JP6513605B2 - Filament for 3D printing - Google Patents
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Description
本発明は、従来の三次元印刷のためのフィラメントに通常時は無色透明で紫外線照射時に視認できる発光物質を加えることにより、紫外線照射時に異なる色彩、模様や情報を表示できる三次元印刷のためのフィラメントに関する。 The present invention is for three-dimensional printing which can display different colors, patterns and information at the time of ultraviolet irradiation by adding a light-emitting substance which is usually colorless and transparent and visible at the time of ultraviolet irradiation to a filament for conventional three-dimensional printing. It relates to a filament.
三次元（３Ｄ）印刷は、近年になって非常に注目されてきている。いくつかの異なる方法が存在し、商品、試作品および作業用構築物を調製することができる。
主要な方法として光学造形方式、粉末焼結積層造形、熱溶解積層法、石膏３Ｄプリンター、インクジェット方式等が挙げられる。この中でも現在最も一般的に用いられているのが熱溶解積層法である。
Three-dimensional (3D) printing has gained much attention in recent years. Several different methods exist, and articles, prototypes and working constructs can be prepared.
As a main method, an optical modeling method, powder sintered lamination molding, a hot melt lamination method, a gypsum 3D printer, an inkjet system, etc. may be mentioned. Among them, the hot melt lamination method is most commonly used at present.
熱溶解積層法とは、熱可塑性樹脂のフィラメントを高温で溶解し、積層させることで立体的な形状を作成する方法である。樹脂スプールを造形ヘッド内のプーリーで押出し、その先のヒーターで樹脂を溶解しながら、押出された樹脂で積層を行う。 The hot melt lamination method is a method of melting a filament of a thermoplastic resin at a high temperature and laminating it to form a three-dimensional shape. The resin spool is extruded with a pulley in the shaping head, and the resin is melted with a heater at the tip, and lamination is performed with the extruded resin.
一方、三次元印刷の用途が近年急激な広がりを見せており、製造業を中心に建築・医療・教育・航空宇宙・先端研究など幅広い分野で普及している。
製造分野では製品や部品などの「デザイン検討」「機能検証」などの試作やモックアップとして、建築分野ではコンペやプレゼン用の「建築模型」として、医療分野ではコンピュータ断層撮影や核磁気共鳴画像法などのデータを元にした「術前検討用モデル」として利用されている。
教育分野では「モノづくり教育のツール」として、航空宇宙分野ではジェットエンジンやロケットエンジンの機能部品の製作に、先端研究分野ではそれぞれの研究用途に合わせた「テストパーツ」「治具」などの作成用途で使用されている。
また、１０万円以下で購入可能な低価格３Ｄプリンター市場の隆盛に伴い、ホビー用途やＤＩＹなどの個人用途での使用も増加しつつある。
On the other hand, the application of three-dimensional printing has been spreading rapidly in recent years, and has spread in a wide range of fields such as architecture, medical care, education, aerospace, and advanced research centering on manufacturing industries.
In the manufacturing field, as prototypes and mockups for “design study” and “functional verification” of products and parts etc. In the construction field as “architectural models” for competitions and presentations, in the medical field, computed tomography and nuclear magnetic resonance imaging It is used as a "preoperative examination model" based on such data.
In the field of education, "tool for manufacturing education", in the aerospace field, the production of functional parts of jet engines and rocket engines, in the advanced research field, the creation of "test parts", "jigs" etc. Used in applications.
In addition, with the prosperity of low price 3D printer market that can be purchased for 100,000 yen or less, the use for personal use such as hobby use and DIY is also increasing.
用途を増えるに従って、三次元印刷を使用して作成した三次元造形物には多様な色彩が求められている。昼間及び明るい室内で認識できる通常の塗料はもちろん、暗所でも装飾的効果を発揮することができる発光物質を含むという場合もある。
しかし、三次元印刷の蛍光塗料を用いた色彩に着目して開発されたフィラメントは少ない。
As the applications increase, various colors are required for three-dimensional structures created using three-dimensional printing. It can be said that ordinary paints which can be recognized in daytime and bright rooms as well as luminescent substances which can exhibit decorative effects even in the dark.
However, few filaments have been developed focusing on colors using fluorescent paint of three-dimensional printing.
