JP7206405B2 - 部品の共反応性三次元印刷 - Google Patents

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Description

本出願は、２０１９年２月１１日に出願された米国仮出願第６２／８０３，６７０号の米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく利益を主張し、その全体は、参照により組み込まれる。
この分野は、共反応性組成物を使用した部品の共反応性三次元印刷に関する。共反応性三次元印刷は、広範囲にわたる特性を有する部品を製作するために使用され得る。
ポリマー物品の三次元印刷は、典型的には、熱可塑性物質を使用して行われる。熱可塑性フィラメントを加熱素子に供給し、熱可塑性物質をそのガラス転移温度を超えて加熱し、溶融熱可塑性物質の連続した層を堆積させることによって物品を製作する。熱可塑性物質の高粘度、および熱可塑性樹脂を高温に加熱する必要性は、ポリマーマトリックスに組み込まれ得る材料の量および種類を制限し得る。また、ガラス転移温度を下回って冷却する前に熱可塑性フィラメントを加熱すること、および溶融熱可塑性フィラメントを堆積させることと関連付けられた熱輸送は、三次元印刷方法を使用して熱可塑性物品を製作することができる速度を制限し得る。熱輸送制約はまた、熱可塑性を劣化させることなく、厚い熱可塑性材料をこの熱可塑性材料のガラス転移温度を超えて加熱するのにかかり得る時間のため、三次元印刷方法を使用してビークル部品などの大きな部品を製作することができる速度を制限し得る。
本発明によれば、共反応性三次元印刷を使用して部品を製作する方法は、第１の成分と第２の成分とを混ぜ合わせ、混合して、共反応性組成物を形成することであって、共反応性組成物は、第１の反応性化合物および第２の反応性化合物を含み、第１の反応性化合物は、第２の反応性化合物に対して反応性である、形成することと、三次元印刷を使用して共反応性組成物を連続した層に堆積させて部品を製作することと、共反応性組成物を堆積させながら、第１の成分の構成成分および／もしくは第２の成分の構成成分を独立して変化させ、ならびに／または第１の成分と第２の成分の体積混合比を変化させることと、を含む。
本発明によれば、共反応性三次元印刷のための装置は、押し出し成形ノズルと、押し出し成形ノズルに結合された混合器と、混合器に結合された第１の一次ポンプ、および混合器に結合された第２の一次ポンプと、第１の一次ポンプに結合された第１の一次リザーバ、および第２の一次ポンプに結合された第２の一次リザーバと、第１の一次ポンプおよび第２の一次ポンプに相互接続されたコントローラであって、コントローラが、第１の一次ポンプによってポンプ送給される第１の成分と、第２の一次ポンプによってポンプ送給される第２の成分と、の体積混合比を変化させるように構成されている、コントローラと、を含む。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
共反応性三次元印刷を使用して部品を製作する方法であって、
第１の成分と第２の成分とを混ぜ合わせ、混合して、共反応性組成物を形成することであって、前記共反応性組成物が、第１の反応性化合物および第２の反応性化合物を含み、前記第１の反応性化合物が、前記第２の反応性化合物に対して反応性である、形成することと、
三次元印刷を使用して前記共反応性組成物を連続した層に堆積させて、部品を製作することと、
前記共反応性組成物を堆積させながら、前記第１の成分の構成成分および／もしくは前記第２の成分の構成成分を独立して変化させ、ならびに／または前記第１の成分と前記第２の成分との体積混合比を変化させることと、を含む、方法。
（項目２）
前記第１の反応性化合物が、５０℃未満の温度で、前記第２の反応性化合物に対して反応性である、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記第１の成分が、前記第１の反応性化合物を含み、前記第２の成分が、前記第２の反応性化合物を含む、項目１または２に記載の方法。
（項目４）
前記第１の成分が、前記第１の反応性化合物および前記第２の反応性化合物を含む、項目１または２に記載の方法。
（項目５）
前記第１の反応性化合物が、触媒および／または硬化開始剤の存在下で前記第２の反応性化合物に対して反応性であり、
前記触媒および／または硬化開始剤が、前記第１の反応性化合物と前記第２の反応性化合物との間の反応を触媒および／または開始することができる、項目１～４のいずれか一項に記載の方法。
（項目６）
前記第２の成分が、前記触媒および／または前記硬化開始剤を含む、項目５に記載の方法。
（項目７）
堆積中、前記共反応性組成物が、５０℃未満の温度を有する、項目１～６のいずれか一項に記載の方法。
（項目８）
第１のポンプを使用して前記第１の成分を混合器内にポンプ送給することと、
第２のポンプを使用して前記第２の成分を前記混合器内にポンプ送給することと、をさらに含む、項目１～７のいずれか一項に記載の方法。
（項目９）
１つまたは１つより多くの追加の成分を、前記第１の成分および前記第２の成分と混ぜ合わせ、混合して、前記共反応性組成物を形成することをさらに含む、項目１～８のいずれか一項に記載の方法。
（項目１０）
堆積しながら、前記１つもしくは１つより多くの追加の成分の構成成分を独立して変化させること、および／または前記１つもしくは１つより多くの追加の成分の体積混合比を独立して変化させることをさらに含む、項目９に記載の方法。
（項目１１）
前記１つまたは１つより多くの追加の成分の各々が、前記第１の反応性化合物および／もしくは前記第２の反応性化合物と反応することができる化合物、ならびに／または前記第１の反応性化合物および／もしくは前記第２の反応性化合物と反応することができない化合物を独立して含む、項目９に記載の方法。
（項目１２）
前記第１の成分の前記構成成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を変化させることが、前記第１の成分に少なくとも１つの構成成分を添加すること、および／または前記第２の成分に少なくとも１つの構成成分を添加することを含む、項目１～１１のいずれか一項に記載の方法。
（項目１３）
前記第１の成分の前記構成成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を変化させることが、前記第１の成分への少なくとも１つの構成成分を除去すること、および／または前記第２の成分への少なくとも１つの構成成分を除去することを含む、項目１～１２のいずれか一項に記載の方法。
（項目１４）
前記第１の成分の前記構成成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を変化させることが、前記第１の成分の前記構成成分のうちの少なくとも１つの量を変化させること、および／または前記第２の成分の前記構成成分のうちの少なくとも１つの量を変化させることを含む、項目１～１３のいずれか一項に記載の方法。
（項目１５）
２つもしくは２つより多くの前駆体組成物を混ぜ合わせて前記第１の成分を形成すること、および／または２つもしくは２つより多くの前駆体組成物を混ぜ合わせて前記第２の成分を形成することをさらに含む、項目１～１４のいずれか一項に記載の方法。
（項目１６）
前記２つもしくは２つより多くの前駆体組成物を混合して前記第１の成分を形成すること、および／または前記２つもしくは２つより多くの前駆体組成物を混合して前記第２の成分を形成することをさらに含む、項目１５に記載の方法。
（項目１７）
前記第１の成分を形成する前記２つもしくは２つより多くの前駆体組成物のうちの少なくとも１つの体積混合比を変化させること、および／または
前記第２の成分を形成する前記２つもしくは２つより多くの前駆体組成物のうちの少なくとも１つの体積混合比を変化させることをさらに含む、項目１５または１６に記載の方法。
（項目１８）
前記体積混合比を変化させることが、一定期間にわたって前記体積混合比を連続的に変化させることを含む、項目１～１７のいずれか一項に記載の方法。
（項目１９）
前記体積混合比を変化させることが、前記体積混合比を非連続的に変化させることを含む、項目１～１８のいずれか一項に記載の方法。
（項目２０）
前記第１の成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を変化させることが、一定期間にわたって前記第１の成分の前記構成成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を連続的に変化させることを含む、項目１～１９のいずれか一項に記載の方法。
（項目２１）
前記第１の成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を変化させることが、前記第１の成分の前記構成成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を非連続的に変化させることを含む、項目１～２０のいずれか一項に記載の方法。
（項目２２）
前記第１の成分と前記第２の成分との体積混合比が、１：５０～５０：１である、項目１～２１のいずれか一項に記載の方法。
（項目２３）
前記第１の反応性化合物が、ポリアミンおよび／もしくはポリオールを含み、かつ前記第２の反応性化合物が、ポリイソシアネートを含むか、
前記第１の反応性化合物が、マイケル受容体を含み、かつ前記第２の反応性化合物が、マイケル供与体を含むか、または
前記第１の反応性化合物が、ポリチオールを含み、かつ前記第２の反応性化合物が、ポリチオール、ポリイソシアネート、ポリアルケニル、ポリアルキニル、ポリエポキシド、マイケル受容体もしくは上記のうちのいずれかの組み合わせを含む、項目１～２２のいずれか一項に記載の方法。
（項目２４）
前記共反応性組成物が、熱硬化性組成物である、項目１～２３のいずれか一項に記載の方法。
（項目２５）
前記共反応性組成物が、３０℃未満の温度で硬化可能である、項目１～２４のいずれか一項に記載の方法。
（項目２６）
前記共反応性組成物を堆積させた後、前記堆積された共反応性組成物を硬化させることをさらに含む、項目１～２５のいずれか一項に記載の方法。
（項目２７）
硬化させることが、前記堆積された共反応性組成物を、３０℃未満の温度で硬化させることを含む、項目１～２６のいずれか一項に記載の方法。
（項目２８）
前記共反応性組成物が、硬化開始剤を含み、前記方法が、堆積前、堆積中、および／または堆積後に、前記硬化開始剤を活性化することをさらに含む、項目１～２７のいずれか一項に記載の方法。
（項目２９）
第２の共反応性組成物を前記第１の共反応性組成物と混ぜ合わせることと、前記第１の共反応性組成物前記第２の共反応性組成物を共押し出し成形して共押し出し成形体を形成することと、をさらに含み、
堆積させることが、前記共押し出し成形体を堆積させることを含む、項目１～２８のいずれか一項に記載の方法。
（項目３０）
前記第２の共反応性組成物を混ぜ合わせることが、連続的に混ぜ合わせることを含む、項目２９に記載の方法。
（項目３１）
前記第２の共反応性組成物を混ぜ合わせることが、非連続的に混ぜ合わせて、前記第１の共反応性組成物を含む押し出し成形体を形成するか、または前記共押し出し成形体を形成することを含む、項目２９に記載の方法。
（項目３２）
前記部品が、ビークル部品を含む、項目１～３１のいずれか一項に記載の方法。
（項目３３）
前記部品が、自動車ビークル部品または航空宇宙ビークル部品を含む、項目１～３１のいずれか一項に記載の方法。
（項目３４）
項目１～３３のいずれか一項に記載の方法を使用して製作された、部品。
（項目３５）
前記部品の異なる部分が、異なる熱硬化性材料を含む、項目３４に記載の部品。
（項目３６）
連続した層が、共有結合している、項目３４または３５に記載の部品。
（項目３７）
前記部品が、自動車ビークル部品または航空宇宙ビークル部品を含む、項目３４～３６のいずれか一項に記載の部品。
（項目３８）
項目３４～３７のいずれか一項に記載の部品を含む、ビークル。
（項目３９）
前記ビークルが、自動車ビークルまたは航空宇宙ビークルを含む、項目３８に記載のビークル。
（項目４０）
共反応性三次元印刷のための装置であって、
押し出し成形ノズルと、
前記押し出し成形ノズルに結合された混合器と、
前記混合器に結合された第１の一次ポンプ、および前記混合器に結合された第２の一次ポンプと、
前記第１の一次ポンプに結合された第１の一次リザーバ、および前記第２の一次ポンプに結合された第２の一次リザーバと、
前記第１の一次ポンプおよび前記第２の一次ポンプに相互接続されたコントローラであって、前記コントローラが、前記第１の一次ポンプによってポンプ送給される第１の成分と、前記第２の一次ポンプによってポンプ送給される第２の成分と、の体積混合比を変化させるように構成されている、コントローラと、を含む、装置。
（項目４１）
前記第１の一次ポンプおよび二次ポンプの各々が、独立してかつ連続的に制御可能である、項目４０に記載の装置。
（項目４２）
前記混合器に結合された１つまたは１つより多くの追加の一次ポンプ、および前記１つまたは１つより多くの追加の一次ポンプに結合された１つまたは１つより多くのそれぞれの一次リザーバをさらに含む、項目４０または４１に記載の装置。
（項目４３）
前記第１の一次リザーバに結合された第１のパージ、および／または前記第２の一次リザーバに結合された第２のパージをさらに含む、項目４０～４２のいずれか一項に記載の装置。
（項目４４）
それぞれの二次ポンプを介して前記第１の一次リザーバに結合された１つまたは１つより多くの二次リザーバ、および／またはそれぞれの二次ポンプを介して前記第２の一次リザーバに結合された１つまたは１つより多くの二次リザーバをさらに含む、項目４０～４３のいずれか一項に記載の装置。
（項目４５）
前記二次ポンプの各々が、独立してかつ連続的に制御可能である、項目４４に記載の装置。
（項目４６）
前記第１の一次リザーバが、第１の成分を含有し、前記第２の一次リザーバが、第２の成分を含有する、項目４０～４５のいずれか一項に記載の装置。
（項目４７）
前記混合器と前記押し出し成形ノズルとを結合する剪断薄化デバイスをさらに含む、項目４０～４６のいずれか一項に記載の装置。
（項目４８）
前記押し出し成形ノズルが、共押し出し成形ノズルを含む、項目４０～４７のいずれか一項に記載の装置。
本明細書に記載される図面は、例示のみを目的としている。図面は、本開示の範囲を限定することを意図しない。
共反応性三次元印刷で使用するためのマルチコンポーネント押し出し成形機の例の概略図を示す。 本開示によって提供される方法を使用して製作された、３つの異なる連続的に印刷された材料を含む三次元印刷された部品を示す。 共反応性三次元印刷を使用して製作された格子構造の断面図を示す写真であり、この部品は、一方向に可撓性であり、直交方向に剛性である。 図３Ａに示される格子構造の上面図を示す写真である。
以下の詳細な説明の目的のために、本開示によって提供される実施形態は、相反することが明示的に指定されている場合を除き、様々な代替的な変形およびステップシーケンスを想定し得ることを理解されたい。さらに、任意の動作の実施例以外、または別様に示される場合、例えば、明細書および特許請求の範囲で使用される成分の量を表すすべての数は、すべての例において「約」という用語によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、相反することが示されない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本発明によって得られる所望の特性に応じて変動し得る近似値である。少なくとも、また、均等諭の適用を特許請求の範囲に限定しようとするものではなく、各数値パラメータは、報告された有意な桁の数を考慮して、かつ通常の四捨五入技法を適用することによって少なくとも解釈されるべきである。
本発明の広い範囲を記載する数値範囲およびパラメータは、近似値であるにもかかわらず、特定の例において記載される数値は、できる限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値は、それらのそれぞれの試験測定値に見られる標準変動から必然的に得られる特定の誤差を本質的に含有する。
また、本明細書に列挙される任意の数値範囲は、その中に包含されるすべてのサブ範囲を含むことを意図していることを理解されたい。例えば、「１～１０」の範囲は、列挙された最小値１～列挙された最大値１０（列挙された値を含む）、すなわち、１に等しいまたは１を超える最小値および１０に等しいまたは１０未満の最大値を有する、すべてのサブ範囲を含むことが意図される。
ここで、本発明の特定の化合物、組成物、および方法を参照する。開示される化合物、組成物、および方法は、特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。それとは反対に、特許請求の範囲は、すべての代替物、修正物、および等価物を包含することを意図するものである。
「成分」とは、成分の構成成分が、別の成分と混ぜ合わされ、混合されて共反応性組成物を形成するまで共反応性でない組成物を指す。
「共反応性三次元印刷」とは、熱硬化性組成物が連続した層のノズルを通して押し出し成形されて部品を形成する、本明細書に開示されるような方法を指す。
「共反応性組成物」とは、互いに反応することが可能な少なくとも２つの反応性化合物を含む組成物を指す。反応性化合物は、触媒の不在下、触媒の存在下、または活性化硬化開始剤の存在下で反応することができる。共反応性組成物は、５０℃未満の温度で反応性であり得る。共反応性組成物は、熱硬化性組成物であり得、硬化されると、熱硬化性組成物を形成する。
「触媒」とは、反応における全体的な標準ギブスエネルギー変化を修正することなく、反応のラットを増加させる物質を指す。
「硬化開始剤」は、活性化後に重合反応を開始する化合物を指す。硬化開始剤は、例えば、化学線、熱、または剪断力に曝露されると、活性化され得る。
「反応性化合物」とは、別の化合物に対して反応性である化合物を指す。反応性化合物は、別の化合物の官能基に対して反応性である１つまたは１つより多くの官能基を含み得る。
「構成成分」は、有機化合物または無機化合物を指す。組成物および成分は、１つまたは１つより多くの構成成分を含み得る。構成成分の例としては、本明細書に開示されるようなプレポリマー、モノマー、多官能化剤、および添加剤が挙げられる。
「前駆体組成物」とは、１つまたは１つより多くの追加の前駆体組成物と組み合わせて、成分を形成することができる組成物を指す。
「体積混合比」とは、２つまたは２つより多くの成分の体積比を指す。
「連続的に変化させる」とは、中断することなく変化させることを指す。
「非連続的に変化させる」とは、離散的なステップで変化させることを指す。
「熱硬化性」とは、硬化した熱硬化性ポリマー組成物を指す。
「熱硬化性組成物」とは、硬化によって注入可能な不溶性ポリマーネットワークに不可逆的に変化する共反応性化合物を含む組成物を指す。硬化は、プレポリマーおよび硬化剤をより高い分子量のポリマーに、次いでポリマーネットワークに変換する化学プロセスである。硬化は、高度に網目状の構造であって、本質的に各構成単位が、構造を通る多くの経路によって互いの構成単位および巨視的相境界に接続された、ポリマーネットワーク間の広範囲な架橋を生じる化学反応をもたらし、このような経路の数は、介在する構成単位の平均数と共に増加し、経路は、平均して構造と同一の拡がりを有しなければならない。
「プレポリマー骨格」とは、プレポリマーの反応性官能基間のセグメントを指す。プレポリマー骨格は、典型的には、繰り返しサブユニットを含む。例えば、ＨＳ－（Ｒ）ｎ－ＳＨ構造を有するポリチオールの骨格は、－（Ｒ）ｎ－である。
「好適な活性化硬化開始剤」とは、使用の文脈内で第１の反応性化合物と第２の反応性化合物との間の硬化反応を開始することができる活性化硬化開始剤を指す。一例として、好適な触媒の不在下では、チオール官能性プレポリマーは、活性化フリーラジカル生成剤の存在下でアルケニル官能性モノマーと共反応性である。
「好適な触媒」とは、使用の文脈内で第１の反応性化合物と第２の反応性化合物との間の反応を触媒することができる化合物を指す。例えば、チオール官能性プレポリマーおよびアルケニル官能性モノマーは、アミン触媒の存在下で共反応性である。
ポリマー複合材料の電気的特性は、ＡＳＴＭ Ｄ２５７－１４、ＡＳＴＭ Ｄ４４９６－０４、ＡＳＴＭ Ｄ９９１－８９（２００５）、またはＩＥＣ ６００９３などの好適な試験方法を使用して判定され得る。
共反応性三次元印刷は、広範囲にわたる特性を有する部品を製作するために使用され得る。共反応性三次元印刷は、異なる硬化化学の使用を容易にして反応速度を制御し、幅広いポリマー材料の使用を容易にすることができる。共反応性三次元印刷は、堆積中に共反応性組成物および／または層の寸法を連続的に変化させるように適合させ得る。共反応性三次元印刷の汎用性は、小規模および大規模生産における小規模および大規模部品の両方を迅速かつコスト効率的に製作するように適合させ得る。
本開示によって提供される三次元印刷を使用して部品を製作する方法は、第１の成分と第２の成分とを混ぜ合わせ、混合して、共反応性組成物を形成することであって、第１の成分が、第１の化合物を含み、第２の成分が、第２の化合物を含み、第１の反応性化合物が、５０℃未満の温度で第２の反応性化合物に対して反応性であるか、または第１の成分が、第１の反応性化合物および第２の反応性化合物を含み、第１の反応性化合物が、触媒および／または硬化開始剤の存在下で第２の反応性化合物に対して反応性であり、触媒および／または硬化開始剤が、第１の反応性化合物と第２の反応性化合物との間の反応を触媒および／または開始することが可能であり、第２の成分が、触媒および／または硬化開始剤を含む、形成することと、三次元印刷を使用して連続した層に共反応性組成物を堆積させて部品を製作することと、を含む。
本開示によって提供される共反応性組成物と共に使用される三次元印刷装置の例の概略図を図１に示す。
図１に示される装置は、混合ノズル１０１を含む。第１の一次リザーバ１０３内の第１の成分１０２は、一次ポンプ１０４を使用して混合ノズル１０１内にポンプ送給される。第２の一次リザーバ１０６内の第２の成分１０５は、一次ポンプ１０７を使用して混合ノズル１０１にポンプ送給される。第１の成分１０２および第２の成分１０５は、混合器１０１内で混ぜ合わされ、混合されて、共反応性組成物１０８を提供する。共反応性組成物１０８は、ノズル１０９を通して一次ポンプ１０４／１０７によって提供される圧力下で押し出し成形され、押し出し成形体１１０を形成する。押し出し成形体１１０の形態をなす共反応性組成物１０８が硬化し始める際、共反応性組成物１０８は、部品を製作するために連続した層に堆積され得る。
一次ポンプ１０４／１０７は、第１の成分と第２の成分との所望の体積混合比を提供するために、コントローラ（図示せず）によって独立して制御され得る。体積混合比は、部品の製作中に一定であり得る。体積混合比は、部品が製造されている間に一定期間連続的に変化させることができ、および／または部品が製作されている間に非連続的に変化させることができる。第１の成分と第２の成分との混合比を変化させることによって、異なる共反応性組成物を製造および堆積することができ、結果として、硬化した部分は、三次元的に印刷された部品の異なる部分において異なる特性を有する。
図示されていないが、１つまたは１つより多くの追加の成分が、第１の成分および第２の成分に加えて、あるいは第１の成分および／または第２の成分の代わりに、混合器に導入され得る。１つまたは１つより多くの追加の成分は、１つまたは１つより多くの追加の成分を含有するそれぞれの一次リザーバに独立して結合されたそれぞれの一次ポンプを使用して、混合器に導入され得る。
第１の成分１０２および第２の成分１０５などの成分は、部品の製作中に一貫した組成を有し得る。あるいは、部品の製作中に成分の組成を変化させることができる。例えば、組成物の１つまたは１つより多くの構成成分の量および／または種類は、部品が製作されている間に変化し得る。図１に示されるように、このことは、２つまたは２つより多くの二次リザーバを、それぞれ独立して制御される二次ポンプを介してそれぞれの一次リザーバ１０３／１０６に結合することによって達成され得、二次リザーバの各々は、別に前駆体組成物を含有する。図１を参照すると、二次リザーバ１１１は、それぞれの二次ポンプを介して一次リザーバ１０３に結合され、二次リザーバ１１１の各々は、別に前駆体組成物１１２／１１３／１１４を含有し得る。同様に、二次リザーバ１１６は、それぞれ独立して制御される二次ポンプ１１７を介して一次リザーバ１０６に結合され、二次リザーバの各々は、別に前駆体組成物１１８／１１９／１２０を含有し得る。前駆体組成物の体積混合比は、連続的および／または非連続的に調整されて、一次リザーバ内の第１の成分および／または第２の成分の組成を変化させることができる。
