JP6507203B2 - 成形品の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
3Dプリンタは、積層方式により分類される。具体的には、アクリル系光硬化樹脂を使用したインクジェット紫外線硬化方式の3Dプリンタ(例えば、オブジェットジオメトリーズ社製、CONNEX、EDEN、キーエンス社製、AGILISTA-3000など)が知られている。また、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリフェニルスルフォン樹脂(PPSF)などの熱可塑性樹脂を使用した熱溶解積層方式の3Dプリンタ(例えば、ストラタシス社製、FORTUSシリーズ、DimensionシリーズおよびuPrintシリーズ、Solidoodle社製、Solidoodle3など)も知られている。さらに、樹脂系粉末材料や銅・青銅・チタン・ニッケルなどの金属系の粉末材料に高出力のレーザ光線をあて焼結または溶融させるSLS方式(Selective Laser Sintering)、またはSLM方式(Selective Laser Melting)の3Dプリンタ(例えば、3DSystems社製、SLSシリーズ、アスペクト社製、RaFael550、EOS社製、EOSIntシリーズなど)も知られている。
例えば、特許文献1には、ゴルフボールを形成する方法が、3Dプリンタを使ってコアを形成するステップと、圧縮成形および射出成形のうちの少なくとも一方を用いて、コアを取り囲むようにコアを覆うカバーを型成形するステップと、を含むことが開示されている。具体的には、コアを形成するステップと、上記コアを半径方向外側から取り囲むように上記コアを覆うカバーを型成形するステップであって、圧縮成形および射出成形のうちの少なくとも一方を用いて型成形するステップと、を含むプロセスによって形成されたコアとカバーを備えるゴルフボールにおいて、上記コアを形成するステップは、第1の複数の同芯状シェルを含む第1のコア部品をプリントするステップと、第2の複数の同芯状シェルを含む第2のコア部品をプリントするステップと、上記コアを形成するために、第1のコア部品と第2のコア部品とを融合させるステップと、による、ゴルフボールが開示されている。
本発明は、かかる課題を解決することを目的としたものであって、3Dプリンタを用いて得られた造形物と、他の樹脂を含む材料を加圧加工して成形品を製造する方法であって、圧縮強度が高く、かつ、外観に優れた成形品の製造方法および製造装置を提供する。
<1>樹脂と連続強化繊維とを含むフィラメントを、3Dプリンタを用いて造形すること、前記造形した造形物に、樹脂を含む第二の材料を加圧加工して成形品を製造することを含み、前記造形物のボイド率が5〜30%である、成形品の製造方法;ここで、ボイド率とは、造形物から1cmx1cmの試料を切り取り、X線を使用してCT−scanし、得られた断面データに対し、厚み方向に5か所の写真を切り出し、その写真に対し、画像解析を行って、造形物中のボイドの面積を測定して得られる、5か所の写真の(ボイドの面積/撮影した面積)×100(単位:%)の平均値をいう。
<2>前記フィラメントは、樹脂を20〜90質量%含む、<1>に記載の成形品の製造方法。
<3>前記フィラメントは、連続強化繊維を10〜80質量%含む、<1>または<2>に記載の成形品の製造方法。
<4>前記加圧加工は、1kPa以上の圧力を付加して行う、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<5>前記加圧加工は、50〜450℃の温度で行う、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<6>前記フィラメントがUDテープである、<1>〜<5>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<7>前記吐出時のフィラメント径が0.1〜3.0mmである、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<8>前記フィラメントに含まれる連続強化繊維が炭素繊維である、<1>〜<7>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<9>前記第二の材料がUDテープである、<1>〜<8>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<10>前記フィラメントに含まれる樹脂および前記第二の材料に含まれる樹脂が、同じ種類または異なる種類の、熱可塑性樹脂である、<1>〜<9>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<11>前記フィラメントに含まれる樹脂および前記第二の材料に含まれる樹脂が、同じ種類または異なる種類の、ポリアミド樹脂である、<1>〜<10>