JP6672874B2 - 三次元造形用支持材、三次元造形用支持材カートリッジ、三次元造形用組成物セット、三次元造形装置、及び三次元造形物の製造方法 - Google Patents

三次元造形用支持材、三次元造形用支持材カートリッジ、三次元造形用組成物セット、三次元造形装置、及び三次元造形物の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6672874B2
JP6672874B2 JP2016031040A JP2016031040A JP6672874B2 JP 6672874 B2 JP6672874 B2 JP 6672874B2 JP 2016031040 A JP2016031040 A JP 2016031040A JP 2016031040 A JP2016031040 A JP 2016031040A JP 6672874 B2 JP6672874 B2 JP 6672874B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radiation
dimensional
support
support material
polyglycerin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2016031040A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017148962A (ja
Inventor
尚 森川
尚 森川
小柳 崇
崇 小柳
氷治 直樹
直樹 氷治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd, Fujifilm Business Innovation Corp filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2016031040A priority Critical patent/JP6672874B2/ja
Priority to US15/222,618 priority patent/US10336908B2/en
Priority to CN201610751541.7A priority patent/CN107097414B/zh
Publication of JP2017148962A publication Critical patent/JP2017148962A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6672874B2 publication Critical patent/JP6672874B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F283/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
    • C08F283/06Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/65Additives macromolecular
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00Materials specially adapted for additive manufacturing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/101Inks specially adapted for printing processes involving curing by wave energy or particle radiation, e.g. with UV-curing following the printing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/102Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions other than those only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • C09D11/34Hot-melt inks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/40Structures for supporting 3D objects during manufacture and intended to be sacrificed after completion thereof

Description

本発明は、三次元造形用支持材、三次元造形用支持材カートリッジ、三次元造形用組成物セット、三次元造形装置、及び三次元造形物の製造方法
に関する。
三次元造形装置は、3Dプリンターとも呼ばれ、例えば、3次元形状の断面形状データに従って、インクジェット法を用いて造形材(モデル材)を配置し、紫外線(UV)又は電子線(EB)等の放射線により硬化することを繰り返して三次元造形物(例えば、工業製品等の部品、人形等の玩具など)を作製する装置が知られている。
三次元造形装置において、自由な形状の造形物に造形するためには、オーバーハング又は天井を形成する場合に、造形材の下部を支える支持部(サポート部)を形成するための支持材(サポート材)が必要となる。
ここで、例えば特許文献1には、SP値の加重平均値9.0から10.3の硬化性樹脂成分を含有してなるインクジェット光造形法における光造形品形成用モデル材、並びに、水溶性単官能エチレン性不飽和単量体、数平均分子量が100から5,000であるポリオキシプロピレングリコール及び水、並びに光重合開始剤を含有してなるインクジェット光造形法における光造形品の光造形時の形状支持用サポート材が開示されている。
また、特許文献2には、水溶性の補助材からなる補助材層を形成し、その定められた部分をレーザー照射により昇華させて除去したのち、その部分に紫外線硬化性で水に不溶性の造形材か、または加熱により液化しその状態から常温に冷却すると固化する造形材を充填し、これを固化させるという工程を繰り返すことにより複数の層からなる積層体を形成し、この積層体を水洗いすることにより補助材層の除去を行い、造形材部分からなる三次元造形物を形成する三次元造形方法が開示されている。
また、特許文献3には、光硬化性樹脂組成物として光未硬化状態で5℃から90℃の範囲内に融解するものを使用し、1層分の光硬化性樹脂組成物を施すその下にある既に光硬化した光硬化層と同じ表面を構成する光硬化性樹脂組成物をその融解温度未満にして固体状態を保ちながら光硬化性樹脂組成物をサポートして光学的に立体造形を行う方法が開示されている。
特開2012−111226号公報 特開平08−300490号公報 特開2000−309057号公報
本発明の課題は、温水溶解性の放射線硬化型化合物を含有するインクジェット用の三次元造形用支持材が、ポリグリセリンの脂肪酸エステル、ポリグリセリンのエチレンオキサイド付加物、及びポリグリセリンのプロピレンオキサイド付加物からなる群より選択されるいずれのポリグリセリン系化合物も含有しない場合に比べ、形状精度に優れた三次元造形物を形成し得る三次元造形用支持材を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。
に係る発明は、
硬化後の化合物が少なくとも40℃以上90℃以下の温水に対して溶解性を示す温水溶解性の放射線硬化型化合物と、
ポリグリセリンの脂肪酸エステル、ポリグリセリンのエチレンオキサイド付加物、及びポリグリセリンのプロピレンオキサイド付加物からなる群より選択される少なくとも1種のポリグリセリン系化合物と、
