for example, cyclopentane, ethyl alcohol, acetone, heptane and the like as the solvent, dimethylaniline, dimethyl paratoluidine, diethyl metatoluidine and the like as the curing component, and LPG, dimethyl ether and the like as the propellant gas are raised. .
次に、本発明に係るコーティング剤を用いた3D造形物の作成方法について説明する。
上述した熱溶解性樹脂積層3Dプリンターを用いて所定形状の3D造形物を作成する。図5に示すように、3D造形物100の表面には、複数の積層線Lが出現している。この3D造形物100の表面に、例えば図6に示す如く、専用筆10でコーティング剤1を塗布すると共に表面の凹部(樹脂R間の隙間S)にコーティング剤1を浸透させて充填させる。コーティング剤1は数分で乾き(硬化し)、造形物100の表面に光沢が出る。積層線Lが粗い場合、すなわち積層ピッチPが広い場合は、コーティング剤1を2度3度塗りするとよい。なお、専用筆10の毛先がPBT製であれば、コーティング剤1に浸していれば毛先が固まりにくく、繰返し使用することができる。コーティング剤1の塗布の後、図7に示すように、硬化促進剤20を塗布する。これにより、さらに硬化時間を短縮することができる。Next, a method for creating a 3D structure using the coating agent according to the present invention will be described.
A 3D shaped object having a predetermined shape is created using the above-described hot-melt resin laminated 3D printer. As shown in FIG. 5, a plurality of laminated lines L appear on the surface of the
コーティング剤1が硬化すれば、図8に示すように、研磨仕上げにより造形物100の表面から積層線Lを消滅させる。研磨仕上げは、例えば、まず、研磨紙♯320〜#400で荒削りし、研磨紙♯800〜♯1000で研磨して、積層線Lを消去し、光沢ある造形物に仕上げる。さらに、3000番、8000番のコンパウンドで光沢仕上げを行う。これにより、図9に示すように、表面に積層線Lがなく光沢を有する3D造形物100となる。
If the
図10に模式的に示すように、造形時間短縮のため、積層ピッチPを荒く(大きく)して作成した3D造形物100の表面にコーティング剤1を塗布しない場合、上述の如き研磨作業を行ったとしても、表面の凹凸を研磨によって完全に除去することができず、積層線Lを消去することもできない。また、隙間Sに研磨粉が混入してしまい、美観も低下する。
As schematically shown in FIG. 10, in order to shorten the modeling time, when the
一方、図11に模式的に示すように、造形時間短縮のため、積層ピッチPを荒くして作成した造形物100の表面にコーティング剤1を塗布した場合、樹脂R間の隙間Sにコーティング剤1が含浸され、上述の如く研磨することで積層線Lを除去して表面を平滑に仕上げることができる。言い換えれば、本発明は、熱溶解性樹脂積層3Dプリンターにより製作された3D造形物のコーティング方法ともいえる。
On the other hand, as schematically shown in FIG. 11, when the
ここで、3D造形物100の表面にクラック等により凹んだりキズDが生じた場合、例えば、図12に示すように、キャピラリーノズル30により充填剤Fを充填し硬化させる。そして、そのキズD及びその周辺に上記コーティング剤1を塗布し、上記と同様に研磨する。
Here, when the surface of the
なお、図13に示す如くコーティング剤1を塗布した表面を研磨した後に、さらに塗装仕上げを行ってもよい。
例えば、研磨紙#320〜#400で下地処理し、その後サフェイサーを均一に塗布する。乾燥後、研磨紙#1000でサフェイサーを除去し、研磨残りや溝がないか確認する。必要があれば、上記コーティング剤1やパテ等で補修する。補修後、サフェイサーを再度塗布して研磨紙#1000で研磨する。そして、塗料を塗布し、乾燥後にクリア塗装をし、コンパウンドで磨く。In addition, after the surface to which the
For example, the substrate is treated with abrasive paper # 320 to # 400, and then the surfacer is uniformly applied. After drying, remove the surfacer with abrasive paper # 1000 and check for any polishing residue or grooves. If necessary, repair with the
ここで、発明者らは、本発明の有用性を確認すべく、以下の実験を行った。なお、以下の実施例及び比較例を参照しながら本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Here, the inventors conducted the following experiments in order to confirm the usefulness of the present invention. In addition, although this invention is demonstrated referring a following example and a comparative example, this invention is not limited to these.
