JP7147348B2 - Three-dimensional modeling powder, three-dimensional model manufacturing apparatus, three-dimensional model manufacturing method, and powder - Google Patents

Three-dimensional modeling powder, three-dimensional model manufacturing apparatus, three-dimensional model manufacturing method, and powder Download PDF

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Description

本発明は、立体造形用粉末、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法及び粉末に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a three-dimensional modeling powder, a three-dimensional article manufacturing apparatus, a three-dimensional article manufacturing method, and powder.

樹脂粉末を選択的に溶融して、焼結することにより、試作品、又は最終製品などの立体物を製造する方法が知られている。例えば、粉末床溶融(PBF:Powder Bed Fusion)方式では、樹脂粉末の薄層にレーザーを照射することで、樹脂粉末を選択的に溶融し、焼結させ、得られた層を繰り返し積層させて造形する。 A method for manufacturing three-dimensional objects such as prototypes or final products by selectively melting and sintering resin powder is known. For example, in the powder bed fusion (PBF) method, by irradiating a thin layer of resin powder with a laser, the resin powder is selectively melted and sintered, and the resulting layers are laminated repeatedly. shape.

PBF方式には、樹脂粉末に対して選択的にレーザーを照射して造形するSLS(Selective Laser Sintering)方式、樹脂粉末を部分的にマスクして平面状にレーザーを照射するSMS(Selective Mask Sintering)方式などが含まれる。また、PBF方式の応用として、樹脂粉末に熱吸収剤を含む液体を滴下し、赤外光での加熱することにより選択的に樹脂粉末を溶融するMJF(Multi Jet Fusion)あるいは、HSS(High Speed Sintering)方式あるいはBJ(Binder Jetting)方式なども知られている。 The PBF method includes the SLS (Selective Laser Sintering) method in which the resin powder is selectively irradiated with a laser for modeling, and the SMS (Selective Mask Sintering) method in which the resin powder is partially masked and the laser is irradiated in a plane. methods, etc. In addition, as an application of the PBF method, MJF (Multi Jet Fusion) or HSS (High Speed Fusion), in which a liquid containing a heat absorbing agent is dropped onto the resin powder and the resin powder is selectively melted by heating with infrared light, Sintering method, BJ (Binder Jetting) method, etc. are also known.

樹脂粉末を用いて造形するときに、造形層間の内部応力を低く維持し、緩和(リラックス)するため、軟化点付近の温度に調整された樹脂粉末を用いて造形することがある。軟化点付近の温度に調整された樹脂粉末にレーザーが照射されると、樹脂粉末は軟化点以上の温度に加熱されて溶融する。 When modeling using resin powder, the internal stress between the molding layers is kept low and relaxed (relaxed). When resin powder adjusted to a temperature near the softening point is irradiated with a laser, the resin powder is heated to a temperature equal to or higher than the softening point and melts.

樹脂粉末としては、例えば、特許文献1には、レーザー照射などの熱溶解積層方式に用いられる半芳香族ポリアミド樹脂組成物が開示されている。 As a resin powder, for example, Patent Literature 1 discloses a semi-aromatic polyamide resin composition used in a thermal melting lamination method such as laser irradiation.

しかしながら、従来技術では、造形に使用されるレーザーが樹脂粉末により一部反射され、造形不良が生じることがあり、造形精度の向上が求められている。精度や解像度を改善させるために吸収材料等を添加する場合、レーザー照射により溶融させる対象箇所以外にも樹脂粉末が溶融してしまい、過剰溶融が生じるという問題がある。また、樹脂粉末の層の形成を繰り返し行うと、機械性能が低下してしまうため、得られる立体造形物の引張強度の向上が求められている。 However, in the prior art, a part of the laser used for modeling may be reflected by the resin powder, resulting in poor modeling, and improvement in modeling accuracy is required. When an absorbing material or the like is added in order to improve accuracy and resolution, the resin powder melts in areas other than the areas to be melted by laser irradiation, resulting in excessive melting. In addition, repeated formation of layers of the resin powder deteriorates the mechanical performance, and therefore, improvement in the tensile strength of the obtained three-dimensional object is required.

本発明は、造形精度が良く、過剰溶融を抑制でき、良好な表面性が得られ、かつ、得られる立体造形物の引張強度が良好な立体造形用粉末を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling powder that has good modeling accuracy, can suppress excessive melting, provides good surface properties, and provides a three-dimensional article with good tensile strength.

上記課題を解決するために、本発明の立体造形用粉末は、樹脂と、黒色染料とを含み、電磁線が照射されて立体造形物を形成する立体造形用粉末であって、50%累積体積粒径が5μm以上100μm以下であり、体積平均粒径/個数平均粒径が2.50以下であり、前記電磁線に対する反射率が10%以下であるとともに前記反射率は下記の測定により得られることを特徴とする。
[測定]
赤外分光機680-IR(VARIAN社製)を用い、波長10.6μmのときの値を反射率とする。
In order to solve the above problems, the three-dimensional modeling powder of the present invention contains a resin and a black dye, and is a three-dimensional modeling powder that forms a three-dimensional object by being irradiated with electromagnetic rays, and has a cumulative volume of 50% The particle diameter is 5 μm or more and 100 μm or less, the volume average particle diameter/number average particle diameter is 2.50 or less, the reflectance for electromagnetic rays is 10% or less, and the reflectance is obtained by the following measurement. It is characterized by
[measurement]
Using an infrared spectrometer 680-IR (manufactured by VARIAN), the value at a wavelength of 10.6 μm is taken as the reflectance.

本発明によれば、造形精度が良く、過剰溶融を抑制でき、良好な表面性が得られ、かつ、得られる立体造形物の引張強度が良好な立体造形用粉末を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a three-dimensional modeling powder that has good modeling accuracy, can suppress excessive melting, obtains good surface properties, and gives a three-dimensional object with good tensile strength.

本発明に係る立体造形物の製造装置の一例を示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows an example of the manufacturing apparatus of the three-dimensional molded article which concerns on this invention. 本発明に係る立体造形物の製造方法の一例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the manufacturing method of the three-dimensional molded article which concerns on this invention. 本発明に係る立体造形物の製造方法の一例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the manufacturing method of the three-dimensional molded article which concerns on this invention. 立体造形用粉末の一例を示すSEM画像である。It is a SEM image which shows an example of the powder for three-dimensional modeling. 円柱体の一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of a cylindrical body. 図5の円柱体の側面図である。FIG. 6 is a side view of the cylinder of FIG. 5; 円柱体の端部に頂点を持たない形状の一例を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing an example of a cylindrical body having no vertices at its ends; 円柱体の端部に頂点を持たない形状の他の例を示す側面図である。FIG. 10 is a side view showing another example of a cylindrical body having no vertices at its ends; 円柱体の端部に頂点を持たない形状の他の例を示す側面図である。FIG. 10 is a side view showing another example of a cylindrical body having no vertices at its ends; 円柱体の端部に頂点を持たない形状の他の例を示す側面図である。FIG. 10 is a side view showing another example of a cylindrical body having no vertices at its ends; 円柱体の端部に頂点を持たない形状の他の例を示す側面図である。FIG. 10 is a side view showing another example of a cylindrical body having no vertices at its ends; 円柱体の端部に頂点を持たない形状の他の例を示す側面図である。FIG. 10 is a side view showing another example of a cylindrical body having no vertices at its ends; 円柱体の端部に頂点を持たない形状の他の例を示す側面図である。FIG. 10 is a side view showing another example of a cylindrical body having no vertices at its ends;

以下、本発明に係る立体造形用粉末、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法及び粉末について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Hereinafter, the three-dimensional modeling powder, the three-dimensional article manufacturing apparatus, the three-dimensional article manufacturing method, and the powder according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the present invention is not limited to the embodiments shown below, and can be changed within the scope of those skilled in the art, such as other embodiments, additions, modifications, deletions, etc. is also included in the scope of the present invention as long as the functions and effects of the present invention are exhibited.

(立体造形用粉末及び粉末)
本発明の立体造形用粉末は、樹脂を含み、電磁線が照射されて立体造形物を形成する立体造形用粉末であって、50%累積体積粒径が5μm以上100μm以下であり、体積平均粒径/個数平均粒径が2.50以下であり、前記電磁線に対する反射率が10%以下であることを特徴とする。また、必要に応じて立体造形用粉末中にその他の成分を含んでいてもよく、樹脂の内部又は外部に任意のその他の成分を含んでいてもよい。
なお、以下の説明では立体造形用粉末を単に樹脂粉末と表すことがある。
(Powder and powder for stereolithography)
The three-dimensional modeling powder of the present invention contains a resin, is a three-dimensional modeling powder that forms a three-dimensional object by irradiation with electromagnetic rays, has a 50% cumulative volume particle size of 5 μm or more and 100 μm or less, and has a volume average particle size of The diameter/number average particle diameter is 2.50 or less, and the reflectance to the electromagnetic radiation is 10% or less. Further, if necessary, the three-dimensional modeling powder may contain other components, and any other components may be contained inside or outside the resin.
In the following description, the three-dimensional modeling powder may be simply referred to as resin powder.

本発明の粉末は、樹脂を含み、電磁線を照射すると硬化する粉末であって、50%累積体積粒径が5μm以上100μm以下であり、体積平均粒径/個数平均粒径が2.50以下であり、前記電磁線に対する反射率が10%以下であることを特徴とする。
なお、本発明の立体造形用粉末は本発明の粉末に包含され、特に明記しない限り、本発明の立体造形用粉末についての説明は本発明の粉末についてもあてはまる。
The powder of the present invention contains a resin, is a powder that hardens when irradiated with electromagnetic rays, has a 50% cumulative volume particle size of 5 μm or more and 100 μm or less, and a volume average particle size/number average particle size of 2.50 or less. and the reflectance for the electromagnetic rays is 10% or less.
The powder for stereolithography of the present invention is included in the powder of the present invention, and unless otherwise specified, the description of the powder for stereolithography of the present invention also applies to the powder of the present invention.

従来技術では、造形に使用されるレーザーが樹脂粉末により一部反射され、造形不良が生じる事がある。そこで、カーボンブラックのような吸収材料等を添加する事が考えられるが、ヒータで予備加熱をする場合に、2μmでの波長の透過率が高いと熱が蓄熱し、造形が終了した内部の粉まで熱を伝達してしまう為、造形層表面温度が上昇しレーザーが当たる造形層に熱が供給過剰となってレーザー出力の制御が難しくなる。そして、これに起因して、溶融対象箇所の周囲にも溶融が拡がり、対象箇所以外にも樹脂粉末が溶融するという過剰溶融が生じてしまう。過剰溶融が生じると、造形精度が劣り、更には良好な表面性が得られなくなる。また、樹脂粉末の層の形成を繰り返し行うと、機械性能が低下してしまうため、得られる立体造形物の引張強度の向上が求められている。過剰造形の影響が多い場合は、造形物としては機能を満たさない為、途中で造形を中断する必要があり完成品を得られない事となる。 In the conventional technology, a part of the laser used for molding is reflected by the resin powder, resulting in defective molding. Therefore, it is conceivable to add an absorbing material such as carbon black. Since the heat is transferred to the laser, the surface temperature of the modeling layer rises, and heat is supplied excessively to the modeling layer that the laser hits, making it difficult to control the laser output. Due to this, the melting spreads to the periphery of the melting target portion, and excessive melting occurs in which the resin powder melts in areas other than the target portion. If excessive melting occurs, the molding accuracy is degraded, and good surface properties cannot be obtained. In addition, repeated formation of layers of the resin powder deteriorates the mechanical performance, and therefore, improvement in the tensile strength of the obtained three-dimensional object is required. If there are many effects of over-molding, the function as a modeled object is not satisfied, so it is necessary to interrupt the molding in the middle, and the finished product cannot be obtained.

本実施形態では、樹脂粉末における樹脂粒子の形状や樹脂粉末に含まれる成分等を制御することにより電磁線に対する反射率を制御し、造形精度を向上させている。これにより、良好な精度が得られ、過剰溶融の発生を抑制することができ、小さな穴を有する造形物であっても穴が埋まらずに造形することができる。更に、目的の造形物が得られないことに起因する追加加工の発生を防止することができる。また、表面が滑らかな造形物が得られ、オレンジピールの発生を抑制できるとともに、良好な解像度が得られる。 In this embodiment, the shape of the resin particles in the resin powder, the components contained in the resin powder, and the like are controlled to control the reflectance with respect to electromagnetic rays, thereby improving the modeling accuracy. As a result, good precision can be obtained, the occurrence of excessive melting can be suppressed, and even a modeled object having small holes can be modeled without filling the holes. Furthermore, it is possible to prevent the occurrence of additional processing due to failure to obtain the desired modeled object. In addition, a model having a smooth surface can be obtained, the occurrence of orange peel can be suppressed, and good resolution can be obtained.

<樹脂>
樹脂成分としては熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂は、熱を加えると可塑化し、溶融する樹脂である。熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂であることが好ましい。結晶性樹脂は、ISO3146(プラスチック転移温度測定方法、JIS K7121)に準拠した測定において、融点ピークが検出される樹脂である。
<Resin>
A thermoplastic resin is preferable as the resin component. A thermoplastic resin is a resin that plasticizes and melts when heat is applied. The thermoplastic resin is preferably a crystalline resin. A crystalline resin is a resin from which a melting point peak is detected in a measurement conforming to ISO3146 (plastic transition temperature measurement method, JIS K7121).

樹脂粉末における樹脂成分としては、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー(LCP:Liquid Crystal Polymer)、ポリアセタール(POM:Polyoxymethylene、融点:175℃)、ポリイミド、及びフッ素樹脂などが例示される。樹脂は、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 resin component in the resin powder include polyolefin, polyamide, polyester, polyether, polyphenylene sulfide, liquid crystal polymer (LCP), polyacetal (POM: Polyoxymethylene, melting point: 175°C), polyimide, and fluorine resin. be done. Resin may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン(PP、融点:180℃)などが例示される。 Examples of polyolefin include polyethylene and polypropylene (PP, melting point: 180°C).

ポリアミドとしては、ポリアミド410(PA410)、ポリアミド6(PA6)、ポリアミド66(PA66、融点:265℃)、ポリアミド610(PA610)、ポリアミド612(PA612)、ポリアミド11(PA11)、及びポリアミド12(PA12);並びにポリアミド4T(PA4T)、ポリアミドMXD6(PAMXD6)、ポリアミド6T(PA6T)、ポリアミド9T(PA9T、融点:300℃)、及びポリアミド10T(PA10T)などの半芳香族性のポリアミドが例示される。PA9Tは、ポリノナメチレンテレフタルアミドとも呼ばれ、炭素が9つのジアミン、及びテレフタル酸モノマーから構成され、カルボン酸側が芳香族の半芳香族である。カルボン酸側だけでなく、ジアミン側も芳香族である全芳香族として、p-フェニレンジアミンとテレフタル酸モノマーとから生成されるアラミドもポリアミドに含まれる。 Polyamides include polyamide 410 (PA410), polyamide 6 (PA6), polyamide 66 (PA66, melting point: 265°C), polyamide 610 (PA610), polyamide 612 (PA612), polyamide 11 (PA11), and polyamide 12 (PA12 ); and semi-aromatic polyamides such as polyamide 4T (PA4T), polyamide MXD6 (PAMXD6), polyamide 6T (PA6T), polyamide 9T (PA9T, melting point: 300° C.), and polyamide 10T (PA10T). . PA9T, also called polynonamethylene terephthalamide, is composed of a 9-carbon diamine and a terephthalic acid monomer and is semi-aromatic with the aromatic on the carboxylic acid side. Polyamides also include aramids formed from p-phenylenediamine and terephthalic acid monomers as wholly aromatic, in which not only the carboxylic acid side but also the diamine side is aromatic.

ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET、融点:260℃)、ポリブタジエンテレフタレート(PBT、融点:218℃)、及びポリ乳酸(PLA)などが例示される。耐熱性を付与するため、一部テレフタル酸やイソフタル酸が入った芳香族を含むポリエステルも本発明において好適に用いられる。 Examples of polyester include polyethylene terephthalate (PET, melting point: 260°C), polybutadiene terephthalate (PBT, melting point: 218°C), and polylactic acid (PLA). In order to impart heat resistance, a polyester containing aromatics partially containing terephthalic acid or isophthalic acid is also preferably used in the present invention.

ポリエーテルとしては、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK、融点:343℃)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリアリールエーテルケトン(PAEK)、ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)、及びポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(PEKEKK)などのポリアリールケトンが例示される。また、樹脂成分として、ポリエーテルスルフォンを用いることもできる。 Polyethers include polyetheretherketone (PEEK, melting point: 343° C.), polyetherketone (PEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyaryletherketone (PAEK), polyetheretherketoneketone (PEEKK), and polyarylketones such as polyetherketoneetherketoneketone (PEKEKK). Polyethersulfone can also be used as the resin component.

熱可塑性樹脂は、例えば、PA9Tのように2つの融点ピークを有していてもよい。2つの融点ピークを有する熱可塑性樹脂は、高温側の融点ピーク以上の温度になると、完全に溶融する。なお、樹脂粉末は、100℃以上の融点の熱可塑性樹脂を1種以上含むことが好ましい。 The thermoplastic resin may have two melting peaks, for example PA9T. A thermoplastic resin having two melting point peaks melts completely at a temperature equal to or higher than the melting point peak on the high temperature side. The resin powder preferably contains one or more thermoplastic resins having a melting point of 100° C. or higher.

なお、造形物の反り返りを防ぐため、結晶層変化についての温度幅(温度窓)、すなわち、溶融開始温度と冷却時の再結晶点との差は、3℃よりも大きい方が好ましい。より好ましくは、5℃以上大きい方が高精細な造形物を形成できる点でより好ましい。また、レーザーによる加熱温度よりも高い分解温度を有する樹脂、及びその他の成分を選択することで、レーザー照射による発煙を抑制することができる。 In order to prevent warping of the shaped object, the temperature range (temperature window) for crystal layer change, ie, the difference between the melting start temperature and the recrystallization point during cooling, is preferably larger than 3°C. More preferably, the temperature is 5° C. or more, since a high-definition shaped object can be formed. Further, by selecting a resin having a decomposition temperature higher than the laser heating temperature and other components, it is possible to suppress smoke generation due to laser irradiation.

<その他の成分>
樹脂粉末におけるその他の成分としては、反射防止剤、劣化防止剤、流動化剤、強化剤、難燃剤、可塑剤及び結晶核剤などの添加剤、並びに、非結晶性樹脂などが例示される。その他の成分は、樹脂粉末における粒子に混合して使用しても、粒子の表面に被覆して使用してもよい。樹脂粉末にその他の成分を含める場合に、その他の成分は、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。
<Other ingredients>
Examples of other components in the resin powder include additives such as antireflection agents, antidegradants, fluidizers, reinforcing agents, flame retardants, plasticizers and crystal nucleating agents, and amorphous resins. Other components may be used by mixing with the particles in the resin powder, or may be used by coating the surfaces of the particles. When the resin powder contains other components, the other components may be used singly or in combination of two or more.

<<反射防止剤>>
反射防止剤としては、黒色顔料、黒色染料等が挙げられ、黒色顔料及び黒色染料から選ばれる少なくとも1つ以上であることが好ましい。
黒色顔料としては、カーボンブラック、黒鉛、黒色酸化鉄、チタンブラック、フタロシアニン、アゾ系顔料等が挙げられる。分散粒径としては、0.01~50μmが好ましく、細かいほど分散性が良くなるため、0.01~10μmがより好ましい。
黒色染料としては、アゾ染料やアニリンブラックやニグロシン系黒色染料としてアジン系染料、スクアリウム系染料等が好適に用いられる。
<<Antireflection agent>>
Examples of the antireflection agent include black pigments, black dyes, and the like, and at least one or more selected from black pigments and black dyes is preferable.
Examples of black pigments include carbon black, graphite, black iron oxide, titanium black, phthalocyanine, and azo pigments. The dispersed particle size is preferably 0.01 to 50 μm, and more preferably 0.01 to 10 μm because the smaller the particle size, the better the dispersibility.
As black dyes, azo dyes, aniline black, and nigrosine black dyes such as azine dyes and squalium dyes are preferably used.

反射防止剤の含有量(合計量)としては、樹脂に対して0.01質量%以上7.5質量%以下含まれることが好ましく、0.05質量%以上1.0質量%以下であることがより好ましく、0.5質量%以下であることが更に好ましい。 The content (total amount) of the antireflection agent is preferably 0.01% by mass or more and 7.5% by mass or less based on the resin, and is 0.05% by mass or more and 1.0% by mass or less. is more preferable, and 0.5% by mass or less is even more preferable.

<<劣化防止剤>>
分子の熱安定性を維持し、架橋、又は分解などの樹脂劣化を抑制するために、樹脂粉末は、劣化防止剤を含有してもよい。劣化防止剤としては、金属キレート材、紫外線吸収剤、重合禁止剤、及び酸化防止剤などが例示される。
<< Anti-degradation agent >>
In order to maintain the thermal stability of molecules and suppress resin deterioration such as cross-linking or decomposition, the resin powder may contain an anti-degradation agent. Examples of deterioration inhibitors include metal chelating agents, ultraviolet absorbers, polymerization inhibitors, antioxidants, and the like.

金属キレート材としては、ヒドラジド系、及びホスフェート、ホスファイト系の化合物などが例示される。
紫外線吸収剤としては、トリアジン系の化合物が例示される。
重合禁止剤としては、酢酸銅などが例示される。
Examples of metal chelating agents include hydrazide-based, phosphate, and phosphite-based compounds.
Triazine-based compounds are exemplified as UV absorbers.
Copper acetate etc. are illustrated as a polymerization inhibitor.

酸化防止剤は、ヒンダードフェノール系、リン系、硫黄系の化合物などが例示される。
ヒンダードフェノール系の酸化防止剤として、ラジカル捕捉剤など各種の添加剤が用いられる。ヒンダードフェノール系の酸化防止剤として、具体的には、α-トコフェロール、ブチルヒドロキシトルエン、シナピルアルコール、ビタミンE、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2-tert-ブチル-6-(3’-tert-ブチル-5’-メチル-2’-ヒドロキシベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート、2,6-ジ-tert-ブチル-4-(N,N-ジメチルアミノメチル)フェノール、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホネートジエチルエステル、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-シクロヘキシルフェノール)、2,2’-ジメチレン-ビス(6-α-メチル-ベンジル-p-クレゾール)、2,2’-エチリデン-ビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、2,2’-ブチリデン-ビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、トリエチレングリコール-N-ビス-3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート、1,6-へキサンジオールビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ビス[2-tert-ブチル-4-メチル6-(3-tert-ブチル-5-メチル-2-ヒドロキシベンジル)フェニル]テレフタレート、3,9-ビス{2-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ]-1,1,-ジメチルエチル}-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、4,4’-チオビス(6-tert-ブチル-m-クレゾール)、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-チオビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)スルフィド、4,4’-ジ-チオビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、4,4’-トリ-チオビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、2,2-チオジエチレンビス-[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4-ビス(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、N,N’-ヘキサメチレンビス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナミド)、N,N’-ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)ブタン、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス2[3(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチルイソシアヌレート、テトラキス[メチレン-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、トリエチレングリコール-N-ビス-3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート、トリエチレングリコール-N-ビス-3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)アセテート、3,9-ビス[2-{3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)アセチルオキシ}-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、テトラキス[メチレン-3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート]メタン、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)ベンゼン、及びトリス(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)イソシアヌレートなどが例示される。
Antioxidants are exemplified by hindered phenol-based, phosphorus-based and sulfur-based compounds.
Various additives such as radical scavengers are used as hindered phenol-based antioxidants. Specific examples of hindered phenol antioxidants include α-tocopherol, butylhydroxytoluene, sinapyl alcohol, vitamin E, octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, 2-tert-butyl-6-(3′-tert-butyl-5′-methyl-2′-hydroxybenzyl)-4-methylphenyl acrylate, 2,6-di-tert-butyl-4-(N ,N-dimethylaminomethyl)phenol, 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzylphosphonate diethyl ester, 2,2′-methylenebis(4-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′- methylenebis(4-ethyl-6-tert-butylphenol), 4,4'-methylenebis(2,6-di-tert-butylphenol), 2,2'-methylenebis(4-methyl-6-cyclohexylphenol), 2, 2′-dimethylene-bis(6-α-methyl-benzyl-p-cresol), 2,2′-ethylidene-bis(4,6-di-tert-butylphenol), 2,2′-butylidene-bis(4 -methyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-butylidenebis(3-methyl-6-tert-butylphenol), triethylene glycol-N-bis-3-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5 -methylphenyl)propionate, 1,6-hexanediol bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], bis[2-tert-butyl-4-methyl 6-( 3-tert-butyl-5-methyl-2-hydroxybenzyl)phenyl]terephthalate, 3,9-bis{2-[3-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionyloxy]- 1,1,-dimethylethyl}-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecane, 4,4′-thiobis(6-tert-butyl-m-cresol), 4,4′- thiobis(3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′-thiobis(4-methyl-6-tert-butylphenol), bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)sulfide, 4,4′-di-thiobis(2,6-di-tert-butylphenol), 4,4′-tri-thiobis(2,6-di-tert-butylphenol) nol), 2,2-thiodiethylenebis-[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], 2,4-bis(n-octylthio)-6-(4-hydroxy -3,5-di-tert-butylanilino)-1,3,5-triazine, N,N′-hexamethylenebis-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamide), N, N′-bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionyl]hydrazine, 1,1,3-tris(2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzene, tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy phenyl)isocyanurate, tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)isocyanurate, 1,3,5-tris(4-tert-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl) isocyanurate, 1,3,5-tris-2[3(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionyloxy]ethyl isocyanurate, tetrakis[methylene-3-(3,5-di-tert -butyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane, triethylene glycol-N-bis-3-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionate, triethylene glycol-N-bis-3- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)acetate, 3,9-bis[2-{3-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)acetyloxy}-1 ,1-dimethylethyl]-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecane, tetrakis[methylene-3-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionate]methane , 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylbenzyl)benzene, and tris(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methyl benzyl) isocyanurate and the like.

ヒンダードフェノール系の酸化防止剤の中でも、テトラキス[メチレン-3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート]メタン、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、及び3,9-ビス[2-{3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ}-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンやテトラキス[メチレン-3-(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンが、高温安定性の点で好ましく、3,9-ビス[2-{3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ}-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンやテトラキス[メチレン-3-(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンがより好ましい。ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、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。 Among hindered phenolic antioxidants, tetrakis[methylene-3-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionate]methane, octadecyl-3-(3,5-di-tert- Butyl-4-hydroxyphenyl)propionate and 3,9-bis[2-{3-(3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionyloxy}-1,1-dimethylethyl]-2 ,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecane and tetrakis[methylene-3-(3′,5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenyl)propionate]methane have high temperature stability. 3,9-bis[2-{3-(3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionyloxy}-1,1-dimethylethyl]-2,4,8, More preferred are 10-tetraoxaspiro[5,5]undecane and tetrakis[methylene-3-(3′,5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenyl)propionate]methane. The hindered phenol-based antioxidants may be used singly or in combination of two or more.

リン系の酸化防止剤としては、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、及びホスホン酸;ホスファイト化合物、ホスフェート化合物、ホスホナイト化合物、ホスホネイト化合物などのこれらのエステル;並びに第3級ホスフィンなどが例示される。リン系劣化防止剤は、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 phosphorus-based antioxidants include phosphorous acid, phosphoric acid, phosphonous acid, and phosphonic acid; phosphite compounds, phosphate compounds, phosphonite compounds, esters thereof such as phosphonate compounds; and tertiary phosphines. be done. Phosphorus-based antidegradation agents may be used singly or in combination of two or more.

ホスファイト化合物としては、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、トリス(ジエチルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ-iso-プロピルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ-n-ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス{2,4-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェニル}ペンタエリスリトールジホスファイト、フェニルビスフェノールAペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、及びジシクロヘキシルペンタエリスリトールジホスファイトなどが例示される。 Phosphite compounds include triphenylphosphite, tris(nonylphenyl)phosphite, tridecylphosphite, trioctylphosphite, trioctadecylphosphite, didecylmonophenylphosphite, dioctylmonophenylphosphite, diisopropylmonophenyl Phosphite, monobutyldiphenylphosphite, monodecyldiphenylphosphite, monooctyldiphenylphosphite, tris(diethylphenyl)phosphite, tris(di-iso-propylphenyl)phosphite, tris(di-n-butylphenyl) phosphite, tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite, tris(2,6-di-tert-butylphenyl)phosphite, distearylpentaerythritol diphosphite, bis(2,4-di -tert-butylphenyl)pentaerythritol diphosphite, bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritol diphosphite, bis(2,6-di-tert-butyl-4-ethyl Phenyl)pentaerythritol diphosphite, bis{2,4-bis(1-methyl-1-phenylethyl)phenyl}pentaerythritol diphosphite, phenylbisphenol A pentaerythritol diphosphite, bis(nonylphenyl)pentaerythritol diphosphite Examples include phosphite and dicyclohexylpentaerythritol diphosphite.

これらのホスファイト化合物の中でも、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、及びビス{2,4-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェニル}ペンタエリスリトールジホスファイトは、高温安定性の点で好ましい。 Among these phosphite compounds, distearylpentaerythritol diphosphite, bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritol diphosphite, bis(2,6-di-tert-butyl-4-methyl Phenyl)pentaerythritol diphosphite and bis{2,4-bis(1-methyl-1-phenylethyl)phenyl}pentaerythritol diphosphite are preferred in terms of high temperature stability.

これらのホスファイト化合物は市販品であってもよい。
ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイトの市販品としては、アデカスタブPEP-8(ADEKA社製)、及びJPP681S(城北化学工業社製)が例示される。ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトの市販品としては、アデカスタブPEP-24G(ADEKA社製)、Alkanox P-24(Great Lakes社製)、Ultranox P626(GE Specialty Chemicals社製)、Doverphos S-9432(Dover Chemical社製)、並びにIrgaofos126、及び126FF(CIBA SPECIALTY CHEMICALS社製)などが例示される。
These phosphite compounds may be commercially available products.
Commercial products of distearylpentaerythritol diphosphite include ADEKA STAB PEP-8 (manufactured by ADEKA) and JPP681S (manufactured by Johoku Kagaku Kogyo Co., Ltd.). Commercial products of bis(2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite include Adekastab PEP-24G (manufactured by ADEKA), Alkanox P-24 (manufactured by Great Lakes), Ultranox P626 (GE Specialty Chemicals), Doverphos S-9432 (manufactured by Dover Chemicals), and Irgaofos 126 and 126FF (manufactured by CIBA SPECIALTY CHEMICALS).

ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトの市販品としては、アデカスタブPEP-36(ADEKA社製)などが例示される。 Commercial products of bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritol diphosphite include ADEKA STAB PEP-36 (manufactured by ADEKA).

ビス{2,4-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェニル}ペンタエリスリトールジホスファイトの市販品としては、アデカスタブPEP-45(ADEKA社製)、及びDoverphos S-9228(Dover Chemical社製)などが例示される。 Commercial products of bis{2,4-bis(1-methyl-1-phenylethyl)phenyl}pentaerythritol diphosphite include Adekastab PEP-45 (manufactured by ADEKA) and Doverphos S-9228 (manufactured by Dover Chemical). ) and the like are exemplified.

他のホスファイト化合物としては、2価フェノール類と反応し、環状構造を有する化合物が例示される。
2価フェノール類と反応し、環状構造を有する化合物としては、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)(2-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ホスファイト、及び2,2-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)オクチルホスファイトなどが例示される。
Examples of other phosphite compounds include compounds that react with dihydric phenols and have a cyclic structure.
Compounds that react with dihydric phenols and have a cyclic structure include 2,2′-methylenebis(4,6-di-tert-butylphenyl)(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite, 2 ,2′-methylenebis(4,6-di-tert-butylphenyl)(2-tert-butyl-4-methylphenyl)phosphite and 2,2-methylenebis(4,6-di-tert-butylphenyl) Examples include octyl phosphite.

ホスフェート化合物としては、トリブチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクロルフェニルホスフェート、トリエチルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、オクタデシルホスフェート、及びジイソプロピルホスフェートなどが例示される。これらのホスフェート化合物のうち、トリフェニルホスフェート、オクタデシルホスフェート、及びトリメチルホスフェートは、高温安定性の点で好ましい。 Phosphate compounds include tributyl phosphate, trimethyl phosphate, tricresyl phosphate, triphenyl phosphate, trichlorophenyl phosphate, triethyl phosphate, diphenyl cresyl phosphate, diphenyl monoorthoxenyl phosphate, tributoxyethyl phosphate, dibutyl phosphate, dioctyl phosphate, Examples include octadecyl phosphate and diisopropyl phosphate. Among these phosphate compounds, triphenyl phosphate, octadecyl phosphate, and trimethyl phosphate are preferred in terms of high temperature stability.

ホスホナイト化合物としては、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-4,4’-ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-4,3’-ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-3,3’-ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)-4,4’-ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)-4,3’-ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)-3,3’-ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-フェニルホスホナイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-3-フェニル-フェニルホスホナイト、ビス(2,6-ジ-n-ブチルフェニル)-3-フェニル-フェニルホスホナイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-フェニルホスホナイト、及びビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)-3-フェニル-フェニルホスホナイトなどが例示される。 Phosphonite compounds include tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,4'-biphenylenediphosphonite, tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,3'-biphenylenedi Phosphonite, Tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-3,3'-biphenylenediphosphonite, Tetrakis(2,6-di-tert-butylphenyl)-4,4'-biphenylenediphosphonite , tetrakis(2,6-di-tert-butylphenyl)-4,3′-biphenylenediphosphonite, tetrakis(2,6-di-tert-butylphenyl)-3,3′-biphenylenediphosphonite, bis (2,4-di-tert-butylphenyl)-4-phenyl-phenylphosphonite, bis(2,4-di-tert-butylphenyl)-3-phenyl-phenylphosphonite, bis(2,6-di -n-butylphenyl)-3-phenyl-phenylphosphonite, bis(2,6-di-tert-butylphenyl)-4-phenyl-phenylphosphonite, and bis(2,6-di-tert-butylphenyl )-3-phenyl-phenylphosphonite and the like.

ホスホナイト化合物のうち、ホスファイト化合物と併用可能である点で、テトラキス(ジ-tert-ブチルフェニル)-ビフェニレンジホスホナイト、及びビス(ジ-tert-ブチルフェニル)-フェニル-フェニルホスホナイトが好ましく、またテトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-ビフェニレンジホスホナイト、及びビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-フェニル-フェニルホスホナイトが好ましい。 Among the phosphonite compounds, tetrakis(di-tert-butylphenyl)-biphenylenediphosphonite and bis(di-tert-butylphenyl)-phenyl-phenylphosphonite are preferred in that they can be used together with a phosphite compound. Also preferred are tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-biphenylenediphosphonite and bis(2,4-di-tert-butylphenyl)-phenyl-phenylphosphonite.

ホスホネイト化合物としては、ベンゼンホスホン酸ジメチル、ベンゼンホスホン酸ジエチル、及びベンゼンホスホン酸ジプロピルなどが例示される。 Examples of phosphonate compounds include dimethyl benzenephosphonate, diethyl benzenephosphonate, and dipropyl benzenephosphonate.

第3級ホスフィンとしては、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン、トリアミルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィン、ジフェニルオクチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ-p-トリルホスフィン、トリナフチルホスフィン、及びジフェニルベンジルホスフィンなどが例示される。第3級ホスフィンのうち、トリフェニルホスフィンは、高温時の長期安定性の点で好ましい。 Tertiary phosphines include triethylphosphine, tripropylphosphine, tributylphosphine, trioctylphosphine, triamylphosphine, dimethylphenylphosphine, dibutylphenylphosphine, diphenylmethylphosphine, diphenyloctylphosphine, triphenylphosphine, and tri-p-tolyl. Examples include phosphine, trinaphthylphosphine, and diphenylbenzylphosphine. Among tertiary phosphines, triphenylphosphine is preferable in terms of long-term stability at high temperatures.

2種類以上の劣化防止剤を併用する場合に、より顕著な効果が得られる組み合わせも存在する。例えば、劣化防止剤としてヒンダードフェノール及びリン系の酸化防止剤を組み合わせて用いることで、相補的に安定性を向上させる効果があることから、より長期熱安定性がよくなる効果が得られる。 When two or more types of anti-deterioration agents are used in combination, there is also a combination in which a more remarkable effect can be obtained. For example, when a hindered phenol and a phosphorus-based antioxidant are used in combination as an anti-degradation agent, there is a complementary effect of improving stability, so that an effect of improving long-term thermal stability can be obtained.

劣化防止剤の含有量としては、長時間の劣化を防止する点から、樹脂粉末全量に対して0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上5質量%以下が更に好ましい。2種類以上の劣化防止剤を併用する場合の各劣化防止剤の含有量の好適範囲は、上記の範囲と同様である。含有量が上記範囲内であれば、樹脂の熱劣化を防止する効果が十分に得られ、造形に使用した樹脂粉末をリサイクルしたときの造形物の物性が向上し、樹脂粉末の熱による変色を防止する効果も得られる。 The content of the anti-degradation agent is preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, relative to the total amount of the resin powder, from the viewpoint of preventing long-term deterioration. Preferably, it is more preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less. When two or more antideterioration agents are used in combination, the preferred range of the content of each antidegradation agent is the same as the above range. If the content is within the above range, the effect of preventing the thermal deterioration of the resin is sufficiently obtained, the physical properties of the molded object when the resin powder used for molding is recycled, and the discoloration of the resin powder due to heat is improved. A preventive effect is also obtained.

<<流動化剤>>
流動化剤としては、特に限定されないが、無機材料からなる球状粒子が例示される。無機材料からなる球状粒子の体積平均粒径は、特に限定されないが、10μm未満であることが好ましい。流動化剤の含有量は、粒子表面上に覆うために十分な量であればよく、樹脂粉末全量に対して、0.1質量%以上10質量%以下が好ましい。
<< Fluidizing agent >>
The fluidizing agent is not particularly limited, but spherical particles made of an inorganic material are exemplified. The volume average particle diameter of the spherical particles made of inorganic material is not particularly limited, but is preferably less than 10 μm. The content of the fluidizing agent may be an amount sufficient to cover the particle surfaces, and is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less based on the total amount of the resin powder.

球状粒子における無機材料としては、シリカ、アルミナ、チタニア、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化鉄、酸化銅、水和シリカ、シランカップリング剤により表面を変性させたシリカ、及びケイ酸マグネシウムなどが例示される。これらの中でも、流動性の改良の効果の点から、シリカ、チタニア、水和シリカ、及びシランカップリング剤により表面を変性させたシリカが好ましく、コストの点から、シランカップリング剤により表面を疎水性に変性させたシリカがより好ましい。 Inorganic materials for spherical particles include silica, alumina, titania, zinc oxide, magnesium oxide, tin oxide, iron oxide, copper oxide, hydrated silica, silica whose surface is modified with a silane coupling agent, and magnesium silicate. are exemplified. Among these, silica, titania, hydrated silica, and silica whose surface is modified with a silane coupling agent are preferable from the viewpoint of the effect of improving fluidity, and from the viewpoint of cost, the surface is made hydrophobic with a silane coupling agent. Sexually modified silica is more preferred.

<<強化剤>>
強化剤としては、強度向上の点から、ファイバーフィラー、ビーズフィラー、国際公開第2008/057844号パンフレットに記載のガラスフィラー、ガラスビーズ、カーボンファイバー、及びアルミボールなどが例示される。強化剤は、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。
<< Strengthening agent >>
Examples of reinforcing agents include fiber fillers, bead fillers, glass fillers described in International Publication No. 2008/057844, glass beads, carbon fibers, aluminum balls, and the like, from the viewpoint of strength improvement. A reinforcing agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

ファイバーフィラーとしては、特に限定されないが、カーボンファイバー、無機ガラスファイバー、及び金属ファイバーが例示される。ビーズフィラーとしては、特に限定されないが、カーボンビーズ、無機ガラスビーズ、及び金属ビーズが例示される。 Examples of fiber fillers include, but are not limited to, carbon fibers, inorganic glass fibers, and metal fibers. Examples of bead fillers include, but are not limited to, carbon beads, inorganic glass beads, and metal beads.

ファイバーフィラー、又はビーズフィラーの熱伝導率は、樹脂粉末の熱伝導率よりも高いため、SLS造形において樹脂粉末の表面にレーザーを照射すると、照射部の熱がレーザー照射部外へ拡散する。このため、シャープメルト性を有さない樹脂粉末に対して、ファイバーフィラー、又はビーズフィラーを混合すると、レーザー照射部外の樹脂粉末が、熱拡散により加熱され、過剰に溶融することで、造形精度が低くなる。ところが、結晶性熱可塑性樹脂を含有し、シャープメルト性を有する樹脂粉末に対して、ファイバーフィラー、又はビーズフィラーを混合すると、レーザー照射部外の樹脂粉末が、熱拡散により加熱されたとしても、溶融しにくくなるため、高い造形精度を維持することができる。 Since the thermal conductivity of the fiber filler or bead filler is higher than that of the resin powder, when the surface of the resin powder is irradiated with a laser in SLS modeling, the heat of the irradiated portion diffuses to the outside of the laser irradiated portion. For this reason, if a fiber filler or bead filler is mixed with a resin powder that does not have sharp-melt properties, the resin powder outside the laser-irradiated area will be heated by thermal diffusion and will melt excessively, resulting in poor molding accuracy. becomes lower. However, when a resin powder containing a crystalline thermoplastic resin and having a sharp melting property is mixed with a fiber filler or a bead filler, even if the resin powder outside the laser irradiation area is heated by thermal diffusion, Since it becomes difficult to melt, high molding accuracy can be maintained.

ファイバーフィラーの平均繊維径は、1μm以上30μm以下が好ましく、ファイバーフィラーの平均繊維長さは、30μm以上500μm以下が好ましい。平均繊維径、及び平均繊維長さが上記の範囲のファイバーフィラーを用いることにより、造形物の強度が向上し、かつ造形物表面の粗さを、ファイバーフィラーを含まない造形物の表面粗さと同程度に維持することができる。 The average fiber diameter of the fiber filler is preferably 1 μm or more and 30 μm or less, and the average fiber length of the fiber filler is preferably 30 μm or more and 500 μm or less. By using a fiber filler with an average fiber diameter and an average fiber length in the above ranges, the strength of the modeled article is improved, and the surface roughness of the modeled article is the same as that of a modeled article that does not contain fiber filler. can be maintained to some extent.

ビーズフィラーの円形度は、0.8以上1.0以下が好ましく、ビーズフィラーの体積平均粒径は、10μm以上200μm以下が好ましい。なお、円形度は、面積(ビーズフィラーを撮像したときのビーズフィラーを示す画素数)をS、周囲長をLとしたときに、下式により求められる。
円形度=4πS/L ・・・(式)
The circularity of the bead filler is preferably 0.8 or more and 1.0 or less, and the volume average particle diameter of the bead filler is preferably 10 μm or more and 200 μm or less. The degree of circularity is obtained by the following formula, where S is the area (the number of pixels indicating the bead filler when the bead filler is imaged) and L is the peripheral length.
Circularity = 4πS/L 2 (formula)

体積平均粒径は、例えば、粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製、microtrac MT3300EXII)を用いて測定することができる。 The volume average particle diameter can be measured, for example, using a particle size distribution analyzer (microtrac MT3300EXII manufactured by Microtrac Bell).

ファイバーフィラーの含有量としては、樹脂粉末全量に対して、5質量%以上60質量%以下が好ましい。含有量が5質量%以上であると、造形物の強度が向上し、60質量%以下であると、造形性が向上する。 The content of the fiber filler is preferably 5% by mass or more and 60% by mass or less with respect to the total amount of the resin powder. When the content is 5% by mass or more, the strength of the shaped article is improved, and when it is 60% by mass or less, the moldability is improved.

ビーズフィラーの含有量としては、樹脂粉末全量に対して、5質量%以上60質量%以下が好ましい。含有量が5質量%以上であると、造形物の強度が向上し、60質量%以下であると、造形性が向上する。 The content of the bead filler is preferably 5% by mass or more and 60% by mass or less with respect to the total amount of the resin powder. When the content is 5% by mass or more, the strength of the shaped article is improved, and when it is 60% by mass or less, the moldability is improved.

<<難燃剤>>
難燃剤としては、ハロゲン系、リン系、無機水和金属化合物系、窒素系、シリコーン系などの各種難燃剤が例示される。建築、車両、又は船舶艤装用などの各種の難燃剤を樹脂粉末に用いてもよい。難燃剤を2種以上併用する場合は、ハロゲン系と無機水和金属化合物系とを組み合わせることで、難燃性能が向上する。
<<flame retardant>>
Examples of flame retardants include halogen-based, phosphorus-based, inorganic hydrated metal compound-based, nitrogen-based, and silicone-based flame retardants. Various flame retardants, such as those for construction, vehicle, or ship outfitting, may be used in the resin powder. When two or more flame retardants are used in combination, flame retardancy is improved by combining halogen-based and inorganic hydrated metal compound-based.