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<12>前記フィラメントに含まれる樹脂および前記第二の材料に含まれる樹脂が、同じ種類または異なる種類の、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位の50モル%以上がキシリレンジアミンに由来するポリアミド樹脂である、<1>〜<11>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<13>前記フィラメントに含まれる樹脂および前記第二の材料に含まれる樹脂が、同じ種類または異なる種類の、熱硬化性樹脂である、<1>〜<12>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<14>前記加圧加工を、プレス成形法、射出成形法、レジントランスファーモールディング法、引き抜き成形法およびオートクレーブ成形法から選択される方法によって行う、<1>〜<13>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<15>前記造形物を、型に配置し、前記加圧加工を行う、<1>〜<14>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<16>前記造形物を予備成形した後、前記加圧加工を行う、<1>〜<15>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法。
<17><1>〜<16>のいずれか1つに記載の成形品の製造方法を実行するための製造装置であって、3Dプリンタと、加圧加工機を含む、製造装置。
本発明における融点およびガラス転移温度は、特開2016−216661号公報の段落0017の記載に従って測定され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
すなわち、図1に示す様に、3Dプリンタのノズル11から吐出されたフィラメント12が連続強化繊維13を含む場合、得られる造形物14中の連続強化繊維13は、フィラメントの吐出方向に従って、連続した状態で含まれる。そのため、造形物14に他の材料を付加するために加圧加工すると、成形品の加圧加工の際に、造形物14中の連続強化繊維13の配向が乱れやすく、得られる成形品の外観が劣るという問題がある。一方、連続強化繊維13の配向を乱れないように加圧加工しようとすると、圧縮強度が低くなってしまう。本発明では、成形品のボイド率を5〜30%とすることにより、加圧加工時に連続強化繊維13を再配置させ、圧縮強度が高く、外観に優れた成形品の提供に成功したものである。
尚、図1では、連続強化繊維13は点線で示されているが、実際は、連続した状態となっている。但し、連続強化繊維13が造形物14内で一度も途切れることなく連続していることを必然とするものではなく、詳細を後述するとおり、30mm以上の数平均繊維長を有する強化繊維を連続強化繊維とする。
本発明の製造方法は、樹脂と連続強化繊維とを含むフィラメントを、3Dプリンタを用いて造形することを含む。造形に際しては、造形物のボイド率が所望の範囲となるように造形する。ここで、ボイドとは、全方位が成形品に囲まれた、成形品内部の空隙を意味する。ボイド率は、造形物中の空隙の割合をいい、造形物から1cmx1cmの試料を切り取り、X線を使用してCT−scanし、得られた断面データに対し、厚み方向に5か所の写真を切り出し、その写真に対し、画像解析を行って、造形物中のボイドの面積を測定して得られる、5か所の写真の(ボイドの面積/撮影した面積)×100(単位:%)の平均値をいう。より具体的には、後述する実施例に記載の方法に従って測定される。
所望のボイド率を有する造形物を得るには、3Dプリンタに用いるフィラメントのフィラメント径、特に、吐出時のフィラメント径を調整すること、3Dプリンタで造形するフィラメントのピッチを所定の範囲とすることなどが例示される。例えば、幅方向のピッチを0.05〜3.0mmとすることができる。また、高さ方向のピッチを0.02〜3.0mmとすることができる。特に、吐出時の(フィラメント径)/(高さ方向のピッチ)を、1.0〜5.0となるように調整することが好ましく、1.1〜4.0となるように調整することがより好ましく、1.2〜3.0となるように調整することがさらに好ましい。このように、フィラメント径よりも高さ方向のピッチが狭くなるように調整することにより、所望のボイド率を効果的に達成しやすくなる。なお、幅方向のピッチおよび高さ方向のピッチは、後述する実施例、図2および図3の記載に従う。
本発明では、造形物のボイド率は、5%以上であり、6%以上であることが好ましく、7%以上であることがより好ましく、10%以上であることがさらに好ましく12%以上が一層好ましい。また、ボイド率は、30%以下であり、28%以下であることが好ましく、25%以下であることがより好ましく、23%以下であることがさらに好ましく、20%以下が一層好ましい。このような範囲とすることにより、本発明の効果がより効果的に発揮される。
