JP6989272B2 - 造型マット - Google Patents

Description

本発明は、造型マットに関し、例えば積層造型装置を用いた造型において該装置の造型ステージ上に配置される造型マットに関する。

近年、３Ｄプリンタと呼称されることもある積層造形装置の開発が進められている。積層造形装置は、立体的な造形物がその上に形成されることとなる造形ステージを具備する。積層造形装置では、このような造形ステージ上において、熱溶解積層法（fused deposition modeling；ＦＤＭ）や、インクジェット法、光造形法、粉末焼結法、粉末固着法等のいわゆるアディティブマニュファクチャリング技法によって、造形物が形成される。そのような積層造形装置は、例えば特許文献１〜４に記載されている。

特開平９−２４５５２号公報 特開２０１１−１０１８３４号公報 特開２０１５−２１２０４２号公報 特開２０１６−５８６９号公報

積層造形装置にて採用されている造形技法によっては、造形ステージ上での造形物形成過程において、形成途中の造形物が造形ステージ表面に定着する場合がある。そのような場合、造形ステージ上での造形物形成過程の終了後には、造形ステージ上から造形物を取り外す必要がある。その際、造形ステージとその表面に定着している造形物との間に、鋭利な先端を有するスクレーパー等の道具を押し入れて、造形ステージと造形物との間を分離する手法が採られる場合が多い。しかし、このような手法では、鋭利な先端を有するスクレーパー等の道具を介して造形物に比較的に大きな力が作用する場合が多いので、当該道具による造形物の損傷および破壊を招きやすい。

積層造型装置からの造型物の分離を容易とするために、造型用樹脂に対する離型性の高い材料で造型ステージの上面（造型物形成面）を被覆することも考えられる。しかし、造型用樹脂に対する離型性を高めると、溶融樹脂の付着性は低下しやすくなる傾向にある。造型物形成面に対する溶融樹脂の付着性が不足すると、該造型物形成面に対して造型物の下面を十分に定着させることができず、例えば形成途中の造型物が部分的に造型物形成面から浮き上がる等、造型物の形状精度が低下する不都合がある。

そこで本発明は、造型物の定着性がよく、かつ該造型物を分離しやすい造型マットを提供することを目的とする。

この明細書により提供される造型マットは、基材と、該基材の第一面に設けられた表層とを含む。上記造型マットは、上記表層上のポリ乳酸（ＰＬＡ）から引き剥がして測定される引き剥がし強度が１．５Ｎ／１８ｍｍ以上１０Ｎ／１８ｍｍ以下である。また、上記造型マットは、上記引き剥がし強度測定において上記ＰＬＡ上に上記表面層が残留するように構成されている。このような造型マットによると、造型時における良好な樹脂定着性と、該造型マットからの造型物の分離容易性とを好適に両立することができる。

いくつかの態様において、上記基材として紙基材を好ましく採用し得る。紙基材上に表層を有する造型マットによると、上記表層が上記ＰＬＡ上に残留する剥離形態が好適に実現され得る。

いくつかの態様において、上記表層は、アミド基を有する定着剤を含み得る。ここに開示される造型マットは、このような定着剤を含む表層を有する構成で実施することができる。定着剤としては、例えば長鎖アルキルエチレン尿素を用いることができる。

上記表層の厚さは、例えば１μｍ〜２５μｍの範囲から選択し得る。ここに開示される造型マットは、この程度の厚さの表層を有する態様で好適に実施することができる。

ここに開示される造型マットは、熱溶解積層法による造型装置の造型ステージ上に配置して用いられる造型マットとして好ましく用いられ得る。造型ステージ上に配置された造型マットの上で造型を行うことにより、造型ステージ上に直接造型した造型物を該造型ステージの表面からスクレーパー等により除去する操作が不要となる。これにより、造型ステージからの除去時における造型物の損傷を防止するとともに、作業者の負担を軽減することができる。造型ステージ上に配置された造型マットの上で造型を行うことは、造型ステージの保護や清掃容易性の観点からも有利となり得る。

一実施形態に係る造形マットを模式的に示す断面図である。 一実施形態に係る造形マットの使用態様を表す図である。 一実施形態に係る造形マットの使用態様を表す図である。 一実施形態に係る造形マットの使用態様を表す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、本明細書に記載された発明の実施についての教示と出願時の技術常識とに基づいて当業者に理解され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明することがあり、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、図面に記載の実施形態は、本発明を明瞭に説明するために模式化されており、実際に提供される製品のサイズや縮尺を必ずしも正確に表したものではない。

図１は、この明細書により開示される一実施形態に係る造型マットの断面図である。この実施形態の造型マット１０は、基材１２と、その第一面１２Ａに設けられた表層１４とを含む積層体として構成されている。表層１４は、その表面１４Ａが造型マット１０の上面１０Ａとして外部に露出しており、この表面１４Ａの上に造型物が形成される。すなわち、表層１４の表面１４Ａは造型物形成面として用いられる。基材１２の第二面１２Ｂは、図１に示す例のように造型マット１０の下面１０Ｂとして外部に露出していてもよく、第二面１２Ｂに一または二以上の層が積層されていてもよい。基材１２および表層１４は、それぞれ、単層構造であってもよく、２層以上の多層構造であってもよい。造型マット１０は、枚葉状であってもよく、長尺な帯状であってその長尺方向に巻回されたロール状の形態であってもよい。

