JP6733305B2 - Method for producing three-dimensional object, apparatus for modeling gel structure, and liquid set for modeling gel structure used therein - Google Patents
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Description
本発明は、立体造形物の製造方法及び製造装置、並びにこれに用いる立体造形用液体セットに関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a three-dimensional object, and a liquid set for three-dimensional object used therein.
従来より、積層造形方法として液状の光硬化性樹脂に、レーザー光、特に紫外線の光を1層ずつ照射して3次元の立体造形物を作製する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a layered modeling method, a method has been proposed in which a liquid photo-curable resin is irradiated with laser light, particularly ultraviolet light, one layer at a time to produce a three-dimensional solid object (for example, Patent Document 1). reference).
また近年、インクジェット方式により液状の光硬化性樹脂を造形物の必要箇所に像形成し、これを多層化することで3次元造形物を形成する、インクジェット光造形方式が開示されている。 Further, in recent years, there has been disclosed an inkjet stereolithography method in which a liquid photo-curable resin is imaged on a required portion of the molded article by an inkjet method, and a three-dimensional molded article is formed by stacking the images.
またさらに、近年、高強度ハイドロゲルの開発が盛んであり、例えば、ナノコンポジットゲル、ダブルネットワークゲル、スライドリングゲルなどが用いられ、これらの高強度ハイドロゲルは、従来のゲル部材にない非常に強靭で、かつ柔軟であるという利点を有する。 Furthermore, in recent years, high-strength hydrogels have been actively developed, and for example, nanocomposite gels, double network gels, slide ring gels, etc. are used, and these high-strength hydrogels are extremely difficult to obtain in conventional gel members. It has the advantage of being tough and flexible.
前記高強度ハイドロゲルは、高い溶媒含有率により柔軟性を持ち、医療をはじめさまざまな分野への応用が期待されている。前記高強度ハイドロゲルは、例えば、生体手術における事前シミュレーションや生体の代替物(軟骨や眼球の硝子体など)へと適用するにあたり、複雑かつ精細な構造を持ち、造形物内の硬さを自由に制御できることが求められている。 The high-strength hydrogel has flexibility due to its high solvent content, and is expected to be applied to various fields including medical treatment. The high-strength hydrogel has a complicated and precise structure and is free from the hardness in the shaped object when it is applied to, for example, a preliminary simulation in biological surgery or a substitute for a living body (cartilage, vitreous body of the eyeball, etc.). Is required to be controlled.
本発明は、造形精度に優れ、複雑かつ精細な立体造形物を簡便かつ効率よく製造することができる立体造形物の製造方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a method for producing a three-dimensional object which is excellent in modeling accuracy and which can easily and efficiently produce a complicated and precise three-dimensional object.
前記課題を解決するための手段としての本発明の立体造形物の製造方法は、溶媒及び硬化性材料を含む第一の液体を付与して成膜し、前記成膜した膜に、溶媒を含む第二の液体を、前記膜中の前記溶剤の蒸発量分を補正した付与量にて付与して成膜する成膜工程と、前記成膜した膜を硬化させる硬化工程と、を複数回繰り返す。 The method for producing a three-dimensional structure of the present invention as a means for solving the above-mentioned problems, a first liquid containing a solvent and a curable material is applied to form a film, and the formed film contains a solvent. A film forming step of forming a film by applying the second liquid in an applied amount corrected for the evaporation amount of the solvent in the film, and a curing step of hardening the formed film are repeated a plurality of times. ..
本発明によると、造形精度に優れ、複雑かつ精細な立体造形物を簡便かつ効率よく製造することができる立体造形物の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of a three-dimensional molded object which is excellent in modeling accuracy and can manufacture a complicated and fine three-dimensional molded object simply and efficiently can be provided.
(立体造形物の製造方法及び立体造形物の製造装置)
本発明の立体造形物の製造方法は、溶媒及び硬化性材料を含む第一の液体を付与して成膜し、前記成膜した膜に、溶媒を含む第二の液体を、前記膜中の前記溶剤の蒸発量分を補正した付与量にて付与して成膜する成膜工程と、
前記成膜した膜を硬化させる硬化工程と、を複数回繰り返し、更に必要に応じてその他の工程を含む。
本発明の立体造形物の製造方法は、従来の高硬度ハイドロゲルでは、その大部分が溶剤成分から構成されており、特に揮発性のある溶剤を用いる場合は形状及び強度が変化しやすく、高い精度を得ることが困難であるという問題があるという知見に基づくものである。
また、本発明の立体造形物の製造方法は、従来の積層造形方法での3次元の立体造形物を作製する方法では、液状の光硬化性樹脂を大量に蓄えておく必要があり、装置の大型化が必要であり、液状の光硬化性樹脂の品質を安定化するための温度等の管理が必要となるという問題があるという知見に基づくものである。
(Method for manufacturing three-dimensional object and apparatus for manufacturing three-dimensional object)
The method for producing a three-dimensional model according to the present invention, a first liquid containing a solvent and a curable material is applied to form a film, and the formed liquid film contains a second liquid containing a solvent in the film. A film forming step of forming a film by applying a corrected application amount of the evaporation amount of the solvent;
The curing step of curing the formed film is repeated a plurality of times, and further includes other steps as necessary.
The method for producing a three-dimensional molded article of the present invention, in the conventional high-hardness hydrogel, most of it is composed of a solvent component, and particularly when a volatile solvent is used, the shape and strength are likely to change and are high. It is based on the finding that there is a problem that it is difficult to obtain accuracy.
Further, in the method for producing a three-dimensional object of the present invention, in the method for producing a three-dimensional three-dimensional object by the conventional layered modeling method, it is necessary to store a large amount of liquid photocurable resin, It is based on the finding that there is a problem that the size of the liquid photocurable resin needs to be increased and the temperature and the like for stabilizing the quality of the liquid photocurable resin are required to be controlled.
本発明の立体造形物の製造装置は、溶媒及び硬化性材料を含む第一の液体を付与して成膜し、前記成膜した膜に、溶媒を含む第二の液体を、前記膜中の前記溶剤の蒸発量分を補正した付与量にて付与して成膜する成膜手段と、前記成膜した膜を硬化させる硬化手段と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
本発明の立体造形物の製造方法は、本発明の立体造形物の製造装置により好適に実施することができる。
The manufacturing apparatus for a three-dimensional molded object of the present invention applies a first liquid containing a solvent and a curable material to form a film, and forms a second liquid containing a solvent in the film on the formed film. It has a film forming means for forming a film by applying a corrected application amount of the evaporation amount of the solvent, and a curing means for curing the formed film, and further has other means as necessary. ..
The method for producing a three-dimensional object according to the present invention can be suitably implemented by the apparatus for producing a three-dimensional object according to the present invention.
<成膜工程及び成膜手段>
前記成膜工程は、溶媒及び硬化性材料を含む第一の液体を付与して成膜し、前記成膜した膜に、溶媒を含む第二の液体を、前記膜中の前記溶剤の蒸発量分を補正した付与量にて付与して成膜する工程であり、更に必要に応じてその他の処理を含む。
前記成膜手段は、溶媒及び硬化性材料を含む第一の液体を付与して成膜し、前記成膜した膜に、溶媒を含む第二の液体を、前記膜中の前記溶剤の蒸発量分を補正した付与量にて付与して成膜する手段であり、更に必要に応じてその他の部材を含む。
前記成膜工程は、前記成膜手段により好適に実施することができる。
<Film forming process and film forming means>
In the film forming step, a first liquid containing a solvent and a curable material is applied to form a film, and a second liquid containing a solvent is added to the formed film to evaporate the solvent in the film. This is a step of forming a film by applying a corrected amount of the minute portion, and further includes other processing as necessary.
The film forming means applies a first liquid containing a solvent and a curable material to form a film, and forms a second liquid containing a solvent on the formed film by an evaporation amount of the solvent in the film. It is a means for forming a film by applying the corrected amount, and further includes other members as necessary.
The film forming step can be preferably performed by the film forming means.
前記成膜工程及び前記成膜手段においては、前記第一の液体を付与して成膜した膜に、前記膜から吐出及び硬化反応中に揮発する溶媒成分を補うために、第一の液体とは異なるヘッドから第二の液体を、前記膜中の前記溶剤の蒸発量分を補正した付与量にて第一の液体と同一位置に付与して成膜することにより、前記第一の液体により成膜された膜から溶媒が蒸発することにより、得られる立体造形物が縮むことを防止でき、強度の高い立体造形物を得ることができる。
また、事前に溶媒成分を添加した混合液体材料(インク)を用いると粘度が変わるため、吐出安定性が損なわれるが、このように第二の液体を追加で吐出することにより飛翔時の水分蒸発と、紫外線硬化時に失われる水分を補填することができる。
In the film forming step and the film forming means, a film formed by applying the first liquid is treated with a first liquid in order to supplement a solvent component that is volatilized from the film during ejection and curing reaction. By applying a second liquid from a different head to the same position as the first liquid at a deposition amount corrected for the evaporation amount of the solvent in the film, thereby forming a film by the first liquid. It is possible to prevent the obtained three-dimensional object from shrinking due to the evaporation of the solvent from the formed film, so that a three-dimensional object having high strength can be obtained.
In addition, when a mixed liquid material (ink) with a solvent component added in advance is used, the viscosity changes, which impairs ejection stability. However, additional ejection of the second liquid in this way causes evaporation of water during flight. By doing so, it is possible to compensate for the water lost during ultraviolet curing.
前記蒸発量分の補正方法としては、テストパターンを造形し、データ上から予想される造形物質量との差分を測定し、前記第二の材料の付与量を決定することができる。
前記第一の液体及び前記第二の液体を、同一位置に付与することにより、造形中に随時水分を補填することができ、得られる立体造形物において、乾燥による体積収縮、歪み、質量変化、応力発生による剥離、クラック等、造形精度低下減少を防ぎ、非常に高精細で、かつ安定した造形が可能となる。
前記第一の液体、及び第二の液体により成膜した膜をUV露光し、硬化した膜を積層させることにより、立体造形物を造形することができる。
硬化後の膜は、有機ポリマーと、水膨潤性層状粘土鉱物と、が複合化して形成された三次元網目構造の中に、水及び前記水に溶解する成分が包含されている、有機−無機複合ハイドロゲルであることが好ましい。
As a method of correcting the amount of evaporation, a test pattern is formed, and a difference from the amount of a forming substance expected from the data is measured to determine the applied amount of the second material.
By imparting the first liquid and the second liquid to the same position, it is possible to supplement water at any time during modeling, and in the obtained three-dimensional model, volume contraction due to drying, strain, mass change, It is possible to prevent reduction of modeling accuracy such as peeling and cracking due to stress generation, and to achieve extremely high-definition and stable modeling.
By exposing the film formed by the first liquid and the second liquid to UV and stacking the cured films, a three-dimensional object can be formed.
The film after curing contains water and a component soluble in the water in a three-dimensional network structure formed by compositing an organic polymer and a water-swellable layered clay mineral, organic-inorganic It is preferably a composite hydrogel.
本発明の立体造形物の製造方法により製造される立体造形物としては、ゲル構造物であることが好ましい。
前記立体造形物としては、前記溶媒が10質量%以上含まれていることが好ましい。
前記立体造形物中の溶媒量は、沸点以上の温度に設定した乾燥オーブン(DV240S、ヤマト科学株式会社製)中に6時間以上保管し、十分溶剤を揮発させた後の重量変化により測定することができる。
The three-dimensional model manufactured by the method for manufacturing a three-dimensional model of the present invention is preferably a gel structure.
The three-dimensional model preferably contains the solvent in an amount of 10% by mass or more.
