JP6614992B2 - Ceramic material, method for producing molded body, and molded body - Google Patents
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Description
本発明は、窯業原料、成形体の製造方法、及び成形体に関するものである。 The present invention relates to a ceramic material, a method for producing a molded body, and a molded body.
近年、付加製造技術（３Ｄプリンタ）による立体造形が注目を集めている。この技術は、３次元（３Ｄ）のデータをもとにして、コンピュータで薄い断面の形状を計算し、この計算結果をもとに材料を積層して３次元の造形物を作製するものである。 In recent years, three-dimensional modeling using an additive manufacturing technique (3D printer) has attracted attention. In this technology, the shape of a thin section is calculated by a computer based on three-dimensional (3D) data, and materials are laminated based on the calculation result to produce a three-dimensional structure. .
この技術では、例えば、以下のような方式が採用されている（特許文献１参照）。すなわち、造形用の粉体により構成された複数の粉体層を積層形成し、その積層過程において、複数の粉体層の各々の表面に所定の平面形状で所定のパターニング用の液体（パターニング液体）を吹き付けることが行われている。このパターニング液体の吹き付けにより、粉体層を相互に結合して積層体を成形している。 In this technique, for example, the following method is employed (see Patent Document 1). That is, a plurality of powder layers composed of modeling powder are stacked and formed, and in the stacking process, a predetermined patterning liquid (patterning liquid) is formed in a predetermined planar shape on each surface of the plurality of powder layers. ) Is being sprayed. By spraying this patterning liquid, the powder layers are bonded to each other to form a laminate.
そして、材料としては、例えば、石膏などの粉末材料が使用され、形状を固定化するためポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の有機結合剤が使用されている。
ところで、粉末原料に窯業原料を使用したいという要望がある。この場合は、従来の付加製造技術を適用すれば成形体が製造可能と考えられる。
As the material, for example, a powder material such as gypsum is used, and an organic binder such as polyvinyl alcohol (PVA) is used to fix the shape.
By the way, there is a demand for using ceramic raw materials as powder raw materials. In this case, it is considered that a molded body can be manufactured by applying a conventional additive manufacturing technique.
しかしながら、粉末原料に窯業原料を使用した場合、従来の方式を使用すると、積層面が荒れて積層できず、実用的な成形体を得ることが困難であった。 However, when a ceramic raw material is used as the powder raw material, if the conventional method is used, the laminated surface becomes rough and cannot be laminated, making it difficult to obtain a practical molded body.
また、パターニング液体により、窯業原料中の可塑性原料成分が吸水して、表面が荒れるなどの問題があり、実用的な成形体を得ることが困難であった。 Further, there is a problem that the plastic raw material component in the ceramic raw material absorbs water due to the patterning liquid and the surface becomes rough, and it is difficult to obtain a practical molded body.
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、窯業原料を用いた付加製造技術において、実用的な成形体を得ることを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said conventional situation, Comprising: It aims at obtaining a practical molded object in the addition manufacturing technique using a ceramic raw material.
本発明者らは、上記従来技術を鑑み、鋭意研究を重ねた結果、新規な窯業原料を開発した。そして、この窯業原料を用いて付加製造方式により成形体を製造すると、実用的な成形体が得られるという予想外の事実を見いだした。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
すなわち、本発明の窯業原料は、付加製造方式により成形体を製造するための窯業原料であって、全量を１００質量部とした場合に、可塑性原料を６０質量部以下にしたことを特徴とする。
また、本発明の製造方法は、（１）本発明の窯業原料を用いて所定厚みの粉体層を形成する粉体層形成工程、及び（２）前記粉体層の所定領域に液体を吹き付ける吹き付け工程を順に繰り返し、積層して成形体を形成することを特徴とする。
また、本発明の成形体は、本発明の窯業原料を用いて所定厚みの粉体層を形成する粉体層形成工程、及び（２）前記粉体層の所定領域に液体を吹き付ける吹き付け工程を順に繰り返し、積層して得られたことを特徴とする。
In view of the above prior art, the present inventors have developed a new ceramic material as a result of intensive research. And when the molded object was manufactured by the additive manufacturing method using this ceramic raw material, the unexpected fact that a practical molded object was obtained was discovered. The present invention has been made based on this finding.
That is, the ceramic raw material of the present invention is a ceramic raw material for producing a molded body by an additive manufacturing method, and when the total amount is 100 parts by mass, the plastic raw material is 60 parts by mass or less. .
The manufacturing method of the present invention includes (1) a powder layer forming step of forming a powder layer having a predetermined thickness using the ceramic raw material of the present invention, and (2) spraying a liquid on a predetermined region of the powder layer. The spraying process is repeated in order and laminated to form a compact.
In addition, the molded body of the present invention includes a powder layer forming step of forming a powder layer having a predetermined thickness using the ceramic raw material of the present invention, and (2) a spraying step of spraying a liquid onto a predetermined region of the powder layer. It is characterized by being obtained by repeating in order and laminating.
本発明の窯業原料によれば、付加製造方式において、積層面が荒れることなく、精度のよい成形体を得ることができる。
本発明の製造方法によれば、付加製造方式における実用的な成形体を得ることができる。
本発明の成形体は、焼成することによって陶磁器製品等の実用可能な製品を製造できる。
According to the ceramic raw material of the present invention, an accurate molded product can be obtained without roughening the laminated surface in the additive manufacturing method.
According to the production method of the present invention, it is possible to obtain a practical molded body in the addition production method.
The molded product of the present invention can be manufactured into a practical product such as a ceramic product by firing.
本発明における好ましい実施の形態を説明する。
窯業原料の最大粒度が付加製造方式の積層ピッチの２倍以下であることが好ましい。この範囲内であると成形体の密度を向上できる。
A preferred embodiment of the present invention will be described.
It is preferable that the maximum particle size of the ceramic material is not more than twice the lamination pitch of the additive production method. Within this range, the density of the molded body can be improved.
窯業原料の安息角が７０度以下であることが好ましい。この範囲であると、窯業原料の流動性が適切な範囲となり、付加製造方式による積層状態が良好となる。 The angle of repose of the ceramic raw material is preferably 70 degrees or less. Within this range, the fluidity of the ceramic raw material will be in an appropriate range, and the lamination state by the additive manufacturing method will be good.
窯業原料に水溶性高分子が添加されていると、成形体の硬度が向上する。 When a water-soluble polymer is added to the ceramic material, the hardness of the molded body is improved.
窯業原料のゆるみかさ密度が０．５ｇ／ｃｍ３以上であると、窯業原料の充填性が適切な範囲となり、付加製造方式による積層状態が良好となる。 When the loose bulk density of the ceramic raw material is 0.5 g / cm 3 or more, the filling property of the ceramic raw material is in an appropriate range, and the laminated state by the additive manufacturing method is good.
