JP7489568B2 - 洗浄方法、洗浄装置及び予備洗浄剤 - Google Patents
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Description
AR-G1Lの成分:
シリコーン 65重量%
アクリル系モノマー 30~35重量%
有機リン化合物 1~5重量%
フェノン化合物 1~5重量%
AR-S1の成分:
アクリル系モノマー 10~25重量%
ポリプロピレングリコール 70~90重量%
光重合開始剤 1~5重量%
サポート材SPの密度:1.03(g/cm3)
コントローラ80の制御の下、温度調節ユニット30は、予備洗浄剤LQ1や洗浄剤LQ2の温度を、モデル材の融点より低く、かつサポート材の融点以上の範囲で調節する。このとき、予備洗浄剤LQ1や洗浄剤LQ2はいずれも液体となっており流動性を有している。さらに、コントローラ80の制御の下、超音波ユニット40に電源が投入され、予備洗浄剤LQ1や洗浄剤LQ2に対し超音波が印加される。
次に、サポート材SPが付着したモデル材MDを液状の洗浄液LQ2に入れる(図4(C))。洗浄液LQ2の成分(特に、界面活性剤)の作用により、残存するサポート材SPのほとんどは、モデル材MDから取り除かれ、洗浄剤LQ2中に存在することとなる。
洗浄剤LQ2から引き揚げたモデル材MDを水の中に置く(図4(D))。水の温度は室温でもよいが、モデル材の融点より低くかつサポート材SPの融点より高いことがより好ましい。水は、蒸留水であることが好ましい。
必要に応じて、モデル材MDを塗布液LQ3に入れる。所定時間を経過したら、モデル材MDを塗布液LQ3から引き上げる。これにより、モデル材MDの表層には、塗布液LQ3が塗布される。その後、所定時間の経過により、モデル材MDの表層には、コーティング層が形成される。
図5(A)に示すように、予備洗浄槽11を収容空間61KXに配する。サポート材SPが付着したモデル材MDを予備洗浄剤LQ1に入れる。コントローラ80の制御の下、温度調節ユニット75は、予備洗浄剤LQ1の温度を、モデル材MDの融点より低くかつサポート材SPの融点以上の範囲となるように調節する。
次に、予備洗浄剤LQ1から引き上げたモデル材MDを洗浄液LQ2に入れる。コントローラ80の制御の下、温度調節ユニット75は、洗浄剤LQ2の温度を、モデル材MDの融点より低くかつサポート材SPの融点以上の範囲となるように調節する。
その後、洗浄剤LQ2から引き上げられたモデル材MDを、お湯を収容するビーカの中に入れて濯ぎ工程130を行う。お湯の温度は、モデル材MDの融点より低く、かつサポート材SPの融点以上の範囲で調節されることが好ましい。超音波ユニット40を駆動し、ビーカに収容されるお湯に対し超音波を印加してもよい。
制御機構290は、排出用弁273を開くとともに、液面センサ280によるセンシング信号を読み取る。その後、制御機構290は、液面高さが所定のもの(例えば、液高さがゼロ)となったところで、排出用弁273を閉じる。こうして、スポンジ型洗浄槽210は空状態となる。
その後、制御機構290は、排出用弁273を開くとともに、液面センサ280によるセンシング信号を読み取る。その後、制御機構290は、液面高さが所定のもの(例えば、液高さがゼロ)となったところで、排出用弁273を閉じる。こうして、スポンジ型洗浄槽210は空状態となる。
洗浄剤LQ2が収容されている水車型洗浄槽312に対し蓋332を装着すると、水車336のうち下方部分は洗浄剤LQ2に浸かり、上方部分は洗浄剤LQ2の液面から出ている。制御機構339の制御の下、モータ338が駆動すると、水車336は、正逆方向への回転または回動する(図14)。この結果、チャック部材337に保持されたモデル材MDは、洗浄剤LQ2の液中にある浸漬状態と、浸漬状態から退避した退避状態との間で切り替え自在となる。このとき、モデル材MDが洗浄剤LQ2の液面へ進入する際、洗浄剤LQ2の液面近傍にあった空気が液中に混ざる結果、洗浄剤LQ2の液面近傍には泡が発生する。泡状となった洗浄剤LQ2が、モデル材MDに設けられた貫通孔MDXの下方の孔に入り込む(図14(A)~14(B))。その後、モデル材MDは、洗浄剤LQ2の中を進んだ後(図14(C))、洗浄剤LQ2から液の外に出る(図14(D))。このとき、貫通孔MDXに入った洗浄剤LQ2は、下方の孔から流れ出る。こうして、貫通孔MDXにおける洗浄が行われる。