発光物質を含むことを必須構成とする三次元印刷のためのフィラメントとして、例えば特許文献１が挙げられる。
特許文献１には、必要時に読み取りが可能でありながらも、通常の状態では識別することができない情報を含む三次元造形物を効率よく製造することができる三次元造形物の製造方法が記載されている。より詳しくは、通常時に認識できる色彩として実体部形成用インクに可視できる塗料（酸化チタンやカーボンブラック等）を含み、所定の放射線（Ｘ線、紫外線、可視光線等）を照射することにより視認可能となる潜在部形成用インクに蛍光材料を含むことを特徴としている。
しかしながら、特許文献１記載の発明において蛍光材料として挙げられているのはＣ．Ｉ．ダイレクトイエローやＣ．Ｉ．アシッドレッド等通常用いられている蛍光塗料であり、これらは樹脂に溶解すると通常光下でそれぞれの蛍光塗料の色を薄くしたような乳白色を呈する。よって、通常光下でもどのような色の蛍光塗料を使用しているかがわかってしまうため、例えばブラックライト等が照射するイベントステージやカラオケボックス等ではそれ程インパクトのあるものにはならないという問題点を有する。
さらに、通常光下で視認できる可視顔料も同時に使用している場合、蛍光塗料が通常光下で乳白色を呈してしまうと、通常光下では可視顔料の色と蛍光塗料の色が混ざってしまうため、好ましくないという問題点を有する。
For example, as a filament for three-dimensional printing that essentially includes a luminescent material, Patent Document 1 can be mentioned.
Patent Document 1 describes a method for producing a three-dimensional structure that can efficiently produce a three-dimensional structure including information that can be read when necessary but can not be identified in a normal state. ing. More specifically, it contains a paint (titanium oxide, carbon black, etc.) visible to the ink for forming the substantial part as a color that can be usually recognized, and can be seen by irradiating a predetermined radiation (X-ray, ultraviolet light, visible light, etc.) The latent portion forming ink is characterized in that it contains a fluorescent material.
However, what is mentioned as a fluorescent material in the invention described in Patent Document 1 is C.I. I. Direct yellow or C.I. I. Acid red and the like are commonly used fluorescent paints, and when dissolved in a resin, they exhibit opalescent white color which lightens the color of each fluorescent paint under normal light. Therefore, it is possible to know what color of fluorescent paint is used even under normal light, so for example an event stage or a karaoke box illuminated by a black light does not have a significant impact. Have.
Furthermore, when a visible pigment that can be viewed under normal light is also used at the same time, if the fluorescent paint exhibits a milky white color under normal light, the color of the visible pigment and the color of the fluorescent paint mix under normal light. Have the problem of being undesirable.
他にも、発光物質を含むことが記載されている三次元印刷のための組成物として特許文献２及び３が挙げられるが、昼間でも視認できるような塗料と同様の着色剤の候補として蛍光塗料が記載されているだけであり、どのような発光物質を用いるかについての具体的な記載はない。 In addition, although the patent documents 2 and 3 are mentioned as a composition for three-dimensional printing described that it contains that a luminescent material is described, The fluorescent paint as a coloring agent candidate similar to the paint which can be visually recognized also in the daytime However, there is no specific description of what kind of light-emitting substance to use.
したがって、昼間や蛍光灯の下で見ると全く視認できず、ブラックライト等がよく使用されるイベントステージやカラオケボックス等で、三次元造形物の色彩効果を所望の色とともに付与でき、インパクトがある従来に無い三次元造形物が求められている。 Therefore, when viewed in the daytime or under fluorescent light, it can not be viewed at all, and the color effect of the three-dimensional object can be imparted together with the desired color on an event stage or a karaoke box etc. There is a demand for three-dimensional objects that are not available in the past.
本発明は、従来の三次元印刷のためのフィラメントに、通常時は無色透明で紫外線照射時に認識できる発光物質を加えることにより、通常時と紫外線照射時で異なる模様や情報を明確に表示できる三次元印刷のためのフィラメントを提供することを課題とする。 The present invention is a third-order display capable of clearly displaying different patterns and information between normal time and ultraviolet light irradiation by adding a light-emitting material which is usually colorless and transparent and can be recognized at the time of ultraviolet light irradiation to a conventional filament for three-dimensional printing. It is an object to provide a filament for original printing.
請求項１に係る発明は、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、ポリ乳酸、ポリプロピレン、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、スチレンブタジエン、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル樹脂、軟質アクリルおよび、ポリエチレンテレフタレートから選択される１種以上の樹脂、及び紫外線照射下において赤色発光するユーロピウム系化合物、青色発光するナフタレン系化合物、緑色発光するテルビウム系化合物から選択される１種以上であり、前記樹脂に分散させると非紫外線照射下で無色透明である発光物質、を含む三次元印刷のためのフィラメントであって、紫外線を照射すると発光することを特徴とする、三次元印刷のためのフィラメント、に関する。
The invention according to claim 1 is an acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polylactic acid, polypropylene, polystyrene, high impact polystyrene, styrene butadiene, thermoplastic polyester elastomer, thermoplastic polyurethane, polycarbonate, polymethyl methacrylate resin, soft acrylic, And at least one resin selected from polyethylene terephthalate, europium compounds emitting red light under ultraviolet irradiation, naphthalene compounds emitting blue light, and terbium compounds emitting green light , A filament for three-dimensional printing comprising a luminescent material which is colorless and transparent under non-ultraviolet radiation , and is characterized in that it emits light when irradiated with ultraviolet radiation ; about .