各一次ポンプおよび二次ポンプは、独立して制御され得、好適な関連付けられた計量装置を含む。
パージ１２１／１２２は、それぞれの一次リザーバ１０３および１０６に結合され得、印刷プロセスの間、いつでも一次リザーバを排出し、システムを洗浄するために使用され得る。
ヘリカルミキサーなどの剪断薄化デバイスが、混合器とノズル先端との間の混合ノズルに組み込まれ得る。剪断薄化デバイスを使用して、押し出し成形される前に、共反応性組成物中の剪断薄化材料の粘度を低減することができる。
多成分押し出し成形用のこの設計は、多材料部品のシームレスな三次元印刷を容易にすることができる。この設計は、複数の押し出し成形ノズルの使用を回避する。共反応性組成物の構成成分の量および性質を、連続的または非連続的のいずれか一方で変化させることによって、印刷された部品は、異なる機械的特性および美的特性を呈する類別された領域および／または別個の領域を含み得る。
本開示によって提供される共反応性三次元印刷方法および装置を使用して製作された部品の図解を図２に示す。図２は、３つの異なる材料を含む３つの別個の領域２０１／２０２／２０３を有する部品を示す。部品は、共反応性組成物を継続的に印刷しおよび変化させて、部品の異なる部分を印刷することによって、製作され得る。この例では、第１の材料は、発泡材料２０１を含むことができ、第２の材料は、可撓性材料２０２であり得、第３の材料は、剛性材料２０３であり得、異なる特性を有する材料を使用して、部品の異なる部分を製作する。部品は、押し出し成形ノズルを持ち上げることなく、かつ共反応性組成物を変化させることなく、製作され得る。部品の異なる部分が製作されている間に、共反応性組成物の構成成分は、第１の成分と第２の成分との体積混合比を調整することによって、ならびに／もしくは第３の成分を第１の成分および第２の成分に組み込むことによって、または異なる共反応性組成物に変化させることによって、変化され得る。
本開示によって提供される方法は、多様な共反応性組成物を１つまたは１つより多くのノズルを通して押し出し成形して、部品の異なる領域に異なる特性を有する部品を製作することによる、多材料部品の三次元印刷を含む。
共反応性組成物は、第１の反応性化合物および第２の反応性化合物を含み得、第１の反応性化合物は、例えば、５０℃未満、４０℃未満、３０℃未満、２５℃未満、２０℃未満、または１５℃未満の温度で第２の反応性化合物に対して反応性である。
共反応性組成物は、室温で共反応および硬化する共反応性化合物を含み得、室温とは、２０℃～２５℃、２０℃～２２℃、または約２０℃の温度を指す。
第１の化合物と第２の化合物とは、触媒または硬化開始剤の不在下で反応性であり得る。
第１の化合物と第２の化合物とは、第１の化合物と第２の化合物との反応を触媒することができる触媒の存在下で反応性であり得る。
第１の化合物と第２の化合物とは、硬化開始剤の活性化時に反応性であり得る。例えば、共反応性組成物は、フリーラジカル光重合機構によって反応することができる共反応性化合物を含むことができ、共反応性組成物は、光開始剤が化学線への曝露時に活性化されると、硬化することができる。
共反応性組成物は、熱硬化性組成物であり、硬化されると熱硬化性物質を形成する。
共反応性組成物は、溶媒を実質的に含まないことができる。例えば、共反応性組成物は、５重量％未満の溶媒、２重量％未満、１重量％未満、または０．１重量％未満の溶媒を含み得、ここで、重量％は、共反応性組成物の総重量に基づく。
共反応性組成物は、反応性プレポリマー、反応性モノマー、および添加剤を含み得る。
共反応性組成物は、好適な官能基を有するプレポリマーまたはプレポリマーの組み合わせを含み得る。官能基は、別のプレポリマーの官能基および／またはモノマーの官能基に対して反応性であり得る。
共反応性組成物は、プレポリマーまたはプレポリマーの組み合わせを含み得る。プレポリマーは、例えば、硬化ポリマーの引張強度、伸長率、衝撃強度、耐熱性、加水分解安定性、および耐薬品性などの硬化組成物の特性を決定し得る。
プレポリマーは、例えば、１０，０００Ｄａ未満、８，０００Ｄａ未満、６，０００Ｄａ未満、４，０００Ｄａ未満、または２，０００Ｄａ未満の数平均分子量を有し得る。プレポリマーは、例えば、２，０００Ｄａ超、４，０００Ｄａ超、６，０００Ｄａ超、または８，０００Ｄａ超の数平均分子量を有し得る。プレポリマーは、例えば、２，０００Ｄａ～１０，０００Ｄａ、３，０００Ｄａ～９，０００Ｄａ、４，０００Ｄａ～８，０００Ｄａ、または５，０００Ｄａ～７，０００Ｄａの数平均分子量を有し得る。
プレポリマーは、２５℃で液体であり得、ガラス転移温度Ｔｇ、例えば、－２０℃未満、－３０℃未満、または－４０℃未満を有し得、ガラス転移温度Ｔｇは、１Ｈｚの周波数、２０ミクロンの振幅、および－８０℃～２５℃の温度ランプを有するＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｑ８００装置を使用して動的質量分析（ＤＭＡ）によって判定され、Ｔｇは、ｔａｎδ曲線のピークとして識別される。
プレポリマーは、例えば、Ｎｏ．６の主軸で、３００ｒｐｍの速度で、および２５℃の温度で、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＣＡＰ ２０００粘度計を使用して測定された、２０ポアズ～５００ポアズ（２Ｐａ秒～５０Ｐａ秒）、２０ポアズ～２００ポアズ（２Ｐａ秒～２０Ｐａ秒）、または４０ポアズ～１２０ポアズ（４Ｐａ秒～１２Ｐａ秒）の範囲内の粘度を呈し得る。
プレポリマーは、例えば、１２個未満、１０個未満、８つ未満、６つ未満、または４つ未満の反応性官能基を有し得る。第１の化合物および第２の化合物の各々は、例えば、２～１２個、２～８つ、２～６つ、２～４つ、または２～３つのそれぞれの反応性官能基を含み得る。第１の化合物および第２の化合物の各々は、独立して、例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個、１１個、または１２個の官能基を有し得る。
プレポリマーは、任意の好適な骨格を含み得る。例えば、ビークル部品の最終使用要件に基づいて、プレポリマー骨格を選択することができる。例えば、プレポリマー骨格は、引張強度、伸長率、耐熱性、耐薬品性、低温可撓性、硬度、および上記のうちのいずれかの組み合わせの考慮に基づいて選択され得る。特定のプレポリマーで使用するためのプレポリマーの選択はまた、コストの考慮事項に基づき得る。
プレポリマーとしては、交互コポリマー、ランダムコポリマー、および／またはブロックコポリマーなどのコポリマーを挙げることができる。例えば、プレポリマーは、可撓性などの所望の特性をプレポリマー骨格に付与するセグメントを含み得る。
プレポリマーは、プレポリマー骨格内に異なる化学構造および特性を有するセグメントを含み得る。セグメントは、ランダムに、正規分布で、またはブロックで、分布し得る。セグメントを使用して、プレポリマー骨格に特定の特性を付与することができる。例えば、セグメントは、ポリマー骨格へのチオエーテル結合などの可撓性結合を含み得る。ペンデント基を有するセグメントをプレポリマー骨格に組み込んで、プレポリマー骨格の対称性を破壊することができる。セグメントを、硫黄含有プレポリマーを調製するために使用される反応物を介して導入することができ、かつ／または低分子量硫黄含有プレポリマーを、セグメントを含有する化合物と反応させることができる。
プレポリマーは、特定の硬化化学に対して適宜好適な官能基を末端とし得るプレポリマー骨格を含む。
プレポリマーは、所望の硬化特性に対して適宜任意の好適な骨格を有することができる。
例えば、プレポリマー骨格は、ポリチオエーテル、ポリスルフィド、ポリホルマール、ポリイソシアネート、ポリ尿素、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンオキシド、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネート、スチレンアクリロニトリル、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリビニルクロライド、ポリブタジエン、ポリブチレンテレフタレート、ポリ（ｐ－フェニレンオキシド）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンイミン、ポリフェニルスルホン、アクリロニトリルスチレンアクリレート、ポリエチレン、シンジオタクチックまたはアイソタクチックポリプロピレン、ポリ乳酸、ポリアミド、エチレン－ビニルアセテートホモポリマーまたはコポリマー、ポリウレタン、エチレンのコポリマー、プロピレンのコポリマー、プロピレンのインパクトコポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオキシメチレン、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶性ポリマー（ＬＣＰ）、ブテンのホモポリマーおよびコポリマー、ヘキセンのホモポリマーおよびコポリマー、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
他の好適なプレポリマー骨格の例としては、ポリオレフィン（ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、およびオレフィンコポリマーなど）、スチレン／ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン／エチレン／ブタジエン／スチレンコポリマー（ＳＥＢＳ）、ブチルゴム、エチレン／プロピレンコポリマー（ＥＰＲ）、エチレン／プロピレン／ジエンモノマーコポリマー（ＥＰＤＭ）、ポリスチレン（高インパクトポリスチレンを含む）、ポリ（ビニルアセテート）、エチレン／ビニルアセテートコポリマー（ＥＶＡ）、ポリ（ビニルアルコール）、エチレン／ビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（メチルメタクリレート）、および他のアクリレートポリマーおよびコポリマー（メチルメタクリレートポリマー、メタクリレートコポリマー、１つまたは１つより多くのアクリレートに由来するポリマー、メタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレートなどを含む）、オレフィンおよびスチレンコポリマー、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）、スチレン／アクリロニトリルポリマー（ＳＡＮ）、スチレン／無水マレイン酸コポリマー、イソブチレン／無水マレイン酸コポリマー、エチレン／アクリル酸コポリマー、ポリ（アクリロニトリル）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、ポリエステル、液晶性ポリマー（ＬＣＰ）、ポリ（乳酸）、ポリ（フェニレンオキシド）（ＰＰＯ）、ＰＰＯ－ポリアミド合金、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）ホモポリマーおよびコポリマー、ポリエーテルイミド、フッ化エチレンプロピレンポリマー（ＦＥＰ）、ポリ（ビニルフルオライド）、ポリ（ビニリデンフルオライド）、ポリ（ビニリデンクロライド）、およびポリ（ビニルクロライド）、ポリウレタン（熱可塑性および熱硬化性）、アラミド（Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）およびＮｏｍｅｘ（登録商標）など）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリシロキサン（ポリジメチルシロキサン、ジメチルシロキサン／ビニルメチルシロキサンコポリマー、ビニルジメチルシロキサン末端ポリ（ジメチルシロキサン））、エラストマー、エポキシポリマー、ポリ尿素、アルキド、セルロースポリマー（エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、およびセルロースアセテートブチレートなど）、ポリ（エチレンオキシド）などのポリエーテルおよびグリコール（ポリ（エチレングリコール）としても知られる）、ポリ（プロピレンオキシド）（ポリ（プロピレングリコール）としても知られる）、ならびにエチレンオキシド／プロピレンオキシドコポリマー、アクリルラテックスポリマー、ポリエステルアクリレートオリゴマーおよびポリマー、ポリエステルジオールジアクリレートポリマー、ならびにＵＶ硬化性樹脂、が挙げられる。
エラストマー骨格を有するプレポリマーを使用することもできる。Ｎ個のエラストマー骨格を有する好適なプレポリマーの例としては、ポリエーテル、ポリブタジエン、フルオロエラストマー、ペルフルオロエラストマー、エチレン／アクリルコポリマー、エチレンプロピレンジエンターポリマー、ニトリル、ポリチオラミン、ポリシロキサン、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
エラストマープレポリマーは、任意の好適なエラストマープレポリマーを含み得る。エラストマー骨格を有する好適なプレポリマーの例としては、ポリエーテル、ポリブタジエン、フルオロエラストマー、ペルフルオロエラストマー、エチレン／アクリルコポリマー、エチレンプロピレンジエンテルポリマー、ニトリル、ポリチオラミン、ポリシロキサン、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、イソプレン、ネオプレン、ポリスルフィド、ポリチオエーテル、シリコーン、スチレンブタジエン、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。エラストマープレポリマーは、例えば、ポリメチルヒドロシロキサン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチルヒドロシロキサン、ポリジエチルシロキサン、または上記のうちのいずれかの組み合わせなどのポリシロキサンを含み得る。エラストマープレポリマーは、シラノール基などのアミン基およびイソシアネート基との反応性が低い末端官能基を含み得る。エラストマープレポリマーは、例えば、シラノール末端ポリジメチルシロキサンプレポリマーなどのシラノール末端ポリシロキサンプレポリマーなどのポリジメチルシロキサンプレポリマーを含み得る。
化学的に耐性のある骨格を有するプレポリマーの例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンジフルオライド、ポリエチレンテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレンプロピレン、ペルフルオロアルコキシ、エチレンクロロトリフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ素化エチレンプロピレンポリマーポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレン、フッ素化エチレンプロピレン、ポリスルホン、ポリアリエーテルスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリールスルホン、ポリベンズイミダゾール、ポリアミド、液晶ポリマー、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
耐薬品性が要求される部品については、硫黄含有骨格を有するプレポリマーを使用することができる。耐薬品性は、洗浄溶媒、燃料、油圧流体、潤滑剤、油、および／または塩スプレーに関し得る。耐薬品性とは、水分および温度などの大気条件への曝露後、および洗浄溶媒、燃料、油圧流体、潤滑剤、および／または油などの化学物質への曝露後、許容可能な物理的特性および機械的特性を維持する部品の能力を指す。一般に、化学的に耐性のある部品は、７０℃で７日間化学物質に浸漬した後、２５％未満、２０％未満、１５％未満、または１０％未満の膨潤率を呈し、膨潤率は、ＥＮ ＩＳＯ １０５６３に従って判定される。
硫黄含有骨格を有するプレポリマーの例としては、ポリチオエーテル、ポリスルフィド、硫黄含有ポリホルマール、モノスルフィド、または上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
耐薬品性を呈するプレポリマー骨格は、高い硫黄含有量を有し得る。例えば、硫黄含有プレポリマー骨格は、１０重量％超、１２重量％超、１５重量％超、１８重量％超、２０重量％超、または２５重量％超の硫黄含有量を有し得、重量％は、プレポリマー骨格の総重量に基づく。化学的に耐性のあるプレポリマー骨格は、例えば、１０重量％～２５重量％、１２重量％～２３重量％、１３重量％～２０重量％、または１４重量％～１８重量％の硫黄含有量を有し得、重量％は、プレポリマー骨格の総重量に基づく。
共反応性組成物は、反応性モノマーまたは反応性モノマーの組み合わせを含み得る。
共反応性モノマーは、プレポリマーおよび／または別のモノマーに対して反応性の官能基を含み得る。
反応性モノマーは、例えば、１，０００Ｄａ未満、８００Ｄａ未満、６００Ｄａ未満、５００Ｄａ未満、４００Ｄａ未満、または３００Ｄａ未満の分子量を有し得る。モノマーは、例えば、１００Ｄａ～１，０００Ｄａ、１００Ｄａ～８００Ｄａ、１００Ｄａ～６００Ｄａ、１５０Ｄａ～５５０Ｄａ、または２００Ｄａ～５００Ｄａの分子量を有し得る。モノマーは、１００Ｄａ超、２００Ｄａ超、３００Ｄａ超、４００Ｄａ超、５００Ｄａ超、６００Ｄａ超、または８００Ｄａ超の分子量を有し得る。
反応性モノマーは、２つまたは２つより多く、例えば、２～６つ、２～５つ、または２～４つの反応性官能基を有し得る。反応性モノマーは、２つ、３つ、４つ、５つ、または６つの官能基を有し得る。反応性モノマーは、例えば、２～６つ、２～５つ、２～４つ、２～３つ、２．１～２．８つ、または２．２～２．６つの平均の反応性官能基を有し得る。
反応性モノマーは、例えば、チオール、アルケニル、アルキニル、エポキシ、イソシアネート、マイケル受容体、マイケル供与体、ヒドロキシル、アミン、シラノール、ポリアルコキシシリル、または他の好適な反応性官能基などの任意の好適な官能基を含み得る。
反応性モノマーは、例えば、ポリチオール、ポリアルケニル、ポリアルキニル、ポリエポキシド、多官能性マイケル受容体、多官能性マイケル供与体、ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミン、多官能性シラノール、多官能性ポリアルコキシシリル、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
反応性モノマーは、多官能化剤または多官能化剤の組み合わせを含み得る。
多官能化剤は、硬化ポリマーマトリックスの架橋密度を増加させるために組成物中に含まれ得る３つまたは３つより多くの官能基の官能性を有し得る。多官能化剤は、反応性プレポリマーおよび／または反応性モノマーに対して反応性の官能基を含み得る。
多官能化剤は、例えば、３～５つまたは３～４つなどの３～６つの、平均の官能基を含み得る。多官能化剤は、３つ、４つ、５つ、６つ、または上記のうちのいずれかの組み合わせの官能基を有し得る。
多官能化剤は、例えば、ポリチオール、ポリアルケニル、ポリアルキニル、ポリエポキシド、多官能性マイケル受容体、多官能性マイケル供与体、ポリイソシアネート、ポリオール、ポリアミン、多官能性シラノール、多官能性ポリアルコキシシリル、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
反応性プレポリマーおよび反応性モノマーなどの反応性化合物は、２つまたは２つより多くの反応性官能基などの１つまたは１つより多くの反応性官能基を含み得る。
共反応性組成物では、第１の共反応性化合物は、１つ以上の第１の官能基を含み得、第２の共反応性化合物は、１つ以上の第１の官能基の各々が、１つ以上の第２の官能基の各々に対して反応性である、１つ以上の第２の官能基を含み得る。１つ以上の第１の官能基の各々は、同一であり得るか、または第１の官能基の少なくともいくつかは、他の第１の官能基と異なり得る。１つ以上の第２の官能基の各々は、同一であり得るか、または第２の官能基の少なくともいくつかは、他の第２の官能基と異なり得る。
共反応性組成物は、少なくとも１種の第３の共反応性化合物を含み得、少なくとも１種の第３の共反応性化合物は、２つ以上の第３の官能基などの１つ以上の第３の官能基を含み得る。１つ以上の第３の官能基の各々は、同一であり得るか、または第３の官能基の少なくともいくつかは、他の第３の官能基と異なり得る。１つまたは１つより多くの第３の官能基の各々は、１つまたは１つより多くの第１の官能基の各々に対して反応性であり得、１つまたは１つより多くの第３の官能基の各々は、１つまたは１つより多くの第２の官能基の各々に対して反応性であり得、１つまたは１つより多くの第３の官能基の各々は、１つまたは１つより多くの第１の官能基の各々および１つまたは１つより多くの第２の官能基の各々に対して反応性であり得るか、あるいは１つまたは１つより多くの第３の官能基のうちの少なくとも１つは、１つまたは１つより多くの第１の官能基のうちの少なくとも１つに対して反応性であり得、１つまたは１つより多くの第３の官能基のうちの少なくとも１つは、１つまたは１つより多くの第２の官能基のうちの少なくとも１つに対して反応性である。
例えば、第１の官能基は、チオール基であり得、第２の官能基は、チオール基、アルケニル基、アルキニル基、エポキシ基、マイケル受容体基、イソシアネート基、または上記のうちのいずれかの組み合わせであり得る。これらの硬化化学は、長い可使時間または有用な作業時間と、高速硬化速度とのバランスを提供するように適合させ得る。
共反応性組成物を被着させる自動化された方法は、高速硬化化学などの他の硬化化学と共に使用することを容易にし得る。
高速硬化化学とは、共反応性化合物が５分未満、４分未満、３分未満、２分未満、１分未満、４５秒未満、３０秒未満、１５秒未満、または５秒未満のゲル化時間を有する化学を指す。共反応性化合物は、例えば、０．１秒～５分、０．２秒～３分、０．５秒～２分、１秒～１分、または２秒～４０秒のゲル化時間を有し得る。ゲル化時間は、共反応性化合物を混合した後、共反応性化合物が手で攪拌することができなくなるまでの時間である。
有用な高速硬化化学の例としては、ヒドロキシル／イソシアネート、アミン／イソシアネート、エポキシ／エポキシ、およびマイケル受容体／マイケル受容体反応が挙げられる。
したがって、第１の官能基は、イソシアネートを含み得、第２の官能基は、ヒドロキシル基、アミン基、またはこれらの組み合わせを含み得る。
第１の官能基は、エポキシ基を含み得、第２の官能基は、エポキシ基を含み得る。
第１の官能基は、マイケル受容体基を含み得、第２の官能基は、マイケル受容体基を含み得る。
第１の官能基は、飽和官能基であり得、第２の官能基は、不飽和官能基であり得る。第１の官能基および第２の官能基の各々は、飽和官能基を含み得る。第１の官能基および第２の官能基の各々は、不飽和官能基を含み得る。飽和官能基とは、反応性二重結合を有しない官能基を指す。飽和官能基の例としては、チオール基、ヒドロキシル基、第一級アミン基、第二級アミン基、およびエポキシ基が挙げられる。不飽和官能基とは、反応性二重結合を有する基を指す。不飽和官能基の例としては、アルケニル基、マイケル受容体基、イソシアネート基、非環式カーボネート基、アセトアセテート基、カルボン酸基、ビニルエーテル基、（メタ）アクリレート基、およびマロネート基が挙げられる。
第１の官能基は、カルボン酸基であり得、第２の官能基は、エポキシ基であり得る。
第１の官能基は、（メタ）アクリレート基、マレイン酸基、またはフマル酸基などのマイケル受容体基であり得、第２の官能基は、第一級アミン基または第二級アミン基であり得る。
第１の官能基は、イソシアネート基であり得、第２の官能基は、第一級アミン基、第二級アミン基、ヒドロキシル基、またはチオール基であり得る。
第１の官能基は、環状カーボネート基、アセトアセテート基、またはエポキシ基であり得、第２の官能基は、第一級アミン基または第二級アミン基であり得る。
第１の官能基は、チオール基であり得、第２の官能基は、アルケニル基、ビニルエーテル基、または（メタ）アクリレート基であり得る。
第１の官能基は、（メタ）アクリレート基、シアノアクリレート、ビニルエーテル、ビニルピリジン、またはα、β不飽和カルボニル基などの、マイケル受容体基であり得、第２の官能基は、マロン酸基、アセチルアセトネート、ニトロアルカン、または他の活性アルケニル基であり得る。
