JP7197119B2 - 高分子化合物の除去方法及び高分子化合物の除去装置 - Google Patents
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Description
特許法第３０条第２項適用 雑誌における商品の公開（平成３０年１０月１日） ＨＰにおける商品の公開（平成３０年 ７月１日） 発明に係る商品の公開（平成３０年 ６月 １日～平成３０年１０月１９日） 発明に係る商品の公開（平成２９年 ８月１１日）＜基礎出願分＞
本発明は、高分子化合物の除去方法及び高分子化合物の除去装置に関する。
三次元造形とは三次元の形状データをもとに、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、粉末樹脂、粉末金属などを融解押出やインクジェット、レーザー光や電子ビームなどを用いて融着、硬化させることなどで、薄膜状に積み重ねて目的の立体造形物を得る技術である。形状データから直接造形物が得られ、中空やメッシュ状などの複雑な形状を一体成型できるため、小ロットもしくはオーダーメイドで製造する必要があるテストモデルの作成などをはじめ、医療用分野、航空機産業、産業用ロボットなどに利用分野が広がっている。
立体造形物を得るには一般的に３Ｄプリンターと呼ばれる三次元造形装置が使用されている。具体的には、アクリル系光硬化性インクを使用したインクジェット紫外線硬化方式の３Ｄプリンター、例えばストラタシス社製Ｏｂｊｅｔ、キーエンス社製ＡＧＬＩＳＴＡなどや、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などを使用した熱溶解積層法方式の３Ｄプリンター、例えばストラタシス社製ＦＯＲＴＵＳ、Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ、ｕＰｒｉｎｔなどや、粉末造形方式の３Ｄプリンター、例えば３Ｄシステムス社製ＳＬＳなどや、光造形方式の３Ｄプリンター、例えば３Ｄシステムス社製ＳＬＡ、ＤＷＳ社製ＤｉｇｉｔａｌＷａｘなどが知られている。
三次元造形では複雑な形状の立体造形物を形成できるが、中空構造などを製造するためには、立体造形物の底部に一時的に造型中の樹脂を支持し、立体造形物が自重により変形することを防止するために形状支持用の構造体が必要になる。粉末原料を結着或いは融着させていく粉末造形方式の３Ｄプリンターの場合には、未結着、未融着の粉末が支持体として作用し構造物を支えるため、製造後には余分な粉末を払い落とすことで立体造形物を得ることが出来る。また感光性樹脂をレーザー光などで段階的に硬化していく光造形方式の３Ｄプリンターでも未硬化の感光性樹脂が構造体を支えるため、感光性樹脂槽から立体造形物を引き上げるだけで支持体を除去できる。一方、広く用いられている熱溶解積層法方式やインクジェット方式による三次元造形を行う場合、モデル材からなる立体造形物とサポート材からなる支持体が同時に形成されるため、形成後にサポート材を除去する工程を設けなければならない。
しかし、熱溶解積層法方式やインクジェット方式による三次元造形を行う場合、サポート材の除去は決して簡単な作業ではない。サポート材は、モデル材と融着、接着もしくは粘着しているため、モデル材から剥離する作業において、通常ヘラやブラシなどを用いて手作業で剥離したり、ウォータージェットで吹き飛ばしたりなどの手段が用いられるが、立体造形物の破損などの危険性があるため丁寧な作業が必要となり、大きな負担となっていた。
そこでサポート材として水や有機溶剤に溶解可能な材料、熱可塑性樹脂、水膨潤性ゲル等を使用し、サポート材の性質に応じて加熱、溶解、化学反応、水圧洗浄などの動力洗浄や電磁波照射、熱膨張差などの分離方法が提案されている（特許文献１、２）。具体的にはモデル材との剥離が行いやすい樹脂を用いたり（特許文献３、４）、サポート材にワックスを用いることで熱による融解除去を行ったり（特許文献５）によりサポート材除去の簡略化が提案されている。
しかしながら、モデル材から剥離されやすいサポート材を使用しても、細部に詰まったサポート材の除去を効率的に行うことは極めて困難である。特に、モデル材の形態が複雑になればなるほど、除去に要する時間は、膨大なものとなる。また、ワックスなどの熱による融解除去の方法を用いる場合、融解除去した後に立体造形物の表面に油状の残渣が付着するため、ふき取りなどの立体造形物に対する仕上げ作業が必要となり、さらに加熱によるワックスがモデル材に浸透しやすくなり、立体造形物の表面状態を悪化させる問題があった。また、次工程での塗装がある場合（例えば、立体造形物がフィギュアである場合
等）、残存する油分（サポート材等）が塗装不良の原因となってしまう。
等）、残存する油分（サポート材等）が塗装不良の原因となってしまう。
この様に、三次元造形においては、サポート材を十分に除去できるとともに、作業時間の短いサポート材の除去方法の確立が望まれていた。
ところで、鉄などの金属部品は、錆に弱いため、輸送時や保管時には、金属部品を防錆油でコーティングする。したがって、金属部品の使用時には、コーティングされた防錆油を除去しなければならない。よって、コーティングされた防錆油を除去するためには専用の装置が必要となる。また、加工後の金属部品には切削油が付着しているため、そのまま使用する場合には、切削油の除去が必要となる。
本発明は、斯かる実情に鑑み、サポート材、防錆油や切削油等のような高分子化合物が十分に除去できるとともに、除去作業時間の短い高分子化合物の除去方法を提供しようとするものである。さらに、本発明は、高分子化合物の除去方法に用いられる高分子化合物の除去材、除去装置及び再生方法を提供しようとするものである。加えて、本発明では、塗布装置及び塗布方法を提供しようとするものである。
高分子化合物が付着したワークから前記高分子化合物を除去する高分子化合物の除去方法であって、浸漬槽に貯留する液に対して前記高分子化合物が付着した前記ワークを浸漬する浸漬工程と、前記液の中において前記ワークの前記高分子化合物を融解させる高分子化合物融解工程と、前記浸漬槽において密度差を利用して前記高分子化合物と前記液とを分離する浸漬分離工程と、前記浸漬槽のうち第１エリアにおける液面近傍の液を冷却する液面冷却工程と、前記第１エリアにおける液を、前記浸漬槽のうち前記第１エリアから退避した第２エリアへ送る液送り工程と、を備え、前記高分子化合物融解工程における液の温度は、前記高分子化合物は融解する一方前記ワークは融解しない範囲であり、前記高分子化合物の密度は前記液の密度よりも小さく、前記高分子化合物は前記液に対して不溶であり、前記液面の冷却は、前記高分子化合物の温度が融点を下回るようにして行われるものであることを特徴とする。