を含有し、
インクジェット方式により吐出されるインクジェット用の三次元造形用支持材。
に係る発明は、
可塑剤を含有するに記載の三次元造形用支持材。
に係る発明は、
前記ポリグリセリン系化合物の溶融温度が40℃以上70℃以下である又はに記載の三次元造形用支持材。
に係る発明は、
前記放射線硬化型化合物として、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートを含有するのいずれか1に記載の三次元造形用支持材。
に係る発明は、
のいずれか1に記載の三次元造形用支持材を収容した三次元造形用支持材カートリッジ。
に係る発明は、
放射線硬化型の三次元造形材と、
のいずれか1に記載の三次元造形用支持材と、
を有する三次元造形用組成物セット。
に係る発明は、
放射線硬化型の三次元造形材を収容し、前記三次元造形材をインクジェット方式により吐出する第1吐出部と、
のいずれか1に記載の三次元造形用支持材を収容し、前記三次元造形用支持材をインクジェット方式により吐出する第2吐出部と、
吐出した前記三次元造形材及び前記三次元造形用支持材を硬化する放射線を照射する放射線照射部と、
を備える三次元造形装置。
に係る発明は、
前記第2吐出部から吐出されるときの前記三次元造形用支持材の温度が45℃以上85℃以下であるに記載の三次元造形装置。
に係る発明は、
放射線硬化型の三次元造形材をインクジェット方式により吐出し、放射線照射により硬化して、造形物を形成し、
のいずれか1に記載の三次元造形用支持材をインクジェット方式により吐出し、放射線照射により硬化して、前記造形物の少なくとも一部を支持する支持部を形成し、
前記造形物の形成後、前記支持部を60℃以上90℃以下の温水に溶解させて除去する三次元造形物の製造方法。
10に係る発明は、
前記三次元造形用支持材をインクジェット方式により吐出するときの該三次元造形用支持材の温度が45℃以上85℃以下であるに記載の三次元造形物の製造方法。
、又はに係る発明によれば、温水溶解性の放射線硬化型化合物を含有するインクジェット用の三次元造形用支持材が、ポリグリセリンの脂肪酸エステル、ポリグリセリンのエチレンオキサイド付加物、及びポリグリセリンのプロピレンオキサイド付加物からなる群より選択されるいずれのポリグリセリン系化合物も含有しない場合に比べ、形状精度に優れた三次元造形物を形成し得る三次元造形用支持材が提供される。
に係る発明によれば、ポリグリセリン系化合物の溶融温度が70℃を超える場合に比べ、形状精度に優れた三次元造形物を形成し得る三次元造形用支持材が提供される。
に係る発明によれば、温水溶解性の放射線硬化型化合物を含有し、ポリグリセリンの脂肪酸エステル、ポリグリセリンのエチレンオキサイド付加物、及びポリグリセリンのプロピレンオキサイド付加物からなる群より選択されるいずれのポリグリセリン系化合物も含有しない三次元造形用支持材を収容する場合に比べ、形状精度に優れた三次元造形物を形成し得る三次元造形用支持材を収容した三次元造形用支持材カートリッジが提供される。
に係る発明によれば、三次元造形用支持材として、温水溶解性の放射線硬化型化合物を含有し、ポリグリセリンの脂肪酸エステル、ポリグリセリンのエチレンオキサイド付加物、及びポリグリセリンのプロピレンオキサイド付加物からなる群より選択されるいずれのポリグリセリン系化合物も含有しない三次元造形用支持材のみを有する場合に比べ、形状精度に優れた三次元造形物を形成し得る三次元造形用組成物セットが提供される。
、又は10に係る発明によれば、三次元造形用支持材として、温水溶解性の放射線硬化型化合物を含有し、ポリグリセリンの脂肪酸エステル、ポリグリセリンのエチレンオキサイド付加物、及びポリグリセリンのプロピレンオキサイド付加物からなる群より選択されるいずれのポリグリセリン系化合物も含有しない三次元造形用支持材のみを用いる場合に比べ、形状精度に優れた三次元造形物を形成し得る三次元造形装置、又は三次元造形物の製造方法が提供される。
本実施形態に係る三次元造形装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る三次元造形物の製造方法の一例を示す工程図である。 本実施形態に係る三次元造形物の製造方法の一例を示す工程図である。 本実施形態に係る三次元造形物の製造方法の一例を示す工程図である。 実施例において造形装置により走査するための正方形の凸部形状が格子状に配置された造形パターンを有する解像度パターンを示す図である。
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
<三次元造形用支持材>
本実施形態に係る三次元造形用支持材(以下「サポート材」とも称する)は、インクジェット方式により吐出されるインクジェット用のサポート材である。
そして、前記サポート材は、温水溶解性の放射線硬化型化合物と、ポリグリセリンの脂肪酸エステル、ポリグリセリンのエチレンオキサイド付加物、及びポリグリセリンのプロピレンオキサイド付加物からなる群より選択される少なくとも1種のポリグリセリン系化合物と、を含有する。
ここで「温水溶解性」とは、放射線の照射によって硬化した後の化合物が少なくとも40℃以上90℃以下の温水に対して溶解性を示すことを指す。なお、溶解性とは前記温度範囲の温水中に前記硬化した後の化合物を浸漬したときに、溶解して流動性が発現され、硬化された際の形状が維持し得ない状態となることを意味する。
また、本明細書において温水とは、温度が上記範囲である水を指す。
本実施形態によれば、サポート材が前記の構成を満たすことにより、形状精度に優れた三次元造形物を形成し得るサポート材が提供される。
この効果が奏される推定メカニズムは、以下のように推察される。
従来から、放射線硬化型の三次元造形材(以下「モデル材」とも称する)と三次元造形用支持材(サポート材)とを用いて、インクジェット方式の吐出装置により三次元造形物を形成することが行われている。例えば、モデル材をインクジェットにより吐出し放射線照射により硬化して造形物を形成し、またサポート材をインクジェットにより吐出し放射線照射により硬化して支持部を形成し、目的とする形状の造形物を形成した後に、支持部を除去することで三次元造形物が得られる。
ここで、インクジェット用のサポート材には、吐出装置による吐出のときの温度(一般的には45℃以上85℃以下の温度)において、吐出装置から吐出し得る程度の粘度であることが求められる。ただし、その一方では、サポート材により形成される支持部を求められる形状に精度よく形成する観点で、吐出装置から吐出された後であって放射線照射によって硬化するまで、吐出された位置からの移動が抑制されることが求められる。
これに対して本実施形態に係るインクジェット用のサポート材は、前記群より選択されるポリグリセリン系化合物を含む。そのため、吐出の際の温度において吐出装置から吐出し得る程度に低い粘度の流動性を有していても、吐出後においては、サポート材の温度が低下することで粘度が上昇し、その流動性が低下する。これにより、吐出された位置から流動することが低減され、放射線照射によって硬化するまでの間におけるサポート材の移動が抑制されて、形状精度に優れた支持部が形成される。その結果、支持部が形状精度に優れるため、モデル材と共に本実施形態に係るサポート材を用いて形成される三次元造形物は、優れた形状精度が実現される。
また、放射線硬化型化合物と前記群より選択されるポリグリセリン系化合物とを含む本実施形態に係るサポート材は、放射線照射による優れた硬化性を示す。なお、放射線照射によって硬化される前よりも硬化後の方が溶融温度が上昇するため、硬化後の支持部の上にさらに積層して次の支持部を形成するため、硬化後にさらにサポート材が吐出されて着弾した場合でも、後から吐出された前記サポート材による熱での変形が生じにくくなる。この点によっても、形状精度に優れた支持部が形成される。