The amount of the solvent in the three-dimensional molded object should be stored in a drying oven (DV240S, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) set at a temperature of boiling point or higher for 6 hours or more, and measured by the weight change after sufficient solvent volatilization. You can
前記立体造形物の圧縮強度としては、得に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.02MPa以上4MPa以下が好ましく、0.1MPa以上2MPa以下がより好ましい。前記圧縮強度は、ダイナミック超微小硬度計(DUH−W201S、株式会社島津製作所製)に微小圧縮試験機(MCT−W、株式会社島津製作所製)のソフトを搭載した装置を用いて測定することができる。 The compression strength of the three-dimensional molded article is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.02 MPa or more and 4 MPa or less, more preferably 0.1 MPa or more and 2 MPa or less. The compressive strength should be measured using a dynamic ultra-micro hardness meter (DUH-W201S, manufactured by Shimadzu Corporation) equipped with software for a micro compression tester (MCT-W, manufactured by Shimadzu Corporation). You can
−第一の液体−
前記第一の液体(以下、「軟質成形体用材料」とも称することがある)は、溶剤及び硬化性材料を含み、鉱物を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含む。
前記第一の液体としては、ゲル材料であることが好ましい。
前記ゲル材料とは、ポリマーで構成された網目構造中に溶媒を取り込んでいるゲルを意味する。取り込まれる前記溶媒が水の場合はハイドロゲルと呼ばれ、取り込まれる有機溶剤の場合はオルガノゲルと呼ばれる。前記有機溶媒とは、常温で液体状態の有機物を意味する。
-First liquid-
The first liquid (hereinafter, also referred to as “material for soft molded body”) contains a solvent and a curable material, preferably contains a mineral, and further contains other components as necessary.
The first liquid is preferably a gel material.
The gel material means a gel in which a solvent is incorporated in a network structure composed of a polymer. When the solvent taken in is water, it is called a hydrogel, and when it is an organic solvent taken in, it is called an organogel. The organic solvent means an organic substance that is in a liquid state at room temperature.
−−硬化性材料−−
前記硬化性材料は、硬化性を有すれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単官能モノマー、多官能モノマー等の重合性モノマー、オリゴマーなどが挙げられる。
---Curable material---
The curable material is not particularly limited as long as it has curability and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include polymerizable monomers such as monofunctional monomers and polyfunctional monomers, and oligomers.
−−−重合性モノマー−−−
前記重合性モノマーとしては、例えば、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。また、オイルゲル形成モノマーなども挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--- Polymerizable monomer ---
Examples of the polymerizable monomer include monofunctional monomers and polyfunctional monomers. Further, an oil gel forming monomer and the like can also be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
−−−−単官能モノマー−−−−
前記単官能モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体、アクリル酸などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ヒドロキシエチルアクリルアミド、イソボルニル(メタ)アクリレートが好ましい。
----- Monofunctional monomer ---
Examples of the monofunctional monomer include acrylamide, N-substituted acrylamide derivatives, N,N-disubstituted acrylamide derivatives, N-substituted methacrylamide derivatives, N,N-disubstituted methacrylamide derivatives, and acrylic acid. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, acryloylmorpholine, hydroxyethylacrylamide and isobornyl (meth)acrylate are preferable.
前記単官能モノマーとしては、重合させることにより、有機ポリマーを得ることができる。 An organic polymer can be obtained by polymerizing the monofunctional monomer.
前記単官能モノマーの含有量としては、第一の液体全量に対して、0.5質量%以上20質量%以下が好ましい。 The content of the monofunctional monomer is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less based on the total amount of the first liquid.
上記以外の単官能モノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート(EHA)、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(HEA)、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート(HPA)、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、エトキシ化ノニルフェノール(メタ)アクリレートなどが挙げられる。 The monofunctional monomer other than the above is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include 2-ethylhexyl (meth)acrylate (EHA), 2-hydroxyethyl (meth)acrylate (HEA), 2-hydroxypropyl (meth)acrylate (HPA), caprolactone-modified tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, 3-methoxybutyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, 2-phenoxyethyl ( Examples thereof include (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, caprolactone (meth)acrylate, and ethoxylated nonylphenol (meth)acrylate.
−−−−多官能モノマー−−−−
前記多官能モノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、二官能モノマー、三官能以上のモノマーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-----Polyfunctional monomer ---
The polyfunctional monomer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include bifunctional monomers and trifunctional or higher functional monomers. These may be used alone or in combination of two or more.
前記二官能モノマーとしては、例えば、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート,テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(MANDA)、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート(HPNDA)、1.3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BGDA)、1.4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート(BUDA)、1.6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート(HDDA)、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート(DEGDA)、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート(NPGDA)、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(TPGDA)、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化オペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール200ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール400ジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the bifunctional monomer include tripropylene glycol di(meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth). Acrylate, neopentyl glycol hydroxypivalic acid ester di(meth)acrylate (MANDA), hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester di(meth)acrylate (HPNDA), 1.3-butanediol di(meth)acrylate (BGDA), 1. 4-butanediol di(meth)acrylate (BUDA), 1.6-hexanediol di(meth)acrylate (HDDA), 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate (DEGDA), Neopentyl glycol di(meth)acrylate (NPGDA), tripropylene glycol di(meth)acrylate (TPGDA), caprolactone modified hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester di(meth)acrylate, propoxylated pentyl glycol di(meth)acrylate, Ethoxy-modified bisphenol A di(meth)acrylate, polyethylene glycol 200 di(meth)acrylate, polyethylene glycol 400 di(meth)acrylate and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
前記三官能以上のモノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(TMPTA)、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート(PETA)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)、トリアリルイソシアヌレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリス(2ーヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート,プロポキシ化グリセリルトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタ(メタ)アクリレートエステルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the trifunctional or higher functional monomers include trimethylolpropane tri(meth)acrylate (TMPTA), pentaerythritol tri(meth)acrylate (PETA), dipentaerythritol hexa(meth)acrylate (DPHA), triallyl isocyanurate. , Ε-caprolactone modified dipentaerythritol tri(meth)acrylate, ε-caprolactone modified dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, (meth)acrylate, ε-caprolactone modified dipentaerythritol penta(meth)acrylate, ε-caprolactone modified di Pentaerythritol hexa(meth)acrylate, tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate tri(meth)acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate, propoxylated glyceryl tri( (Meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol hydroxypenta(meth)acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra(meth)acrylate, penta(meth)acrylate ester and the like. To be These may be used alone or in combination of two or more.
−−−−オイルゲル形成モノマー−−−−
前記オイルゲル形成モノマーとしては、前記有機溶剤に溶解し、ゲル化時に重合ネットワークを構築するモノマーであれば特に限定されない。
前記オイルゲル形成モノマーとしては、例えば、アクリルアミド誘導体(アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、アクリロイルモルホリン等)、メタクリルアミド誘導体(メタクリルアミド、ジメチルメタクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、メタクリロイルモルホリン等)、アクリレート(ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート、アルキルアクリレート(メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートラウリルアクリレート等)等)、メタクリレート(ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、アルキルメタクリレート(メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等、グリシジルメタクリレート等)等)、アクリロニトリル、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
----- Oil gel forming monomer ---
The oil gel forming monomer is not particularly limited as long as it is a monomer that dissolves in the organic solvent and forms a polymerization network during gelation.
Examples of the oil gel-forming monomer include acrylamide derivatives (acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, N-methylolacrylamide, acryloylmorpholine, etc.), methacrylamide derivatives (methacrylamide, dimethylmethacrylamide, N-isopropyl). Methacrylamide, N-methylolmethacrylamide, methacryloylmorpholine, etc.), acrylate (hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminopropyl acrylate, alkyl acrylate (methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate) Lauryl acrylate, etc.), methacrylate (hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminopropyl methacrylate, alkyl methacrylate (methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, lauryl methacrylate, stearyl methacrylate, etc., glycidyl methacrylate, etc.) Etc.), acrylonitrile, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, N-vinylpyrrolidone, vinyl acetate, acrylic acid, methacrylic acid and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
また、重合ネットワークを構築せず、溶媒と静電相互作用、水素結合、ファンデルワールス力、π−π相互作用などによりゲル化する低分子オイルゲル化剤を用いてもよい。
前記低分子オイルゲル化剤としては、3,2,4−ジベンジリデン−D−ソルビトール、N−ラウロイル−L−グルタミン酸−α,γ−ビス−n−ブチルアミド、ベンゾイルグルコンアミド誘導体、O−メチル−4,6−ベンジリデン−D−ガラクトース、2,3−O−イソプロピリデングリセルアルデヒド誘導体、L−イソロイシン誘導体、L−バリル−11−バリン誘導体、trans−1,2−シクロヘキサンジアミンから合成したジアミドとジ尿素誘導体、双頭型アミノ酸誘導体、L−リシン誘導体などが挙げられる。
Further, a low molecular weight oil gelling agent which gels due to electrostatic interaction with a solvent, hydrogen bond, van der Waals force, π-π interaction or the like without constructing a polymerization network may be used.
Examples of the low molecular weight oil gelling agent include 3,2,4-dibenzylidene-D-sorbitol, N-lauroyl-L-glutamic acid-α,γ-bis-n-butylamide, benzoylgluconamide derivative and O-methyl-4. ,6-benzylidene-D-galactose, 2,3-O-isopropylideneglyceraldehyde derivative, L-isoleucine derivative, L-valyl-11-valine derivative, diamide and diamide synthesized from trans-1,2-cyclohexanediamine Examples thereof include urea derivatives, double-headed amino acid derivatives, L-lysine derivatives, and the like.
−−−オリゴマー−−−
前記オリゴマーとしては、上記モノマーの低重合体や末端に反応性不飽和結合基を有するものを1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--- Oligomer ---
As the oligomer, a low polymer of the above-mentioned monomer or a polymer having a reactive unsaturated bond group at the terminal may be used alone or in combination of two or more.
−−溶媒−−
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、有機溶剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−−Solvent−−
The solvent is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, and examples thereof include water and organic solvents. These may be used alone or in combination of two or more.
−−−水−−−
前記水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。
前記水としては、例えば、保湿性付与、抗菌性付与、導電性付与、圧縮応力や弾性率の調整等の目的に応じて、有機溶媒等のその他の成分を溶解乃至分散させてもよい。
--- Water ---
As the water, for example, deionized water, ultrafiltered water, reverse osmosis water, pure water such as distilled water, or ultrapure water can be used.
As the water, for example, other components such as an organic solvent may be dissolved or dispersed depending on the purpose of imparting moisturizing properties, imparting antibacterial properties, imparting conductivity, adjusting compression stress and elastic modulus, and the like.
−−−有機溶媒−−−
前記有機溶媒としては、例えば、ポリマーネットワークに保持される様々な溶媒を使用できる。
前記有機溶媒としては、常温で液体状態の有機物であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類、オレイルアルコール(沸点:207℃)、ドデカノール、ステアリルアルコール、ヘキサノール、ヘキシルデカノール等の高級アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のジオール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミン類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ジメチルスルホキシドやテトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、キシレン、酢酸、酢酸エチル、酢酸ブチル、無水酢酸などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、有機溶媒は、オルガノゲルの物性に悪影響が出ない範囲内であれば、水分を含んでいてもよい。
--- Organic solvent ---
As the organic solvent, for example, various solvents retained in the polymer network can be used.
The organic solvent is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, provided that it is an organic substance that is in a liquid state at room temperature. For example, alcohols such as methanol and ethanol, oleyl alcohol (boiling point: 207°C), Higher alcohols such as dodecanol, stearyl alcohol, hexanol and hexyldecanol, diols such as ethylene glycol and propylene glycol, amines such as dimethylformamide and dimethylacetamide, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, dimethyl sulfoxide and tetrahydrofuran, benzene and toluene, Examples include xylene, acetic acid, ethyl acetate, butyl acetate, acetic anhydride and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
The organic solvent may contain water as long as it does not adversely affect the physical properties of the organogel.
前記溶媒としては、ゲル構造物を形成するため、硬化性材料と重合反応しないことが好ましい。
前記溶媒の沸点としては、250℃以下が好ましい。
Since the solvent forms a gel structure, it is preferable that the solvent does not polymerize with the curable material.
The boiling point of the solvent is preferably 250° C. or lower.
前記溶媒の含有量としては、第一の液体全量に対して、10質量%以上が好ましく、10質量%以上99質量%以下がより好ましく、60質量%以上98質量%以下がさらに好ましく、70質量%以上97質量%以下が特に好ましい。 The content of the solvent is preferably 10% by mass or more, more preferably 10% by mass or more and 99% by mass or less, further preferably 60% by mass or more and 98% by mass or less, and 70% by mass with respect to the total amount of the first liquid. % To 97% by mass is particularly preferable.
−−鉱物−−
前記鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、層状鉱物などが挙げられる。
前記層状鉱物は、単一層の状態にて水に分散した分散鉱物であることが好ましい。
前記層状鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水膨潤性層状粘土鉱物などが挙げられる。
−− Minerals −−
The mineral is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, and examples thereof include layered minerals.