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔１〕窯業原料
本発明の窯業原料は、付加製造方式により成形体を製造するための窯業原料である。そして、窯業原料は、全量（窯業原料全体）を１００質量部とした場合に、可塑性原料を６０質量部以下にしたことを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[1] Ceramic Industry Raw Material The ceramic industry material of the present invention is a ceramic industry material for producing a molded article by an additive production method. The ceramic raw material is characterized in that the plastic raw material is 60 parts by mass or less when the total amount (the entire ceramic raw material) is 100 parts by mass.
窯業原料としては、窯業に用いる原料であれば特に限定されない。原料としては、例えば、陶石、長石、珪石、蝋石、シャモット、バン土頁岩等の骨格形成原料、蛙目粘土、木節粘土、カオリン等の可塑性原料、珪灰石、石灰石、灰長石等のカルシウム原料、長石、ドロマイト等の焼結助剤原料等が挙げられる。好ましくは、仮焼粘土、長石、粘土、アルミナ粉末、石英粉末、タルク、骨材等の無機材が挙げられる。これらの原料は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。通常、２種以上を混合して用いられる。
The ceramic raw material is not particularly limited as long as it is a raw material used for the ceramic industry. As raw materials, for example, skeleton forming raw materials such as porcelain stone, feldspar, quartzite, wax stone, chamotte, bang shale, plastic raw materials such as glazed clay, kibushi clay, kaolin, calcium such as wollastonite, limestone, anorthite, etc. Examples include raw materials, sintering aid raw materials such as feldspar and dolomite. Preferably, inorganic materials such as calcined clay, feldspar, clay, alumina powder, quartz powder, talc, and aggregate are used. These raw materials may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them. Usually, a mixture of two or more is used.
本発明では、可塑性原料が６０質量部以下であることを特徴とする。ここで、可塑性原料としては、粘土、蛙目粘土、カオリン等が挙げられる。可塑性原料は、好ましくは４０質量部以下であり、より好ましくは３０質量部以下である。この範囲にすると、成形体の積層状態が良好となる。 In the present invention, the plastic raw material is 60 parts by mass or less. Here, examples of the plastic raw material include clay, glazed clay, and kaolin. The plastic raw material is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less. When it is within this range, the laminated state of the molded body becomes good.
本発明では、好ましい各原料の混合割合としては、全量を１００質量部とした場合に、仮焼粘土が５〜７０質量部、長石が４０〜７０質量部であり、さらに好ましくは仮焼粘土が１０〜６０質量部、長石が４５〜５５質量部である。この範囲内にすると、成形体の積層状態が良好となり、所望の成形体が得られる。 In the present invention, the preferable mixing ratio of each raw material is 5 to 70 parts by mass of calcined clay and 40 to 70 parts by mass of feldspar when the total amount is 100 parts by mass, more preferably the calcined clay is 10-60 mass parts and feldspar are 45-55 mass parts. If it is within this range, the laminated state of the molded body becomes good, and a desired molded body is obtained.
窯業原料の最大粒度は、特に限定されない。窯業原料の最大粒度は、好ましくは付加製造方式の積層ピッチの２倍以下であり、より好ましくは１倍以下であり、さらに好ましくは０．９倍以下である。なお、通常、窯業原料の最大粒度は、付加製造方式の積層ピッチの１／１０００倍以上である。窯業原料の最大粒度が、この範囲内であると成形体の密度を向上できる。 The maximum particle size of the ceramic raw material is not particularly limited. The maximum particle size of the ceramic raw material is preferably 2 times or less, more preferably 1 time or less, and even more preferably 0.9 times or less the lamination pitch of the additive production method. In general, the maximum particle size of the ceramic raw material is 1/1000 times or more the stacking pitch of the additive manufacturing method. When the maximum particle size of the ceramic raw material is within this range, the density of the molded body can be improved.
窯業原料の最大粒径は、特に限定されないが、積層ピッチが１００μｍの場合、好ましくは、０．０１〜２００μｍであり、より好ましくは０．１〜２００μｍであり、更に好ましくは０．１〜１００μｍである。窯業原料の最大粒径が小さすぎると、窯業原料が舞って付加製造方式での成形が難しい傾向にあり、一方、大きすぎると成形体の密度が小さくなる傾向にある。従って、上記の範囲が窯業原料の最大粒径として好ましい。 The maximum particle size of the ceramic raw material is not particularly limited, but when the lamination pitch is 100 μm, it is preferably 0.01 to 200 μm, more preferably 0.1 to 200 μm, and still more preferably 0.1 to 100 μm. It is. If the maximum particle size of the ceramic raw material is too small, the ceramic raw material will flutter and tend to be difficult to mold in the additive manufacturing method, while if too large, the density of the molded body tends to be small. Therefore, the above range is preferable as the maximum particle size of the ceramic raw material.
窯業原料における粒度分布は、特に限定されない。好ましくは、粗粒が６０〜８０質量部、微粒が４０〜２０質量部とすることができ、より好ましくは、粗粒が６５〜８０質量部、微粒が３５〜２０質量部とすることができ、更に好ましくは、粗粒が７０〜８０質量部、微粒が３０〜２０質量部とすることができる。この範囲とすると、成形体の密度が向上するから好ましい。 The particle size distribution in the ceramic material is not particularly limited. Preferably, coarse particles can be 60 to 80 parts by mass, fine particles can be 40 to 20 parts by mass, and more preferably, coarse particles can be 65 to 80 parts by mass and fine particles can be 35 to 20 parts by mass. More preferably, the coarse particles can be 70 to 80 parts by mass and the fine particles can be 30 to 20 parts by mass. This range is preferable because the density of the molded body is improved.
ここで、「粗粒」とは積層ピッチが１００μｍの場合、沈降法で求められる粒子径が５０μｍ以上１００μｍ以下の粒子を意味する。「微粒」とは沈降法で求められる粒子径が０．０１μｍ以上５μｍ以下の粒子を意味する。 Here, “coarse particles” mean particles having a particle diameter of 50 μm or more and 100 μm or less determined by a sedimentation method when the lamination pitch is 100 μm. “Fine particles” means particles having a particle size of 0.01 μm or more and 5 μm or less determined by a sedimentation method.
窯業原料の粉末粒度は、造粒により調整してもよい。造粒方法としては特に限定されず、公知の方法を適宜選択できる。例えば、湿式造粒、乾式造粒を採用することができる。造粒した場合に、粉体層を圧縮することで圧密にして充填性を上げて密度向上できる。 You may adjust the powder particle size of a ceramic raw material by granulation. It does not specifically limit as a granulation method, A well-known method can be selected suitably. For example, wet granulation and dry granulation can be employed. In the case of granulation, the powder layer can be compacted by compressing the powder layer to increase the filling property and improve the density.