また、フィラメントの一端を基材に固定して吐出することも好ましい。
フィラメントの吐出の際には、基材15を移動させて所望の形状となるように積層しても良いし、ノズル11を移動させて積層しても良いし、基材とノズルの両方を移動させて積層してもよい。生産性の向上の観点からは、ノズルを移動させて積層することが好ましい。
また、ノズルの先端と基材の距離は近くても良いし(例えば、3mm以下)、遠くても良い(例えば、5mmを超える)が、近い方がフィラメントの追従性をより向上させることができる。
吐出速度は特に定めるものではないが、例えば、0.5〜100mm/秒とすることができ、さらには、1〜50mm/秒とすることができ、特には、1〜20mm/秒、1〜10mm/秒とすることもできる。特に、高速化した場合には、20mm/秒を超え100mm/秒以下とすることもできる。
溶融温度は、樹脂が溶融する温度であれば、特に定めるものではないが、樹脂が結晶性熱可塑性樹脂である場合、熱可塑性樹脂の融点+10℃以上が好ましく、熱可塑性樹脂の融点+15〜60℃がより好ましく、熱可塑性樹脂の融点+20〜40℃の範囲がさらに好ましい。樹脂が非晶性熱可塑性樹脂である場合、熱可塑性樹脂のガラス転移温度+10℃以上が好ましく、熱可塑性樹脂のガラス転移温度+15〜60℃がより好ましく、熱可塑性樹脂のガラス転移温度+20〜40℃の範囲がさらに好ましい。
フィラメントに含まれる樹脂が熱硬化性樹脂である場合、0℃以上が好ましく、10℃以上がより好ましい。上限値に格別な制約は無いが、450℃以下が好ましく、400℃以下がさらに好ましい。
本発明では、溶融は、フィラメントの吐出時にノズル内部を加熱することによって行うことが好ましい。
また、ノズルから吐出した後、溶融させる場合、レーザを照射して、溶融させることが好ましい。レーザ照射は、ノズルから吐出した後、基材に積層するまでの間に行っても良いし、基材に積層してから行っても良いし、その両方であってもよい。
3Dプリンタ用フィラメントのフィラメント径(直径)は、用途や用いるノズル等に応じて適宜定めることができるが、吐出時のフィラメント径の下限値が、0.1mm以上であることが好ましく、0.2mm以上であることがより好ましく、0.3mm以上であることがさらに好ましく、0.5mm以上であることが一層好ましい。また、吐出時のフィラメント径の上限値としては、3.0mm以下が好ましく、2.5mm以下であることがより好ましく、2.0mm以下であってもよく1.0mm以下であってもよい。3Dプリンタ用フィラメントの径および断面は、熱溶解積層法の3Dプリンタを用いる場合、ノズルの吐出口の形状によって調整することができる。吐出時とは、ノズルから吐出された直後のことをいう。
3Dプリンタ用フィラメントの1mあたりの質量は、0.01〜40gであることが好ましく、0.1〜5gであることがより好ましく、0.5〜2gがさらに好ましい。
樹脂としては、熱可塑性樹脂であっても、熱硬化性樹脂であってもよい。本発明におけるフィラメントを構成する樹脂の一実施形態は、熱可塑性樹脂が樹脂成分の95質量%以上を占める態様である。また、他の一実施形態は熱硬化性樹脂が樹脂成分の95質量%以上を占める態様である。
本発明で用いる熱可塑性樹脂は1種でも、2種以上であってもよい。
また、ポリアミド樹脂が混合物である場合は、ポリアミド樹脂中のXD系ポリアミドの比率が50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましい。
ジアミン成分として、キシリレンジアミン以外のジアミンを用いる場合は、ジアミン由来の構成単位の50モル%未満であり、30モル%以下であることが好ましく、より好ましくは1〜25モル%、特に好ましくは5〜20モル%の割合で用いる。
XD系ポリアミドの詳細は、WO2016/080185号公報の段落0013〜0025の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
エラストマー成分としては、例えば、ポリオレフィン系エラストマー、ジエン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、フッ素系エラストマー、シリコーン系エラストマー等公知のエラストマーが使用でき、好ましくはポリオレフィン系エラストマーおよびポリスチレン系エラストマーである。これらのエラストマーとしては、ポリアミド樹脂に対する相溶性を付与するため、ラジカル開始剤の存在下または非存在下で、α,β−不飽和カルボン酸およびその酸無水物、アクリルアミド並びにそれらの誘導体等で変性した変性エラストマーも好ましい。
尚、本発明で用いるフィラメントは、後述する連続強化繊維以外のフィラーを含んでいてもよいが、他のフィラーを実質的に含まないことが好ましい。他のフィラーを実質的に含まないとは、熱可塑性樹脂組成物中の他のフィラーの含有量が、3質量%以下であることをいい、1質量%以下であることが好ましい。