また、樹脂粉末は、ガラス繊維、炭素繊維、又はアラミド繊維などの繊維状物質;若しくはタルク、マイカ、又はモンモリロナイトなどの無機層状珪酸塩などの無機強化剤を含有してもよい。このような実施形態によると、物性強化と難燃性強化とを両立できる。 The resin powder may also contain fibrous substances such as glass fibers, carbon fibers, or aramid fibers; or inorganic reinforcing agents such as talc, mica, or inorganic layered silicates such as montmorillonite. According to such an embodiment, it is possible to achieve both enhancement of physical properties and enhancement of flame retardancy.

樹脂粉末の難燃性は、例えば、JIS K6911、JIS L1091(ISO6925)、JIS C3005、発熱性試験(コーンカロリメータ)などにより評価することができる。 The flame retardancy of resin powder can be evaluated by, for example, JIS K6911, JIS L1091 (ISO6925), JIS C3005, exothermic test (cone calorimeter), and the like.

難燃剤の含有量としては、樹脂粉末全量に対して、1質量%以上50質量%以下が好ましく、より難燃性を高める点から、10質量%以上30質量%以下がより好ましい。含有量が1質量%以上であると、十分な難燃性が得られる。含有量が50質量%以下であると、樹脂粉末の溶融固化特性が変化することが抑制され、造形精度の低下や造形物の物性劣化を防止できる。 The content of the flame retardant is preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the total amount of the resin powder, and more preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less from the viewpoint of further enhancing flame retardancy. Sufficient flame retardancy is obtained as content is 1 mass % or more. When the content is 50% by mass or less, changes in the melt-solidification characteristics of the resin powder are suppressed, and deterioration in modeling accuracy and deterioration of the physical properties of the model can be prevented.

<立体造形用粉末の製造方法>
<<粉砕>>
樹脂粉末は、例えば、上記の樹脂を含むペレット形状の樹脂組成物を粉砕装置により粉砕し、定められた粒径以外の粒子をフィルターにより分級、又は濾過することで得られる。樹脂の脆弱性を利用して粉砕する場合、粉砕時の環境は、樹脂の脆弱温度以下であり、好ましくは室温以下であり、より好ましくは0℃以下であり、更に好ましくは-25℃以下であり、更に好ましくは-100℃以下である。
<Method for producing three-dimensional modeling powder>
<< Grinding >>
The resin powder can be obtained, for example, by pulverizing a pellet-shaped resin composition containing the above resin with a pulverizer, and classifying or filtering particles other than the specified particle size with a filter. When pulverizing using the brittleness of the resin, the environment during pulverization is below the brittle temperature of the resin, preferably below room temperature, more preferably below 0°C, and even more preferably below -25°C. and more preferably −100° C. or lower.

樹脂粒子の流動性を向上させるため、分級操作で、例えば、80μm以上の粒子、及び25μm以下の粒子を除去することが好ましい。樹脂粉末は、造形に影響を及ぼさない程度に乾燥していることが好ましい。このため、真空乾燥機やシリカゲルにより乾燥させた樹脂粉末を用いて造形してもよい。 In order to improve the fluidity of the resin particles, it is preferable to remove, for example, particles of 80 μm or more and particles of 25 μm or less in the classification operation. The resin powder is preferably dry to such an extent that it does not affect modeling. Therefore, resin powder dried with a vacuum dryer or silica gel may be used for modeling.

<<結晶性制御>>
樹脂粉末における結晶性樹脂の結晶サイズ、及び結晶配向を制御することで、高温環境下の造形プロセスにおいて、リコート処理によるエラーを低減することができる。結晶サイズ、及び結晶配向を制御する方法としては、熱処理、延伸処理、超音波を用いる処理、及び外部電場印加処理などの外部刺激を用いる方法;並びに、結晶核剤を用いる方法、樹脂を溶媒に溶解し、溶媒をゆっくりと揮発させることにより結晶性を高める方法などの外部刺激を用いない方法などが例示される。
<<Crystallinity Control>>
By controlling the crystal size and crystal orientation of the crystalline resin in the resin powder, it is possible to reduce errors due to recoating in the modeling process under a high-temperature environment. Methods for controlling the crystal size and crystal orientation include heat treatment, stretching, treatment using ultrasonic waves, and methods using external stimuli such as treatment using an external electric field; methods using a crystal nucleating agent; Examples include a method that does not use an external stimulus, such as a method of increasing crystallinity by dissolving and slowly volatilizing the solvent.

熱処理としては、樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱して結晶性を高めるアニーリング処理が例示される。結晶性をより高めるため、結晶核剤が添加されている樹脂にアニーリング処理を行ってもよい。アニーリング処理の手順としては、樹脂をガラス転移温度から50℃高い温度にて3日間保温し、その後、室温までゆっくりと冷却することが例示される。 An example of the heat treatment is an annealing treatment in which the resin is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature to increase the crystallinity. In order to further improve the crystallinity, the resin to which a crystal nucleating agent is added may be subjected to an annealing treatment. An example of the annealing treatment procedure is to keep the resin at a temperature 50° C. higher than the glass transition temperature for 3 days, and then slowly cool it to room temperature.

延伸処理は、樹脂の延伸により樹脂の配向を高め、結晶性を高めるために行われる。延伸処理の手順としては、押出加工機を用いて、樹脂を融点より30℃以上高い温度にて溶融させ撹拌しながら、溶融物を1倍以上10倍以下程度に延伸し繊維状にすることが例示される。延伸処理における最大延伸倍率は、樹脂の溶融粘度などに応じて、適宜設定される。押出加工機を用いる場合、ノズル口の数は、特に限定されないが、多いほど生産性が向上する。延伸された樹脂は、粉砕、裁断などの加工が施され樹脂粉末となる。 The stretching treatment is performed to enhance the orientation of the resin by stretching the resin and to enhance the crystallinity. As a procedure for the drawing treatment, the resin may be melted at a temperature higher than the melting point by 30°C or more and stirred to draw the melted material by a factor of about 1 to 10 to form a fibrous form. exemplified. The maximum draw ratio in the drawing process is appropriately set according to the melt viscosity of the resin. When using an extruder, the number of nozzle openings is not particularly limited, but the greater the number, the better the productivity. The stretched resin is subjected to processing such as pulverization and cutting to become resin powder.

超音波を用いる処理としては、樹脂粉末に、グリセリン(東京化成工業社製、試薬グレード)溶媒を樹脂粉末に対して5倍ほど加えた後、樹脂の融点より20℃高い温度まで加熱し、ヒールシャー社製、ultrasonicator UP200Sなどの超音波発生装置にて24kHz、振幅60%での超音波を2時間与える処理が例示される。超音波を与える処理後、室温にて樹脂粉末をイソプロパノールの溶媒で洗浄し、真空乾燥することが好ましい。 As a treatment using ultrasonic waves, glycerin (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., reagent grade) solvent is added to the resin powder about 5 times the amount of the resin powder, and then heated to a temperature 20 ° C higher than the melting point of the resin. An example of the treatment is applying ultrasonic waves at 24 kHz and an amplitude of 60% for 2 hours using an ultrasonic generator such as an ultrasonicator UP200S manufactured by Shah. After the ultrasonic wave treatment, the resin powder is preferably washed with a solvent of isopropanol at room temperature and dried in a vacuum.

外部電場印加処理としては、粉末をガラス転移温度以上にて加熱した後に600V/cmの交流電場(500ヘルツ)を1時間印加した後にゆっくりと冷却する処理が例示される。 As the external electric field application treatment, a treatment of heating the powder to a temperature higher than the glass transition temperature, applying an alternating electric field (500 Hz) of 600 V/cm for 1 hour, and then slowly cooling the powder is exemplified.

<形状>
樹脂は柱体の粒子からなることが好ましい。ここで、「柱体の粒子からなる」とは、日本電子社製走査電子顕微鏡JSM-7800FPRIMEを用いて樹脂粉末を観察したときに、観察された樹脂粒子のうち20個数%以上が柱体の粒子であることを意味する(後述の略円柱体の粒子及び直方体の粒子の場合も同様)。
<Shape>
The resin preferably consists of columnar particles. Here, "composed of columnar particles" means that when resin powder is observed using a scanning electron microscope JSM-7800FPRIME manufactured by JEOL Ltd., 20% or more of the observed resin particles are columnar particles. It means a particle (the same applies to substantially cylindrical particles and rectangular parallelepiped particles, which will be described later).

また、柱体の粒子の底面における直径又は長辺に対する高さの比(直径又は長辺/高さ)が0.5以上2以下であることが好ましい。樹脂粉末における樹脂粒子の形状は、上記の走査電子顕微鏡を用いて測定することができる。前記比がこの範囲である場合、粒子間の熱伝達が非常によくなる事で粒子間の接合力が大きくなり、強度向上につながる。 Moreover, the ratio of the height to the diameter or the long side of the bottom surface of the columnar particles (diameter or long side/height) is preferably 0.5 or more and 2 or less. The shape of the resin particles in the resin powder can be measured using the above scanning electron microscope. When the ratio is within this range, the heat transfer between particles becomes very good, and the bonding force between particles increases, leading to an improvement in strength.

樹脂粒子の形状は、略円柱体であることが好ましい。略円とは、長径と短径との比(長径/短径)が、1~10であることを表す。
略円柱体としては、特に制限はないが、真円柱体、楕円柱体などが例示され、真円柱体が好ましい。なお、略円柱体の円形部分は、一部が欠けていてもよい。
The shape of the resin particles is preferably substantially cylindrical. A substantially circle means that the ratio of the major axis to the minor axis (major axis/minor axis) is 1-10.
The substantially cylindrical body is not particularly limited, but examples include a true cylindrical body, an elliptical cylindrical body, and the like, and a true cylindrical body is preferable. A part of the circular portion of the substantially cylindrical body may be missing.

また、上記の延伸処理を行う場合、樹脂粒子の形状は、押出加工機のノズル口の形状により決まる。例えば、略円柱体の樹脂粒子を得るためには、ノズル口を略円形形状とすればよく、直方体の樹脂粒子を得るためには、ノズル口を長方形又は正方形とすればよい。 Further, when the stretching treatment is performed, the shape of the resin particles is determined by the shape of the nozzle port of the extruder. For example, in order to obtain substantially cylindrical resin particles, the nozzle opening may be of a substantially circular shape, and in order to obtain rectangular parallelepiped resin particles, the nozzle opening may be of a rectangular or square shape.

略円柱体における、向かい合う各面の円の大きさは、異なっていてもよい。ただし、形が統一されていた方が嵩密度を高めることができるため、大きい面と小さい面との円の直径の比(大きい面/小さい面)としては、1.5倍以下が好ましく、1.1倍以下がより好ましい。 The sizes of the circles on the opposing faces of the substantially cylindrical body may be different. However, since the bulk density can be increased if the shape is unified, the ratio of the diameters of the circles of the large surface and the small surface (large surface/small surface) is preferably 1.5 times or less. 0.1 times or less is more preferable.

略円柱体の直径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、5μm以上200μm以下が好ましい。なお、略円柱体の円形部分が楕円形である場合、直径とは、長径を意味する。
略円柱体の高さ(両面間の距離)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、5μm以上200μm以下が好ましい。
The diameter of the substantially cylindrical body is not particularly limited and is appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 5 μm or more and 200 μm or less. In addition, when the circular part of a substantially cylindrical body is an ellipse, a diameter means a length|longer_axis.
The height (distance between both surfaces) of the substantially cylindrical body is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 5 μm or more and 200 μm or less.

略円柱体の樹脂粒子において、嵩密度を高めるため、頂点を持たないことが好ましい。略円柱体の樹脂粒子において、頂点を持たない形状にする方法としては、樹脂粒子の頂点を丸める方法であれば制限はなく、高速回転式の機械粉砕、高速衝撃式の機械粉砕、あるいは機械摩擦による表面溶融など、球形化処理装置を使用した公知の各種の方法が例示される。 It is preferable that the substantially cylindrical resin particles do not have vertexes in order to increase the bulk density. The method for making the substantially cylindrical resin particles have no vertices is not limited as long as it is a method for rounding the vertexes of the resin particles. Examples include various known methods using a spheronizing device, such as surface melting by.

また、樹脂粒子は直方体からなることが好ましい。この場合、直方体の底面における各辺が5μm以上200μm以下であることが好ましく、高さが5μm以上200μm以下であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the resin particles are rectangular parallelepipeds. In this case, each side of the bottom surface of the rectangular parallelepiped is preferably 5 μm or more and 200 μm or less, and the height is preferably 5 μm or more and 200 μm or less.

樹脂粒子の一例について、図4にSEM(走査型電子顕微鏡)観察による写真の一例を示す。例えば図4に示すように、柱体21は、第一の面22と、第二の面23と、側面24とを有する。第一の面22は、第一の対向面22aと、側面24に沿って延伸した形状である第一の面の外周領域22bと、を有する。第一の面の外周領域22bは、曲面を介して第一の対向面22aと連続する面であり、第一の対向面22aと略直交する。第二の面23は、第一の対向面22aと対向する第二の対向面23aと、側面24に沿って延伸した形状である第二の面の外周領域23bと、を有する。第二の面の外周領域23bは、曲面を介して第二の対向面23aと連続する面であり、第二の対向面23aと略直交する。側面24は、第一の面22、及び第二の面23に隣接する。また、側面24上に、第一の面の外周領域22b、及び第二の面の外周領域23bが延伸している。 FIG. 4 shows an example of a SEM (scanning electron microscope) photograph of an example of resin particles. For example, as shown in FIG. 4, the column 21 has a first surface 22, a second surface 23 and side surfaces 24. As shown in FIG. The first surface 22 has a first opposing surface 22 a and a first surface outer peripheral region 22 b having a shape extending along the side surface 24 . The outer peripheral region 22b of the first surface is a surface that is continuous with the first opposing surface 22a via a curved surface and is substantially orthogonal to the first opposing surface 22a. The second surface 23 has a second opposing surface 23 a facing the first opposing surface 22 a and an outer peripheral region 23 b of the second surface extending along the side surface 24 . The outer peripheral region 23b of the second surface is a surface continuous with the second facing surface 23a via a curved surface, and is substantially perpendicular to the second facing surface 23a. Side 24 adjoins first surface 22 and second surface 23 . On the side surface 24, a first surface outer peripheral region 22b and a second surface outer peripheral region 23b extend.

なお、第一の面の外周領域22bおよび第二の面の外周領域23b(以降、「外周領域」とも称する)の形状は、側面24とSEM画像上で区別可能な形状であればよく、外周領域の一部が側面24と一体化している形状、外周領域が側面24と接している形状、及び外周領域と側面24との間に空間が存在する形状等を含む。また、第一の面の外周領域22bおよび第二の面の外周領域23bは、側面24の面方向と略同一の面方向となるように設けられていることが好ましい。 In addition, the shape of the outer peripheral region 22b of the first surface and the outer peripheral region 23b of the second surface (hereinafter also referred to as “peripheral region”) may be a shape that can be distinguished from the side surface 24 on the SEM image. It includes a shape in which a part of the area is integrated with the side surface 24, a shape in which the outer peripheral area is in contact with the side surface 24, a shape in which a space exists between the outer peripheral area and the side surface 24, and the like. In addition, it is preferable that the outer peripheral region 22b of the first surface and the outer peripheral region 23b of the second surface are provided so as to have substantially the same surface direction as the surface direction of the side surface 24 .