造型マット１０の典型的な使用方法につき図２〜図４を参照して説明する。まず、造形物を形成するための造型装置、例えば熱溶解積層法による積層造形装置５０の造形ステージ５２の上面５２Ａに、造型マット１０を、その上面１０Ａを上にして配置する（図２）。このとき、造型マット１０が造型ステージ５２から浮いたりズレたりすることを防ぐために、任意の手段で造型マット１０を造型ステージ５２に固定するとよい。装置５０の稼動時には、造型用樹脂Ｒをノズル５４から溶融状態で吐出し、造型マット１０の上面１０Ａに付着させる。このようにして吐出される造型用樹脂Ｒを積層することにより、造型ステージ５２上に配置された造型マット１０上に目的の造形物が次第に形作られる（図３）。造形ステージ５２上での造形物形成過程が終了したら、造形ステージ５２から造型マット１０を、該造型マット１０に定着して形成された造型物Ｗとともに、造型ステージ５２から取り外す。その後、造型物Ｗと造型マット１０との定着状態を解除する。典型的には、造型物Ｗの下面から造型マット１０を引き剥がすことによって、造型物Ｗから造型マット１０が分離される（図４）。

ここに開示される造型マットでは、基材の第一面に表層が設けられた構成を採用し、該表層の表面を造型物形成面として用いることにより、造型時における良好な樹脂定着性と、該造型マットからの造型物の分離容易性とを両立させることができる。造型マットの構成は、かかる機能が好適に発揮されるように選択される。

いくつかの好適な態様に係る造型マットは、後述する実施例に記載の方法で測定される引き剥がし強度（ＰＬＡ引き剥がし強度）が１．５Ｎ／１８ｍｍ以上である。より良好な定着性を得る観点から、上記ＰＬＡ引き剥がし強度は、２．０Ｎ／１８ｍｍ以上であることが好ましく、例えば２．５Ｎ／１８ｍｍ以上であってよく、３．０Ｎ／１８ｍｍ以上でもよい。また、上記ＰＬＡ引き剥がし強度は、例えば１５Ｎ／１８ｍｍ以下であってよく、造型物からの分離時に該造型物に加わる負荷を軽減する観点から、１０Ｎ／１８ｍｍ以下であることが好ましく、８Ｎ／１８ｍｍ以下でもよい。造型物を分離する際における造型マットの破れや千切れを防止する観点から、いくつかの態様において、上記ＰＬＡ引き剥がし強度は、例えば６Ｎ／１８ｍｍ以下であってよく、５Ｎ／１８ｍｍ以下でもよい。

また、いくつかの好適な態様に係る造型マットは、上記ＰＬＡ引き剥がし強度測定において、剥離後のＰＬＡ上に表層が残留するように構成されている。このように表層を残して剥離させることにより、造型時の樹脂定着性と造型物の分離容易性とを好適に両立させることができる。

造型マットを剥離した後のＰＬＡ上に表層が残留していることは、剥離後のＰＬＡ表面についてＡＴＲ法によるＦＴ−ＩＲ分析を行って得られる赤外スペクトル（以下、剥離後の表面のＩＲスペクトルともいう。）において、造型マットの表層成分に対応する吸収ピークが観察されることにより把握することができる。より詳しくは、後述する実施例に記載の手法により把握することができる。

上記剥離後の表面のＩＲスペクトルは、上記表層成分に対応する吸収ピークがみられる一方、ＰＬＡ本来の吸収ピークがみられないものであってよい。このことは、ＰＬＡ表面が該ＰＬＡ上に残留した表層でほぼ覆われていることを意味する。あるいは、上記剥離後の表面のＩＲスペクトルは、上記表層成分に対応する吸収ピークに加えてＰＬＡ本来の吸収ピークがみられるものであってもよい。このことは、ＰＬＡ上に残留した表層が該ＰＬＡを薄くまたは部分的に覆っていることを意味する。

ここに開示される造型マットの効果を著しく損なわない限り、剥離後の表面に、造型マットの表層に加えて該表層を支持していた基材構成材料の一部（例えば、紙基材上に表層を有する造型マットにおける紙繊維の一部）が残留することは妨げられない。なお、剥離後の表面に表層に加えて残留する基材材料の量が多くなると、該表面に残留する表層が上記基材によってほぼ覆われることとなる。このような場合、剥離後の表面のＩＲスペクトルにおいて、上記基材材料の吸収ピークがみられる一方、表層の吸収ピークはみられなくなる。ここに開示される造型マットにおいて、剥離後の表面に表層とともに残留し得る基材の量は、該剥離後の表面に残留する表層が過度に覆われない程度までとすることが適当である。より具体的には、上記剥離後の表面のＩＲスペクトルにおいて表層の吸収ピークを確認できる程度とすることが好ましい。

以下、ここに開示される造型マットの好適な態様について、より詳しく説明する。

造型マットの基材を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば紙材、不織布、プラスチックフィルム等を用いることができる。ここでいう紙材の例示には、和紙、クレープ紙、クラフト紙、グラシン紙、および合成紙が含まれる。和紙の例には、叩解された木材パルプ等のパルプを含む混抄体や、当該パルプに加えて合成短繊維を含む混抄体が含まれる。上記合成短繊維の素材としては、例えば、レーヨン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、およびポリアクリロニトリルが挙げられる。

上記不織布の素材としては、例えば、麻パルプや木材パルプ等のパルプ、レーヨン、アセテート繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、およびポリビニルアルコール繊維が挙げられる。

上記プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリオレフィンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリイミド系樹脂フィルム、ポリアミド系樹脂フィルム、塩化ビニル系樹脂フィルム、および酢酸ビニル系樹脂フィルムが挙げられる。ポリオレフィンフィルムとしては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、および、エチレン−プロピレン共重合体からなるフィルムが挙げられる。ポリエステルフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレートフィルムが挙げられる。プラスチックフィルムとしては、非多孔質のものが好ましく、例えば、２５℃において見かけの体積に占める気泡の体積の割合が３体積％未満（典型的には１体積％未満）であるプラスチックフィルムが好ましい。