第１の官能基は、チオール基であり得、第２の官能基は、アルケニル基、エポキシ基、イソシアネート基、アルキニル基、またはマイケル受容体基であり得る。
第１の官能基は、マイケル供与体基であり得、第２の官能基は、マイケル受容体基であり得る。
第１の官能基および第２の官能基の両方は、チオール基であり得る。
第１の官能基および第２の官能基の両方は、アルケニル基であり得る。
第１の官能基および第２の官能基の両方は、（メタ）アクリレート基などのマイケル受容体基であり得る。
第１の官能基はアミンであり得、第２の官能基は、エポキシ基、イソシアネート基、アクリロニトリル、エステルおよび無水物を含むカルボン酸、アルデヒド、またはケトンから選択され得る。
好適な共反応性官能基は、例えば、Ｎｏｏｍｅｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＸＩＩＩｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａｔｈｅｎｓ，１９８７，ｐａｇｅ ２５１、およびＴｉｌｌｅｔら，Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，３６（２０１１），１９１－２１７に記載されている。
官能基は、例えば、６０℃未満、５０℃未満、４０℃未満、３０℃未満、または２０℃未満の温度で共反応するように選択され得る。官能基は、例えば、２０℃超、３０℃超、４０℃超、または５０℃超の温度で共反応するように選択され得る。官能基は、例えば、２０℃～２５℃、２０℃～３０℃、２０℃～４０℃、または２０℃～５０℃の温度で共反応するように選択され得る。
これらの共反応性化学物質のいずれかの硬化速度を、共反応性組成物中に適切な触媒または触媒の組み合わせを含むことによって変更することができる。
モノマー、オリゴマー、またはプレポリマーを、好適な末端反応性基を含むように修飾することができる。例えば、市販のモノマー、オリゴマー、またはプレポリマーを、所望の反応性官能基と、モノマー、オリゴマー、またはプレポリマーに対して反応性の基と、を含む化合物と反応させて、好適な反応性官能基を有する共反応性化合物を提供することができる。
共反応性組成物は、熱硬化性組成物であり、硬化されて熱硬化性物質を形成すると、硬化された熱硬化性組成物は、溶融温度または結晶化温度を呈さないことを意味する。熱可塑性材料は、溶融温度および結晶化温度を呈するであろう。
三次元印刷装置のノズルから押し出し成形された場合、共反応性組成物は、２５ｍｍ径の平行プレート主軸、１Ｈｚの振動周波数および０．３％の振幅で、ならびに２５℃のレオメータープレート温度で、Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ ＭＣＲ ３０２レオメーターを使用して測定すると、例えば、２００ｃＰ～５００，０００，０００ｃＰ、２００ｃＰ～２５０，０００，０００ｃＰ、２００ｃＰ～１００，０００，０００ｃＰ、２００ｃＰ～５０，０００，０００ｃＰ、または２００ｃＰ～１０，０００，０００ｃＰの粘度を有し得る。共反応性組成物は、２５ｍｍ径の平行プレート主軸、１Ｈｚの振動周波数および０．３％の振幅で、ならびに２５℃のレオメータープレート温度で、Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ ＭＣＲ ３０２レオメーターを使用して測定すると、例えば、２００ｃＰ超、１，０００ｃＰ超、１０，０００超、１００，０００ｃＰ超、１，０００，０００ｃＰ超、１０，０００，０００ｃＰ超、または１００，０００，０００ｃＰ超の押し出し粘度を有し得る。共反応性組成物は、２５ｍｍ径の平行プレート主軸、１Ｈｚの振動周波数および０．３％の振幅で、ならびに２５℃のレオメータープレート温度で、Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ ＭＣＲ ３０２レオメーターを使用して測定すると、例えば、５００，０００，０００ｃＰ未満、２５０，０００，０００ｃＰ未満、１００，０００，０００ｃＰ未満、１０，０００，０００ｃＰ未満、１，０００，０００ｃＰ未満、１００，０００ｃＰ未満、１０，０００ｃＰ未満、または１，０００ｃＰ未満の押し出し粘度を有し得る。
共反応性組成物は、例えば、５分未満、４分未満、３分未満、２分未満、１分未満、４５秒未満、３０秒未満、１５秒未満、または５秒未満の高速ゲル化時間を有し得る。共反応性組成物は、例えば、０．１秒～５分、０．２秒～３分、０．５秒～２分、１秒～１分、または２秒～４０秒の高速ゲル化時間を有し得る。ゲル化時間とは、共反応性成分を混合した後、共反応性組成物が手で攪拌することができなくなるまでの時間を指す。
共反応性組成物は、例えば、１０分～４０分、または２０分～３０分などの、５分～６０分の中間のゲル化時間を有し得る。
共反応性組成物は、例えば、６０分超、２時間超、４時間超、６時間超、または１２時間超の長いゲル化時間を有し得る。
共反応性組成物は、例えば、２分未満、４分未満、６分未満、８分未満、１０分未満、２０分未満、または３０分未満の不粘着時間を有し得る。
共反応性組成物は、例えば、２分未満、４分未満、６分未満、８分未満、１０分未満、２０分未満、３０分未満、１時間未満、５時間未満、または１０時間未満のショア１０Ａの硬度までの時間を有し得る。共反応性組成物は、例えば、２分超、３０分超、１時間超、または５時間超のショア１０Ａの硬度までの時間を有し得る。共反応性組成物は、例えば、２分～１０時間、５分～５時間、または３０分～３時間のショア１０Ａの硬度までの時間を有し得る。
共反応性組成物の特性は、堆積された共反応性組成物が、堆積されたときに意図された形状を維持するように選択され得る。例えば、共反応性組成物は、高粘度および／または低硬化率を有し、意図された堆積形状を維持することができ、低粘度共反応性組成物は、高速硬化率および／または高速ゲル化時間を有し、意図された堆積形状を維持することができる。
共反応性組成物の特性は、共反応性組成物を混ぜ合わせ、混合し、かつ押し出し成形するために使用される三次元印刷装置の機械的特性と適合するように選択され得る。例えば、高粘度を有する共反応性組成物については、より高圧のポンプならびにより堅牢な混合器およびノズルが適切であろう。
低温可撓性を示す部品の一部分を形成するための共反応性組成物は、例えば、低ガラス転移温度を有するプレポリマーを含み得る。
低膨潤率を呈する部品の一部分を形成するための共反応性組成物は、例えば、高架橋密度を含み得る。
加水分解安定性を呈する部品の一部分を形成するための共反応性組成物は、例えば、シリコーン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリチオエーテル、ポリスルフィド、ポリホルマール、ポリブタジエン、特定のエラストマー、および上記のうちのいずれかの組み合わせ、ならびに高架橋密度を有する組成物などのプレポリマーを含み得る。
高温耐性を呈する部品の一部分を形成するための共反応性組成物は、例えば、シリコーン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリチオエーテル、ポリスルフィド、ポリホルマール、ポリブタジエン、特定のエラストマー、および上記のうちのいずれかの組み合わせ、ならびに高架橋密度を有する組成物などのプレポリマーを含み得る。
高引張強度を呈する部品の一部分を形成するための共反応性組成物は、例えば、シリコーンおよびポリブタジエンなどのエラストマープレポリマー、高架橋密度を有する組成物、無機充填材、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
高伸長率を呈する部品の一部分を形成するための共反応性組成物は、例えば、シリコーンおよびポリブタジエンなどのエラストマープレポリマー、高架橋密度を有する組成物、無機充填材、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
基質結合またはプライマーコーティングへの結合を呈する部品の一部分を形成するための共反応性組成物は、例えば、有機官能性アルコキシシラン、フェノール樹脂、加熱処理されたフェノール樹脂、ならびに上記、チタネート、部分加水分解されたアルコキシシラン、またはこれらの組み合わせのうちのいずれかの組み合わせなどの接着促進剤を含み得る。
層間接着を呈する部品の一部分を形成するための共反応性組成物は、例えば、接着促進剤、隣接層内の化合物に対して反応性である未反応官能基、およびこれらの組み合わせを含み得る。
高速不粘着時間を呈する共反応性組成物は、例えば、高速硬化化学を有する共反応性剤、化学線によって硬化可能な系、触媒、および上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
ショア１０Ａの硬度までの高速時間を呈する共反応性組成物は、例えば、高速硬化化学を有する共反応性剤、化学線によって硬化可能な系、触媒、および上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
導電性、ＥＭＩ／ＲＦＩ遮蔽、および／または静電気放散性を呈する部品の一部分を形成するための共反応性組成物は、例えば、導電性充填材または導電性充填材の組み合わせを含み得る。
共反応性組成物は、第１の成分と第２の成分とを混ぜ合わせ、混合することによって調製され得る。共反応性組成物は、触媒および／または硬化開始剤の不在下または存在下で第２の化合物と反応することができる第１の化合物を含み得る。
第１の成分または第２の成分などの成分は、２つの共反応性化合物を含んでもよく、１つまたは１つより多くの反応性化合物を含んでもよく、あるいは反応性化合物を含まなくてもよい。例えば、成分は、好適な触媒と混ぜ合わされない限り、または活性化光開始剤と混ぜ合わされない限り、反応しない２つの共反応性化合物を含み得る。別の例として、成分は、互いに対して共反応性ではないが、別の成分中の反応性化合物に対して反応性である、１つまたは１つより多くの反応性化合物を含み得る。として、成分は、いかなる反応性成分も含有しなくてもよいが、代わりに、触媒、硬化開始剤、および添加剤を含み得る。
共反応性組成物は、第１の反応性化合物を含む第１の成分と第２の反応性化合物を含む第２の成分とを混ぜ合わせ、混合することによって調製され得、第１の反応性化合物は、第２の反応性化合物に対して反応性である。第１の成分および第２の成分は、独立して、好適な触媒および／または硬化開始剤を含んでいてもいなくてもよい。第１の反応性化合物と第２の反応性化合物との間の反応は、５０℃未満、４０℃未満、３０℃未満、２５℃未満、２０℃未満、または１５℃未満の温度で行われ得る。反応は、触媒または硬化開始剤の非存在下で行われ得る。反応は、好適な触媒および／または好適な活性化硬化開始剤の存在下で行われ得る。例えば、好適な触媒もしくは好適な硬化開始剤を、第１の成分も第２の成分もいずれも含まないことが可能であるか、第１の成分もしくは第２の成分の両方が含み得るか、または第１の成分もしくは第２の成分の一方が含み得る。
共反応性組成物は、第１の反応性化合物および第２の反応性化合物を含む第１の成分であって、第１の反応性化合物および第２の反応性化合物は、触媒または活性化硬化開始剤と混ぜ合わされない限り、５０℃未満の温度で共反応性でない、第１の成分と、好適な触媒または好適な硬化開始剤を含む第２の成分と、を混ぜ合わせ、混合することによって調製され得る。
第１の成分および／または第２の成分は、好適な触媒および／または好適な硬化開始剤を含み得る。
共反応性組成物は、触媒または触媒の組み合わせを含み得る。
触媒または触媒の組み合わせは、第１の化合物と第２の化合物との反応などの共反応性組成物中の共反応物の反応を触媒するように選択され得る。適切な触媒は、硬化化学に依存するであろう。例えば、チオール／エンまたはチオール／エポキシは、アミン触媒を含み得る。
触媒は、潜在性触媒または潜在性触媒の組み合わせを含み得る。潜在性触媒には、例えば、物理的機構および／または化学的機構によって放出されるかまたは活性化されるまで、ほとんどまたはまったく活性を有さない触媒が含まれる。潜在性触媒は、構造内に含有され得るか、または化学的にブロックされ得る。制御放出触媒は、紫外線、熱、超音波、または水分に曝露すると触媒を放出し得る。潜在性触媒は、コアシェル構造内に隔離されるか、または結晶性もしくは半結晶性ポリマーのマトリックス内に捕捉され得、触媒は、経時的に、または活性化時、熱エネルギーもしくは機械的エネルギーの印加によるなどして、封入体から拡散し得る。
潜在性触媒を含む共反応性組成物は、潜在性共反応性組成物と称され得る。潜在性触媒は、潜在性共反応性組成物を、例えば、化学線などのエネルギー、熱エネルギー、および／または剪断力などの機械的エネルギーに曝露することによって活性化され得る。
共反応性組成物は、暗硬化触媒または暗硬化触媒の組み合わせを含み得る。暗硬化触媒とは、電磁エネルギーに曝露されることなくフリーラジカルを生成することができる触媒を指す。暗硬化触媒としては、例えば、金属錯体および有機ペルオキシド、トリアルキルボラン錯体、およびペルオキシド－アミンレドックス開始剤の組み合わせが挙げられる。暗硬化触媒を、光重合開始剤と併せて、または光重合開始剤とは独立して使用することができる。
チオール／チオール硬化化学に基づく共反応性組成物は、チオール／チオール重合反応を開始するための硬化活性剤または硬化活性剤の組み合わせを含み得る。硬化活性剤は、例えば、第１の化合物および第２の化合物の両方が、チオール末端ポリスルフィドプレポリマーなどのチオール末端硫黄含有プレポリマーを含む組成物で使用され得る。
硬化活性剤は、末端メルカプタン基を酸化してジスルフィド結合を形成することができる酸化剤を含み得る。好適な酸化剤の例としては、鉛ジオキシド、マンガンジオキシド、カルシウムジオキシド、ナトリウムペルボレートモノハイドレート、カルシウムペルオキシド、亜鉛ペルオキシド、およびジクロメートが挙げられる。
硬化活性剤は、金属オキシドなどの無機活性剤、有機活性剤、またはこれらの組み合わせを含み得る。
チオール／チオール硬化化学に基づく共反応性組成物は、硬化促進剤または硬化促進剤の組み合わせを含み得る。硬化促進剤は、硫黄供与体として作用して、チオール末端ポリスルフィドプレポリマーの末端チオール基と反応することができる活性硫黄断片を生成することができる。好適な硬化促進剤の例としては、チアゾール、チウラム、スルフェンアミド、グアニジン、ジチオカルバメート、キサンテート、チオ尿素、アルデヒドアミン、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
共反応性組成物は、熱活性化フリーラジカル反応開始剤または化学線によって活性化されたフリーラジカル反応開始剤などの１つまたは１つより多くのフリーラジカル反応開始剤を含み得る。
共反応性組成物は、チオール／エンおよびエン／エン硬化化学に基づく共反応性組成物などの化学線によって硬化可能であり得る。可視光線または紫外線によって硬化可能である共反応性組成物は、光重合開始剤または光重合開始剤の組み合わせを含み得る。
共反応性組成物は、光開始剤または光開始剤の組み合わせを含み得る。光開始剤は、α線、γ線、Ｘ線、ＵＶＡ、ＵＶＡ、およびＵＶＣスペクトルを含む紫外（ＵＶ）線、可視光、青色光、赤外線、近赤外線、または電子ビームなどの照射時に、光重合開始剤からの開始種を生成するのに有効なエネルギーを印加することができる化学線によって活性化され得る。例えば、光開始剤は、ＵＶ光開始剤であり得る。
好適なＵＶ光開始剤の例としては、α－ヒドロキシケトン、ベンゾフェノン、α，α－ジエトキシアセトフェノン、４，４－ジエチルアミノベンゾフェノン、２，２－ジメトキシ－２－フェニルアセトフェノン、４－イソプロピルフェニル２－ヒドロキシ－２－プロピルケトン、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、イソアミルｐ－ジメチルアミノベンゾエート、メチル４－ジメチルアミノベンゾエート、メチルＯ－ベンゾイルベンゾエート、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オン、２－イソプロピルチオキサントン、ジベンゾスベロン、２，４，６－トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビシクロホスフィンオキシド、ベンゾフェノン光開始剤、オキシム光開始剤、ホスフィンオキシド光開始剤、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
共反応性組成物は、熱活性化フリーラジカル反応開始剤を含み得る。熱活性化フリーラジカル開始剤は、例えば、２５℃超または４０℃超の温度などの高温で活性化され得る。
好適な熱活性化フリーラジカル開始剤の例としては、有機ペルオキシ化合物、アゾビス（有機ニトリル）化合物、Ｎ－アシルオキシアミン化合物、Ｏ－イミノ－イソ尿素化合物、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。熱重合開始剤として使用され得る好適な有機ペルオキシ化合物の例としては、ターシャリブチルペルオキシ２－エチルヘキシルカーボネートおよびターシャリブチルペルオキシイソプロピルカーボネートなどのペルオキシモノカーボネートエステル、１，１－ジ－（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサンなどのペルオキシケタル、ジ（２－エチルヘキシル）ペルオキシジカーボネート、ジ（セカンダリブチル）ペルオキシジカーボネート、およびジイソプロピルペルオキシジカーボネートなどのペルオキシジカーボネートエステル、２，４－ジクロロベンゾイルペルオキシド、イソブチリルペルオキシド、デカノイルペルオキシド、ラウリルペルオキシド、プロピオニルペルオキシド、アセチルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、およびｐ－クロロベンゾイルペルオキシドなどのジアシルペルオキシド、ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシピバレート、ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシオクチレート、およびｔｅｒｔ－ブチルペルオキシイソブチレートなどのペルオキシエステル、メチルエチルケトンペルオキシド、アセチルシクロヘキサンスルホニルペルオキシド、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。好適な熱重合開始剤の他の例としては、２，５－ジメチル－２，５－ジ（２－エチルヘキサノイルペルオキシ）ヘキサン、および／または１，１－ビス（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサンが挙げられる。熱重合開始剤として使用され得る好適なアゾビス（有機ニトリル）化合物の例としては、アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’－アゾビス（２－メチル－ブタンニトリル）、および／またはアゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）が挙げられる。
共反応性組成物は、成分は、例えば、触媒、重合開始剤、接着促進剤、反応性希釈剤、可塑剤、充填材、着色剤、光色剤、レオロジー改質剤、硬化活性剤および促進剤、腐食抑制剤、難燃剤、紫外線安定剤、熱安定剤、雨浸食防止剤、または上記のうちのいずれかの組み合わせなどの１つまたは１つより多くの添加剤を含み得る。
共反応性組成物は、接着促進剤または接着促進剤の組み合わせを含み得る。接着促進剤は、金属、複合材、ポリマー、もしくはセラミック表面などの下地基材、またはプライマーコーティングもしくは他のコーティング層などのコーティングへの共反応性組成物の接着を増強し得る。接着促進剤は、充填材およびビークル部品の他の層への接着を増強し得る。
接着促進剤としては、フェノール接着促進剤、フェノール接着促進剤の組み合わせ、有機官能性シラン、有機官能性シランの組み合わせ、または上記のうちのいずれかの組み合わせを挙げることができる。有機官能性アルコキシシランは、アミン官能性アルコキシシランであり得る。オルガノ基は、例えば、チオール基、アミン基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アルキニル基、アルケニル基、イソシアネート基、またはマイケル受容体基から選択され得る。
フェノール接着促進剤は、加熱処理されたフェノール系樹脂、未加熱処理のフェノール系樹脂、またはこれらの組み合わせを含み得る。好適な接着促進剤の例としては、Ｍｅｔｈｙｌｏｎ（登録商標）フェノール樹脂などのフェノール樹脂、およびＳｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）オルガノシランなどのエポキシ、メルカプト、またはアミン官能性シランなどのオルガノシランが挙げられる。加熱処理されたフェノール樹脂とは、モノマー、オリゴマー、および／またはプレポリマーと共反応したフェノール樹脂を指す。
フェノール接着促進剤は、フェノール樹脂と１つまたは１つより多くのチオール末端ポリスルフィドとの縮合反応の反応生成物を含み得る。フェノール接着促進剤は、チオール末端であり得る。
好適なフェノール樹脂の例としては、２－（ヒドロキシメチル）フェノール、（４－ヒドロキシ－１，３－フェニレン）ジメタノール、（２－ヒドロキシベンゼン－１，３，４－トリイル）トリメタノール、２－ベンジル－６－（ヒドロキシメチル）フェノール、（４－ヒドロキシ－５－（（２－ヒドロキシ－５－（ヒドロキシメチル）シクロヘキサ－２，４－ジエン－１－イル）メチル）－１，３－フェニレン）ジメタノール、（４－ヒドロキシ－５－（（２－ヒドロキシ－３，５－ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサ－２，４－ジエン－１－イル）メチル）－１，３－フェニレン）ジメタノール、および上記のうちのいずれかの組み合わせから合成されるものが挙げられる。好適なフェノール樹脂は、フェノールとホルムアルデヒドとの塩基触媒反応によって合成され得る。フェノール接着促進剤は、Ｄｕｒｅｚ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＭｅｔｈｙｌｏｎ（登録商標）樹脂、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）樹脂、またはＤｕｒｅｚ（登録商標）樹脂と、Ｔｈｉｏｐｌａｓｔ（登録商標）樹脂などのチオール末端ポリスルフィドと、の縮合反応の反応生成物を含み得る。Ｍｅｔｈｙｌｏｎ（登録商標）樹脂の例としては、Ｍｅｔｈｙｌｏｎ（登録商標）７５１０８（メチルロールフェノールのアリルエーテル、米国特許第３，５１７，０８２号を参照）、およびＭｅｔｈｙｌｏｎ（登録商標）７５２０２が挙げられる。Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）樹脂の例としては、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）２９１０１、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）２９１０８、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）２９１１２、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）２９１１６、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）２９００８、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）２９２０２、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）２９４０１、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）２９１５９、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）２９１８１、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）９２６００、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）９４６３５、Ｖａｒｃｕｍ（登録商標）９４８７９、およびＶａｒｃｕｍ（登録商標）９４９１７が挙げられる。Ｄｕｒｅｚ（登録商標）樹脂の例は、Ｄｕｒｅｚ（登録商標）３４０７１である。