なお、図4に示すように、第一の面の外周領域22bおよび第二の面の外周領域23bは、側面24に沿って延伸してなり、側面24上に位置する。また、第一の面の外周領域22bおよび第二の面の外周領域23bと、側面24と、の接続領域近辺を覆う第一の面および第二の面の特徴的な構造は、ボトルキャップ形状とも称する。 In addition, as shown in FIG. 4 , the outer peripheral region 22 b of the first surface and the outer peripheral region 23 b of the second surface extend along the side surface 24 and are positioned on the side surface 24 . In addition, the characteristic structure of the first surface and the second surface that covers the vicinity of the connection area between the outer peripheral region 22b of the first surface and the outer peripheral region 23b of the second surface and the side surface 24 is the shape of a bottle cap. Also called

ここで、上記の「頂点を持たない」について、具体例を示しつつ詳細を説明する。
略円柱体の樹脂粉末において、底面と上面(第一の面22と第二の面23)を有する柱体形状を有するが、頂点を持たない場合、嵩密度を高めることができる。頂点とは、柱体の中に存在する角の部分をいう。
Here, the above "having no vertices" will be described in detail with specific examples.
In the substantially cylindrical resin powder, if it has a columnar shape with a bottom surface and a top surface (first surface 22 and second surface 23) but does not have a vertex, the bulk density can be increased. A vertex is a corner portion present in a cylinder.

柱体粒子の形状について、図5から図13を用いて説明する。図5は、円柱体の一例を示す概略斜視図である。図6は、図5の円柱体の側面図である。図7は、円柱体の端部に頂点を持たない形状の一例を示す側面図である。図8から図13は、いずれも円柱体の端部に頂点を持たない形状の他の例を示す側面図である。 The shape of the columnar particles will be described with reference to FIGS. 5 to 13. FIG. FIG. 5 is a schematic perspective view showing an example of a cylinder. 6 is a side view of the cylinder of FIG. 5; FIG. FIG. 7 is a side view showing an example of a shape having no vertices at the ends of a cylindrical body. FIGS. 8 to 13 are side views showing other examples of a cylindrical body having no vertex at its end.

図5に示す円柱体を、側面から観察すると、図6に示すように長方形の形状を有しており、角の部分、すなわち、頂点が4箇所存在する。この端部に頂点を持たない形状の一例が図7から図13である。柱体粒子の頂点の有無の確認は、柱体粒子の側面に対する投影像から判別することができる。例えば、柱体粒子の側面に対して走査型電子顕微鏡(装置名:S4200、日立製作所製)等を用いて観察し、二次元像として取得する。この場合、投影像は4辺形となり、各々隣り合う2辺によって構成される部位を端部とすると、隣り合う2つの直線のみで構成される場合は、角が形成され頂点を持つことになり、図7から図13のように端部が円弧によって構成される場合は端部に頂点を持たないことになる。 When the cylindrical body shown in FIG. 5 is observed from the side, it has a rectangular shape as shown in FIG. 6, and has four corner portions, that is, vertices. An example of a shape that does not have vertices at the ends is shown in FIGS. 7 to 13. FIG. Confirmation of the presence or absence of the apex of the columnar particle can be determined from the projected image of the columnar particle on the side surface. For example, the side surfaces of the columnar particles are observed using a scanning electron microscope (apparatus name: S4200, manufactured by Hitachi Ltd.) or the like to obtain a two-dimensional image. In this case, the projected image becomes a quadrilateral, and if the part formed by two adjacent sides is the edge, and if it is formed by only two adjacent straight lines, an angle will be formed and it will have a vertex. , as in FIGS. 7 to 13, when the ends are formed by circular arcs, the ends do not have vertices.

<諸特性>
<<50%累積体積粒径、体積平均粒径、個数平均粒径、反射率、透過率>>
樹脂粉末の50%累積体積粒径は5μm以上100μm以下であり、寸法安定性の点から20μm以上70μm以下がより好ましい。50%累積体積粒径が5μm未満であると、造形中の粉をきれいに引くリコート作業中に、2次粒子凝集が見られ、表面荒れが発生してしまう。50%累積体積粒径が100μmより大きいと、下の層への負荷が大きくなり、リコート時に表面荒れが発生してしまう。
<Characteristics>
<<50% cumulative volume particle size, volume average particle size, number average particle size, reflectance, transmittance>>
The 50% cumulative volume particle size of the resin powder is 5 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 70 μm or less from the viewpoint of dimensional stability. If the 50% cumulative volume particle size is less than 5 μm, secondary particle aggregation will occur during the recoating operation to cleanly draw the powder during modeling, resulting in surface roughness. If the 50% cumulative volume particle size is more than 100 μm, the load on the underlying layer increases, resulting in surface roughness during recoating.

また、樹脂粉末の体積平均粒径(Mv)を個数平均粒径(Mn)で除した比(Mv/Mn)は2.50以下であり、造形精度向上の点で2.00以下が好ましく、1.50以下がより好ましく、1.20以下が更に好ましい。Mv/Mnが2.50よりも大きいと、表面性が落ちるという不具合が生じる。 In addition, the ratio (Mv/Mn) obtained by dividing the volume average particle size (Mv) of the resin powder by the number average particle size (Mn) is 2.50 or less, and preferably 2.00 or less in terms of improving molding accuracy. 1.50 or less is more preferable, and 1.20 or less is still more preferable. If Mv/Mn is greater than 2.50, the problem of poor surface properties occurs.

なお、樹脂粉末の50%累積体積粒径、体積平均粒径(Mv)、及び個数平均粒径(Mn)は、粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製、microtrac MT3300EXII)を用いて測定する。 The 50% cumulative volume particle size, volume average particle size (Mv), and number average particle size (Mn) of the resin powder are measured using a particle size distribution analyzer (Microtrac MT3300EXII, manufactured by Microtrac Bell). .

電磁線に対する反射率は10%以下であり、5%以下であることが好ましい。
反射率の測定としては、赤外分光機680-IR(VARIAN社製)を用い、対応する積分球形を使用して全透過及び全反射を測定する。測定用の波長を2μm~20μmの範囲で連続的に変え、各波長に対する反射率を求める。電磁線に対する反射率が10%以下であるかを判断するには、造形時に使用する電磁線を考慮し、造形時に使用する電磁線の波長と同じ値の波長によって測定された反射率により判断する。例えば、造形時に使用する電磁線としてCOレーザーを用いる場合、これに対応する波長である10.6μmで測定したときの反射率により10%以下であるかを判断する。COレーザー以外にも、例えば造形時に使用する電磁線として赤外線を用いる場合、これに対応する波長で測定した反射率により10%以下であるかを判断する。
The reflectance for electromagnetic radiation is 10% or less, preferably 5% or less.
For measurement of reflectance, an infrared spectrometer 680-IR (manufactured by VARIAN) is used, and total transmission and total reflection are measured using a corresponding integrating sphere. The wavelength for measurement is changed continuously in the range of 2 μm to 20 μm, and the reflectance for each wavelength is obtained. To determine whether the reflectance for electromagnetic radiation is 10% or less, consider the electromagnetic radiation used during molding, and judge by the reflectance measured at the same wavelength as the wavelength of the electromagnetic radiation used during molding. . For example, when a CO 2 laser is used as an electromagnetic beam for modeling, it is determined whether the reflectance is 10% or less when measured at a corresponding wavelength of 10.6 μm. For example, when infrared rays are used as electromagnetic rays other than the CO 2 laser for modeling, it is determined whether the reflectance is 10% or less based on the reflectance measured at the corresponding wavelength.

樹脂粉末の反射率を所望の値にする方法としては、例えば反射防止剤を添加する方法の他、反射するタルク等の無機成分の周りに反射防止剤をコーティングする方法や、粒子の周りに反射防止剤をコーティングする方法等が挙げられる。反射率が10%よりも大きいと表面性が悪化してしまう等の不具合が生じる。 Methods for adjusting the reflectance of the resin powder to a desired value include, for example, a method of adding an antireflection agent, a method of coating an antireflection agent around a reflecting inorganic component such as talc, and a method of coating an antireflection agent around particles. Examples include a method of coating with an inhibitor. If the reflectance is more than 10%, problems such as deterioration of surface properties occur.

また、立体造形用粉末で形成された厚み0.5mmの層について、波長2μmの電磁線により測定したときの透過率が10%以下であることが好ましい。また、0.1%以上であることが好ましい。
厚み0.5mmの層(サンプル)は、立体造形用粉末を使用し、射出成型機に投入し、0.5mmの膜厚をもった型を使用して作製する。本実施形態では、2cm×2cmの厚み0.5mmの層を作製している。なお、SLS方式の3DPで作製することも可能である。
Further, it is preferable that the transmittance of a 0.5 mm-thick layer formed of the powder for three-dimensional modeling is 10% or less when measured with an electromagnetic ray having a wavelength of 2 μm. Moreover, it is preferable that it is 0.1% or more.
A layer (sample) with a thickness of 0.5 mm is produced by using a powder for stereolithography, putting it into an injection molding machine, and using a mold with a thickness of 0.5 mm. In this embodiment, a 2 cm×2 cm layer with a thickness of 0.5 mm is produced. In addition, it is also possible to manufacture by 3DP of SLS system.

前記透過率が10%以下である場合、図1の13Hのヒーター加熱による過剰溶融の発生を抑制し、更には、電磁線での吸収率をも向上させることができ、得られる立体造形物の引張強度を向上させることができる。なお、透過率の測定は反射率の測定と同じ上述の測定装置を用いる。 When the transmittance is 10% or less, it is possible to suppress the occurrence of excessive melting due to the heater heating at 13H in FIG. Tensile strength can be improved. The measurement of transmittance uses the same measuring apparatus as used for measurement of reflectance.

<<融点>>
樹脂粉末の融点は、示差走査熱量測定(DSC:Differential scanning calorimetry)により求められる。この場合、ISO3146(プラスチック転移温度測定方法、JIS K7121)に準じて、例えば、島津製作所製DSC-60Aなどの示差走査熱量測定装置を使用し、10℃/minにて温度を上昇させ、樹脂粉末のDSC測定を行い、得られた吸熱ピークの頂点あるいは融点ピークの頂点の温度を融点とする。樹脂粉末に複数の融点が存在する場合は、本実施形態における融点は、高温側の融点を指す。
<<melting point>>
The melting point of the resin powder is determined by differential scanning calorimetry (DSC). In this case, according to ISO3146 (plastic transition temperature measurement method, JIS K7121), for example, using a differential scanning calorimeter such as Shimadzu DSC-60A, the temperature is increased at 10 ° C./min, and the resin powder is measured by DSC, and the temperature at the peak of the endothermic peak or the peak of the melting point obtained is defined as the melting point. When the resin powder has multiple melting points, the melting point in this embodiment refers to the higher melting point.

樹脂粉末の融点は、製品の外装の造形に用いるときの耐熱温度などを考慮すると、100℃以上が好ましく、150℃以上であることがより好ましく、200℃以上であることが更に好ましい。 The melting point of the resin powder is preferably 100° C. or higher, more preferably 150° C. or higher, and even more preferably 200° C. or higher, in consideration of the heat resistance temperature when used for shaping the exterior of the product.

測定時に上記の温度にて、減圧の設定が可能な装置としては、ヤマト科学社製DP610真空加熱装置が例示される。 An example of a device capable of setting a reduced pressure at the above temperature during measurement is DP610 vacuum heating device manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.

<<比重>>
樹脂粉末の比重としては、0.8g/mL以上であることが好ましい。樹脂粉末の比重が、0.8g/mL以上であると、造形時に樹脂粉末の層を成膜するリコートの処理において、粒子の2次凝集を抑止することができる。一方、金属代替などの用途では、軽量化ニーズから、樹脂粉末の比重としては、3.0g/mL以下であることが好ましい。
<<Specific Gravity>>
The specific gravity of the resin powder is preferably 0.8 g/mL or more. When the specific gravity of the resin powder is 0.8 g/mL or more, secondary agglomeration of particles can be suppressed in the recoating process for forming a resin powder layer during modeling. On the other hand, in applications such as metal replacement, the specific gravity of the resin powder is preferably 3.0 g/mL or less from the needs of weight reduction.

比重は、真比重の測定により得られる。真比重は、例えば、気相置換法を用いた乾式自動密度計(島津製作所製、アキュピック1330)を用いて一定温度で気体(Heガス)の体積と圧力を変化させて、サンプルの体積を求め、及びこのサンプルの質量を計測し、密度を算出することで得られる。 Specific gravity is obtained by measuring true specific gravity. For the true specific gravity, for example, the volume of the sample is obtained by changing the volume and pressure of the gas (He gas) at a constant temperature using a dry automatic density meter (Accupic 1330, manufactured by Shimadzu Corporation) using the gas phase substitution method. , and by measuring the mass of this sample and calculating the density.

<<MFR>>
MFR(メルトマスフローレート)は、JIS7210(ISO1133)に準じて、メルトマスフローレート測定装置(Dynisco社製 形式D405913)を用いて、2.16kgの荷重にて測定する。樹脂粉末のMFRは、電磁波照射時の樹脂溶融結合時の特性の観点から1g/10min以上50g/10min以下が好ましく、3g/10min以上35g/10min以下がより好ましい。
<<MFR>>
MFR (melt mass flow rate) is measured with a load of 2.16 kg using a melt mass flow rate measuring device (manufactured by Dynisco, model D405913) according to JIS7210 (ISO1133). The MFR of the resin powder is preferably 1 g/10 min or more and 50 g/10 min or less, more preferably 3 g/10 min or more and 35 g/10 min or less, from the viewpoint of resin fusion bonding characteristics during electromagnetic wave irradiation.

<用途>
本実施形態の樹脂粉末は、粒度、粒度分布、熱移動特性、溶融粘度、嵩密度、流動性、溶融温度、及び再結晶温度のようなパラメータについて適切なバランスを有し、SLS方式、SMS方式、MJF(Multi Jet Fusion)方式、又はBJ(Binder Jetting)法などの樹脂粉末を用いた各種立体造形方法において好適に利用される。
<Application>
The resin powder of this embodiment has an appropriate balance of parameters such as particle size, particle size distribution, heat transfer properties, melt viscosity, bulk density, fluidity, melting temperature, and recrystallization temperature, and can be , MJF (Multi Jet Fusion) method, or BJ (Binder Jetting) method.

本実施形態の粉末は、粒度、粒度分布、熱移動特性、溶融粘度、嵩密度、流動性、溶融温度、及び再結晶温度のようなパラメータについて適切なバランスを有し、SLS方式、SMS方式、MJF(Multi Jet Fusion)方式、又はBJ(Binder Jetting)法などの樹脂粉末を用いた各種立体造形方法において好適に利用される。本実施形態の樹脂粉末は、表面収縮剤、スペーサー、滑剤、塗料、砥石、添加剤、二次電池セパレーター、食品、化粧品、衣服等において好適に利用される。このほか、自動車、精密機器、半導体、航空宇宙、医療等の分野において用いられる材料や金属代替材料として用いてもよい。 The powders of the present embodiments have a proper balance of parameters such as particle size, particle size distribution, heat transfer properties, melt viscosity, bulk density, flowability, melt temperature, and recrystallization temperature, and can be used in SLS, SMS, It is suitably used in various three-dimensional modeling methods using resin powder, such as the MJF (Multi Jet Fusion) method or the BJ (Binder Jetting) method. The resin powder of the present embodiment is suitably used in surface contracting agents, spacers, lubricants, paints, grindstones, additives, secondary battery separators, foods, cosmetics, clothes, and the like. In addition, it may be used as a material used in fields such as automobiles, precision equipment, semiconductors, aerospace, and medicine, or as a metal substitute material.