窯業原料の安息角は、特に限定されないが、好ましくは、２０〜７０度であり、より好ましくは３０〜７０度であり、更に好ましくは３０〜６０度である。この範囲であると、窯業原料の流動性が適切な範囲となり、付加製造方式による積層状態が良好となる。 Although the angle of repose of the ceramic raw material is not particularly limited, it is preferably 20 to 70 degrees, more preferably 30 to 70 degrees, and further preferably 30 to 60 degrees. Within this range, the fluidity of the ceramic raw material will be in an appropriate range, and the lamination state by the additive manufacturing method will be good.
安息角は、パウダーテスター（ホソカワミクロン社製）ＴＹＰＥ ＰＴ−Ｅにて測定できる。 The angle of repose can be measured with a powder tester (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) TYPE PT-E.
窯業原料のせん断応力は、特に限定されないが、好ましくは、４０ｋＰａ以上である。なお、通常は、１００ｋＰａ以下である。
ここで、せん断応力は以下のように測定された値である。すなわち、（株）ナノシーズ製 粉体せん断力測定装置ＮＳ−Ｓ５００型にて測定した値である。なお、測定条件としては、試料を５０ｇとし、荷重は５０Ｎ、１００Ｎ、１５０Ｎとする。
The shear stress of the ceramic raw material is not particularly limited, but is preferably 40 kPa or more. Usually, it is 100 kPa or less.
Here, the shear stress is a value measured as follows. That is, it is a value measured with a nano-seeds powder shear force measuring apparatus NS-S500 type. As measurement conditions, the sample is 50 g, and the load is 50 N, 100 N, and 150 N.
窯業原料の内部摩擦は、特に限定されないが、好ましくは、３０〜４０である。
ここで、内部摩擦は以下のように測定された値である。すなわち、（株）ナノシーズ製 粉体せん断力測定装置ＮＳ−Ｓ５００型にて測定した値である。なお、測定条件としては、試料を５０ｇとし、荷重は５０Ｎ、１００Ｎ、１５０Ｎとする。
The internal friction of the ceramic raw material is not particularly limited, but is preferably 30 to 40.
Here, the internal friction is a value measured as follows. That is, it is a value measured with a nano-seeds powder shear force measuring device NS-S500 type. As measurement conditions, the sample is 50 g, and the load is 50 N, 100 N, and 150 N.
窯業原料に水溶性高分子が添加されていてもよい。水溶性高分子としては特に限定されず、公知の水溶性高分子が用いられる。例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、メチルセルロース、ゼラチン、カゼイン、アラビアゴム、ポリビニルピロリドン、プルラン、ヒプロメロース、エチルセルロース等を挙げることができる。これらの水溶性高分子は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。 A water-soluble polymer may be added to the ceramic raw material. The water-soluble polymer is not particularly limited, and a known water-soluble polymer is used. Examples thereof include polyvinyl alcohol (PVA), methyl cellulose, gelatin, casein, gum arabic, polyvinyl pyrrolidone, pullulan, hypromellose, ethyl cellulose and the like. These water-soluble polymers may be used alone or in a combination of two or more.
水溶性高分子の添加量については、特に限定されない。窯業原料（無機材）１００質量部に対して、好ましくは、０〜３０質量部であり、より好ましくは０〜２０質量部であり、更に好ましくは０〜１０質量部である。 The addition amount of the water-soluble polymer is not particularly limited. Preferably it is 0-30 mass parts with respect to 100 mass parts of ceramic raw materials (inorganic materials), More preferably, it is 0-20 mass parts, More preferably, it is 0-10 mass parts.
本発明で好ましく用いられるポリビニルアルコールには、ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られるポリビニルアルコール（無変性）、末端をカチオン変性したポリビニルアルコール、アニオン性基を有するアニオン変性ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコールも含まれる。 The polyvinyl alcohol preferably used in the present invention includes modified polyvinyl alcohols such as polyvinyl alcohol obtained by hydrolyzing polyvinyl acetate (unmodified), cation-modified polyvinyl alcohol, and anion-modified polyvinyl alcohol having an anionic group. Is also included.
ポリビニルアルコールの平均重合度は特に限定されない。平均重合度は、好ましくは１０００以下であり、より好ましくは６００以下であり、更に好ましくは４００以下である。また、平均重合度は、通常１００以上である。この範囲内であると、ポリビニルアルコールの溶解性が高くなり、成形体の保形性が高くなる傾向にある。 The average degree of polymerization of polyvinyl alcohol is not particularly limited. The average degree of polymerization is preferably 1000 or less, more preferably 600 or less, and still more preferably 400 or less. The average degree of polymerization is usually 100 or more. Within this range, the solubility of the polyvinyl alcohol tends to be high, and the shape retention of the molded product tends to be high.
ポリビニルアルコールのケン化度は、特に限定されない。ケン化度は、好ましくは６０〜９９モル％であり、より好ましくは７５〜９８モル％であり、更に好ましくは８５〜９５モル％である。この範囲内であると、ポリビニルアルコールの溶解性が高くなり、成形体の保形性が高くなる傾向にある。 The degree of saponification of polyvinyl alcohol is not particularly limited. The saponification degree is preferably 60 to 99 mol%, more preferably 75 to 98 mol%, still more preferably 85 to 95 mol%. Within this range, the solubility of the polyvinyl alcohol tends to be high, and the shape retention of the molded product tends to be high.
カチオン変性ポリビニルアルコールとしては、特に限定されず、公知のカチオン変性ポリビニルアルコールを幅広く用いることができる。例えば、第一〜三級アミノ基や第四級アンモニウム基をポリビニルアルコールの主鎖または側鎖中に有するポリビニルアルコールであり、カチオン性基を有するエチレン性不飽和単量体と酢酸ビニルとの共重合体をケン化することにより得られるカチオン変性ポリビニルアルコールを用いることができる。 The cation-modified polyvinyl alcohol is not particularly limited, and a wide variety of known cation-modified polyvinyl alcohols can be used. For example, polyvinyl alcohol having a primary to tertiary amino group or quaternary ammonium group in the main chain or side chain of polyvinyl alcohol, which is a copolymer of an ethylenically unsaturated monomer having a cationic group and vinyl acetate. Cationic modified polyvinyl alcohol obtained by saponifying the polymer can be used.