さらにサポート材には、支持部とした後、つまり硬化した後において除去し得る除去性が求められる。これに対し本実施形態では、温水溶解性の放射線硬化型化合物と前記群より選択されるポリグリセリン系化合物とを含む。この放射線硬化型化合物は前記の通り温水に対する溶解性を示し、またポリグリセリン系化合物も温水に対して溶解し得る化合物であるため、支持部の除去の際に温水を用いることで支持部が溶解し、容易に除去し得る。
以下、本実施形態に係るサポート材の成分の詳細について説明する。
本実施形態に係るサポート材は、温水溶解性の放射線硬化型化合物と、ポリグリセリン系化合物と、を含有する。サポート材は、上記成分以外に、可塑剤、放射線重合開始剤、重合禁止剤、界面活性剤、色材等のその他添加剤を含んでもよい。
(温水溶解性の放射線硬化型化合物)
放射線硬化型化合物は、放射線(例えば紫外線、電子線)により、硬化(重合)する化合物である。放射線硬化型化合物は、モノマーであっても、オリゴマーであってもよい。
また、温水溶解性とは、放射線の照射によって硬化した後の化合物が前述の温度範囲内の温水に対して溶解性を示すことを指す。
放射線硬化型化合物は、放射線硬化性官能基(放射線重合性官能基)を有する化合物が挙げられる。放射線硬化性官能基としては、エチレン性不飽和二重結合(例えば、N−ビニル基、ビニルエーテル基、(メタ)アクリロイル基等)、エポキシ基、オキセタニル基等が挙げられ、中でもエチレン性不飽和結合基(好ましくはアクリロイル基)を有する化合物がよい。
温水溶解性の放射線硬化型化合物としては、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(CH=C(−R)−C(=O)−CHCHOH/R:水素又はメチル基)、(メタ)アクリルアミド(CH=C(−R)−C(=O)−NH/R:水素又はメチル基)、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド(CH=C(−R)−C(=O)−NH−CHCHOH/R:水素又はメチル基)、(メタ)アクリロイルモルホリン、アクリル酸(CH=CH−C(=O)−OH)、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリオキシエチレングリコールアクリレート等が挙げられる。
これらの中でも、吐出する時の温度において低粘度化しインクジェット方式での吐出性を向上させる観点、放射線照射により良好に硬化させる観点、及び硬化後に温水を用いた除去の際の除去性を向上させる観点から、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、アクリル酸、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレートが好ましく、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートがより好ましい。
なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートの双方を意味する。また、(メタ)アクリロイルとは、アクリロイル基及びメタクリロイル基の双方を意味する。
・放射線硬化型化合物の粘度
放射線硬化型化合物の粘度(23℃)は、5mPa・s以上80mPa・s以下が好ましく、8mPa・s以上60mPa・s以下がより好ましく、10mPa・s以上50mPa・s以下がさらに好ましい。
なお、粘度の測定は、後述のレオマット115(Contraves製)を用いた測定方法に準じて測定し得る。
・放射線硬化型化合物の含有量
放射線硬化型化合物の含有量は、サポート材全体に対して、40質量%以上80質量%以下が好ましく、45質量%以上65質量%以下がより好ましい。
(ポリグリセリン系化合物)
本実施形態に係るサポート材は、ポリグリセリンの脂肪酸エステル、ポリグリセリンのエチレンオキサイド付加物、及びポリグリセリンのプロピレンオキサイド付加物からなる群より選択される少なくとも1種のポリグリセリン系化合物を含有する。
ポリグリセリンの脂肪酸エステルにおけるポリグリセリンとしては、グリセリンが2分子乃至20分子の範囲で重合したものが好ましく、例えばジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン、ペンタグリセリン、ヘキサグリセリン、ヘプタグリセリン、オクタグリセリン、ノナグリセリン、デカグリセリン、ウンデカグリセリン、及びドデカグリセリン等が挙げられ、テトラグリセリン、ヘキサグリセリン、又はデカグリセリンが好ましい。
脂肪酸としては、炭素数16以上20以下の脂肪酸が好ましく、例えばパルミチン酸、ステアリン酸、及びアラキジン酸等の飽和脂肪酸が好ましい。
ポリグリセリンのエチレンオキシド付加物、及びポリグリセリンのプロピレンオキシド付加物におけるポリグリセリンには、前記においてポリグリセリンの脂肪酸エステルにおけるポリグリセリンとして列挙したものが好ましい。
エチレンオキシド又はプロピレンオキシドは60モル以上120モル以下付加されたものが好ましく、さらには80モル以上100モル以下付加されたものがより好ましい。
ポリグリセリン系化合物は、1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
2種以上を併用する例としては、例えばポリグリセリンの脂肪酸エステルとポリグリセリンのエチレンオキシド付加物又はポリグリセリンのプロピレンオキシド付加物との混合物が挙げられる。具体的には、ポリグリセリンのステアリン酸エステル(例えばデカグリセリンのステアリン酸エステル)とポリグリセリンのエチレンオキシド付加物(例えばジグリセリンのエチレンオキシド付加物)との混合物が挙げられる。
ポリグリセリンの脂肪酸エステル(a)とポリグリセリンのエチレンオキシド付加物又はプロピレンオキシド付加物(b)とを併用する場合、その質量比(a:b)としては70:30乃至90:10の範囲が好ましく、75:25乃至85:15の範囲がより好ましい。
ポリグリセリン系化合物のHLB値(Hydrophile Lipophile Balance/ポリグリセリン系化合物を2種以上併用する場合にはその混合物のHLB値)は、7以上13以下であることが好ましく、8以上12以下であることがより好ましい。HLB値が7以上であることで、温水に対する溶解性がより向上される。一方HLB値が13以下であることで、サポート材の吐出装置からの吐出後における粘度の上昇性能がより高められ、その結果支持部の形状精度により優れる。
・ポリグリセリン系化合物の粘度
ポリグリセリン系化合物は、常温(23℃)では固体であることが好ましい。
また、インクジェット方式の吐出装置でサポート材を吐出する際の温度は例えば70℃であり、この温度でのポリグリセリン系化合物の粘度は、例えば200mPa・s以上1500mPa・s以下が好ましく、400mPa・s以上1200mPa・s以下がより好ましく、600mPa・s以上1000mPa・s以下がさらに好ましい。
なお、粘度の測定は、後述のレオマット115(Contraves製)を用いた測定方法に準じて測定し得る。
・ポリグリセリン系化合物の含有量
ポリグリセリン系化合物の含有量(ポリグリセリン系化合物を2種以上併用する場合にはその合計量)は、サポート材全体に対して、5質量%以上45質量%以下が好ましく、10質量%以上35質量%以下がより好ましく、15質量%以上30質量%以下がさらに好ましい。
(可塑剤)
本実施形態に係るサポート材は、さらに可塑剤を含んでもよい。
可塑剤としては、非放射線硬化型ポリマー等が挙げられる。非放射線硬化型ポリマーとは、放射線(例えば、紫外線、電子線)により硬化(重合)反応が生じないポリマーを指す。