本発明は、高分子化合物が付着したワークから前記高分子化合物を除去する高分子化合物の除去装置であって、前記高分子化合物が付着した前記ワークを液に浸漬するための浸漬槽と、前記高分子化合物は融解する一方前記ワークは融解しない範囲となるように、前記浸漬槽における前記液の温度を設定する液温調節装置と、前記浸漬槽のうち第１エリアにおける液面を冷却する液面冷却機構と、前記第１エリアにおける液面を、前記浸漬槽のうち前記第１エリアから退避した第２エリアへ送る液送り機構と、を備え、前記高分子化合物の密度は前記液の密度よりも小さく、前記高分子化合物は前記液に対して不溶であり、前記液面の冷却は、前記高分子化合物の温度が融点を下回るようにして行われるものであることを特徴とする。
本発明は、高分子化合物が付着したワークから前記高分子化合物を除去する高分子化合物の除去方法であって、浸漬槽に貯留する第１液に対して前記高分子化合物が付着した前記ワークを浸漬する第１浸漬工程と、前記第１液の中において前記高分子化合物を融解させる高分子化合物融解工程と、密度差を利用して前記高分子化合物と前記第１液とを前記浸漬槽において分離する浸漬分離工程と、を備え、前記高分子化合物は水溶性のサポート材であり、前記ワークは、三次元造形物用のモデル材であり、前記高分子化合物融解工程における前記第１液の温度は、前記高分子化合物は融解する一方前記モデル材は融解しない範囲であり、前記高分子化合物は前記第１液に対して可溶であることを特徴とする。
本発明は、高分子化合物が付着したワークから前記高分子化合物を除去する高分子化合物の除去装置であって、前記高分子化合物が付着した前記ワークを液に浸漬するための浸漬槽と、前記高分子化合物は融解する一方前記ワークは融解しない範囲となるように、前記浸漬槽における前記液の温度を設定する液温調節装置と、前記浸漬槽中の液に対しエマルジョンブレイクを発生させるエマルジョンブレイク発生手段と、を備え、前記高分子化合物は水溶性のサポート材であり、前記ワークは、三次元造形物用のモデル材であり、前記高分子化合物は前記液に対して可溶であることを特徴とする。
本発明は、高分子化合物が付着したワークから前記高分子化合物を除去する高分子化合物の除去剤であって、溶媒と、界面活性剤とを含み、曇点は前記ワークの溶ける温度よりも低く、前記高分子化合物の密度よりも大きく、前記高分子化合物に対して不溶であることを特徴とする。
本発明は、コーティング材及び洗浄剤を含む液体を用いて、対象物にコーティング材の塗布を行う塗布方法であって、前記液体の温度を前記コーティング材の融点よりも高く設定する温度調節工程と、前記液体において、上側にコーティング材の上層と、前記上層から分離した洗浄剤の層とをつくる分離工程と、前記下槽にある対象物を外部まで引き上げる引き上げ工程と、を備え、前記洗浄剤は塗布の対象物に付着する油分を除去可能であることを特徴とする。
本発明は、コーティング材及び洗浄剤を含む液体を収容する槽と、前記液体の温度をコーティング材の融点よりも高く設定する温度調節器と、を備え、前記洗浄剤は塗布の対象物に付着する油分を除去可能であり、前記コーティング材の密度は前記洗浄剤の密度よりも小さく、前記コーティング材は前記洗浄剤に対して不溶であることを特徴とする。
本発明は、高分子化合物が付着したワークから前記高分子化合物を除去する高分子化合物の除去方法であって、浸漬槽に貯留する液に対して前記高分子化合物が付着した前記ワークを浸漬する浸漬工程と、前記液の中において前記ワークの前記高分子化合物を融解させる高分子化合物融解工程と、前記浸漬槽において密度差を利用して前記高分子化合物と前記液とを分離する浸漬分離工程と、前記浸漬槽から前記高分子化合物をオーバーフローさせる浸漬オーバーフロー工程と、を備え、前記高分子化合物融解工程における液の温度は、前記高分子化合物は融解する一方前記モデル材は融解しない範囲であり、前記高分子化合物の密度は前記液の密度よりも小さく、前記高分子化合物は前記液に対して不溶であることを特徴とする。
本発明は、高分子化合物が付着したワークから前記高分子化合物を除去する高分子化合物の除去装置であって、前記高分子化合物が付着した前記ワークを液に浸漬するための浸漬槽と、前記高分子化合物は融解する一方前記ワークは融解しない範囲となるように、前記浸漬槽における前記液の温度を設定する液温調節装置と、前記高分子化合物材と前記液との密度差を利用して前記高分子化合物と前記液とを分離するとともに、前記浸漬槽から前記高分子化合物をオーバーフローさせる浸漬オーバーフロー機構と、を備え、前記高分子化合物の密度は前記液の密度よりも小さく、前記高分子化合物は前記液に対して不溶であることを特徴とする。
本発明の高分子化合物の再生方法は、槽において行われ、液状の高分子化合物と前記高分子化合物の除去液とを含む混合液に対し、密度差を利用して前記高分子化合物と前記除去液とを分離する分離工程と、前記槽から前記高分子化合物をオーバーフローさせる浸漬オーバーフロー工程と、を備え、前記混合液の温度は、前記高分子化合物の融点よりも高く、前記高分子化合物の密度は前記除去液の密度よりも小さく、 前記高分子化合物は前記除去液に対して不溶であることを特徴とする。
本発明によれば、高分子化合物が十分に除去できるとともに、除去作業時間の短い高分子化合物の除去方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、高分子化合物の除去方法に用いられる高分子化合物の除去材、除去装置、再生方法、塗布装置及び塗布方法を提供することができる。
図１に示すように、サポート材除去装置２は、三次元造形物Ｘからサポート材ＳＰを除去するためのものであり、洗浄液ＣＬを貯留する洗浄槽１０と、洗浄槽１０に貯留する洗浄液ＣＬを加熱するヒータ２０と、洗浄液ＣＬの温度を測定する温度センサ３０と、洗浄槽１０に貯留する洗浄液ＣＬに超音波を加える超音波ユニット４０と、洗浄槽１０に隣接する回収槽５０と、洗浄槽１０と回収槽５０とを繋ぐ戻し配管６０と、戻し配管６０に設けられたフィルタ６０Ｆ及びポンプ６０Ｐと、サポート材を回収するサポート材回収ユニット７０と、回収槽５０とサポート材回収ユニット７０とを繋ぐ送り配管８０と、送り配管８０に設けられたフィルタ８０Ｆ及びポンプ８０Ｐと、各部を制御するコントローラ１００と、を備える。
三次元造形物Ｘとしては、初期の目的の形状のモデル材ＭＤと、モデル材ＭＤを支持するためのサポート材ＳＰとを備える。
モデル材ＭＤとしては、熱溶解積層法方式やインクジェット方式等に用いられる材料であり、例えば、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などがある。より具体的には、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、アクリル樹脂等がある。また、市販されているものとして、例えば、VisiJet Crystal EX200 Plastic Material（株式会社スリーディー・システムズ・ジャパン）等がある。
サポート材ＳＰとしては、炭化水素等のワックス系材料が用いられる。ワックス系材料の具体的な例としては、１－オクタデカノール（ステアリルアルコール）（ＣＡＳ番号 112-95-5）などがある。市販されているものとして、例えば、VisiJet200（株式会社スリーディー・システムズ・ジャパン）等がある。