請求項２に係る発明は、前記ユーロピウム系化合物が、下記の化１乃至化４のいずれか１つで示される化合物であることを特徴とする請求項１記載の三次元印刷のためのフィラメントに関する。 The invention according to claim 2 relates to a filament for three-dimensional printing according to claim 1, characterized in that the europium-based compound is a compound represented by any one of the following formulas 1 to 4. .
請求項３に係る発明は、前記ナフタレン系化合物が、下記の化５で示される化合物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元印刷のためのフィラメントに関する。 The invention according to claim 3 relates to the filament for three-dimensional printing according to claim 1 or 2, wherein the naphthalene compound is a compound represented by the following chemical formula 5.
請求項４に係る発明は、前記テルビウム系化合物が、下記の化６又は化７で示される化合物であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の三次元印刷のためのフィラメントに関する。 The invention according to claim 4 is that for the three-dimensional printing according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the terbium-based compound is a compound represented by the following formula 6 or 7 On the filament of
請求項５に係る発明は、前記樹脂は、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル樹脂および、ポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される１種以上の樹脂であり、フィラメントは非紫外線照射下で無色透明であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の三次元印刷のためのフィラメントに関する。
In the invention according to claim 5, the resin is at least one resin selected from the group consisting of polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate resin, and polyethylene terephthalate, and the filament is colorless and transparent under non-ultraviolet irradiation. It relates to a filament for three-dimensional printing according to any one of claims 1 to 4, characterized in that
本発明は、前記樹脂が、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、ポリ乳酸、ポリプロピレン、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、スチレンブタジエン、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル樹脂、軟質アクリルから選択される１種以上であることを特徴とする。
In the present invention, the resin is selected from acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polylactic acid, polypropylene, polystyrene, high impact polystyrene, styrene butadiene, thermoplastic polyester elastomer, thermoplastic polyurethane, polycarbonate, polymethyl methacrylate resin, soft acrylic it characterized in that one or more selected.
請求項１に係る三次元印刷のためのフィラメントは、紫外線を照射すると発光するため、ブラックライト、青色ＬＥＤ、紫色ＬＥＤ等を用いるイベントステージやカラオケボックス等で強い光を発し好適に三次元造形物に装飾的効果を付与することができる。
本発明は、従来のフィラメントに発光物質を加えることにより、容易に製造が可能である。
また、フィラメントに含まれる発光物質は紫外線照射下で赤、青、緑を発光するため、これら１種以上を含むことにより、紫外線照射時の三次元造形物の発光色を、様々な色にすることが可能となる。例えば、赤色発光する発光物質と緑色発光する発光物質を組み合わせると黄色の発光色となり、赤色発光する発光物質と青色発光する発光物質を組み合わせると紫色の発光色となり、赤色発光する発光物質と青色発光する発光物質と緑色発光する発光物質を組み合わせると白色の発光色となる。
Since the filament for three-dimensional printing according to claim 1 emits light when irradiated with ultraviolet light, it emits strong light at an event stage using a black light, a blue LED, a purple LED or the like, a karaoke box, etc. Can have a decorative effect.
The present invention can be easily manufactured by adding a luminescent material to a conventional filament.
In addition, since the light-emitting substance contained in the filament emits red, blue, and green under ultraviolet irradiation, the luminous color of the three-dimensional structure at the time of ultraviolet irradiation can be various colors by including one or more of them. It becomes possible. For example, a combination of a light emitting substance that emits red light and a light emitting substance that emits green light produces a yellow light emission color, and a combination of a light emitting substance that emits red light and a light emitting substance that emits blue light produces a purple light emission color. The combination of the luminescent material and the luminescent material emitting green light produces a white luminescent color.
請求項２乃至４に係る発光物質を含む三次元印刷のためのフィラメントは、発光能力に優れ、従来の発光物質よりも長期間発光効果を失うことがない。 The filament for three-dimensional printing containing the luminescent material according to claims 2 to 4 is excellent in the luminescent ability and does not lose the luminescent effect for a long time than the conventional luminescent material.