ここで、カチオン性基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、トリメチル−（２−アクリルアミド−２，２−ジメチルエチル）アンモニウムクロライド、トリメチル−（３−アクリルアミド−３，３−ジメチルプロピル）アンモニウムクロライド、Ｎ−ビニルイミダゾール、Ｎ−ビニル−２−メチルイミダゾール、Ｎ−（３−ジメチルアミノプロピル）メタクリルアミド、ヒドロキシルエチルトリメチルアンモニウムクロライド、トリメチル−（２−メタクリルアミドプロピル）アンモニウムクロライド、Ｎ−（１，１−ジメチル−３−ジメチルアミノプロピル）アクリルアミド等が挙げられる。カチオン変性ポリビニルアルコールのカチオン変性基含有単量体の比率は、特に限定されない。 Here, examples of the ethylenically unsaturated monomer having a cationic group include trimethyl- (2-acrylamide-2,2-dimethylethyl) ammonium chloride, trimethyl- (3-acrylamide-3,3-dimethylpropyl). ) Ammonium chloride, N-vinylimidazole, N-vinyl-2-methylimidazole, N- (3-dimethylaminopropyl) methacrylamide, hydroxylethyltrimethylammonium chloride, trimethyl- (2-methacrylamideamidopropyl) ammonium chloride, N- (1,1-dimethyl-3-dimethylaminopropyl) acrylamide and the like. The ratio of the cation-modified group-containing monomer of the cation-modified polyvinyl alcohol is not particularly limited.
アニオン変性ポリビニルアルコールは、特に限定されず、公知のアニオン変性ポリビニルアルコールを幅広く用いることができる。例えば、マレイン酸変性ポリビニルアルコール、イタコン酸変性ポリビニルアルコール、アクリル酸変性ポリビニルアルコール、メタククリル酸変性ポリビニルアルコール、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸変性ポリビニルアルコール等が挙げられる。 The anion-modified polyvinyl alcohol is not particularly limited, and a wide variety of known anion-modified polyvinyl alcohols can be used. Examples thereof include maleic acid-modified polyvinyl alcohol, itaconic acid-modified polyvinyl alcohol, acrylic acid-modified polyvinyl alcohol, methacrylic acid-modified polyvinyl alcohol, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid-modified polyvinyl alcohol.
ノニオン変性ポリビニルアルコールとしては、特に限定されず、公知のノニオン変性ポリビニルアルコールを幅広く用いることができる。例えば、ポリアルキレンオキサイド基をビニルアルコールの一部に付加したポリビニルアルコール誘導体、疎水性基を有するビニル化合物とビニルアルコールとのブロック共重合体等が挙げられる。 The nonionic modified polyvinyl alcohol is not particularly limited, and a wide variety of known nonionic modified polyvinyl alcohols can be used. Examples thereof include a polyvinyl alcohol derivative obtained by adding a polyalkylene oxide group to a part of vinyl alcohol, a block copolymer of a vinyl compound having a hydrophobic group and vinyl alcohol, and the like.
なお、ポリビニルアルコールは、重合度や変性の種類違いなど２種類以上を併用することもできる。 In addition, polyvinyl alcohol can also use 2 or more types together, such as a polymerization degree and a different kind of modification | denaturation.
窯業原料のゆるみかさ密度は、特に限定されない。窯業原料のゆるみかさ密度は、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ３以上であり、より好ましくは０．７ｇ／ｃｍ３以上であり、更に好ましくは１．０ｇ／ｃｍ３以上である。また、窯業原料のゆるみかさ密度は、通常２．０ｇ／ｃｍ３以下である。この範囲内であると、窯業原料の充填性が適切な範囲となり、付加製造方式による積層状態が良好となる。 The loose bulk density of the ceramic material is not particularly limited. The loose bulk density of the ceramic raw material is preferably 0.5 g / cm 3 or more, more preferably 0.7 g / cm 3 or more, and further preferably 1.0 g / cm 3 or more. Moreover, the loose bulk density of the ceramic raw material is usually 2.0 g / cm 3 or less. Within this range, the filling property of the ceramic raw material becomes an appropriate range, and the laminated state by the additive manufacturing method becomes good.
本発明におけるゆるみかさ密度とは、粉体を所定の容器内に自然落下させた状態の充填密度であり、粉体特性測定器を用いて以下の方法で測定した値である。具体的には、パウダーテスター（ホソカワミクロン社製）ＴＹＰＥ ＰＴ−Ｅにて測定した値を採用することができる。 The loose bulk density in the present invention is a packing density in a state where the powder is naturally dropped into a predetermined container, and is a value measured by the following method using a powder characteristic measuring instrument. Specifically, a value measured with a powder tester (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) TYPE PT-E can be employed.
窯業原料に硬化促進剤が添加されていてもよい。硬化促進剤としては特に限定されず、公知の硬化促進剤が用いられる。例えば、粘土、半水石膏、セメントが用いられる。これらの硬化促進剤は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。硬化促進剤は、成形体中の水を吸収し、成形体の硬度の向上に寄与する。但し、粘土等は、上述の可塑性原料とも考えることができるため、窯業原料（無機材）の全体の１０質量部未満であることが好ましい。また、硬化の際に加熱を行ってもよい。 A hardening accelerator may be added to the ceramic material. It does not specifically limit as a hardening accelerator, A well-known hardening accelerator is used. For example, clay, hemihydrate gypsum, or cement is used. These curing accelerators may be used alone or in combination of two or more. A hardening accelerator absorbs the water in a molded object, and contributes to the improvement of the hardness of a molded object. However, since clay etc. can be considered also as the above-mentioned plastic raw material, it is preferable that it is less than 10 mass parts of the whole ceramic raw material (inorganic material). Moreover, you may heat in the case of hardening.
本発明において、窯業原料の混合の仕方は特に限定されない。乾式混合及び湿式混合のいずれも採用することができる。製造の効率化の観点から乾式混合が好ましい。なお、乾式混合する前にあらかじめ粒度分布の既知の原料を選定しておくことが好ましい。 In the present invention, the method of mixing the ceramic raw materials is not particularly limited. Both dry mixing and wet mixing can be employed. Dry mixing is preferred from the viewpoint of production efficiency. In addition, it is preferable to select a raw material having a known particle size distribution in advance before dry mixing.
〔２〕成形体の製造方法
本発明の成形体の製造方法は、（１）本発明の窯業原料を用いて所定厚みの粉体層を形成する粉体層形成工程、及び（２）粉体層の所定領域に液体を吹き付ける吹き付け工程を順に繰り返し、積層して成形体を形成することを特徴とする。
[2] Manufacturing method of molded body The manufacturing method of the molded body of the present invention includes (1) a powder layer forming step of forming a powder layer having a predetermined thickness using the ceramic raw material of the present invention, and (2) powder. A spraying step of spraying a liquid onto a predetermined region of the layer is repeated in order and laminated to form a compact.
図１〜６を参照しつつ、成形体の製造方法について説明する。 The manufacturing method of a molded object is demonstrated referring FIGS.