The layered mineral is preferably a dispersed mineral dispersed in water in a single layer state.
The layered mineral is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, and examples thereof include a water-swellable layered clay mineral.
前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、例えば、水膨潤性スメクタイト、水膨潤性雲母などが挙げられる。より具体的には、ナトリウムを層間イオンとして含む水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリロナイト、水膨潤性サポナイト、水膨潤性合成雲母などが挙げられる。
前記水膨潤性とは、層状鉱物の層間に水分子が挿入され、水を吸収して体積が膨張することを意味する。
前記水膨潤性層状粘土鉱物としては、前記例示したものを、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、また、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。
Examples of the water-swellable layered clay mineral include water-swellable smectite and water-swellable mica. More specific examples include water-swellable hectorite containing sodium as an interlayer ion, water-swellable montmorillonite, water-swellable saponite, and water-swellable synthetic mica.
The water swelling property means that water molecules are inserted between layers of the layered mineral and absorb water to expand the volume.
As the water-swellable layered clay mineral, the above-exemplified compounds may be used alone or in combination of two or more, or may be appropriately synthesized. It may be a commercially available product.
前記市販品としては、例えば、合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)、SWN(Coop Chemical Ltd.製)、フッ素化ヘクトライト SWF(Coop Chemical Ltd.製)などが挙げられる。これらの中でも、合成ヘクトライトが好ましい。 Examples of the commercially available product include synthetic hectorite (Laponite XLG, manufactured by Rockwood), SWN (manufactured by Coop Chemical Ltd.), and fluorinated hectorite SWF (manufactured by Coop Chemical Ltd.). Among these, synthetic hectorite is preferable.
前記鉱物の含有量としては、前記第一の液体全量に対して、1質量%以上40質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましい。前記含有量が、1質量%以上40質量%以下であると、第一の液体の粘度が適正であり、インクジェットノズルでの吐出性、及び立体造形物の硬度が良好となる。 The content of the mineral is preferably 1% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less, based on the total amount of the first liquid. When the content is 1% by mass or more and 40% by mass or less, the viscosity of the first liquid is appropriate, and the ejection property with an inkjet nozzle and the hardness of the three-dimensional object become good.
−−その他の成分−−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、安定化剤、表面処理剤、重合開始剤、着色剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤などが挙げられる。
−−Other ingredients−−
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include stabilizers, surface treatment agents, polymerization initiators, colorants, viscosity modifiers, adhesion promoters, and oxidation agents. Examples include anti-aging agents, anti-aging agents, cross-linking accelerators, UV absorbers, plasticizers, preservatives and dispersants.
−−−安定化剤−−−
前記安定化剤は、前記鉱物を分散安定させ、ゾル状態を保つために用いられる。また、インクジェット方式では液体としての特性安定化のために必要に応じて安定化剤が用いられる。
前記安定化剤としては、例えば、高濃度リン酸塩、グリコール、非イオン界面活性剤などが挙げられる。
--- Stabilizer ---
The stabilizer is used for dispersing and stabilizing the mineral and maintaining the sol state. Further, in the inkjet method, a stabilizer is used as necessary to stabilize the characteristics of the liquid.
Examples of the stabilizer include high-concentration phosphates, glycols, nonionic surfactants, and the like.
−−−表面処理剤−−−
前記表面処理剤としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、クマロン樹脂、脂肪酸エステル、グリセライド、ワックスなどが挙げられる。
--- Surface treatment agent ---
Examples of the surface treatment agent include polyester resin, polyvinyl acetate resin, silicone resin, coumarone resin, fatty acid ester, glyceride, wax and the like.
−−−重合開始剤−−−
前記重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられる。これらの中でも、保存安定性の点から、光重合開始剤が好ましい。
前記光重合開始剤としては、光(特に波長220nm〜400nmの紫外線)の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。
前記光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2、2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ジクロロベンゾフェノン、p,p−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、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、メチルベンゾイルフォーメート、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
---Polymerization initiator---
Examples of the polymerization initiator include a thermal polymerization initiator and a photopolymerization initiator. Among these, the photopolymerization initiator is preferable from the viewpoint of storage stability.
As the photopolymerization initiator, any substance that generates radicals upon irradiation with light (especially ultraviolet rays having a wavelength of 220 nm to 400 nm) can be used.
Examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylaminoacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, p,p'-dichlorobenzophenone, p,p-bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone. , Benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-propyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzyl methyl ketal, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-hydroxy-2. -Methyl-1-phenyl-1-one, 1-(4-isopropylphenyl)2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, methylbenzoylformate, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, azobisisobutyronitrile , Benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
前記熱重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス(酸化還元)開始剤などが挙げられる。 The thermal polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include azo initiators, peroxide initiators, persulfate initiators and redox (redox) initiators. And so on.
前記アゾ系開始剤としては、例えば、VA−044、VA−46B、V−50、VA−057、VA−061、VA−067、VA−086、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(VAZO 33)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩(VAZO 50)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(VAZO 52)、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(VAZO 64)、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル(VAZO 67)、1,1−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)(VAZO 88)(以上、DuPont Chemical社製)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(メチルイソブチレート)(V−601)(以上、和光純薬工業株式会社製)などが挙げられる。 Examples of the azo initiator include VA-044, VA-46B, V-50, VA-057, VA-061, VA-067, VA-086, 2,2'-azobis(4-methoxy-2). ,4-Dimethylvaleronitrile) (VAZO 33), 2,2'-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride (VAZO 50), 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) (VAZO 52) ), 2,2′-azobis(isobutyronitrile) (VAZO 64), 2,2′-azobis-2-methylbutyronitrile (VAZO 67), 1,1-azobis(1-cyclohexanecarbonitrile) ( VAZO 88) (manufactured by DuPont Chemical Co., Ltd.), 2,2′-azobis(2-cyclopropylpropionitrile), 2,2′-azobis(methylisobutyrate) (V-601) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Yaku Kogyo Co., Ltd.) and the like.
前記過酸化物開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、過酸化デカノイル、ジセチルパーオキシジカーボネート、ジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(Perkadox 16S、Akzo Nobel社製)、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシピバレート(Lupersol 11、Elf Atochem社製)、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(Trigonox 21−C50、Akzo Nobel社製)、過酸化ジクミルなどが挙げられる。 Examples of the peroxide initiator include benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, decanoyl peroxide, dicetyl peroxydicarbonate, di(4-t-butylcyclohexyl)peroxydicarbonate (Perkadox 16S). , Akzo Nobel), di(2-ethylhexyl) peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate (Lupersol 11, Elf Atochem), t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate (Trigonox 21). -C50, manufactured by Akzo Nobel), dicumyl peroxide and the like.
前記過硫酸塩開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどが挙げられる。 Examples of the persulfate initiator include potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate and the like.
前記レドックス(酸化還元)開始剤としては、例えば、前記過硫酸塩開始剤とメタ亜硫酸水素ナトリウム及び亜硫酸水素ナトリウムのような還元剤との組合せ、前記有機過酸化物と第3級アミンとに基づく系(例えば、過酸化ベンゾイルとジメチルアニリンとに基づく系)、有機ヒドロパーオキシドと遷移金属とに基づく系(例えば、クメンヒドロパーオキシドとコバルトナフテートとに基づく系)などが挙げられる。 Examples of the redox initiator include, for example, a combination of the persulfate initiator and a reducing agent such as sodium metabisulfite and sodium bisulfite, based on the organic peroxide and a tertiary amine. Examples thereof include a system (for example, a system based on benzoyl peroxide and dimethylaniline), a system based on an organic hydroperoxide and a transition metal (for example, a system based on cumene hydroperoxide and cobalt naphthate), and the like.
前記重合開始剤の含有量としては、第一の液体全量に対して、1質量%以下が好ましく、0.1質量%以下がより好ましい。前記含有量が、1質量%以下であると、硬化反応を阻害することを防止できる。 The content of the polymerization initiator is preferably 1% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or less, based on the total amount of the first liquid. When the content is 1% by mass or less, it is possible to prevent the curing reaction from being hindered.
−着色剤−
前記着色剤としては、前記硬化性材料中に溶解又は安定に分散し、更に熱安定性に優れた染料及び顔料が適している。これらの中でも、溶解性染料(Solvent Dye)が好ましい。また色の調整等で2種類以上の着色剤を適時混合することが可能である。
前記染料としては、以下に述べるようなものがある。
ブラック染料としては、例えば、MS BLACK VPC(三井東圧株式会社製)、
AIZEN SOT BLACK−1、AIZEN SOT BLACK−5(保土谷化学株式会社製)、RESORIN BLACK GSN 200%、RESOLIN BLACK BS(バイエルジャパン社製)、KAYASET BLACK A−N(日本化薬株式会社製)、DAIWA BLACK MSC(ダイワ化成株式会社製)、HSB−202(三菱化学株式会社製)、NEPTUNE BLACK X60、NEOPEN BLACK X58(BASFジャパン社製)、Oleosol Fast BLACK RL(田岡化学工業株式会社製)、Chuo BLACK80、Chuo BLACK80−15(中央合成化学株式会社製)などが挙げられる。
マゼンタ染料としては、例えば、MS Magenta VP、MS Magenta HM−1450、MS Magenta Hso−147(三井東圧株式会社製)、AIZENSOT Red−1、AIZEN SOT Red−2、AIZEN SOT Red−3、AIZEN SOT Pink−1、SPIRON Red GEHSPE CIAL(保土谷化学株式会社製)、RESOLIN Red FB 200%、MAC ROLEX Red Violet R、MACROLEX ROT 5B(バイエルジャパン社製)、KAYASET RedB、KAYASET Red 130、KAYA SET Red 802(日本化薬株式会社製)、PHLOXIN,ROSE BENG AL、ACID Red(ダイワ化成株式会社製)、HSR−31、DIARESIN RedK(三菱化学株式会社製)、Oil Red(BASFジャパン社製)、Oil Pink330(中央合成化学株式会社製)などが挙げられる。
シアン染料としては、例えば、MS Cyan HM−1238、MS Cyan HSo−16、Cyan Hso−144、MS Cyan VPG(三井東圧株式会社製)、AIZEN SOT Blue−4(保土谷化学株式会社製)、RESOLIN B R.Blue BGLN 200%、MACROLEX Blue RR、CERES BlueGN、SIRIUS SUPRATURQ.Blue Z−BGL、SIRIU S SUPRA TURQ.Blue FB−LL330%(バイエルジャパン社製)、KAYASET Blue Fr、KAYASET Blue N、KAYASET Blue 814、Turq.Blue GL−5 200、LightBlue BGL−5 200(日本化薬株式会社製)、DAIWA Blue 7000、Oleosol Fast Blue GL(ダイワ化成株式会社製)、DIARESINBlue P(三菱化学株式会社製)、SUDAN Blue 670、NEOPEN Blue808、ZAPON Blue 806(BASFジャパン社製)などが挙げられる。
イエロー染料としては、例えば、MS Yellow HSm−41、Yellow KX−7、Yellow EX−27(三井東圧株式会社製)、AIZENSOT Yellow−1、AIZEN SOT Yellow−3、AIZEN SOT Yellow−6(保土谷化学株式会社製)、MACROLEX Yellow 6G、MACROLEX FLUOR、Yellow 10GN(バイエルジャパン社製)、KAYASET Yellow SF−G、KAYASET Yellow2G、KAYASET Yellow A−G、KAYASET Yellow E−G(日本化薬株式会社製)、DAIWA Yellow 330HB(ダイワ化成株式会社製)、HSY−68(三菱化学株式会社製)、SUDAN Yellow 146、NEOPEN Yellow 075(BASFジャパン社製)、Oil Yellow 129(中央合成化学株式会社製)などが挙げられる。
前記顔料としては、各種の有機及び無機顔料を使用することができ、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料及びキレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、アントセキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料などが挙げられる。前記顔料としては、具体的には、カラーインデックスに記載される下記の番号の有機又は無機顔料が使用できる。
赤又はマゼンタ顔料としては、例えば、Pigment Red 3、5、19、22、31、38、43、48:1、48:2、48:3、48:4、48:5、49:1、53:1、57:1、57:2、58:4、63:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、88、104、108、112、122、123、144、146、149、166、168、169、170、177、178、179、184、185、208、216、226、257、Pigment Violet 3、19、23、29、30、37、50、88、Pigment Orange 13、16、20、36などが挙げられる。
青又はシアン顔料としては、例えば、pigment Blue 1、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17−1、22、27、28、29、36、60などが挙げられる。
緑顔料としては、例えば、Pigment Green 7、26、36、50などが
挙げられる。
黄顔料としては、例えば、Pigment Yellow 1、3、12、13、14、17、34、35、37、55、74、81、83、93、94、95、97、108、109、110、137、138、139、153、154、155、157、166、167、168、180、185、193などが挙げられる。
黒顔料としては、例えば、Pigment Black 7、28、26などが挙げられる。
前記顔料としては、市販品を用いることができ、該市販品としては、例えば、クロモファインイエロー2080、5900、5930、AF−1300、2700L、クロモファインオレンジ3700L、6730、クロモファインスカーレット6750、クロモファインマゼンタ6880、6886、6891N、6790、6887、クロモファインバイオレット RE、クロモファインレッド6820、6830、クロモファインブルーHS−3、5187、5108、5197、5085N、SR−5020、5026、5050、4920、4927、4937、4824、4933GN−EP、4940、4973、5205、5208、5214、5221、5000P、クロモファイングリーン2GN、2GO、2G−550D、5310、5370、6830、クロモファインブラックA−1103、セイカファストエロー10GH、A−3、2035、2054、2200、2270、2300、2400(B)、2500、2600、ZAY−260、2700(B)、2770、セイカファストレッド8040、C405(F)、CA120、LR−116、1531B、8060R、1547、ZAW−262、1537B、GY、4R−4016、3820、3891、ZA−215、セイカファストカーミン6B1476T−7、1483LT、3840、3870、セイカファストボルドー10B−430、セイカライトローズR40、セイカライトバイオレットB800、7805、セイカファストマルーン460N、セイカファストオレンジ900、2900、セイカライトブルーC718、A612、シアニンブルー4933M、4933GN−EP、4940、4973(以上、大日精化工業株式会社製);KET Yellow 401、402、403、404、405、406、416、424、KET Orange 501、KET Red 301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、336、337、338、346、KET Blue 101、102、103、104、105、106、111、118、124、KET Green 201(以上、DIC株式会社製);Colortex Yellow 301、314、315、316、P−624、314、U10GN、U3GN、UNN、UA−414、U263、Finecol Yellow T−13、T−05、Pigment Yellow1705、Colortex Orange 202、Colortex Red101、103、115、116、D3B、P−625、102、H−1024、105C、UFN、UCN、UBN、U3BN、URN、UGN、UG276、U456、U457、105C、USN、Colortex Maroon601、Colortex BrownB610N、Colortex Violet600、Pigment Red 122、Colortex Blue516、517、518、519、A818、P−908、510、Colortex Green402、403、Color tex Black 702、U905(以上、山陽色素株式会社製);Lionol Yellow 1405G、Lionol Blue FG7330、FG7350、FG7400G、FG7405G、ES、ESP−S(以上、東洋インキ製造株式会社製);Toner Magenta E02、Permanent RubinF6B、Toner Yellow HG、Permanent Yellow GG−02、Hostapeam BlueB2G(以上、ヘキストインダストリ社製);カーボンブラック#2600、#2400、#2350、#2200、#1000、#990、#980、#970、#960、#950、#850、MCF88、#750、#650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA77、#52、#50、#47、#45、#45L、#40、#33、#32、#30、#25、#20、#10、#5、#44、CF9(以上、三菱化学株式会社製)などが挙げられる。
-Colorant-
As the colorant, dyes and pigments that are dissolved or stably dispersed in the curable material and have excellent thermal stability are suitable. Among these, a soluble dye (Solvent Dye) is preferable. Further, it is possible to appropriately mix two or more kinds of colorants by adjusting the color.