基材は、一種類の材料からなってもよいし、二種類以上の材料からなってもよい。例えば、基材は、構成材料の異なる複数の層からなるラミネート体であってもよい。基材には、必要に応じて、充填剤（無機充填剤、有機充填剤等）、顔料や染料等の着色剤、老化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、可塑剤、難燃剤、界面活性剤等の各種添加剤が配合されていてもよい。また、基材の第一面には、基材と表層との密着性の調節や、基材への表層の含浸性の調節等を目的として、必要に応じて表面処理が施されていてもよい。そのような表面処理の例示には、コロナ処理やプラズマ処理等の物理的処理と、下塗り処理等の化学的処理とが含まれる。

特に限定するものではないが、基材の厚さは、例えば１０μｍ〜８００μｍ程度であってよく、２０μｍ〜５００μｍ程度でもよく、３０μｍ〜３００μｍ程度でもよい。また、基材の密度は、例えば０．１〜０．８ｇ／ｃｍ^３程度であり得る。なお、基材の厚さは、ＪＩＳ Ｐ８１１８：１９９８に準拠して測定される。基材の坪量は、ＪＩＳ Ｐ８１２４：２０１１に準拠して測定される。後述の実施例でも同様の測定方法が採用される。
また、特に限定するものではないが、基材の第一面（すなわち表層が形成される側の表面）は、王研式平滑度が例えば１５０秒以下であってよく、１００秒以下でもよく、５０秒以下でもよく、３０秒以下でもよい。基材の第一面の王研式平滑度は、例えば５秒以上であってよく、１０秒以上であってもよい。王研式平滑度は、王研式平滑度計を用いて、ＪＩＳ Ｐ８１５５：２０１０に準拠して測定される。

ここに開示される造型マットのいくつかの態様において、基材としては、紙基材（すなわち、紙材を主体に構成された基材）を好ましく採用し得る。紙基材の好適例として、和紙およびクレープ紙が挙げられる。なかでも和紙が好ましい。

紙基材の厚さは、例えば２０μｍ〜５００μｍ程度であり得る。造型物から造型マットを引き剥がす際の作業性等の観点から、いくつかの態様において、紙基材の厚さは、例えば３０μｍ以上であってよく、４５μｍ以上でもよく、６０μｍ以上でもよい。また、造型マットの上面（造型物形成面）の温度制御の容易性やカール防止の観点から、いくつかの態様において、紙基材の厚さは、例えば２００μｍ以下であってよく、１６０μｍ以下でもよく、１３０μｍ以下でもよく、１００μｍ以下でもよく、８５μｍ以下でもよい。

紙基材の坪量は、例えば１５ｇ／ｍ^２以上であってよく、強度の観点から通常は２０ｇ／ｍ^２以上が好ましく、３０ｇ／ｍ^２以上でもよく、３５ｇ／ｍ^２以上でもよい。また、紙基材の坪量は、柔軟性の観点から、例えば１５０ｇ／ｍ^２以下であってよく、１００ｇ／ｍ^２以下でもよく、７５ｇ／ｍ^２以下でもよく、６０ｇ／ｍ^２以下でもよい。

紙基材は、紙の分野において一般的な樹脂材料、充填材、着色剤等を含み得る。例えば、紙基材には、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）ゴム、デンプン（例えば、カチオン化デンプン）、ビスコース、ポリビニルアルコール等の樹脂材料が含浸されていてもよい。樹脂材料の含浸量は特に限定されず、例えば、紙基材全体の４０〜６０重量％程度であり得る。

造型マットの表層は、造型時においては該造型に用いられる樹脂を良好に定着させ、かつ造型物を引き剥がす際には該造型物上に少なくとも部分的に残留することで造型マットからの造型物の分離性を高めるように構成することができる。

いくつかの態様において、表層の構成成分として定着剤を用いることができる。定着剤は、ＰＬＡ引き剥がし強度の向上および剥離後の表面への表層の残留性向上の少なくとも一方に寄与し得る。定着剤は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
定着剤としては、特に限定されないが、例えば、窒素含有官能基を有する化合物を用いることができる。窒素含有官能基の非限定的な例には、アミド基、イミド基、アミノ基、シアノ基、イソシアネート基等が含まれる。上記窒素含有官能基は、鎖状でもよく、環状でもよい。環状の窒素含有官能基の非限定的な例には、ラクタム環、オキサゾリン環、イミダゾリン環、イソシアヌル環等が含まれる。ここに開示される造型マットの表層に好ましく用いられ得る定着剤の一例として、鎖状または環状のアミド基を有する化合物が挙げられる。上記アミド基は、尿素構造（Ｎ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｎ）やウレタン結合（Ｎ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ）を構成するアミド基であってもよい。
上記定着剤は、上述のような窒素含有官能基と疎水部とを一分子内に有する化合物であってもよい。上記疎水部の例としては、炭素原子数４以上（好ましくは８以上、例えば１０以上）の炭化水素基、炭素原子数２以上（好ましくは４以上）のハロゲン化炭化水素基、シリコーン鎖、等が挙げられる。これらの炭化水素基における炭素原子数の上限は特に制限されず、例えば５０以下であってよく、４０以下でもよい。ハロゲン化炭化水素基におけるハロゲンは、例えば、フッ素、塩素等であり得る。シリコーン鎖の例としては、ジメチルポリシロキサン等のオルガノポリシロキサン鎖が挙げられる。このような疎水部を有する定着剤は、例えば造型マットがロール状の形態である場合に外周の造型マットとその内周の造型マットとが密着しすぎる事象（ブロッキング、強粘着等）を抑制し、該ロール形態からの巻戻しを容易とする（巻戻し性を向上させる）ために役立ち得る。
上記定着剤は、上述のような窒素含有官能基を主鎖または側鎖に有するポリマーであってもよい。例えば、上述したいずれかの化合物の単独重合体または共重合体を定着剤として用いてもよい。