本発明で用いる連続強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、金属繊維(スチール繊維等)等の無機繊維、および、植物繊維(ケナフ(Kenaf)、竹繊維等を含む)、アラミド繊維、ポリオキシメチレン繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等の有機繊維などが挙げられる。なかでも、炭素繊維、アラミド繊維およびガラス繊維の少なくとも1種であることが好ましく、炭素繊維およびガラス繊維の少なくとも1種であることがより好ましい。特に、軽量でありながら、高強度、高弾性率であるという優れた特徴を有するため、炭素繊維が好ましく用いられる。炭素繊維はポリアクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維を好ましく用いることができる。また、リグニンやセルロースなど、植物由来原料の炭素繊維も用いることができる。
本発明で用いる連続強化繊維の一例は、複数の連続強化繊維が束状になった連続強化繊維束である。本実施形態では、数平均繊維長1m以上の連続強化繊維が好ましい。本発明で用いる連続強化繊維の他の一例は、数平均繊維長30〜150mmの連続強化繊維である。このような連続強化繊維の例としては、「stretch-broken carbon fiber」が挙げられる。
本発明のフィラメントとしては、上記の他、WO2014/136662号公報に記載の混繊糸、WO2016/039242号公報に記載の混繊糸、WO2017/033746号公報に記載の材料、WO2016/159340号公報に記載の複合材料、特開2016−210027号公報に記載の繊維強化複合材料等が例示され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の成形品の製造方法は、前記造形した造形物に、樹脂を含む第二の材料を加圧加工する工程を含む。
加圧加工の際の圧力は、造形物の形状や大きさ、造形物の材料や第二の材料の種類によって、適宜定めることができる。加圧加工の際の圧力は、1kPa以上であることが好ましく、5kPa以上であることがより好ましく、100kPa以上であることがさらに好ましい。また、加圧加工の際の圧力は、1000000kPa以下であることが好ましく、500000kPa以下であることがより好ましく、100000kPa以下であることがさらに好ましく、500000kPa以下であることが一層好ましい。
また、加圧加工の際の温度は、樹脂の種類等に応じて適宜定めることができる。例えば、加圧加工の際の温度は、10℃以上であることが好ましく、30℃以上であることがより好ましく、50℃以上であることがさらに好ましく、60℃以上であることが一層好ましい。また、加圧加工の際の温度は、550℃以下であることが好ましく、500℃以下であることがより好ましく、450℃以下であることがさらに好ましい。
第二の材料に含まれる樹脂が融点を有する熱可塑性樹脂である場合、融点+1〜融点+50℃であることが好ましく、融点+5〜融点+40℃であることがより好ましい。
第二の材料に含まれる樹脂がガラス転移温度(Tg)を有する熱可塑性樹脂である場合、Tg+50〜Tg+300℃であることが好ましく、Tg+60〜Tg+250℃であることがより好ましい。
第二の材料に含まれる樹脂がガラス転移温度(Tg)を有する熱硬化性樹脂である場合、Tg−100〜Tg+100℃であることが好ましく、Tg−80〜Tg+80℃であることがより好ましい。
加圧加工の第一の実施形態は、造形物を、型に配置し、加圧加工を行う態様である。造形物を型に配置することにより、局所的に3Dプリンタで造形した造形物による補強ができる。また、本発明の型は、金属製およびシリコーン製が好ましい。
第二の材料の好ましい実施形態の一例は、UDテープである。UDテープは、3Dプリンタ用フィラメントのところで述べたものが好ましい。3Dプリンタ用フィラメントと第二の材料の両方にUDテープを用いる場合、UDテープの組成は同一であっても異なっていてもよいが、組成の90質量%以上が共通することが好ましい。このような構成とすることにより、より圧縮強度を向上させることが可能になる。
本発明では、前記フィラメントに含まれる樹脂および前記第二の材料に含まれる樹脂の70質量%以上が共通することが好ましく、80質量%以上が共通することがより好ましく、90質量%以上共通することがさらに好ましい。また、フィラメントに含まれる樹脂および前記第二の材料に含まれる樹脂に異なる種類を用いる場合、その樹脂の構成単位の一部が同一または類似していることが好ましい。特には、キシリレンジアミンに由来するポリアミド樹脂と、キシリレンジアミンを硬化剤に含むエポキシ樹脂が例示される。
第一の実施形態は、円筒形状で補強した締結部を有する成形品を製作する形態である。具体的には、3Dプリンタで造形した円筒形状の部材を金型に配置し、締結部となる第二の材料をともに加圧加工を行う。