共反応性組成物は、有機官能性アルコキシシランなどの有機官能性アルコキシシラン接着促進剤を含み得る。有機官能性アルコキシシランは、シリコン原子に結合した加水分解性基および少なくとも１つの有機官能基を含み得る。有機官能性アルコキシシランは、構造Ｒａ－（ＣＨ２）ｎ－Ｓｉ（－ＯＲ）３－ｎＲｎを有し得、式中、Ｒａは、有機官能基であり、ｎは、０、１、または２であり、Ｒは、メチルまたはエチルなどのアルキルである。有機官能基の例としては、エポキシ基、アミノ基、メタクリルオキシ基、またはスルフィド基が挙げられる。有機官能性アルコキシシランは、２つまたは２つより多くのアルコキシシラン基を有するジポダールアルコキシシラン、官能性ジポダールアルコキシシラン、非官能性ジポダールアルコキシシラン、または上記のうちのいずれかの組み合わせであり得る。有機官能性アルコキシシランは、モノアルコキシシランとジポダールアルコキシシランとの組み合わせであり得る。
Ｓｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）の商標名での好適なアミノ官能性アルコキシシランの例としては、Ｓｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）Ａ－１１００（γ－アミノプロピルトリエトキシシラン）、Ｓｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）Ａ－１１０８（γ－アミノプロピルシルセスキオキサン）、Ｓｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）Ａ－１１１０（γ－アミノプロピルトリメトキシシラン）、Ｓｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）１１２０（Ｎ－β－（アミノエチル）－γ－アミノプロピルトリメトキシシラン）、Ｓｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）１１２８（ベンジルアミノシラン）、Ｓｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）Ａ－１１３０（トリアミノ官能性シラン）、Ｓｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）Ｙ－１１６９９（ビス（γ－トリエトキシシリルプロピル）アミン）、Ｓｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）Ａ－１１７０（ビス（γ－トリメトキシシリルプロピル）アミン）、Ｓｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）Ａ－１３８７（ポリアザミド）、Ｓｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）Ｙ－１９１３９（エトキシ系ポリアザミド）、およびＳｉｌｑｕｅｓｔ（登録商標）Ａ－２１２０（Ｎ－β－（アミノエチル）－γ－アミノプロピルメチルジメトキシシラン）が挙げられる。好適なアミン官能性アルコキシシランは、例えば、Ｇｅｌｅｓｔ Ｉｎｃ．、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、およびＭｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。
共反応性組成物は、充填材または充填材の組み合わせを含み得る。充填材は、例えば、無機充填材、有機充填材、低密度充填材、伝導性充填材、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
共反応性組成物は、無機充填材または無機充填材の組み合わせを含み得る。
機械的強化を提供し、組成物のレオロジー特性を制御するために、無機充填材を含み得る。無機充填材を組成物に添加して、例えば、衝撃強度を増加させるためか、粘度を制御するためか、または硬化した組成物の電気的特性を変更するためなどの所望の物理的特性を付与し得る。
無機充填材は、カーボンブラック、カルシウムカーボネート、沈殿したカルシウムカーボネート、カルシウムヒドロキシド、水和アルミナ（アルミニウムヒドロキシド）、タルク、雲母、チタンジオキシド、アルミノシリケート、シリカ、沈殿したシリカ、ヒュームドシリカ、カーボネート、チョーク、シリケート、ガラス、金属オキシド、黒鉛、および上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
無機充填材は、共反応性組成物の他の成分に対する無機充填材の分散および適合性を促進し得る疎水性表面または親水性表面を提供するために、表面処理され得る。無機充填材としては、例えば、表面改質シリカなどの表面改質粒子を挙げることができる。シリカ粒子の表面は、例えば、シリカ粒子の表面の疎水性または親水性を調整するように改質され得る。表面改質は、粒子の分散性、粘度、硬化速度、および／または接着性に影響を及ぼし得る。
共反応性組成物は、有機充填材または有機充填材の組み合わせを含み得る。
有機充填材は、油、燃料、グリース、潤滑剤、および／または油圧流体を含む溶媒、化学物質、ならびにビークル流体に対する耐性を向上させるようになど、ビークル部品の密度を低減し、および／またはビークル部品の耐薬品性を向上させるように、選択され得る。好適な有機充填材はまた、ポリマーマトリックスへの許容可能な接着性を有し得る。有機充填材は、中実粉末もしくは粒子、中空粉末もしくは粒子、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
有機充填材は、熱可塑性物質、熱硬化性物質、またはこれらの組み合わせを含み得る。好適な熱可塑性物質および熱硬化性物質の例としては、エポキシ、エポキシアミド、ＥＴＦＥコポリマー、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリビニリデンクロライド、ポリビニルフルオライド、ＴＦＥ、ポリアミド、ポリイミド、エチレンプロピレン、ペルフルオロヒドロカーボン、フルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスチレン、ポリビニルクロライド、メラミン、ポリエステル、フェノリックス、エピクロロヒドリン、フッ素化炭化水素、ポリ環状物、ポリブタジエン、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、ポリスルフィド、ポリウレタン、イソブチレンイソプレン、シリコーン、スチレンブタジエン、液晶ポリマー、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
有機充填材としては、改質された拡張熱可塑性マイクロカプセルなどの低密度有機充填材を挙げることができる。好適な改質された拡張熱可塑性マイクロカプセルは、メラミンまたは尿素／ホルムアルデヒド樹脂の外装コーティングを含み得る。
共反応性組成物は、低密度充填材または低密度充填材の組み合わせを含み得る。
共反応性組成物は、低密度マイクロカプセルを含み得る。低密度マイクロカプセルは、熱膨張性マイクロカプセルを含み得る。
熱膨張性マイクロカプセルは、所定の温度で膨張する揮発性材料を含む中空シェルを指す。熱膨張性熱可塑性マイクロカプセルは、５μｍ～７０μｍ、いくつかの場合では１０μｍ～２４μｍ、または１０μｍ～１７μｍの平均初期粒子サイズを有し得る。「平均初期粒子サイズ」という用語は、任意の膨張前のマイクロカプセルの平均粒子サイズ（粒子サイズ分布の数値加重平均）を指す。粒子サイズ分布は、フィッシャーサブシーブサイザーを使用して、または光学検査によって判定され得る。
熱膨張性マイクロカプセルの壁を形成するのに好適な材料の例としては、ビニリデンクロライド、アクリロニトリル、スチレン、ポリカーボネート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、およびビニルアセテートのポリマー、これらのモノマーのコポリマー、ならびにポリマーとコポリマーとの組み合わせが挙げられる。架橋剤は、熱膨張性マイクロカプセルの壁を形成する材料と共に含まれ得る。
好適な熱可塑性マイクロカプセルの例としては、ＡｋｚｏＮｏｂｅｌから入手可能なＥｘｐａｎｃｅｌ（商標）ＤＥマイクロスフィアなどのＥｘｐａｎｃｅｌ（商標）マイクロカプセルが挙げられる。好適なＥｘｐａｎｃｅｌ（商標）ＤＥ微粒子の例としては、Ｅｘｐａｎｃｅｌ（商標）９２０ ＤＥ ４０およびＥｘｐａｎｃｅｌ（商標）９２０ ＤＥ ８０が挙げられる。好適な低密度マイクロカプセルは、Ｋｕｒｅｈａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからも入手可能である。
低密度マイクロカプセルなどの低密度充填材は、０．０１～０．０９の範囲内、０．０４～０．０９の範囲内、０．０４～０．０８の範囲内、０．０１～０．０７の範囲内、０．０２～０．０６の範囲内、０．０３～０．０５の範囲内、０．０５～０．０９の範囲内、０．０６～０．０９の範囲内、または０．０７～０．０９の範囲内の比重によって特徴付けられ得、比重は、ＩＳＯ ７８７－１１に従って判定される。低密度マイクロカプセルなどの低密度充填材は、０．１未満、０．０９未満、０．０８未満、０．０７未満、０．０６未満、０．０５未満、０．０４未満、０．０３未満、または０．０２未満の比重によって特徴付けられ得、比重は、ＩＳＯ ７８７－１１に従って判定される。
低密度マイクロカプセルなどの低密度充填材は、１μｍ～１００μｍの平均粒径によって特徴付けられ得、実質的に球形状を有し得る。低密度マイクロカプセルなどの低密度充填材は、例えば、ＡＳＴＭ Ｄ６９１３に従って判定されるような、１０μｍ～１００μｍ、１０μｍ～６０μｍ、１０μｍ～４０μｍ、または１０μｍ～３０μｍの平均粒径によって特徴付けられ得る。
低密度マイクロカプセルなどの低密度充填材は、メラミン樹脂などのアミノプラスト樹脂のコーティングを有する拡張マイクロカプセルまたはマイクロバルーンを含み得る。アミノプラスト樹脂によってコーティングされた粒子は、例えば、米国特許第８，９９３，６９１号に記載されている。このようなマイクロカプセルは、熱可塑性シェルに囲まれた発泡剤を含むマイクロカプセルを加熱することによって形成され得る。コーティングされていない低密度マイクロカプセルを、尿素／ホルムアルデヒド樹脂などのアミノプラスト樹脂と反応させて、粒子の外面に熱硬化性樹脂のコーティングを提供することができる。
アミノプラスト樹脂のコーティングにより、アミノプラストによってコーティングされたマイクロカプセルは、例えば、０．０２～０．０８の範囲内、０．０２～０．０７の範囲内、０．０２～０．０６の範囲内、０．０３～０．０７の範囲内、０．０３～０．０６５の範囲内、０．０４～０．０６５の範囲内、０．０４５～０．０６の範囲内、または０．０５～０．０６の範囲内の比重によって特徴付けられ得、比重は、ＡＳＴＭ Ｄ Ｄ６９１３に従って判定される。
共反応性組成物は、微粒子化酸化ポリエチレンホモポリマーを含み得る。有機充填材としては、酸化ポリエチレン粉末などのポリエチレンを挙げることができる。好適なポリエチレンは、例えば、商標名ＡＣｕｍｉｓｔ（登録商標）でＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．から、商標名Ｅｌｔｒｅｘ（登録商標）でＩＮＥＯＳから、および商標名Ｍｉｐｅｌｏｎ（登録商標）で三井化学アメリカ，Ｉｎｃ．から入手可能である。
共反応性組成物は、例えば、１重量％～９０重量％の低密度充填材、１重量％～６０重量％、１重量％～４０重量％、１重量％～２０重量％、１重量％～１０重量％、または１重量％～５重量％の低密度充填材を含み得、重量％は、組成物の総重量に基づく。
共反応性組成物は、１重量％超の低密度充填材、１．５重量％超、２重量％超、３重量％超、４重量％超、６重量％超、または１０重量％超の低密度充填材を含み得、重量％は、組成物の総重量に基づく。
共反応性組成物は、１体積％～９０体積％の低密度充填材、５体積％～７０体積％、１０体積％～６０体積％、２０体積％～５０体積％、または３０体積％～４０体積％の低密度充填材を含み得、体積％は、共反応性組成物の総体積に基づく。
共反応性組成物は、１体積％超の低密度充填材、５体積％超、１０体積％超、２０体積％超、３０体積％超、４０体積％超、５０体積％超、６０体積％超、７０体積％超、または８０体積％超の低密度充填材を含み得、体積％は、共反応性組成物の総体積に基づく。
共反応性組成物は、伝導性充填材または伝導性充填材の組み合わせを含み得る。伝導性充填材は、導電性充填材、半導体充填材、熱伝導性充填材、磁性充填材、ＥＭＩ／ＲＦＩ遮蔽充填材、静電気放散性充填材、電気活性充填材、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
共反応性組成物は、導電性充填材または導電性充填材の組み合わせを含み得る。
部品を導電性にするために、導電性充填材の濃度は、導電性粒子の伝導性ネットワークが形成される電気的パーコレーション閾値を上回り得る。電気的パーコレーション閾値が達成されると、充填材負荷の関数としての導電率の増加を、単純なべき乗則の式
σｃ＝σｆ（φ－φｃ）ｔ 式１
によって、モデル化することができ、式中、φは、充填材体積分率であり、φｃは、パーコレーション閾値であり、σｆは、充填材導電率であり、φは、複合導電率であり、ｔはスケーリング成分である。充填材は、電流の流れのために直接接触する必要はなく、伝導は、導電性充填材粒子を取り囲む結合剤の薄層間のトンネリングを介して行われ得、このトンネリング抵抗は、導電性複合材の導電率の制限因子であり得る。
伝導性充填材は、任意の好適な形状および／または寸法を有し得る。例えば、導電性充填材は、粒子、粉末、片、小板、細線、繊維、結晶、または上記のうちのいずれかの組み合わせの形態をなし得る。伝導性充填材は、異なる形状、異なる寸法、例えば、異なる熱伝導、電気伝導、磁気誘電率、電磁特性、または上記のうちのいずれかの組み合わせなどの異なる特性を有する伝導性充填材の組み合わせを含み得る。
伝導性充填材は、固体であり得るか、または伝導性材料のコーティングを有する粒子などの基材の形態をなし得る。例えば、伝導性充填材は、伝導性材料の外装コーティングを有する低密度マイクロカプセルであり得る。
導電性充填材などの好適な伝導性充填材の例としては、金属、金属合金、伝導性オキシド、半導体、炭素、炭素繊維、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
導電性充填材の他の例としては、純銀などの導電性貴金属系充填材、銀めっきされた金などの貴金属めっきされた貴金属、銀めっきされたクーパー、ニッケルまたはアルミニウム、例えば銀めっきされたアルミニウムコア粒子または白金めっきされた銅粒子などの貴金属めっきされた非貴金属、銀めっきされたガラスマイクロスフィア、貴金属めっきされたアルミニウム、または貴金属めっきされたプラスチックマイクロスフィアなどの貴金属めっきされたガラス、プラスチック、またはセラミック、貴金属めっきされた雲母、および他のこのような貴金属伝導性充填材が挙げられる。非貴金属系材料を使用することもでき、例えば、銅コーティングされた鉄粒子またはニッケルめっきされた銅などの非貴金属めっきされた非貴金属、非貴金属、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、非貴金属めっきされた非金属、例えば、ニッケルめっきされた黒鉛、およびカーボンブラックおよび黒鉛などの非金属材料を挙げることができる。導電性充填材と導電性充填材の形状との組み合わせを使用して、所望の導電率、ＥＭＩ／ＲＦＩ遮蔽効果、硬度、および特定の用途に適した他の特性を達成することができる。
導電性充填材の量および種類は、硬化したときに、０．５０Ω／ｃｍ２未満のシート抵抗（４点抵抗）、または０．１５Ω／ｃｍ２未満のシート抵抗を示す共反応性組成物を生成するように選択され得る。充填材の量および種類はまた、本開示の共反応性組成物を使用して密封された開口部に対して、１ＭＨｚ～１８ＧＨｚの周波数範囲にわたって効果的なＥＭＩ／ＲＦＩ遮蔽を提供するようにも選択され得る。
有機充填材、無機充填材、および低密度充填材を、金属または金属合金でコーティングして、伝導性充填材を提供することができる。
伝導性充填材は、グラフェンを含み得る。グラフェンは、１つの炭素原子の原子サイズに等しい厚さ、すなわち、２次元格子に配置されたｓｐ２混成炭素原子の単層を有する炭素原子で作製された密充填されたハニカム結晶格子を含む。
グラフェンは、グラフェン炭素粒子を含み得る。グラフェン炭素粒子とは、ハニカム結晶格子内に密充填されたｓｐ２結合炭素原子の１原子厚平面シートの１つまたは１つより多くの層を含む構造を有する炭素粒子を指す。積層層の平均数は、１００未満、例えば、５０未満であり得る。積層層の平均数は、２０もしくは２０未満、１０もしくは１０未満、またはいくつかの場合では５もしくは５未満などの、３０または３０未満であり得る。グラフェン炭素粒子は、実質的に平坦であり得るが、平面シートの少なくとも一部分は、実質的に湾曲し、丸まり、しわになり、または屈曲し得る。グラフェン炭素粒子は、典型的には、回転楕円体形態または等軸形態を有しない。
グラフェン炭素粒子は、例えば、３．６ｎｍまたは３．６ｎｍ未満などの、１０ｎｍもしくは１０ｎｍ未満、５ｎｍもしくは５ｎｍ未満、または４もしくは３もしくは２もしくは１ｎｍもしくはそれ未満の炭素原子層に垂直な方向で測定される厚さを有し得る。グラフェン炭素粒子は、１原子層から３、６、９、１２、２０、もしくは３０原子層まで、またはより多くの層の厚さであり得る。グラフェン炭素粒子は、炭素原子層に平行な方向で測定される、１００ｎｍ超、１００ｎｍ超～５００ｎｍ、または１００ｎｍ超～２００ｎｍなどの、少なくとも５０ｎｍの幅および長さを有し得る。グラフェン炭素粒子は、比較的高アスペクト比を有する超薄片、小板、またはシートの形態で提供され得、アスペクト比は、粒子の最長寸法と粒子の最短寸法との比であり、１０：１超などの３：１超である。
グラフェン炭素粒子は、剥離された黒鉛を含み、熱的に生成されたグラフェン炭素粒子と比較して、異なるサイズ分布、厚さ、アスペクト比、構造形態、酸素含有量、および基底面／縁部における化学的官能性などの異なる特徴を有し得る。
グラフェン炭素粒子は官能化され得る。官能化されたグラフェン炭素粒子とは、１つまたは１つより多くの有機基がグラフェン炭素粒子に共有結合しているグラフェン炭素粒子を指す。グラフェン炭素粒子は、粒子の炭素原子と、カルボン酸基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミン基、脂肪族炭化水素基、フェニル基などの他の化学部分との間の共有結合の形成によって官能化され得る。例えば、炭素質材料による官能化は、グラフェン炭素粒子上にカルボン酸基の形成をもたらし得る。グラフェン炭素粒子はまた、ディールス・アルダー付加反応、１，３－双極性環化反応、フリーラジカル付加反応、およびジアゾニウム付加反応などの他の反応によって官能化され得る。炭化水素基およびフェニル基は、さらに官能化され得る。ヒドロキシル官能基を有するグラフェン炭素粒子について、ヒドロキシル官能基は、これらの基を例えば有機イソシアネートと反応させることによって修飾および伸長され得る。
導電性およびＥＭＩ／ＲＦＩ遮蔽効果を付与するために使用される充填材を、グラフェンと組み合わせて使用することができる。
カーボンナノチューブなどの導電性非金属充填材、黒鉛化炭素繊維などの炭素繊維、および導電性カーボンブラックを、グラフェンと組み合わせて共反応性組成物で使用することもできる。
伝導性充填材は、磁性充填材または磁性充填材の組み合わせを含み得る。
磁性充填材は、軟磁性金属を含み得る。これは、磁性モールド樹脂の透磁率を向上させることができる。高バルク透磁率を有する軟磁性金属の主成分として、少なくとも１つの磁性材料を、Ｆｅ、Ｆｅ－Ｃｏ、Ｆｅ－Ｎｉ、Ｆｅ－Ａｌ、およびＦｅ－Ｓｉから選択することができる。磁性充填材は、高いバルク透過性を有する軟磁性金属であり得る。磁性充填材の例としては、パーマロイ（ＦｅＮｉ合金）、スーパーパーマロイ（ＦｅＮｉＭｏ合金）、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ合金）、ＦｅＳｉ合金、ＦｅＣｏ合金、ＦｅＣｒ合金、ＦｅＣｒＳｉ合金、ＦｅＮｉＣｏ合金、およびＦｅが挙げられる。磁性充填材の他の例としては、鉄系粉末、鉄－ニッケル系粉末、鉄粉末、フェライト粉末、アルニコ粉末、Ｓｍ２Ｃｏ１７粉末、Ｎｄ－Ｂ－Ｆｅ粉末、バリウムフェライトＢａＦｅ２Ｏ４、ビスマスフェライトＢｉＦｅＯ３、クロムジオキシドＣｒＯ２、ＳｍＦｅＮ、ＮｄＦｅＢ、およびＳｍＣｏが挙げられる。
磁性充填材の表面は、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇなどの金属オキシドの絶縁コーティング、または分散、接着、および絶縁性能を向上させるための有機材料を有し得る。
グラフェンおよび黒鉛以外の伝導性充填材として使用するための炭素質材料の例としては、例えば、黒鉛化カーボンブラック、カーボンファイバーおよび繊維、気相成長カーボンナノファイバー、金属コーティングカーボンファイバー、単壁および多壁ナノチューブを含むカーボンナノチューブ、フラーレン、活性炭、カーボンファイバー、膨張黒鉛、膨張可能な黒鉛、黒鉛オキシド、中空カーボン球、ならびにカーボンフォームが挙げられる。
伝導性充填材は、半導体または半導体の組み合わせを含み得る。
好適な半導体材料の例としては、ナノ粒子、ナノロッド、ナノワイヤ、ナノチューブ、およびナノシートなどの半導体ナノ材料、スズオキシド、アンチモンオキシド、およびインジウムオキシドなどの半導体金属オキシド、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリチオフェン、ポリ（ｐ－フェニレンスルフィド）、ポリアニリン、ポリ（ピロール）、ポリ（アセチレン）、ポリ（ｐ－フェニレンビニレン）、ポリパラフェニレン、任意の他の共役ポリマー、ならびに例えばルブレン、ペンタセン、アントラセン、および芳香族炭化水素などの５，０００Ｄａ未満の分子質量を有する半導体小分子が挙げられる。半導体ナノ材料の例としては、量子ドット、ＩＩＩ－ＶまたはＩＩ－ＶＩ半導体、Ｓｉ、Ｇｅ、ＷＳ２、ＷＳｅ２、およびＭｏＳｅｓなどの遷移金属ジカルコゲニド、グラフェンナノリボン、半導体カーボンナノチューブ、ならびにフラーレンおよびフラーレン誘導体が挙げられる。
充填材は、鋼、チタン、アルミニウム、金、銀、および上記のうちのいずれかの合金などの金属繊維を含み得る。
好適なセラミック繊維の例としては、アルミナ繊維、アルミノシリケート繊維、ボロンナイトライド繊維、シリコンカーバイド繊維、および上記のうちのいずれかの組み合わせなどの金属オキシドが挙げられる。
好適な無機繊維の例としては、炭素、アルミナ、玄武岩、カルシウムシリケート、および岩羊毛が挙げられる。
繊維は、Ｓガラス繊維、Ｅガラス繊維、ソーダ石灰シリカ繊維、玄武岩繊維、または石英繊維などのガラス繊維であり得る。ガラス繊維は、織布ガラス繊維および／または編組ガラス繊維、または不織布ガラス繊維の形態をなし得る。
繊維は、黒鉛繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、シリコンカーバイド素繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維、またはポリエチレン繊維などの炭素を含み得る。連続繊維は、チタン、タングステン、ボロン、形状記憶合金、黒鉛、シリコンカーバイド、ボロン、アラミド、ポリ（ｐ－フェニレン－２，６－ベンゾビスオキサゾール）、および上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
高温に耐えることができる繊維としては、例えば、炭素繊維、高強度ガラス（ＳｉＯ２）繊維、オキシド繊維、アルミナ繊維、セラミック繊維、金属繊維、および高温熱可塑性物質または熱硬化性物質の繊維が挙げられる。
充填材は、カーボンナノチューブを含み得る。好適なカーボンナノチューブは、厚さまたは長さ、例えば、１ｎｍ～５，０００ｎｍによって特徴付けられ得る。好適なカーボンナノチューブは、円筒形であり、フラーレンに構造的に関連し得る。好適なカーボンナノチューブは、これらのカーボンナノチューブの端部で開放またはキャップされ得る。好適なカーボンナノチューブは、例えば、９０重量％超、９５重量％超、９９重量％超、または９９．９重量％超の炭素を含み得、重量％は、カーボンナノチューブの総重量に基づく。