洗浄槽１０は、三次元造形物Ｘを洗浄液ＣＬに浸すためのものである。温度センサ３０は、洗浄槽１０に設けられるものであり、洗浄槽１０にある洗浄液ＣＬの温度を測定する。コントローラ１００は、温度センサ３０からのセンシング信号を読み取り、センシング信号に基づいてヒータ２０を制御する。このため、ヒータ２０は、洗浄槽１０に設けられるものであり、洗浄槽１０に貯留する洗浄液ＣＬの温度を所定の範囲内で維持することができる。洗浄槽１０にある洗浄液ＣＬの温度は、サポート材ＳＰが融解する一方、モデル材ＭＤが融解しない範囲となるように調節される。洗浄槽１０にある洗浄液ＣＬの温度は、サポート材ＳＰの融点以上であることが好ましく、モデル材ＭＤの融点未満であることが好ましい。さらに、洗浄槽１０にある洗浄液ＣＬの温度は、洗浄液ＣＬの曇点よりも高い温度にすることが好ましい。
超音波ユニット４０としては、洗浄液ＣＬの振動を介して、サポート材ＳＰの除去に寄与できるものであれば、特に限定されない。周波数は特に限定されないが、例えば、３０Ｈｚ以上６０Ｈｚ以下であることが好ましい。超音波の印可時間も特に限定されない。
洗浄液ＣＬとしては、全体として水溶性であり、サポート材ＳＰが不溶であることが好ましい。また、洗浄液ＣＬの密度は、サポート材ＳＰの密度よりも大きいことが好ましい。
洗浄液ＣＬとしては、所定の洗浄剤の水溶液を用いることが好ましい。洗浄液ＣＬにおける洗浄剤の濃度は、所期の効果が得られれば良く、その下限は、例えば、１％以上であることが好ましく、４％以上であることがより好ましい。同様にして、その上限は、２０％以下であることが好ましく、１５％以下であることがより好ましい。洗浄液ＣＬの成分としては、溶媒と、界面活性剤とを含む。溶媒としては、ジエチレングリコールアルキルエーテル（ＣＡＳ Ｎｏ．＃１１２－３４－５）などがある。界面活性剤は、サポート材ＳＰの除去に作用するものである。界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤を用いることが好ましく、例えば、ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル（ＣＡＳ Ｎｏ．７７０２９－６４－２）などがある。洗浄剤のその添加剤として、金属イオンビルダー、アルカリビルダー、分散・再汚染防止ビルダ―、酵素、蛍光増白剤、漂白剤、泡コントロール剤、その他の補助剤などがあり、例えば、キシレンスルホン酸ナトリウム（ＣＡＳ Ｎｏ．１３００－７２－７）や、ケイ酸ナトリウム（ＣＡＳ Ｎｏ．６８３４－９２－０）などがある。洗浄液ＣＬとしては、水溶性切削油、中でも、シンセティック油剤を用いることができる。シンセティック油剤としては、例えば、クリスタルカットシリーズ（ハングスターファー社）、シムテックシリーズ（シムク―ル社）、ケミカルソリューションタイプ ＷＸシリーズ（タイユ株式会社）や、ソリュブルタイプ ＳＸシリーズ（タイユ株式会社）等がある。
回収槽５０は、回収壁部５０Ｂと回収底部５０Ｃを備える。回収壁部５０Ｂには洗浄槽１０と連通する連通部５０ＢＸが形成される。連通部５０ＢＸは、回収壁部５０Ｂの上方端部に形成された切り欠き（図示）であってもよいし、回収壁部５０Ｂに形成された孔（図示省略）であってもよい。さらに、回収槽５０には、戻し配管６０の入口６０Ｘが開口する。回収槽５０において、戻し配管６０の入口６０Ｘは、連通部５０ＢＸよりも低い位置にあることが好ましい。したがって、戻し配管６０の入口６０Ｘは、回収壁部５０Ｂまたは回収底部５０Ｃに開口することが好ましい。なお、戻し配管６０には逆止弁が設けられることが好ましい。これにより、洗浄槽１０における液面ＬＳ１０が回収槽５０における液面ＬＳ５０よりも高い状態を維持することができる。
洗浄槽１０は、洗浄壁部１０Ｂと洗浄底部１０Ｃを備える。洗浄壁部１０Ｂには、連通部５０ＢＸが開口する。洗浄槽１０において、戻し配管６０の出口６０Ｙは、連通部５０ＢＸよりも低い位置にあることが好ましい。したがって、戻し配管６０の出口６０Ｙは、洗浄壁部１０Ｂまたは洗浄底部１０Ｃに開口することが好ましい。
サポート材回収ユニット７０は、洗浄槽１０や回収槽５０とは別に設けられるものであり、サポート材ＳＰを収容可能なカードリッジ７１と、カードリッジ７１を収容するホルダ７２と、を備える。
カードリッジ７１は、三次元造形装置（いわゆる３Ｄプリンタ）用のカードリッジであり、ホルダ７２や三次元造形装置に対して着脱自在となっている。カードリッジ７１は、筐体天面に供給口７１Ｘを有する。カードリッジ７１をホルダ７２に収容すると、供給口７１Ｘは、送り配管８０の出口８０Ｙと対向する。送り配管８０の入口８０Ｘは、回収槽５０の回収壁部５０Ｂに形成される。
フィルタ６０Ｆ、８０Ｆは、流れる液体に含まれる異物を取り除く。
ポンプ８０Ｐは、コントローラ１００による制御の下、送り配管８０を介して、サポート材ＳＰを回収槽５０からサポート材回収ユニット７０へ送る。これにより、回収槽５０におけるサポート材ＳＰは、カードリッジ７１に収容される。
サポート材除去装置２は、さらに、バイパスユニット１３０を備えることが好ましい。バイパスユニット１３０は、戻し配管６０にバイパス配管１３１と、バイパス配管１３１に設けられたフィルタ（図示省略）及びポンプ（図示省略）と、バイパス配管１３１にバッファ槽１３５と、三方弁１４１及び三方弁１４２を備えることが好ましい。バッファ槽１３５には、余剰になった洗浄液ＣＬまたは予備の洗浄液ＣＬを貯留する。コントローラ１００による三方弁１４１及び三方弁１４２の制御により、サポート材除去装置２は、回収槽５０からの洗浄液ＣＬを洗浄槽１０へ直接送る状態（以下、スルー状態と称する）と、回収槽５０からの洗浄液ＣＬをバッファ槽１３５へ送る状態（以下、貯留状態と称する）と、バッファ槽１３５からの洗浄液ＣＬを洗浄槽１０へ直接送る状態（以下、放出状態と称する）と、の間で切り替え自在となる。
図２に示すように、サポート材除去方法２００は、三次元造形物Ｘからサポート材ＳＰを除去するためのものであり、洗浄液ＣＬに三次元造形物Ｘを浸漬する浸漬工程２１０と、サポート材を融解させるサポート材融解工程２２０と、洗浄槽１０においてサポート材ＳＰと洗浄液ＣＬとを分離する洗浄槽分離工程２３０と、洗浄槽１０から液をオーバーフローさせるオーバーフロー工程２４０と、洗浄槽１０から出た液を回収槽５０にて回収する回収工程２５０と、回収槽５０においてサポート材ＳＰと洗浄液ＣＬとを分離する回収槽分離工程２６０と、分離されたサポート材ＳＰを回収するサポート材回収工程２７０と、を備える。
（浸漬工程２１０）
浸漬工程２１０では、洗浄液ＣＬに三次元造形物Ｘを浸漬する。洗浄液ＣＬに三次元造形物Ｘを浸漬する間、洗浄液ＣＬに対して、超音波を印可してもよい。これにより、三次元造形物Ｘにおいてモデル材ＭＤとサポート材ＳＰの境界部分に洗浄液ＣＬが入り込みやすくなる。