（２−１）粉体層形成工程
粉体層形成工程では、窯業原料を用いて所定厚みの粉体層１を形成する（図１参照）。この際に、通常は、リコーターを用いて窯業原料を敷き詰めて粉体層１を形成する。
この工程は、例えば具体的には、次のように行われる。まず、成形装置の基台３の鉛直上側（ｚ軸方向上側）に、窯業原料（立体造形用混合粉体）が例えば厚さ０．０１〜５ｍｍの層状に充填される。次に窯業原料は篦等によって擦り切られて所望の厚みの粉体層１とされる。
積層ピッチは、大型の成形体を作製するためには、０．１〜５ｍｍが好ましい。この範囲とすることで、製造スピードの効率化が図られる。
なお、窯業原料を敷き詰めた後に、粉体層１を圧縮してもよい。
(2-1) Powder Layer Forming Step In the powder layer forming step, the
This step is specifically performed as follows, for example. First, a ceramic raw material (mixed powder for three-dimensional modeling) is filled in, for example, a layer having a thickness of 0.01 to 5 mm on the vertical upper side (upper side in the z-axis direction) of the
The stacking pitch is preferably 0.1 to 5 mm in order to produce a large molded body. By making it within this range, the production speed can be improved.
Note that the
（２−１）吹き付け工程
吹き付け工程では、粉体層１の所定領域に液体７を吹き付ける（図２参照）。粉体層１において固化されるべき部分、すなわち成形対象となる立体造形物の一部に相当する位置に対してヘッド５から液体（造形液）７が射出（滴下）され、その部分が層状の固化物として形成される。図２においては、粉体層１のうち固化された部分を斜線で示している。
(2-1) Spraying process In the spraying process, the
この際、ヘッド駆動機構により基台３に対してヘッド５がｘｙ平面内を移動させられつつ、液体７が射出されることで、成形対象となる立体造形物の一部に相当する層状の固化物が形成される。
At this time, the
ここで液体７について説明する。水溶性高分子を含有している窯業原料を用いた場合には、液体７としては、溶媒のみ、又は水溶性高分子を溶媒に溶解させた溶液を用いることができる。
水溶性高分子を含有していない窯業原料を用いた場合には、液体７としては、水溶性高分子を溶媒に溶解させた溶液を用いる。
Here, the
When a ceramic raw material not containing a water-soluble polymer is used, as the
ここで用いられる液体７に含有される可能性のある水溶性高分子としては、上述の〔１〕窯業原料において記載された水溶性高分子を好適に使用することができる。窯業原料に、水溶性高分子を含有しているものを使用する場合には、窯業原料に含まれる水溶性高分子と、溶液に含まれる水溶性高分子とは同一種であっても異種であってもよい。また、溶液に含有される水溶性高分子は、単一種で用いてもよく、また、２種以上併用してもよい。
As the water-soluble polymer that may be contained in the
溶媒は、特に限定されない。例えば、水を用いることができる。また、水と他の溶媒の混合溶媒としてもよい。他の溶媒は、無機溶媒、有機溶媒のいずれでもよく、例えば、具体的には、アルコール、ケトン等の溶媒が挙げられる。このように、水と他の溶媒との混合溶媒とする場合には、水の含有量は特に限定されない。水の含有量は、混合溶媒全体を１００質量部とした場合に、好ましくは１〜９９質量部、更に好ましくは３０〜９９質量部、特に好ましくは５０〜９９質量部である。 The solvent is not particularly limited. For example, water can be used. Moreover, it is good also as a mixed solvent of water and another solvent. The other solvent may be either an inorganic solvent or an organic solvent, and specific examples include solvents such as alcohol and ketone. Thus, when it is set as the mixed solvent of water and another solvent, content of water is not specifically limited. The content of water is preferably 1 to 99 parts by mass, more preferably 30 to 99 parts by mass, and particularly preferably 50 to 99 parts by mass when the total mixed solvent is 100 parts by mass.
溶液の濃度は、特に限定されないが、溶媒１００質量部に対して、好ましくは水溶性高分子が０〜２０質量部、更に好ましくは水溶性高分子が０〜１０質量部、特に好ましくは水溶性高分子が０〜５質量部である。溶液の濃度が好ましい範囲内にあるときは、ヘッド５のノズルからの射出状態が良好となる。
The concentration of the solution is not particularly limited, but is preferably 0 to 20 parts by mass of the water-soluble polymer, more preferably 0 to 10 parts by mass of the water-soluble polymer, and particularly preferably water-soluble with respect to 100 parts by mass of the solvent. The polymer is 0 to 5 parts by mass. When the concentration of the solution is within a preferable range, the injection state from the nozzles of the
本製造方法では、粉体層形成工程、及び吹き付け工程を順に繰り返し（図３〜図４参照）、図５の状態となり、図５の状態から図６のような成形体９が取り出される。
In this manufacturing method, the powder layer forming step and the spraying step are repeated in order (see FIGS. 3 to 4), and the state shown in FIG. 5 is obtained, and the molded
詳細には、基台３が鉛直下方（ｚ軸方向下方）に、層状の固形物の各層に対応する厚さ分だけ下降させされる。以下、粉体層形成工程、及び吹き付け工程が繰り返されることにより、層状の固化物が順次積層されて立体的な造形物が成形されてゆき、固化されなかった窯業原料が取り除かれることで成形体９（立体造形物）が得られる。
Specifically, the
このように製造された成形体９は焼成することにより、陶磁器やセラミック製品とすることができる。
The molded
〔３〕成形体
本発明の成形体は、上述の窯業原料を用いて所定厚みの粉体層を形成する粉体層形成工程、及び（２）粉体層の所定領域に液体を吹き付ける吹き付け工程を順に繰り返し、積層して得られる。
[3] Molded body The molded body of the present invention includes a powder layer forming step of forming a powder layer having a predetermined thickness using the above-mentioned ceramic raw material, and (2) a spraying step of spraying a liquid onto a predetermined region of the powder layer. Are sequentially repeated to obtain a laminate.
成形体のゴム硬度計で測定した硬度は特に限定されないが、好ましくは１０以上であり、より好ましくは５０以上であり、更に好ましくは８０以上である。なお、成形体の硬度は、通常１００以下である。
硬度をこの範囲内とすることで、固化されなかった窯業原料が取り除いて成形体を取り出すときのハンドリング性が良好となる。
ここで、硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３Ａ ＩＳＯ ７６１９Ａに準拠するＴＹＰＥ Ａゴム硬度計により測定できる。
Although the hardness measured with the rubber hardness meter of the molded product is not particularly limited, it is preferably 10 or more, more preferably 50 or more, and further preferably 80 or more. In addition, the hardness of a molded object is 100 or less normally.
By setting the hardness within this range, the handling properties when the ceramic material not solidified is removed and the molded body is taken out are improved.
Here, the hardness can be measured with a TYPE A rubber hardness meter in accordance with JIS K6253A ISO 7619A.
成形体の曲げ強度は特に限定されないが、好ましくは０．４ＭＰａ以上であり、より好ましくは１ＭＰａ以上であり、更に好ましくは２ＭＰａ以上である。
なお、成形体の曲げ強度は、通常２０ＭＰａ以下である。
曲げ強度をこの範囲内とすることで、固化されなかった窯業原料を取り除いて、成形体を取り出すときのハンドリング性が良好となる。
Although the bending strength of a molded object is not specifically limited, Preferably it is 0.4 Mpa or more, More preferably, it is 1 Mpa or more, More preferably, it is 2 Mpa or more.