Examples of the dye include those described below.
Examples of black dyes include MS BLACK VPC (manufactured by Mitsui Toatsu Co., Ltd.),
AIZEN SOT BLACK-1, AIZEN SOT BLACK-5 (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), RESORIN BLACK GSN 200%, RESOLIN BLACK BS (manufactured by Bayer Japan), KAYASET BLACK A-N (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), DAIWA BLACK MSC (manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd.), HSB-202 (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), NEPTUNE BLACK X60, NEOPEN BLACK X58 (manufactured by BASF Japan Co., Ltd.), Oleosol Fast BLACK RL (manufactured by Taoka Chemical Industry Co., Ltd.), Chuo. BLACK80, Chuo BLACK80-15 (made by Chuo Gosei Kagaku Co., Ltd.), etc. are mentioned.
As a magenta dye, for example, MS Magenta VP, MS Magenta HM-1450, MS Magenta Hso-147 (manufactured by Mitsui Toatsu Co., Ltd.), AIZENSOT Red-1, AIZEN SOT Red-2, AIZEN SOT Red-3, AIZEN SOT. Pink-1, SPIRON Red GEHSPE CIAL (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), RESOLIN Red FB 200%, MAC ROLEX Red Violet R, MACROLEX ROT 5B (manufactured by Bayer Japan Co., Ltd.), KAYASET RedB, KAYAKASET Red 130. (Manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), PHLOXIN, ROSE BENG AL, ACID Red (manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd.), HSR-31, DIARESIN RedK (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Oil Red (manufactured by BASF Japan Co., Ltd.), Oil Pink330. (Manufactured by Chuo Synthetic Chemical Co., Ltd.) and the like.
As the cyan dye, for example, MS Cyan HM-1238, MS Cyan HSo-16, Cyan Hso-144, MS Cyan VPG (manufactured by Mitsui Toatsu Co., Ltd.), AIZEN SOT Blue-4 (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), RESOLIN BR. Blue BGLN 200%, MACROLEX Blue RR, CERES BlueGN, SIRIUS SUPRATURQ. Blue Z-BGL, SIRIU S SUPRA TURQ. Blue FB-LL 330% (manufactured by Bayer Japan Ltd.), KAYASET Blue Fr, KAYASET Blue N, KAYASET Blue 814, Turq. Blue GL-5 200, Light Blue BGL-5 200 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), DAIWA Blue 7000, Oleosol Fast Blue GL (manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd.), DIARESIN Blue P (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), SUDAN Blue. Examples include NEOPEN Blue 808 and ZAPON Blue 806 (manufactured by BASF Japan Ltd.).
Examples of the yellow dye include MS Yellow HSm-41, Yellow KX-7, Yellow EX-27 (manufactured by Mitsui Toatsu Co., Ltd.), AIZENSOT Yellow-1, AIZEN SOT Yellow-3, AIZEN SOT Yellow-6 (Hodogaya). CHEMICAL CO., LTD., MACROLEX Yellow 6G, MACROLEX FLUOR, Yellow 10GN (manufactured by Bayer Japan KK), KAYASET Yellow SF-G, KAYASET Yellow2G, KAYASET Yellow A-G, KAYASET YAG (Japan) Yellow. , DAIWA Yellow 330HB (manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd.), HSY-68 (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), SUDAN Yellow 146, NEOPEN Yellow 075 (manufactured by BASF Japan), Oil Yellow 129 (manufactured by Chuo Synthetic Chemical Co., Ltd.), and the like. Can be mentioned.
As the pigment, various organic and inorganic pigments can be used, for example, azo pigments such as azo lakes, insoluble azo pigments, condensed azo pigments and chelate azo pigments, phthalocyanine pigments, perylene pigments, anthecenone pigments, quinacridone pigments, dioxazine. Examples thereof include pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, and polycyclic pigments such as quinophthalone pigments. As the pigment, specifically, organic or inorganic pigments having the following numbers described in the color index can be used.
Examples of red or magenta pigments include Pigment Red 3, 5, 19, 22, 31, 38, 43, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 48:5, 49:1, 53. : 57:1, 57:2, 58:4, 63:1, 81, 81:1, 81:2, 81:3, 81:4, 88, 104, 108, 112, 122, 123, 144 , 146, 149, 166, 168, 169, 170, 177, 178, 179, 184, 185, 208, 216, 226, 257, Pigment Violet 3, 19, 23, 29, 30, 37, 50, 88, Pigment. Orange 13, 16, 20, 36 and the like.
As the blue or cyan pigment, for example, pigment blue 1, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 17-1, 22, 27, 28, 29, 36. , 60 and the like.
Examples of the green pigment include Pigment Green 7, 26, 36, 50 and the like.
Examples of the yellow pigment include Pigment Yellow 1, 3, 12, 13, 14, 17, 34, 35, 37, 55, 74, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 108, 109, 110, 137. , 138, 139, 153, 154, 155, 157, 166, 167, 168, 180, 185, 193 and the like.
Examples of the black pigment include Pigment Black 7, 28, and 26.
As the pigment, a commercially available product can be used, and examples of the commercially available product include Chromophine Yellow 2080, 5900, 5930, AF-1300, 2700L, Chromophine Orange 3700L, 6730, Chromophine Scarlet 6750, Chromophine. Magenta 6880, 6886, 6891N, 6790, 6887, Chromo Fine Violet RE, Chromo Fine Red 6820, 6830, Chromo Fine Blue HS-3, 5187, 5108, 5197, 5085N, SR-5020, 5026, 5050, 4920, 4927, 4937, 4824, 4933GN-EP, 4940, 4973, 5205, 5208, 5214, 5221, 5000P, Chromo Fine Green 2GN, 2GO, 2G-550D, 5310, 5370, 6830, Chromo Fine Black A-1103, Seika Fast Yellow 10GH. , A-3, 2035, 2054, 2200, 2270, 2300, 2400(B), 2500, 2600, ZAY-260, 2700(B), 2770, Seika Fast Red 8040, C405(F), CA120, LR-116. , 1531B, 8060R, 1547, ZAW-262, 1537B, GY, 4R-4016, 3820, 3891, ZA-215, Seika Fast Carmine 6B1476T-7, 1483LT, 3840, 3870, Seika Fast Bordeaux 10B-430, Seika Light Rose. R40, Seika Light Violet B800, 7805, Seika Fast Maroon 460N, Seica Fast Orange 900, 2900, Seica Light Blue C718, A612, Cyanine Blue 4933M, 4933GN-EP, 4940, 4973 (above, Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) KET Yellow 401, 402, 403, 404, 405, 406, 416, 424, KET Orange 501, KET Red 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308, 309, 310, 336, 337, 338. 346, KET Blue 101, 102, 103, 104, 105, 106, 111, 118, 124, KET Green 201 (above, manufactured by DIC Corporation); Colortex Yellow 301, 314, 315, 316, P-624, 314. , U10GN, U3GN, UNN, UA-414 , U263, Finecol Yellow T-13, T-05, Pigment Yellow 1705, Colortex Orange 202, Colortex Red 101, 103, 115, 116, D3B, P-625, 102, H-1024, 105C, UFN, UCN, UBN, U3BN. , URN, UGN, UG276, U456, U457, 105C, USN, Colortex Maroon601, Colortex BrownB610N, Colortex Violet600, Pigment Red 122, 5403, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, 518, Color tex Black 702, U905 (above, Sanyo Pigment Co., Ltd.); Lionol Yellow 1405G, Lionol Blue FG7330, FG7350, FG7400G, FG7405G, ES, ESP-S (above, Toyo Ink Mfg. Co., Ltd.); Toner Magenta E. Permanent Rubin F6B, Toner Yellow HG, Permanent Yellow GG-02, Hostapeam Blue B2G (above, Hoechst Industries Ltd.); carbon black #2600, #2400, #2350, #2200, #1000, #990, #980, #980. , #960, #950, #850, MCF88, #750, #650, MA600, MA7, MA8, MA11, MA100, MA100R, MA77, #52, #50, #47, #45, #45L, #40, Examples include #33, #32, #30, #25, #20, #10, #5, #44, CF9 (above, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
−第二の液体−
前記第二の液体は、溶媒を含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。
前記第二の液体としては、前記硬化性材料を含まないことが好ましく、また、前記第一の液体中の硬化性材料と重合反応する材料成分を含まないことが好ましい。
前記溶媒としては、前記第一の液体における溶媒と同様のものを用いることができる。
前記溶剤としては、前記第一の液体において使用する溶媒と同様のものを用いることが好ましい。
-Second liquid-
The second liquid contains a solvent and optionally other components.
The second liquid preferably does not include the curable material, and preferably does not include a material component that causes a polymerization reaction with the curable material in the first liquid.
The same solvent as the solvent in the first liquid can be used as the solvent.