非放射線硬化型ポリマーとしては、ポリエーテルポリオール、ひまし油ポリオール、及びポリエステルポリオールよりなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
・ポリエーテルポリオール
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、多価アルコールの多量体、多価アルコールとアルキレンオキサイドとの付加物、アルキレンオキサイドの開環重合体等が挙げられる。
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,8−デカンジオール、オクタデカンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ヘキサントリオール等が挙げられる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
・ひまし油ポリオール
ひまし油ポリオールとしては、ひまし油を多価アルコールで変性した変性ひまし油、ひまし油脂肪酸(ひまし油から得られる脂肪酸)を多価アルコールで変性した変性ひまし脂肪酸等が挙げられる。
多価アルコールとしては、例えば、ポリエーテルポリオールの説明で例示した多価アルコール等が挙げられる。
なお、ひまし油ポリオールにおける水酸基価としては、100mgKOH/g以上300mgKOH/g以下が好ましく、130mgKOH/g以上200mgKOH/g以下がより好ましい。
・ポリエステルポリオール
ポリエステルポリオールとしては、例えば、多価アルコールと二塩基酸との反応生成物、環状エステル化合物の開環重合体等が挙げられる。
多価アルコールとしては、例えば、ポリエーテルポリオールの説明で例示した多価アルコール等が挙げられる。
二塩基酸としては、例えば、カルボン酸(例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、マレイン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等)、カルボン酸の無水物等が挙げられる。
環状エステル化合物としては、例えば、ε−カプロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン等が挙げられる。
ここで、非放射線硬化型ポリマーは、上記各種ポリオールと共に、多価アルコールを併用してもよい。特に、多価アルコールは、ポリエステルポリオールと併用することがよい。つまり、非放射線硬化型ポリマーとしては、ポリエステルポリオールと多価アルコールとの混合物も挙げられる。
上記各種ポリオールと併用する多価アルコールの含有量は、全放射線硬化型ポリマーに対して、30質量%以上60質量%以下(好ましくは35質量%以上50質量%以下)がよい。特に、ポリエステルポリオールと多価アルコールとの混合物を使用する場合、その質量比(ポリエステルポリオール/多価アルコール)は30/70以上10/90以下(好ましくは25/75以上20/80以下)がよい。
なお、多価アルコールは、ポリエーテルポリオールの説明で例示した多価アルコール等が挙げられる。
・非放射線硬化型ポリマーの重量平均分子量
非放射線硬化型ポリマーの重量平均分子量としては、200以上1000以下が好ましく、250以上850以下がより好ましい。
非放射線硬化型ポリマーの重量平均分子量は、ポリスチレンを標準物質としたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定される値である。
・非放射線硬化型ポリマーの粘度
非放射線硬化型ポリマーの粘度(25℃)は、200mPa・s以下が好ましく、100mPa・s以下がより好ましく、70mPa・s以下がさらに好ましい。
なお、粘度の測定は、後述のレオマット115(Contraves製)を用いた測定方法に準じて測定し得る。
・可塑剤の含有量
可塑剤の含有量は、例えば、サポート材全体に対して、25質量%以上60質量%以下が好ましく、30質量%以上55質量%以下がより好ましく、35質量%以上50質量%以下がより好ましい。
なお、可塑剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
(放射線重合開始剤)
放射線重合開始剤としては、放射線ラジカル重合開始剤、放射線カチオン重合開始剤等の周知の重合開始剤が挙げられる。
放射線ラジカル重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、アシルフォスフィンオキサイド化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物(チオキサントン化合物、チオフェニル基含有化合物等)、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、アルキルアミン化合物等が挙げられる。
放射線ラジカル重合開始剤として具体例には、例えば、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4'−ジメトキシベンゾフェノン、4,4'−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、2,4−ジエチルチオキサントン、及びビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等の周知の放射線重合開始剤が挙げられる。
・放射線重合開始剤の含有量
放射線重合開始剤の含有量は、例えば、放射線硬化型化合物に対して、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上5質量%以下がより好ましい。
なお、放射線重合開始剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
(重合禁止剤)
重合禁止剤としては、例えば、フェノール系重合禁止剤(例えば、p−メトキシフェノール、クレゾール、t−ブチルカテコール、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエン、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−エチル−6−ブチルフェノール)、4,4'−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)等)、ヒンダードアミン、ヒドロキノンモノメチルエーテル(MEHQ)、ヒドロキノン等の周知の重合禁止剤が挙げられる。
・重合禁止剤の含有量
重合禁止剤の含有量は、例えば、放射線硬化型化合物に対して、0.1質量%以上1質量%以下が好ましく、0.3質量%以上0.5質量%以下がより好ましい。
なお、重合禁止剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
(界面活性剤)
界面活性剤としては、例えば、シリコーン系界面活性剤、アクリル系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤等の周知の界面活性剤が挙げられる。
・界面活性剤の含有量
界面活性剤の含有量は、例えば、放射線硬化型化合物に対して、0.05質量%以上0.5質量%以下が好ましく、0.1質量%以上0.3質量%以下がより好ましい。
なお、界面活性剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
(その他の添加剤)
