JP7193795B2 - 熱溶解積層法による三次元造形プリンタ用の未加硫ゴム組成物、未加硫ゴム組成物を造形原料とする三次元造形物の製造方法 - Google Patents
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三次元造形プリンタ用の未加硫ゴム組成物であって、
前記未加硫ゴム組成物は、
ゴム基材と、
酸化亜鉛と、
酸化カルシウムと、
加硫促進剤と、
ステアリン酸と、
を含有し、
前記ゴム基材は、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム及びスチレン・ブタジエンゴムからなる群より選択される1種以上であり、
前記加硫促進剤は、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤及びチオ尿素系加硫促進剤からなる群より選択される1種以上であり、
酸化亜鉛は、2phr以上10phr以下であり、
酸化カルシウムは、5phr以上50phr以下であり、
前記加硫促進剤は、0.1phr以上10phr以下であり、
ステアリン酸は、1phr以上10phr以下であり、
100℃以上150℃以下の範囲で加硫処理されても発泡が抑制されることを特徴とする、未加硫ゴム組成物に関する。
未加硫ゴム組成物を造形原料とする三次元造形物の製造方法であって、
未加硫ゴム組成物をスクリュー式押出機内で50℃以上100℃以下の範囲に加熱し、スクリューによって撹拌及び混合し、未加硫ゴム組成物に流動性を付与する工程Aと、
未加硫ゴム組成物をスクリュー式押出機のノズル部に設けられた吐出孔から下方へと吐出し、30℃以上100℃以下に加熱された平面状の造形シート上に配置しながら、前記造形シートが設置されている可動式テーブルを水平方向に移動させる工程Bと、
前記可動式テーブル又は前記スクリュー式押出機を垂直方向に移動させる工程Cと、
未加硫ゴム組成物流動体をスクリュー式押出機のノズル部に設けられた吐出孔から下方へと吐出し、平面状の造形シート上に配置しながら、前記造形シートが設置されている可動式テーブルを水平方向に再び移動させ、前記工程Bで得られた未加硫ゴム組成物の層上に、新たな未加硫ゴム組成物を積層する工程Dと、
造形シート上に積層された未加硫ゴム組成物の三次元造形物を、常圧下で100℃以上150℃以下に加熱して加硫処理する工程Eと、
を有し、
前記工程Bにおいては、前記平面状の造形シート上に配置された未加硫ゴム組成物を前記ノズル部によって押圧しながら、未加硫ゴム組成物を前記吐出孔から吐出し続け、
前記工程A乃至前記工程Dを順次実行した後、前記工程A、前記工程C及び前記工程Dを繰り返し、
前記未加硫ゴム組成物は、
ゴム基材と、
酸化亜鉛と、
酸化カルシウムと、
加硫促進剤と、
ステアリン酸と、
を含有し、
前記ゴム基材は、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム及びスチレン・ブタジエンゴムからなる群より選択される1種以上であり、
前記加硫促進剤は、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤及びチオ尿素系加硫促進剤からなる群より選択される1種以上であり、
酸化亜鉛は、2phr以上10phr以下であり、
酸化カルシウムは、5phr以上50phr以下であり、
前記加硫促進剤は、0.1phr以上10phr以下であり、
ステアリン酸は、1phr以上10phr以下である、
ことを特徴とする、三次元造形物の製造方法に関する。
帯状に形成された未加硫ゴム組成物が前記開口部へと連続して供給されることにより、前記工程A乃至前記工程Dを繰り返し得ることが好ましい。
ゴム基材を主成分とする未加硫ゴム組成物を三次元造形プリンタの造形原料として使用し、三次元造形物を製造する場合、溶融した樹脂組成物等を造形原料として使用する従来の三次元造形プリンタを転用することはできない。なぜなら、未加硫ゴム組成物は、加硫温度未満に加熱して撹拌及び混合しても、溶融した樹脂組成物等と比較して粘度が高く、未加硫ゴム組成物をスプレーすることが不可能だからである。そのため、造形原料である未加硫ゴム組成物に適した構造及び機能を備える三次元造形プリンタが必要となる。
ゴム基材、硫黄、酸化亜鉛、酸化カルシウム、ステアリン酸及び加硫促進剤を含有する未加硫ゴム組成物を調製した。ゴム基材としては、天然ゴム(NR;RSS#3)、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM;住友化学株式会社 エスプレン505A)、クロロプレンゴム(CR;デンカ株式会社 S-41)、ニトリルゴム(NBR;南帝化学工業 NANCAR1052-M30)
及びスチレン・ブタジエンゴム(SBR;旭化成株式会社、アサプレン6500P)を使用した。硫黄、酸化亜鉛及び酸化カルシウムは、試薬特級品を使用した。ステアリン酸は、ミヨシ油脂株式会社製、純度98%以上の製品を使用した。加硫促進剤は、三新化学工業株式会社製・サンセラーNOB(化学名:N-オキシジエチレン-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド/スルフェンアミド系加硫促進剤)、三新化学工業株式会社製・サンセラーTS(化学名:テトラメチルチウラムモノスルフィド/チウラム系加硫促進剤)、三新化学工業株式会社製・サンセラーM(化学名:2-メルカプトベンゾチアゾール/チアゾール系加硫促進剤)及び三新化学工業株式会社製・サンミックス22-80E(化学名:2-イミダゾリン-2-チオール又は2-イミダゾリンチオン/チオ尿素系加硫促進剤)を使用した。潤滑油は、JXTGエネルギー株式会社「コウモレックスF22」を使用した。