いくつかの態様において、アルキルエチレン尿素および脂肪酸アミドからなる群から選択される少なくとも一種の化合物を定着剤として好ましく用いることができる。なかでもアルキルエチレン尿素が好ましく、下記式（１）で表される長鎖アルキルエチレン尿素が特に好ましい。

ここで、上記式（１）においてＲで表されるアルキル基は、炭素原子数が１０〜３０、好ましくは１４〜２６であり、その構造は直鎖状でも分岐状でもよい。長鎖アルキルエチレン尿素としては、例えばテトラデシルエチレン尿素、ヘプタデシルエチレン尿素、オクタデシルエチレン尿素などが挙げられる。好ましく使用し得る長鎖アルキルエチレン尿素の一例として、オクタデシルエチレン尿素が挙げられる。

定着剤の使用量は、特に限定されず、例えば表層の面積１ｍ^２当たり０．１ｇ以上（すなわち、０．１ｇ／ｍ^２以上）であってよく、より高い使用効果を得る観点から０．３ｇ／ｍ^２以上でもよく、０．５ｇ／ｍ^２以上でもよく、１ｇ／ｍ^２以上でもよい。また、本発明の課題を解決し得る限り、経済性等の観点から定着剤の使用量を少なくしてもよい。いくつかの態様において、定着剤の使用量は、例えば２０ｇ／ｍ^２以下であってよく、１５ｇ／ｍ^２以下でもよく、１０ｇ／ｍ^２以下でもよく、５ｇ／ｍ^２以下でもよい。ここに開示される造型マットは、表層が定着剤を実質的に含有しない態様でも実施され得る。ここで、「実質的に含有しない」とは、少なくとも意図的には含有させないことを意味する。
いくつかの態様において、表層は、一種または二種以上の定着剤から実質的に構成され得る。例えば、表層に占める定着剤の割合が９９重量％以上でもよく、１００重量％でもよい。他のいくつかの態様において、表層は、定着剤に加えて他の成分を含んでいてもよい。この場合、表層全体に占める定着剤の割合は、例えば１重量％以上であってよく、５重量％以上でもよく、１０重量％以上でもよく、また例えば７５重量％以下であってよく、５０重量％以下でもよく、３０重量％以下でもよい。さらに他のいくつかの態様において、表層全体に占める定着剤の割合は、例えば５重量％未満であってよく、１重量％未満でもよく、実質的に０重量％でもよい。

ここに開示される造型マットの表層は、樹脂成分を含み得る。樹脂成分の使用により、表層の形状維持性を高め、剥離後の表面に表層が残留する形態での剥離を生じやすくすることができる。表層の構成成分として利用し得る樹脂成分の例としては、特に限定されないが、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、メラミン樹脂、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム、ポリエステル等が挙げられる。バインダ樹脂は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて（典型的にはブレンドして）用いることができる。好ましく使用し得る樹脂の例として、アクリル系樹脂、酢酸ビニル樹脂、天然ゴムが挙げられる。基材が紙基材（例えば、和紙またはクレープ紙）である場合、表層の樹脂成分としては、紙の目止め剤として知られている材料を用いてもよい。
上記樹脂成分は、造型材料と共通する樹脂成分であってもよい。そのような樹脂成分として、例えば、ＰＬＡ、ＡＢＳ樹脂、アクリロニトリルスチレンアクリレート（ＡＳＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＳ−ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルイミド樹脂（例えば、ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチック社のＵＬＴＥＭ（登録商標）等）、ナイロン（例えば、ナイロン１２、ナイロン６等）、ポリブチレンテレフタレート、アクリル樹脂（例えば、メタクリル酸メチル樹脂）、ポリアセタール、ポリ塩化ビニル等から選択される一種または二種以上を含んでいてもよい。

ここに開示される造型マットのいくつかの態様において、該造型マットの表層は、上記定着剤と上記樹脂成分とを組み合わせて含んでいてもよい。この場合、上記樹脂成分は、上記定着剤のバインダ樹脂として機能し得る。そのような表層において、バインダ樹脂１００重量部に対する定着剤の使用量は、例えば１重量部以上であってよく、５重量部以上でもよく、１０重量部以上でもよい。また、バインダ樹脂１００重量部に対する定着剤の使用量は、例えば１００重量部以下であってよく、７０重量部以下でもよく、５０重量部以下でもよく、３０重量部以下でもよい。

表層は、必要に応じて、シリカ粒子や酸化チタン粒子等の無機粒子を含んでいてもよい。また、上述した巻戻し性の向上等の目的で、表層材に剥離剤を含有させてもよい。剥離剤としては、公知のシリコーン系、長鎖アルキル系、フッ素系、硫化モリブデン等の剥離処理剤を用いることができる。必要に応じて表層に含有させ得る他の成分としては、顔料や染料等の着色剤、可塑剤、軟化剤、帯電防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤等の、公知の各種添加剤が例示される。

表層の厚さは、定着性と分離容易性とを適切に両立し得る厚さであればよく、特に限定されない。表層の厚さは、例えば０．５μｍ〜１００μｍ程度であり得る。表層の機能をよりよく発揮する観点から、いくつかの態様において、表層の厚さは、例えば１μｍ以上であってよく、３μｍ以上でもよく、５μｍ以上でもよく、７μｍ以上でもよい。また、造型マットの柔軟性や表層の形状維持性の観点から、表層の厚さは、例えば５０μｍ以下であってよく、２５μｍ以下でもよく、１５μｍ以下でもよい。表層の厚さは、造型マットの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより把握することができる。

ここに開示される技術における造型マットは、基材の第二面、すなわち表層が設けられる側とは反対側の面に、粘着剤層を有していてもよい。このような構成の造型マットは、該造型マットの下面に露出する粘着剤層を造型ステージに圧着することにより、該造型ステージに容易に貼り付けて固定することができる。また、粘着剤を用いて造型ステージに貼り付けられた造型マットは、造形物形成過程の終了後、該造型マットを引っ張って造型ステージから剥離することで該造型ステージから取り外すことができる。粘着剤層は、基材の第二面全体に設けられていてもよく、第二面の一部に設けられていてもよい。