濯ぎ液LQ5が収容されている水車型濯ぎ槽322に対し蓋332を装着すると、水車336のうち下方部分は濯ぎ液LQ5に浸かり、上方部分は濯ぎ液LQ5の液面から出ている。制御機構339の制御の下、モータ338が駆動すると、水車336は、正逆方向への回転または回動する。この結果、チャック部材337に保持されたモデル材MDは、濯ぎ液LQ5の液中にある浸漬状態と、浸漬状態から退避した退避状態との間で切り替え自在となる。このとき、モデル材MDが濯ぎ液LQ5の液面へ進入する際、濯ぎ液LQ5の液面近傍にあった空気が液中に混ざる結果、濯ぎ液LQ5の液面近傍には泡が発生する。泡状となった濯ぎ液LQ5が、モデル材MDに設けられた貫通孔MDXの下方の孔に入り込む。その後、モデル材MDは、濯ぎ液LQ5の中を進んだ後(図14(C))、濯ぎ液LQ5から液の外に出る。このとき、貫通孔MDXに入った濯ぎ液LQ5は、下方の孔から流れ出る。こうして、貫通孔MDXにおける濯ぎが行われる。
実験A1~A15を行った。
3Dプリンタ(3Dシステムス社製 VisiJetシリーズ)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のうちモデル材MDは、直方体形状(縦:50mm、横:30mm、高さ:30mm)である。直方体形状のモデル材MDは、天面から底面に向けて貫通する直線貫通孔(直径φ:1.0mm、長さ:30mm)とが、それぞれ5個形成されている。サポート材SPは、モデル材MDの各面に対し一様の厚さ(約10~15mm)で付着するとともに、及び全ての貫通孔にかけて充填されていた。
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重量%
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重量%
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重量%
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)
脂肪酸エステル 70重量%
固形パラフィン(CAS番号 8002-74-2) 30重量%
水 70重量%
トリエタノールアミン(CAS番号 102-71-6) 20重量%
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル 10重量%
図5に示す密閉ユニット60において、予備洗浄工程を行った。予備洗浄剤の温度T1は70℃を維持した。三次元造形物Xを予備洗浄剤LQ1(250cc)に沈め、解放弁64を閉じ、蓋62を用いて収容空間61KXの開口を塞いだ。ポンプ70によって、収容空間61KXの減圧を行った。大気圧からの減圧量ΔP1は、0.08MPaであった。以上の条件で、予備洗浄工程を行った。予備洗浄工程を行った時間S1は9分であった。
次に、密閉ユニット60において、洗浄工程を行った。洗浄剤の温度T2Aは65℃を維持した。三次元造形物Xを洗浄剤LQ2(250cc)に沈め、解放弁64を閉じ、蓋62を用いて収容空間61KXの開口を塞いだ。ポンプ70によって、収容空間61KXの減圧を行った。減圧操作は、洗浄剤LQ2の沸騰が開始した時点で停止した。沸騰が開始した時点の大気圧からの減圧量ΔP2は、0.07MPaであった。以上のように、沸騰した洗浄剤LQ2を用いて洗浄工程を行った。この洗浄工程を行った時間S2Aは2分であった。
次に、洗浄装置2の外容器21にビーカを配置した。ビーカの中に水を250cc注いだ。水の温度T3は65℃を維持した。三次元造形物Xをお湯に沈め、超音波ユニット40により、水に対し超音波を印加した。印加した超音波の周波数f3は40KHzであった。この濯ぎ工程を行った時間S3は3分であった。
実験A2、A6~7、A11~12では、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に対してサポート材の洗浄方法を行った。なお、表中、孔形状における「ストレート」とは、図10のものを指し、「クランク」とは、図11(A)のものを指し、「コ字状」とは、図11(B)のものを指す。
実験A1~A15後の三次元造形物X(モデル材)の表面(貫通孔を除く)に対し評価を行った。
評価基準は以下の通りである。
1:目視観察したところサポート材がほとんど残っていた。
2:目視観察したところサポート材がわずかに残っていた。
3:目視観察したところサポート材が全く残っていなかった。
実験A1~A15後の三次元造形物X(モデル材)の貫通孔に対し評価を行った。
評価基準は以下の通りである。
1:目視観察したところサポート材がほとんど残っていた。
2:目視観察したところサポート材がわずかに残っていた。
3:目視観察したところサポート材が全く残っていなかった。
水を用いて、実験A3を行った後のモデル材MDを、図8に示すスポンジ型洗浄装置200にセットした。スポンジ220の半分の高さまで水を張って、モデル材MDを用いてスポンジ220の弾性変形及び復元を1分間繰り返し行ったが、モデル材MDの貫通孔に水は入らなかった。