本実施形態の樹脂粉末を用いて、レーザー焼結により形成される立体造形物は、滑らかであり、オレンジピールの発生が抑えられ、十分な解像度の表面を有する。
なお、オレンジピールは、PBF方式でのレーザー焼結などにより形成される立体造形物の表面上の粗面、空孔、又はゆがみのような表面欠陥である。これらの表面欠陥のうち、例えば、空孔は、美観を低下させるだけでなく、機械強度に影響を及ぼす。
A three-dimensional object formed by laser sintering using the resin powder of the present embodiment is smooth, suppresses the occurrence of orange peel, and has a surface with sufficient resolution.
Note that orange peel is a surface defect such as a rough surface, voids, or distortions on the surface of a three-dimensional object formed by laser sintering in the PBF method or the like. Among these surface defects, for example, voids not only deteriorate the aesthetic appearance but also affect the mechanical strength.

本実施形態の樹脂粉末により得られる立体造形物は良好な引張強度を有するとともに、本実施形態の樹脂粉末は優れた長期リサイクル性を有する。本実施形態の新品の樹脂粉末、及びリサイクル粉末を用いて、PBF法、MJF法などで造形することで、(a)オレンジピール性の発生、及び(b)リサイクルによる機械性能における顕著な低下(引張強度の30%以上の低下)のいずれも示さない立体物が得られる。 A three-dimensional object obtained from the resin powder of the present embodiment has good tensile strength, and the resin powder of the present embodiment has excellent long-term recyclability. By using the new resin powder and the recycled powder of the present embodiment and forming by the PBF method, the MJF method, etc., (a) the occurrence of orange peel, and (b) a significant decrease in mechanical performance due to recycling ( 30% or more reduction in tensile strength) is obtained.

新品の樹脂粉末とは、一度も造形に用いていない樹脂粉末のことである。
リサイクル粉末は、例えばPBF方式の造形装置(リコー社製、AM S5500P)を用いて50時間、造形したときに、造形に用いられなかった樹脂粉末のことである。
本実施形態の樹脂粉末によれば、このリサイクル粉末に対して新品の樹脂粉末を30質量%足して、更に50時間の造形を更に2回繰り返しても、上記の(a)及び(b)の低下のいずれも示さない立体造形物を得ることができる。
なお、(a)及び(b)の評価は、樹脂粉末により形成されるISO(国際標準化機構)3167 Type1A 150mm長さ多目的犬骨様試験標本を用いて実施する。
A new resin powder is a resin powder that has never been used for modeling.
The recycled powder is, for example, resin powder that has not been used for modeling after 50 hours of modeling using a PBF type modeling apparatus (manufactured by Ricoh, AM S5500P).
According to the resin powder of the present embodiment, 30% by mass of new resin powder is added to the recycled powder, and even if molding for 50 hours is repeated two more times, the above (a) and (b) can be achieved. A solid model can be obtained that does not show any degradation.
The evaluations of (a) and (b) are performed using an ISO (International Organization for Standardization) 3167 Type 1A 150 mm length multi-purpose dog bone-like test specimen made of resin powder.

(立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法、及び立体造形物)
本発明の立体造形物の製造装置は、本発明の立体造形用粉末が貯蔵されている供給槽と、本発明の立体造形用粉末を含む層を形成する層形成手段と、前記層に電磁線を照射して硬化させる硬化手段とを有し、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、本発明の立体造形用粉末を含む層を形成する層形成工程と、前記層に電磁線を照射して硬化させる硬化工程とを有し、必要に応じてその他の工程を有する。
(3D object manufacturing device, 3D object manufacturing method, and 3D object)
The three-dimensional object manufacturing apparatus of the present invention comprises a supply tank storing the three-dimensional modeling powder of the present invention, layer forming means for forming a layer containing the three-dimensional modeling powder of the present invention, and and a curing means for curing by irradiating and, if necessary, other means.
The three-dimensional object manufacturing method of the present invention includes a layer forming step of forming a layer containing the three-dimensional object forming powder of the present invention, and a curing step of curing the layer by irradiating it with electromagnetic radiation. and other processes.

図1を用いて、上記の樹脂粉末を用いて造形する立体造形装置(立体造形物の製造装置)について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る立体造形装置を示す概略図である。 A three-dimensional modeling apparatus (a three-dimensional object manufacturing apparatus) that models using the above-described resin powder will be described with reference to FIG. 1 . FIG. 1 is a schematic diagram showing a stereolithography apparatus according to one embodiment of the present invention.

図1に示すように、造形装置1は、造形用の樹脂粉末Pを収容する収容手段の一例としての供給槽11、供給槽11に収容されている樹脂粉末Pを供給する層形成手段の一例としてのローラ12、ローラ12によって供給された樹脂粉末Pが配され、レーザーLが走査されるレーザー走査スペース13、電磁線としてのレーザーLの照射源である電磁照射源18、及び電磁照射源18によって照射されたレーザーLをレーザー走査スペース13の所定位置へ反射させる反射鏡19を有する。また、造形装置1は、供給槽11、及びレーザー走査スペース13に収容される樹脂粉末Pをそれぞれ加熱するヒータ11H,13Hを有する。 As shown in FIG. 1, the modeling apparatus 1 includes a supply tank 11 as an example of storage means for storing resin powder P for modeling, and an example of layer forming means for supplying the resin powder P stored in the supply tank 11. A roller 12 as a roller 12, a laser scanning space 13 in which the resin powder P supplied by the roller 12 is arranged and scanned by the laser L, an electromagnetic irradiation source 18 as an irradiation source of the laser L as an electromagnetic ray, and an electromagnetic irradiation source 18 has a reflecting mirror 19 for reflecting the laser L emitted by the laser scanning space 13 to a predetermined position. The modeling apparatus 1 also has heaters 11H and 13H for heating the resin powder P contained in the supply tank 11 and the laser scanning space 13, respectively.

電磁照射源18としては、特に限定されないが、赤外照射源、マイクロウエーブ発生器、放射加熱器、LEDランプ、又はこれらの組み合わせなどが例示される。
電磁線としては、例えばCOレーザー、赤外線、YAGレーザー、赤外線レーザー(高出力平面レーザーVCSELを含む)等が挙げられる。
Examples of electromagnetic radiation sources 18 include, but are not limited to, infrared radiation sources, microwave generators, radiant heaters, LED lamps, or combinations thereof.
Electromagnetic radiation includes, for example, CO2 lasers, infrared rays, YAG lasers, infrared lasers (including high power planar laser VCSELs), and the like.

反射鏡19の反射面は、電磁照射源18がレーザーLを照射している間、3D(three-dimensional)モデルの2次元データに基づいて、移動する。3Dモデルの2次元データは、3Dモデルを所定間隔でスライスしたときの各断面形状を示す。これにより、レーザーLの反射角度が変わることで、レーザー走査スペース13のうち、2次元データによって示される部分に、選択的にレーザーLが照射される。レーザーL照射位置の樹脂粉末は、溶融し、焼結して焼結層を形成する(選択された領域内の樹脂粉末同士が接着するとも表現できる)。すなわち、電磁照射源18は、樹脂粉末Pから造形物の各焼結層を形成する硬化手段として機能する。 The reflecting surface of the reflecting mirror 19 moves based on the two-dimensional data of the 3D (three-dimensional) model while the electromagnetic irradiation source 18 is irradiating the laser L. The two-dimensional data of the 3D model indicates each cross-sectional shape obtained by slicing the 3D model at predetermined intervals. As a result, the reflection angle of the laser L is changed, so that the laser L is selectively irradiated to the portion indicated by the two-dimensional data in the laser scanning space 13 . The resin powder at the laser L irradiation position is melted and sintered to form a sintered layer (it can also be expressed that the resin powder particles within the selected region adhere to each other). That is, the electromagnetic irradiation source 18 functions as curing means for forming each sintered layer of the modeled object from the resin powder P. As shown in FIG.

また、造形装置1の供給槽11及びレーザー走査スペース13には、ピストン11P,13Pが設けられている。ピストン11P,13Pは、層の造形が完了すると、供給槽11及びレーザー走査スペース13を、造形物の積層方向に対し上、又は下方向に移動させる。これにより、供給槽11からレーザー走査スペース13へ、新たな層の造形に用いられる新たな樹脂粉末Pを供給することが可能になる。 Pistons 11P and 13P are provided in the supply tank 11 and the laser scanning space 13 of the modeling apparatus 1, respectively. The pistons 11P and 13P move the supply tank 11 and the laser scanning space 13 upward or downward with respect to the stacking direction of the modeled object when the modeling of the layers is completed. As a result, it becomes possible to supply new resin powder P to be used for modeling a new layer from the supply tank 11 to the laser scanning space 13 .

造形装置1は、反射鏡19によってレーザーの照射位置を変えることにより、樹脂粉末Pを選択的に溶融させるが、本発明はこのような実施形態に限定されない。本発明の樹脂粉末は、選択的マスク焼結(SMS:Selective Mask Sintering)方式の造形装置においても好適に用いられる。SMS方式では、例えば、樹脂粉末の一部を遮蔽マスクによりマスクし、電磁線が照射され、マスクされていない部分に赤外線などの電磁線を照射し、選択的に樹脂粉末を溶融することにより造形する。SMSプロセスを用いる場合、樹脂粉末Pは、赤外吸収特性を増強させる熱吸収剤、又は暗色物質などを1種以上含有することが好ましい。 The modeling apparatus 1 selectively melts the resin powder P by changing the irradiation position of the laser using the reflecting mirror 19, but the present invention is not limited to such an embodiment. The resin powder of the present invention is also suitably used in a selective mask sintering (SMS) type modeling apparatus. In the SMS method, for example, part of the resin powder is masked with a shielding mask, electromagnetic rays are irradiated, and electromagnetic rays such as infrared rays are irradiated to the unmasked portion, and the resin powder is selectively melted. do. When the SMS process is used, the resin powder P preferably contains at least one heat absorbing agent that enhances infrared absorption properties, or a dark substance.

熱吸収剤又は暗色物質としては、カーボンファイバー、カーボンブラック、カーボンナノチューブ及びセルロースナノファイバーなどが例示される。SMSプロセスについては、例えば、米国特許第6,531,086号明細書に記載されているものを好適に用いることができる。 Exemplary heat absorbers or dark substances include carbon fibers, carbon black, carbon nanotubes and cellulose nanofibers. As for the SMS process, for example, the one described in US Pat. No. 6,531,086 can be preferably used.

図2及び図3は、立体造形物の製造方法を説明するための概念図である。図2及び図3を用いて、造形装置1を用いた立体造形物の製造方法について説明する。 FIG.2 and FIG.3 is a conceptual diagram for demonstrating the manufacturing method of a three-dimensional molded article. A method for manufacturing a three-dimensional object using the modeling apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

供給槽11に収容された樹脂粉末Pは、ヒータ11Hによって加熱される。供給槽5の温度としては、樹脂粒子Pをレーザー照射により溶融するとき反り返りを抑制する点では、樹脂粒子Pの融点以下のなるべく高い温度が好ましいが、供給槽11での樹脂粉末Pの溶融を防ぐ点では、樹脂粉末Pの融点より10℃以上低いことが好ましい。 The resin powder P stored in the supply tank 11 is heated by the heater 11H. The temperature of the supply tank 5 is preferably as high as possible below the melting point of the resin particles P from the viewpoint of suppressing warping when the resin particles P are melted by laser irradiation. It is preferable that the melting point of the resin powder P is lower than the melting point of the resin powder P by 10° C. or more from the point of view of prevention.

図2の(A)に示すように、造形装置1のエンジンは、層形成工程の一例として、ローラ12を駆動して、供給槽5の樹脂粉末Pをレーザー走査スペース13へ供給して整地することで、1層分の厚さTの樹脂粉末の層(粉末層)を形成する。レーザー走査スペース13へ供給された樹脂粉末Pは、ヒータ13Hによって加熱される。 As shown in (A) of FIG. 2, the engine of the modeling apparatus 1 drives the roller 12 to supply the resin powder P in the supply tank 5 to the laser scanning space 13 to level the ground as an example of the layer forming process. Thus, a resin powder layer (powder layer) having a thickness T corresponding to one layer is formed. The resin powder P supplied to the laser scanning space 13 is heated by the heater 13H.

レーザー走査スペース13の温度としては、樹脂粒子Pをレーザー照射により溶融するときに反り返りを抑制する点では、なるべく高い方が好ましいが、レーザー走査スペース13での樹脂粉末Pの溶融を防ぐ点では、樹脂粉末Pの融点より5℃以上低温であることが好ましい。 The temperature of the laser scanning space 13 is preferably as high as possible in terms of suppressing warping when the resin particles P are melted by laser irradiation. It is preferably lower than the melting point of the resin powder P by 5°C or more.

造形装置1のエンジンは、3Dモデルから生成される複数の2次元データの入力を受け付ける。図2の(B)に示すように、造形装置1のエンジンは、複数の2次元データのうち最も底面側の2次元データに基づいて、反射鏡19の反射面を移動させつつ、電磁照射源18にレーザーを照射させる。レーザーの出力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、10ワット以上150ワット以下が好ましい。 The engine of the modeling apparatus 1 receives inputs of a plurality of two-dimensional data generated from the 3D model. As shown in FIG. 2B, the engine of the modeling apparatus 1 moves the reflecting surface of the reflecting mirror 19 based on the two-dimensional data closest to the bottom surface among the plurality of two-dimensional data, while moving the electromagnetic irradiation source. 18 is irradiated with a laser. The output of the laser is not particularly limited and is appropriately selected according to the purpose, but is preferably 10 watts or more and 150 watts or less.

レーザーの照射により、粉末層のうち、最も底面側の2次元データによって示される画素に対応する位置の樹脂粉末Pが溶融する。レーザーの照射が完了すると、溶融した樹脂は硬化して、最も底面側の2次元データが示す形状の焼結層が形成される(硬化工程の一例)。 The laser irradiation melts the resin powder P at positions corresponding to the pixels indicated by the two-dimensional data on the bottom side of the powder layer. When the laser irradiation is completed, the melted resin is cured to form a sintered layer having a shape indicated by the two-dimensional data on the bottom side (an example of the curing process).

焼結層の厚みTとしては、特に限定されないが、平均値として、10μm以上が好ましく、50μm以上がより好ましく、100μm以上が更に好ましい。また、焼結層の厚みTとしては、特に限定されないが、平均値として、200μm未満が好ましく、150μm未満がより好ましく、120μm未満が更に好ましい。 The thickness T of the sintered layer is not particularly limited, but the average value is preferably 10 μm or more, more preferably 50 μm or more, and even more preferably 100 μm or more. The thickness T of the sintered layer is not particularly limited, but the average value is preferably less than 200 μm, more preferably less than 150 μm, and even more preferably less than 120 μm.