In addition, the bending strength of a molded object is 20 MPa or less normally.
By setting the bending strength within this range, the handling property when removing the molded material after removing the solidified ceramic material is improved.
成形体のかさ密度は特に限定されないが、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ３以上であり、より好ましくは０．８ｇ／ｃｍ３以上であり、更に好ましくは１．０ｇ／ｃｍ３以上である。
なお、成形体のかさ密度は、通常２．０ｇ／ｃｍ３以下である。
かさ密度をこの範囲内とすることで、固化されなかった窯業原料を取り除いて、成形体を取り出すときのハンドリング性が良好となる。
なお、かさ密度は、質量と体積を測定して、これらから算出した値である。
Although the bulk density of a molded object is not specifically limited, Preferably it is 0.5 g / cm < 3 > or more, More preferably, it is 0.8 g / cm < 3 > or more, More preferably, it is 1.0 g / cm < 3 > or more.
In addition, the bulk density of a molded object is 2.0 g / cm < 3 > or less normally.
By making the bulk density within this range, the handling property when removing the ceramic material that has not been solidified and taking out the molded article becomes good.
The bulk density is a value calculated by measuring mass and volume.
成形体の空隙率は、特に限定されない。空隙率は、好ましくは８０％以下であり、より好ましくは６０％以下であり、更に好ましくは５０％以下である。
空隙率をこの範囲内とすることで、幅広い用途に実用可能な成形体となる。
なお、空隙率は、かさ密度と真比重より算出できる。
The porosity of the molded body is not particularly limited. The porosity is preferably 80% or less, more preferably 60% or less, and still more preferably 50% or less.
By setting the porosity within this range, a molded body that can be used in a wide range of applications can be obtained.
The porosity can be calculated from the bulk density and true specific gravity.
成形体は、さらに加圧して密度を向上させてもよい。加圧方法としては特に限定されず、公知の方法を広く適用することができる。例えば、平板プレス、ロールプレス、ＣＩＰ（Ｃｏｌｄ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）等が挙げられる。 The molded body may be further pressurized to improve the density. It does not specifically limit as a pressurization method, A well-known method can be applied widely. For example, a flat plate press, a roll press, CIP (Cold Isostatic Press), etc. are mentioned.
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
１．可塑性原料の割合の検討
＜実験例１〜９＞
粘土質原料に本山蛙目、仮焼粘土にモロカイト、長石に増井長石の３種の原料を粒度１００μｍ以下に調整し下記表１の水準で混合した。市販３ＤプリンタＰｒｏＪｅｔ１６０（３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製）で５ｃｍ角、厚み１ｃｍの成形体（積層造形物）を造形したときの粉末層の積層の可否を確認した。なお、結合材としてはポリビニルアルコール（ケン化度８５モル％、平均重合度３００）を粘土質原料１００質量部に対して、１０質量部を用いた。
実験例１〜９の条件と結果を表１に記載する。評価は以下の通りである。なお、実験例１〜７が実施例であり、実験例８〜９は比較例である。
○：造形は良好であり、積層面の状態も良好である。
△：造形は可能であるが積層面が荒れやすい。
×：造形、積層とも不可である。
1. Examination of ratio of plastic raw material <Experimental examples 1 to 9>
Three raw materials were adjusted to a particle size of 100 μm or less, and mixed at the level shown in Table 1 below. It was confirmed whether or not the powder layer could be stacked when a 5 cm square and 1 cm thick molded body (laminated model) was modeled with a commercially available 3D printer ProJet160 (manufactured by 3D Systems). In addition, 10 mass parts of polyvinyl alcohol (saponification degree 85 mol%, average polymerization degree 300) was used as a binder with respect to 100 mass parts of clayey raw materials.
The conditions and results of Experimental Examples 1 to 9 are shown in Table 1. The evaluation is as follows. Experimental examples 1 to 7 are examples, and experimental examples 8 to 9 are comparative examples.
○: Modeling is good and the state of the laminated surface is also good.
(Triangle | delta): Although modeling is possible, a laminated surface tends to be rough.
X: Neither modeling nor lamination is possible.
表１の結果から、実験例１〜７までの場合は、造形は可能であった。これらは、付加製造方式の成形体の作製に適していることが確認された。
これらの結果から、可塑性原料を６０質量部以下にすると、付加製造方式の成形体の作製に適していることが分かった。特に、可塑性原料を３０質量部以下にすると、付加製造方式の成形体の作製に最適であることが分かった。
From the results of Table 1, modeling was possible in the case of Experimental Examples 1 to 7. These were confirmed to be suitable for the production of a molded article of the additive manufacturing method.
From these results, it was found that when the plastic raw material was 60 parts by mass or less, it was suitable for the production of a molded article of the additive production method. In particular, it was found that when the plastic raw material is 30 parts by mass or less, it is optimal for the production of a molded article of the additive production method.
２．安息角の検討
パウダーテスター（ホソカワミクロン社製）ＴＹＰＥ ＰＴ−Ｅにて測定した安息角が３０〜８０度の窯業原料にて市販３ＤプリンタＰｒｏＪｅｔ１６０（３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製）で５ｃｍ角、厚み１ｃｍの成形体を造形したときの粉末層の積層の可否を確認した。なお、結合材としてはポリビニルアルコール（ケン化度８５モル％、平均重合度３００）を無機原料１００質量部に対して、１０質量部を用いた。
なお、安息角は、微粒子混合割合を変えて調整した。
実験例１０〜１５の条件と結果を表２に記載する。評価は以下の通りである。なお、実験例１１〜１５が実施例であり、実験例１０は参考例である。
◎：粉体層の積層状態は非常に良好である。
○：粉体層の積層状態は良好である。
△：粉体層の積層状態はやや不良である。
2. Examination of repose angle Molded product of 5cm square and 1cm thickness with 3D printer ProJet160 (manufactured by 3D Systems) using ceramic test material with repose angle measured by powder tester (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) TYPE PT-E of 30-80 degrees It was confirmed whether or not the powder layer could be stacked when the was shaped. In addition, 10 mass parts of polyvinyl alcohol (saponification degree 85 mol%, average polymerization degree 300) was used as a binder with respect to 100 mass parts of inorganic raw materials.
The angle of repose was adjusted by changing the mixing ratio of the fine particles.
The conditions and results of Experimental Examples 10 to 15 are shown in Table 2. The evaluation is as follows. Experimental examples 11 to 15 are examples, and experimental example 10 is a reference example.
(Double-circle): The lamination | stacking state of a powder layer is very favorable.
○: The layered state of the powder layer is good.