カーボンナノチューブは、単壁ナノチューブ（ＳＷＮＴ）および多壁ナノチューブ（ＭＷＮＴ）として、例えば、それぞれ、単一の壁を有するナノチューブおよび１つより多くの壁を有するナノチューブとして提供され得る。単壁ナノチューブでは、原子の１原子厚シート、例えば、黒鉛の１原子厚シート、すなわちグラフェンが、シームレスに巻かれてシリンダを形成する。多壁ナノチューブは、同心円状に配置されたいくつかのこのようなシリンダからなる。
多壁カーボンナノチューブは、例えば、平均して５～１５個の壁を有し得る。単壁ナノチューブは、少なくとも１ｎｍ、または少なくとも２ｎｍなどの、少なくとも０．５ｎｍの直径によって特徴付けられ得る。ＳＷＮＴは、３０ｎｍ未満、または１０ｎｍ未満などの、５０ｎｍ未満の直径を有し得る。単壁ナノチューブの長さは、少なくとも０．０５μｍ、少なくとも０．１μｍ、または少なくとも１μｍであり得る。長さは、２５ｍｍ未満などの５０ｍｍ未満であり得る。
多壁ナノチューブは、少なくとも２ｎｍ、４ｎｍ、６ｎｍ、８ｎｍ、または少なくとも９ｎｍなどの、少なくとも１ｎｍの外径によって特徴付けられる。外径は、１００ｎｍ未満、８０ｎｍ未満、６０ｎｍ未満、４０ｎｍ未満、または２０ｎｍ未満であり得る。外径は、９ｎｍ～２０ｎｍであり得る。多壁ナノチューブの長さは、５０ｎｍ未満、７５ｎｍ未満、または１００ｎｍ未満であり得る。長さは、５００μｍ未満、または１００μｍ未満であり得る。長さは、１００ｎｍ～１０μｍであり得る。多壁カーボンナノチューブは、９ｎｍ～２０ｎｍの平均外径、および／または１００ｎｍ～１０μｍの平均長さを有し得る。
共反応性組成物は、熱伝導性充填材または熱伝導性充填材の組み合わせを含む。
熱伝導性充填材としては、例えば、ボロンナイトライド、シリコンナイトライド、アルミニウムナイトライド、ボロンアルセニド、ダイヤモンド、黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維、グラフェン、およびグラフェン炭素粒子などの炭素化合物、アルミニウムオキシド、マグネシウムオキシド、ベリリウムオキシド、シリコンジオキシド、チタンオキシド、ニッケルオキシド、亜鉛オキシド、銅オキシド、スズオキシドなどの金属オキシド、アルミニウムヒドロキシドまたはマグネシウムヒドロキシドなどの金属ヒドロキシド、シリコンカーバイドなどのカーバイド、アゲートおよびエメリーなどの鉱物、セラミックマイクロスフェア、ムライト、シリカ、シリコンカーバイド、カルボニル鉄、セリウム（ＩＩＩ）モリブデート、銅、亜鉛、または上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
共反応性組成物は、５重量％超の伝導性充填材、１０重量％超、２０重量％超、３０重量％超、４０重量％超、５０重量％超、６０重量％超、７０重量％超、８０重量％超、９０重量％超、または９５重量％超の伝導性充填材を含み得、重量％は、共反応性組成物の総重量に基づく。共反応性組成物は、５重量％未満の伝導性充填材、１０重量％未満、２０重量％未満、３０重量％未満、４０重量％未満、５０重量％未満、６０重量％未満、７０重量％未満、８０重量％未満、９０重量％未満、または９５重量％未満の伝導性充填材を含み得、重量％は、共反応性組成物の総重量に基づく。共反応性組成物は、１重量％～９５重量％の伝導性充填材、５重量％～７５重量％、１０重量％～６０重量％、または２０重量％～５０重量％の伝導性充填材を有し得、重量％は、共反応性組成物の総重量に基づく。
共反応性組成物は、５体積％超の伝導性充填材、１０体積％超、２０体積％超、３０体積％超、４０体積％超、５０体積％超、６０体積％超、７０体積％超、８０体積％超、９０体積％超、または９５体積％超の伝導性充填材を含み得、体積％は、共反応性組成物の総体積に基づく。共反応性組成物は、５体積％未満の伝導性充填材、１０体積％未満、２０体積％未満、３０体積％未満、４０体積％未満、５０体積％未満、６０体積％未満、７０体積％未満、８０体積％未満、９０体積％未満、または９５体積％未満の伝導性充填材を含み得、体積％は、共反応性組成物の総体積に基づく。共反応性組成物は、１体積％～９５体積％の伝導性充填材、５体積％～７５体積％、１０体積％～６０体積％、または２０体積％～５０体積％の伝導性充填材を有し得、体積％は、共反応性組成物の総体積に基づく。
共反応性組成物は、反応性希釈剤または反応性希釈剤の組み合わせを含み得る。反応性希釈剤を使用して、共反応性組成物の粘度を低減し得る。反応性希釈剤は、共反応性組成物の主要反応物のうちの少なくとも１つと反応することができる少なくとも１つの官能基を有する低分子量化合物であり、架橋ネットワークの一部となり得る。反応性希釈剤は、例えば、１つの官能基、または２つの官能基を有し得る。反応性希釈液を使用して、組成物の粘度を制御することができるか、または共反応性組成物中の充填材の濡れを改善することができる。
反応性希釈剤は、例えば、有機官能性ビニルエーテルまたは有機官能性ビニルエーテルの組み合わせを含み得る。反応性希釈剤は、例えば、スチレン、α－メチルスチレン、およびパラ－ビニルトルエン、ビニルアセテート、ならびに／またはｎ－ビニルピロリドンなどのビニル系希釈剤を含み得る。
共反応性組成物は、可塑剤または可塑剤の組み合わせを含み得る。可塑剤は、共反応性組成物の粘度を調整し、かつ堆積を容易にするために含まれ得る。
好適な可塑剤の例としては、フタレート、テレフタル、イソフタル、水添テルフェニル、クォーターフェニルおよびより高次のフェニルまたはポリフェニル、フタレートエステル、塩素化パラフィン、修飾ポリフェニル、キリ油、ベンゾエート、ジベンゾエート、熱可塑性ポリウレタン可塑剤、フタレートエステル、ナフタレンスルホネート、トリメリテート、アジペート、セバケート、マレエート、スルホンアミド、有機ホスフェート、ポリブテン、ブチルアセテート、ブチルセロソルブ、ブチルカルビトールアセテート、ジペンテン、トリブチルホスフェート、ヘキサデカノール、ジアリルフタレート、スクロースアセテートイソブチレート、イソオクチルタレートのエポキシエステル、ベンゾフェノン、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
共反応性組成物は、腐食抑制剤または腐食抑制剤の組み合わせを含み得る。
好適な腐食抑制剤の例としては、例えば、亜鉛ホスフェート系腐食抑制剤、リチウムオルトシリケート（Ｌｉ４ＳｉＯ４）およびリチウムメタシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３）などのリチウムシリケート腐食抑制剤、ＭｇＯ、アゾール、単量体アミノ酸、二量体アミノ酸、オリゴマーアミノ酸、アゾール、オキサゾール、チアゾール、チアゾリン、イミダゾール、ジアゾール、ピリジン、インドリジン、およびトリアジン、テトラゾール、および／またはトリルトリアゾールなどの窒素含有複素環式化合物、例えば亜鉛オキシド（ＺｎＯ）、マグネシウムオキシド（ＭｇＯ）、セリウムオキシド（ＣｅＯ２）、モリブデンオキシド（ＭｏＯ３）、および／またはシリコンジオキシド（ＳｉＯ２）を含む無機オキシド粒子などの耐食性粒子、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
共反応性組成物は、難燃剤または難燃剤の組み合わせを含み得る。難燃剤としては、無機難燃剤、有機難燃剤、またはこれらの組み合わせを挙げることができる。
好適な無機難燃剤の例としては、アルミニウムヒドロキシド、マグネシウムヒドロキシド、亜鉛ボレート、アンチモンオキシド、ヒドロマグネサイト、アルミニウムトリヒドロキシド（ＡＴＨ）、カルシウムホスフェート、チタンオキシド、亜鉛オキシド、マグネシウムカーボネート、バリウムスルフェート、バリウムボレート、カオリナイト、シリカ、アンチモンオキシド、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
好適な有機難燃剤の例としては、ハロカーボン、ハロゲン化エステル、ハロゲン化エーテル、塩素化および／または臭素化防炎剤、有機リン化合物などのハロゲンフリー化合物、有機窒素化合物、ならびに上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
共反応性組成物は、水分制御添加剤または水分制御添加剤の組み合わせを含み得る。好適な水分制御添加剤の例としては、合成ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル、カルシウムオキシド、マグネシウムオキシド、分子ふるい、無水ナトリウムスルフェート、無水マグネシウムスルフェート、アルコキシシラン、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。
共反応性組成物は、ＵＶ安定剤またはＵＶ安定剤の組み合わせを含み得る。ＵＶ安定剤としては、ＵＶ吸収剤およびヒンダードアミン光安定剤が挙げられる。好適なＵＶ安定剤の例としては、Ｃｙａｓｏｒｂ（登録商標）（Ｓｏｌｖａｙ）、Ｕｖｉｎｕｌ（登録商標）（ＢＡＳＦ）、およびＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）（ＢＡＳＦ）の商標名での製品が挙げられる。
共反応性組成物は、熱安定剤または熱安定剤の組み合わせを含み得る。熱安定剤の例としては、ペンタエリスリチルテトラキス［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］（Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０、ＢＡＳＦ）、トリエチレングリコールビス［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］（Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）２４５、ＢＡＳＦ）、３，３’－ビス［３－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオノヒドラジド］（Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＭＤ １０２４、ＢＡＳＦ）、ヘキサメチレングリコールビス［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］（Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）２５９、ＢＡＳＦ）、および３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシトルエン（Ｌｏｗｉｎｏｘ ＢＨＴ、Ｃｈｅｍｔｕｒａ）などの立体障害性フェノール系酸化防止剤が挙げられる。
共反応性組成物は、顔料および／または染料などの着色剤を含み得る。
好適な無機顔料の例としては、カドミウム、炭素、クロム、コバルト、銅、鉄オキシド、鉛、水銀、チタン、タングステン、および亜鉛を含有するものなどの金属含有無機顔料が挙げられる。例としては、ウルトラマリンブルー、ウルトラマリンバイオレット、還元タングステンオキシド、コバルトアルミネート、コバルトホスフェート、マンガンアンモニウムピロホスフェートおよび／または金属を含まない無機顔料がさらに挙げられる。特定の実施形態では、無機顔料ナノ粒子は、ウルトラマリンブルー、ウルトラマリンバイオレット、プロイセンブルー、コバルトブルー、および／または還元タングステンオキシドを含む。特定の有機顔料の例としては、インダントロン、キナクリドン、フタロシアニンブルー、銅フタロシアニンブルー、およびペリレンアントラキノンが挙げられる。
好適な顔料のさらなる例としては、全ての物理的形態および粒子カテゴリーの、黄色、褐色、赤色、および黒色の全ての色合いの酸化鉄顔料、すべての異なる無機表面処理の酸化チタン顔料、ニッケルおよびニッケルチタネートとも共沈殿したクロムオキシド顔料、有機燃焼に由来する黒色顔料（例えば、カーボンブラック）、様々なα、β、およびε結晶形態をなす、塩素化および臭素化もされた銅フタロシアニンに由来する青色および緑色顔料、鉛スルホクロメートに由来する黄色顔料、鉛ビスマスバナデートに由来する黄色顔料、鉛スルホクロメートモリブデートに由来する橙色顔料、アリールアミドに基づく有機的性質の黄色顔料、ナフトールに基づく有機的性質の橙色顔料、ジケト－ピロロ－ピロールに基づく有機的性質の橙色顔料、アゾ染料のマンガン塩に基づく赤色顔料、ベータ－オキシナフトエ酸のマンガン塩に基づく赤色顔料、赤色有機キナクリドン顔料、ならびに赤色有機アントラキノン顔料が挙げられる。
好適な染料の例としては、アクリジン、アントラキノン、アリールメタン染料、アゾ染料、フタロシアニン染料、アジン染料、インダミン、インドフェニル、オキサジン、オキサゾン、およびチアジンを含むキノン－イミン染料、チアゾール染料、サフラニン染料、フルオレン染料を含むキサンテン染料が挙げられる。好適な染料の例としては、アルシアンブルー、アルシアンイエロー、アリザリン、アリザリンレッド、アリザリンイエロー、アゾフロキシン、ビスマルクブラウンＲ、ビスマルクブラウンＹ、ブリリアントクレシルブルー、クリソイジンＲ、クリソイジンＹ、コンゴレッド、クリスタルバイオレット、エチルグリーン、フクシン酸、ゲンチアンバイオレット、ヤヌスグリーン、リッサミンファストイエロー、マラカイトグリーン、マルチウスイエロー、メルドラブルー、メタニルイエロー、メチルオレンジ、メチルレッド、ナフタレンブラック、ナフトールグリーン、ナフトールイエロー、オレンジＧ、プルプリン、ローズベンガル、スーダンＩＩ、タイタンイエロー、トロパオリンＯ、トロパオリンＯＯ、トロパオリンＯＯＯ、ビクトリアブルー、およびキシレンシアノールが挙げられる。
共反応性組成物は、化学線などの放射線への曝露度に感受性のある光色剤を含み得る。
共反応性組成物は、第１の成分および第２の成分に加えて、１つまたは１つより多くの追加の成分を混ぜ合わせ、混合することによって調製され得る。
１つまたは１つより多くの追加の成分は、任意の好適な順序で第１の成分および第２の成分と独立して混ぜ合わされ得る。例えば、１つまたは１つより多くの追加の成分は、単一の混合器内で第１の成分および第２の成分と混ぜ合わされ得る。１つまたは１つより多くの追加の成分は、第１の成分と第２の成分とが混ぜ合わされて共反応性組成物を形成した後、共反応性組成物と混ぜ合わされ得る。１つまたは１つより多くの追加の成分は、第１の成分および／または第２の成分が混ぜ合わされ、混合される前に、第１の成分およびまたは第２の成分と組み合わされ得る。
１つまたは１つより多くの追加の成分の各々は、ポンプに結合された独立したリザーバに含有され得、リザーバは、共反応性組成物を形成するために使用される他の成分の流れに結合されている。
１つまたは１つより多くの追加の成分の各々は、独立して制御され得、計量ポンプ、共反応性組成物に導入される１つまたは１つより多くの追加の成分の体積比は、連続的および／または非連続的に変化され得る。
成分は、使用時まで保存され得る最終組成物として調製され得る。
あるいは、第１の成分、第２の成分、または１つもしくは１つより多くの追加の成分などの成分を、使用時に調製することができる。成分は、２つまたは２つより多くの前駆体組成物を混ぜ合わせることによって動的に形成され得る。
図１は、別にリザーバ１１１内の２つまたは２つより多くの前駆体組成物１１２／１１３／１１４がそれぞれの計量ポンプ１１５に結合され、計量ポンプ１１５が一次リザーバ１０３に結合された例を示す。２つまたは２つより多くの前駆体組成物の体積比を制御することによって、図１に示されるように、第１の成分１０２の構成成分を形成することができ、一定に維持することができるか、または部品の製作中に動的に変化させることができる。図１では、前駆体組成物１１２／１１３／１１４の各々は、一次リザーバに直接結合されている。しかしながら、２つまたは２つより多くの前駆体組成物は、任意の好適な順序で組み合わせられ得る。
図１に示されるように、前駆体組成物を、一次リザーバ内で混ぜ合わせることができ、混ぜ合わされた前駆体組成物が混合される混合器にポンプ送給することができる。また、前駆体組成物を、一次リザーバに入る前に混ぜ合わせ、混合することもできる。また、混ぜ合わされた前駆体組成物を、一次ポンプ１０４に入る前および／または一次ポンプ１０４から出た後、ならびに第２の成分と組み合わされ、混合される前に、混ぜ合わせることができる。
動的に制御された多成分共反応性三次元印刷システムは、広範囲にわたる材料特性を有する部品を製作する能力を促進することができる。
第１の成分と第２の成分とを混合器内で混ぜ合わせ、混合して、共反応性組成物を形成した後、共反応性組成物を、ノズルを通した圧力下で押し出し成形して、押し出し成形体を形成し得る。ノズルは、任意の好適な寸法および形状を有し得る。
押し出し成形体は、部品を製作するために、基板上および／または以前に堆積した層上に、連続した層に堆積される。共反応性組成物から形成された押し出し成形体は、共反応性組成物の隣接する層の能力を促進するために完全に硬化されていない以前に堆積された層上に堆積された時点で完全には硬化されていないことが望ましい場合がある。隣接する共反応した層の間に形成された共有結合は、堅牢な界面を提供することができる。隣接する三次元印刷層が、印刷方向と平行な方向および印刷方向と直交する方向に引張強度および伸長などの等方性物性を呈することができる部品。
押し出し成形体の断面寸法および形状は、長手方向寸法において実質的に一定であり得る。押し出し成形体の断面寸法および形状は、押し出し成形体の長手方向の寸法もしくは長さに沿って、または押し出し成形体の長さに沿った異なる部分で変動し得る。このことは、形状を動的に変化させるように構成されたノズルを使用することによって、あるいは部品を製作しながらノズルを交換するかまたは切り替えることによって遂行され得る。
押し出し成形体の寸法は、ノズルの直径を制御することによって、かつ共反応性組成物の流量を調節するか否かによって調整され得る。このようにして、押し出し成形体の寸法は、製作される部品の寸法に適合するように連続的または非連続的に調整され得る。したがって、製作される部品の厚さを、堆積した押し出し成形体の厚さによって決定することができ、押し出し成形体の厚さを、ノズルの寸法によって制御することができる。製作される部品の厚さを、必ずしも複数の上層の堆積によって決定する必要はない。ノズルの寸法が変化するにつれて、流量を調整して一定の印刷速度を維持することができるか、または印刷速度を変化させて、体積流量の変化に対応することができる。
押し出し成形体は、断面プロファイル全体にわたって実質的に均質であり得る。例えば、共反応する組成物および後続の押し出し成形体を形成する１つまたは１つより多くの構成成分の量は、独立して、１％未満、０．１％未満、または０．０１％未満変動し得、パーセントとは、それぞれ、押し出し成形体の総重量または総体積に基づく、それぞれの構成成分の重量％および／または体積％を指す。
均一な断面形状を有する押し出し成形体は、長手方向の寸法において不均一であり得る。例えば、押し出し成形体を形成する構成成分は、押し出し成形体の長手方向の寸法または長さに沿って均質であり得るか、あるいは押し出し成形体の全長に沿って、または押し出し成形体の異なる長手方向の部分において変動し得る。
押し出し成形体は、共押し出し成形体であり得る。構造化押し出し成形体とは、押し出し成形体を形成する構成成分が、共押し出し成形体の断面形状内で不均一である押し出し成形体を指す。例えば、共反応する組成物および後続の押し出し成形体を形成する１つまたは１つより多くの構成成分の量は、独立して、１％超、２％超、５％超、または１０％超変動し得、パーセントとは、それぞれ、共押し出し成形体の総重量または総体積に基づく、それぞれの構成成分の重量％および／または体積％を指す。
例えば、共押し出し成形体断面の１つの部分は、１つの共反応性組成物を有し得、共押し出し成形体断面の別の部分は、異なる共反応性組成物を有し得る。差異は、２つの異なる部分における構成成分のうちの１つまたは１つより多くの濃度であり得る。例えば、ある部分は、別の部分よりも高い濃度の充填材、または共反応性成分のうちの１つを有し得る。
あるいは、または加えて、差異は、構成成分のうちの１つもしくは１つより多くの種類、および／または構成成分のうちの１つもしくは１つより多くの不在であり得る。例えば、共押し出し成形体の一方の部分は、第１の骨格を有する共反応性プレポリマーを有し得、他方の部分は、異なるポリマー骨格を有する共反応性プレポリマーを有し得る。２つの異なる部分は、異なる硬化化学を有し得るか、または同じ硬化化学を有し得る。
このようにして、構造化押し出し成形体を使用して、部品の厚さ全体にわたって異なる特性を付与することができる。
共押し出し成形体の部分は、不均一な断面構成成分プロファイルを有し得、他の部分は、均一な断面構成成分プロファイルを有し得る。
共押し出し成形体は、１つまたは１つより多くの成分の別に流れを混合させることなく、１つまたは１つより多くの成分の平行流を混ぜ合わせることによって形成され得る。共押し出し成形体は、任意の所望の好適な断面構成成分プロファイルを含み得る。例えば、共押し出し成形体は、異なる成分を含む平行シートを含み得、構造化押し出し成形体が、内側成分が外側成分によって取り囲まれたコア／シェル構造を有し得るか、または構造化押し出し成形体が、複雑な断面構造を有し得る。
本開示によって提供される方法で使用される共反応性組成物は、５０℃未満の温度で硬化し得る。これらの共反応性組成物は、共反応性化合物および任意の必要に応じた触媒または硬化促進剤を混ぜ合わせ、混合するときに硬化し始め得る。共反応性組成物は、押し出し成形体が形成され、堆積されるにつれて、および堆積後に、硬化し続ける。
硬化を開始するために活性化されなければならない硬化開始剤を含む共反応性組成物について、硬化開始剤は、混合器およびノズル内で、共反応性組成物を押し出して押し出し成形体を形成した後、および／または堆積後に、活性化され得る。例えば、フリーラジカル重合反応を開始するために、光開始剤、押し出し成形体、および／または堆積された押し出し成形体を含有する共反応性組成物を紫外線に曝露して、硬化反応を開始し得る。
硬化すると、共反応性組成物は、例えば、所望の耐薬品性、低温可撓性、加水分解安定性、高温耐性、高引張力／伸長、衝撃強度、基材への接着性、プライマーコーティングへの接着性、硬度、導電性、ＥＭＩ／ＲＦＩ遮蔽、静電気放散性、耐食性、ＵＶ耐性、耐雨浸食性、誘電破壊強度、音減衰、または上記のうちのいずれかの組み合わせを呈し得る。
部品は、１つまたは１つより多くの硬化した共反応性組成物を含み得る。
部品は、硬化した共反応性組成物の複数の層を含み得、複数の層の各々は、独立して、同じまたは異なる共反応性組成物から調製される。共反応性組成物の差異は、硬化化学、共反応性化合物、および／または添加剤の差異を含み得る。
硬化した導電性部品または部品の一部分の表面は、例えば、１０６オーム／スクエア未満、１０５オーム／スクエア未満、１０４オーム／スクエア未満、１０３オーム／スクエア未満、１０２オーム／スクエア未満、１０オーム／スクエア未満、１０－１オーム／スクエア未満、または１０－２オーム／スクエア未満の表面抵抗率を呈し得る。導電性部品の表面は、例えば、１０－２～１０２、１０２オーム／スクエア～１０６オーム／スクエア、または１０３オーム／スクエア～１０５オーム／スクエアの表面抵抗率を有し得る。表面抵抗率は、２３℃／５５％ＲＨでＡＳＴＭ Ｄ２５７に従って判定され得る。
硬化した導電性部品または部品の一部分の表面は、例えば、１０６オーム／ｃｍ未満、１０５オーム／ｃｍ未満、１０４オーム／ｃｍ未満、１０３オーム／ｃｍ未満、１０２オーム／ｃｍ未満、１０オーム／ｃｍ未満、１０－１オーム／ｃｍ未満、または１０－２オーム／ｃｍ未満の体積抵抗率を有し得る。導電性部品の表面は、例えば、１０－２オーム／ｃｍ～１０１オーム／ｃｍ、１０２オーム／ｃｍ～１０６オーム／ｃｍ、または１０３オーム／ｃｍ～１０５オーム／ｃｍの体積抵抗率を有し得る。体積抵抗率は、２３℃／５５％ＲＨでＡＳＴＭ Ｄ２５７に従って判定され得る。
導電性部品または部品の一部分は、例えば、１Ｓｃｍ－１超、１０Ｓｃｍ－１超、１００Ｓｃｍ－１超、１，０００Ｓｃｍ－１超、または１０，０００Ｓｃｍ－１超の導電率を有し得る。導電性部品は、１Ｓｃｍ－１～１０，０００Ｓｃｍ－１、１０Ｓｃｍ－１～１，０００ｃｍ－１、または１０Ｓｃｍ－１～５００Ｓｃｍ－１の導電率を有し得る。
導電性部品または部品の一部分は、１０ＫＨｚ～２０ＧＨｚの範囲内の周波数での減衰、例えば、１０ｄＢ超、３０ｄＢ超、６０ｄＢ超、９０ｄＢ超、または１２０ｄＢ超を呈し得る。導電性部品は、１０ＫＨｚ～２０ＧＨｚの範囲内の周波数での減衰、例えば、１０ｄＢ～１２０ｄＢ、２０ｄＢ～１００ｄＢ、３０ｄＢ～９０ｄＢ、または４０ｄＢ～７０ｄＢを呈し得る。