浸漬工程２１０では、洗浄液ＣＬに三次元造形物Ｘを浸漬する。洗浄液ＣＬに三次元造形物Ｘを浸漬する間、洗浄液ＣＬに対して、超音波を印可してもよい。これにより、三次元造形物Ｘにおいてモデル材ＭＤとサポート材ＳＰの境界部分に洗浄液ＣＬが入り込みやすくなる。
（サポート材融解工程２２０）
サポート材融解工程２２０では、ヒータ２０が、洗浄液ＣＬを所定の温度に調節する。これにより、洗浄槽１０にある洗浄液ＣＬの温度は、サポート材ＳＰは融解する一方モデル材ＭＤは融解しない範囲となるように調節される。これにより、洗浄液ＣＬの中において三次元造形物Ｘのサポート材が融解する。さらに、洗浄液ＣＬの温度は、洗浄液ＣＬの曇点よりも高い温度にすることが好ましい。これにより、洗浄液ＣＬに含まれる有効成分（界面活性剤等）によって、三次元造形物Ｘにおけるサポート材ＳＰの除去が促進される。また、洗浄液ＣＬの曇点はできるだけ低い方が良い。これにより、洗浄液ＣＬに含まれる有効成分（界面活性剤等）による除去作用が低温でも得られる。
サポート材融解工程２２０では、ヒータ２０が、洗浄液ＣＬを所定の温度に調節する。これにより、洗浄槽１０にある洗浄液ＣＬの温度は、サポート材ＳＰは融解する一方モデル材ＭＤは融解しない範囲となるように調節される。これにより、洗浄液ＣＬの中において三次元造形物Ｘのサポート材が融解する。さらに、洗浄液ＣＬの温度は、洗浄液ＣＬの曇点よりも高い温度にすることが好ましい。これにより、洗浄液ＣＬに含まれる有効成分（界面活性剤等）によって、三次元造形物Ｘにおけるサポート材ＳＰの除去が促進される。また、洗浄液ＣＬの曇点はできるだけ低い方が良い。これにより、洗浄液ＣＬに含まれる有効成分（界面活性剤等）による除去作用が低温でも得られる。
なお、洗浄液ＣＬに含まれる有効成分（界面活性剤等）による除去作用は、界面活性剤の特性により、液状のサポート材ＳＰのみではなく、固体のサポート材ＳＰに対して与えたほうが良いと推測される。この推測を前提にすると、洗浄液ＣＬの曇点は、サポート材ＳＰの融点より低い方が好ましいと考えられる。
（洗浄槽分離工程２３０）
洗浄槽分離工程２３０では、ヒータ２０は、引き続き、洗浄液ＣＬを所定の温度に調節する。融解したサポート材は、洗浄液ＣＬに対して不溶であるとともに、洗浄液ＣＬよりも密度が低い。洗浄槽分離工程２３０では、洗浄槽１０における洗浄液ＣＬを静置する。このため、洗浄槽１０においては、密度差によって、サポート材ＳＰと洗浄液ＣＬが分離する。その結果、洗浄槽１０においては、上部に液状のサポート材ＳＰが、下部に洗浄液ＣＬが、それぞれ分離して存在することとなる。
洗浄槽分離工程２３０では、ヒータ２０は、引き続き、洗浄液ＣＬを所定の温度に調節する。融解したサポート材は、洗浄液ＣＬに対して不溶であるとともに、洗浄液ＣＬよりも密度が低い。洗浄槽分離工程２３０では、洗浄槽１０における洗浄液ＣＬを静置する。このため、洗浄槽１０においては、密度差によって、サポート材ＳＰと洗浄液ＣＬが分離する。その結果、洗浄槽１０においては、上部に液状のサポート材ＳＰが、下部に洗浄液ＣＬが、それぞれ分離して存在することとなる。
（オーバーフロー工程２４０）
オーバーフロー工程２４０では、回収槽５０から洗浄槽１０への洗浄液ＣＬの供給等により、洗浄槽１０における液面が連通部５０ＢＸに到達すると、液状のサポート材ＳＰが優先的に回収槽５０へ溢れ出る（図３）。
オーバーフロー工程２４０では、回収槽５０から洗浄槽１０への洗浄液ＣＬの供給等により、洗浄槽１０における液面が連通部５０ＢＸに到達すると、液状のサポート材ＳＰが優先的に回収槽５０へ溢れ出る（図３）。
（回収工程２５０）
回収工程２５０では、洗浄槽１０から出た液体を回収槽５０に回収する。回収槽５０に設けられたヒータは、引き続き、液体を所定の温度に調節する。
回収工程２５０では、洗浄槽１０から出た液体を回収槽５０に回収する。回収槽５０に設けられたヒータは、引き続き、液体を所定の温度に調節する。
（回収槽分離工程２６０）
回収槽分離工程２６０では、回収槽５０に設けられたヒータは、引き続き、液体を所定の温度に調節する。さらに、回収槽５０では、回収した液体を静置する。サポート材ＳＰと洗浄液ＣＬとの密度差により、回収槽５０では、サポート材ＳＰと洗浄液ＣＬとに分離する。すなわち、回収槽５０においては、上部に液状のサポート材ＳＰが、下部に洗浄液ＣＬが存在することとなる。回収槽５０における液面が上昇すると、送り配管８０を介して、液状のサポート材ＳＰが優先的に回収槽５０から溢れ出る。
回収槽分離工程２６０では、回収槽５０に設けられたヒータは、引き続き、液体を所定の温度に調節する。さらに、回収槽５０では、回収した液体を静置する。サポート材ＳＰと洗浄液ＣＬとの密度差により、回収槽５０では、サポート材ＳＰと洗浄液ＣＬとに分離する。すなわち、回収槽５０においては、上部に液状のサポート材ＳＰが、下部に洗浄液ＣＬが存在することとなる。回収槽５０における液面が上昇すると、送り配管８０を介して、液状のサポート材ＳＰが優先的に回収槽５０から溢れ出る。
（サポート材回収工程２７０）
サポート材回収工程２７０では、回収槽５０から溢れ出たサポート材ＳＰは、送り配管８０を介して、カードリッジ７１に供給される。サポート材ＳＰが十分に充填されたカードリッジ７１は、ホルダ７２から取り外され、別途の三次元造形装置（図示省略）に装着される。また、ホルダ７２には、空のカードリッジ７１が装着される。
サポート材回収工程２７０では、回収槽５０から溢れ出たサポート材ＳＰは、送り配管８０を介して、カードリッジ７１に供給される。サポート材ＳＰが十分に充填されたカードリッジ７１は、ホルダ７２から取り外され、別途の三次元造形装置（図示省略）に装着される。また、ホルダ７２には、空のカードリッジ７１が装着される。
このように、本発明では、浸漬工程２１０において、洗浄液ＣＬによるサポート材の分離とともに、サポート材の融解を行う。このため、モデル材の形状が複雑に入り組んだ形状であっても、短時間で、サポート材を短時間で除去することができる。さらに、サポート材が洗浄液ＣＬに対して不要であるとともに、サポート材ＳＰの密度が洗浄液ＣＬよりも小さいため、オーバーフロー工程２４０や回収工程２５０において両者の分離が容易となる。結果、分離された洗浄液ＣＬやサポート材ＳＰは、再利用が可能となる。
なお、サポート材ＳＰを回収する場合には、サポート材ＳＰの融点よりも低温にする冷却工程を行ってもよい。これにより、洗浄液ＣＬのような液体との混合物であっても、サポート材ＳＰを容易に回収することができる。冷却工程は、カードリッジ７１に対して行ってもよいし、回収槽分離工程２６０を経た回収槽５０や洗浄槽分離工程２３０を経た洗浄槽１０に対して行ってもよい。
ポンプ６０Ｐは、コントローラ１００による制御の下、戻し配管６０を介して、回収槽５０から洗浄槽１０へ所定の液体を送る。この液体は、洗浄液ＣＬであることが望ましいが、サポート材及び洗浄液ＣＬの混合液体でもよい。これにより、洗浄槽１０における液面ＬＳ１０が回収槽５０における液面ＬＳ５０よりも高い状態を作り出すことができる。