第ニの実施形態は、加飾された球状成形品を製作する形態である。具体的には、3Dプリンタで造形した球状の部材を金型に配置し、加飾機能を有する第二の材料をともに加圧加工を行う。
第三の実施形態は、複数の針状物を有する成形品を製作する形態である。具体的には、3Dプリンタで造形した針状の部材を複数金型に配置し、第二の材料をともに加圧加工を行う。
第四の実施形態は、網目状に補強された成形品を製作する形態である。具体的には、3Dプリンタで造形した網目状の部材を金型に配置し、第二の材料をともに加圧加工を行う。ここでの網目状の部材とは、例えば、構造物の骨組みからなる構造物などが例示される。また、ロケット分野におけるラティス構造の構造物も網目状に部材に含まれる。
<MPXD10の合成>
撹拌機、分縮器、全縮器、温度計、滴下ロートおよび窒素導入管、ストランドダイを備えた反応容器に、セバシン酸(伊藤製油(株)製、TAグレード)10kg(49.4mol)および酢酸ナトリウム/次亜リン酸ナトリウム・一水和物(モル比=1/1.5)11.66gを仕込み、十分に窒素置換した後、さらに少量の窒素気流下で系内を撹拌しながら170℃まで加熱溶融した。
メタキシリレンジアミン(三菱ガス化学(株)製)とパラキシリレンジアミン(三菱ガス化学(株)製)のモル比が70/30である混合キシリレンジアミン6.647kg(メタキシリレンジアミン34.16mol、パラキシリレンジアミン14.64mol)を溶融したセバシン酸に撹拌下で滴下し、生成する縮合水を系外に排出しながら、内温を連続的に2.5時間かけて240℃まで昇温した。
滴下終了後、内温を上昇させ、250℃に達した時点で反応容器内を減圧にし、さらに内温を上昇させて255℃で20分間、溶融重縮合反応を継続した。その後、系内を窒素で加圧し、得られた重合物をストランドダイから取り出して、これをペレット化することにより、ポリアミド樹脂MPXD10を得た。
得られたポリアミド樹脂の融点は、213℃、数平均分子量は、15400であった。
真空乾燥機により乾燥したMPXD10を30mmφのスクリューを有する単軸押出機にて溶融押出しし、500mm幅のTダイを介して押出成形し、表面に凹凸状シボを設けたステンレス製の対ロールにより、ロール温度70℃、ロール圧0.4MPaで加圧し、フィルム表面にシボを有するフィルム(MPXD10フィルム)を成形した。MPXD10フィルムのフィルム端部をスリットし、厚み50μm、480mm幅のキャストフィルムを得た。
次いで、一方向に引き揃えた東レ(株)(Toray Industries)製ポリアクリロニトリル系炭素繊維(トレカ(TORAYCA)T300−3000、3000フィラメント、198tex、引張弾性率:230GPa、平均繊維径7μm)を一方向に引きそろえたシート状物とMPXD10フィルムを、複数のロールを用いて220℃に加熱しながら1MPaで加圧し、連続的に貼り合わせた後、40℃のロールで冷却した。加熱圧縮するのに用いたロールは、ロール表面をフッ素樹脂でコーティングしたものを用いた。ついで、UDテープを適度な幅を持つように切断しながら、巻きはじめの10cm2をテープで紙製の芯材に固定し、巻き取り張力0.1MPa、巻き取り速度1m/分、25℃、相対湿度50%の条件で巻き取った。
得られたUDテープは、熱可塑性樹脂と連続強化繊維の体積比率が58:42、また、連続強化繊維の割合は約54質量%、樹脂の割合は約46質量%であった。
真空乾燥機により乾燥したMPXD10を30mmφのスクリューを有する単軸押出機にて溶融押出しし、500mm幅のTダイを介して押出成形し、表面に凹凸状シボを設けたステンレス製の対ロールにより、ロール温度70℃、ロール圧0.4MPaで加圧し、表面にシボを有するシートを成形した。シート端部をスリットし、厚み200μm、480mm幅のキャストシートを得た。
<連続熱可塑性樹脂繊維の製造>
後述する表に示す熱可塑性樹脂を用い、以下の手法に従って繊維状にした。
熱可塑性樹脂を30mmφのスクリューを有する単軸押出機にて溶融押出しし、60穴のダイからストランド状に押出し、ロールにて巻き取りながら延伸し、回巻体に巻き取った熱可塑性樹脂繊維束を得た。溶融温度は、熱可塑性樹脂の融点+15℃とした。
1m以上の長さを有する熱可塑性樹脂繊維の回巻体、および、1m以上の長さを有する連続強化繊維の回巻体からそれぞれの繊維を引き出し、複数のガイドを通しながらエアブローにより開繊を行った。開繊しながら、熱可塑性樹脂繊維および連続強化繊維を一束とし、さらに、複数のガイドを通しながらエアブローを与え、均一化を進めた。
得られた混繊糸は、繊度約13000dtex、繊維数約13500f、連続熱可塑性樹脂繊維と連続強化繊維の体積比率が50:50、また、連続強化繊維の割合は約69質量%、樹脂の割合は約31質量%であった。
ボイドとは、全方位が成形品に囲まれた、成形品内部の空隙を意味し、以下の通り測定した。