請求項５に係る三次元印刷のためのフィラメントは、紫外線を照射しないと無色透明であるため、非紫外線照射時の三次元造形物の色調を発光物質が邪魔することなく、好適に用いることができる。 The filament for three-dimensional printing according to claim 5 is colorless and transparent unless irradiated with ultraviolet light, so that the light-emitting substance should preferably be used without disturbing the color tone of the three-dimensional structure at the time of non-ultraviolet irradiation. it can.
本発明に係る三次元印刷のためのフィラメントは、前記樹脂が、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリ乳酸、ポリプロピレン、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、スチレンブタジエン、熱可塑性ポリエステルエラストマーや熱可塑性ポリウレタンのような熱可塑性エラストマー、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、軟質アクリルから選択される１種以上を使用することで、三次元印刷のために好適に使用することができる。
In the filament for three-dimensional printing according to the present invention , said resin is acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), polylactic acid, polypropylene, polystyrene, high impact polystyrene, styrene butadiene, thermoplastic polyester elastomer or thermoplastic polyurethane It can be suitably used for three-dimensional printing by using at least one selected from thermoplastic elastomers such as, polycarbonate, polymethyl methacrylate resin (PMMA) and soft acrylic.
以下、本発明の三次元印刷のためのフィラメントについて説明する。
本発明のフィラメントは、熱可塑性樹脂に、紫外線照射下において赤色発光するユーロピウム系化合物、青色発光するナフタレン系化合物、緑色発光するテルビウム系化合物から選択される１種以上の発光物質、が溶解された三次元印刷のためのフィラメントである。
Hereinafter, the filament for three-dimensional printing of the present invention will be described.
In the filament of the present invention, at least one light emitting substance selected from a europium-based compound emitting red light, a naphthalene-based compound emitting blue light, and a terbium-based compound emitting green light is dissolved in a thermoplastic resin It is a filament for three-dimensional printing.
まず、発光物質について説明する。
本発明に係るユーロピウム系化合物は、ユーロピウム錯体である。好ましくは、上記の化１（トリス（１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオナト−Ｏ，Ｏ’−）ビス（トリフェニルホスフィンオキシド−Ｏ−）ユウロピウム）、化２（トリス（４，４，４−トリフルオロ−１−（２−チエニル）−１，３−ブタンジオナト−Ｏ，Ｏ’−）ビス（トリフェニルホスフィンオキシド−Ｏ−）ユウロピウム）、化３（トリス（１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオナト−Ｏ，Ｏ’−）ビス（トリオクチルホスフィンオキシド−Ｏ−）ユウロピウム）又は化４（トリス（４，４，４−トリフルオロ−１−（２−チエニル）−１，３−ブタンジオナト−Ｏ，Ｏ’−）ビス（トリオクチルホスフィンオキシド−Ｏ−）ユウロピウム）で示される化合物が挙げられる。
上記化１及び化２で示される化合物は常温下で固体であり、上記化３及び化４で示される化合物は常温下で液体である。
よって、常温で液体である上記化３及び化４で示される化合物は、樹脂と容易に且つ均一に混合することができるため、本発明のフィラメントにおいては化３及び化４で示される化合物を用いることがさらに好ましい。
First, the luminescent material is described.
The europium-based compound according to the present invention is a europium complex. Preferably, tris (1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanedionato-O, O'-) bis (triphenylphosphine oxide-O-) europium described above is used. 2), tris (4,4,4-trifluoro-1- (2-thienyl) -1,3-butanedionato-O, O'-) bis (triphenylphosphine oxide-O-) europium), 3 (tris (1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanedionato-O, O'-) bis (trioctylphosphine oxide-O-) europium) or 4 (tris A compound represented by (4,4,4-trifluoro-1- (2-thienyl) -1,3-butanedionato-O, O '-) bis (trioctylphosphine oxide-O-) europium) can be mentioned.
The compounds represented by the formula 1 and the compound 2 are solid at normal temperature, and the compounds represented by the formula 3 and the compound 4 are liquid at normal temperature.
Therefore, since the compounds represented by the above-mentioned 3 and 4 which are liquid at normal temperature can be easily and uniformly mixed with the resin, in the filament of the present invention, the compounds represented by 3 and 4 are used Is more preferred.
本発明に係るナフタレン系化合物は、ナフタレンを含む化合物である。好ましくは、上記の化５（１，４−ビス（２−ベンゾオキサゾリル）ナフタレン）で示される化合物が挙げられる。 The naphthalene compound according to the present invention is a compound containing naphthalene. Preferably, a compound represented by the above-mentioned chemical formula 5 (1,4-bis (2-benzoxazolyl) naphthalene) is mentioned.