熱伝導性部品または部品の一部分は、０．１～５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、０．５～３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１～３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１～２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１～１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１～５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、２～２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、または５～２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を呈し得る。
低密度を呈する部品または部品の一部分は、例えば、低密度有機充填材、中空微粒子、コーティングされた微粒子、または上記のうちのいずれかの組み合わせなどの低密度充填材を含み得る。
部品または部品の一部分は、例えば、１．１未満、１．０未満、０．９未満、０．８未満、または０．７未満の比重を呈し得、比重は、２３℃／５５％ＲＨでＩＳＯ ２７８１に従って判定される。
耐食性を呈する部品または部品の一部分は、例えば、１つまたは１つより多くの腐食抑制剤を含み得る。
高硬度を呈する部品または部品の一部分は、例えば、１つまたは１つより多くの無機充填材を含み得る。
部品または部品の一部分は、例えば、ショア２０Ａ超、ショア３０Ａ超、ショア４０Ａ超、ショア５０Ａ超、またはショア６０Ａ超の硬度を呈し得、硬度は、ＩＳＯ ８６８に従って判定される。
部品または部品の一部分は、例えば、１ｋＶ／ｍｍ超、５ｋＶ／ｍｍ超、１０ｋＶ／ｍｍ超、１５ｋＶ／ｍｍ超、２０ｋＶ／ｍｍ超、２５ｋＶ／ｍｍ超、３０ｋＶ／ｍｍ超、または５０ｋＶ／ｍｍ超の誘電破壊強度を呈し得、誘電破壊強度は、ＳＡＥ ＡＲＰ１５１２に従って判定される。硬化した層は、例えば、１ｋＶ／ｍｍ～５０ｋＶ／ｍｍ、５６ｋＶ／ｍｍ～４５ｋＶ／ｍｍ、１０ｋＶ／ｍｍ～４０ｋＶ／ｍｍ、または１５ｋＶ／ｍｍ～３０ｋＶ／ｍｍの誘電破壊強度を呈し得、誘電破壊強度は、ＳＡＥ ＡＲＰ１５１２に従って判定される。
音響減衰特性を呈する部品または部品の一部分は、エポキシ含有化合物を含み得、エポキシ含有化合物は、エポキシ／ポリオール付加体、ポリチオール、および硬化剤を含む。
部品または部品の一部分は、部品に音響減衰特性を付与し、かつ長さのうちの２１５ｍｍに沿ってコーティングされた２４０ｍｍ長、１０ｍｍ幅、および１ｍｍ厚の鋼製パネルに対してＳＡＥ試験方法Ｊ１６３７およびＡＳＴＭ Ｅ－７５６に従って測定された、１０℃、２．５ｍｍ層厚での、８００Ｈｚで少なくとも０．０６、４００Ｈｚで少なくとも０．０４、または２００Ｈｚで少なくとも０．０２の音響減衰損失係数を呈し得る、層または複数の層を含み得る。
部品または部品の一部分は、耐燃料性を呈し得る。特定の用途および仕様に適した様々な試験を使用して、耐燃料性を判定することができる。例えば、耐燃料性部品は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２（米国試験材料協会）またはＡＭＳ ３２６９（航空宇宙材料仕様）に記載されているものと同様の方法に従って、ＪＲＦタイプＩで、６０℃かつ周囲圧力で１週間浸漬した後、４０％または４０％未満、いくつかの場合では２５％または２５％未満、いくつかの場合では２０％または２０％未満、他の場合では１０％または１０％未満の体積膨張率を呈し得る。耐燃料性の判定に使用されるＪＲＦタイプＩは、以下の組成物、すなわち、トルエン：２８±１体積％、シクロヘキサン（テクニカル）：３４±１体積％、イソオクタン：３８±１体積％、およびターシャリジブチルジスルフィド：１±０．００５体積％を有する（ＳＡＥ（自動車技術者協会）から入手可能な、１９８９年７月１日発行のＡＭＳ ２６２９、§３．１．１などを参照）。
任意の好適な部品は、共反応性三次元印刷を使用して製作され得る。
部品を製作するための三次元印刷装置は、１つまたは１つより多くのポンプ、１つまたは１つより多くの混合器、１つまたは１つより多くのノズル、１つまたは１つより多くの材料リザーバ、および自動制御電子機器を含み得る。
三次元印刷装置は、圧力制御、押し出し成形ダイ、共押し出し成形ダイ、コーティングアプリケータ、温度制御要素、共反応性組成物を照射するための要素、または上記のうちのいずれかの組み合わせを含み得る。
三次元印刷装置は、表面に対してノズルを移動させるためのガントリーなどの装置を備え得る。装置は、プロセッサによって制御され得る。
共反応性組成物は、任意の好適な共反応性三次元印刷装置を使用して堆積され得る。好適な三次元印刷の選択は、堆積体積、共反応性組成物の粘度、堆積速度、共反応性化合物の反応速度、および製作される部品の複雑性を含むいくつかの要因に依存し得る。２つまたは２つより多くの反応性成分の各々を独立したポンプに導入し、混合器に注入して、２つの反応性成分を混ぜ合わせ、混合することができる。ノズルを、混合器に結合することができ、混合された共反応性組成物を、圧力下で押すことができるか、またはノズルを通して押し出し成形することができる。
ポンプは、例えば、容積式ポンプ、シリンジポンプ、ピストンポンプ、またはプログレッシブキャビティポンプであり得る。２つの反応性成分を送達する２つのポンプは、並列に配置され得るか、または直列に配置され得る。好適なポンプは、ノズルオリフィスを通して液体または粘性液体を押すことができ得る。このプロセスは、押し出し成形とも称され得る。反応性成分は、２つのポンプを直列に使用して混合器に導入され得る。
例えば、２つまたは２つより多くの共反応性成分は、共反応性成分が直列に混合されるプログレッシブキャビティ２成分系に取り付けられた使い捨てノズルを通して材料を分注することによって堆積され得る。２成分系は、例えば、反応物を使い捨て静的混合器ディスペンサーまたは動的混合器に別々に投与する２つのプログレッシブキャビティポンプを含み得る。他の好適なポンプとしては、容積式ポンプ、シリンジポンプ、ピストンポンプ、およびプログレッシブキャビティポンプが挙げられる。２つまたは２つより多くの共反応性成分を混合して共反応性組成物を形成した後、１つもしくは１つより多くのダイおよび／または１つもしくは１つより多くのノズルを通した圧力下で共反応性組成物を押しやって、ビークル部品の初期層を提供するためのベース上に堆積させるにつれて、共反応性組成物が押し出し成形体に形成され、連続した層が、以前に堆積された層に隣接して堆積され得る。堆積システムは、ベースに直交して位置決めされ得るが、また、押し出し成形体および堆積システムが、ベースに平行である押し出し成形体と鈍角を形成するように、押し出し成形体を形成するための任意の好適な角度に設定され得る。押し出し成形体とは、例えば、静的混合器内または動的混合器内で共反応性成分を混合した後の共反応性組成物を指す。押し出し成形体は、ダイおよび／またはノズルを通過する際に成形され得る。
ベース、堆積システム、またはベースおよび堆積システムの両方は、三次元物品を構築するために移動され得る。動きは、所定の様態で行われ得、これは、ロボット工学および／またはコンピュータ化工作機械インターフェースなどの任意の好適なＣＡＤ／ＣＡＭ方法および装置を使用して遂行され得る。
押し出し成形体が、連続的に、または断続的に分注されて、初期層および連続した層を形成し得る。断続的な堆積のために、堆積システムは、プログレッシブキャビティポンプなどのポンプを遮断するためのスイッチとインターフェースし、共反応性成分および／または共反応性組成物のうちの１つまたは１つより多くの流れを中断し得る。
三次元印刷装置は、インラインの静的混合器および／または動的混合器、ならびに少なくとも２つの共反応性成分を保持し、かつ共反応性成分を静的混合器および／または動的混合器に供給するための別に加圧ポンプ送給コンパートメントを含み得る。アクティブ混合器などの混合器は、ノズル内に高剪断羽根を有する可変速度中心インペラを含み得る。最小寸法、例えば、０．２ｍｍ～１００ｍｍ、０．５ｍｍ～７５ｍｍ、１ｍｍ～５０ｍｍ、または５ｍｍ～２５ｍｍを有する範囲のノズルが、使用され得る。ノズルは、最小寸法、例えば、１ｍｍ超、５ｍｍ超、１０ｍｍ超、２０ｍｍ超、３０ｍｍ超、４０ｍｍ超、５０ｍｍ超、６０ｍｍ超、７０ｍｍ超、８０ｍｍ超、または９０ｍｍ超を有し得る。ノズルは、最小寸法、例えば、１００ｍｍ未満、９０ｍｍ未満、８０ｍｍ未満、７０ｍｍ未満、６０ｍｍ未満、５０ｍｍ未満、４０ｍｍ未満、３０ｍｍ未満、２０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、または５ｍｍ未満を有し得る。ノズルは、例えば、円形、球形、楕円形、長方形、正方形、台形、三角形、平面、または他の好適な形状などの任意の好適な断面寸法を有し得る。
例えば、０．６ｍｍ～２．５ｍｍの出口オリフィス寸法、および３０ｍｍ～１５０ｍｍの長さを有する範囲の静的混合ノズルおよび／または動的混合ノズルが、使用され得る。例えば、出口オリフィス直径は、０．２ｍｍ～４．０ｍｍ、０．４ｍｍ～３．０ｍｍ、０．６ｍｍ～２．５ｍｍ、０．８ｍｍ～２ｍｍ、または１．０ｍｍ～１．６ｍｍであり得る。静的混合器および／または動的は、例えば、１０ｍｍ～２００ｍｍ、２０ｍｍ～１７５ｍｍ、３０ｍｍ～１５０ｍｍ、または５０ｍｍ～１００ｍｍの長さを有し得る。混合ノズルは、静的混合セクションおよび／または動的混合セクションと、静的混合セクションおよび／または動的混合セクションに結合された分注セクションと、を含み得る。静的混合セクションおよび／または動的混合セクションは、共反応性材料を混ぜ合わせ、混合するように構成され得る。分注セクションは、例えば、上記のオリフィス直径のいずれかを有する直管であり得る。分注セクションの長さは、共反応性化合物が反応し始め、かつ共反応性組成物が物品上に堆積される前に粘度を構築し得る領域を提供するように、構成され得る。例えば、堆積速度、共反応物の反応速度、および所望の粘度に基づいて、分注セクションの長さを選択することができる。
共反応性組成物は、例えば、０．２５秒～５秒、０．３秒～４秒、０．５秒～３秒、または１秒～３秒の静的混合ノズルおよび／または動的混合ノズル内の滞留時間を有し得る。他の滞留時間が、共反応性組成物の硬化化学および硬化速度に基づいて、適宜使用され得る。
一般に、好適な滞留時間は、共反応性組成物のゲル化時間未満である。
三次元印刷装置は、例えば、１ｍＬ／分～１２，０００ｍＬ／分、５ｍＬ／分～８，０００ｍＬ／分、または１０ｍＬ／分～６，０００ｍＬ／分などの、０．１ｍＬ／分～２０，０００ｍＬ／分の体積流量で共反応性組成物を堆積させ得る。共反応性組成物は、例えば、０．１ｍＬ／分超、１ｍＬ／分超、１０ｍＬ／分超、１００ｍＬ／分超、１，０００ｍＬ／分超、または１０，０００ｍＬ／分超の体積流量で堆積され得る。三次元印刷装置は、共反応性組成物を、例えば２０，０００ｍＬ／分未満、１０，０００ｍＬ／分未満、１，０００ｍＬ／分未満、１００ｍＬ／分未満、１０ｍＬ／分未満、または１ｍＬ／分未満の体積流量で堆積され得る。体積流量は、例えば、共反応性組成物の粘度、押し出し成形圧力、ノズル直径、および共反応性化合物の反応速度に依存し得る。
三次元印刷装置は、例えば、１ｍｍ／秒～４００ｍｍ／秒、例えば、５ｍｍ／秒～３００ｍｍ／秒、１０ｍｍ／秒～２００ｍｍ／秒、または１５ｍｍ／秒～１５０ｍｍ／秒の堆積速度で共反応性組成物を堆積させ得る。三次元印刷装置は、例えば、１ｍｍ／秒超、１０ｍｍ／秒超、または１００ｍｍ／秒超で共反応性組成物を堆積させ得る。三次元印刷装置は、例えば、４００ｍｍ／秒未満、１００ｍｍ／秒未満、または１０ｍｍ／秒未満の共反応性組成物を堆積させ得る。堆積速度は、例えば、共反応性組成物の粘度、押し出し成形圧力、ノズル直径、および共反応性化合物の反応速度に依存し得る。堆積速度とは、共反応性組成物を押し出し成形するために使用されるノズルが、上に共反応性組成物が堆積されている表面に対して移動する速度を指す。
静的混合ノズルおよび／または動的混合ノズルを加熱または冷却して、例えば、共反応性化合物間の反応速度および／または共反応性化合物の粘度を制御し得る。堆積ノズルのオリフィスは、任意の好適な形状および寸法を有し得る。三次元印刷装置は、複数の堆積ノズルを含み得る。ノズルは、固定されたオリフィス寸法および形状を有し得るか、またはノズルオリフィスは、制御可能に調整され得る。混合器および／またはノズルは、共反応性化合物の反応によって生成される発熱を制御するために冷却され得る。
共反応性組成物が反応して熱硬化性ポリマーマトリックスを形成する速度は、共反応性化合物の反応性官能基の選択によって決定および／または制御され得る。反応速度はまた、熱および／または触媒などの反応の活性化エネルギーを低下させる要因によっても決定され得る。
反応速度は、共反応性組成物のゲル化時間に反映され得る。高速硬化化学とは、共反応性化合物が、５分未満、４分未満、３分未満、２分未満、１分未満、４５秒未満、３０秒未満、１５秒未満、または５秒未満のゲル化時間を有する化学を指す。共反応性化合物は、例えば、０．１秒～５分、０．２秒～３分、０．５秒～２分、１秒～１分、または２秒～４０秒のゲル化時間を有し得る。ゲル化時間は、共反応性化合物を混合した後、共反応性化合物が手で攪拌することができなくなるときの時間である。
高粘度を有する共反応性組成物は、長いゲル化時間を有し得る。高粘度のため、堆積された共反応性組成物は、堆積後に意図された形状を保持することができ、意図された形状を保持する能力は、粘度を増加させる硬化にそれほど依存しない場合がある。高粘度を有する共反応性組成物について、ゲル化時間は、例えば、０．５時間超、１時間超、２時間超、５時間超、または１０時間超であり得る。例えば、高粘度を有する共反応性組成物について、ゲル化時間は、１～１０時間、１．５～８時間、２時間～６時間、または３時間～５時間／であり得る。
共反応性成分が均一に混ぜ合わされ、混合され得るため、共反応性組成物は、共反応性組成物の寸法を混合すると直ちに硬化し始め得、ノズルを通して押しやられる押し出し成形体は、特に限定されない。したがって、共反応性三次元印刷は、大型寸法押し出し成形体の使用を容易にし、これは、ビークル部品などの大型部品を迅速に製作する能力を促進する。
部品の寸法および厚さ、ならびに共反応性組成物を含む押し出し成形体の寸法に応じて、大型部品は、複数の層を並列におよび／または他の層よりも上に被着させることによって製作され得る。例えば、比較的厚い部品について、厚さは、以前に被着された層の上に１つまたは１つより多くの層を被着させることによって構築され得る。比較的薄い部品について、そのことは、以前に被着された押し出し成形体に隣接する押し出し成形体を連続して堆積させ、かつそのようにして部品の幅を構築するのに、十分であり得る。後者のアプローチは、ドア、フード、サイドパネル、ルーフ、およびフードなどの外装ビークル部品を製作するのに好適であり得る。
ビークル部品について、部品全体または部品の外装部分は、例えば、耐薬品性、耐環境性、ガスおよび蒸気拡散に対する抵抗性、衝撃強度、耐傷性、導電性、静電気放散性、ＥＭＩ／ＲＦＩ遮蔽、または上記のうちのいずれかの組み合わせを提供するように設計され得る。
部品の内部および／または内側部分は、例えば、衝撃強度、使用条件下での機械的安定性、および低密度を提供するように設計され得る。
共反応性三次元印刷はまた、製造中に共反応性組成物を連続的または断続的に変化させることによって、多種多様な材料特性を有する部品を製作する能力を促進し得る。
例えば、共反応性組成物の構成成分を、（１）１つもしくは１つより多くの成分の体積比を調整することによって、（２）１つもしくは１つより多くの追加の成分を導入することによって、（３）成分のうちの１つもしくは１つより多くを除去することによって、（４）共反応性成分の構成成分を変化させることによって、または上記のうちのいずれかの組み合わせで変化させ得る。
押し出し成形体の堆積速度は、堆積された押し出し成形体が堆積後に意図された形状を保持するように、共反応性組成物の流速、共反応性組成物の粘度、および共反応性化合物の反応速度などのパラメータに基づいて選択され得る。例えば、堆積層が下がらない、またはずれないこと、および必要に応じて１つまたは１つより多くの上層を支持することが重要であり得る。
堆積速度はまた、後続の層が完全に硬化していない外面の部分上に被着されるときに、以前に堆積された層の外面の少なくとも一部分が完全には硬化していないように選択され得る。このようにして、第１の層中の未反応化合物は、次いで、第２の層中の未反応化合物と反応して、共有結合を形成し、層間強度を増強することができる。
部品が製作された後、ノズルは、排出領域に位置決めされ得、共反応性成分のうちの１つの流れを停止し、装置をパージして、完全に硬化された共反応性組成物が装置内に形成されて装置を詰まらせることを防止することができる。あるいは、共反応性成分のすべての導入を停止し、非反応性組成物を装置に導入して、材料をパージおよび除去して、後続の使用のためにシステムを洗浄することができる。
自動製造機器のサイズは、製造されるビークル部品のサイズに適合させ得る。
例えば、三次元印刷システムは、水平面内で堆積ノズルを移動させることができるガントリーシステム、および表面に対してノズルを垂直に移動させるための垂直運動システムを含み得る。
別の例として、三次元印刷システムは、回転可能なノズルアセンブリに取り付けられた表面の上方に懸架され得るロボットアームからなり得る。
三次元印刷システムの位置決めは、プロセッサによって制御され得る。
動きは、製作されるビークル部品のＣＡＤ／ＣＡＭモデルに基づいて決定され得る。
共反応性組成物は、ベースに被着され得、製作された部品は、ベースから除去され、ベースは、部品に組み込まれない。
共反応性組成物は、製作された部品に組み込まれるプレフォームに被着され得る。例えば、共反応性組成物は、金属プレフォーム上に堆積され得る。共反応性組成物は、完成した部品が金属プレフォームを組み込むときに、例えば、部品の外面または内面のいずれか一方として金属プレフォームに付着させ得る。プレフォームの他の例としては、複合材料、ファブリック、マット、ラミネート、ハニカム、補強リブ、トラス、マウント、ファスナ、レール、接続部、ソリッドシート、穿孔シート、および上記のうちのいずれかの組み合わせが挙げられる。プレフォームは、例えば、衝撃強度、ねじり強度、貫通強度、重量軽減、組み立ての容易化、凹み耐性、耐薬品性、美観、耐傷性、または上記のうちのいずれかの組み合わせなどの、製作された部品の特定の特性を増強および強化することができる。
本明細書に開示されるように、同様の材料が、部品が形成され、かつ共反応性組成物が完全に硬化した後の二次動作で被着され得る。
硬化中に共反応性組成物をプレフォーム上に堆積させることにより、共反応性化合物がプレフォームの表面上の相補反応物と反応する能力が促進され得る。プレフォームは、好適な共反応性官能基を有する化合物で処理され得、プレフォームと硬化している共反応性組成物との間の結合を増強するために、熱が、プレフォームに適用され得るか、または接着促進中間層が、プレフォームに被着され得る。
複合材料、ファブリック、マット、およびラミネートは、例えば、金属、熱可塑性物質、熱硬化性物質、自然材料、シリカ、セラミック、炭素繊維、または上記のうちのいずれかの組み合わせなどの繊維を含み得る。
部品は、部品の内部内にプレフォームを含むように製作され得る。例えば、共反応性製造方法を使用して、共反応性組成物の１つまたは１つより多くの層を堆積して、下部構造を形成し得る。次いで、共反応性組成物の堆積を中断し、プレフォームを下部構造に適用し、プレフォームが硬化した共反応性組成物内に封入されるように、共反応性組成物の追加の層をプレフォーム上に堆積させ得る。
共反応性組成物を含む押し出し成形体が、多層コーティングなどのコーティング上に堆積され得る。多層コーティングは、外装コーティングであり得る。多層コーティングは、美観コーティング、特殊効果コーティング、触覚コーティング、傷防止コーティング、導電性コーティング、特定の波長範囲にわたる反射コーティング、特定の波長範囲にわたる吸収性コーティング、または所望の特徴を有する他の外装コーティングであり得る。コーティングは、多層コーティングと堆積された押し出し成形体との間の結合を容易にするように構成された接着層を含み得る。コーティングは、導電性コーティングであり得、高誘電破壊強度を有し得、かつ／または高耐溶媒性を有し得る。
本開示によって提供される共反応性三次元印刷方法を使用して、複雑な構造を製作することができる。例えば、１Ｅ５ｃＰ～１Ｅ８ｃＰの粘度を有する共反応性組成物などのより高粘度の共反応性組成物を使用して、シェルを製作することができる。シェルは、内部リザーバを画定するように構成される。シェルが形成された後、内部体積を、５００ｃＰ～２，０００ｃＰの粘度を有する組成物などの低粘度の共反応性組成物で満たし得る。低粘度の共反応性組成物は、内部体積全体に広がり得、印刷される必要がない。低粘度の共反応性組成物は、材料を、例えば共反応性組成物の初期体積に基づいて２５体積％～３，０００体積％、膨張させ得る発泡剤を含み得る。低粘度共反応性組成物は、堆積前にせん断薄化を受ける１００，０００ｃＰ超の粘度などの初期高粘度を有し得、堆積中および堆積後に材料が低粘度を維持するように、ゆっくりとした回復時間を有し得る。
実施例４に提示されるように、異なる双方向特性を有する格子構造を製作することもできる。本開示によって提供される共反応性三次元印刷方法を使用して、他の複雑な構造を製作することができる。
本開示によって提供される共反応性三次元印刷方法を使用して、異なる方向に異なる特性を有する部品を製作することができる。実施例４に示されるように、部品を、一方向に可撓性とし、かつ別の方向に剛性とし得る。部品の特定の部分を、剛性とし得、他の部分を、可撓性とし得る。例えば、可撓性ヒンジを、混合比または共反応性組成物の構成成分を変化させることによって部品に組み込み得る。本開示によって提供される共反応性三次元印刷方法を使用して、任意の好適な特性の組み合わせを有する部品を製作することができる。
部品を製作した後、三次元印刷部品を、１つまたは１つより多くの二次動作にさらし得る。
二次動作の例としては、平滑化、コーティング、塗装、処理、積層、およびシールが挙げられる。
部品の表面を、例えばサンディングまたはブラスティングによって、平滑化し得る。
部品の表面を、１つまたは１つより多くのコーティングでコーティングし得る。コーティングは、耐食性、表面と上のコーティングとの間の接着性、層間接着性、耐溶剤性、静電気放散性、導電性、美観、ＲＦＩ／ＥＭＩ遮蔽、および／または耐傷性などの所望の特性を表面に付与し得る。
部品の表面を、１つまたは１つより多くの層の塗料で塗装し得る。
積層体を、三次元印刷された部品の表面に被着し得る。例えば、積層体は、１つまたは１つより多くの金属シート、複合材シート、ファブリック、または多層コーティングであり得る。
部品が、構築表面としてまたは部品の内部特徴としてのプレフォームを含むとき、製作された部品を、製作された部品の加熱などの応力解放動作にさらし得る。
部品は、基材上に製作され得る。基板は、部品が製作された後に除去され得るか、または部品に組み込まれ得る。例えば、共反応性組成物を、テクスチャ加工された表面を有する基材上に堆積し得、共反応性組成物が硬化した後、テクスチャ加工された基材を除去して、テクスチャ加工された表面を部品に付与し得る。別の例として、本開示によって提供される方法を使用して製作された基材上に、共反応性組成物を堆積し得る。基材の表面は、基材表面上に共反応性組成物が堆積した時点で、完全に硬化し得るか、または部分的に硬化し得る。共反応性組成物を部分的に硬化した基材表面上に堆積させることにより、基材表面および堆積された共反応性組成物が反応して、基材表面と上の硬化した層との間に堅牢な界面を提供することができる。複数の層の共反応性組成物を、所望の特性をビークル部品に付与する各層と共に堆積させ得る。例えば、多層ビークル部品は、可撓性または軟質層、剛性支持層、および低密度フォーム層を有し得る。