なお、ヒータ２０及び温度センサ３０は、サポート材ＳＰの凝固を防ぐべく、サポート材ＳＰの流通経路に適宜設けられることが好ましい。サポート材ＳＰの流通経路としては、例えば、回収槽５０、送り配管８０やバイパス配管１３１がある。また、万が一、サポート材ＳＰが混入した場合に備えて、戻し配管６０をヒータ２０及び温度センサ３０に設けてもよい。ヒータ２０及び温度センサ３０による液温調節は、その目的に応じて適宜設定すればよく、例えば、洗浄槽１０の条件と同様としてもよい。なお、上記実施形態では、液の温度を調節するために、液を温めるヒータを用いたが、本発明はこれに限られず、液を冷やすクーラを用いてもよいし、ヒータ及びクーラを用いてもよい。
上記実施形態では、連通部５０ＢＸ、送り配管８０の入口８０Ｘ、戻し配管６０の入口６０Ｘ及び出口６０Ｙのそれぞれについて、シャッターが設けられることが好ましい。そして、コントローラ１００は、それぞれのシャッターを個別に開閉制御することが好ましい。
上記実施形態では、洗浄液ＣＬとサポート材ＳＰとの分離を、両者の密度差及び重力を利用して行った。本発明はこれに限らず、遠心分離等により、洗浄液ＣＬとサポート材ＳＰとの分離を行ってもよい。
また、洗浄槽１０における液面の高さが連通部５０ＢＸに満たない場合、オーバーフロー工程２４０を行なうことができない。このため、洗浄槽１０における液面の高さを上昇させるべく、洗浄槽１０に洗浄液ＣＬを供給する、洗浄液ＣＬに別の物体を浸漬する、または、洗浄液ＣＬ内に沈めたままバルーンを膨らましてもよい。洗浄槽１０への洗浄液ＣＬの供給は、バイパスユニット１３０の作動によって行ってもよい。この場合において、洗浄槽１０に液面センサを別途用意してもよい。なお、液面の高さを上昇させる状況としては、洗浄槽１０におけるオーバーフロー工程２４０のみならず、回収槽５０における回収槽分離工程２６０も該当する。したがって、回収槽５０においても、洗浄液ＣＬの供給、洗浄液ＣＬへ別の物体の浸漬や洗浄液ＣＬ内におけるバルーンの膨張操作等を行ってもよい。
上記実施形態のサポート材除去装置２は、洗浄槽１０を１つ、回収槽５０を１つ備えていたが、本発明はこれに限られない。例えば、図４に示すサポート材除去装置２は、洗浄液を貯留する洗浄槽１０と、回収槽５０と、水を貯留し洗浄槽１０とほぼ同様の構造を有するすすぎ槽１８と、回収槽５０とほぼ同様の構造を有するすすぎ側回収槽５８と、回収槽５０及びすすぎ側回収槽５８から溢れ出たサポート剤を回収するサポート材回収槽７８と、を備える。
洗浄槽１０と回収槽５０とが連通部５０ＢＸを介して隣合い、すすぎ槽１８とすすぎ側回収槽５８とが連通部５８ＢＸを介して隣合う。サポート材回収槽７８は、回収槽５０及びすすぎ側回収槽５８とが隣合う。
洗浄槽１０と、回収槽５０とは、連通部５０ＢＸを介して連通する。同様に、すすぎ槽１８と、水を貯留するすすぎ側回収槽５８とは、連通部５８ＢＸを介して連通する。回収槽５０は、壁部に出口８７Ｘを有する。すすぎ側回収槽５８は、壁部に出口８８Ｘを有する。サポート材回収槽７８は、壁部に入口８７Ｙ及び入口８８Ｙを有する。回収槽５０とサポート材回収槽７８とは、出口８７Ｘと入口８７Ｙを介して連通する。なお、各槽には、液の温度調節を行う温調器と、液の温度を測定する温度センサと、が設けられる。
次に、図４に示すサポート材除去装置２の使用方法について説明する。
まず、洗浄槽１０において、洗浄液ＣＬに三次元造形物Ｘを浸漬する浸漬工程２１０を行う。そして、洗浄槽１０において、サポート材融解工程２２０、洗浄槽分離工程２３０及びオーバーフロー工程２４０を行う。
次に、洗浄槽１０の洗浄液ＣＬから三次元造形物Ｘを取り出して、すすぎ槽１８において、洗浄液ＣＬに三次元造形物Ｘを浸漬する浸漬工程２１０を行う。そして、すすぎ槽１８においてサポート材融解工程２２０、洗浄槽分離工程２３０及びオーバーフロー工程２４０を行う。その後、すすぎ槽１８の洗浄液ＣＬから三次元造形物Ｘを取り出して、乾かす。これにより、三次元造形物Ｘにおけるサポート材の除去を行うことができる。
回収槽５０とサポート材回収槽７８とにおいて、回収工程２５０と、回収槽分離工程２６０と、サポート材回収工程２７０とが行われる。同様にして、すすぎ側回収槽５８とサポート材回収槽７８とにおいて、回収工程２５０と、回収槽分離工程２６０と、サポート材回収工程２７０と、が行われる。このようなサポート材除去方法２００を通して、三次元造形物Ｘの洗浄及びすすぎを効率よく行うとともに、洗浄関の回収及び再利用並びにサポート材の回収及び再利用を行うことができる。
ところで、鉄などの金属部品は、錆に弱いため、輸送時や保管時には、金属部品を防錆油でコーティングする。したがって、金属部品の使用時には、コーティングされた防錆油を除去しなければならない。ところが、コーティングされた防錆油を除去するためには専用の装置が必要となる。また、加工後の金属部品には切削油が付着しているため、そのまま使用する場合には、切削油の除去が必要となる。
次に、図５に示す塗布装置５００について説明する。塗布装置５００は、液体が収容される槽５１０と、液体の温度を調節する温度調節装置５２０と、を備える。液体としては、コーティング材ＣＴと、洗浄液ＣＬとを含む。コーティング材ＣＴとしては、防錆機能（例えば、酸素バリア性）を有するものを用いる。コーティング材ＣＴとして、前述のサポート材ＳＰを利用することもできる。コーティング材ＣＴとして、サポート材ＳＰ以外を利用する場合には、洗浄液ＣＬに不溶であり、密度が洗浄液ＣＬよりも大きいものを用いることが好ましい。また、コーティング材ＣＴの融点は、対象物の使用温度や保管温度よりも高いことが好ましい。温度調節装置５２０は、液体の温度をコーティング材ＣＴの融点よりも高く設定する。洗浄液ＣＬは、防錆油を除去可能なものであり、例えば、サポート材除去装置２で用いたものを利用してもよい。また、洗浄液ＣＬとして、防錆機能（例えば、酸素バリア性）を有するものを用いることが好ましい。
次に、塗布装置５００による塗布方法を説明する。図６に示すように、塗布方法６００は、収容工程６１０と、温度調節工程６２０と、分離工程６３０と、浸漬工程６４０と、引き上げ工程６５０と、を備える。収容工程６１０では、コーティング材ＣＴ及び洗浄液ＣＬを含む液体の温度を槽に収容する。温度調節工程６２０では、液体の温度をコーティング材ＣＴの融点よりも高く設定する。分離工程６３０では、コーティング材ＣＴと洗浄液ＣＬは、密度差により分離する。この結果、液体において、上側にコーティング材ＣＴの上層と、上層から分離した洗浄液ＣＬの下層とができる。浸漬工程６４０では、対象物Ｙを液体に浸漬する。このとき、対象物は、洗浄液ＣＬの下層に全体が浸漬される。洗浄液ＣＬの作用により、浸漬前の対象物Ｙを覆っていた油分が取り除かれるまで浸漬工程６４０を行う。引き上げ工程６５０では、下槽にある対象物Ｙを外部まで引き上げる。この引き上げ操作により、対象物Ｙ全体がコーティング材ＣＴによって塗布される。
なお、引き上げ工程６５０の後に凝固工程６６０を行ってもよい。凝固工程６６０では、対象物の冷却等により、コーティング材ＣＴの凝固を行う。