As the solvent, it is preferable to use the same solvent as that used in the first liquid.
−−その他の成分−−
前記その他の成分としては、前記第一の液体におけるその他の成分と同様のものを用いることができる。
−−Other ingredients−−
As the other components, those similar to the other components in the first liquid can be used.
前記第一の液体及び前記第二の液体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜、表面張力、粘度、液滴量等を選択することができる。 The first liquid and the second liquid are not particularly limited, and the surface tension, viscosity, droplet amount, etc. can be appropriately selected according to the purpose.
前記第一の液体及び前記第二の液体の表面張力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20mN/m以上45mN/m以下が好ましく、25mN/m以上34mN/m以下がより好ましい。前記表面張力が、20mN/m以上であると、造形の際に吐出性を向上でき、45mN/m以下であると、造形用の吐出ノズル等に液体を充填する際に、容易に充填することができる。
なお、前記表面張力は、例えば、表面張力計(装置名:自動接触角計DM−701、協和界面科学株式会社製)などを用いて測定することができる。
The surface tension of the first liquid and the second liquid is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, but it is preferably 20 mN/m or more and 45 mN/m or less, and 25 mN/m or more and 34 mN or more. /M or less is more preferable. When the surface tension is 20 mN/m or more, the ejection property can be improved during modeling, and when the surface tension is 45 mN/m or less, the ejection nozzle for molding can be easily filled with liquid. You can
The surface tension can be measured using, for example, a surface tension meter (device name: automatic contact angle meter DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
−粘度−
前記第一の液体及び前記第二の液体の粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、温度を調整することで適宜利用可能であるが、25℃にて、3mPa・s以上20mPa・s以下が好ましく、6mPa・s以上12mPa・s以下がより好ましい。前記粘度が、3mPa・s以上20mPa・s以下であると、造形の際に吐出性を向上できる。
なお、前記粘度は、例えば、回転粘度計(装置名:VISCOMATE VM−150III、東機産業株式会社製)などを用いて25℃の環境下で測定することができる。
-Viscosity-
The viscosity of the first liquid and the second liquid is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and can be appropriately used by adjusting the temperature, but at 25° C., It is preferably 3 mPa·s or more and 20 mPa·s or less, and more preferably 6 mPa·s or more and 12 mPa·s or less. When the viscosity is 3 mPa·s or more and 20 mPa·s or less, dischargeability can be improved during modeling.
The viscosity can be measured, for example, using a rotational viscometer (device name: VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) in an environment of 25°C.
前記粘度としては、前記第一の液体については、硬化性材料、溶媒の混合比率により調整することができ、前記第二の液体については、異なる粘度を持つ溶媒成分の混合比率により調整することができる。 The viscosity can be adjusted by the mixing ratio of the curable material and the solvent for the first liquid, and can be adjusted by the mixing ratio of solvent components having different viscosities for the second liquid. it can.
−液滴量−
前記第一の液体の液滴量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2pL以上60pL以下が好ましく、15pL以上30pL以下がより好ましい。前記液滴量が、2pL以上であると、造形の際に吐出性を向上でき、60pL以下であると、造形用の吐出ノズル等に液体を充填する際に、容易に充填することができる。
前記第二の液体の液滴量としては、前記第一の液体からなる膜の水分蒸発量分により調整することができる。
-Droplet amount-
The droplet amount of the first liquid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 2 pL or more and 60 pL or less, more preferably 15 pL or more and 30 pL or less. When the droplet amount is 2 pL or more, the ejection property can be improved at the time of modeling, and when it is 60 pL or less, the ejection nozzle for modeling can be easily filled with the liquid.
The droplet amount of the second liquid can be adjusted by the amount of water evaporation of the film made of the first liquid.
−粘度変化率−
前記第一の液体と第二の液体は、50℃にて2週間放置した後の保存前粘度(初期粘度)に対する粘度変化率が±20%以下であることが好ましく、±10%以下がより好ましい。
前記粘度変化率が、±20%以下であると、前記第一の液体及び第二の液体の保存安定性が適正であり、例えば、前記第二の液体の付与をインクジェット法により行った際に吐出安定性が良好となる。
前記50℃にて2週間放置した前後の粘度変化率は、以下のようにして測定することができる。
前記第二の液体をポリプロピレン製広口瓶(50mL)に入れて、50℃の恒温槽中に2週間放置した後、恒温槽から取り出して室温(25℃)になるまで放置して、粘度測定を行う。恒温槽に入れる前の第二の液体の粘度を保存前粘度とし、恒温槽から取り出した後の第二の液体の粘度を保存後粘度とし、下記式により粘度変化率を算出することができる。なお、前記保存前粘度及び前記保存後粘度は、R型粘度計(東機産業株式会社製)を用いて、25℃にて測定することができる。
粘度変化率(%)=[(保存後粘度)−(保存前粘度)]/(保存前粘度)×100
前記第一の液体と前記第二の液体の保存前粘度としては、25℃にて、25mPa・s以下が好ましく、3mPa・s以上20mPa・s以下がより好ましく、3mPa・s以上10mPa・s以下が特に好ましい。前記粘度が、25mPa・s以下であると、インクジェットノズルからの吐出が安定化する。
前記第一の液体及び前記第二の液体の保存後粘度としては、25℃にて、3mPa・s以上10mPa・s以下が好ましい。
-Viscosity change rate-
The first liquid and the second liquid preferably have a viscosity change rate of ±20% or less, and more preferably ±10% or less with respect to the viscosity before storage (initial viscosity) after being left at 50° C. for 2 weeks. preferable.
When the viscosity change rate is ±20% or less, the storage stability of the first liquid and the second liquid is appropriate, and for example, when the second liquid is applied by an inkjet method. The ejection stability becomes good.
The rate of change in viscosity before and after being left at 50° C. for 2 weeks can be measured as follows.
The second liquid was placed in a polypropylene wide-mouth bottle (50 mL), left in a constant temperature bath at 50° C. for 2 weeks, then taken out from the constant temperature bath and allowed to reach room temperature (25° C.) to measure viscosity. To do. The viscosity of the second liquid before being put into the constant temperature bath is the viscosity before storage, and the viscosity of the second liquid after being taken out from the constant temperature bath is the viscosity after storage, and the rate of change in viscosity can be calculated by the following formula. The viscosity before storage and the viscosity after storage can be measured at 25°C using an R-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
Viscosity change rate (%)=[(viscosity after storage)-(viscosity before storage)]/(viscosity before storage)×100
The viscosity of the first liquid and the second liquid before storage at 25° C. is preferably 25 mPa·s or less, more preferably 3 mPa·s or more and 20 mPa·s or less, and 3 mPa·s or more and 10 mPa·s or less. Is particularly preferable. When the viscosity is 25 mPa·s or less, ejection from the inkjet nozzle is stabilized.
The viscosity of the first liquid and the second liquid after storage is preferably 3 mPa·s or more and 10 mPa·s or less at 25°C.
前記第一の液体、及び前記第二の液体を付与する方法としては、液滴が適切な精度で目的の場所に付与できる方式であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディスペンサー方式、スプレー方式、インクジェット方式などが挙げられる。なお、これらの方式を実施するには本発明の立体造形物の製造装置における付与手段を好適に用いることができる。
これらの中でも、前記ディスペンサー方式では、液滴の定量性に優れるが、付与面積が狭くなる。前記スプレー方式では、簡便に微細な吐出物を形成でき、付与面積が広く、付与性に優れるが、液滴の定量性が悪くなり、スプレー流による飛散が発生することがある。前記インクジェット方式では、前記スプレー方式に比べ、液滴の定量性がよいという利点があり、前記ディスペンサー方式に比べ、付与面積が広くできる利点があり、複雑な立体形状を精度良くかつ効率よく形成することができる。このため、本発明においては、前記インクジェット方式を用いることが好ましい。
The method for applying the first liquid and the second liquid is not particularly limited as long as it is a method in which droplets can be applied to a target location with appropriate accuracy, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a dispenser method, a spray method, an inkjet method, etc. can be mentioned. In addition, in order to carry out these methods, it is possible to preferably use the applying means in the apparatus for producing a three-dimensional object of the present invention.
Among these, the dispenser method is excellent in the quantitativeness of droplets, but the applied area is narrow. In the spray method, fine ejected substances can be easily formed, the application area is wide, and the application property is excellent, but the quantitative property of the liquid droplet is deteriorated and the spray flow may cause scattering. The inkjet method has an advantage that the quantitativeness of liquid droplets is better than the spray method, and has an advantage that the applied area can be made wider than the dispenser method, so that a complicated three-dimensional shape can be formed accurately and efficiently. be able to. Therefore, in the present invention, it is preferable to use the inkjet method.
前記インクジェット方式の付与手段としては、前記硬化性液体、及び前記非硬化性材料を吐出可能なノズルなどが挙げられる。なお、前記ノズルとしては、公知のインクジェットプリンターにおけるノズルを好適に使用することができ、前記インクジェットプリンターとしては、例えば、リコーインダストリー株式会社製のMH5420/5440などが挙げられる。このインクジェットプリンターは、ヘッド部から一度に滴下できる液滴量が多く、付与面積が広いため、付与の高速化を図ることができる点から好ましい。
複数の付与手段としては、2個以上の付与手段が好ましく、2個の付与手段がより好ましい。
Examples of the ink jet system applying means include a nozzle capable of ejecting the curable liquid and the non-curable material. A nozzle in a known inkjet printer can be preferably used as the nozzle, and examples of the inkjet printer include MH5420/5440 manufactured by Ricoh Industry Co., Ltd. This inkjet printer is preferable in that the amount of liquid droplets that can be dripped at one time from the head portion is large and the application area is wide, so that the application speed can be increased.
As the plurality of applying means, two or more applying means are preferable, and two applying means are more preferable.
<硬化工程及び硬化手段>
前記硬化工程は、成膜工程において成膜した膜を硬化させる工程である。
前記硬化手段は、成膜手段において成膜した膜を硬化させる手段である。
前記硬化工程は、前記硬化手段により好適に実施することができる。
<Curing step and curing means>
The curing step is a step of curing the film formed in the film forming step.
The curing means is means for curing the film formed by the film forming means.
The curing step can be preferably carried out by the curing means.
前記硬化手段としては、例えば、紫外線(UV)照射ランプ、電子線などが挙げられる。前記膜を硬化する手段には、オゾンを除去する機構が具備されることが好ましい。
前記紫外線(UV)照射ランプの種類としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド、LEDなどが挙げられる。
前記超高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたDeepUVタイプは、短波長領域の照射が可能である。
前記メタルハライドは、波長領域が広いため着色物に有効であり、Pb、Sn、Fe等の金属のハロゲン化物が用いられ、重合開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。
硬化に用いられるランプとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、FusionSystem社製のHランプ、Dランプ、Vランプ等の市販品を用いることができる。
Examples of the curing means include an ultraviolet (UV) irradiation lamp and an electron beam. The means for curing the film is preferably equipped with a mechanism for removing ozone.
Examples of the type of the ultraviolet (UV) irradiation lamp include a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a metal halide, and an LED.
The ultra-high pressure mercury lamp is a point light source, but the DeepUV type, which has a high light utilization efficiency in combination with an optical system, can irradiate in a short wavelength region.
Since the metal halide has a wide wavelength region, it is effective as a coloring matter, and halides of metals such as Pb, Sn, and Fe are used, and can be selected according to the absorption spectrum of the polymerization initiator.
The lamp used for curing is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, commercially available products such as H lamp, D lamp and V lamp manufactured by Fusion System can be used.
<その他の工程及びその他の手段>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、支持体形成工程、除去工程、成形体の研磨工程、成形体の清浄工程などが挙げられる。
前記その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、支持体形成手段、除去手段、成形体の研磨手段、成形体の清浄手段などが挙げられる。
前記支持体形成工程は、前記支持体形成手段により好適に実施することができ、前記除去工程は、前記除去手段により好適に実施することができ、前記成形体の研磨工程は、前記成形体の研磨手段により好適に実施することができ、前記成形体の清浄工程は、前記成形体の清浄手段により好適に実施することができる。
<Other steps and other means>
The other steps are appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, and examples thereof include a support forming step, a removing step, a molded body polishing step, and a molded body cleaning step.
The other means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a support forming means, a removing means, a molded body polishing means, and a molded body cleaning means.