本開示によって提供される共反応性三次元印刷装置は、押し出し成形ノズルと、押し出し成形ノズルに結合された混合器と、混合器に結合された第１の一次ポンプ、および混合器に結合された第２の一次ポンプと、第１の一次ポンプに結合された第１の一次リザーバ、および第２の一次ポンプに結合された第２の一次リザーバと、第１の一次ポンプおよび第２の一次ポンプに相互接続されたコントローラであって、コントローラが、第１の一次ポンプによってポンプ送給される第１の成分と、第２の一次ポンプによってポンプ送給される第２の成分と、の体積混合比を変化させるように構成されている、コントローラと、を含み得る。
第１の一次ポンプおよび二次ポンプの各々は、例えば、混合器にポンプ送給される成分の流量を変化させ、装置から押し出し成形される共反応性組成物の押し出し成形速度を変化させ、および／または混合器で混ぜ合わされる成分の体積混合比を変化させるように、独立して制御可能であり得る。コントローラは、共反応性組成物の堆積中にこれらのパラメータを連続的もしくは非連続的に変化させ得るか、または堆積プロセスの一部分の間、パラメータを一定に保持し得る。
押し出し成形機は、混合器混合器の前のセクション、混合器の後のセクション、および押し出し成形ノズルを含み得る。押し出し成形機は、混合器および押し出し成形ノズルの近くに位置するヘリカルミキサーなどの剪断薄化デバイスを含み得る。押し出し成形ノズルは、共押し出し成形ノズルであり得る。
装置は、押し出し成形機に結合された１つまたは１つより多くの追加の一次ポンプを含み得、１つまたは１つより多くの一次ポンプの各々は、それぞれの一次リザーバに独立して結合され得る。
１つまたは１つより多くの追加のポンプは、混合器の前および／または混合器と押し出し成形ノズルとの間で、押し出し成形機に独立して結合され得る。
一次リザーバの各々は、パージに結合され得、パージは、新たな共反応性組成物を堆積させる前に、一次リザーバを排気して装置から材料を除去することを可能にする。
一次リザーバの各々は、それぞれの二次ポンプを通して１つまたは１つより多くの二次リザーバに結合され得る。二次ポンプの各々は、独立して制御可能であり得る。二次リザーバは、堆積中に構成成分を動的に変化させ成分を形成するために、異なる体積混合比で混ぜ合わされ得る異なる組成物を含有し得る。成分を形成する構成成分は、連続的に変化し、非連続的に変化し得るか、または部品が製作されている間、異なる時間に一定のままであり得る。
二次リザーバのうちの２つまたは２つより多くが、二次リザーバ内の組成物が一次リザーバ内にポンプ送給される前に混ぜ合わされ、混合されるように、混合器に結合され得る。あるいは、組成物の混合は、未混合成分が混合器内の別の成分と混ぜ合わされ、混合されるときに生じ得る。
本開示によって提供される装置を、部品を製作するために押し出し成形ノズルの三次元の動きを提供するガントリーに取り付けることができる。
本開示によって提供される装置は、化学線もしくは熱の供給源などの硬化開始剤を活性化するための１つもしくは１つより多くのデバイス、または剪断力などの機械的な力を生成するデバイスをさらに含み得る。
本開示によって提供される共反応性三次元印刷方法を、任意の好適な部品を製作するために使用することができる。部品の例としては、ビークル部品、建築部品、建設部品、電子部品、家具、医療デバイス、携帯デバイス、電気通信デバイス、運動器具、衣類、および玩具が挙げられる。
本開示によって提供される共反応性三次元印刷方法を使用して作製される自動車ビークル部品および航空宇宙ビークル部品を含むビークル部品などの部品は、本発明の範囲内に含まれる。
本開示によって提供される共反応性三次元印刷方法を使用して、モータービークル部品、レールビークル部品、航空宇宙ビークル部品、軍用ビークル部品、および水上機部品などの内装および外装ビークル部品を製作することができる。
本開示によって提供される材料および三次元印刷方法を使用して、任意の好適なビークル部品を製作することができる。
ビークル部品は、新たな部品または交換部品であり得る。
「ビークル」という用語は、最も広い意味で使用され、あらゆる種類の航空機、宇宙船、船舶、および地上ビークルが挙げられる。例えば、ビークルとしては、自家用航空機、ならびに小型、中型、または大型商用旅客、貨物、および軍用航空機を含む飛行機などの航空機、自家用、商用、および軍用ヘリコプターを含むヘリコプター、ロケットおよび他の宇宙船を含む航空宇宙ビークルを挙げることができる。ビークルとしては、例えば、トレーラー、車、トラック、バス、バン、建設ビークル、ゴルフカート、オートバイ、自転車、スクーター、列車、および鉄道車などの地上ビークルを挙げることができる。ビークルとしてはまた、例えば、船、ボート、およびホバークラフトなどの船舶も挙げることができる。
ビークル部品は、例えば、自動車、トラック、バス、バン、オートバイ、スクーター、および娯楽用モータービークルを含むモータービークル、列車および電車を含むレールビークル、自転車、飛行機、ロケット、宇宙船、ジェット機、およびヘリコプターを含む航空宇宙ビークル、ジープ、輸送機、戦闘支援ビークル、人員輸送車、歩兵戦闘ビークル、地雷防護ビークル、軽装甲ビークル、軽実用ビークル、および軍用トラックを含む軍用ビークル、ならびに船、ボート、および娯楽用水上機を含む水上機のための部分であり得る。
航空ビークルの例としては、Ｆ／Ａ－１８ジェット、またはＦ／Ａ－１８ＥスーパーホーネットおよびＦ／Ａ－１８Ｆなどの関連する航空機、（ボーイング商用飛行機製の）ボーイング７８７ドリームライナー、７３７、７４７、７１７ジェット旅客機、関連する航空機、Ｖ－２２オスプレイ、（ＮＡＶＡＩＲおよびシコルスキー製の）ＶＨ－９２、Ｓ－９２、および関連する航空機、（ガルフストリーム製の）Ｇ６５０、Ｇ６００、Ｇ５５０、Ｇ５００、Ｇ４５０、および関連する航空機、（エアバス製の）Ａ３５０、Ａ３２０、Ａ３３０、および関連する航空機が挙げられる。本開示によって提供される方法は、任意の好適な商用、軍用、または一般航空機、例えば、Ｃａｎａｄａｉｒ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｊｅｔ（ＣＲＪ）および関連する航空機などのボンバルディアおよび／またはボンバルディア・エアロスペース製のもの、Ｆ－２２ラプター、Ｆ－３５ライトニング、および関連する航空機などのロッキード・マーティン製のもの、Ｂ－２スピリットおよび関連する航空機などのノースロップ・グラマン製のもの、ピラタス・エアクラフト製のもの、エクリプス・アビエーション・コーポレーション製のもの、またはエクリプス・エアロスペース（ケストレル・エアクラフト）製のものなどに使用され得る。
ビークル部品は、内装ビークル部品または外装ビークル部品であり得る。
ビークルは、モータービークルを含み得、モータービークル部品は、フード、ドア、サイドパネル、バンパー、ルーフ、ホイールウェル、ダッシュボード、シート、トランク、ハンドル、フロア、シャーシ、キャビン、シャーシ、荷台、ステアリングホイール、燃料タンク、エンジンブロック、トリム、バンパー、および／またはバッテリーケーシングを含み得る。
ビークルは、レールビークルを含み得、レールビークル部品は、エンジンおよび／またはレール車を含み得る。
ビークルは、航空宇宙ビークルを含み得、航空宇宙部品は、コックピット、機体、翼、補助翼、尾翼、ドア、シート、内装パネル、燃料タンク、内装パネル、フローリング、および／またはフレームを含み得る。
ビークルは、軍事ビークルを含み得、軍事ビークル部品は、フード、ドア、サイドパネル、バンパー、ルーフ、ホイールウェル、ダッシュボード、シート、トランク、ハンドル、フロア、シャーシ、キャビン、シャーシ、荷台、ステアリングホイール、燃料タンク、エンジンブロック、トリム、バンパー、マウント、タレット、アンダーキャリッジ、および／またはバッテリーケーシングを含み得る。
ビークルは、水上機を含み、水上機部品は、船体、エンジンマウント、シート、ハンドル、シャーシ、バッテリー、バッテリーマウント、燃料タンク、内装アクセサリー、フローリング、および／またはパネルを含み得る。
本発明による材料および方法を使用して製作されるビークル部品は、意図される目的のための特性を有し得る。
例えば、自動車部品は、軽量であるように設計され得る。
軍用ビークルの外装部品は、高い衝撃強度を有するように設計され得る。
商用航空宇宙ビークルのための部品は、軽量であるように、および／または静電気放散性であるように設計され得る。
軍用機の外装部品は、ＲＦＩ／ＥＭＩ遮蔽特性を呈するように設計され得る。
共反応性三次元印刷方法は、カスタム設計のビークル部品、交換部品、アップグレード部品、特殊部品、および／または高性能部品を迅速かつ費用対効果の高い少量生産で製作するように適合させることができる。
本発明の態様
本発明は、以下の態様のうちの１つまたは１つより多くによってさらに定義され得る。
態様１．共反応性三次元印刷を使用して部品を製作する方法であって、第１の成分と第２の成分とを混ぜ合わせ、混合して、共反応性組成物を形成することであって、共反応性組成物は、第１の反応性化合物および第２の反応性化合物を含み、第１の反応性化合物は、第２の反応性化合物に対して反応性である、形成することと、三次元印刷を使用して共反応性組成物を連続した層に堆積させて部品を製作することと、共反応性組成物を堆積させながら、第１の成分の構成成分および／もしくは第２の成分の構成成分を独立して変化させ、ならびに／または第１の成分と第２の成分の体積混合比を変化させることと、を含む、方法。
態様２．第１の反応性化合物が、５０℃未満の温度で、第２の反応性化合物に対して反応性である、態様１に記載の方法。
態様３．第１の成分が、第１の反応性化合物を含み、第２の成分が、第２の反応性化合物を含む、態様１または２に記載の方法。
態様４．第１の成分が、第１の反応性化合物および第２の反応性化合物を含む、態様１または２に記載の方法。
態様５．第１の反応性化合物が、触媒および／または硬化開始剤の存在下で第２の反応性化合物に対して反応性であり、触媒および／または硬化開始剤が、第１の反応性化合物と第２の反応性化合物との間の反応を触媒および／または開始することができる、態様１～４のいずれか１つに記載の方法。
態様６．第２の成分が、触媒および／または硬化開始剤を含む、態様５に記載の方法。
態様７．堆積中、共反応性組成物が、５０℃未満の温度を有する、態様１～６のいずれか１つに記載の方法。
態様８．第１のポンプを使用して第１の成分を混合器にポンプ送給することと、第２のポンプを使用して第２の成分を混合器にポンプ送給することと、をさらに含む、態様１～７のいずれか１つに記載の方法。
態様９．１つまたは１つより多くの追加の成分を、第１の成分および第２の成分と混ぜ合わせ、混合して、共反応性組成物を形成することをさらに含む、態様１～８のいずれか１つに記載の方法。
態様１０．堆積しながら、１つもしくは１つより多くの追加の成分の構成成分を独立して変化させること、および／または１つもしくは１つより多くの追加の成分の体積混合比を独立して変化させることをさらに含む、態様９に記載の方法。
態様１１．１つもしくは１つより多くの追加の成分の各々が、第１の反応性化合物および／もしくは第２の反応性化合物と反応することができる化合物、ならびに／または第１の反応性化合物および／もしくは第２の反応性化合物と反応することができない化合物を独立して含む、態様９に記載の方法。
態様１２．第１の成分の構成成分および／または第２の成分の構成成分を変化させることが、第１の成分に少なくとも１つの構成成分を添加すること、および／または第２の成分に少なくとも１つの構成成分を添加することを含む、態様１～１１のいずれか１つに記載の方法。
態様１３．第１の成分の構成成分および／または第２の成分の構成成分を変化させることが、第１の成分への少なくとも１つの構成成分を除去すること、および／または第２の成分への少なくとも１つの構成成分を除去することを含む、態様１～１２のいずれか１つに記載の方法。
態様１４．第１の成分の構成成分および／または第２の成分の構成成分を変化させることが、第１の成分の構成成分のうちの少なくとも１つの量を変化させること、および／または第２の成分の構成成分のうちの少なくとも１つの量を変化させることを含む、態様１～１３のいずれか１つに記載の方法。
態様１５．２つもしくは２つより多くの前駆体組成物を混ぜ合わせて第１の成分を形成すること、および／または２つもしくは２つより多くの前駆体組成物を混ぜ合わせて第２の成分を形成することをさらに含む、態様１～１４のいずれか１つに記載の方法。
態様１６．２つもしくは２つより多くの前駆体組成物を混合して第１の成分を形成すること、および／または２つもしくは２つより多くの前駆体組成物を混合して第２の成分を形成することをさらに含む、態様１５に記載の方法。
態様１７．第１の成分を形成する２つもしくは２つより多くの前駆体組成物のうちの少なくとも１つの体積混合比を変化させること、および／または第２の成分を形成する２つもしくは２つより多くの前駆体組成物のうちの少なくとも１つの体積混合比を変化させることをさらに含む、態様１５～１６のいずれか１つに記載の方法。
態様１８．体積混合比を変化させることが、一定期間にわたって体積混合比を連続的に変化させることを含む、態様１～１７のいずれか１つに記載の方法。
態様１９．体積混合比を変化させることが、体積混合比を非連続的に変化させることを含む、態様１～１８のいずれか１つに記載の方法。
態様２０．第１の成分および／または第２の成分の構成成分を変化させることが、一定期間にわたって第１の成分の構成成分および／または第２の成分の構成成分を連続的に変化させることを含む、態様１～１９のいずれか１つに記載の方法。
態様２１．第１の成分および／または第２の成分の構成成分を変化させることが、第１の成分の構成成分および／または第２の成分の構成成分を非連続的に変化させることを含む、態様１～２０のいずれか１つに記載の方法。
態様２２．第１の成分と第２の成分との体積混合比が、１：５０～５０：１である、態様１～２１のいずれか１つに記載の方法。
態様２３．第１の反応性化合物が、ポリアミンおよび／またはポリオールを含み、かつ第２の反応性化合物が、ポリイソシアネートを含むか、第１の反応性化合物が、マイケル受容体を含み、かつ第２の反応性化合物が、マイケル供与体を含むか、または第１の反応性化合物が、ポリチオールを含み、かつ第２の反応性化合物が、ポリチオール、ポリイソシアネート、ポリアルケニル、ポリアルキニル、ポリエポキシド、マイケル受容体、もしくは上記のうちのいずれかの組み合わせを含む、態様１～２２のいずれか１つに記載の方法。
態様２４．共反応性組成物が、熱硬化性組成物である、態様１～２３のいずれか１つに記載の方法。
態様２５．共反応性組成物が、３０℃未満の温度で硬化可能である、態様１～２４のいずれか１つに記載の方法。
態様２６．共反応性組成物を堆積させた後、堆積された共反応性組成物を硬化させることをさらに含む、態様１～２５のいずれか１つに記載の方法。
態様２７．硬化させることが、堆積された共反応性組成物を、３０℃未満の温度で硬化させることを含む、態様１～２６のいずれか１つに記載の方法。
態様２８．共反応性組成物が、硬化開始剤を含み、方法が、堆積前、堆積中、および／または堆積後に、硬化開始剤を活性化することをさらに含む、態様１～２７のいずれか１つに記載の方法。
態様２９．第２の共反応性組成物を第１の共反応性組成物と混ぜ合わせることと、第１の共反応性組成物第２の共反応性組成物を共押し出し成形して共押し出し成形体を形成することと、をさらに含み、堆積させることが、共押し出し成形体を堆積させることを含む、態様１～２８のいずれか１つに記載の方法。
態様３０．第２の共反応性組成物を混ぜ合わせることが、連続的に混ぜ合わせることを含む、態様２９に記載の方法。
態様３１．第２の共反応性組成物を混ぜ合わせることが、非連続的に混ぜ合わせて、第１の共反応性組成物を含む押し出し成形体を形成すること、および／または共押し出し成形体を形成することを含む、態様２９に記載の方法。
態様３２．部品が、ビークル部品を含む、態様１～３１のいずれか１つに記載の方法。
態様３３．部品が、自動車ビークル部品または航空宇宙ビークル部品を含む、態様１～３１のいずれか１つに記載の方法。
態様３４．態様１～３３のいずれか１つに記載の方法を使用して製作された部品。
態様３５．部品の異なる部分が、異なる熱硬化性材料を含む、態様３４に記載の部品。
態様３６．連続した層が、共有結合している、態様３４または３５に記載の部品。
態様３７．部品が、自動車ビークル部品または航空宇宙ビークル部品を含む、態様３４～３６のいずれか１つに記載の部品。
態様３８．態様３４～３７のいずれか１つに記載の部品を含む、ビークル。
態様３９．ビークルが、自動車ビークルまたは航空宇宙ビークルを含む、態様３８に記載のビークル。
態様４０．共反応性三次元印刷のための装置であって、押し出し成形ノズルと、押し出し成形ノズルに結合された混合器と、混合器に結合された第１の一次ポンプ、および混合器に結合された第２の一次ポンプと、第１の一次ポンプに結合された第１の一次リザーバ、および第２の一次ポンプに結合された第２の一次リザーバと、第１の一次ポンプおよび第２の一次ポンプに相互接続されたコントローラであって、コントローラが、第１の一次ポンプによってポンプ送給される第１の成分と、第２の一次ポンプによってポンプ送給される第２の成分と、の体積混合比を変化させるように構成されている、コントローラと、を含む、装置。
態様４１．第１の一次ポンプおよび二次ポンプの各々が、独立してかつ連続的に制御可能である、態様４０に記載の装置。
態様４２．混合器に結合された１つまたは１つより多くの追加の一次ポンプ、および１つまたは１つより多くの追加の一次ポンプに結合された１つまたは１つより多くのそれぞれの一次リザーバをさらに含む、態様４０または４１に記載の装置。
態様４３．第１の一次リザーバに結合された第１のパージ、および／または第２の一次リザーバに結合された第２のパージをさらに含む、態様４０～４２のいずれか１つに記載の装置。
態様４４．それぞれの二次ポンプを介して第１の一次リザーバに結合された１つまたは１つより多くの二次リザーバ、および／またはそれぞれの二次ポンプを介して第２の一次リザーバに結合された１つまたは１つより多くの二次リザーバをさらに含む、態様４０～４３のいずれか１つに記載の装置。
態様４５．二次ポンプの各々が、独立してかつ連続的に制御可能である、態様４４に記載の装置。
態様４６．第１の一次リザーバが、第１の成分を含有し、第２の一次リザーバが、第２の成分を含有する、態様４０～４５のいずれか１つに記載の装置。
態様４７．混合器と押し出し成形ノズルとを結合する剪断薄化デバイスをさらに含む、態様４０～４６のいずれか１つに記載の装置。
態様４８．押し出し成形ノズルが、共押し出し成形ノズルを含む、態様４０～４７のいずれか１つに記載の装置。
本開示によって提供される実施形態は、共反応性三次元印刷および部品の特性を使用するビークル部品の製作を記載する以下の実施例を参照することによってさらに例示される。本開示の範囲から逸脱することなく、材料および方法の両方に対する多くの変更が実施され得ることは、当業者には明らかであろう。
実施例１
剛体外装ビークル部品
外装ビークル部品は、共反応性ポリ尿素組成物を三次元印刷することによって製作された。ポリアミン成分とポリイソシアネート成分とを三次元印刷装置で混ぜ合わせることによって、共反応性ポリ尿素組成物を調製した。
ポリアミン成分の構成成分を、表１に列挙する。
Figure 0007206405000001
 １Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）ＮＨ－１２２０、アスパラギン酸エステルジアミン、ＣＡＳ＃ １６８２５３－５９－６、Ｃｏｖｅｓｔｒｏ ＬＬＣから入手可能。
２Ｖｕｌｃａｎ（登録商標）ＸＣ－７２Ｒ、カーボンブラック、ＣＡＳ＃ １３３３－８６－４、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能。
３Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）ＮＨ－１４２０、アスパラギンエステルジアミン、ＣＡＳ＃ １３６２１０－３０－５、Ｃｏｖｅｓｔｒｏ ＬＬＣから入手可能。
４Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｔ－５０００、ポリエーテルアミン、ＣＡＳ＃ ６４８５２－２２－８、Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能。
５ＨＸＡ ＣＥ ４２５、脂肪族ジアミン、Ｔｈｅ Ｈａｎｓｏｎ Ｇｒｏｕｐ、ＬＬＣから入手可能。
６Ｃｙａｓｏｒｂ（登録商標）ＵＶ－１１６４Ｌ、光安定剤およびＵＶ吸収剤、ＣＡＳ＃１３７７５９－３８－７、Ｓｏｌｖａｙから入手可能。
７Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０、ヒュームドシリカ、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能。
８Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）２９２、ヒンダードアミン光安定剤（ＨＡＬＳ）、ＣＡＳ＃ ４１５５６－２６－７、ＢＡＳＦから入手可能。
９Ｄｉｓｐａｒｌｏｎ（登録商標）６５００、ポリアミドチキソトロープ、ＣＡＳ＃ ２５０３８－５４－４、Ｋｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｉｎｃ．から入手可能。
表１に列挙した構成成分を、金属反応器容器に秤量し、Ｃｏｗｌｅｓブレードを使用して、７４℃で３０分間混合して、Ｄｉｓｐａｒｌｏｎ（登録商標）６５００ポリアミドチキソトロープを活性化した。分散液を、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップ（ＦｌａｃｋＴｅｋ）に移した。Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を添加し、ＦｌａｃｋＴｅｋ Ｓｐｅｅｄｍｉｘｅｒ（登録商標）を使用して分散させた。
ポリイソシアネート成分の構成成分を、表２に列挙する。
Figure 0007206405000002
 １０ＣＡＴ １３３、触媒、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から入手可能。
ＣＡＴ １３３触媒を、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップ（ＦｌａｃｋＴｅｋ）に秤量した。Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を添加し、ＦｌａｃｋＴｅｋ Ｓｐｅｅｄｍｉｘｅｒ（登録商標）を使用して分散させた。
ポリアミンおよびポリイソシアネート成分を、ＦｌａｃｋＴｅｋ ＳｐｅｅｄＤｉｓｃ（登録商標）を使用して、ＤＡＣカップから別にＯｐｔｉｍｕｍ（登録商標）カートリッジ（Ｎｏｒｄｓｏｎ）に移した。ポリアミンとポリイソシアネート成分とを１：１の体積比で混ぜ合わせ、混合し、Ｌｕｌｚｂｏｔ Ｔａｚ ６ガントリーに取り付けられたＶｉｓｃｏＴｅｃ ２Ｋ押し出し成形機を使用して２３℃で印刷した。
三次元印刷を使用して、異なるポリ尿素部品を製作した。
実施例２
多材料剛性、可撓性、およびフォーム内装ビークル成分：
共反応性押し出し成形を使用して、内装ビークルセンターコンソールリッドを印刷した。３つの共反応性成分を使用して、コンソールリッドを製作した。第１の成分は、剛性２Ｋ－印刷可能ポリ尿素組成物を含み、第２の成分は、可撓性２Ｋ－印刷可能ポリ尿素組成物を含み、第３の成分は、２Ｋ－印刷可能ポリウレタンフォーム組成物を含む。この内装ビークルコンソールリッドは、可撓性ポリ尿素のベース層を皮革基材上に印刷し、かつベース層上にポリウレタンフォームの中層を印刷し、かつ剛性ポリ尿素の上層を印刷することによって、製作された。
剛性ポリ尿素ポリアミン成分の構成成分を、表３に列挙する。
Figure 0007206405000003
 １１Ｃｌｅａｒｌｉｎｋ（登録商標）１０００、ＣＡＳ＃ ２１５４２７９－６０－４、Ｄｏｒｆ Ｋｅｔａｌから入手可能。
１２Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｔ－３０００、ポリエーテルアミン、ＣＡＳ＃ ６４８５２－２２－８、Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能。
１３タイプＫ２０グラスバブルズ、中空ガラス微小球、３Ｍから入手可能。
Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を除く、表３に列挙された構成成分を、金属反応器容器に秤量し、Ｃｏｗｌｅｓブレードを使用して、７４℃で３０分間混合して、Ｄｉｓｐａｒｌｏｎ（登録商標）６５００ポリアミドチキソトロープを活性化した。分散液を、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップ（ＦｌａｃｋＴｅｋ）に移した。Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を添加し、ＦｌａｃｋＴｅｋ Ｓｐｅｅｄｍｉｘｅｒ（登録商標）を使用して分散させた。