造形物から1cmx1cmの試料を切り取り、X線を使用してCT−scanした。得られた断面データに対し、厚み方向に5か所の写真を切り出し、その写真に対し、画像解析を行って、造形物中のボイドの面積を測定した。ボイド率は、ボイドの面積/撮影した面積(単位:%)として示した。5つの断面写真のボイド率の平均を、その造形物のボイド率とした。
X線を使用した撮影には、X線CT−scan(ヤマト製、TDM 1000H−II)を使用した。画像解析は、画像解析ソフトA像くん(旭化成エンジニアリング社製)を用いて選択し、その面積を測定した。
吐出時のフィラメント径は、超深度カラー3D形状測定顕微鏡VK−9500(コントローラー部)/VK−9510(測定部)(キーエンス社製)を使用した。造形物を構成するフィラメントの配向に対し、垂直な向きから顕微鏡図を取得し、フィラメント径を測定した。フィラメントの形状が真円でない場合は、長軸の長さをフィラメント径とした。
上記で得られたフィラメント(UDテープ)を、Solidoodle3(Solidoodle社製)にセットし、フィラメントの一部を引き出して、3Dプリンタの基材に固定した。
次いで、後述する表に示す吐出温度(ノズル内部の加熱温度)で、吐出速度2mm/秒にて、図2に示す様に幅方向のピッチが1.0mmとなるようにフィラメントを基材上に並列に吐出して、幅20mm、長さ150mmの層状物を形成した。さらに、前記層状物の表面に、図3に示す様に高さ方向のピッチが0.3mmとなるように、フィラメントを層状に吐出し造形物を得た。造形物の厚さは2mmとなるように、フィラメントを繰り返し吐出して積層した。尚、Solidoodle3(Solidoodle社製)のドライブギヤは駆動させずに吐出した。図2および図3において、11は3Dプリンタのノズルを、12は吐出されたフィラメントを、14は造形物を、15は基材をそれぞれ示している。図2は、基材の上(基材面に対し垂直な方向)から見た図であり、図3は、基材の側面から見た図である。幅方向のピッチ(図2の16)および高さ方向のピッチ(図3の17)は、それぞれ、二本のフィラメントの幅方向または高さ方向の中心間距離をいう。より具体的には、幅方向のピッチ16は、吐出されたフィラメントの基材面方向の中心と、隣接する吐出されたフィラメントの基材面方向の中心との距離をいう。また、高さ方向のピッチ17は、吐出されたフィラメントの基材面に垂直な方向の中心と、隣接する吐出されたフィラメントの基材面に垂直な方向の中心との距離をいう。実施例1では、吐出された高さ方向のフィラメント径が0.7mmであるため、ピッチ(吐出されたフィラメントの高さ方向の中心間距離)が0.3mmとなるように、吐出されたフィラメントは、既に吐出されているフィラメントに押し付けるように吐出した。幅方向も同様にピッチが1.0mmとなるように吐出した。
得られた造形物は、厚さ2mm、幅20mm、長さ150mmであった。
造形物を金型に配置し、次いで第二の材料として、上記で得られたUDテープを上記3Dプリンタで造形した造形物と同様の繊維配向となるように金型に配置しプレス成形を行い、厚さ2mm、幅20mm、長さ150mmの第二の材料からなる部材を付加して成形品を得た。その際の加熱温度は220℃、加圧圧力は10000kPaとした。造形物と第二の材料から形成される部材の接合部位の面積は400mm2であった。
実施例1において、UDテープにおいて、炭素繊維を連続ガラス繊維(日東紡績社製、ECG 75 1/0 0.7Z、繊度687dtex、繊維数400f)に変更した以外は同様に行った。
実施例1において、フィラメントをUDテープから混繊糸に代えた以外は、同様に行った。
実施例1において、UDテープおよび第二の材料に含まれる樹脂を、それぞれ、MPXD10からポリアミド6(宇部興産株式会社製、グレード1022B、融点225℃)に変更し、他は同様に行った。
トレカプリプレグP3252S−25(東レ(株)製、エポキシ樹脂(ガラス転移温度:112(℃)、(TMA法による))および炭素繊維(T700SC)からなり、熱硬化性樹脂:炭素繊維=100質量部:200質量部である)を、幅0.8mmにスリットし、直径0.5mmのほぼ円形断面のフィラメントに加工した。得られたフィラメント(UDテープ)をSolidoodle3(Solidoodle社製)にセットし、フィラメントの一部を引き出して、3Dプリンタの基材に固定した。
次いで、後述する表に示す吐出温度(ノズル内部の加熱温度)で、吐出速度2mm/秒にて、幅方向のフィラメント間のピッチが1.0mm、高さ方向のフィラメント間のピッチが0.3mmとなるように吐出し造形物を得た。尚、Solidoodle3(Solidoodle社製)のドライブギヤは駆動させずに吐出した。
得られた造形物は、厚さ2mm、幅20mm、長さ150mmであった。
得られた造形物を金型に配置し、次いで第二の材料として、トレカプリプレグP3252S−25を金型に上記3Dプリンタで造形した造形物と同様の繊維配向となるように配置しプレス成形を行い、造形物に、厚さ2mm、幅20mm、長さ150mmの第二の材料からなる部材を付加して成形品を得た。その際の加熱温度は130℃、加圧圧力は1000kPaとした。