(Triangle | delta): The lamination | stacking state of a powder layer is a little inferior.
表２の結果から、実験例１１〜１５までの場合は、粉体層の積層状態は良好であり、付加製造方式の成形体の作製に適していることが確認された。なお、実験例１０においても用途によっては付加製造方式の作製には適する場合があることが確認された。
これらの結果から、安息角を７０度以下にすると、付加製造方式の成形体の作製により適していることが分かった。特に、安息角を４０〜６０度にすると、付加製造方式の成形体の作製に最適であることが分かった。
From the results of Table 2, in the case of Experimental Examples 11 to 15, it was confirmed that the laminated state of the powder layer was good and suitable for the production of a molded article of the additive production method. In Experimental Example 10, it was confirmed that it may be suitable for the production of an additive manufacturing method depending on the application.
From these results, it has been found that when the angle of repose is set to 70 degrees or less, it is more suitable for production of a molded article of an additive manufacturing method. In particular, it has been found that when the angle of repose is 40 to 60 degrees, it is optimal for the production of a molded article of the additive manufacturing method.
３．粒度の検討
＜実験例１６〜１９＞
最大粒度が下記表３の窯業原料にて、簡易積層造形装置を使用して（５ｃｍ角、厚み１ｃｍ）の成形体を造形したときの成形体のかさ密度を測定した。
原料としては、粘土質原料に本山蛙目１０質量部、仮焼粘土にモロカイト４０質量部、長石に増井長石４０質量部を用い、これらの最大粒度が表３の値になるように調整した。なお、結合材としてはポリビニルアルコール（ケン化度８５モル％、平均重合度３００）を無機原料１００質量部に対して、１０質量部を用いた。
なお、簡易積層造形装置は、金型からなる粉積層部と、粉を積層するためのローラーと、プリンターヘッドとを備えている。粉積層部にローラーによって粉を積層して結合材により固めた後に、おもりを載せて圧縮加圧操作できる装置である。
3. Examination of particle size <Experimental Examples 16 to 19>
The bulk density of the molded body when a molded body having a maximum particle size of 5 cm square and 1 cm thickness was modeled using a simple layered manufacturing apparatus with the ceramic raw materials shown in Table 3 below.
As raw materials, 10 parts by mass of Motoyama Sasame was used as a clay raw material, 40 parts by mass of morokite as calcined clay, and 40 parts by mass of Masui feldspar as feldspar, and the maximum particle sizes were adjusted to the values shown in Table 3. In addition, 10 mass parts of polyvinyl alcohol (saponification degree 85 mol%, average polymerization degree 300) was used as a binder with respect to 100 mass parts of inorganic raw materials.
The simple layered manufacturing apparatus includes a powder stacking unit made of a mold, a roller for stacking powder, and a printer head. This is an apparatus that can compress and pressurize a weight after laminating powder on a powder laminating section with a roller and hardening with a binder.
実験例１６〜１９の条件と結果を表３に記載する。結果として、成形体のかさ密度を示す。なお、実験例１６〜１９が実施例である。 The conditions and results of Experimental Examples 16 to 19 are shown in Table 3. As a result, the bulk density of the molded body is shown. Experimental examples 16 to 19 are examples.
表３の結果から、実験例１６〜１９までの場合は、最大粒度は、付加製造方式には実用的であることが確認された。すなわち、最大粒度を、積層ピッチの２倍以下にすると、かさ密度が付加製造方式に適した成形体を作製できることが分かった。 From the results of Table 3, it was confirmed that in the case of Experimental Examples 16 to 19, the maximum particle size was practical for the additive production method. That is, it has been found that when the maximum particle size is set to not more than twice the stacking pitch, a molded body having a bulk density suitable for the additive manufacturing method can be produced.
４．水溶性高分子の検討
＜実験例２０〜２３＞
モロカイト５０質量部、増井長石５０質量部の原料調合系に、各種ＰＶＡ（日本合成社製）を１０質量部添加して粉末原料を調製した。市販３ＤプリンタＰｒｏＪｅｔ１６０（３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製）で５ｃｍ角、厚み１ｃｍの成形体を造形し、造形１時間後の成形体硬さをＪＩＳ Ｋ６２５３Ａ ＩＳＯ ７６１９Ａに準拠するＴＹＰＥ Ａゴム硬度計で測定した。
4). Examination of water-soluble polymer <Experimental Examples 20 to 23>
A powder raw material was prepared by adding 10 parts by mass of various PVA (manufactured by Nippon Gosei Co., Ltd.) to a raw material preparation system of 50 parts by mass of molocite and 50 parts by mass of Masui feldspar. A molded product having a size of 5 cm square and a thickness of 1 cm was formed with a commercially available 3D printer ProJet160 (manufactured by 3D Systems), and the hardness of the molded
実験例２０〜２３の条件と結果を表４に記載する。なお、実験例２０〜２３が実施例である。ここでは、成形体の保形性によって評価している。 The conditions and results of Experimental Examples 20 to 23 are shown in Table 4. Experimental examples 20 to 23 are examples. Here, the evaluation is based on the shape retention of the molded body.
表４の結果から、実験例２０〜２３までの成形体の硬さは、付加製造方式の成形体としては実用的であることが確認された。
さらに、ケン化度８０モル％以上のものを用いた実験例２０、２２、２３は保形性が高かった。特に、ケン化度８５モル％以上で重合度が４００以下のものを用いた実験例２２、２３は保形性が非常に高かった。
From the results in Table 4, it was confirmed that the hardness of the molded bodies of Experimental Examples 20 to 23 was practical as a molded body of the additive manufacturing method.
Furthermore, Experimental Examples 20, 22, and 23 using those having a saponification degree of 80 mol% or more had high shape retention. In particular, Experimental Examples 22 and 23 using those having a saponification degree of 85 mol% or more and a polymerization degree of 400 or less had very high shape retention.
５．硬化促進剤の検討
＜実験例２４〜２６＞
モロカイト５０質量部、増井長石５０質量部の原料調合系に各種硬化促進剤を５質量部添加し、市販３ＤプリンタＰｒｏＪｅｔ１６０（３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製）で５ｃｍ角、厚み１ｃｍの成形体を造形し、造形後に１時間経過した成形体の硬さをＪＩＳ Ｋ６２５３Ａ ＩＳＯ ７６１９Ａに準拠するＴＹＰＥ Ａゴム硬度計で測定した。
5. Examination of curing accelerator <Experimental Examples 24-26>
5 parts by mass of various curing accelerators are added to a raw material blending system of 50 parts by mass of molocite and 50 parts by mass of Masui feldspar, and a molded body of 5 cm square and 1 cm thickness is formed with a commercially available 3D printer ProJet160 (manufactured by 3D Systems). The hardness of the molded body that was later passed for 1 hour was measured with a TYPE A rubber hardness meter conforming to JIS K6253A ISO 7619A.