また、分離工程６３０において、コーティング材ＣＴ及び洗浄液ＣＬを含む液体の温度の温度は洗浄剤ＣＬの曇点よりも高く、引き上げ工程６５０における前記液体の温度は前記洗浄剤の曇点よりも低くすることが好ましい。これにより、引き上げ操作の際、浸漬前の対象物Ｙを覆っていた油分が、対象物Ｙに付着しにくくなる。
上記実施形態では、浸漬工程６４０において、洗浄液ＣＬの下層に対象物全体を浸漬されたが本発明はこれに限られない。浸漬前の対象物Ｙを覆っていた油分のうち除去したい部分に対して、洗浄液ＣＬの下層を浸漬することにより、当該部分の油分を除去することができる。
特に、防錆油は臭いがきつく、ベトつく。一方、コーティング材ＣＴとして、無臭でべとつきの少ないもの（例えば、融点が保管温度や使用温度よりも高いもの）を選べば、防錆油のような弊害もない。さらに、防錆油は、揮発性の高いものが多い一方、コーティング材ＣＴとして揮発性の低いものを選ぶことにより、より安定した防錆膜を形成することができる。さらに、コーティング材ＣＴとして、所定の物質のバリヤ性が高いものを選ぶ場合は、当該物質のバリヤ性能を付与することができる。例えば、コーティング材ＣＴとして、酸素バリヤ性が高いものを選択することにより、防錆機能を付与することができる。なお、本発明は、防錆油に限らず、塗布前の対象物Ｙに付着している油分を除去したい場合にも適用できる。そして、対象物からコーティング材ＣＴを除去する場合には、図１に示すサポート材除去装置２を用いることができる。
上記実施形態では、サポート材除去装置２（図１参照）を用いて、サポート材除去方法２００（図２参照）を行ったが、本発明はこれに限られない。
図７～８に示すように、サポート材除去装置７００は、三次元造形物Ｘからサポート材ＳＰを除去するためのものであり、洗浄液ＣＬを貯留する洗浄槽７１０と、洗浄槽７１０に貯留する洗浄液ＣＬを加熱するヒータ７２０と、洗浄液ＣＬの温度を測定する温度センサ（図示しない）と、洗浄槽７１０に貯留する洗浄液ＣＬに超音波を加える超音波ユニット７４０と、洗浄槽７１０における洗浄液ＣＬの液面に風を送るファン７７０と、各部を制御するコントローラ７９０と、を備える。
ヒータ７２０は、洗浄槽７１０に設けられるものであり、洗浄槽７１０に貯留する洗浄液ＣＬの温度を所定の範囲内で維持することができる。洗浄槽７１０にある洗浄液ＣＬの温度は、サポート材ＳＰが融解する一方、モデル材ＭＤが融解しない範囲となるように調節される。洗浄槽７１０にある洗浄液ＣＬの温度は、サポート材ＳＰの融点以上であることが好ましく、モデル材ＭＤの融点未満であることが好ましい。さらに、洗浄槽１０にある洗浄液ＣＬの温度は、洗浄液ＣＬの曇点よりも高い温度にすることが好ましい。
図９に示すように、サポート材除去方法８００は、三次元造形物Ｘからサポート材ＳＰを除去するためのものであり、洗浄液ＣＬに三次元造形物Ｘを浸漬する浸漬工程２１０と、サポート材を融解させるサポート材融解工程２２０と、洗浄槽７１０においてサポート材ＳＰと洗浄液ＣＬとを分離する洗浄槽分離工程２３０と、洗浄槽７１０のうち第１エリア７１０Ａにおける液面を冷却する液面冷却工程８４０と、第１エリア７１０Ａにおける液面近傍にある洗浄ＣＬを、浸漬槽７１０の第２エリア７１０Ｂへ送る液送り工程８５０と、浸漬槽７１０の液から三次元造形物Ｘを引き上げる引上げ工程８６０と、を備える。
浸漬工程２１０から洗浄槽分離工程２３０までは、前述したものとなるのでその詳細を省略する。洗浄槽分離工程２３０の後、三次元造形物Ｘが浸漬された第１エリア７１０において、融解したサポート材ＳＰが、洗浄液ＣＬとの密度差によって液面近傍に集まる。
液面冷却工程８４０では、ＦＡＮ７７０が、第１エリア７１０Ａの液面にむけて風を当てる。このため、第１エリア７１０Ａの液面にあった液（サポート材と洗浄液の混合液）は冷却されながら、第２エリア７１０Ｂへ送られる。ＦＡＮ７７０からの風によって混合液が冷却されるため、混合液の温度がサポート材の融点を下回る。結果、混合液からサポート材が析出する。これによって、サポート材と洗浄液との分離を行うことができる。
液送り工程８５０では、ＦＡＮ７７０からの風によって、第１エリア７１０Ａの液面近傍にあった液状のサポート材が、固形のサポート材として第２エリア７１０Ｂに送られる。
このように、引上げ工程８６０の前に、液面冷却工程８４０と液送り工程８５０とを行うため、引上げ工程８６０において第１エリア７１０Ａにて三次元造形物Ｘを引き上げたときに、三次元造形物Ｘに対するサポート材の付着を抑えることができる。結果、良好な三次元造形物Ｘの洗浄を行うことができる。
なお、第１エリア７１０Ａは、洗浄槽７１０において、三次元造形物Ｘを引き上げるときに必要なエリアとなるように設定すればよい。また、第２エリア７１０Ｂは、洗浄槽７１０において、第１エリア７１０Ａから退避したエリアとなるように設定すればよい。
本実施形態では、液面冷却工程８４０と液送り工程８５０とを同時に行ったが、本発明はこれに限られず、液面冷却工程８４０と液送り工程８５０とのうち一方を先に行い、他方を後に行うとしてもよい。同様に、上記実施形態では、ＦＡＮ７７０が、液面冷却機構と液送り機構を兼ねていたが、本発明はこれに限られず、液面冷却機構と液送り機構とを別々に用意してもよい。
上記実施形態では、サポート材ＳＰとして、炭化水素等のワックス系材料を用いたが本発明はこれに限られず、水溶性の材料を用いることも可能である。水溶性のサポート材ＳＰとしては、例えば、ＡＲ－Ｓ１（株式会社キーエンス）等がある。
ここで、水溶性のサポート材ＳＰを用いて、上記実施形態では、浸漬工程２１０と、サポート材融解工程２２０と、洗浄槽分離工程２３０と、を行った場合において、洗浄槽中の液においてサポート材ＳＰと洗浄液ＣＬとの分離が困難な場合がある。その際には、洗浄槽中の液に対し、乳化破壊剤を供給するエマルジョンブレイク工程を行ってもよい。これにより、サポート材ＳＰと洗浄液ＣＬを分離することが可能となり、サポート材ＳＰや洗浄液ＣＬの再利用が可能となる。乳化破壊剤としては、水溶液中においてカルシウムイオンを生成するものであることが好ましい。例えば、乳化破壊剤としては、石膏などがある。したがって、前述の サポート材除去装置において、洗浄槽中の液に対し、乳化破壊剤を供給するエマルジョンブレイク装置を備えていることが好ましい。
＜実施例＞
実験Ａ１～Ａ２を行った。
実験Ａ１～Ａ２を行った。
（実験Ａ１）
３Ｄプリンタを用いて、モデル材ＭＤ及びサポート材ＳＰから三次元造形物Ｘ（カーテンレール。図１０参照）をつくった。
３Ｄプリンタを用いて、モデル材ＭＤ及びサポート材ＳＰから三次元造形物Ｘ（カーテンレール。図１０参照）をつくった。
モデル材ＭＤとして、VisiJet Crystal EX200 Plastic Material（株式会社スリーディー・システムズ・ジャパン）を利用した。
モデル材ＭＤの成分：
ウレタンアクリラートオリゴマー ２０～４０％
エトキシル化ビスフェノールＡジアクリラート（ＣＡＳ番号 64401-02-01） １５～３５％