いくつかの態様において、造型マットの第二面のうち、造型ステージのＸ方向またはＹ方向の両端に対応する箇所に粘着剤層を設けるか、あるいは造型ステージの外周部に環状に粘着剤層を設ける一方、造型ステージの中央部では第二面に粘着剤層を設けず非粘着性とすることができる。このように造型物の直下では造型マットが造型ステージに貼り付いていない構成によると、造型マットの両端または外周部の粘着剤層を造型ステージから剥離することによって該造型ステージから造形マットを取り外すことができるので、造型物に与える負荷を軽減することができる。あるいは、粘着剤層が設けられた領域と造型物が形成される領域との間で造型マットを切り離すことにより、造型物および該造型物が定着した造形マットを造型ステージから取り外してもよい。

粘着剤層を構成する粘着剤は特に限定されず、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤等から選択され得る。ここで、アクリル系粘着剤とは、アクリル系ポリマーをベースポリマーとして含む粘着剤を意味する。ゴム系粘着剤その他の粘着剤においても同様である。また、粘着剤の「ベースポリマー」とは、該粘着剤に含まれるポリマー成分の主成分（典型的には、５０重量％を超えて含まれる成分）をいう。

アクリル系ポリマーとしては、例えば、アルキル（メタ）アクリレートを主モノマーとして含み、該主モノマーと共重合性を有する副モノマーをさらに含み得るモノマー原料の重合物が好ましい。ここで主モノマーとは、上記モノマー原料におけるモノマー組成の５０重量％超を占める成分をいう。

アルキル（メタ）アクリレートとしては、炭素原子数１〜２０のアルキル基をエステル末端に有するアルキル（メタ）アクリレート、すなわちＣ_１−２０アルキル（メタ）アクリレートを好適に用いることができる。粘着剤の貯蔵弾性率等の観点から、Ｃ_１−１４アルキル（メタ）アクリレートが好ましく、Ｃ_１−１０アルキル（メタ）アクリレートがより好ましい。特に好ましいアルキル（メタ）アクリレートとして、ｎ−ブチルアクリレート（ＢＡ）および２−エチルヘキシルアクリレート（２ＥＨＡ）が挙げられる。モノマー成分がＢＡおよび２ＥＨＡの少なくとも一方を含む場合、ＢＡと２ＥＨＡとの合計量は、例えば、モノマー成分の７５重量％以上であってよく、９０重量％以上でもよく、９５重量％以上でもよい。ここに開示される技術は、モノマー成分に含まれるアルキル（メタ）アクリレートが、ＢＡ単独である態様、２ＥＨＡ単独である態様、ＢＡと２ＥＨＡとからなる態様等で実施され得る。

アルキル（メタ）アクリレートと共重合性を有する副モノマーは、アクリル系ポリマーに架橋点を導入したり、アクリル系ポリマーの凝集力を高めたりするために役立ち得る。副モノマーとしては、例えば、カルボキシ基、水酸基、酸無水物基、アミド基、アミノ基、ケト基、窒素原子含有環、アルコキシシリル基、イミド基、エポキシ基等の官能基を有する官能基含有モノマーから選択される一種または二種以上を使用することができる。これらのうち、カルボキシ基含有モノマー、水酸基含有モノマー、シアノ基含有モノマーが好ましく、カルボキシ基含有モノマーがより好ましい。カルボキシ基含有モノマーの好適例として、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。水酸基含有モノマーの好適例として、２−ヒドロキシエチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート等が挙げられる。シアノ基含有モノマーの例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられ、なかでもアクリロニトリルが好ましい。

アクリル系ポリマーに官能基含有モノマーが共重合されている場合、アクリル系ポリマーを構成する全モノマー成分に占める官能基含有モノマーの割合は、特に限定されない。通常は、凝集力と粘着性とをバランス良く両立させる観点から、官能基含有モノマーの割合を０．１〜４０重量％（例えば０．５〜３０重量％、典型的には１〜２０重量％）程度とすることが好ましい。カルボキシ基含有モノマーが共重合されている場合、上記全モノマー成分に占めるカルボキシ基含有モノマーの割合は、凝集性等の観点から、０．１〜２０重量％（例えば０．５〜１０重量％、典型的には０．５〜５重量％）とすることが好ましい。

アクリル系ポリマーの凝集力を高める等の目的で、上述した副モノマー以外の他の共重合成分を用いることができる。かかる共重合成分としては、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル系モノマー；スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル化合物；シクロヘキシル（メタ）アクリレート、シクロペンチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート等のシクロアルキル（メタ）アクリレート；フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート等の芳香族性環含有（メタ）アクリレート；エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン、イソブチレン等のオレフィン系モノマー；塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩素含有モノマー；２−（メタ）アクリロイルオキシエチルイソシアネート等のイソシアネート基含有モノマー；メトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート等のアルコキシ基含有モノマー；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のビニルエーテル系モノマー；等が挙げられる。かかる他の共重合成分の量は、目的および用途に応じて適宜選択すればよく特に限定されないが、例えば、全モノマー成分の１０重量％以下とすることが好ましい。

粘着剤層には架橋剤が用いられていてもよい。架橋剤としては、例えば、エポキシ系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤等から選択される一種または二種以上を用いることができる。好適例として、エポキシ系架橋剤およびイソシアネート系架橋剤が挙げられる。これらを併用してもよい。架橋剤の使用量は特に限定されず、例えば、ベースポリマー１００重量部に対して０．００１〜１０重量部の範囲から選択することができる。上記使用量を０．００１〜２重量部としてもよく、０．００１〜０．５重量部としてもよい。あるいは、架橋剤を使用しなくてもよい。

