JP6906543B2 - ビーズポリマー層中のガセットをバインダー・ジェッティング法で充填するための噴霧乾燥された軟質相エマルジョンポリマー - Google Patents
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Description
バインダー・ジェッティングは、付加製造プロセスであり、これは方法を分かりやすく説明する「3Dインクジェット粉末印刷」という用語によっても知られている。この方法の場合、液体バインダーが、例えば市販のインクジェットプリントヘッドによって粉末層に塗布され、それによりこの粉末層の一部が選択的に互いに結合される。この塗布と交互に行われる新たな粉末層の塗布により、最終的に3次元製品が形成される。バインダー・ジェッティングの場合、バインダーおよび粉末材料として種々の材料を用いることができる。粉末材料として、例えば、それぞれ10〜数100μmの直径を有するポリマー粒子、砂、セラミック粒子または金属粉末が適している。砂が用いられる場合、通常、完成品の後処理の必要がない。他の材料、例えばPMMAをはじめとするポリマー粉末の場合、物品のその後の硬化、焼結および/または浸潤が必要とされ得る。しかしながら、そのような後からの処理は、時間および/または費用が掛かり、しばしば起こる収縮のために寸法安定性に悪影響を及ぼし得るので、実際には望ましくない。
本発明の根底にある課題は、時間の掛かる製品の後処理を行う必要なくポリマー粒子を印刷することを可能にすることによってバインダー・ジェッティング法を高速化することであった。
驚くべきことに、これらの課題は、バインダー・ジェッティング法によってパウダーベッドから3次元物体を製造する新規の方法によって解決された。この方法では、方法工程a)およびb)を複数回繰り返すことによって3次元物体が形成される。方法工程a)は、表面上に粉末層を適用する工程である。本発明によれば、パウダーベッドは、少なくとも2種類の異なる粒子を含む。一般にポリマー粒子を含む第1の粒子は10〜500μmのメジアン直径を有し、それに対して、第2の粒子は0.5μm〜80μmのメジアン二次直径を有する凝集されたエマルジョンポリマーを含むことを特徴とする。方法工程b)は、方法工程a)と交互に行われ、かつ方法工程a)に続いて、バインダーを選択的に塗布し、かつ粉末の膨潤および/または硬化によりパウダーベッド中でこのバインダーを引き続き、または同時に増粘させる工程である。
Claims (13)
- 以下の方法工程:a)粉末層を表面上に適用する工程と、b)バインダーを選択的に塗布し、粉末の膨潤および/または硬化によってパウダーベッド中で前記バインダーを引き続きまたは同時に増粘させる工程とを複数回繰り返すことによるバインダー・ジェッティング法によってパウダーベッドから3次元物体を製造する方法であって、前記パウダーベッドは少なくとも2種類の異なる粒子を含有し、第1の粒子は10〜500μmのメジアン直径を有する前記方法において、第2の粒子が、DSCによって測定された前記第1の粒子のガラス転移温度を少なくとも20℃下回る、DSCによって測定されたガラス転移温度を有するエマルジョンポリマーであり、0.5μm〜80μmのメジアン二次直径を有する凝集されたエマルジョンポリマーを含むことを特徴とする、3次元物体を製造する方法。
- 前記凝集されたエマルジョンポリマーは、エマルジョン重合の噴霧乾燥生成物であり、これらのエマルジョンポリマーは100〜800nmのメジアン一次粒径を有し、かつ噴霧乾燥および凝集されたエマルジョンポリマーを前記第1の粒子と混合することを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記凝集されたエマルジョンポリマーは、重合からのエマルジョンに前記第1の粒子を添加した後にこのエマルジョンを沈殿させ、引き続き濾過し、かつ乾燥させることによって、完全にまたは部分的に凝集された状態で前記第1の粒子の表面上に存在する粒子であることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記凝集されたエマルジョンポリマーは、エマルジョン重合の凍結乾燥生成物であり、これらのエマルジョンポリマーは100〜800nmのメジアン一次直径を有し、かつ凍結乾燥および凝集されたエマルジョンポリマーを前記第1の粒子と混合することを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記第1の粒子が、前記バインダーの硬化に適した開始剤または硬化を促進する触媒もしくは促進剤を含有するポリマー粒子であることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 前記ポリマー粒子が、30〜120μmの平均直径を有するPMMA懸濁ポリマーであることを特徴とする、請求項5記載の方法。
- 前記第2の粒子が、アクリレートベースのエマルジョンポリマーであることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 前記沈殿を適切な凝集助剤の添加および/または前記エマルジョンのpHの変更によって促進することを特徴とする、請求項3記載の方法。
- 前記第2の粒子が、前記バインダーの硬化に適した開始剤、または前記硬化を促進する触媒もしくは促進剤を含有することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
- 前記凝集されたエマルジョンポリマーの二次直径が1〜5μmのメジアン直径を有することを特徴とする、請求項3記載の方法。
- 前記凝集されたエマルジョンポリマーの二次直径が20〜80μmのメジアン直径を有することを特徴とする、請求項2または4記載の方法。
- エマルジョンポリマー対懸濁ポリマーの質量比が、0.1:9.9〜2:8であることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
- エマルジョンポリマー対懸濁ポリマーの質量比が、0.2:9.8〜1:9であることを特徴とする、請求項12記載の方法。
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