The support forming step can be suitably carried out by the support forming means, the removing step can be suitably carried out by the removing means, and the step of polishing the molded body may be performed by It can be preferably carried out by a polishing means, and the step of cleaning the molded body can be preferably carried out by a cleaning means of the molded body.
<<支持体形成工程及び支持体形成手段>>
前記支持体形成工程は、硬化性材料を含む支持体形成用液を、前記第一の液体及び前記第二の液体とは異なる位置に付与して、支持体を形成する工程であり、支持体形成手段により実施することができる。
前記支持体形成用液を付与する方法、及び手段としては、前記第一の液体及び前記第二の液体を付与する方法、及び手段と同様のものを用いることができる。
<<Support forming step and support forming means>>
The support-forming step is a step of forming a support by applying a support-forming liquid containing a curable material to a position different from the first liquid and the second liquid. It can be performed by forming means.
As the method and means for applying the support-forming liquid, the same methods and means as those for applying the first liquid and the second liquid can be used.
前記支持体形成用液は、硬化性材料を含み、更に必要に応じて、重合開始剤、色材、その他の成分を含んでなる。前記支持体形成用液は、「硬質成形体用材料」とも呼ばれる。 The support-forming liquid contains a curable material and, if necessary, a polymerization initiator, a coloring material, and other components. The support forming liquid is also referred to as a "material for a hard molded body".
前記硬化性材料としては、活性エネルギー線照射、加熱等により硬化する化合物であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、活性エネルギー線硬化性化合物、活性エネルギー線硬化型プレポリマー、エマルジョンタイプの光硬化型樹脂、熱硬化性化合物などが挙げられる。これらの中でも、ノズル詰まりを防止する点から、常温で液体の材料が好ましい。 The curable material is not particularly limited as long as it is a compound that is cured by active energy ray irradiation, heating, etc., and can be appropriately selected according to the purpose. For example, active energy ray curable compound, active energy ray curable Type prepolymers, emulsion type photocurable resins, thermosetting compounds and the like. Among these, materials that are liquid at room temperature are preferable from the viewpoint of preventing nozzle clogging.
−重合開始剤−
前記重合開始剤としては、前記第一の液体における重合開始剤と同様のものを用いることができる。
-Polymerization initiator-
As the polymerization initiator, the same one as the polymerization initiator in the first liquid can be used.
前記支持体形成用液としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜、表面張力、粘度等を選択することができる。
前記支持体形成用液の表面張力としては、前記第一の液体の表面張力と同様とすることができる。
前記支持体形成用液の粘度としては、前記第一の液体の粘度と同様とすることができる。
The liquid for forming the support is not particularly limited, and the surface tension, the viscosity and the like can be appropriately selected according to the purpose.
The surface tension of the support-forming liquid can be the same as the surface tension of the first liquid.
The viscosity of the support-forming liquid may be the same as the viscosity of the first liquid.
<<除去工程及び除去手段>>
前記除去工程及び除去手段は、水又は有機溶剤を満たした浴槽に浸漬し、除去する方法乃至手段、温度を加える方法乃至手段、超音波振動する方法乃至手段、撹拌によるエネルギーを与える方法乃至手段などの補助的処理を用いたり、その組合せを適宜用いることができる。
<<Removal process and removal means>>
The removing step and removing means are performed by immersing in a bath filled with water or an organic solvent to remove, a method and means for applying temperature, a method and means for ultrasonically vibrating, a method and means for applying energy by stirring, etc. Can be used, or a combination thereof can be appropriately used.
前記立体造形物の製造方法においては、前記各工程を複数回繰り返すものである。前記繰り返し回数としては、作製する立体造形物の大きさ、形状などに応じて異なり一概には規定できないが、1層あたりの平均厚みとしては、5μm以上50μm以下が好ましく、10μm以上50μm以下がより好ましい。前記平均厚みが、5μm以上50μm以下であると、精度よく、剥離することもなく造形することが可能であり、立体造形物の高さ分だけ積層することができる。 In the method for producing a three-dimensional molded item, the above steps are repeated a plurality of times. The number of repetitions depends on the size, shape, etc. of the three-dimensional object to be produced and cannot be specified unconditionally, but the average thickness per layer is preferably 5 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 50 μm or less. preferable. When the average thickness is 5 μm or more and 50 μm or less, it is possible to accurately perform modeling without peeling, and it is possible to stack only the height of the three-dimensional shaped object.
以上説明したように、本発明の立体造形物の製造方法においては、インクジェット方式又はディスペンサー方式等の細孔より第一の液体及び第二の液体を吐出することにより、1層ずつの像を形成できるように付与される。 As described above, in the method for producing a three-dimensional object of the present invention, the first liquid and the second liquid are discharged from the pores of the ink jet system or the dispenser system to form an image of each layer. Granted to be able to.
以下、本発明の立体造形物の製造方法及び本発明の立体造形物の製造装置の具体的な実施形態について説明する。
まず、三次元CADで設計された三次元形状あるいは三次元キャナやディジタイザで取り込んだ三次元形状のサーフェイスデータあるいはソリッドデータを、STLフォーマットに変換して積層造形装置に入力する。
Hereinafter, specific embodiments of the method for producing a three-dimensional object of the present invention and the apparatus for producing a three-dimensional object of the present invention will be described.
First, the surface data or solid data of the three-dimensional shape designed by the three-dimensional CAD or the three-dimensional shape captured by the three-dimensional canner or digitizer is converted into the STL format and input to the additive manufacturing apparatus.
次に、造形工程を実施する。図1は、本発明の立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。図1に示すように、立体造形物の製造装置10における複数のヘッド1、2、3を双方向に動かして、第一の液体、第二の液体、及び支持体形成用液を所定領域に所定付与量にて吐出し、ドットを形成する。その際、ドットにおいて第一の液体と第二の液体とを混合し、第一の液体中の溶媒の蒸発量分を補正することができる。
そして、成膜した膜に紫外線(UV)を照射することにより硬化して、モデル部5と、支持体部4と、を形成する膜を形成することができる。
Next, a modeling process is implemented. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for manufacturing a three-dimensional object according to the present invention. As shown in FIG. 1, a plurality of heads 1, 2, and 3 in a three-dimensional object manufacturing apparatus 10 are moved bidirectionally to bring a first liquid, a second liquid, and a support-forming liquid to a predetermined area. The dots are formed by ejecting a predetermined amount. At that time, it is possible to mix the first liquid and the second liquid in the dots and correct the evaporation amount of the solvent in the first liquid.
Then, the formed film can be cured by irradiating it with ultraviolet rays (UV) to form a film that forms the model part 5 and the support part 4.
膜を一層形成した後に、造形ステージ6が一層分の高さだけ下降する。再度、膜上に連続したドットを形成し、前記膜に紫外線(UV)を照射することにより硬化して、膜を形成する。これらの積層を繰り返すことにより、立体造形物の造形が可能となる。
このように立体造形した立体造形物は、物理強度、及び溶解度を部分的に調整することができる。
After forming one layer of film, the modeling stage 6 descends by the height of one layer. Again, continuous dots are formed on the film, and the film is cured by irradiating the film with ultraviolet rays (UV) to form a film. By repeating these laminations, it becomes possible to form a three-dimensional object.
The physical strength and the solubility of the three-dimensional object thus three-dimensionally adjusted can be partially adjusted.
また、噴射するインクジェットヘッドに紫外線(UV)照射機を隣接させることにより、平滑処理に要する時間を省くことができ、高速造形が可能である。 In addition, by adhering an ultraviolet (UV) irradiator to the jetting inkjet head, the time required for the smoothing process can be omitted, and high-speed modeling is possible.
(立体造形用液体セット)
本発明の立体造形用液体セットは、本発明の立体造形物の製造方法に用いる第一の液体と、第二の液体と、を有し、更に必要に応じてその他の液体を有する。
(3D modeling liquid set)
The three-dimensional modeling liquid set of the present invention includes a first liquid and a second liquid used in the method for producing a three-dimensional molded article of the present invention, and further includes other liquids as necessary.
前記第一の液体としては、前記立体造形物の製造方法における第一の液体と同様のものを用いることができる。
前記第二の液体としては、前記立体造形物の製造方法における第二の液体と同様のものを用いることができる。
As the first liquid, the same liquid as the first liquid in the method for producing a three-dimensional molded item can be used.
As the second liquid, the same liquid as the second liquid in the method for producing a three-dimensional molded item can be used.
前記第一の液体中の溶剤としては、前記第一の液体中の硬化性材料と重合反応しないことが好ましい。
前記第一の液体としては、活性エネルギー線を照射することによりラジカル又はカチオンを生成する重合開始剤を含むことが好ましい。
前記第一の液体中の溶剤の含有量としては、第一の液体全量に対して、10質量%以上が好ましい。
前記第二の液体としては、前記第一の液体中の硬化性材料と重合反応する硬化性材料が含まれていないことが好ましい。
前記第一の液体及び前記第二の液体中の溶媒の沸点としては、250℃以下であることが好ましい。
The solvent in the first liquid preferably does not undergo a polymerization reaction with the curable material in the first liquid.
The first liquid preferably contains a polymerization initiator that generates radicals or cations by irradiation with active energy rays.
The content of the solvent in the first liquid is preferably 10% by mass or more based on the total amount of the first liquid.
It is preferable that the second liquid does not include a curable material that undergoes a polymerization reaction with the curable material in the first liquid.
The boiling point of the solvent in the first liquid and the second liquid is preferably 250° C. or lower.
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(第一の液体の調製例1)
<第一の液体Aの調製>
溶媒として純水20.0質量部を撹拌させながら、層状粘土鉱物として[Mg5.34Li0.66Si8O20(OH)4]−0.66Na+0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)0.8質量部を少しずつ添加し、撹拌して分散液を作製した。
次に、前記分散液に硬化性材料(重合性モノマー)として、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したN,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)を4.0質量部添加した。次に、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)を0.01質量部添加し、混合した。
次に、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、商品名:イルガキュア184)0.015質量部添加し、混合して混合液を得た。
次に、得られた混合液を氷浴で冷却しながら重合促進剤としてテトラメチルエチレンジアミン(TEMED、和光純薬工業株式会社製)0.1質量部添加し、混合撹拌して、ハイドロゲル造形用であるハイドロゲル形成液からなる第一の液体Aを得た。組成を下記表1に示す。
(Preparation Example 1 of the first liquid)
<Preparation of first liquid A>
While stirring the pure water 20.0 parts by weight solvent, synthetic hectorite having a composition of [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4] -0.66 Na +0.66 as a layered clay mineral 0.8 parts by mass of light (Laponite XLG, manufactured by Rockwood) was added little by little and stirred to prepare a dispersion liquid.
Next, 4.0 mass of N,N-dimethylacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in which the polymerization inhibitor was removed by passing through a column of activated alumina as a curable material (polymerizable monomer) in the dispersion liquid. Added in parts. Next, 0.01 parts by mass of sodium dodecyl sulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a surfactant was added and mixed.
Next, 0.015 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (manufactured by BASF, trade name: Irgacure 184) was added as a photopolymerization initiator and mixed to obtain a mixed liquid.
Next, 0.1 part by mass of tetramethylethylenediamine (TEMED, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a polymerization accelerator while cooling the obtained mixed liquid in an ice bath, and mixed and stirred for hydrogel modeling. A first liquid A consisting of the hydrogel forming liquid was obtained. The composition is shown in Table 1 below.
(第一の液体の調製例2)
<第一の液体Bの調製>
溶媒としてオレイルアルコール16.0質量部に、硬化性材料(重合性モノマー)としてステアリルアクリレート4.0質量部、及びエチレングリコールジメタクリレート0.4質量部添加し、混合した。
次に、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、商品名:イルガキュア184)0.2質量部を混合して混合液を得た。
次に、得られた混合液を氷浴で冷却しながら重合促進剤としてテトラメチルエチレンジアミン(TEMED、和光純薬工業株式会社製)0.02質量部添加し、混合撹拌し、窒素雰囲気下にて3時間バブリングし、オルガノゲル形成材料及び溶媒であるオレイルアルコールを含む第一の液体Bを得た。組成を下記表1に示す。
(Preparation example 2 of the first liquid)
<Preparation of first liquid B>
To 16.0 parts by mass of oleyl alcohol as a solvent, 4.0 parts by mass of stearyl acrylate as a curable material (polymerizable monomer) and 0.4 parts by mass of ethylene glycol dimethacrylate were added and mixed.