粘着剤層には、任意成分として、粘着付与樹脂を含有させてもよい。粘着付与樹脂としては、粘着剤に用いられ得る公知の粘着付与樹脂を用いることができる。例えば、ロジン系樹脂、ロジン誘導体樹脂、石油系樹脂、テルペン系樹脂、フェノール系樹脂、ケトン系樹脂等が挙げられる。これらは、１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。粘着付与樹脂の使用量は特に制限されない。ベースポリマー１００重量部に対する粘着付与樹脂の使用量は、例えば１重量部であってよく、５重量部以上でもよく、１０重量部以上でもよく、また、例えば５０重量部以下であってよく、３０重量部以下でもよく、２０重量部以下でもよい。あるいは、粘着付与樹脂を使用しなくてもよい。

粘着剤層は、必要に応じて、レベリング剤、架橋助剤、可塑剤、軟化剤、充填剤、帯電防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤等の、粘着剤の分野において一般的な各種の添加剤を含有してもよい。

粘着剤層の厚さは、必要な固定性能が得られるように決定することができ、特に限定されない。粘着剤層の厚さは、例えば３μｍ以上であってよく、５μｍ以上でもよく、１０μｍ以上でもよく、２０μｍ以上でもよい。また、造型マットを剥離する際の糊残りを防止しやすくする観点から、粘着剤層の厚さは、例えば１００μｍ以下であってよく、７０μｍ以下でもよく、５０μｍ以下でもよい。粘着剤層は、１層のみからなる単層構造であってもよく、２層以上の層を含む多層構造であってもよい。

造型マットの固定方法は、上述のように造型マットの第二面に設けられた粘着剤層を造型ステージに貼り付ける方法に限定されない。造型マットを造型ステージに固定する他の方法としては、例えば、減圧による吸着（吸引）や静電気による吸着等を利用する方法、クリップや枠等の治具を用いる方法、造型マットとは別の粘着テープを用いて該造型マットの外周を造型ステージに貼り付ける方法、等が挙げられる。これらの方法を適宜組み合わせてもよい。

基材の第二面には、粘着剤層とは異なる裏面層が形成されていてもよい。かかる裏面層は、例えば、基材の第二面と粘着剤層との間に配置されて該粘着剤層の基材への密着性（投錨性）を向上させる下塗り層（プライマー層）であり得る。また、裏面層は、粘着剤層を有するまたは有しない構成において、造型マットの強度や通気性等の物理特性を調整する層であってもよい。そのような裏面層は、例えば、アクリル系樹脂、ゴム系ポリマー、ウレタン系ポリマー、エポキシ系樹脂、等の公知の樹脂を用いて形成することができる。裏面層は、基材の第二面に剥離性を付与する層であってもよい。剥離性の裏面層は、例えば、公知のシリコーン系、長鎖アルキル系、フッ素系、硫化モリブデン等の剥離処理剤を用いて形成することができる。裏面層の厚さは特に限定されず、例えば０．１μｍ以上であってよく、０．５μｍ以上でもよく、１μｍ以上でもよく、５μｍ以上でもよく、１０μｍ以上でもよく、２０μｍ以上でもよい。また、造型マット全体の厚さを抑制する観点から、裏面層の厚さは、例えば１００μｍ以下であってよく、７０μｍ以下でもよく、５０μｍ以下でもよく、３０μｍ以下でもよい。

ここに開示される造型マットの厚さは特に限定されない。造型マットの総厚は、例えば１ｍｍ以下であってよく、７５０μｍ以下でもよく、５００μｍ以下でもよい。いくつかの態様において、造型マットの上面（造型物形成面）の温度制御の容易性の観点から、造型マットの厚さは、例えば３００μｍ以下であってよく、２００μｍ以下でもよく、１５０μｍ以下でもよい。また、造型物から造型マットを引き剥がす際の作業性等の観点から、いくつかの態様において、造型マットの厚さは、例えば２０μｍ以上であってよく、３０μｍ以上でもよく、５０μｍ以上でもよい。

ここに開示される造型マットは、その表層上で造型物を形成する用途に適用することができ、例えば熱溶解積層法による造型物の形成に好適である。ここに開示される造型マットは、上記表層を上側（造型物形成面）として、熱溶解積層法による造型装置の造型ステージ上に配置される態様で特に好ましく用いることができる。上記造型物の形成に使用する樹脂（造型用樹脂）は、特に限定されず、例えば、ＰＬＡ、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＰＣ、ＰＳ−ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルイミド樹脂（例えば、ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチック社のＵＬＴＥＭ（登録商標）等）、ナイロン（例えば、ナイロン１２、ナイロン６等）、ポリブチレンテレフタレート、アクリル樹脂（例えば、メタクリル酸メチル樹脂）、ポリアセタール、ポリ塩化ビニル等から選択される一種または二種以上であり得る。ここに開示される造型マットは、ＰＬＡまたはＡＢＳ樹脂を造型用樹脂に用いて熱溶解積層法により造型物を形成する用途に特に好ましく用いられ得る。

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。なお、以下の説明において「部」および「％」は、特に断りがない限り重量基準である。