造形物1として、サイズ120×50×30mmの造形物をABS樹脂にて積層ピッチ0.254mmにて作成した。造形時間は50分であった。
造形物2として、サイズ120×50×30mmの造形物をPLA樹脂にて積層ピッチ0.127mmにて作成した。造形時間は120分であった。
造形物3として、サイズ120×50×30mmの造形物をABS樹脂にて積層ピッチ0.127mmにて作成した。造形時間は120分であった。As the modeled
As the modeled object 2, a modeled object having a size of 120 × 50 × 30 mm was made of PLA resin at a lamination pitch of 0.127 mm. The modeling time was 120 minutes.
As the modeled object 3, a modeled object having a size of 120 × 50 × 30 mm was made of ABS resin at a lamination pitch of 0.127 mm. The modeling time was 120 minutes.
[実施例1]
コーティング剤としてエチル−2−シアノアクリレート100重量部に対して、二酸化イオウを20重量ppm、ハイドロキノンを0.1重量部、フタル酸ジメチルを20重量部含有するシアノアクリレート組成物を調整した。また、このコーティング剤の硬化後のデュロメータ硬さを70とした。仕上げ作業として、造形物100表面にシアノアクリレート組成物を筆にて塗布した。その際、造形物の積層線(隙間)に筆を差し込むように塗布した。10分後自然硬化したことを確認し研磨作業を行った。研磨作業は研磨紙を#400→#1000→#3000→#8000と粗目から細目へと変えて積層線を削り、滑らかに仕上げた。
[実施例2]
エトキシエチル−2−シアノアクリレート100重量部に対して二酸化イオウを20重量ppm、ハイドロキノンを0.1重量部含有するシアノアクリレート組成物を調整した。また、このコーティング剤の硬化後のデュロメータ硬さを70とした。仕上げ作業は、実施例1と同様にした。
[実施例3]
エチル−2−シアノアクリレート100重量部に対して二酸化イオウを20重量ppm、ハイドロキノンを0.1重量部、ポリメタクリル酸メチルを10重量部、フタル酸ジオクチルを30重量部含有するシアノアクリレート組成物を調整した。また、このコーティング剤の硬化後のデュロメータ硬さを70とした。仕上げ作業は、実施例1と同様にした。
[実施例4]
実施例1の組成物を用い、造形物2表面に塗布し硬化促進剤としてアルテコ社の商品名「アルテコ スプレープライマー」を使用し硬化させた。仕上げ作業は、実施例1と同様にした。
[実施例5]
実施例4の仕上げ完了造形物に、アクリル塗料にて塗装を行った。[Example 1]
A cyanoacrylate composition containing 20 ppm by weight of sulfur dioxide, 0.1 part by weight of hydroquinone and 20 parts by weight of dimethyl phthalate was prepared with respect to 100 parts by weight of ethyl-2-cyanoacrylate as a coating agent. The durometer hardness after curing of this coating agent was set to 70. As a finishing operation, the cyanoacrylate composition was applied to the surface of the molded
[Example 2]
A cyanoacrylate composition containing 20 ppm by weight of sulfur dioxide and 0.1 part by weight of hydroquinone with respect to 100 parts by weight of ethoxyethyl-2-cyanoacrylate was prepared. The durometer hardness after curing of this coating agent was set to 70. The finishing operation was the same as in Example 1.
[Example 3]
A cyanoacrylate composition containing 20 parts by weight of sulfur dioxide, 100 parts by weight of hydroquinone, 10 parts by weight of polymethyl methacrylate, and 30 parts by weight of dioctyl phthalate with respect to 100 parts by weight of ethyl-2-cyanoacrylate It was adjusted. The durometer hardness after curing of this coating agent was set to 70. The finishing operation was the same as in Example 1.
[Example 4]
Using the composition of Example 1, it was applied to the surface of the shaped article 2 and cured using a trade name “Arteco Spray Primer” of Arteco as a curing accelerator. The finishing operation was the same as in Example 1.
[Example 5]
The finish-finished shaped product of Example 4 was painted with an acrylic paint.
[比較例1]
造形物1の仕上げ作業はなしとした。
[比較例2]
造形物1表面の研磨作業として、研磨紙を#400→#1000→#3000→#8000と粗目から細目へと変えて積層線を削り、滑らかに仕上げた。
[比較例3]
造形物3の仕上げ作業はなしとした。
[比較例4]
仕上げ作業として、造形物3表面にアセトンを筆にて塗布した。10分後自然乾燥したことを確認し研磨作業を行った。研磨作業は研磨紙を#400→#1000→#3000→#8000と粗目から細目へと変えて積層線を削り、滑らかに仕上げた。
[比較例5]
造形物2を研磨作業なしで、アクリル塗料にて塗装を行った。[Comparative Example 1]
The finishing work of the
[Comparative Example 2]
As a polishing operation for the surface of the modeled
[Comparative Example 3]
No finishing work was performed on the shaped object 3.