造形物と第二の材料から形成される部材の接合部位の面積は400mm2であった。
実施例1において、高さ方向のピッチを0.5mmとし、吐出後のフィラメント径が0.6mmとなるように調整した以外は、同様に行った。
実施例1において、ボイド率が9%となるように調整した他は同様に行った。
実施例1において、加圧圧力を5000kPaにした以外は、同様に行った。
フィラメント(UDテープ)をSolidoodle3(Solidoodle社製)にセットし、フィラメントの一部を引き出して、3Dプリンタの基材に固定した。
次いで、後述する表に示す吐出温度(ノズル内部の加熱温度)で、吐出速度2mm/秒にて、幅方向のピッチが1.0mm、高さ方向のピッチが0.3mmとなるように吐出し造形物を得た。尚、Solidoodle3(Solidoodle社製)のドライブギヤは駆動させずに吐出した。得られた造形物は、厚さ2mm、幅20mm、長さ150mmであった。
得られた造形物を金型に配置し、第二の材料と接する面以外に圧力が加わるようにプレス成形を行い、厚さ2mm、幅20mm、長さ150mmの第二の材料からなる部材を付加して予備成形体を得た。その際の加熱温度は205℃、加圧圧力は200kPaとした。
造形物と第二の材料から形成される部材の接合部位の面積は400mm2であった。
得られた予備成形体と第二の材料の加圧加工は以下の方法により行った。
予備成形体を金型に配置し、次いで第二の材料として、UDテープを金型に配置しプレス成形を行った。その際の加熱温度は220℃、加圧圧力は10000kPaとした。
実施例3において、混繊糸の連続熱可塑性樹脂繊維と連続強化繊維の体積比率が60:40の混繊糸を用いた以外は、同様に行った。
実施例1において、第二の材料として、UDテープに代えて、シートを用いた他は同様に行った。
上記で得られたフィラメント(UDテープ)をSolidoodle3(Solidoodle社製)にセットし、フィラメントの一部を引き出して、3Dプリンタの基材に固定した。
次いで、後述する表に示す吐出温度(ノズル内部の加熱温度)で、吐出速度2mm/秒にて、幅方向のピッチが1.0mm、高さ方向のピッチが0.3mmとなるように吐出し造形物を得た。尚、Solidoodle3(Solidoodle社製)のドライブギヤは駆動させずに吐出した。得られた造形物は、厚さ2mm、幅20mm、長さ150mmであった。
得られた造形物と第二の材料の加圧加工は以下の方法により行った。
造形物を金型に配置し、次いで第二の材料として、溶融樹脂(MPXD10)を金型に注入し加圧加熱成形を行い、厚さ2mm、幅20mm、長さ150mmの第二の材料からなる部材を付加して成形品を得た。その際の加熱温度は235℃、加圧圧力は10000kPaとした。
実施例1において、第二の材料として、MPXD10の代わりにポリアミド6(宇部興産株式会社製、グレード1022B)を用いたUDテープを用い、他は同様に行った。
実施例1に記載のUDテープを、実施例1の3Dプリンタで造形した場合と同様の繊維配向となるように、金型に配置して、250℃で加熱して、厚さ2mm、幅20mm、長さ150mmの予備成形体を作成した。2枚の得られた予備成形体を実施例1と同様にプレス成形した。得られた成形品について、実施例1と同様に評価した。
実施例1において、高さ方向のピッチが0.9mmとなるように成形した他は、同様に行なった。
実施例1において、第二の材料を付加する際に加圧を行わなかった。
図4に示す様に、得られた造形物(厚さ2mm、幅20mm、長さ150mm)と第二の材料(厚さ2mm、幅20mm、長さ150mm)からなる成形品Aの接着面(20mm×20mm=400mm2)に対し、スパン間距離10mm、試験速度10mm/分の条件で圧縮し、荷重を測定した。荷重曲線の降伏点を圧縮強度とした。図4において、14は造形物を、18は第二の材料から形成される部材を、19は圧縮がかけられる部位を、20はスパン間距離を示している。
圧縮および荷重の測定は、インストロン製インストロン型万能試験機(Type4206)を使用した。
また、下記表の参考例で示す相対比率算出用の成形品Bを作製した。すなわち、部材aの原料を金型内に配置し、樹脂の融点+15℃、1MPaで15分プレスし、3Dプリンタで造形した造形物とほぼ同様の形状の部材aを得た。エポキシ樹脂に対しては温度を130℃にした以外は同様に作製した。部材aの原料が連続強化繊維を含む場合、対応する成形品Aの3Dプリンタで造形した造形物と同様の繊維配向となるように配置した。
得られた部材aを用い、部材bの原料を金型に配置しプレス成形を行い、厚さ2mm、幅20mm、長さ150mmの部材bを付加して成形品Bを得た。加工条件は、下記表に示す通りとした。部材aと部材bの接合部位の面積は400mm2であった。部材bの原料が連続強化繊維を含む場合、対応する成形品Aの第二の材料由来の部位と同様の繊維配向となるように配置した。