＜造型マットの作製＞
（例１）
厚さ７２±５μｍ、坪量４３ｇ／ｍ^２の和紙（日本製紙パピリア株式会社製、以下「基材Ｂ１」という。）の下面に、メチルメタクリレートで変性された天然ゴムラテックス（天然ゴム１００部に対してメチルメタクリレート４０部）を主成分とする水分散液Ｕ１を塗布し、１２０℃で２分間乾燥させて、厚さ約１０μｍの裏面層を形成した。上記和紙は、ＪＩＳ Ｐ８１１６：２０００に準ずる引裂強さが約０．９５Ｎであり、ＪＩＳ Ｐ８１１３：２００６に準ずる引張強さがＭＤ（抄紙機の進行方向）で約４５Ｎ／１５ｍｍ、ＭＤと直角方向で約１２Ｎ／１５ｍｍであった。
基材Ｂ１の上面（すなわち、裏面層を形成した面とは反対側の面）に、酢酸ビニル系ポリマーとオクタデシルエチレン尿素（保土谷化学工業株式会社、オクテックスＥＭ）とを固形分基準で１００：１５の重量比で含む水分散液Ｓ１を塗布し、１２０℃で２分間乾燥させて、厚さ約１０μｍの表層を形成した。なお、基材Ｂ１について、上記水分散液Ｓ１が塗布されることとなる側（すなわち、表層が形成される側）の表面の平滑度を王研式平滑度計によりＪＩＳ Ｐ８１５５：２０１０に準拠して測定したところ、約１５秒であった。
次いで、後述する粘着剤層を上記裏面層上に形成して、本例に係る造型マットを得た。

（例２）
例１に係る造型マットの作製において、基材Ｂ１に代えて、厚さ７０±５μｍ、坪量４１ｇ／ｍ^２の和紙（日本製紙パピリア株式会社製）を使用した。この和紙は、ＪＩＳ Ｐ８１１６：２０００に準ずる引裂強さが０．８４Ｎであり、ＪＩＳ Ｐ８１１３：２００６に準ずる引張強さがＭＤ（抄紙機の進行方向）で約３５Ｎ／１５ｍｍ、ＭＤと直角方向で約１２Ｎ／１５ｍｍであった。また、水分散液Ｓ１に代えて、アクリル酸エステルをモノマーの主成分とするアクリル系ポリマーと、オクタデシルエチレン尿素（保土谷化学工業株式会社、オクテックスＥＭ）とを、固形分基準で１００：１５の重量比で含む水分散液Ｓ２を使用した。その他の点は例１と同様にして、本例に係る造型マットを得た。なお、上記和紙について、上記水分散液Ｓ２が塗布される側（すなわち、表層が形成される側）の表面の平滑度を王研式平滑度計によりＪＩＳ Ｐ８１５５：２０１０に準拠して測定したところ、約２０秒であった。

（例３）
例１に係る造型マットの作製において、基材Ｂ１に代えて、厚さ７０±５μｍのクレープ紙）を使用した。また、水分散液Ｓ１に代えて、アクリル酸エステルをモノマーの主成分とするアクリル系ポリマーの水分散液Ｓ３を使用した。その他の点は例１と同様にして、本例に係る造型マットを得た。

（例４）
例１に係る造型マットの作製において、基材Ｂ１の上面に表層を形成しなかった。その他の点は例１と同様にして、本例に係る造型マットを得た。

なお、例１〜４に係る造型マットの粘着剤層は、以下のようにして作製した。すなわち、２−エチルヘキシルアクリレート、メタクリル酸メチルおよびアクリル酸を９３／５／２の重量比で含むモノマー混合物をエマルション重合に付して、アクリル系ポリマーの水分散液を得た。この水分散液に、該水分散液に含まれるアクリル系ポリマー１００部（固形分）に対して０．０８部（固形分）のエポキシ系架橋剤（三菱瓦斯化学株式会社製、ＴＥＴＲＡＤ−Ｃを加えて混合することにより、水分散型の粘着剤組成物を調製した。この組成物を上記裏面層の上から塗布し、１３０℃で２分間乾燥させて、厚さ２５μｍのアクリル系粘着剤層を形成した。

＜測定および評価＞
（ＰＬＡ引き剥がし強度）
各例に係る造型マットを、熱溶解積層法による３Ｄプリンタ装置の造型ステージの上に固定した。その造型マットの中央部に、下記の条件で、幅１８ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ２ｍｍのＰＬＡ板（試験片）を造型した。得られた試験片を造型マットごと上記造型ステージから取り外した。測定の便宜のため、上記試験片の幅方向の両側にはみ出した造型マットを、該試験片から約６ｍｍの位置でカットした。また、造型マットの粘着面にベビーパウダーをまぶして粘着性を失わせた。そのうえで、上記試験片を万能引張試験機にセットし、該試験片の長手方向の一端からはみ出した造型マットの端を掴んで、下記の条件でＰＬＡ引き剥がし強度を測定した。測定は３回行い、それらの平均値を算出した。結果を表１に示した。
なお、各例に係る造型マットの造型ステージへの固定は、上記試験片が造型される箇所を含む幅約６０ｍｍ、長さ約１５ｍｍの領域では上記造型マットの粘着面を剥離ライナーで覆った状態で、該領域の周囲の粘着面を造型ステージに貼り付けることにより行った。これは、造型マットを造型ステージから取り外す際に該造型マットと試験片との接合部に加わり得る負荷を軽減し、引き剥がし強度の測定精度を向上させるためである。上記剥離ライナーとしては、紙基材の片面に剥離処理剤による剥離処理層がコーティングされた厚さ約９０μｍのシートを使用した。また、例４に係る造型マットでは、ノズルから吐出したＰＬＡが該造型マットに定着せず、造型を行うことができなかった。

〔造型条件〕
・熱溶解積層型３Ｄプリンタ
装置：ＢｏｎｓａｉＬａｂ社製、ＢＳ０１＋
ノズル径：０．４ｍｍ
ノズル温度：２２０℃
造型ステージ温度：５０℃
プリント速度：４０〜６０ｍｍ／秒
積層ピッチ：０．２ｍｍ（最初の層のみ０．３ｍｍ）
クリアランス（ノズルの先端と造型マット上面との間の距離）： 約０．１５ｍｍ
・３Ｄデータ
出力ソフト：Ｒｅｐｅｔｉｔｅｒ−Ｈｏｓｔ Ｖ１．５．４
３Ｄデータ作成：ＡｕｔｏＤｅｓｋ１２３Ｄｅｓｉｇｎ Ｖ１．７．５
３Ｄデータ形式： ＳＴＬ形式
・モデル材
ポリ乳酸フィラメント（Ｐｏｌｙｍａｋｅｒ社製ＰｏｌｙＰｌｕｓ、断面直径φ１．７５ｍｍ、ナチュラルカラータイプ）