図1~図3に示される構造の三次元造形用プリンタを使用し、加硫ゴム製インナーソールを製造した。図8は、加硫ゴム製インナーソールの製造に使用した三次元造形プリンタの外観写真を示す。また、図9は、図8の三次元造形プリンタのスクリュー式押出機付近の外観写真を示す。図8及び図9に示される三次元造形プリンタは、ギアモータ1及びスクリュー式押出機2がフレーム14によって固定されており、スクリュー式押出機2の下部に可動式テーブルが位置している。供給リール8から取り出された帯状の未加硫ゴム組成物Pは、水平に設置されている支持板15に沿って開口部4へと供給される。冷却ファン18は、ギアモータ1を冷却する機能を有する。
2:スクリュー式押出機
3:スクリュー
4:開口部
5:ガイドローラ(供給ローラ)
6:第一ヒータ
7:ノズル部
8:供給リール
9:造形シート
10:造形台
11:可動式テーブル
12:吐出孔
13:スクリューの溝
14:フレーム
15:支持板
16:第一温度計(スクリュー式押出機内部のゴム組成物の温度を測定する)
17:第二温度計(造形シートの温度を測定する)
18:冷却ファン
P:帯状の未加硫ゴム組成物
Q:吐出された未加硫ゴム組成物
R:造形物
Claims (4)
- 三次元造形プリンタ用の未加硫ゴム組成物であって、
前記未加硫ゴム組成物は、
ゴム基材と、
酸化亜鉛と、
酸化カルシウムと、
加硫促進剤と、
ステアリン酸と、
カーボンブラックと、
を含有し、
前記ゴム基材は、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム及びスチレン・ブタジエンゴムからなる群より選択される1種以上であり、
前記加硫促進剤は、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤及びチオ尿素系加硫促進剤からなる群より選択される1種以上であり、
酸化亜鉛は、2phr以上5phr以下であり、
酸化カルシウムは、5phr以上20phr以下であり、
前記加硫促進剤は、0.1phr以上10phr以下であり、
ステアリン酸は、1phr以上10phr以下であり、
カーボンブラックは、10phr以上50phr以下であり、
100℃以上150℃以下の範囲で加硫処理されても発泡が抑制されることを特徴とする、未加硫ゴム組成物。 - 未加硫ゴム組成物を造形原料とする三次元造形物の製造方法であって、
未加硫ゴム組成物をスクリュー式押出機内で50℃以上100℃以下の範囲に加熱し、スクリューによって撹拌及び混合し、未加硫ゴム組成物に流動性を付与する工程Aと、
未加硫ゴム組成物をスクリュー式押出機のノズル部に設けられた吐出孔から下方へと吐出し、30℃以上100℃以下に加熱された平面状の造形シート上に配置しながら、前記造形シートが設置されている可動式テーブルを水平方向に移動させる工程Bと、
前記可動式テーブル又は前記スクリュー式押出機を垂直方向に移動させる工程Cと、
未加硫ゴム組成物流動体をスクリュー式押出機のノズル部に設けられた吐出孔から下方へと吐出し、平面状の造形シート上に配置しながら、前記造形シートが設置されている可動式テーブルを水平方向に再び移動させ、前記工程Bで得られた未加硫ゴム組成物の層上に、新たな未加硫ゴム組成物を積層する工程Dと、
造形シート上に積層された未加硫ゴム組成物の三次元造形物を、常圧下で100℃以上150℃以下に加熱して加硫処理する工程Eと、
を有し、
前記工程Bにおいては、前記平面状の造形シート上に配置された未加硫ゴム組成物を前記ノズル部によって押圧しながら、未加硫ゴム組成物を前記吐出孔から吐出し続け、
前記工程A乃至前記工程Dを順次実行した後、前記工程A、前記工程C及び前記工程Dを繰り返し、
前記未加硫ゴム組成物は、
ゴム基材と、
酸化亜鉛と、
酸化カルシウムと、
加硫促進剤と、
ステアリン酸と、
カーボンブラックと、
を含有し、
前記ゴム基材は、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム及びスチレン・ブタジエンゴムからなる群より選択される1種以上であり、
前記加硫促進剤は、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤及びチオ尿素系加硫促進剤からなる群より選択される1種以上であり、
酸化亜鉛は、2phr以上5phr以下であり、
酸化カルシウムは、5phr以上20phr以下であり、
前記加硫促進剤は、0.1phr以上10phr以下であり、
ステアリン酸は、1phr以上10phr以下であり、
カーボンブラックは、10phr以上50phr以下である、
ことを特徴とする、三次元造形物の製造方法。 - 前記スクリュー式押出機が、スクリューの回転軸に直交する側面に開口部及びガイドローラを有しており、
帯状に形成された未加硫ゴム組成物が前記開口部へと連続して供給されることにより、前記工程A乃至前記工程Dを繰り返し得る、請求項2に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記吐出孔の孔径が0.3mm以上3mm以下である、請求項2又は3に記載の三次元造形物の製造方法。
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