中性洗剤を含む水(濃度2重量%)を用いて、実験B2と同様にして、モデル材MDを用いてスポンジ220の弾性変形及び復元を1分間繰り返し行った。泡状の液体が、モデル材MDの貫通孔(上側)からあふれ出てきた。
また、前記気液供給機構は、弾性を有するスポンジと、前記スポンジを収容する槽と、前記スポンジを変形させるスポンジ変形機構と、を備え、前記スポンジは連続気泡構造を備え、前記接液退避状態のとき、前記槽内の前記スポンジは、一部が液面から露出しているともに、前記液状の物質を含み、前記スポンジ変形構造は、前記試料の開口部が前記スポンジに当接した状態のまま前記当接部分が凹むように前記スポンジを変形させるとともに、前記変形が解除されるように前記スポンジから前記試料の開口部を退避することが可能であり、前記スポンジの変形によって前記接液状態となり、前記スポンジの変形の解除によって前記接液退避状態となることが好ましい。さらに、前記スポンジには、切り込みが形成され、前記切り込みには、前記試料が収容可能となっていることが好ましい。
前記駆動装置は、前記外槽の外部に配され、前記軸は、前記外槽に形成された孔に相通されたことが好ましい。
炭酸を含む液体と、を含むことを特徴とする。
100 高分子化合物の洗浄方法
110 予備洗浄工程
120 洗浄工程
130 濯ぎ工程
200 スポンジ型洗浄装置
210 スポンジ型洗浄槽
210E 排出口
220 スポンジ
221 減圧型洗浄工程
222 スポンジ型洗浄工程
223 スポンジ型濯ぎ工程
230 試料保持構造
240 移動機構
250 洗浄剤供給機構
260 液供給機構
270 廃液収容槽
280 液面センサ
290 制御機構
300 水車型洗浄装置
310 水車型洗浄槽ユニット
320 水車型濯ぎ槽ユニット
330 蓋ユニット
410 超音波洗浄機
420 外筒
Claims (14)
- 疎水性の高分子化合物が付着した物体に対して洗浄剤に先立って接触される予備洗浄剤であって、
前記高分子化合物の融点以上、前記物体の融点よりも低い範囲において流動性を有し、
前記高分子化合物に対して相溶性を有する第1化合物を含む、または、前記第1化合物と第2化合物とを含み、
前記洗浄剤は、前記高分子化合物の融点以上、前記物体の融点よりも低い範囲において流動性を有し、水溶性であり、溶媒と、前記高分子化合物に作用する界面活性剤と、を含み、
前記物体は三次元造形物であり、
前記高分子化合物は三次元造形用サポート材であることを特徴とする予備洗浄剤。 - 疎水性の高分子化合物が付着した物体に対して洗浄剤に先立って接触される予備洗浄剤であって、
前記高分子化合物の融点以上、前記物体の融点よりも低い範囲において流動性を有し、
前記高分子化合物に対して相溶性を有する第1化合物を含む、または、前記第1化合物と第2化合物とを含み、
前記物体は三次元造形物であり、
前記高分子化合物は三次元造形用サポート材であることを特徴とする予備洗浄剤。 - 前記第1化合物は、脂肪酸エステルであることを特徴とする請求項1又は2記載の予備洗浄剤。
- 前記第2化合物は、前記高分子化合物と共通の成分を有する化合物、または固形パラフィンであることを特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか1項記載の予備洗浄剤。
- 請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の高分子化合物が付着した請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の物体の洗浄装置であって、
請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の洗浄剤を収容する洗浄容器と、
前記洗浄容器に収容された前記洗浄剤の温度を調整する洗浄剤温度調節ユニットと、
前記洗浄剤に対して相溶性を有する濯ぎ液を収容する濯ぎ容器と、
前記濯ぎ容器に収容された前記濯ぎ液の温度を調整する濯ぎ液温度調節ユニットと、
請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の予備洗浄剤を収容する予備洗浄容器と、
前記予備洗浄容器に収容された前記予備洗浄剤の温度を調整する予備洗浄剤温度調節ユニットと、
各ユニットを制御するコントローラと、を備え、
前記洗浄容器内では前記洗浄剤に対して前記物体が接触し、
前記濯ぎ容器内では前記濯ぎ液に対して前記物体が接触し、
前記コントローラによって、前記洗浄剤の温度は、前記高分子化合物の融点以上前記物体の融点よりも低く、前記濯ぎ液の温度は、前記高分子化合物の融点以上前記物体の融点よりも低く、
前記予備洗浄容器内では、前記予備洗浄剤に対して前記物体が接触可能であり、