上記以外で、その他の添加剤としては、例えば、色材、溶剤、増感剤、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、キレート剤、増粘剤、分散剤、重合促進剤、浸透促進剤、湿潤剤(保湿剤)等の周知の添加剤が挙げられる。
(サポート材の特性)
サポート材の表面張力は、例えば20mN/m以上40mN/m以下の範囲が挙げられる。
ここで、表面張力は、ウイルヘルミー型表面張力計(協和界面科学株式会社製)を用い、23℃、55%RHの環境において測定した値である。
サポート材の粘度(23℃)は、例えば30mPa・s以上50mPa・s以下の範囲が挙げられる。
また、インクジェット方式の吐出装置でサポート材を吐出する際の温度は例えば70℃であり、この温度でのサポート材の粘度は、例えば5mPa・s以上20mPa・s以下が好ましく、8mPa・s以上18mPa・s以下がより好ましく、10mPa・s以上15mPa・s以下がさらに好ましい。
ここで、粘度は、レオマット115(Contraves製)を測定装置として用いて、測定温度はそれぞれ前記温度に設定し、せん断速度は1400s−1の条件で測定した値である。
<三次元造形用組成物セット>
本実施形態に係る三次元造形用組成物セットは、放射線硬化型のモデル材(三次元造形材)と、前述の本実施形態に係るサポート材(三次元造形用支持材)と、を有する。
[モデル材]
本実施形態の三次元造形用組成物セットに用いられるモデル材は、放射線硬化型化合物(モデル材用放射線硬化型化合物)を含有する。モデル材は、上記成分以外に、放射線重合開始剤、重合禁止剤、界面活性剤、色材等のその他添加剤を含んでもよい。
モデル材に用いられる放射線硬化型化合物(モデル材用放射線硬化型化合物)としては、放射線硬化性官能基(放射線重合性官能基)を有する化合物が挙げられる。放射線硬化性官能基としては、エチレン性不飽和二重結合(例えば、N−ビニル基、ビニルエーテル基、(メタ)アクリロイル基等)、エポキシ基、オキセタニル基等が挙げられる。放射線硬化型化合物としては、エチレン性不飽和結合基(好ましくは(メタ)アクリロイル基)を有する化合物がよい。
具体的には、モデル材用放射線硬化型化合物としては、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート等が好適に挙げられる。これらの中でも、モデル材用放射線硬化型化合物としては、ウレタン(メタ)アクリレートがよい。
モデル材用放射線硬化型化合物の含有量は、モデル材全体に対して、90質量%以上99質量%以下が好ましく、93質量%以上97質量%以下が好ましい。
特に、モデル材用放射線硬化型化合物は、ウレタン(メタ)アクリレートと他の放射線硬化型化合物(例えば、単官能又は多官能の(メタ)アクリレート)とを併用することが好ましい。この場合、ウレタン(メタ)アクリレートの含有量は、モデル材全体に対して、10質量%以上60質量%以下が好ましく、20質量%以上50質量%以下がより好ましい。一方、上記他の放射線硬化性化合物の含有量は、サポート材全体に対して、40質量%以上75質量%以下が好ましく、50質量%以上65質量%以下がより好ましい。
なお、モデル材用放射線硬化型化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
また、モデル材に用いられる放射線重合開始剤、重合禁止剤、界面活性剤、色材としては、サポート材で例示した成分を使用できる。また、モデル材の特性も、サポート材の特性と同様の範囲が挙げられる。
<三次元造形装置/三次元造形物の製造方法>
本実施形態に係る三次元造形装置は、放射線硬化型のモデル材(三次元造形材)を収容し、前記モデル材をインクジェット方式により吐出する第1吐出部と、前述の本実施形態に係るサポート材(三次元造形用支持材)を収容し、前記サポート材をインクジェット方式により吐出する第2吐出部と、吐出したモデル材及びサポート材を硬化する放射線を照射する放射線照射部と、を備える。
本実施形態に係る三次元造形装置では、放射線硬化型のモデル材(三次元造形材)をインクジェット方式により吐出し、放射線照射により硬化して、造形物を形成し、前述の本実施形態に係るサポート材(三次元造形用支持材)をインクジェット方式により吐出し、放射線照射により硬化して、造形物の少なくとも一部を支持するサポート部(支持部)を形成する三次元造形物の製造方法(本実施形態に係る三次元造形物の製造方法)が実施される。そして、本実施形態に係る三次元造形物の製造方法では、造形物の形成後、サポート部を40℃以上90℃以下(好ましくは60℃以上90℃以下、より好ましくは60℃以上80℃以下)の温水に溶解させて除去して、三次元造形物を形成する。
また、本実施形態に係る三次元造形装置には、モデル材を収容し、三次元造形装置に着脱されるようカートリッジ化されたモデル材カートリッジ(三次元造形材カートリッジ)を備えていてもよい。また、同様に、三次元造形装置には、サポート材を収容し、三次元造形装置に着脱されるようカートリッジ化されたサポート材カートリッジ(三次元造形用支持材カートリッジ)を備えていてもよい。
以下、本実施形態に係る三次元造形装置について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態に係る三次元造形装置の一例を示す概略構成図である。
本実施形態に係る三次元造形装置101は、インクジェット方式の三次元造形装置である。図1に示すように、三次元造形装置101は、例えば、造形ユニット10と、造形台20と、を備えている。また、三次元造形装置101は、装置に脱着可能に、モデル材を収容するモデル材カートリッジ30と、サポート材を収容するサポート材カートリッジ32と、を備えている。なお、図1中、MDは造形物を示し、SPはサポート部を示す。
造形ユニット10は、例えば、モデル材の液滴をインクジェット方式により吐出するモデル材吐出ヘッド12(第1吐出部の一例)と、サポート材の液滴をインクジェット方式により吐出するサポート材吐出ヘッド14(第2吐出部の一例)と、放射線を照射する放射線照射装置16(放射線照射装置)とを備えている。その他、造形ユニット10は、図示しないが、例えば、造形台20上に吐出したモデル材及びサポート材のうち、余分なモデル材及びサポート材を除去し、平坦化する回転ローラを備えていてもよい。
造形ユニット10は、例えば、不図示の駆動装置により、造形台20の造形領域上を、主走査方向と、これと交差(例えば直交)する副走査方向に移動可能な方式(所謂、キャリッジ方式)となっている。
モデル材吐出ヘッド12及びサポート材吐出ヘッド14は、各々、各材の液滴を圧力により吐出するピエゾ方式(圧電方式)の吐出ヘッドが適用されている。各吐出ヘッドは、インクジェット方式であればこれに限られず、ポンプによる圧力により、各材を吐出する方式の吐出ヘッドであってもよい。
モデル材吐出ヘッド12は、例えば、モデル材カートリッジ30と不図示の供給管を通じて連結されている。そして、モデル材カートリッジ30により、モデル材吐出ヘッド12へモデル材が供給される。
サポート材吐出ヘッド14は、例えば、サポート材カートリッジ32と不図示の供給管を通じて連結されている。そして、サポート材カートリッジ32により、サポート材吐出ヘッド14へサポート材が供給される。
モデル材吐出ヘッド12及びサポート材吐出ヘッド14は、各々、有効な吐出領域(モデル材及びサポート材を吐出するノズルの配置領域)が、造形台20の造形領域よりも小さい短尺状の吐出ヘッドとなっている。
なお、モデル材吐出ヘッド12及びサポート材吐出ヘッド14は、各々、例えば、有効な吐出領域(モデル材及びサポート材を吐出するノズルの配置領域)が、造形台20上の造形領域幅(造形ユニット10の移動方向(主走査方向)と交差(例えば直交)する方向の長さ)以上とした長尺状のヘッドとしてもよい。この場合、造形ユニット10は、主走査方向のみに移動する方式とする。