剛性ポリ尿素ポリイソシアネート成分の構成成分を、表４に列挙する：
Figure 0007206405000004
 １４Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｎ３３００Ａ、脂肪族ポリマーヘキサメチレンジイソシアネート三量体、Ｃｏｖｅｓｔｒｏ ＬＬＣから入手可能。
１５Ｍｉｎｅｘ（登録商標）４、霞石閃長岩、ＣＡＳ＃ ３７２４４－９６－５、Ｔｈｅ Ｃｒａｙ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能。
Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｎ３３００ＡおよびＭｉｎｅｘ（登録商標）４を、ＭＡＸ ３００Ｌ ＤＡＣカップ（Ｆｌａｃｋｔｅｋ）に秤量し、ＦｌａｃｋＴｅｋ Ｓｐｅｅｄｍｉｘｅｒ（登録商標）を使用して分散させた。タイプＫ２０グラスバブルズおよびＣａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を添加し、ＦｌａｃｋＴｅｋ Ｓｐｅｅｄｍｉｘｅｒ（登録商標）を使用して分散させた。
Ｆｌａｃｋｔｅｋ ＳｐｅｅｄＤｉｓｃ（登録商標）を使用して、成分をＤＡＣカップから別にＯｐｔｉｍｕｍ（登録商標）カートリッジに移した。ポリアミンとポリイソシアネート成分とを１：１の体積比で混ぜ合わせ、混合し、Ｌｕｌｚｂｏｔ Ｔａｚ ６ガントリーに取り付けられたＶｉｓｃｏＴｅｃ ２Ｋ押し出し成形機を使用して２３℃で印刷した。
可撓性ポリ尿素ポリアミン成分の構成成分を、表５に列挙する。
Figure 0007206405000005
 １６シラノール末端ポリジメチルシロキサン、ＣＡＳ＃ ７０１３１－６７－８、製品コードＤＭＳ－Ｓ５１、Ｇｅｌｅｓｔから入手可能。
１７Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ（登録商標）５０００ Ｔ６、ポリエチレンコポリマー、Ｂａｋｅｒ Ｈｕｇｈｅｓから入手可能。
１８Ｆｉｎｎｔａｌｃ（登録商標）Ｍ０３Ｃ、タルク、クロライト、ドロマイト、およびマグネサイトの会合体、Ｍｏｎｄｏ Ｍｉｎｅｒａｌｓから入手可能。
１９Ｂｅｎｔｏｎｅ（登録商標）３４、ベントナイト粘土の誘導体、Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから入手可能。
２０ＢＹＫ（登録商標）－９０７７、湿潤および分散添加剤、ＢＹＫから入手可能。
２１シロキサンウレタンジオール、ＰＰＧから入手可能。
２２Ｚｉｒｃｏｎｏｘ（登録商標）製粉媒体、セラミックマイクロミリングビーズサイズ１．０～１．２ｍｍ、Ｊｖｏｔｉ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｉｎｄから入手可能。
表５から、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｔ－５０００、Ｃｌｅａｒｌｉｎｋ（登録商標）１０００、Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）ＮＨ－１２２０、およびＤｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）ＮＨ－１４２０を１６オンスのラウジャーに秤量した。次いで、Ｖｕｌｃａｎ（登録商標）ＸＣ－７２Ｒ、Ｆｉｎｎｔａｌｃ（登録商標）Ｍ０３Ｃ、Ｂｅｎｔｏｎｅ（登録商標）３４、シロキサンウレタンジオール、およびＢＹＫ（登録商標）－９０７７を添加し、混合した。次いで、Ｚｉｒｃｏｎｏｘ（登録商標）ミル培地をラウジャーに添加し、ＬＡＵ手順を使用して配合物を１時間分散させた。
次いで、１２５μｍのフィルターを通して配合物をＭＡＸ ３００ Ｌ ＤＡＣカップ（ＦｌａｃｋＴｅｋ）に濾過した。Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０およびＰｅｔｒｏｌｉｔｅ（登録商標）５０００ Ｔ６を添加し、ＦｌａｃｋＴｅｋ Ｓｐｅｅｄｍｉｘｅｒ（登録商標）を使用して分散させた。最後に、ＤＭＳ－Ｓ５１ ＰＤＭＳをＦｌａｃｋＴｅｋ Ｓｐｅｅｄｍｉｘｅｒ（登録商標）を使用して混合物中に分散させた。
可撓性ポリ尿素ポリイソシアネート成分の構成成分を、表６に列挙する：
Figure 0007206405000006
 ２３ＭＷが２，８００であるポリブタジエン系ジイソシアネートの樹脂混合物であって、イソホロンジイソシアネートで６００当量に希釈したもの。
樹脂をＭａｘ（登録商標）３００ Ｌ ＤＡＣカップに秤量し、Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を添加し、Ｓｐｅｅｄｍｉｘｅｒを使用して分散させた。Ｆｌａｃｋｔｅｋ ＳｐｅｅｄＤｉｓｃ（登録商標）を使用して、成分をＤＡＣカップから別にＯｐｔｉｍｕｍカートリッジに移した。成分を混ぜ合わせ、Ｌｕｌｚｂｏｔ Ｔａｚ ６ガントリーに取り付けられたＶｉｓｃｏｔｅｃ ２Ｋ押し出し成形機において、１：１の体積混合比で混合した。
共反応性ポリ（尿素－ウレタン）フォーム組成物を、表７および表８に列挙される成分から調製した。
Figure 0007206405000007
 ２４ＣＡＰＡ（登録商標）４１０１、ＴｒｉｉＳＯから入手可能な、ＯＨ当量２５７ｇ／ｍｏｌの一次ヒドロキシル基で終端した四官能性ポリオール。
２５ＤＡＢＣＯ（登録商標）３３－ＬＶ、アミン触媒、ＣＡＳ＃ ２８０－５７－９、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販。
ＣＡＰＡ（登録商標）４１０１、ＤＡＢＣＯ（登録商標）３３－ＬＶ、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｔ－５０００、および脱イオン水を、Ｍａｘ ２００ ＤＡＣカップに添加し、Ｓｐｅｅｄｍｉｘｅｒ（登録商標）を使用して混合した。混合物を、Ｌｕｌｚｂｏｔ Ｔａｚ ６ガントリーに取り付けられたＶｉｓｃｏｔｅｃ ２Ｋ押し出し成形機を用いた反応性押し出し成形による３Ｄ印刷での使用に好適な、Ｏｐｔｉｍｕｍ（登録商標）カートリッジに直接注いだ。
Figure 0007206405000008
 ２６３９２ｇ／ｍｏｌの当量を有するジイソシアネートポリエステルプレポリマー。
ジイソシアネートポリエステルプレポリマーを、Ｏｐｔｉｍｕｍ（登録商標）カートリッジに直接注いだ。
２つのポリウレタンフォーム成分を、イソシアネート成分対アミン／ポリオール／水成分の体積混合比１．７：１で、Ｖｉｓｃｏｔｅｃ ２Ｋ押し出し成形機に取り付けられた静的混合ノズル内で混ぜ合わせた。共反応性フォーム組成物を、２５℃で硬化させた。完全に硬化したフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に従って判定されるショア２０Ａの硬度を有していた。
実施例３
外装ビークル成分
炭素－炭素マイケル付加－硬化アセトアセテート－アクリレート組成物を用いた周囲反応性押し出し成形を使用して、外装ビークル部品を印刷した。
アセトアセテート含有構成成分を、表９に列挙した構成成分を使用して調製した。
Figure 0007206405000009
 ２８ＢＰＡＭＡは、ＰＰＧインダストリーから入手可能である、ビスフェノールＡ（ＣＡＳ＃ ８０－０５－７）骨格および１７６ｇ／ｍｏｌのアセトアセテート当量を含有する、独自の多官能性アセトアセテート（１分子あたり３つより多くのアセトアセテート基）架橋剤である。
２９ＨＢ溶液は、ＰＰＧインダストリーから入手可能である、独自の溶媒混合物中に３９重量％のヒンダードグアニジン塩基を含有する溶液である。
ＢＰＡＭＡおよびＨＢ溶液を、続いてＣａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップに添加し、Ｓｐｅｅｄｍｉｘｅｒを介して分散させた。Ｆｌａｃｋｔｅｋ ＳｐｅｅｄＤｉｓｃ（登録商標）を使用して、成分をＤＡＣカップからＯｐｔｉｍｕｍ（登録商標）カートリッジに移した。
アクリレート含有成分を、表１０に列挙した構成成分から調製した。
Figure 0007206405000010
 ３０Ｍｉｒａｍｅｒ（登録商標）Ｍ３４０、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ＣＡＳ＃ ３５２４－６８－３，Ｍｉｗｏｎから市販。
３１アクリレート当量２７０ｇ／ｍｏｌの独自のウレタントリアクリレート、ＰＰＧインダストリーから入手可能。
Ｍｉｒａｍｅｒ（登録商標）Ｍ３４０およびウレタントリアクリレートを、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップに添加し、Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を添加し、Ｓｐｅｅｄｍｉｘｅｒを使用して分散させた。Ｆｌａｃｋｔｅｋ ＳｐｅｅｄＤｉｓｃ（登録商標）を使用して、成分をＤＡＣカップからＯｐｔｉｍｕｍ（登録商標）カートリッジに移した。
アセトアセテート成分とアクリレート成分とを混ぜ合わせ、１：１の体積混合比で混合し、Ｌｕｌｚｂｏｔ Ｔａｚ ６ガントリーに取り付けられたＶｉｓｃｏｔｅｃ ２Ｋ押し出し成形機を使用して、共反応性組成物を外装ビークル部品に３Ｄ印刷した。また、共反応性組成物を、引張試験のためにＡＳＴＭ Ｄ６３８ タイプＩＶドッグボーンに３Ｄプリントした。
ＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って判定された硬化３Ｄ印刷アセトアセテート／アクリレート部品の引張特性を、表１１に要約する。
Figure 0007206405000011
実施例４
多材料ポリ尿素格子
ポリイソシアネート成分とポリアミン成分を混ぜ合わせることによって、可撓性ポリ尿素共反応性組成物を調製した。ポリイソシアネート成分およびポリアミン成分の構成成分を、それぞれ表１２および１３に提供する。
Figure 0007206405000012
Figure 0007206405000013
 １ＰｏｌｙＢＤ（登録商標）Ｒ４５ ＨＴＬＯ－独自のイソシアネート樹脂。
２Ｓｔａｎ－Ｔｏｎｅ（登録商標）ブラックティントペースト、黒色顔料ペースト、Ｐｏｌｙｏｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販。
３Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標） ＴＳ－７２０、ヒュームドシリカ、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販
４Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）ＮＨ １２２０ アミン樹脂、ＣＡＳ＃ １６８２５３－５９－６、Ｃｏｖｅｓｔｒｏ ＬＬＣから市販。
５Ｃｏｖｅｓｔｒｏ ＬＬＣから市販のＤｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）ＮＨ １４２０ アミン樹脂、ＣＡＳ＃ １３６２１０－３０－５。
６Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｔ－５０００ポリエーテルアミン、ＣＡＳ＃ ６４８５２－２２－８、Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販。
７Ｇｅｌｅｓｔから市販のＤＭＳ－Ｓ５１（登録商標）ＰＤＭＳ、シラノール末端ポリジメチルシロキサン、ＣＡＳ＃ ７０１３１－６７－８、製品コードＤＭＳ－Ｓ５１（登録商標）。
Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を除いて、ポリイソシアネート成分を調製するために、構成成分をＭａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップに添加した。次いで、典型的なＳｐｅｅｄｍｉｘｅｒ手順を使用して、混合物を均質になるまで混合した。次いで、Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップに添加した。次いで、標準的なＳｐｅｅｄｍｉｘｅｒ手順を使用して、混合物を混合した。Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０が均一に分散するまで、混合を継続した。次いで、空気が流出することを可能にする開口部を有するＤＡＣリッドを、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップ上に配置した。次いで、標準的な典型的なＳｐｅｅｄｍｉｘｅｒ手順を使用して、配合物を、５．０ｐｓｉの真空下で２分間混合した。真空下で混合した後、ＦｌａｃｋＴｅｋ ＳｐｅｅｄＤｉｓｃ（登録商標）を使用して、配合物を、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップからＯｐｔｉｍｕｍ（登録商標）カートリッジに移した。
イソシアネート成分を調製するために、Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０およびＤＭＳ－Ｓ５１ ＰＤＭＳを除いて、構成成分を、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップに添加し、標準的なＳｐｅｅｄｍｉｘｅｒ手順を使用して均質になるまで混合した。次いで、Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップに添加し、Ｃａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０が配合物中に均一に分散するまで、標準的なＳｐｅｅｄｍｉｘｅｒ手順を使用して配合物を混合した。次いで、ＤＭＳ－Ｓ５１ ＰＤＭＳを、分散したＣａｂｏｓｉｌ（登録商標）ＴＳ－７２０を有する均質な配合物を含有するＭａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップに添加した。配合物が均質になるまで混合を継続した。次いで、空気が流出することを可能にする開口部を有するＤＡＣリッドを、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップ上に配置した。次いで、標準的なＳｐｅｅｄｍｉｘｅｒ手順を使用して、配合物を、５．０ｐｓｉの真空下で２分間混合した。真空下で混合した後、ＦｌａｃｋＴｅｋ ＳｐｅｅｄＤｉｓｃ（登録商標）を使用して、配合物を、Ｍａｘ ３００ Ｌ ＤＡＣカップからＯｐｔｉｍｕｍ（登録商標）カートリッジに移した。
ポリイソシアネート成分とポリアミン成分を混ぜ合わせることによって、剛性ポリ尿素共反応性組成物を調製した。ポリイソシアネート成分およびポリアミン成分の構成成分を、それぞれ表１４および１５に提供する。
Figure 0007206405000014
Figure 0007206405000015
 １Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｎ ３９００、ポリマーＨＤＩ樹脂、ＣＡＳ＃ ２８１８２－８１－２、Ｃｏｖｅｓｔｒｏ ＬＬＣから市販。
２Ｓｔａｎ－Ｔｏｎｅ オレンジティントペースト、黒色顔料ペースト、Ｐｏｌｙｏｎｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販。
３Ｃａｂｏｓｉｌ ＴＳ－７２０ － ヒュームドシリカ、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販。
４Ｃｏｖｅｓｔｒｏ ＬＬＣから市販のＤｅｓｍｏｐｈｅｎ ＮＨ １４２０ アミン樹脂、ＣＡＳ＃ １３６２１０－３０－５。
剛性ポリイソシアネート成分および剛性ポリアミン成分を、それぞれ可撓性ポリイソシアネート成分およびポリアミン成分と同様に調製した。
可撓性および剛性ポリ尿素の試験試料を、それぞれのポリイソシアネート成分と１：１体積％比で、およびポリアミン成分と１．７：１体積％比で混ぜ合わせて、ポリ尿素共反応性組成物を形成し、かつ完全に硬化させることによって、調製した。硬化した可撓性および剛性ポリ尿素材料の特性を、表１６に提示する。
ガラス転移温度（Ｔｇ）を、単一カンチレバー動的機械分析によって測定した。測定された最低のＴｇを報告する。ＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って、引張強度、伸長率、およびヤング率を判定した。ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に従って、ショアＤ硬度を判定した。
Figure 0007206405000016
２つの可撓性および剛性ポリ尿素からなる双方向材料格子を、共反応性三次元印刷を使用して製作した。格子は、１００ｍｍ×１００ｍｍ×６ｍｍと測定された。可撓性および剛性ポリ尿素を、３．０００ｍＬ／分の流量で印刷した。可撓性ポリ尿素を、１：１のＡ：Ｂ体積比で印刷した。剛性ポリ尿素を、１．７：１のＢ：Ａ体積比で印刷した。各層を４８ｍｍ／秒の速度で印刷した。２つの材料を、可撓性ポリ尿素が一方向に整列した直線パターンで堆積し、かつ剛性ポリ尿素が直交方向に整列した直線パターンで堆積する、交互の層に、順次堆積させた。格子を、図３Ａおよび３Ｂに示し、黒色構造は、可撓性ポリ尿素を含み、オレンジ色構造は、剛性ポリ尿素を含む。複合材は、可撓性であり、可撓性ポリ尿素の印刷ラインの方向に平行に曲げると脆性破壊を呈さず、可撓性ポリ尿素の方向に直交して曲げるとより剛性であり、脆性破壊を呈した。
最後に、本明細書に開示される実施形態を実施する代替の方法が存在することに留意されたい。したがって、本実施形態は、例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。さらに、特許請求の範囲は、本明細書に与えられる詳細に限定されるべきではなく、これら全範囲およびその等価物に権利がある。

Claims (16)

  1. 共反応性三次元印刷を使用して部品を製作する方法であって、
    独立して第１の成分と第２の成分とを混ぜ合わせ、混合して、第１の共反応性組成物および第２の共反応性組成物を形成することであって、
    前記第１の成分が、第１の反応性化合物および第２の反応性化合物を含み、
    前記第１の反応性化合物が、前記第２の反応性化合物に対して反応性である、形成することと、
    共押し出し成形ノズルを通して前記第１の共反応性組成物および前記第２の共反応性組成物を共押し出し成形して共押し出し成形体を形成することと、
    三次元印刷を使用して前記共押し出し成形体を連続した層に堆積させて、部品を製作することと、
    前記共押し出し成形体を堆積させながら、前記第１の成分の構成成分および／もしくは前記第２の成分の構成成分を独立して変化させ、ならびに／または前記第１の成分と前記第２の成分との体積混合比を変化させることと、を含む、方法。
  2. 前記第１の反応性化合物が、触媒および／または硬化開始剤の存在下で前記第２の反応性化合物に対して反応性であり、
    前記触媒および／または硬化開始剤が、前記第１の反応性化合物と前記第２の反応性化合物との間の反応を触媒および／または開始することができ、
    前記第２の成分が、前記触媒および／または前記硬化開始剤を含む、請求項１に記載の方法。
  3. １つまたは１つより多くの追加の成分を、前記第１の成分および前記第２の成分と混ぜ合わせ、混合して、前記第１のおよび前記第２の共反応性組成物を形成することをさらに含む、請求項１～２のいずれか一項に記載の方法。
  4. 堆積しながら、前記１つまたは１つより多くの追加の成分の構成成分を独立して変化させること、および／または前記１つまたは１つより多くの追加の成分の体積混合比を独立して変化させることをさらに含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記１つまたは１つより多くの追加の成分の各々が、前記第１の反応性化合物および／もしくは前記第２の反応性化合物と反応することができる化合物、ならびに／または前記第１の反応性化合物および／もしくは前記第２の反応性化合物と反応することができない化合物を独立して含む、請求項３または４に記載の方法。
  6. 前記第１の成分の前記構成成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を変化させることが、前記第１の成分に少なくとも１つの構成成分を添加すること、および／または前記第２の成分に少なくとも１つの構成成分を添加することを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第１の成分の前記構成成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を変化させることが、前記第１の成分への少なくとも１つの構成成分を除去すること、および／または前記第２の成分への少なくとも１つの構成成分を除去することを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記第１の成分の前記構成成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を変化させることが、前記第１の成分の前記構成成分のうちの少なくとも１つの量を変化させること、および／または前記第２の成分の前記構成成分のうちの少なくとも１つの量を変化させることを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
  9. ２つまたは２つより多くの前駆体組成物を混ぜ合わせ、混合して、前記第１の成分を形成すること、および／もしくは２つまたは２つより多くの前駆体組成物を混ぜ合わせて、前記第２の成分を形成すること、ならびに前記第１の成分を形成する前記２つまたは２つより多くの前駆体組成物のうちの少なくとも１つの体積混合比を変化させること、ならびに／または
    前記第２の成分を形成する前記２つまたは２つより多くの前駆体組成物のうちの少なくとも１つの体積混合比を変化させることをさらに含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記体積混合比を変化させることが、一定期間にわたって前記体積混合比を連続的に変化させることを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記体積混合比を変化させることが、前記体積混合比を非連続的に変化させることを含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記第１の成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を変化させることが、一定期間にわたって前記第１の成分の前記構成成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を連続的に変化させることを含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記第１の成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を変化させることが、前記第１の成分の前記構成成分および／または前記第２の成分の前記構成成分を非連続的に変化させることを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記第１の成分と前記第２の成分との体積混合比が、１：５０～５０：１である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記第１のおよび第２の共反応性組成物が、硬化開始剤を含み、前記方法が、堆積前、堆積中、および／または堆積後に、前記硬化開始剤を活性化することをさらに含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記部品が、ビークル部品を含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
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