前記コントローラによって、前記予備洗浄剤の温度は、前記高分子化合物の融点以上、前記物体の融点よりも低いことを特徴とする洗浄装置。 - 前記予備洗浄容器を密閉にする予備洗浄側密閉ユニットと、
前記予備洗浄側密閉ユニットによって密閉された容器の中の圧力を減じることが可能な予備洗浄側減圧ユニットと、 を備えることを特徴とする請求項5記載の洗浄装置。 - 前記予備洗浄容器に収容された前記予備洗浄剤は、前記コントローラによって沸騰状態に遷移可能であることを特徴とする請求項6記載の洗浄装置。
- 請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の高分子化合物が付着した請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の物体の洗浄装置であって、
請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の洗浄剤を収容する洗浄容器と、
前記洗浄容器に収容された前記洗浄剤の温度を調整する洗浄剤温度調節ユニットと、
前記洗浄剤に対して相溶性を有する濯ぎ液を収容する濯ぎ容器と、
前記濯ぎ容器に収容された前記濯ぎ液の温度を調整する濯ぎ液温度調節ユニットと、
前記洗浄容器及び前記濯ぎ容器のうち少なくとも1つを密閉にする密閉ユニットと、
前記密閉ユニットによって密閉された容器の中の圧力を減じることが可能な洗浄側減圧ユニットと、
各ユニットを制御するコントローラと、を備え、
前記洗浄容器内では前記洗浄剤に対して前記物体が接触し、
前記濯ぎ容器内では前記濯ぎ液に対して前記物体が接触し、
前記コントローラによって、前記洗浄剤の温度は、前記高分子化合物の融点以上前記物体の融点よりも低く、前記濯ぎ液の温度は、前記高分子化合物の融点以上前記物体の融点よりも低いことを特徴とする洗浄装置。 - 前記洗浄容器に収容された前記洗浄剤と、前記濯ぎ容器に収容された前記濯ぎ液と、のうち少なくとも1つは、前記コントローラによって沸騰状態に遷移可能であることを特徴とする請求項8記載の洗浄装置。
- 請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の高分子化合物が付着した請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の物体の洗浄方法であって、
請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の洗浄剤を前記物体に対して接触させる洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に行われ、前記洗浄剤に対して相溶性を有する濯ぎ液を用いて前記物体の濯ぎをおこなう濯ぎ工程と、
前記洗浄工程の前に行われ、前記物体に対して、請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の予備洗浄剤を接触させる予備洗浄工程と、を備え、
前記洗浄剤の温度は、前記高分子化合物の融点以上、前記物体の融点よりも低く、
前記濯ぎ液の温度は、前記高分子化合物の融点以上、前記物体の融点よりも低く、
前記予備洗浄剤の温度は、前記高分子化合物の融点以上、前記物体の融点よりも低く、
前記予備洗浄剤は、前記高分子化合物に対する相溶性を有する化合物を含むことを特徴とする洗浄方法。 - 前記予備洗浄工程は、大気圧よりも低い環境下でおこなわれることを特徴とする請求項10記載の洗浄方法。
- 前記予備洗浄工程の前記予備洗浄剤は、沸騰状態であることを特徴とする請求項11記載の洗浄方法。
- 請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の高分子化合物が付着した請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の物体の洗浄方法であって、
請求項1ないし4のうちいずれか1項記載の洗浄剤を前記物体に対して接触させる洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に行われ、前記洗浄剤に対して相溶性を有する濯ぎ液を用いて前記物体の濯ぎをおこなう濯ぎ工程と、を備え、
前記洗浄剤の温度は、前記高分子化合物の融点以上、前記物体の融点よりも低く、
前記濯ぎ液の温度は、前記高分子化合物の融点以上、前記物体の融点よりも低く、
前記洗浄工程と前記濯ぎ工程とのうち少なくとも1つは、大気圧よりも低い環境下でおこなわれることを特徴とする洗浄方法。 - 前記洗浄工程の前記洗浄剤と前記濯ぎ工程の前記濯ぎ液とのうち少なくとも1つは、沸騰状態であることを特徴とする請求項13記載の洗浄方法。
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