図3の(A)に示すように、最も底面側の焼結層が形成されると、造形装置1のエンジンは、レーザー走査スペース13に1層分の厚さTの造形スペースが形成されるように、ピストン13Pによりレーザー走査スペース13を1層分の厚さT分降下させる。また、造形装置1のエンジンは、新たな樹脂粉末Pを供給可能とするため、ピストン11Pを上昇させる。続いて、図3の(A)に示すように、造形装置1のエンジンは、ローラ12を駆動して、供給槽5の樹脂粉末Pをレーザー走査スペース13へ供給して整地することで、1層分の厚さTの粉末層を形成する(層形成工程の一例)。 As shown in FIG. 3A, when the bottommost sintered layer is formed, the engine of the modeling apparatus 1 forms a modeling space with a thickness T corresponding to one layer in the laser scanning space 13. , the piston 13P lowers the laser scanning space 13 by the thickness T of one layer. Further, the engine of the modeling apparatus 1 raises the piston 11P so that new resin powder P can be supplied. Subsequently, as shown in FIG. 3A, the engine of the modeling apparatus 1 drives the rollers 12 to supply the resin powder P in the supply tank 5 to the laser scanning space 13 to level the ground. A powder layer having a layer thickness T is formed (an example of a layer forming process).

図3の(B)に示すように、造形装置1のエンジンは、複数の2次元データのうち最も底面側から2層目の2次元データに基づいて、反射鏡19の反射面を移動させつつ、電磁照射源18にレーザーを照射させる。これにより、粉末層のうち、最も底面側から2層目の2次元データによって示される画素に対応する位置の樹脂粉末Pが溶融する。レーザーの照射が完了すると、溶融した樹脂は硬化して、最も底面側から2層目の2次元データが示す形状の焼結層が、最も底面側の焼結層に積層された状態で形成される。なお、必要に応じて樹脂粉末を溶融させた後、冷却してもよい。 As shown in FIG. 3B, the engine of the modeling apparatus 1 moves the reflecting surface of the reflecting mirror 19 based on the second-layer two-dimensional data from the bottom side of the plurality of two-dimensional data. , causes the electromagnetic radiation source 18 to irradiate the laser. As a result, the resin powder P at the positions corresponding to the pixels indicated by the two-dimensional data of the second layer from the bottom side of the powder layer is melted. When the laser irradiation is completed, the melted resin is cured, and a sintered layer having a shape indicated by the two-dimensional data of the second layer from the bottom side is formed in a state of being laminated on the sintered layer closest to the bottom side. be. In addition, you may cool, after melting a resin powder as needed.

造形装置1は、上記の層形成工程と、硬化工程とを繰り返すことで、焼結層を積層させる。複数の2次元データのすべてに基づく造形が完了すると、3Dモデルと同形状の立体造形物が得られる。 The modeling apparatus 1 stacks the sintered layers by repeating the layer forming process and the curing process. When modeling based on all of the plurality of two-dimensional data is completed, a three-dimensional model having the same shape as the 3D model is obtained.

上記の樹脂粉末によって造形される立体造形物としては、特に限定されないが、電子機器パーツ、又は自動車部品のプロトタイプ、又は強度試験用の試作品、若しくは、エアロスペース、又は自動車産業のドレスアップツールなどに使われる少量製品などが例示される。 The three-dimensional object that is formed from the above resin powder is not particularly limited, but is a prototype of an electronic device part, or an automobile part, or a prototype for a strength test, or an aerospace, or a dress-up tool for the automobile industry, etc. Examples include small-lot products used for

PBF方式については、FDM(fused deposition modeling)やインクジェット方式などの他の方式と比較し、強度が優れることが期待されるため、実用の製品としても使用に耐える。生産スピードは、射出成型のような大量に生産するのにはかなわないが、例えば、小さい部品を平面状に大量に作ることにより必要な生産量を得ることができる。 The PBF method is expected to be superior in strength compared to other methods such as FDM (fused deposition modeling) and ink jet method, so it can be used as a practical product. Although the production speed is not as high as mass production such as injection molding, the required production volume can be obtained, for example, by mass-producing small parts in a flat shape.

また、本実施形態に用いられるPBF方式における立体造形物の製造方法は、射出成型のような金型を必要としないため、試作及びプロトタイプの作製においては、圧倒的なコスト削減と納期削減を達成することができる。 In addition, the method of manufacturing a three-dimensional object in the PBF method used in this embodiment does not require a mold like injection molding, so in the production of prototypes and prototypes, overwhelming cost reduction and delivery time reduction are achieved. can do.

以下、実施例及び比較例を示して本発明を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。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂(商品名:ノバデュラン5020、三菱エンジニアリングプラスチック社製、融点:218℃)99.0質量部に、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(商品名:AO-330、1,3,5-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylmethyl)-2,4,6-trimethylbenzene、ADEKA社製)を0.2質量部、更にホスファイト系酸化防止剤(商品名:PEP-36、3,9-Bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenoxy)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[5.5]undecane、ADEKA社製)を0.4質量部添加し、黒色染料1としてNUBIAN BLACK NH-805(オリエンタル化学工業社製)を0.4質量部添加し、一軸押出し機(東洋精機社製D2020)を用いて、延伸3倍以上で巻取りして直径60μmの繊維を形成した。
(Example 1)
99.0 parts by mass of polybutylene terephthalate (PBT) resin (trade name: Novaduran 5020, manufactured by Mitsubishi Engineering-Plastics, melting point: 218 ° C.), hindered phenolic antioxidant (trade name: AO-330, 1,3 ,5-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylmethyl)-2,4,6-trimethylbenzene, manufactured by ADEKA), 0.2 parts by mass, and a phosphite-based antioxidant (trade name: PEP-36, 3,9-Bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenoxy)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[5.5]undecane, manufactured by ADEKA) Add 0.4 parts by mass, add 0.4 parts by mass of NUBIAN BLACK NH-805 (manufactured by Oriental Chemical Industry Co., Ltd.) as black dye 1, and stretch 3 times using a single screw extruder (D2020 manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) A fiber having a diameter of 60 μm was formed by winding as described above.

その後、カット装置NZI0606(荻野精機社製)を用いて、樹脂繊維を60μm以上70μm以下の幅になるようにカットし、樹脂粉末を得た。
得られた樹脂粉末の50%累積体積粒径は65μmであった。日本電子社製走査電子顕微鏡JSM-7800FPRIMEを使い、形状を確認したところ、線径は60μm、直径は60μmであった。機械摩擦により表面溶融させるため、Qミキサー(三井コークス社製)を用いて、得られた樹脂粉末を、回転数1000rpmで20分間処理し、略円柱体形状の粒子を得た。これを実施例1の立体造形用粉末とした。処方を表1に示す。
Thereafter, using a cutting device NZI0606 (manufactured by Ogino Seiki Co., Ltd.), the resin fibers were cut into widths of 60 μm or more and 70 μm or less to obtain resin powder.
The 50% cumulative volume particle size of the obtained resin powder was 65 μm. When the shape was confirmed using a scanning electron microscope JSM-7800FPRIME manufactured by JEOL Ltd., the wire diameter was 60 μm and the diameter was 60 μm. The obtained resin powder was processed at 1000 rpm for 20 minutes using a Q mixer (manufactured by Mitsui Coke Co., Ltd.) for surface melting by mechanical friction to obtain substantially cylindrical particles. This was used as the powder for stereolithography of Example 1. The formulation is shown in Table 1.

(実施例2)
実施例1の処方に加え、黒色顔料1としてAFブラックE-2B(大日精化社製)を0.2質量部を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例2の立体造形用粉末を得た。
(Example 2)
Three-dimensional modeling of Example 2 in the same manner as in Example 1 except that 0.2 parts by mass of AF Black E-2B (manufactured by Dainichiseika Co., Ltd.) was added as black pigment 1 in addition to the formulation of Example 1. powder was obtained.

(実施例3)
実施例1において、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂をポリアミド66(PA66)樹脂(商品名:レオナ1300S、旭化成ケミカルズ社製、融点:265℃)に変更し、実施例1の2種類の酸化防止剤に加えて重合禁止剤として酢酸銅0.1質量部を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例3の立体造形用粉末を得た。
(Example 3)
In Example 1, the polybutylene terephthalate (PBT) resin was changed to polyamide 66 (PA66) resin (trade name: Leona 1300S, manufactured by Asahi Kasei Chemicals, melting point: 265 ° C.), and the two antioxidants of Example 1 were used. A three-dimensional modeling powder of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that 0.1 part by mass of copper acetate was added as a polymerization inhibitor.

(実施例4)
実施例1において、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂をポリプロピレンのタルクが混入されている(PP/タルク)樹脂(商品名:ノバテックJP5GA、日本ポリプロ社製、融点:130℃、ガラス転移温度:0℃)に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例4の立体造形用粉末を得た。
(Example 4)
In Example 1, polybutylene terephthalate (PBT) resin was mixed with polypropylene talc (PP/talc) resin (trade name: Novatec JP5GA, manufactured by Japan Polypropylene Corporation, melting point: 130°C, glass transition temperature: 0°C. ) in the same manner as in Example 1 to obtain a powder for three-dimensional modeling of Example 4.

(実施例5)
実施例1において、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂をポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂(商品名:HT P22PF、VICTREX社製、融点:343℃、ガラス転移温度:143℃)に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例5の立体造形用粉末を得た。
(Example 5)
In Example 1, polybutylene terephthalate (PBT) resin was changed to polyether ether ketone (PEEK) resin (trade name: HT P22PF, manufactured by VICTREX, melting point: 343°C, glass transition temperature: 143°C). A three-dimensional modeling powder of Example 5 was obtained in the same manner as in Example 1.

(実施例6)
実施例1において、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂をポリアセタール(POM)樹脂(商品名:テナック4060、旭化成社製、融点:175℃)に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例6の立体造形用粉末を得た。
(Example 6)
Example 6 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polybutylene terephthalate (PBT) resin in Example 1 was changed to polyacetal (POM) resin (trade name: Tenac 4060, manufactured by Asahi Kasei Corporation, melting point: 175°C). was obtained.

(比較例1)
実施例1において、黒色染料1を用いなかった以外は、実施例1と同様にして比較例1の立体造形用粉末を得た。
(Comparative example 1)
A three-dimensional modeling powder of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the black dye 1 was not used.

(比較例2)
実施例3において、黒色染料1と黒色顔料1を用いなかった以外は、実施例3と同様にして比較例2の立体造形用粉末を得た。
(Comparative example 2)
A three-dimensional modeling powder of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 3, except that black dye 1 and black pigment 1 were not used.

(比較例3)
実施例4において、黒色染料1を用いなかった以外は、実施例4と同様にして比較例3の立体造形用粉末を得た。
(Comparative Example 3)
Three-dimensional modeling powder of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Example 4, except that black dye 1 was not used.

(比較例4)
実施例5において、黒色染料1を用いなかった以外は、実施例5と同様にして比較例4の立体造形用粉末を得た。
(Comparative Example 4)
Three-dimensional modeling powder of Comparative Example 4 was obtained in the same manner as in Example 5, except that black dye 1 was not used.

(比較例5)
実施例6において、黒色染料1を用いなかった以外は、実施例6と同様にして比較例5の立体造形用粉末を得た。
(Comparative Example 5)
Three-dimensional modeling powder of Comparative Example 5 was obtained in the same manner as in Example 6, except that black dye 1 was not used.

(測定)
各実施例及び比較例で得られた立体造形用粉末について、以下のようにして、「50%累積体積粒径」、「体積平均粒径(Mv)」、「個数平均粒径(Mn)」、「反射率」、「融点」、「比重」、及び「MFR」を測定した。結果を表2に示す。
(measurement)
"50% Cumulative Volume Particle Size", "Volume Average Particle Size (Mv)", and "Number Average Particle Size (Mn)" of the three-dimensional modeling powders obtained in Examples and Comparative Examples were determined as follows. , "Reflectance", "Melting Point", "Specific Gravity", and "MFR" were measured. Table 2 shows the results.

<50%累積体積粒径、体積平均粒径(Mv)、及び個数平均粒径(Mn)>
50%累積体積粒径、体積平均粒径(Mv)、及び個数平均粒径(Mn)は、粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製、microtrac MT3300EXII)を用いて、樹脂粉末ごとの粒子屈折率を使用し、溶媒は使用せず乾式(大気)法にて測定した。粒子屈折率は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂:1.57、ポリアミド66(PA66)樹脂:1.53、ポリアミド9T(PA9T)樹脂:1.53、ポリプロピレン(PP)樹脂:1.48、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂:1.57、ポリアセタール(POM)樹脂:1.48と設定した。得られた体積平均粒径、及び個数平均粒径から体積平均粒径/個数平均粒径(Mv/Mn)を算出した。
<50% Cumulative Volume Particle Size, Volume Average Particle Size (Mv), and Number Average Particle Size (Mn)>
The 50% cumulative volume particle size, volume average particle size (Mv), and number average particle size (Mn) are measured using a particle size distribution measuring device (microtrac MT3300EXII manufactured by Microtrac Bell), and the particle refraction of each resin powder. Measured by the dry (atmospheric) method without using solvents. The particle refractive index is polybutylene terephthalate (PBT) resin: 1.57, polyamide 66 (PA66) resin: 1.53, polyamide 9T (PA9T) resin: 1.53, polypropylene (PP) resin: 1.48, poly Ether ether ketone (PEEK) resin: 1.57, polyacetal (POM) resin: 1.48. A volume average particle size/number average particle size (Mv/Mn) was calculated from the obtained volume average particle size and number average particle size.

<反射率及び透過率>
各実施例及び比較例の立体造形用粉末について、反射率の測定としては、赤外分光機680-IR(VARIAN社製)を用い、対応する積分球形を使用して全透過及び全反射の測定を行った。測定用の波長を2μm~20μmの範囲で連続的に変え、各波長に対する反射率を求めた。造形時に使用する電磁線としてCOレーザーを想定し、波長10.6μmのときの値を反射率とした。また、透過率の測定としては、各立体造形用粉末を用いて形成した厚み0.5mmの層を測定対象(サンプル)とする。厚み0.5mmの層(サンプル)は、各立体造形用粉末を使用し、射出成型機に投入し、0.5mmの膜厚をもった型を使用して作製した。本試験では、2cm×2cmの厚み0.5mmの層を作製した。
<Reflectance and transmittance>
For the three-dimensional modeling powder of each example and comparative example, the infrared spectrometer 680-IR (manufactured by VARIAN) was used to measure the reflectance, and the corresponding integrating sphere was used to measure total transmission and total reflection. did The wavelength for measurement was changed continuously in the range of 2 μm to 20 μm, and the reflectance for each wavelength was obtained. Assuming a CO 2 laser as the electromagnetic radiation used during modeling, the value at a wavelength of 10.6 μm was taken as the reflectance. For the transmittance measurement, a layer having a thickness of 0.5 mm formed using each three-dimensional modeling powder is used as a measurement object (sample). A layer (sample) with a thickness of 0.5 mm was produced by using each three-dimensional modeling powder, putting it into an injection molding machine, and using a mold with a thickness of 0.5 mm. In this test, a 0.5 mm thick layer of 2 cm x 2 cm was produced.