Next, 0.2 part by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (manufactured by BASF, trade name: Irgacure 184) was mixed as a photopolymerization initiator to obtain a mixed solution.
Next, while cooling the obtained mixed solution in an ice bath, 0.02 parts by mass of tetramethylethylenediamine (TEMED, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a polymerization accelerator, mixed and stirred, and under a nitrogen atmosphere. After bubbling for 3 hours, a first liquid B containing an organogel-forming material and oleyl alcohol as a solvent was obtained. The composition is shown in Table 1 below.
(第二の液体の調製例1)
<第二の液体Aの調製>
溶媒として純水80質量部、粘度調整剤としてグリセリン3質量部、3−メチル−1,3−ブタンジオール17質量部を添加し、溶剤補填用の第二の液体Aを得た。組成を下記表2に示す。
(Preparation example 1 of the second liquid)
<Preparation of Second Liquid A>
80 parts by mass of pure water as a solvent, 3 parts by mass of glycerin as a viscosity modifier, and 17 parts by mass of 3-methyl-1,3-butanediol were added to obtain a second liquid A for solvent compensation. The composition is shown in Table 2 below.
(第二の液体の調製例2)
<第二の液体Bの調製>
溶媒であるオレイルアルコール16.0質量部、粘度調整剤としてグリセリン4.0質量部を撹拌し、溶剤補填用の第二の液体Bを得た。組成を下記表2に示す。
(Preparation example 2 of the second liquid)
<Preparation of second liquid B>
16.0 parts by mass of oleyl alcohol as a solvent and 4.0 parts by mass of glycerin as a viscosity modifier were stirred to obtain a second liquid B for solvent compensation. The composition is shown in Table 2 below.
(支持体形成用液の調製例1)
<支持体形成用液Aの調製>
硬化性材料(重合性モノマー)としてウレタンアクリレート(三菱レイヨン株式会社製、商品名:ダイヤビームUK6038)10.0質量部、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(日本化薬株式会社製、商品名:KAYARAD、MANDA)90.0質量部、重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、商品名:イルガキュア184)3.0質量部、及び着色剤として青顔料(トーヨーケム株式会社製、商品名:Lionol Blue 7400G)2.0質量部の合計105質量部をホモジナイザー(日立工機株式会社製、HG30)を用いて、回転数2,000rpmで均質な混合物が得られるまで分散した。続いて、ろ過を行い不純物等を除去し、最後に真空脱気を10分間実施し、均質な支持体形成用液Aを得た。組成を下記表3に示す。
(Preparation Example 1 of Support Forming Liquid)
<Preparation of Support Forming Liquid A>
10.0 parts by mass of urethane acrylate (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., trade name: Diabeam UK6038) as a curable material (polymerizable monomer), neopentyl glycol hydroxypivalate ester di(meth)acrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., Trade name: KAYARAD, MANDA) 90.0 parts by mass, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (manufactured by BASF, trade name: Irgacure 184) 3.0 parts by mass as a polymerization initiator, and a blue pigment (Toyochem Co., Ltd.) as a colorant. (Product name: Lionol Blue 7400G) 2.0 parts by mass in total 105 parts by mass was dispersed using a homogenizer (HG30 manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd.) at a rotation speed of 2,000 rpm until a homogeneous mixture was obtained. .. Subsequently, filtration was performed to remove impurities and the like, and finally vacuum deaeration was performed for 10 minutes to obtain a homogeneous support-forming liquid A. The composition is shown in Table 3 below.
(実施例1)
[補正量の測定]
図1に立体造形物の製造装置を用いて、第一の液体A、第二の液体A、及び支持体形成用液を、図1に示すゲル立体造形物の製造装置10のインクジェットヘッド(リコーインダストリー株式会社製、GEN4)に通じる3つのタンクにそれぞれ充填した。
まず、水分補填量を測定するテストパターンとして、造形ステージ上に、第一の液体Aを吐出し、成膜した。次に、LEDランプヘッド(1.6W/cm2、integration technology社製、subzeroLED060)を照射し前記膜を硬化させ、塗布と硬化を繰り返すことで、100mm×100mm×10mmの造形物を作製した。吐出した第一の液体がすべて造形物となった場合、第一の液体の密度が約1g/cm3であることから前記造形物の質量は100gとなる。次に、電子天びん(装置名:ASP64、アズワン株式会社製)を用いて、前記造形物の質量を測定したところ、80gであり、第一の液体中の溶媒が蒸発しないと考えた場合の80質量%となった。そこで、造形中の溶媒減少量を20質量%と考え、予めインクジェットヘッド1より吐出される第一の液体の吐出量の20%質量分を、インクジェットヘッド2から第二の液体の、第一の液体の付与位置と同一位置に吐出する場合の、前記膜中の前記溶剤の蒸発量分の補正した付与量とした。
(Example 1)
[Measurement of correction amount]
An ink jet head (Ricoh) of a gel three-dimensional molded article manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1 is used to transfer a first liquid A, a second liquid A, and a support-forming liquid to the three-dimensional molded object manufacturing apparatus shown in FIG. It was filled in each of three tanks leading to GEN4) manufactured by Industry Co., Ltd.
First, as a test pattern for measuring the amount of supplemented water, the first liquid A was discharged onto the modeling stage to form a film. Next, an LED lamp head (1.6 W/cm 2 , manufactured by integration technology, subzeroLED060) was irradiated to cure the film, and by repeating coating and curing, a 100 mm×100 mm×10 mm modeled object was produced. When all the discharged first liquid becomes a modeled object, the mass of the modeled object becomes 100 g because the density of the first liquid is about 1 g/cm 3 . Next, when the mass of the shaped object was measured using an electronic balance (device name: ASP64, manufactured by As One Co., Ltd.), it was 80 g, which was 80 when the solvent in the first liquid was considered not to evaporate. It became mass%. Therefore, the solvent reduction amount during modeling is considered to be 20% by mass, and 20% by mass of the ejection amount of the first liquid ejected from the inkjet head 1 in advance is used as the first amount of the second liquid from the inkjet head 2. When the liquid was ejected at the same position as the applying position, the amount of evaporation was the corrected amount of the solvent in the film.
[立体造形]
インクジェットヘッド1から第一の液体Aを3×10−3g/cm2にて吐出し、インクジェットヘッド2から第二の液体Aを前記第一の液体の着弾位置と同一位置に3×10−3g/cm2にて吐出し、また、インクジェットヘッド3から支持体形成用液を6×10−3g/cm2にて、第一の液体及び第二の液体とは異なる位置に吐出し、成膜した。
[3D modeling]
The first liquid A is ejected from the inkjet head 1 at 3×10 −3 g/cm 2 , and the second liquid A is ejected from the inkjet head 2 to the same position as the landing position of the first liquid 3×10 −. 3 g/cm 2 and the support-forming liquid was ejected from the inkjet head 3 at a position different from the first liquid and the second liquid at 6×10 −3 g/cm 2 . , A film was formed.
次に、前記成膜した膜にfvLEDランプヘッド(1.6W/cm2)を照射して、前記膜を硬化させて硬化膜を得た後、得られた硬化膜に対してローラーを用いて平滑化処理を行った。これをインクジェット成膜として一層ごとに繰り返し、造形物を作製した。
前記ローラーとしては、表面をアルマイト処理した直径25mmのアルミニウム合金からなる金属ローラーを用いた。
支持体形成用液は、第一の液体及び第二の液体の成膜により形成される造形物を支えるサポート材として機能する。
最後に支持体形成用液により形成された構造物と、第一の液体及び第二の液体の成膜により形成される造形物を手により物理的に剥離し、ハイドロゲル立体造形物を得た。得られたハイドロゲル立体造形物の溶媒量を乾燥法により測定したところ、溶媒量は、80質量%であった。
Then, the formed film was irradiated with an fvLED lamp head (1.6 W/cm 2 ) to cure the film to obtain a cured film, and then the obtained cured film was rolled using a roller. Smoothing processing was performed. This was repeated as an inkjet film for each layer to produce a modeled object.
As the roller, a metal roller made of an aluminum alloy having a diameter of 25 mm, the surface of which was anodized, was used.
The support-forming liquid functions as a support material that supports a modeled object formed by film formation of the first liquid and the second liquid.
Finally, the structure formed by the liquid for forming a support and the molded object formed by the film formation of the first liquid and the second liquid were physically peeled by hand to obtain a hydrogel three-dimensional molded object. .. When the solvent amount of the obtained hydrogel three-dimensional model was measured by a drying method, the solvent amount was 80% by mass.
(実施例2)
[補正量の測定]
実施例1の補正量の測定において、第一の液体Aを第一の液体Bに変更し、第二の液体Aを第二の液体Bに変更した以外は、実施例1の補正量の測定と同様にして、補正量の測定を測定した。その結果、補正量は、5質量%であった。
(Example 2)
[Measurement of correction amount]
Measurement of the correction amount of Example 1 except that the first liquid A was changed to the first liquid B and the second liquid A was changed to the second liquid B in the measurement of the correction amount of Example 1. The correction amount was measured in the same manner as in. As a result, the correction amount was 5% by mass.
[立体造形]
実施例1の立体造形において、第一の液体Aを第一の液体Bに変更し、第二の液体Aを第二の液体Bに変更し、第二の液体Bの吐出量を3×10−3g/cm2とした以外は、実施例1の立体造形と同様にして、オルガノゲル立体造形物を得た。得られたオルガノゲル立体造形物の溶媒量を乾燥法により測定したところ、溶媒量は、80質量%であった。
[3D modeling]
In the three-dimensional modeling of Example 1, the first liquid A was changed to the first liquid B, the second liquid A was changed to the second liquid B, and the discharge amount of the second liquid B was 3×10. An organogel three-dimensional modeled product was obtained in the same manner as in the three-dimensional modeled product of Example 1, except that the setting was -3 g/cm 2 . When the solvent amount of the obtained organogel three-dimensional model was measured by a drying method, the solvent amount was 80% by mass.
(比較例1)
[立体造形]
実施例1の立体造形において、第二の液体Aを使用しなかった以外は、実施例1の立体造形と同様にして、ハイドロゲル立体造形物を得た。得られたハイドロゲルゲル立体造形物の溶媒量を乾燥法により測定したところ、溶媒量は、78質量%であった。
(Comparative Example 1)
[3D modeling]
In the three-dimensional model of Example 1, a hydrogel three-dimensional model was obtained in the same manner as the three-dimensional model of Example 1, except that the second liquid A was not used. When the solvent amount of the obtained hydrogel gel three-dimensional model was measured by a drying method, the solvent amount was 78% by mass.
(比較例2)
[立体造形]
実施例2の立体造形において、第二の液体Bを使用しなかった以外は、実施例1の立体造形と同様にして、オルガノゲル立体造形物を得た。得られたオルガノゲル立体造形物の溶媒量を乾燥法により測定したところ、溶媒量は、30質量%であった。
(Comparative example 2)
[3D modeling]
In the three-dimensional modeling of Example 2, an organogel three-dimensional molded article was obtained in the same manner as the three-dimensional modeling of Example 1, except that the second liquid B was not used. When the solvent amount of the obtained organogel three-dimensional model was measured by a drying method, the solvent amount was 30% by mass.
得られた立体造形物について、以下のようにして「造形精度(「理論質量との差」、「強度倍率」、及び「厚み方向の理論値との差」)」を評価した。結果を下記表4に示す。 With respect to the obtained three-dimensional molded item, "modeling accuracy ("difference from theoretical mass", "strength ratio", and "difference from theoretical value in thickness direction")" was evaluated as follows. The results are shown in Table 4 below.
[対照立体造形物の作製]
100mm×100mm×10mmの鋳型に各第一の液体を注ぎ、LEDランプヘッド(1.6W/cm2、integration technology社製、subzeroLED060)を用いてUV硬化させたゲル立体造形物を得た。
[Preparation of control three-dimensional object]
Each first liquid was poured into a 100 mm×100 mm×10 mm mold, and UV-cured gel three-dimensional molded article was obtained using an LED lamp head (1.6 W/cm 2 , manufactured by integration technology, subzero LED060).