[Comparative Example 4]
As a finishing work, acetone was applied to the surface of the shaped article 3 with a brush. After 10 minutes, it was confirmed that it was naturally dried, and polishing work was performed. In the polishing operation, the abrasive paper was changed from coarse to fine, # 400 → # 1000 → # 3000 → # 8000, and the laminated line was shaved to finish it smoothly.
[Comparative Example 5]
The model 2 was painted with acrylic paint without polishing.
表1から明らかなように、シアノアクリレート組成物をコーティング剤として用いた場合(実施例1〜5)、コーティング剤なしに比べ、造形物の凹凸がなくなり、非常に良好な美観になった。また、美観に優れる造形物を得るために積層ピッチを細かくする(比較例3)と、コーティング剤を使用するよりもコストが大幅に掛かり、さらに美観は及ばなかった。 As is apparent from Table 1, when the cyanoacrylate composition was used as a coating agent (Examples 1 to 5), as compared with the case without the coating agent, the unevenness of the molded article disappeared and the appearance was very good. Further, if the stacking pitch is made finer (Comparative Example 3) in order to obtain a molded article having an excellent aesthetic appearance, it costs much more than using a coating agent, and the aesthetic appearance does not reach.
本発明に係るコーティング剤及び3D造形物の作成方法は、3Dプリンターでの造形物作成の効率化および造形物の美観向上に有用である。 The coating agent and the method for creating a 3D model according to the present invention are useful for improving the efficiency of creating a model with a 3D printer and improving the aesthetics of the model.
1:コーティング剤、10:筆、20:硬化促進剤、30:キャピラリーノズル、100:3D造形物、D:キズ(クラック)、F:充填剤、L:積層線、P:積層ピッチ、R:熱溶解性樹脂、S:隙間 1: coating agent, 10: brush, 20: curing accelerator, 30: capillary nozzle, 100: 3D model, D: scratch (crack), F: filler, L: laminated wire, P: laminated pitch, R: Hot-melt resin, S: gap
Claims (6)
形成した3D造形物の表面に2−シアノアクリル酸エステルを主成分とするコーティング剤を塗布することにより積層された熱溶解性樹脂の隙間に前記コーティング剤を浸透させて充填させ、
積層された前記熱溶解性樹脂と同等の硬さ又は積層された前記熱溶解性樹脂より柔らかくなるように塗布した前記コーティング剤を硬化させ、
前記コーティング剤の硬化後に前記3D造形物の表面を研磨することで前記積層された熱溶解性樹脂により形成された積層線に沿った隙間を埋める3D造形物の作成方法。 A 3D printer is formed by discharging a heat-soluble resin with a 3D printer and three-dimensionally laminating at a predetermined lamination pitch.
Applying a coating agent mainly composed of 2-cyanoacrylic acid ester to the surface of the formed 3D shaped article so that the coating agent is infiltrated and filled in the gaps of the heat-soluble resin laminated,
Curing the coating agent applied so as to be softer than the laminated heat-soluble resin or the same hardness as the laminated heat-soluble resin,
A method of creating a 3D structure that fills a gap along a laminated line formed by the laminated heat-soluble resin by polishing the surface of the 3D structure after the coating agent is cured.
前記コーティング剤は、2−シアノアクリル酸エステルを主成分とするものであり、
積層された熱溶解性樹脂の隙間に前記コーティング剤を浸透させて充填させ、
積層された前記熱溶解性樹脂と同等の硬さ又は積層された前記熱溶解性樹脂より柔らかくなるように塗布した前記コーティング剤を硬化させ、
前記コーティング剤の硬化後に前記3D造形物の表面を研磨することで前記積層された熱溶解性樹脂により形成された積層線に沿った隙間を埋める3D造形物のコーティング方法。 A method for coating a 3D structure by applying a coating agent to the surface of a 3D structure formed by three-dimensionally laminating at a predetermined stacking pitch while discharging a heat-soluble resin with a 3D printer,
The coating agent is mainly composed of 2-cyanoacrylic acid ester,
Infiltrate the coating agent into the gaps between the laminated heat-soluble resins and fill it,
Curing the coating agent applied so as to be softer than the laminated heat-soluble resin or the same hardness as the laminated heat-soluble resin,
A method for coating a 3D structure that fills a gap along a laminated line formed by the laminated heat-soluble resin by polishing the surface of the 3D structure after the coating agent is cured.
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