なお、サポート材吐出ヘッド14からサポート材を吐出する際、サポート材は40℃以上90℃以下(好ましくは45℃以上80℃以下、より好ましくは50℃以上75℃以下)に加熱される。
また、モデル材吐出ヘッド12からモデル材を吐出する際においても、モデル材が加熱される温度は、上記と同じ範囲であることが好ましい。
放射線照射装置16は、モデル材及びサポート材の種類に応じて選択される。放射線照射装置16としては、例えば、紫外線照射装置、電子線照射装置等が挙げられる。
ここで、紫外線照射装置としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、デイープ紫外線ランプ、マイクロ波を用い外部から無電極で水銀灯を励起するランプ、紫外線レーザー、キセノンランプ、UV−LED等の光源を有する装置が適用される。
電子線照射装置としては、例えば、走査型、カーテン型、プラズマ放電型等の電子照射装置が挙げられる。
造形台20は、モデル材及びサポート材が吐出されて造形物が形成される造形領域を有する面を有している。そして、造形台20は、不図示の駆動装置により、昇降可能となっている。
次に、本実施形態に係る三次元造形装置101の動作(三次元造形物の製造方法)について説明する。
まず、不図示のコンピュータ等により、例えば、モデル材により造形する三次元造形物の三次元CAD(Computer Aided Design)データから、三次元造形用のデータとして、例えば、造形物を形成するための二次元形状データ(スライスデータ)を生成する。このとき、サポート材によりサポート部を形成するための二次元形状データ(スライスデータ)も生成する。サポート部を形成するための二次元形状データは、下方位置の造形物の幅より、上方位置の造形物の幅が大きく、いわゆるオーバーハングしている部分がある場合、このオーバーハング部分を下方より支持するようにサポート部が形成されるようになっている。
次に、造形物を形成するための二次元形状データに基づいて、造形ユニット10を移動させながら、モデル材吐出ヘッド12から、モデル材を吐出し、造形台20上に、モデル材の層を形成する。そして、放射線照射装置16により、モデル材の層へ放射線を照射し、モデル材を硬化し、造形物の一部となる層を形成する。
必要に応じて、サポート部を形成するための二次元データに基づいて、造形ユニット10を移動させながら、サポート材吐出ヘッド14から、サポート材を吐出し、造形台20上に、モデル材の層と隣接して、サポート材の層を形成する。そして、放射線照射装置16により、サポート材の層へ放射線を照射し、サポート材を硬化し、サポート部の一部となる層を形成する。
このようにして、造形物の一部となる層と、必要に応じて、サポート部の一部となる層とからなる第1層LAY1を形成する(図2A参照)。ここで、図2A中、MD1は、第1層LAY1における造形物の一部となる層を示し、SP1は、第1層LAY1におけるサポート部の一部となる層を示す。
次に、造形台20を下降する。この造形台20の下降は、次に形成する第2層(造形物の一部となる層と、必要に応じて、サポート部の一部となる層とからなる第2層)の厚み分とする。
次に、第1層LAY1と同様に、造形物の一部となる層と、必要に応じて、サポート部の一部となる層とからなる第2層LAY2を形成する(図2B参照)。ここで、図2B中、MD2は、第2層LAY2における造形物の一部となる層を示し、SP2は、第2層LAY2におけるサポート部の一部となる層を示す。
そして、この第1層LAY1及び第2層LAY2を形成する動作を繰り返し実施し、第n層LAYnまで形成する。これにより、少なくとも一部がサポート部でサポートされた造形物が形成される(図2C参照)。ここで、図2C中、MDnは、第n層LAYnにおける造形物の一部となる層を示す。MDは造形物を示す。SPはサポート部を示す。
その後、造形物からサポート部を除去すると、目的とする造形物が得られる。ここで、本実施形態では、サポート部を40℃以上90℃以下(好ましくは60℃以上90℃以下、より好ましくは60℃以上80℃以下)の温水に溶解させることで除去が行われる。
具体的には、サポート部を有する状態の造形物を温水中に浸漬してサポート部を溶解させて除去する方法(浸漬法)、サポート部を有する状態の造形物に温水を噴射しサポート部を溶解させつつ水圧で除去する方法(噴射法)等が採用される。なお、簡易な除去方法という観点で、浸漬法による除去がより好ましい。前記浸漬法では、超音波の照射も好適に併用される。
また、得られた造形物は、研磨処理等の後処理を施してもよい。
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。なお、特に断りがない限り「部」は「質量部」を意味する。
<実施例1>
[サポート材SA1]
−ポリグリセリン系化合物1の調製−
デカグリセリン−トリステアリン酸エステル80部と、ジグリセリン−エチレンオキシド100モル付加物20部と、を100℃から200℃の範囲で溶融するまで加熱攪拌し、これを室温(25℃)まで冷却することで、HLB値10のポリグリセリン系化合物1を得た。
−サポート材SA1の調製−
・ヒドロキシエチルアクリレート(HEA): 100部
(温水溶解性のUV硬化型化合物)
・ひまし油ポリオール: 50部
(可塑剤、「URIC H−31」伊藤製油(株)製、水酸基価157から170mgKOH/g、粘度(25℃)40mPa・s以下)
・ポリグリセリン系化合物1: 50部
・重合開始剤: 5.0部
(「Darocur 1173」BASF社製、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン)
・重合禁止剤: 0.5部
(「Genorad 16」Rahn AG社製)
上記成分を混合し、サポート材SA1を調製した。
<実施例2>
実施例1で用いたポリグリセリン系化合物1を、以下により調製されたポリグリセリン系化合物2に変更した以外は、実施例1と同様にしてサポート材を得た。
−ポリグリセリン系化合物2の調製−
デカグリセリン−トリステアリン酸エステル20部と、ジグリセリン−エチレンオキシド100モル付加物80部と、を100℃から200℃の範囲で溶融するまで加熱攪拌し、これを室温(25℃)まで冷却することで、HLB値9.5のポリグリセリン系化合物2を得た。
<実施例3>
実施例1で用いたヒドロキシエチルアクリレート(HEA)を、アクリロイルモルホリンに変更した以外は、実施例1と同様にしてサポート材を得た。
<実施例4>
実施例1で用いた可塑剤(ひまし油ポリオール、URIC H−31)を、ポリエステルポリオール(P−400、(株)アデカ製)に変更した以外は、実施例1と同様にしてサポート材を得た。
<比較例1>
実施例1において、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、重合開始剤(Darocur 1173)、重合禁止剤(Genorad 16)を含有しないこと以外は、実施例1と同様にしてサポート材を得た。
<比較例2>
実施例1において、ポリグリセリン系化合物1を含有しないこと以外は、実施例1と同様にしてサポート材を得た。
<比較例3>
実施例3において、ポリグリセリン系化合物1を含有しないこと以外は、実施例3と同様にしてサポート材を得た。
<比較例4>
実施例4において、ポリグリセリン系化合物1を含有しないこと以外は、実施例4と同様にしてサポート材を得た。
<比較例5>
実施例1において、ポリグリセリン系化合物1をエチレン酢酸ビニル共重合体、森部商店社製、製品名:701D)に変更した以外は、実施例1と同様にしてサポート材を得た。
[評価]
(インクジェット吐出適性の評価)
サポート材のインクジェット吐出適性について、粘度を測定することにより評価した。