トリプロプレングリコールアクリラート（ＣＡＳ番号 42978-66-5） １．５～３％
モデル材ＭＤの成分：
ウレタンアクリラートオリゴマー ２０～４０％
エトキシル化ビスフェノールＡジアクリラート（ＣＡＳ番号 64401-02-01） １５～３５％
トリプロプレングリコールアクリラート（ＣＡＳ番号 42978-66-5） １．５～３％
サポート材ＳＰとして、VisiJet200（株式会社スリーディー・システムズ・ジャパン）を用いた。
サポート材ＳＰの成分：ヒドロキシ化ワックス（ＣＡＳ番号 112-95-5）
サポート材ＳＰの融点：５５～６５℃
サポート材ＳＰの密度：0.85～0.91（ｇ／ｃｍ３）
サポート材ＳＰの成分：ヒドロキシ化ワックス（ＣＡＳ番号 112-95-5）
サポート材ＳＰの融点：５５～６５℃
サポート材ＳＰの密度：0.85～0.91（ｇ／ｃｍ３）
卓上式超音波洗浄機（型番２５０１ ブランソン社）を用いて、三次元造形物Ｘに対するサポート材の除去、すなわち、浸漬工程２１０とサポート材融解工程２２０とを行った。その後、三次元造形物Ｘを水に浸漬するすすぎ工程を行った。その後、三次元造形物Ｘを乾燥させた。洗浄剤の水溶液（濃度８％）を洗浄液として用いた。
洗浄剤の成分：
ジエチレングリコールアルキルエーテル（ＣＡＳ番号 112-34-5）
ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル（ＣＡＳ番号 77029-64-2）
キシレンスルホン酸ナトリウム（ＣＡＳ番号 1300-72-7）
ケイ酸ナトリウム（ＣＡＳ番号 6834-92-0）
水
洗浄剤の曇点：５０ ℃
洗浄剤の密度：１．０８２（ｇ／ｃｍ３）
ジエチレングリコールアルキルエーテル（ＣＡＳ番号 112-34-5）
ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル（ＣＡＳ番号 77029-64-2）
キシレンスルホン酸ナトリウム（ＣＡＳ番号 1300-72-7）
ケイ酸ナトリウム（ＣＡＳ番号 6834-92-0）
水
洗浄剤の曇点：５０ ℃
洗浄剤の密度：１．０８２（ｇ／ｃｍ３）
浸漬工程２１０とサポート材融解工程２２０とにおける洗浄条件は以下の通りである。
超音波条件 周波数４２Ｈｚ 出力１００Ｗ
洗浄時間 ３分
洗浄液の温度 ６５℃
超音波条件 周波数４２Ｈｚ 出力１００Ｗ
洗浄時間 ３分
洗浄液の温度 ６５℃
すすぎ条件は以下の通りである。
超音波条件 周波数４２Ｈｚ 出力１００Ｗ
洗浄時間 ３分
水の温度 ６５℃
超音波条件 周波数４２Ｈｚ 出力１００Ｗ
洗浄時間 ３分
水の温度 ６５℃
（実験Ａ２）
表１に記載した条件以外は、実験Ａ１と同様にして、三次元造形物Ｘに対するサポート材の除去、すすぎ、及び乾燥を行った。
表１に記載した条件以外は、実験Ａ１と同様にして、三次元造形物Ｘに対するサポート材の除去、すすぎ、及び乾燥を行った。
乾燥後の三次元造形物Ｘに対し目視で評価を行った。
評価基準は以下の通りである。
◎：モデル材にサポート材が全く残っていない。
○：モデル材の左右両側にある細溝ＨＭ（溝幅１ｍｍ）にサポート材が少し残っていた。
△：モデル材の左右両側にある細溝ＨＭ（溝幅１ｍｍ）のサポート材が除去されていない。
×：モデル材のサポート材がほとんど残っている。
評価基準は以下の通りである。
◎：モデル材にサポート材が全く残っていない。
○：モデル材の左右両側にある細溝ＨＭ（溝幅１ｍｍ）にサポート材が少し残っていた。
△：モデル材の左右両側にある細溝ＨＭ（溝幅１ｍｍ）のサポート材が除去されていない。
×：モデル材のサポート材がほとんど残っている。
洗浄剤として、シムテックシリーズ ＣＴ－１００（シムク―ル社）や、ハイチップ ＳＸ－５０９（タイユ株式会社製）を利用して、実験Ａ１～Ａ２と同条件で実験を行ったところ、実験Ａ１～Ａ２と同様の傾向を示した。
シムテックシリーズ ＣＴ－１００（シムク―ル社）の成分
水 ７０～８０％
添加剤 ２０～３０％
トリエタノールアミン ３～７％
２－アミノエタノール １～５％
その他 ８～１６％
水 ７０～８０％
添加剤 ２０～３０％
トリエタノールアミン ３～７％
２－アミノエタノール １～５％
その他 ８～１６％
ハイチップ ＳＸ－５０９（タイユ株式会社製）の成分
水 ８０％
トリエタノールアミン １０～２０％
その他 ０～１０％
水 ８０％
トリエタノールアミン １０～２０％
その他 ０～１０％
従来のサポート材の除去方法は次の通りである。オーブンに配された網に三次元造形物Ｘ（３～４個）を載置し、サポート材の融点以上モデル材の融点未満の温度範囲で１時間加熱した。これにより、ほとんどのサポート材は融解する。次に、超音波洗浄機を用いて三次元造形物Ｘ（３～４個）を３０分洗浄する。その後、イソプロピルアルコールを用いて、歯ブラシで擦って、残ったサポート材をこそげ落とす（１個当たり、およそ２～３時間）。従来のサポート材の除去方法では、少なく見積もっても、１個の三次元造形物Ｘにつき１２０～１４０分の時間を要していた。また、洗浄評価としては、上記の基準に倣えば、「△」であった。本発明によれば、１０以内でサポート材の除去が可能となるため、除去作業時間を短縮化することができる。
（実験Ｂ）
実験Ａ１において出た廃液（サポート材と洗浄液の混合液）に対し、洗浄槽分離工程２３０と、オーバーフロー工程２４０と、回収工程２５０と、回収槽分離工程２６０と、サポート材回収工程２７０と、を行った。サポート材回収工程２７０で得られたサポート材及び未使用のサポート材について、赤外分光分析（ＫＢｒ法）を行った。未使用のサポート材の分析結果は表２に、そして、サポート材の分析結果を表３にそれぞれ示す。
実験Ａ１において出た廃液（サポート材と洗浄液の混合液）に対し、洗浄槽分離工程２３０と、オーバーフロー工程２４０と、回収工程２５０と、回収槽分離工程２６０と、サポート材回収工程２７０と、を行った。サポート材回収工程２７０で得られたサポート材及び未使用のサポート材について、赤外分光分析（ＫＢｒ法）を行った。未使用のサポート材の分析結果は表２に、そして、サポート材の分析結果を表３にそれぞれ示す。
表２～３より、両サポート材の成分に大きな違いはなかった。したがって、サポート材除去方法２００により、サポート材の再生が可能であるといえる。
実験Ｃ１～Ｃ５を行った。
（実験Ｃ１～Ｃ５）
実験Ａ１と同様にして、３Ｄプリンタを用いて、モデル材ＭＤ及びサポート材ＳＰから三次元造形物Ｘをつくった。
実験Ａ１と同様にして、３Ｄプリンタを用いて、モデル材ＭＤ及びサポート材ＳＰから三次元造形物Ｘをつくった。
三次元造形物Ｘに対して、サポート材除去装置７００を用いて、サポート材除去方法８００を行った。サポート材除去方法８００（図９）を行った。なお、サポート材融解工程２２０の条件は、表４に記載したこと以外は、実験Ａ１と同様にして行った。
実験Ｃ１～Ｃ５後の三次元造形物Ｘに対し目視で評価を行った。
評価基準は以下の通りである。
◎：モデル材にサポート材が全く残っていない。