〔ＰＬＡ引き剥がし強度測定条件〕
引張試験機： 株式会社タンスイ社製、テンシロン型剥離試験機ＣＭ−１ｋＮＢ
ロードセル：５０Ｎ
引張速度：３００ｍｍ／分
剥離角度：１８０°
測定環境：２３℃、５０％ＲＨ

（剥離後の試験片表面の分析）
上記引き剥がし強度測定後の試験片に造型マットの表層が残留しているか否かを、ＡＴＲ法によるＦＴ−ＩＲ分析により確認した。上記分析は、上記引き剥がし測定により現れた表面を測定面とし、該測定面をＧｅ結晶に押し当てて、以下の条件で行った。
〔分析条件〕
分析装置：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、 Ｎｉｃｏｌｅｔ８７００＋Ｓｐｅｃａｃ社製Ｓｉｌｖｅｒ Ｇａｔｅ
測定方法：１回反射ＡＴＲ
内部反射エレメント：Ｇｅ結晶（Ｇｅ圧子サイズφ８ｍｍ）
検出器：ＤＴＧＳ
分解能：４ｃｍ^−１
測定回数：６４回

また、各例に係る造型マットの表層表面と、モデル材として使用したＰＬＡとについて、上記剥離後の表面と同様のＦＴ−ＩＲ分析を行った。これらのＩＲスペクトルを対比することにより、剥離後の表面への表層残留の有無を評価した。
例１に係る造型マットを剥離した後の試験片表面のＩＲスペクトルは、ＰＬＡに特徴的な１７５４．０ｃｍ^−１、１１８４．１ｃｍ^−１、１０８８．３ｃｍ^−１付近の吸収ピークがみられず、一方、ＰＬＡにはなく例１の表層に特有の吸収ピーク（１７３５．２ｃｍ^−１、１１１７．７ｃｍ^−１、９４６．８ｃｍ^−１）が確認される等、上記表層のＩＲスペクトルとよく一致していた。これにより、剥離後の試験片表面が例１に係る造型マットの表層でほぼ覆われていることが示唆された。
例２に係る造型マットを剥離した後の試験片表面のＩＲスペクトルもまた、ＰＬＡに特徴的な吸収ピークはみられず、一方、ＰＬＡにはなく例２の表層に特有の吸収ピーク（１７２９．８ｃｍ^−１）が確認される等、上記表層のＩＲスペクトルとよく一致していた。これにより、剥離後の試験片表面が例２に係る造型マットの表層でほぼ覆われていることが示唆された。
これに対して、例３に係る造型マットを剥離した後の試験片表面のＩＲスペクトルには、上記ＰＬＡに特徴的な吸収ピークが明確に表れていた。一方、ＰＬＡにはなく例３の表層に特有の吸収ピーク（１７２９．３ｃｍ^−１、 １１６９．６ｃｍ^−１、１１５９．８ｃｍ^−１）はみられなかった。すなわち、例３に係る造型マットを剥離した後の試験片表面には表層の残留は認められなかった。

（造型適性）
各例に係る造型マットの造型適性を、造型物の形成時における造型マットへの樹脂材料の定着性と、造型後に造型物から造形マットを分離する際の分離容易性との観点から評価した。結果を表１に示した。

表１に示されるように、例１，２に係る造形マットは、造型時の定着性と、得られた造型物の分離容易性とを好適に両立するものであった。これに対して、例３の造形マットは定着性が低く、この造型マット上で造型した試験片の長手方向の両端において、該試験片が熱収縮により反って造型マット表面から浮き上がる現象が認められた。例４の造形マットでは、上述のように、造型を行うことができなかった。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１０ 造型マット
１０Ａ 上面
１０Ｂ 下面
１２ 基材
１２Ａ 第一面
１２Ｂ 第二面
１４ 表層
１４Ａ 表面
５０ 積層造型装置
５２ 造型ステージ
５４ ノズル
Ｒ 造型用樹脂
Ｗ 造型物

Claims (8)

1. 造型装置の造型ステージ上に配置して用いられる造形マットであって、
   基材と該基材の第一面に設けられた表層とを含み、
   前記表層上のポリ乳酸から引き剥がして測定される引き剥がし強度が１．５Ｎ／１８ｍｍ以上１０Ｎ／１８ｍｍ以下であり、かつ
   前記引き剥がし強度測定において前記ポリ乳酸上に前記表層が残留するように構成されている、造型マット。
2. 前記基材は紙基材である、請求項１に記載の造型マット。
3. 前記表層は、アミド基を有する定着剤を含む、請求項１または２に記載の造型マット。
4. 前記定着剤として長鎖アルキルエチレン尿素を含む、請求項３に記載の造型マット。
5. 前記表層の厚さは１μｍ〜２５μｍである、請求項１から３のいずれか一項に記載の造型マット。
6. 熱溶解積層法による造型装置の造型ステージ上に配置して用いられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の造型マット。
7. 基材と該基材の第一面に設けられた表層とを含み、
   前記表層は、アミド基を有する定着剤を含み、
   前記表層上のポリ乳酸から引き剥がして測定される引き剥がし強度が１．５Ｎ／１８ｍｍ以上１０Ｎ／１８ｍｍ以下であり、かつ
   前記引き剥がし強度測定において前記ポリ乳酸上に前記表層が残留するように構成されている、造型マット。
8. 前記定着剤として長鎖アルキルエチレン尿素を含む、請求項７に記載の造型マット。

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