本発明に係るテルビウム系化合物は、テルビウム錯体である。好ましくは、上記の化６（トリス（１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオナト−Ｏ，Ｏ’−）ビス（トリフェニルホスフィンオキシド−Ｏ−）テルビウム）又は化７（［ヘキサデカキス（ヘキシルサリチレート）オクタヒドロキシル］ジオキソノナテルビウムトリエチルアミン塩）で示される化合物が挙げられる。 The terbium-based compound according to the present invention is a terbium complex. Preferably, the above-mentioned compound 6 (tris (1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanedionato-O, O '-) bis (triphenylphosphine oxide-O-) terbium And a compound represented by the formula 7 ([[hexadecakis (hexyl salicylate) octahydroxyl] dioxononatebium triethylamine salt).
上記の化１乃至化７で示される発光物質は、光エネルギーを効率よく吸収し、発光のエネルギーを無駄なく活かせる有機分子である。これら発光物質は、２００℃の高温条件下で数時間放置しても強発光を維持する等強い特性を有するため、夏場の暑い時や高温下であってもこの発光物質を含む本発明を用いて製造された三次元造形物の発光効果が減少することはない。 The light-emitting substances represented by the above-mentioned chemical formulas 1 to 7 are organic molecules which absorb light energy efficiently and can utilize light emission energy without waste. These luminescent materials have strong characteristics such as maintaining strong luminescence even when left standing at a high temperature of 200 ° C. for several hours. Therefore, the present invention including the luminescent materials is used even when it is hot in summer or under high temperatures. The luminous effect of the three-dimensional structure manufactured by
本発明に係る発光物質の発光色について、ユーロピウム系化合物は、紫外線照射下で、６１３ｎｍのピーク波長の光を放出して赤色に発光し、ナフタレン系化合物は、約４６０ｎｍのピーク波長の光を放出して青色に発光し、テルビウム系化合物は、５４２ｎｍのピーク波長の光を放出して緑色に発光する。
したがって、これら特定の波長を放出する赤、青、緑を発光する発光物質を任意の割合で選択することにより、任意の色調を作り出し、紫外線照射下で発光させることが可能となる。
例えば、赤色発光する発光物質と緑色発光する発光物質を組み合わせると黄色の発光色となり、赤色発光する発光物質と青色発光する発光物質を組み合わせると紫色の発光色となり、赤色発光する発光物質と青色発光する発光物質と緑色発光する発光物質を組み合わせると白色の発光色となる。
With regard to the emission color of the light-emitting substance according to the present invention, the europium-based compound emits light with a peak wavelength of 613 nm and emits red light under ultraviolet irradiation, and the naphthalene-based compound emits light with a peak wavelength of about 460 nm The terbium-based compound emits blue light and emits light with a peak wavelength of 542 nm to emit green light.
Therefore, it becomes possible to create an arbitrary color tone and emit light under ultraviolet irradiation by selecting the light-emitting substances emitting red, blue and green emitting these specific wavelengths in an arbitrary ratio.
For example, a combination of a light emitting substance that emits red light and a light emitting substance that emits green light produces a yellow light emission color, and a combination of a light emitting substance that emits red light and a light emitting substance that emits blue light produces a purple light emission color. The combination of the luminescent material and the luminescent material emitting green light produces a white luminescent color.
上記発光物質は、樹脂に分散させると無色透明になるという性質を有する。よって、非紫外線照射時の三次元造形物の色調を発光物質が邪魔することなく、好適に用いることができる。例えば可視顔料と組み合わせたとしても、自然光や蛍光灯下で可視顔料の色彩を邪魔することなく共存させることができる。 The light emitting material has the property of becoming colorless and transparent when dispersed in a resin. Therefore, the color tone of the three-dimensional structure at the time of non-ultraviolet irradiation can be suitably used without the light-emitting substance disturbing it. For example, even when it is combined with a visible pigment, it can coexist without disturbing the color of the visible pigment under natural light or fluorescent light.
さらに、上記発光物質を使用することで、完成した三次元造形物において欠けている部分があっても、紫外線を照射することでその部分を明確に把握することができる。
つまり、発光物質を樹脂に加えることで寸法安定性に優れた三次元造形物を作成することができる。
Furthermore, by using the above-mentioned light emitting material, even if there is a missing portion in the completed three-dimensional structure, it is possible to clearly grasp the portion by irradiating the ultraviolet light.
That is, by adding the light emitting substance to the resin, it is possible to create a three-dimensional structure excellent in dimensional stability.