得られた相対比率算出用の成形品B(参考例)に対する、造形物と第二の材料を加圧加工した成形品Aの圧縮強度の相対比率を示した。
相対比率=成形品A/成形品B
得られた成形品を目視にて観察し、以下の通り評価した。
A:成形品の継ぎ目が目立たず、表面平滑性が良い
B:成形品の継ぎ目が目立たないが、表面平滑性がやや不良
C:成形品の継ぎ目が目立ち、表面平滑性がやや不良
D:表面平滑性が不良
12 吐出されたフィラメント
13 連続強化繊維
14 造形物
15 基材
16 幅方向のピッチ
17 高さ方向のピッチ
18 第二の材料から形成される部材
19 圧縮がかけられる部位
20 スパン間距離
Claims (16)
- 樹脂と連続強化繊維とを含むフィラメントを、3Dプリンタを用いて造形すること、
前記造形した造形物に、樹脂を含む第二の材料を加圧加工して成形品を製造することを含み、
前記造形物のボイド率が5〜30%である、成形品の製造方法;ここで、ボイド率とは、造形物から1cmx1cmの試料を切り取り、X線を使用してCT−scanし、得られた断面データに対し、厚み方向に5か所の写真を切り出し、その写真に対し、画像解析を行って、造形物中のボイドの面積を測定して得られる、5か所の写真の(ボイドの面積/撮影した面積)×100(単位:%)の平均値をいう。 - 前記フィラメントは、樹脂を20〜90質量%含む、請求項1に記載の成形品の製造方法。
- 前記フィラメントは、連続強化繊維を10〜80質量%含む、請求項1または2に記載の成形品の製造方法。
- 前記加圧加工は、1kPa以上の圧力を付加して行う、請求項1〜3のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記加圧加工は、50〜450℃の温度で行う、請求項1〜4のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記フィラメントがUDテープである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記吐出時のフィラメント径が0.1〜3.0mmである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記フィラメントに含まれる連続強化繊維が炭素繊維である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記第二の材料がUDテープである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記フィラメントに含まれる樹脂および前記第二の材料に含まれる樹脂が、同じ種類または異なる種類の、熱可塑性樹脂である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記フィラメントに含まれる樹脂および前記第二の材料に含まれる樹脂が、同じ種類または異なる種類の、ポリアミド樹脂である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記フィラメントに含まれる樹脂および前記第二の材料に含まれる樹脂が、同じ種類または異なる種類の、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位の50モル%以上がキシリレンジアミンに由来するポリアミド樹脂である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記フィラメントに含まれる樹脂および前記第二の材料に含まれる樹脂が、同じ種類または異なる種類の、熱硬化性樹脂である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記加圧加工を、プレス成形法、射出成形法、レジントランスファーモールディング法、引き抜き成形法およびオートクレーブ成形法から選択される方法によって行う、請求項1〜13のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記造形物を、型に配置し、前記加圧加工を行う、請求項1〜14のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
- 前記造形物を予備成形した後、前記加圧加工を行う、請求項1〜15のいずれか1項に記載の成形品の製造方法。
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US5936861A (en) * | 1997-08-15 | 1999-08-10 | Nanotek Instruments, Inc. | Apparatus and process for producing fiber reinforced composite objects |
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