実験例２４〜２６の条件と結果を表５に記載する。なお、実験例２４〜２６が実施例である。ここでは、成形体の保形性によって評価している。 The conditions and results of Experimental Examples 24-26 are shown in Table 5. Experimental examples 24-26 are examples. Here, the evaluation is based on the shape retention of the molded body.
表５の結果から、実験例２４〜２６までの成形体の硬さは、付加製造方式の成形体としては実用的であることが確認された。特に、促進硬化剤を添加した実験例２５〜２６は、成形体の硬さが向上した。 From the results in Table 5, it was confirmed that the hardness of the molded bodies of Experimental Examples 24 to 26 was practical as a molded body of the additive manufacturing method. In particular, in Experimental Examples 25 to 26 in which the accelerated curing agent was added, the hardness of the molded body was improved.
６．成形体の硬さの検討
＜実験例２７〜３１＞
粘土質原料に本山蛙目、仮焼粘土にモロカイト、長石に増井長石の３種の原料を使用し、結合材としてはポリビニルアルコール（ケン化度８５モル％、平均重合度３００）を使用した。市販３ＤプリンタＰｒｏＪｅｔ１６０（３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製）で５ｃｍ角、厚み１ｃｍの成形体を造形し、造形後０~１時間経過した後の成形体の硬さをＪＩＳ Ｋ６２５３Ａ ＩＳＯ ７６１９Ａに準拠するＴＹＰＥ Ａゴム硬度計で測定して、成形体の硬さの異なる試料を用意した。
6). Examination of hardness of molded body <Experimental examples 27 to 31>
Three types of raw materials were used, namely, Motoyama Sasame as the clay raw material, morokite as the calcined clay, and Masui feldspar as the feldspar, and polyvinyl alcohol (saponification degree 85 mol%, average polymerization degree 300) as the binder. A 5 cm square and 1 cm thick molded body is modeled with a commercially available 3D printer ProJet160 (manufactured by 3D Systems), and the hardness of the molded body after 0 to 1 hour has elapsed after molding is TYPE A rubber hardness in accordance with ISO 7619A. Samples with different hardnesses of the compacts were prepared as measured by a meter.
実験例２７〜３１の条件と結果を表６に記載する。なお、実験例２７〜３１が実施例である。ここでは、成形体のハンドリング性によって評価している。
評価としては以下の通りである。
◎：固化されなかった窯業原料が取り除いて成形体を取り出すときのハンドリング性が非常に良好である。
○：固化されなかった窯業原料が取り除いて成形体を取り出すときのハンドリング性が良好である。
△：固化されなかった窯業原料が取り除いて成形体を取り出すときのハンドリング性がやや不良である。
The conditions and results of Experimental Examples 27 to 31 are shown in Table 6. Experimental examples 27 to 31 are examples. Here, the evaluation is based on the handleability of the molded body.
The evaluation is as follows.
(Double-circle): The handling property at the time of removing the ceramic raw material which was not solidified and taking out a molded object is very favorable.
◯: Good handling properties when the ceramic material not solidified is removed and the molded body is taken out.
(Triangle | delta): The handling property when removing the ceramic raw material which was not solidified and taking out a molded object is a little inferior.
表６の結果から、実験例２８〜３１までの場合は、成形体の硬さは、付加製造方式の成形体としては実用的であることが確認された。なお、実験例２７においても用途によっては付加製造方式の成形体としては実用的であることが確認された。 From the results in Table 6, it was confirmed that in the case of Experimental Examples 28 to 31, the hardness of the molded body was practical as a molded body of the additive manufacturing method. In Experimental Example 27, it was confirmed that it was practical as a molded article of an additive manufacturing method depending on the application.
７．成形体への加圧の検討
＜実験例３２＞
実験例３１と同様にして成形体を成形した。
7). Examination of pressurization to molded body <Experimental example 32>
A molded body was molded in the same manner as in Experimental Example 31.
＜実験例３３＞
実験例３２の成形体をラッピングしてＣＩＰ成形機にて再加圧した。この際の圧力は３００ｋｇｆ／ｃｍ２とした。
<Experimental Example 33>
The molded body of Experimental Example 32 was wrapped and re-pressurized with a CIP molding machine. The pressure at this time was 300 kgf / cm 2 .
＜実験例３４＞
実験例３２の成形体をラッピングしてＣＩＰ成形機にて再加圧した。この際の圧力は５００ｋｇｆ／ｃｍ２とした。
<Experimental example 34>
The molded body of Experimental Example 32 was wrapped and re-pressurized with a CIP molding machine. The pressure at this time was 500 kgf / cm 2 .
実験例３２〜３４の条件と結果を表７に記載する。なお、実験例３３〜３４が実施例である。実験例３２は参考例である。ここでは、成形体の密度を評価している。 Table 7 shows the conditions and results of Experimental Examples 32-34. Experimental examples 33 to 34 are examples. Experimental example 32 is a reference example. Here, the density of the molded body is evaluated.
表７の結果から、実験例３３〜３４の成形体の密度は、加圧なしの実験例３２の場合より向上していることが確認された。 From the results in Table 7, it was confirmed that the density of the molded bodies of Experimental Examples 33 to 34 was improved as compared with the case of Experimental Example 32 without pressurization.
８．実施例の効果
本実施例の窯業原料を用いると、付加製造方式において、積層面が荒れることなく、精度のよい成形体を得ることができる。
また、本実施例の製造方法によれば、付加製造方式における実用的な成形体を得ることができる。
また、本実施例の成形体は、焼成することによって陶磁器製品等の実用可能な製品となる。
なお、本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではない。
8). Effect of Example When the ceramic raw material of this example is used, a highly accurate molded body can be obtained without roughening the laminated surface in the additive manufacturing method.
Moreover, according to the manufacturing method of a present Example, the practical molded object in an addition manufacturing system can be obtained.
In addition, the molded body of this example becomes a practical product such as a ceramic product by firing.
In addition, this invention is not limited to the Example demonstrated with the said description and drawing.
本発明は、窯業原料を用いた付加製造技術（３Ｄプリンタ）による立体造形に好適に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used for three-dimensional modeling by an additive manufacturing technique (3D printer) using ceramic materials.
１…粉体層
３…基台
５…ヘッド
７…液体（造形液）
９…成形体
DESCRIPTION OF
9 ... Molded body
Claims (7)
仮焼粘土を５〜６０質量部含み、長石を４０〜７０質量部含み、
安息角が４０度以上７０度以下であることを特徴とする窯業原料。 It is a ceramic raw material for producing a molded body by an additional production method, and when the total amount is 100 parts by mass, the plastic raw material is 50 parts by mass or less ,
5 to 60 parts by mass of calcined clay, 40 to 70 parts by mass of feldspar,
A ceramic material having an angle of repose of not less than 40 degrees and not more than 70 degrees .
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