本発明に係る発光物質の含量は、特に限定されないが、好ましくはフィラメント全量中０．０１〜５重量％含まれる。この理由は、０．０１重量％未満であると十分な発光効果が付与できす、５重量％以上入れてもそれ以上の発光効果が得られず、経済的に好ましくないからである。 The content of the luminescent material according to the present invention is not particularly limited, but preferably 0.01 to 5% by weight based on the total amount of the filament. The reason is that if the content is less than 0.01% by weight, a sufficient light emitting effect can be provided, and if 5% by weight or more is added, no further light emitting effect can be obtained, which is economically unpreferable.
本発明のフィラメントに含まれる熱可塑性樹脂は、三次元印刷用の樹脂として一般的に用いられるものであれば特に限定されない。例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリ乳酸、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のいずれか１種以上が用いられる。これら熱可塑性樹脂を用いることにより、本発明のフィラメントを、三次元造形物を作成するのに好適に用いることができる。 The thermoplastic resin contained in the filament of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a resin for three-dimensional printing. For example, any one or more of ABS resin, polylactic acid and polyethylene terephthalate (PET) are used. By using these thermoplastic resins, the filament of the present invention can be suitably used for producing a three-dimensional structure.
本発明のフィラメントは、紫外線を照射すると、含まれる発光物質に応じた色に発光する。
ここでいう紫外線とは、２８０ｎｍ〜４１０ｎｍの波長の光であり、特に好ましくは、３００〜３７５ｎｍの波長の光である。したがって、青色ＬＥＤ（発光ダイオード）や紫色ＬＥＤ、ブラックライト等を光源として好適に用いることができる。
When the filament of the present invention is irradiated with ultraviolet light, the filament emits light in a color corresponding to the contained luminescent material.
The ultraviolet light referred to here is light of a wavelength of 280 nm to 410 nm, and particularly preferably light of a wavelength of 300 to 375 nm. Therefore, a blue LED (light emitting diode), a purple LED, a black light or the like can be suitably used as a light source.
本発明のフィラメントは、発光物質の他に可視顔料をさらに含み得る。
自然光や蛍光灯下で視認できる色彩を提供する可視顔料として、本発明のフィラメントは、３Ｄプリンターの分野で通常使用される顔料や塗料等を含有してもよい。これら可視顔料として、例えば酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ、ポリアゾイエロー等が挙げられるが、特に限定されない。これら可視顔料は、本発明のフィラメントの全重量に対して０．１〜５重量％の範囲にある量で存在できる。
これら可視顔料をさらに含むことにより、紫外線を照射していない時の三次元造形物の色調を決定することが可能である。
The filaments of the invention may further comprise visible pigments in addition to the luminescent material.
The filaments of the present invention may contain pigments, paints, etc. that are commonly used in the field of 3D printers, as visible pigments to provide colors that are visible under natural light or fluorescent light. Examples of these visible pigments include, but are not particularly limited to, titanium oxide, carbon black, bengala, and polyazo yellow. These visible pigments can be present in amounts ranging from 0.1 to 5% by weight, based on the total weight of the filaments of the invention.
By further including these visible pigments, it is possible to determine the color tone of the three-dimensional structure when not irradiated with ultraviolet light.
本発明のフィラメントは、３Ｄプリンター分野で通常使用される他の添加剤をさらに含んでもよい。他の添加剤として、分散剤、界面活性剤、増感剤、溶剤、浸透促進剤、湿潤剤、定着剤、防腐剤、酸化防止剤、キレート剤、ｐＨ調整剤、増粘剤、凝集防止剤、消泡剤等が挙げられる。 The filaments of the invention may further comprise other additives commonly used in the 3D printer field. As other additives, dispersants, surfactants, sensitizers, solvents, penetration enhancers, wetting agents, fixing agents, preservatives, antioxidants, chelating agents, pH adjusters, thickeners, aggregation inhibitors And antifoam agents.
次に、本発明のフィラメントの製造方法について説明する。
まず、熱可塑性樹脂に上記発光物質、必要に応じて可視顔料を溶解させる。
本発明に係る可視顔料及び発光物質を熱可塑性樹脂に溶解する際の溶解方法や温度条件は特に限定されず、粉末状（例えば５０〜１００メッシュ）にして入れることにより迅速に溶解してもよく、また粉末状とせずある程度の大きさのまま溶解してもよい。
また、本発明のフィラメントは、本発明に係る可視顔料及び発光物質を一般的に市販されている三次元印刷のためのフィラメントに加えることにより製造されたものも含む。
Next, the method for producing the filament of the present invention will be described.
First, the above-mentioned light-emitting substance, if necessary, a visible pigment is dissolved in a thermoplastic resin.
The method and temperature conditions for dissolving the visible pigment and the light emitting substance according to the present invention in a thermoplastic resin are not particularly limited, and they may be dissolved rapidly by putting them in powder form (for example, 50 to 100 mesh) Also, it may be dissolved in a certain size without being powdered.