(理論質量との差)
対照立体造形物の質量(理論質量)と、得られた立体造形物の質量(実測質量)とを乾燥炉により溶剤を乾燥させ、電子天びん(装置名:ASP64、アズワン株式会社製)を用いて重量変化を確認し、理論質量に対する実測質量との差を算出し、「理論質量との差(%)」を求めた。
(Difference from theoretical mass)
The solvent (theoretical mass) of the control three-dimensional model and the mass (measured mass) of the obtained three-dimensional model are dried in a drying oven to remove the solvent, and an electronic balance (device name: ASP64, manufactured by As One Co., Ltd.) is used. The change in weight was confirmed, the difference between the theoretical mass and the measured mass was calculated, and the “difference (%) from the theoretical mass” was obtained.
(強度倍率)
対照立体造形物の圧縮強度と、得られた立体造形物の圧縮強度と、を測定し、対照立体造形物の圧縮強度に対する立体造形物の圧縮強度の強度倍率(%)を算出し、「圧縮強度の強度倍率(%)」を求めた。強度倍率が1に近い方が溶媒の蒸発に伴う立体造形物の硬質化が起こっていないことを表す。
なお、前記圧縮強度は、ダイナミック超微小硬度計(DUH−W201S、株式会社島津製作所製)に微小圧縮試験機(MCT−W、株式会社島津製作所製)のソフトを搭載した装置を用いて測定した。
(Strength ratio)
The compression strength of the control three-dimensional model and the compression strength of the obtained three-dimensional model are measured, and the strength ratio (%) of the compression strength of the three-dimensional model to the compression strength of the control three-dimensional model is calculated. The strength multiplication factor (%)" was determined. When the strength magnification is closer to 1, it means that the three-dimensional model is not hardened due to the evaporation of the solvent.
The compressive strength is measured using a device in which a dynamic ultra-micro hardness meter (DUH-W201S, manufactured by Shimadzu Corporation) is equipped with software for a micro compression tester (MCT-W, manufactured by Shimadzu Corporation). did.
(厚み方向の理論値との差)
対照立体造形物の平均厚みと、得られた立体造形物の平均厚みとを3次元マイクロスコープ(装置名:キーエンスVR−3000、株式会社キーエンス製)を用いて測定し、対照立体造形物の圧縮強度に対する立体造形物の平均厚みの差を算出し、「厚み方向の理論値との差」を求めた。前記差が0%に近い方が、造形精度が高いことを表す。
(Difference from the theoretical value in the thickness direction)
The average thickness of the control three-dimensional model and the average thickness of the obtained three-dimensional model are measured using a three-dimensional microscope (device name: KEYENCE VR-3000, manufactured by KEYENCE CORPORATION), and the control three-dimensional model is compressed. The difference between the average thickness of the three-dimensional molded item and the strength was calculated, and the "difference from the theoretical value in the thickness direction" was obtained. The closer the difference is to 0%, the higher the modeling accuracy is.
前記表4に示すように、実施例1〜2の立体造形物は、理論質量との差が2質量%〜5質量%と小さく、対照立体造形物(バルク造形物)に近い溶媒含有量を持つことが分かる。
また、実施例1〜2の立体造形物は、強度倍率が、1.1倍〜1.2倍と小さく、対照立体造形物(バルク造形物)に近い圧縮強度を持つことが分かる。
さらに、実施例1〜2の立体造形物は、厚み方向の理論値との差が、10%〜13%と小さく、対照立体造形物(バルク造形物)に平均厚みを持つことが分かる。
一方、比較例1〜2は、理論質量との差が11%〜30%、強度倍率が2.4倍〜3.0倍、厚み方向の理論値との差が13%〜33%であり、得られた立体造形物が対照立体造形物に対して、高い値となっていることが分かる。
As shown in Table 4, the three-dimensional molded products of Examples 1 and 2 have a small difference from the theoretical mass of 2% by mass to 5% by mass, and have a solvent content close to that of the control three-dimensional molded product (bulk molded product). You know you have.
Further, it can be seen that the three-dimensional molded products of Examples 1 and 2 have a small strength magnification of 1.1 to 1.2 times, and have a compressive strength close to that of the control three-dimensional molded product (bulk molded product).
Further, it can be seen that the three-dimensional objects of Examples 1 and 2 have a small difference from the theoretical value in the thickness direction of 10% to 13%, and the control three-dimensional object (bulk object) has an average thickness.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the difference from the theoretical mass is 11% to 30%, the strength magnification is 2.4 to 3.0 times, and the difference from the theoretical value in the thickness direction is 13% to 33%. It can be seen that the obtained three-dimensional model has a higher value than the control three-dimensional model.
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 溶媒及び硬化性材料を含む第一の液体を付与して成膜し、前記成膜した膜に、溶媒を含む第二の液体を、前記膜中の前記溶剤の蒸発量分を補正した付与量にて付与して成膜する成膜工程と、
前記成膜した膜を硬化させる硬化工程と、を複数回繰り返すことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
<2> ゲル構造物である立体造形物の製造に用いられる前記<1>に記載の立体造形物の製造方法である。
<3> 立体造形物中の溶剤の含有量が、10質量%以上である前記<1>から<2>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<4> 前記第一の液体が、鉱物をさらに含む前記<1>から<3>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<5> 前記鉱物が、層状鉱物である前記<4>に記載の立体造形物の製造方法である。
<6> 前記層状鉱物が、水膨潤性層状粘土鉱物である前記<5>に記載の立体造形物の製造方法である。
<7> 前記水膨潤性層状粘土鉱物が、水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリロナイト、水膨潤性サポナイト、及び水膨潤性合成雲母である前記<6>に記載の立体造形物の製造方法である。
<8> 前記鉱物の含有量が、第一の液体全量に対して、1質量%以上40質量%以下である前記<4>から<7>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<9> 前記鉱物の含有量が、第一の液体全量に対して、1質量%以上15質量%以下である前記<4>から<8>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<10> 前記第一の液体が、重合開始剤をさらに含む前記<1>から<9>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<11> 前記第一の液体が、着色剤をさらに含む前記<1>から<10>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<12> 前記第二の液体中の溶媒が、硬化性材料を含まない前記<1>から<11>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<13> 前記第二の液体中の溶媒が、前記第一の液体中の溶剤と同一である前記<1>から<12>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<14> 前記第一の液体の表面張力が、20mN/m以上45mN/m以下である前記<1>から<13>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
<15> 前記<1>から<14>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法における第一の液体と、第二の液体と、を有することを特徴とする立体造形用液体セットである。
<16> 前記第一の液体中の溶剤が、前記第一の液体中の硬化性材料と重合反応せず、
前記溶剤の含有量が、10質量%以上である前記<15>に記載の立体造形用液体セットである。
<17> 前記第二の液体が、前記第一の液体中の硬化性材料と重合反応する硬化性材料が含まれていない前記<15>から<16>のいずれかに記載の立体造形用液体セットである。
<18> 前記第一の液体が、活性エネルギー線を照射することによりラジカル又はカチオンを生成する重合開始剤をさらに含む前記<15>から<17>のいずれかに記載の立体造形用液体セットである。
<19> 前記第一の液体及び前記第二の液体中の溶媒の沸点が、250℃以下である前記<15>から<18>のいずれかに記載の立体造形用液体セットである。
<20> 溶媒及び硬化性材料を含む第一の液体を付与して成膜し、前記成膜した膜に、溶媒を含む第二の液体を、前記膜中の前記溶剤の蒸発量分を補正した付与量にて付与して成膜する成膜手段と、
前記成膜した膜を硬化させる硬化手段と、を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
<21> インクジェットヘッドをさらに有する前記<20>に記載の立体造形物の製造装置である。
Aspects of the present invention are as follows, for example.
<1> A first liquid containing a solvent and a curable material is applied to form a film, and a second liquid containing the solvent is added to the formed film to correct the amount of evaporation of the solvent in the film. A film forming step of forming a film by applying the applied amount,
The method for producing a three-dimensional object is characterized in that the curing step of curing the formed film is repeated a plurality of times.
<2> The method for producing a three-dimensional object according to <1>, which is used for producing a three-dimensional object having a gel structure.
<3> The method for producing a three-dimensional object according to any one of <1> to <2>, wherein the content of the solvent in the three-dimensional object is 10% by mass or more.
<4> The first liquid is the method for producing a three-dimensional object according to any one of <1> to <3>, further including a mineral.
<5> The method for producing a three-dimensional object according to <4>, wherein the mineral is a layered mineral.
<6> The method for producing a three-dimensional object according to <5>, wherein the layered mineral is a water-swellable layered clay mineral.
<7> The method for producing a three-dimensional structure according to <6>, wherein the water-swellable layered clay mineral is water-swellable hectorite, water-swellable montmorillonite, water-swellable saponite, and water-swellable synthetic mica. is there.
<8> The method for producing a three-dimensional object according to any one of <4> to <7>, wherein the content of the mineral is 1% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the total amount of the first liquid. is there.
<9> The method for producing a three-dimensional object according to any one of <4> to <8>, wherein the content of the mineral is 1% by mass or more and 15% by mass or less with respect to the first liquid total amount. is there.
<10> The method for producing a three-dimensional object according to any one of <1> to <9>, in which the first liquid further contains a polymerization initiator.
<11> The method for producing a three-dimensional object according to any one of <1> to <10>, wherein the first liquid further contains a colorant.
<12> The method for producing a three-dimensional object according to any one of <1> to <11>, in which the solvent in the second liquid does not contain a curable material.
<13> The method for producing a three-dimensional object according to any one of <1> to <12>, wherein the solvent in the second liquid is the same as the solvent in the first liquid.
<14> The method for producing a three-dimensional object according to any one of <1> to <13>, wherein the surface tension of the first liquid is 20 mN/m or more and 45 mN/m or less.
<15> A liquid set for three-dimensional modeling, comprising the first liquid and the second liquid in the method for producing a three-dimensional molded article according to any one of <1> to <14>. ..
<16> The solvent in the first liquid does not undergo a polymerization reaction with the curable material in the first liquid,
It is the three-dimensional modeling liquid set according to <15>, in which the content of the solvent is 10% by mass or more.
<17> The three-dimensional modeling liquid according to any one of <15> to <16>, in which the second liquid does not contain a curable material that polymerizes with the curable material in the first liquid. It is a set.
<18> The liquid set for three-dimensional modeling according to any one of <15> to <17>, wherein the first liquid further contains a polymerization initiator that generates radicals or cations by irradiation with active energy rays. is there.
<19> The liquid set for three-dimensional modeling according to any one of <15> to <18>, wherein the boiling points of the solvents in the first liquid and the second liquid are 250° C. or less.
<20> A first liquid containing a solvent and a curable material is applied to form a film, and a second liquid containing the solvent is added to the formed film to correct the evaporation amount of the solvent in the film. A film forming means for forming a film by applying the applied amount,
And a curing unit configured to cure the formed film.
<21> The manufacturing apparatus for a three-dimensional object according to <20>, further including an inkjet head.
前記<1>から<14>のいずれかに記載の立体造形物の製造方法、前記<15>から<19>のいずれかに記載の立体造形用液体セット、及び前記<20>から<21>のいずれかに記載の立体造形物の製造装置は、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。 <3> The method for producing a three-dimensional object according to any one of <1> to <14>, the three-dimensional modeling liquid set according to any one of <15> to <19>, and <20> to <21>. The manufacturing apparatus for a three-dimensional molded item according to any one of the items 1 to 3 can solve the above-mentioned problems in the related art and achieve the object of the present invention.
1、2、3 ヘッド
6 造形ステージ
1, 2, 3 head 6 modeling stage
Claims (5)
前記成膜した膜を硬化させる硬化工程と、を複数回繰り返す立体造形物の製造方法であって、
前記立体造形物が、ゲル構造物であることを特徴とする立体造形物の製造方法。 A first liquid containing a solvent and a curable material is applied to form a film, and the second film containing the solvent is applied to the formed film so that the amount of evaporation of the solvent in the film is corrected. A film forming process of applying and forming a film,
A method of manufacturing a three-dimensional object , comprising: a curing step of curing the formed film ;
The method for producing a three-dimensional object, wherein the three-dimensional object is a gel structure .
前記第二の液体が、前記第一の液体中の硬化性材料と重合反応する硬化性材料を含んでいない、ゲル構造物造形用液体セット。The gel structure modeling liquid set, wherein the second liquid does not contain a curable material that undergoes a polymerization reaction with the curable material in the first liquid.
前記成膜した膜を硬化させる硬化手段と、を有することを特徴とするゲル構造物の造形装置。And a curing unit configured to cure the formed film.
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