○：モデル材のうち左右両側にある細溝ＨＭ（溝幅１ｍｍ）にサポート材が少し残っていた。
△：モデル材の左右両側にある細溝ＨＭ（溝幅１ｍｍ）のサポート材が除去されていない。
×：モデル材のサポート材がほとんど残っている。
評価基準は以下の通りである。
◎：モデル材にサポート材が全く残っていない。
○：モデル材のうち左右両側にある細溝ＨＭ（溝幅１ｍｍ）にサポート材が少し残っていた。
△：モデル材の左右両側にある細溝ＨＭ（溝幅１ｍｍ）のサポート材が除去されていない。
×：モデル材のサポート材がほとんど残っている。
実験Ｄ１～Ｄ２を行った。
（実験Ｄ１）
３Ｄプリンタを用いて、モデル材ＭＤ及びサポート材ＳＰから実験Ａ１と同様の三次元造形物Ｘをつくった。モデル材ＭＤ及びサポート材ＳＰを変えたこと以外は、実験Ｃ１と同様にして、サポート材除去方法８００（図９）を行った。
３Ｄプリンタを用いて、モデル材ＭＤ及びサポート材ＳＰから実験Ａ１と同様の三次元造形物Ｘをつくった。モデル材ＭＤ及びサポート材ＳＰを変えたこと以外は、実験Ｃ１と同様にして、サポート材除去方法８００（図９）を行った。
モデル材ＭＤとして、ＡＲ－Ｇ１Ｌ（株式会社キーエンス）を用いた。
モデル材ＭＤの成分：
シリコーン ６５％
アクリル系モノマー ３０～３５％
有機リン化合物 １～５％
フェノン化合物 １～５％
シリコーン ６５％
アクリル系モノマー ３０～３５％
有機リン化合物 １～５％
フェノン化合物 １～５％
サポート材ＳＰとして、ＡＲ－Ｓ１（株式会社キーエンス）を用いた。
サポート材ＳＰの成分は、次のとおりである。
アクリル系モノマー １０～２５％
ポリプロピレングリコール ７０～９０％
光重合開始剤 １～５％
サポート材ＳＰの密度：1.03（ｇ／ｃｍ３）
アクリル系モノマー １０～２５％
ポリプロピレングリコール ７０～９０％
光重合開始剤 １～５％
サポート材ＳＰの密度：1.03（ｇ／ｃｍ３）
実験Ｄ１の三次元造形物Ｘに対し目視で評価を行ったところ、実験Ｃ１と同様の結果「◎」となった。
（実験Ｄ２）
実験Ｄ１の後、三次元造形物Ｘを引き上げた浸漬槽の混合液３００ｃｃに対し、石膏を３ｃｃ加えた。その後、２４時間静置した結果、浸漬槽において、混合液が、洗浄液とサポート材とに分離した。
実験Ｄ１の後、三次元造形物Ｘを引き上げた浸漬槽の混合液３００ｃｃに対し、石膏を３ｃｃ加えた。その後、２４時間静置した結果、浸漬槽において、混合液が、洗浄液とサポート材とに分離した。
モデル材ＭＤとして、ＡＲ－Ｍ２（株式会社キーエンス）やＡＲ－Ｇ１Ｈ（株式会社キーエンス）を用いて、実験Ｄ１～Ｄ２と同様の内容の実験を行ったところ、いずれも実験Ｄ１～Ｄ２と同様の内容のものとなった。
ＡＲ－Ｍ２（株式会社キーエンス）の成分：
アクリル系モノマー ７５％
ウレタンアクリレートモノマー ２０％
光重合開始剤 ５％
アクリル系モノマー ７５％
ウレタンアクリレートモノマー ２０％
光重合開始剤 ５％
ＡＲ－Ｇ１Ｈ（株式会社キーエンス）の成分：
シリコーン ６０％
アクリル系モノマー ３５～４０％
有機リン化合物 １～５％
フェノン化合物 １～５％
シリコーン ６０％
アクリル系モノマー ３５～４０％
有機リン化合物 １～５％
フェノン化合物 １～５％
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
２ サポート材除去装置
１０ 洗浄槽
２０ ヒータ
３０ 温度センサ
４０ 超音波ユニット
５０ 回収槽
６０ 配管
６０Ｘ 入口
６０Ｙ 出口
７０ サポート材回収ユニット
７１ カードリッジ
７１Ｘ 供給口
７２ ホルダ
７８ サポート材回収槽
８０ 送り配管
８０Ｘ 入口
８０Ｙ 出口
１００ コントローラ
２００ サポート材除去方法
２１０ 浸漬工程
２２０ サポート材融解工程
２３０ 洗浄槽分離工程
２４０ オーバーフロー工程
２５０ 回収工程
２６０ 回収槽分離工程
１０ 洗浄槽
２０ ヒータ
３０ 温度センサ
４０ 超音波ユニット
５０ 回収槽
６０ 配管
６０Ｘ 入口
６０Ｙ 出口
７０ サポート材回収ユニット
７１ カードリッジ
７１Ｘ 供給口
７２ ホルダ
７８ サポート材回収槽
８０ 送り配管
８０Ｘ 入口
８０Ｙ 出口
１００ コントローラ
２００ サポート材除去方法
２１０ 浸漬工程
２２０ サポート材融解工程
２３０ 洗浄槽分離工程
２４０ オーバーフロー工程
２５０ 回収工程
２６０ 回収槽分離工程
Claims (4)
- 高分子化合物が付着したワークから前記高分子化合物を除去する高分子化合物の除去方法であって、
浸漬槽に貯留する液に対して前記高分子化合物が付着した前記ワークを浸漬する浸漬工程と、
前記液の中において前記ワークの前記高分子化合物を融解させる高分子化合物融解工程と、
前記浸漬槽において密度差を利用して前記高分子化合物と前記液とを分離する浸漬分離工程と、
前記浸漬槽のうち第１エリアにおける液面近傍の液を冷却する液面冷却工程と、
前記第１エリアにおける液を、前記浸漬槽のうち前記第１エリアから退避した第２エリアへ送る液送り工程と、を備え、
前記高分子化合物融解工程における液の温度は、前記高分子化合物は融解する一方前記ワークは融解しない範囲であり、
前記高分子化合物の密度は前記液の密度よりも小さく、
前記高分子化合物は前記液に対して不溶であり、
前記液面の冷却は、前記高分子化合物の温度が融点を下回るようにして行われるものであることを特徴とする高分子化合物の除去方法。 - 高分子化合物が付着したワークから前記高分子化合物を除去する高分子化合物の除去装置であって、
前記高分子化合物が付着した前記ワークを液に浸漬するための浸漬槽と、
前記高分子化合物は融解する一方前記ワークは融解しない範囲となるように、前記浸漬槽における前記液の温度を設定する液温調節装置と、
前記浸漬槽のうち第１エリアにおける液面を冷却する液面冷却機構と、
前記第１エリアにおける液面を、前記浸漬槽のうち前記第１エリアから退避した第２エリアへ送る液送り機構と、を備え、
前記高分子化合物の密度は前記液の密度よりも小さく、
前記高分子化合物は前記液に対して不溶であり、
前記液面の冷却は、前記高分子化合物の温度が融点を下回るようにして行われるものであることを特徴とする高分子化合物の除去装置。 - 前記第１エリアは、前記浸漬槽のうち前記液に浸漬した前記ワークを取り出す取出エリアであって、
前記第２エリアは、前記取出エリアにおける液面を、前記浸漬槽のうち前記取出エリアから退避した退避エリアであることを特徴とする請求項２記載の高分子化合物の除去装置。 - 前記液面冷却機構は、前記液面に向けて気体を送るファンを備え、
前記ファンは、前記液送り機構を兼ねることを特徴とする請求項２または３記載の高分子化合物の除去装置。
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| JP2019089323A (ja) | 2019-06-13 |
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