The filaments of the present invention also include those produced by adding visible pigments and luminescent materials according to the present invention to filaments generally available for three-dimensional printing.
本発明のフィラメントは、例えば、赤色、青色、緑色、黄色、紫色、白色発光する発光物質それぞれを含むフィラメントを製造し、これら６種のフィラメントを用いて消費者が自分で所望の発光色を調整する三次元造形物製造セットとして販売してもよい。 The filament of the present invention produces, for example, a filament containing a light-emitting material that emits red, blue, green, yellow, purple, and white, respectively, and the consumer adjusts the desired emission color by using these six types of filaments. It may be sold as a three-dimensional structure manufacturing set.
本発明のフィラメントを使用して作成される三次元造形物の色を決定する方法の一例として、任意の色のＲＧＢ（赤、青、緑）を調べることのできるコンピュータを用いる方法を挙げることができる。
具体的には、まずコンピュータ上で三次元造形物用の任意の色を決定する。そして、その色をコンピュータ解析すると、ＲＧＢそれぞれの比率が現れる。これらＲＧＢの比率を用いて、赤色、青色、緑色発光する発光物質を混ぜると、任意の色に類似した発光色を有する三次元造形物を作り出すことができる。
As an example of the method of determining the color of a three-dimensional structure created using the filament of the present invention, mention may be made of a method using a computer capable of examining RGB (red, blue, green) of any color. it can.
Specifically, first, an arbitrary color for a three-dimensional structure is determined on a computer. Then, when the color is analyzed by computer, the ratio of each of RGB appears. These RGB ratios can be used to mix red, blue, and green emitting luminescent materials to produce three-dimensional shapes having emission colors similar to any color.
以下に、本発明の実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
＜蛍光物質＞
Ｅ−３００として、上記化１で示されるユーロピウム系化合物を用いた。粉末状（５０メッシュ）のものを使用した（実施例１）。
Ｅ−４００として、上記化２で示されるユーロピウム系化合物を用いた。粉末状（５０メッシュ）のものを使用した（実施例２）。
Ｅ−３２０として、上記化３で示されるユーロピウム系化合物を用いた。粉末状（５０メッシュ）のものを使用した（実施例３）。
Ｅ−４２０として、上記化４で示されるユーロピウム系化合物を用いた。粉末状（５０メッシュ）のものを使用した（実施例４）。
Ｂ−１４００として、上記化５で示されるナフタレン系化合物を用いた。粉末状（５０メッシュ）のものを使用した（実施例５）。
Ｔ−３００として、上記化６で示されるテルビウム系化合物を用いた。粉末状（５０メッシュ）のものを使用した（実施例６）。
Ｔ−６００として、上記化７で示されるテルビウム系化合物を用いた。粉末状（５０メッシュ）のものを使用した（実施例７）。
<Fluorescent substance>
As E-300, the europium-based compound shown in the above-mentioned formula 1 was used. A powder (50 mesh) was used (Example 1).
As E-400, the europium-type compound shown by the said Chemical formula 2 was used. A powder (50 mesh) was used (Example 2).
As E-320, the europium-based compound shown in the above-mentioned formula 3 was used. A powder (50 mesh) was used (Example 3).
As E-420, the europium compound shown by the above-mentioned formula 4 was used. A powder (50 mesh) was used (Example 4).
The naphthalene type compound shown by said Chemical compound 5 was used as B-1400. A powder (50 mesh) was used (Example 5).
As T-300, a terbium-based compound represented by the above-mentioned formula 6 was used. A powder (50 mesh) was used (Example 6).
As T-600, a terbium-based compound represented by the above-mentioned formula 7 was used. A powder (50 mesh) was used (Example 7).
本実施例において、樹脂としてアクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）を用いた。 In this example, acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS) was used as a resin.
比較例として、発光物質であるＹ−７００（Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー３５、ＣＡＳ番号：８０４８−０７−０５）を用いた（比較例１）。 As a comparative example, Y-700 (CI pigment yellow 35, CAS number: 8048-07-05) which is a light-emitting substance was used (Comparative Example 1).
＜実施例及び比較例の製造＞
まず、上記発光物質のいずれか１つ又はその２つ以上の組み合わせをＡＢＳ樹脂に加え、手動で撹拌することにより溶解し、発光物質の濃度を５％とする原液を作製した。
その後この原液を、ＡＢＳ樹脂で希釈し、手動で攪拌することにより溶解し、発光物質の濃度を１％とした。
発光物質の濃度を１％とした樹脂を用いた。
<Manufacturing of Examples and Comparative Examples>
First, any one or a combination of two or more of the above luminescent materials was added to the ABS resin and dissolved by manual stirring to prepare a stock solution having a concentration of the luminescent material of 5%.