70℃での粘度を、レオマット115(Contraves製)を用い、せん断速度は1400s−1の条件で測定した。
評価基準は、次の通りである。
−評価基準−
A(○):15mPa・s以下
B(△):15mPa・s超え30mPa・s以下
C(×):30mPa・s超え
(形状精度(解像度)の評価)
4mm、3mm、2.5mm、2mm、1.8mm、1.5mm、1.4mm、1.2mm、1.0mm、0.8mm、0.6mm、0.5mm、0.45mm、0.4mm、0.35mm、0.3mm、及び0.25mmの正方形の凸部形状(凸部の高さ0.5mm)が、それぞれ格子状に配置された造形パターンを有する解像度パターン(図3参照)を準備した。
インクジェットヘッドとして富士フィルムダイマティックス社製 Polarisヘッド(型番:PQ512/85)を、紫外線照射光源としてINTEGRATION TECHNOLOGY LTD社製 Subzero−055(100w/cmの強度)を選択し、これらを駆動部と制御部からなる造形装置に設置し、これを試験用の造形装置とした。なお、造形装置は、インクジェットヘッドと光源が共に往復運動する方式であり、一度の走査(スキャン)毎に厚み20μmのサポート材層の積層と紫外線照射による硬化処理を行い、サポート材による支持部(サポート部)の形成を行う装置とした。また、造形装置では、サポート材は、遮光条件下、保存タンクから送液ポンプによりサンゴバン社製Tygon 2375耐薬チューブを経由し、日本ポール製 プロファイル・スター A050フィルター(ろ過精度5μm)を通過させ、異物を除去した後にインクジェットヘッドへ送液する仕組みとした。
上記造形装置を用い、前記解像度パターンを走査(スキャン)して支持部パターンを形成し、どの大きさの造形パターンまで解像できたかにより評価した。
(温水除去性の評価)
前記形状精度(解像度)の評価で形成した支持部パターンを、60℃の温水に浸漬し、パターンが溶解したか否かによって評価した。
−評価基準−
A(○):5分以内に溶解し固形物が消失した
B(△):溶解したが、固形物が消失するまでに30分を超える時間を要した
C(×):溶解し切らず、固形物が残った
表1の結果から、温水溶解性の放射線硬化型化合物と特定のポリグリセリン系化合物とを含有するサポート材を用いる各実施例では、ポリグリセリン系化合物を含有しない比較例2、3、4に比べて、形成される支持部(サポート部)の形状精度に優れることが分かる。
10 造形ユニット
12 モデル材吐出ヘッド
14 サポート材吐出ヘッド
16 放射線照射装置
20 造形台
30 モデル材カートリッジ
32 サポート材カートリッジ
101 三次元造形装置

Claims (9)

  1. ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、アクリル酸、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、及びメトキシポリエチレングリコールアクリレートからなる群より選択される少なくとも1種の放射線硬化型化合物と、
    ポリグリセリンの脂肪酸エステル、ポリグリセリンのエチレンオキサイド付加物、及びポリグリセリンのプロピレンオキサイド付加物からなる群より選択される少なくとも1種のポリグリセリン系化合物と、
    を含有し、
    前記放射線硬化型化合物の含有量が、三次元造形用支持材全体に対して、40質量%以上80質量%以下である、
    インクジェット方式により吐出されるインクジェット用の三次元造形用支持材。
  2. 可塑剤を含有する請求項1に記載の三次元造形用支持材。
  3. 前記放射線硬化型化合物が、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートである請求項1又は請求項2に記載の三次元造形用支持材。
  4. 請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の三次元造形用支持材を収容した三次元造形用支持材カートリッジ。
  5. 放射線硬化型の三次元造形材と、
    請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の三次元造形用支持材と、
    を有する三次元造形用組成物セット。
  6. 放射線硬化型の三次元造形材を収容し、前記三次元造形材をインクジェット方式により吐出する第1吐出部と、
    請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の三次元造形用支持材を収容し、前記三次元造形用支持材をインクジェット方式により吐出する第2吐出部と、
    吐出した前記三次元造形材及び前記三次元造形用支持材を硬化する放射線を照射する放射線照射部と、
    を備える三次元造形装置。
  7. 前記第2吐出部から吐出されるときの前記三次元造形用支持材の温度が45℃以上85℃以下である請求項に記載の三次元造形装置。
  8. 放射線硬化型の三次元造形材をインクジェット方式により吐出し、放射線照射により硬化して、造形物を形成し、
    請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の三次元造形用支持材をインクジェット方式により吐出し、放射線照射により硬化して、前記造形物の少なくとも一部を支持する支持部を形成し、
    前記造形物の形成後、前記支持部を60℃以上90℃以下の温水に溶解させて除去する三次元造形物の製造方法。
  9. 前記三次元造形用支持材をインクジェット方式により吐出するときの該三次元造形用支持材の温度が45℃以上85℃以下である請求項に記載の三次元造形物の製造方法。
JP2016031040A 2016-02-22 2016-02-22 三次元造形用支持材、三次元造形用支持材カートリッジ、三次元造形用組成物セット、三次元造形装置、及び三次元造形物の製造方法 Expired - Fee Related JP6672874B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016031040A JP6672874B2 (ja) 2016-02-22 2016-02-22 三次元造形用支持材、三次元造形用支持材カートリッジ、三次元造形用組成物セット、三次元造形装置、及び三次元造形物の製造方法
US15/222,618 US10336908B2 (en) 2016-02-22 2016-07-28 Three-dimension forming support material, three-dimension forming support material cartridge, and three-dimension forming composition set
CN201610751541.7A CN107097414B (zh) 2016-02-22 2016-08-29 三维成形用支持材料、三维成形用支持材料盒和三维成形用组合套件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016031040A JP6672874B2 (ja) 2016-02-22 2016-02-22 三次元造形用支持材、三次元造形用支持材カートリッジ、三次元造形用組成物セット、三次元造形装置、及び三次元造形物の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017148962A JP2017148962A (ja) 2017-08-31
JP6672874B2 true JP6672874B2 (ja) 2020-03-25

Family