<融点>
ISO3146に準拠して、各実施例、及び比較例の樹脂粉末の融点を測定した。示差走査熱量測定装置(島津製作所製DSC-60A)を使用し、10℃/minにて温度を上昇させ、樹脂粉末のDSC測定を行い、得られた吸熱ピークの頂点あるいは融点ピークの頂点の温度を融点とした。樹脂粉末に複数の融点が存在する場合は高温側の融点とした。
<Melting point>
The melting point of the resin powder of each example and comparative example was measured according to ISO3146. Using a differential scanning calorimeter (DSC-60A manufactured by Shimadzu Corporation), the temperature is raised at 10 ° C./min to perform DSC measurement of the resin powder, and the temperature at the peak of the endothermic peak or the peak of the melting point obtained. was taken as the melting point. When the resin powder has multiple melting points, the higher melting point is used.

<比重>
比重は、気相置換法を用いた乾式自動密度計(島津製作所製、アキュピック1330)を用いて一定温度で気体(Heガス)の体積と圧力を変化させて、サンプルの体積を求め、このサンプルの質量を計測し、サンプルの密度を測定することにより行った。
<Specific gravity>
The specific gravity is determined by changing the volume and pressure of the gas (He gas) at a constant temperature using a dry automatic density meter (Accupic 1330, manufactured by Shimadzu Corporation) using a gas phase substitution method, and determining the volume of the sample. was measured by measuring the mass of the sample and measuring the density of the sample.

<メルトマスフローレート(MFR)>
JIS7210(ISO1133)に準じて、メルトマスフローレート測定装置(Dynisco社製 形式D405913)を用いて、2.16kgの荷重にて、メルトマスフローレート(MFR)を測定した。測定温度は表2に記載の融点+15℃に設定した。樹脂粉末を充填した後に2分以上加温し、樹脂粉末を十分に溶融させた後に測定を実施した。
<Melt mass flow rate (MFR)>
According to JIS7210 (ISO1133), the melt mass flow rate (MFR) was measured with a load of 2.16 kg using a melt mass flow rate measuring device (manufactured by Dynisco, model D405913). The measurement temperature was set at +15°C of the melting point shown in Table 2. After filling the resin powder, the container was heated for 2 minutes or longer to sufficiently melt the resin powder, and then the measurement was performed.

(評価)
各実施例及び比較例で得られた立体造形用粉末について、以下のようにして評価を行った。結果を表3に示す。
(evaluation)
The three-dimensional modeling powder obtained in each example and comparative example was evaluated as follows. Table 3 shows the results.

<造形可能最低半径>
各実施例、及び比較例の樹脂粉末について、電磁線としてCOレーザー(波長10.6μm)を用い、縦横5cm×5cmの正方形に1mmの高さの造形物を作製した。この際、1mm、2mm、4mmの円柱の穴を有する造形物を作製した。この造形物を確認する事により造形可能最低半径の評価を行った。造形可能最低半径(mm)は小さいほど良好な評価結果である。
<Minimum molding radius>
Using a CO 2 laser (wavelength: 10.6 μm) as an electromagnetic beam, a 5 cm×5 cm square shape with a height of 1 mm was produced from the resin powder of each example and comparative example. At this time, models having cylindrical holes of 1 mm, 2 mm, and 4 mm were produced. By confirming this modeled object, the minimum shapeable radius was evaluated. The smaller the shapeable minimum radius (mm), the better the evaluation result.

<過剰溶融発生の有無>
各実施例、及び比較例の樹脂粉末について、造形温度を1℃上昇させ、造形できる樹脂の造形面の最大温度を目視により確認する。その後、電磁線(COレーザー、波長10.6μm)を照射する事で、樹脂間の接着を確認し、その後、引っ張り試験片等を造形していく。その際の、過剰溶融発生の有無の評価を行った。最後までサンプルができた場合を発生無しとした。
<Presence or absence of excessive melting>
For the resin powder of each example and comparative example, the molding temperature is increased by 1° C., and the maximum temperature of the molding surface of the resin that can be molded is visually confirmed. After that, by irradiating electromagnetic rays (CO 2 laser, wavelength 10.6 μm), adhesion between resins is confirmed, and then tensile test specimens are formed. At that time, the presence or absence of excessive melting was evaluated. The case where the sample was completed to the end was defined as no occurrence.

<オレンジピール性>
各実施例、及び比較例の樹脂粉末について、SLS方式造形装置(リコー社製、AM S5500P)を使用し、立体造形物の製造を行った。設定条件は、0.1mmの層平均厚み、10ワット以上150ワット以下のCOレーザー出力を設定し、0.1mmのレーザー走査スペース、融点より-3℃の温度を部品床温度に使用した。1辺5cm、平均厚み0.5cmの直方体の立体造形物(寸法用サンプル)(mm)のCADなどのデータに基づいて、ISO(国際標準化機構)3167 Type1A 150mm長さ多目的犬骨様試験標本(標本は、80mm長さ、4mm厚さ、10mm幅の中心部分を有する)を作製した。得られた立体造形物について、表面を観察し、下記評価基準に基づいて、オレンジピール性の有無を評価した。
<Orange peel property>
For the resin powders of each example and comparative example, a three-dimensional model was manufactured using an SLS model model (manufactured by Ricoh Co., Ltd., AM S5500P). The setting conditions were 0.1 mm layer average thickness, CO 2 laser power of 10 watts to 150 watts, laser scanning space of 0.1 mm, temperature -3° C. from the melting point was used for the part bed temperature. ISO (International Organization for Standardization) 3167 Type 1A 150 mm length multipurpose dog bone-like test specimen ( Specimens were made with a central portion of 80 mm length, 4 mm thickness and 10 mm width). The surface of the obtained three-dimensionally shaped article was observed, and the presence or absence of orange peel property was evaluated based on the following evaluation criteria.

[評価基準]
無:粗面、空孔、ゆがみなどの表面欠陥が発生していない
有:粗面、空孔、ゆがみなどの表面欠陥が発生している
[Evaluation criteria]
None: Surface defects such as rough surfaces, voids, and distortions are not generated Yes: Surface defects such as rough surfaces, voids, and distortions are generated

<引張強度>
SLSプロセスにおける樹脂粉末の引張強度を以下のように測定した。SLS方式造形装置(リコー社製、AM S5500P)を用いて、SLS方式造形装置の供給床中に10kgの粉末を加えた。なお、SLS方式造形装置の設定条件は、オレンジピール性の評価と同様とした。
実施例、及び比較例の樹脂粉末を用い、SLS方式造形装置にて、引張試験標本をレーザー走査スペース13の中心部に、Y軸方向(図1におけるローラ12の回転軸と平行方向)に長辺が向くように、5個の引張試験標本を造形した。
各々の造形物層の間隔は5mmである。引張試験標本は、ISO(国際標準化機構)3167 Type1A 150mm長さ多目的犬骨様試験標本(標本は、80mm長さ、4mm厚さ、10mm幅の中心部分を有する)である。この処理で、まず、造形層を20層積層させて引張試験標本を造形し、更に任意のサンプルを造形して、造形時間が50時間かかるように設定した。
この時に得られた立体造形物の引張試験標本について、ISO 527に準じた引張試験機(島津製作所製、AGS-5kN)を使用して、引張強度を測定した。なお、引張試験における試験速度は、50mm/分間にて一定とした。その樹脂での射出成型での強度に対し20%以下の低下率であれば合格とした。射出成型品での強度としては、PBT:55MPa、PA66:65MPa、PPタルク:30MPa、PEEK:97MPa、POM:67MPaとしている。
<Tensile strength>
The tensile strength of the resin powder in the SLS process was measured as follows. Using an SLS modeler (AM S5500P, manufactured by Ricoh), 10 kg of powder was added into the feed bed of the SLS modeler. The setting conditions for the SLS molding apparatus were the same as those for the evaluation of the orange peel property.
Using the resin powders of Examples and Comparative Examples, a tensile test specimen was elongated in the Y-axis direction (parallel to the rotation axis of the roller 12 in FIG. 1) at the center of the laser scanning space 13 with an SLS molding apparatus. Five tensile test specimens were molded side-by-side.
The distance between each model layer is 5 mm. Tensile test specimens are ISO (International Organization for Standardization) 3167 Type 1A 150 mm long multi-purpose dog-bone-like test specimens (specimens have a central portion that is 80 mm long, 4 mm thick and 10 mm wide). In this process, first, 20 modeling layers were laminated to form a tensile test sample, and then an arbitrary sample was formed, and the modeling time was set to take 50 hours.
Tensile strength of the three-dimensional model obtained at this time was measured using a tensile tester (AGS-5kN, manufactured by Shimadzu Corporation) according to ISO 527. Note that the test speed in the tensile test was constant at 50 mm/min. A reduction rate of 20% or less relative to strength in injection molding with the resin was considered acceptable. The strength of the injection molded product is PBT: 55 MPa, PA66: 65 MPa, PP talc: 30 MPa, PEEK: 97 MPa, and POM: 67 MPa.

Figure 0007147348000001
Figure 0007147348000001

Figure 0007147348000002
Figure 0007147348000002

Figure 0007147348000003
Figure 0007147348000003

1 造形装置
11 供給槽
11H ヒータ
11P ピストン
12 ローラ
13 レーザー走査スペース
13H ヒータ
13P ピストン
18 電磁照射源
19 反射鏡
21 柱体
22 第一の面
22a 第一の対向面
22b 第一の面の外周領域
23 第二の面
23a 第二の対向面
23b 第二の面の外周領域
24 側面
1 modeling device 11 supply tank 11H heater 11P piston 12 roller 13 laser scanning space 13H heater 13P piston 18 electromagnetic irradiation source 19 reflecting mirror 21 column 22 first surface 22a first opposing surface 22b outer peripheral region 23 of the first surface Second surface 23a Second opposing surface 23b Peripheral region 24 of second surface Side surface

特開2001-247754号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-247754

Claims (11)

樹脂と、黒色染料とを含み、電磁線が照射されて立体造形物を形成する立体造形用粉末であって、
50%累積体積粒径が5μm以上100μm以下であり、体積平均粒径/個数平均粒径が2.50以下であり、前記電磁線に対する反射率が10%以下であるとともに前記反射率は下記の測定により得られることを特徴とする立体造形用粉末。
[測定]
赤外分光機680-IR(VARIAN社製)を用い、波長10.6μmのときの値を反射率とする。
A three-dimensional modeling powder that contains a resin and a black dye and forms a three-dimensional article when irradiated with electromagnetic radiation,
The 50% cumulative volume particle size is 5 μm or more and 100 μm or less, the volume average particle size/number average particle size is 2.50 or less, and the reflectance for electromagnetic rays is 10% or less, and the reflectance is as follows. A powder for three-dimensional modeling characterized by being obtained by measurement .
[measurement]
Using an infrared spectrometer 680-IR (manufactured by VARIAN), the value at a wavelength of 10.6 μm is taken as the reflectance.
前記電磁線に対する反射率が5%以下であることを特徴とする請求項1に記載の立体造形用粉末。 2. The powder for stereolithography according to claim 1, wherein the reflectance for the electromagnetic radiation is 5% or less. 射出成型機により形成された厚み0.5mmの前記立体造形用粉末からなる層について、波長2μmの電磁線により測定した透過率が10%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の立体造形用粉末。 3. The layer according to claim 1 or 2, wherein the layer composed of the powder for three-dimensional modeling and having a thickness of 0.5 mm formed by an injection molding machine has a transmittance of 10% or less as measured by electromagnetic radiation having a wavelength of 2 μm. 3D modeling powder. 前記50%累積体積粒径が20μm以上70μm以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の立体造形用粉末。 4. The powder for stereolithography according to claim 1, wherein the 50% cumulative volume particle size is 20 μm or more and 70 μm or less. 前記樹脂は柱体の粒子からなり、
前記柱体の粒子の底面における直径又は長辺に対する高さの比(直径又は長辺/高さ)が、0.5以上2以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の立体造形用粉末。
The resin is composed of columnar particles,
5. Any one of claims 1 to 4, wherein the ratio of the height to the diameter or long side of the base of the columnar particles (diameter or long side/height) is 0.5 or more and 2 or less. Solid modeling powder as described.
前記樹脂が略円柱体の粒子からなり、該略円柱体の底面における直径が5μm以上200μm以下であり、かつ高さが5μm以上200μm以下であるか、又は、前記樹脂が直方体の粒子からなり、該直方体の底面における各辺が5μm以上200μm以下であり、かつ高さが5μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の立体造形用粉末。 The resin is composed of substantially cylindrical particles, the diameter of the bottom surface of the substantially cylindrical body is 5 μm or more and 200 μm or less, and the height is 5 μm or more and 200 μm or less, or the resin is composed of rectangular parallelepiped particles, 6. The powder for stereolithography according to any one of claims 1 to 5, wherein each side of the bottom surface of the rectangular parallelepiped is 5 µm or more and 200 µm or less, and the height is 5 µm or more and 200 µm or less. 反射防止剤を含むとともに、前記黒色染料は前記反射防止剤として含まれ、
前記反射防止剤を前記樹脂に対して0.01質量%以上0.5質量%以下含むことを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の立体造形用粉末。
An antireflection agent is included, and the black dye is included as the antireflection agent,
7. The powder for stereolithography according to any one of claims 1 to 6, wherein the antireflection agent is contained in an amount of 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less with respect to the resin.
前記反射防止剤は、黒色顔料を更に含むことを特徴とする請求項7に記載の立体造形用粉末。 8. The three-dimensional modeling powder according to claim 7, wherein the antireflection agent further contains a black pigment. 請求項1~8のいずれかに記載の立体造形用粉末が貯蔵されている供給槽と、
請求項1~8のいずれかに記載の立体造形用粉末を含む層を形成する層形成手段と、
前記層に電磁線を照射して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。
A supply tank in which the three-dimensional modeling powder according to any one of claims 1 to 8 is stored;
a layer forming means for forming a layer containing the three-dimensional modeling powder according to any one of claims 1 to 8;
and a curing means for curing the layer by irradiating it with an electromagnetic ray.
請求項1~8のいずれかに記載の立体造形用粉末を含む層を形成する層形成工程と、
前記層に電磁線を照射して硬化させる硬化工程と、を有することを特徴とする立体造形物の製造方法。
A layer forming step of forming a layer containing the three-dimensional modeling powder according to any one of claims 1 to 8;
and a curing step of curing the layer by irradiating it with an electromagnetic ray.
樹脂と、黒色染料とを含み、電磁線を照射すると硬化する粉末であって、
50%累積体積粒径が5μm以上100μm以下であり、体積平均粒径/個数平均粒径が2.50以下であり、前記電磁線に対する反射率が10%以下であるとともに前記反射率は下記の測定により得られることを特徴とする粉末。
[測定]
赤外分光機680-IR(VARIAN社製)を用い、波長10.6μmのときの値を反射率とする。
A powder that contains a resin and a black dye and that hardens when irradiated with electromagnetic radiation,
The 50% cumulative volume particle size is 5 μm or more and 100 μm or less, the volume average particle size/number average particle size is 2.50 or less, and the reflectance for electromagnetic rays is 10% or less, and the reflectance is as follows. A powder characterized by being obtained by measurement .
[measurement]
Using an infrared spectrometer 680-IR (manufactured by VARIAN), the value at a wavelength of 10.6 μm is taken as the reflectance.
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