Thereafter, this stock solution was diluted with ABS resin and dissolved by manual stirring to make the concentration of the light-emitting substance 1%.
A resin was used in which the concentration of the light emitting substance was 1%.
＜非紫外線照射下の発光物質の透明性試験＞
実施例１乃至７及び比較例１を用いて、非紫外線照射下の発光物質の透明性試験を実施した。
蛍光灯下で、実施例１乃至７及び比較例１のフィラメントにおいて発光物質が無色透明であるか否かを、５人が目視で測定した。結果を表１に示す。
Transparency Test of Luminescent Material under Non-UV Irradiation
Using Examples 1 to 7 and Comparative Example 1, a transparency test of the luminescent material under non-UV irradiation was performed.
Whether or not the luminescent material was colorless and transparent in the filaments of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 was visually measured by a fluorescent lamp under a fluorescent lamp. The results are shown in Table 1.
＜評価＞
５名のパネラー（パネラーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）により、蛍光灯下で発光物質の透明さを評価する目視による官能試験を行って、以下のように３段階で評価し、それらの平均を表１に示した。
・評点３：発光物質が完全に無色透明である。
・評点２：発光物質が薄い乳白色を呈している。
・評点１：発光物質が濃い乳白色を呈している。
<Evaluation>
A visual sensory test to evaluate the transparency of the luminescent material under fluorescent light was conducted by five panelists (panelists A, B, C, D, E), and evaluated in three steps as follows. The average is shown in Table 1.
Rating 3: Luminescent substance is completely colorless and transparent.
Rating 2: Luminescent substance has a pale milky white color.
Rating 1: Luminescent substance has a thick milky white color.
表１中、「実」は実施例を意味し、「比」は比較例を意味する。 In Table 1, "actual" means an example, and "ratio" means a comparative example.
（結果）
表１に示す如く、従来の発光物質を含む比較例１は蛍光灯下で明確に乳白色を呈しており、非紫外線照射下での色調に影響を与えた。
これに対し、実施例１−７は透明性が比較的高く、非紫外線照射下での色調に影響を与えなかった。
実施例の中でも常温で液体のユウロピウム系化合物である実施例３及び４は特に透明性が高かった。
(result)
As shown in Table 1, Comparative Example 1 containing a conventional luminescent material clearly exhibited milky white color under a fluorescent lamp, and affected the color tone under non-UV irradiation.
On the other hand, Examples 1-7 were relatively high in transparency and did not affect the color tone under non-UV irradiation.
Among the examples, Examples 3 and 4 which are liquid europium compounds at normal temperature were particularly high in transparency.
本発明である三次元印刷のためのフィラメントは、通常時は無色透明で紫外線照射時に視認できる発光物質を加えることにより、紫外線照射時に異なる色彩、模様や情報を表示できる三次元印刷のためのフィラメントとして好適に利用される。 Filaments for three-dimensional printing according to the present invention are usually colorless and transparent, and by adding a luminescent material visible at the time of ultraviolet irradiation, filaments for three-dimensional printing capable of displaying different colors, patterns and information at the time of ultraviolet irradiation. It is suitably used as
Claims (5)
紫外線照射下において赤色発光するユーロピウム系化合物、青色発光するナフタレン系化合物、緑色発光するテルビウム系化合物から選択される１種以上であり、前記樹脂に分散させると非紫外線照射下で無色透明である発光物質、
を含む三次元印刷のためのフィラメントであって、
紫外線を照射すると発光することを特徴とする、三次元印刷のためのフィラメント。 Acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polylactic acid, polypropylene, polystyrene, high impact polystyrene, styrene butadiene, thermoplastic polyester elastomer, thermoplastic polyurethane, polycarbonate, polymethyl methacrylate resin, soft acrylic and polyethylene terephthalate 1 seed or more resins, and europium compounds emitting red light under ultraviolet radiation, naphthalene compound which emits blue light, and at least one selected from terbium compound emitting green light, non-UV irradiated under a dispersed in the resin Luminescent material, which is colorless and transparent ,
A filament for three-dimensional printing, including
A filament for three-dimensional printing, which emits light when irradiated with ultraviolet light.
フィラメントは非紫外線照射下で無色透明であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の三次元印刷のためのフィラメント。 The resin is one or more resins selected from the group consisting of polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate resin, and polyethylene terephthalate,
The filament for three-dimensional printing according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the filament is colorless and transparent under non-ultraviolet radiation.
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