ID=59629333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016031040A Expired - Fee Related JP6672874B2 (ja) 2016-02-22 2016-02-22 三次元造形用支持材、三次元造形用支持材カートリッジ、三次元造形用組成物セット、三次元造形装置、及び三次元造形物の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10336908B2 (ja)
JP (1) JP6672874B2 (ja)
CN (1) CN107097414B (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3593205A4 (en) * 2017-03-09 2020-11-25 E Ink California, LLC PHOTOTHERMALLY INDUCED POLYMERIZATION INHIBITORS FOR ELECTROPHORETIC MEDIA
JP6930176B2 (ja) * 2017-03-29 2021-09-01 株式会社リコー 立体造形用組成物のセット、立体造形物の製造方法、及び立体造形装置
CN111836723B (zh) * 2017-12-31 2023-05-23 斯特拉塔西斯公司 可用于在低温下三维物体的增材制造的模型材料制剂
KR20210033937A (ko) * 2018-07-18 2021-03-29 케이제이 케미칼즈 가부시키가이샤 3 차원 조형 서포트재용 활성 에너지선 경화성 수지 조성물과 잉크
CN111151758B (zh) * 2020-03-05 2021-08-13 南京理工大学 一种激光环绕跟随3d打印装置
EP4177282A1 (en) * 2021-11-04 2023-05-10 Arkema France Polyglycerin-based urethane (meth)acrylate

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61166883A (ja) * 1986-01-24 1986-07-28 Sadatoshi Obe ガソリン機関用燃料組成物
KR930007272B1 (ko) * 1988-06-28 1993-08-04 닙본 쇼쿠바이 가브시기 가이샤 흡수성 수지 및 그 제법
JP3380367B2 (ja) 1995-05-02 2003-02-24 ローランドディー.ジー.株式会社 三次元造形装置および方法
JP2000309057A (ja) 1999-04-27 2000-11-07 Teijin Seiki Co Ltd 光学的立体造形方法および装置
EP1741545B1 (en) * 2000-03-13 2013-07-17 Stratasys Ltd. Compositions for use in three dimensional model printing
KR100393056B1 (ko) * 2000-09-20 2003-07-31 삼성전자주식회사 잉크 젯트 프린터용 잉크 조성물
US6863859B2 (en) * 2001-08-16 2005-03-08 Objet Geometries Ltd. Reverse thermal gels and the use thereof for rapid prototyping
JP5890990B2 (ja) * 2010-11-01 2016-03-22 株式会社キーエンス インクジェット光造形法における、光造形品形成用モデル材、光造形品の光造形時の形状支持用サポート材および光造形品の製造方法
JP6264006B2 (ja) * 2013-12-10 2018-01-24 セイコーエプソン株式会社 造形方法および造形装置
JP6081401B2 (ja) * 2014-03-25 2017-02-15 アイ−スクウェアード・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング サポート部形成用の光硬化性樹脂組成物
CN104893224B (zh) 2015-06-23 2019-01-11 广东博兴新材料科技有限公司 低粘度光固化树脂在3d打印材料中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
US10336908B2 (en) 2019-07-02
JP2017148962A (ja) 2017-08-31
US20170240751A1 (en) 2017-08-24
CN107097414B (zh) 2019-09-27
CN107097414A (zh) 2017-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6672874B2 (ja) 三次元造形用支持材、三次元造形用支持材カートリッジ、三次元造形用組成物セット、三次元造形装置、及び三次元造形物の製造方法
JP6728828B2 (ja) 三次元造形装置及び三次元造形プログラム
CN106515000B (zh) 三维造型物的制备方法以及三维造型用支持材料
JP6578660B2 (ja) 三次元造形用支持材、三次元造形用組成物セット、および三次元造形装置、三次元造形物の製造方法
JP6081401B2 (ja) サポート部形成用の光硬化性樹脂組成物
JP6977467B2 (ja) 三次元造形物及び三次元造形物の製造方法
JP6801303B2 (ja) 三次元造形物の製造方法、三次元造形装置、及び、造形台用部材
JP6983378B2 (ja) 三次元造形物の製造方法
JP6720483B2 (ja) 三次元造形用組成物セット、及び三次元造形物の製造方法
JP2018154717A (ja) 三次元造形材、三次元造形材カートリッジ、三次元造形装置、及び三次元造形物の製造方法
JP6801301B2 (ja) 三次元造形物の製造方法、三次元造形装置、及び、造形台用部材
JP6962098B2 (ja) 三次元造形用サポート材、三次元造形用材料セット及び三次元造形装置
JP6801302B2 (ja) 三次元造形物の製造方法、三次元造形装置、及び、造形台用部材
CN106336483B (zh) 三维造型材料、三维造型用支持材料以及三维造型用组合物组
JP2019059101A (ja) 三次元造形用インク組成物、三次元造形用インクカートリッジ及び三次元造形装置
JP2020044778A (ja) 造形材、造形物、三次元造形装置、及び三次元造形物の製造方法
JP6642150B2 (ja) 三次元造形物の製造方法、及び三次元造形装置
JP2021130200A (ja) 光造形用組成物セット、光造形品、及び光造形品の製造方法
JP2020011450A (ja) 三次元造形用材料セット、及び三次元造形装置
JP2019147343A (ja) 立体造形物の製造方法、立体造形物の製造装置、及び立体造形物のデータの作成方法
JP6993611B2 (ja) 三次元造形物の製造方法
JP2021070206A (ja) 造形物製造用のインク、造形物、三次元造形物の製造方法、及び三次元造形装置
JP2022086720A (ja) 立体造形物の製造方法、立体造形物製造用プログラム、および立体造形物の製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190903

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6672874

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees