JP2017127975A - Sinter molding method and sinter-molded object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼結造形方法及び焼結造形物に関する。 The present invention relates to a sintered modeling method and a sintered model.
従来の三次元形状の積層造形物を製造する方法としては、金属などの粉末材料からなる粉末層にレーザーを照射して焼結させることによって焼結層を形成し、この焼結層の上に新たな粉末層を敷き、その新たな粉末層にビームを照射して焼結させることによって下の焼結層と接合した新たな焼結層を形成し、そして、これを繰り返すことによって、複数の焼結層が積層一体化した所望の三次元形状の積層造形物を製造する方法が知られている(特許文献1)。 As a conventional method for producing a three-dimensional layered object, a sintered layer is formed by irradiating a powder layer made of a powder material such as a metal with a laser to sinter, and on the sintered layer. By laying a new powder layer and irradiating the new powder layer with a beam to sinter, a new sintered layer joined to the lower sintered layer is formed, and by repeating this, a plurality of A method of manufacturing a desired three-dimensional layered product in which sintered layers are laminated and integrated is known (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、実体領域以外の余剰焼結による寸法精度の低下、表面粗さに課題があり、高品質な造形物を得るためには、さらに切削や研磨といった後工程が必要である。また、粉末層の厚みは最低でも100μm程度であり、また、用いる粉末の粒径も30μm以上であることが求められるため、微細構造が造形できないという問題もある。 However, in the method disclosed in Patent Document 1, there is a problem in dimensional accuracy reduction and surface roughness due to excessive sintering other than in the substantial region, and in order to obtain a high-quality shaped object, further processing such as cutting and polishing is required. A process is required. Moreover, since the thickness of the powder layer is at least about 100 μm, and the particle size of the powder used is required to be 30 μm or more, there is a problem that a fine structure cannot be formed.
これに対し、レーザーを用いない焼結造形物の製造方法が検討されている。例えば、セラミックや金属等を含む無機粒子を層状に沈積し、無機粒子同士を結合させるために、光硬化型結合剤材料を、無機粒子の層の選択された領域に付与し光を照射する。すると、無機粒子間の空隙に浸透した結合剤材料が、無機粒子同士を結合することによって、三次元造形物の二次元断面層に対応する造形物が形成される。こうした無機粒子の沈積と、結合剤材料の付与とを交互に繰り返すことによって二次元断面層が積層され、三次元構造を有した造形物が形成(造形)される。そして、その後、結合していない無機粒子を除いて、結合した無機粒子を焼結させることで造形物を得ることができる。 On the other hand, the manufacturing method of the sintered molded article which does not use a laser is examined. For example, in order to deposit inorganic particles containing ceramic, metal, or the like in layers and bond the inorganic particles, a photo-curable binder material is applied to a selected region of the layer of inorganic particles and irradiated with light. Then, the binder material that has permeated into the voids between the inorganic particles bonds the inorganic particles to each other, thereby forming a three-dimensional object corresponding to the two-dimensional cross-sectional layer of the three-dimensional object. By alternately repeating the deposition of the inorganic particles and the application of the binder material, the two-dimensional cross-sectional layer is laminated, and a shaped article having a three-dimensional structure is formed (modeled). And after that, the inorganic particle which is not couple | bonded is remove | excluded and a modeling thing can be obtained by sintering the couple | bonded inorganic particle.
しかしながら、上記方法においても、金属粉末は光を透過させにくいため、無機粒子同士の結合が不十分となるという問題がある。無機粒子同士の結合が不十分であると、結合していない無機粒子を除く段階で、結合しているはずであった無機粒子も除かれてしまったり、結合していない無機粒子を除いたあとに、造形形状が維持できなかったりという問題が生じる。また、結合剤材料によっては焼結の際に十分に除くことができず、造形物中に残留することも問題である。 However, even in the above method, the metal powder hardly transmits light, so that there is a problem that the bonding between the inorganic particles becomes insufficient. If the inorganic particles are not sufficiently bonded to each other, the inorganic particles that should have been bonded are removed at the stage of removing the inorganic particles that are not bonded, or after the inorganic particles that are not bonded are removed. In addition, there is a problem that the modeling shape cannot be maintained. Further, depending on the binder material, it cannot be sufficiently removed at the time of sintering, and it remains a problem that it remains in the shaped article.
なお、本明細書において、結合していない無機粒子を除く除去工程において除去される部分を「サポート部」ともいい、サポート部が容易に除去される性質を「サポート部除去性」ともいう。また、サポート部が除去された後、焼結前において、造形物の形状が維持されていることを「硬化部形状維持性」という。さらに、焼結において、結合剤材料が充分に除かれる性質を「脱脂性」ともいう。 In the present specification, the portion removed in the removing step excluding the unbound inorganic particles is also referred to as “support portion”, and the property that the support portion is easily removed is also referred to as “support portion removability”. Moreover, after the support part is removed and before the sintering, the shape of the modeled object is maintained as “cured part shape maintainability”. Furthermore, the property that the binder material is sufficiently removed during sintering is also referred to as “degreasing”.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、サポート部除去性、硬化部形状維持性、脱脂性に優れた焼結造形方法及び該方法により得られた焼結造形物を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve at least a part of the above-described problems, and is a sintered modeling method excellent in support part removability, cured part shape maintainability, and degreasing property, and a fired product obtained by the method. The object is to provide a shaped object.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、無機粒子と、第1のポリビニルアルコールとを含む焼結造形材料と、平均重合度が第1のポリビニルアルコールよりも高い第2のポリビニルアルコールを含む液状結合剤と、を用いることにより上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。 The present inventors diligently studied to solve the above problems. As a result, by using a sintered modeling material containing inorganic particles and a first polyvinyl alcohol, and a liquid binder containing a second polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization higher than that of the first polyvinyl alcohol, the above-mentioned The present invention has been completed by finding that the problems can be solved.
すなわち、本発明は、無機粒子と、第1のポリビニルアルコールとを含む焼結造形材料を用いて造形層を形成する造形層形成工程と、前記造形層の所望の領域に、平均重合度が前記第1のポリビニルアルコールよりも高い第2のポリビニルアルコールを含む液状結合剤を付与する付与工程と、前記造形層の前記液状結合剤が付与されていない領域を除去する除去工程と、前記造形層を加熱して前記無機粒子を焼結処理する焼結処理工程と、を含む、焼結造形方法である。本実施形態においては、第1のポリビニルアルコールと、平均重合度が第1のポリビニルアルコールよりも高い第2のポリビニルアルコール、すなわち、除去工程において異なる除去性を有する2種類のポリビニルアルコールを用いる。これにより、第2のポリビニルアルコールが付与された部分は、例えば、第1のポリビニルアルコールのみを含む部分に比べ水に対する溶解性が低下する。そのため、除去工程において、サポート部除去性に優れる結果となる。また、例えば光硬化型化合物を用いた場合と比較して、光照射などによる硬化工程が不要となる他、内部にまで、第2のポリビニルアルコールの結着作用が働くことになり、生産性やコストの観点からも利点がある。さらに、レオロジーコントロール剤としても作用し得る第1のポリビニルアルコールを含むことで、焼結造形材料を用いた造形層の形成性がより向上し得る。また、除去工程の条件に応じて平均重合度の他ケン化度を制御すれば、本実施形態の方法を実施可能であるため、液状結合剤が付与されていない領域の除去(現像性)のコントロール自由度も高い。 また、第2のポリビニルアルコールは、無機粒子の結着に十分な効果を奏し、サポート部が除去された後、焼結前において、造形物の形状を維持することが可能である。さらに、第2のポリビニルアルコールは、焼結処理において十分に除去することができるため、脱脂性にも優れる結果となる。 That is, the present invention provides a modeling layer forming step of forming a modeling layer using a sintered modeling material containing inorganic particles and the first polyvinyl alcohol, and an average degree of polymerization is in the desired region of the modeling layer. An applying step of applying a liquid binder containing a second polyvinyl alcohol that is higher than the first polyvinyl alcohol, a removing step of removing an area of the modeling layer where the liquid binder is not applied, and the modeling layer. A sintering process comprising heating and sintering the inorganic particles. In this embodiment, the first polyvinyl alcohol and the second polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization higher than that of the first polyvinyl alcohol, that is, two types of polyvinyl alcohol having different removability in the removing step are used. Thereby, the part with which the 2nd polyvinyl alcohol was provided has the solubility with respect to water compared with the part containing only 1st polyvinyl alcohol, for example. Therefore, in the removal process, the support part is easily removed. In addition, for example, compared to the case of using a photocurable compound, a curing step by light irradiation or the like is unnecessary, and the binding action of the second polyvinyl alcohol works to the inside, so that productivity and There is an advantage from the viewpoint of cost. Furthermore, by including the first polyvinyl alcohol that can also act as a rheology control agent, the formability of the modeling layer using the sintered modeling material can be further improved. In addition, if the degree of saponification other than the average degree of polymerization is controlled according to the conditions of the removal step, the method of this embodiment can be carried out, so that the removal of the region not provided with the liquid binder (developability) High degree of control freedom. In addition, the second polyvinyl alcohol has a sufficient effect on the binding of the inorganic particles, and after the support portion is removed, the shape of the modeled object can be maintained before sintering. Furthermore, since the second polyvinyl alcohol can be sufficiently removed in the sintering process, the result is excellent in degreasing properties.
また、本発明の焼結造形方法は、無機粒子が、セラミックス粒子又は金属粒子を含むと好ましく、第1のポリビニルアルコールのケン化度が、第2のポリビニルアルコールのケン化度よりも低いと好ましい。さらに、本発明の焼結造形物は、上記焼結造形方法により造形された物であると好ましい。 In the sintered modeling method of the present invention, the inorganic particles preferably include ceramic particles or metal particles, and the saponification degree of the first polyvinyl alcohol is preferably lower than the saponification degree of the second polyvinyl alcohol. . Furthermore, the sintered shaped article of the present invention is preferably a thing shaped by the above-described sintered shaping method.
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の実施の形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右などの位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as necessary. However, the present invention is not limited to this, and the gist thereof is described below. Various modifications are possible without departing from the scope. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, positional relationships such as up, down, left and right are based on the positional relationships shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
〔焼結造形方法〕
本実施形態の焼結造形方法は、無機粒子と、第1のポリビニルアルコールとを含む焼結造形材料を用いて造形層を形成する造形層形成工程と、前記造形層の所望の領域に、平均重合度が前記第1のポリビニルアルコールよりも高い第2のポリビニルアルコールを含む液状結合剤を付与する付与工程と、前記造形層の前記液状結合剤が付与されていない領域を除去する除去工程と、前記造形層を加熱して前記無機粒子を焼結処理する焼結処理工程と、を含む。
[Sintering molding method]
In the sintered modeling method of the present embodiment, a modeling layer forming step of forming a modeling layer using a sintered modeling material containing inorganic particles and first polyvinyl alcohol, and an average in a desired region of the modeling layer An applying step of applying a liquid binder containing a second polyvinyl alcohol having a degree of polymerization higher than that of the first polyvinyl alcohol; and a removing step of removing a region of the modeling layer where the liquid binder is not applied; A sintering treatment step of heating the modeling layer to sinter the inorganic particles.
本実施形態においては、第1のポリビニルアルコールと、平均重合度が第1のポリビニルアルコールよりも高い第2のポリビニルアルコール、すなわち、除去工程において異なる除去性を有する2種類のポリビニルアルコールを用いる。これにより、第2のポリビニルアルコールが付与された部分は、例えば、第1のポリビニルアルコールのみを含む部分に比べ水に対する溶解性が低下する。そのため、除去工程において、サポート部除去性に優れる結果となる。また、例えば光硬化型化合物を用いた場合と比較して、光照射などによる硬化工程が不要となる他、内部にまで、第2のポリビニルアルコールの結着作用が働くことになり、生産性やコストの観点からも利点がある。さらに、レオロジーコントロール剤としても作用し得る第1のポリビニルアルコールを含むことで、焼結造形材料を用いた造形層の形成性がより向上し得る。また、除去工程の条件に応じて平均重合度の他ケン化度を制御すれば、本実施形態の方法を実施可能であるため、液状結合剤が付与されていない領域の除去(現像性)のコントロール自由度も高い。 In this embodiment, the first polyvinyl alcohol and the second polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization higher than that of the first polyvinyl alcohol, that is, two types of polyvinyl alcohol having different removability in the removing step are used. Thereby, the part with which the 2nd polyvinyl alcohol was provided has the solubility with respect to water compared with the part containing only 1st polyvinyl alcohol, for example. Therefore, in the removal process, the support part is easily removed. In addition, for example, compared to the case of using a photocurable compound, a curing step by light irradiation or the like is unnecessary, and the binding action of the second polyvinyl alcohol works to the inside, so that productivity and There is an advantage from the viewpoint of cost. Furthermore, by including the first polyvinyl alcohol that can also act as a rheology control agent, the formability of the modeling layer using the sintered modeling material can be further improved. In addition, if the degree of saponification other than the average degree of polymerization is controlled according to the conditions of the removal step, the method of this embodiment can be carried out, so that the removal of the region not provided with the liquid binder (developability) High degree of control freedom.
また、第2のポリビニルアルコールは、無機粒子の結着に十分な効果を奏し、サポート部が除去された後、焼結前において、造形物の形状を維持することが可能である。さらに、第2のポリビニルアルコールは、焼結処理において十分に除去することができるため、脱脂性にも優れる結果となる。以下、各工程及びそれら工程で用いられる成分について説明をする。なお、図1に本実施形態の焼結造形方法のフロー図を示す。 In addition, the second polyvinyl alcohol has a sufficient effect on the binding of the inorganic particles, and after the support portion is removed, the shape of the modeled object can be maintained before sintering. Furthermore, since the second polyvinyl alcohol can be sufficiently removed in the sintering process, the result is excellent in degreasing properties. Hereinafter, each process and components used in these processes will be described. FIG. 1 shows a flowchart of the sintering modeling method of the present embodiment.
〔造形層形成工程〕
造形層形成工程は、無機粒子と、第1のポリビニルアルコールとを含む焼結造形材料を用いて造形層を形成する工程である。具体的には、焼結造形材料を造形層1層分の厚みとなるようにステージ上に展延する。この際に、流動性を有するように焼結造形材料は予め加熱されていてもよい。また、加熱された焼結造形材料が、それよりも低温に維持されたステージ上で冷却されることにより、造形層を形成するようにしてもよい。
[Modeling layer formation process]
A modeling layer formation process is a process of forming a modeling layer using the sintered modeling material containing an inorganic particle and 1st polyvinyl alcohol. Specifically, the sintered modeling material is spread on the stage so as to have a thickness corresponding to one modeling layer. At this time, the sintered modeling material may be preheated so as to have fluidity. Moreover, you may make it form a modeling layer by cooling the heated sintered modeling material on the stage maintained at low temperature than it.
〔焼結造形材料〕
焼結造形材料は、無機粒子と、第1のポリビニルアルコールとを含み、必要に応じて、水などの他の成分を含んでいてもよい。焼結造形材料は、粉末状ではなく、ペースト状であることが好ましい。ペースト状であることにより、造形層の形成性と粉体の飛散抑制がより向上する傾向にある。これにより造形物の精度と、装置の信頼性が上がる。
[Sintered molding material]
The sintered modeling material contains inorganic particles and first polyvinyl alcohol, and may contain other components such as water as necessary. The sintered modeling material is preferably in the form of a paste rather than a powder. By being in the paste form, the formability of the modeling layer and the suppression of powder scattering tend to be further improved. This increases the accuracy of the model and the reliability of the device.
(無機粒子)
無機粒子としては、特に限定されないが、例えば、セラミックス粒子又は金属粒子が挙げられる。このような無機粒子を用いることにより、焼結造形の機械的強度がより向上する傾向にある。
(Inorganic particles)
Although it does not specifically limit as an inorganic particle, For example, a ceramic particle or a metal particle is mentioned. By using such inorganic particles, the mechanical strength of sintered modeling tends to be further improved.
金属粒子としては、特に限定されないが、例えば、ステンレス合金銅、青銅(Cu/Sn)、真鍮(Cu/Zn)、錫、鉛、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、チタン、タンタル、鉄、カルボニル鉄、チタン合金、コバルト合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、鉄合金、ニッケル合金、クロム合金、シリコン合金、ジルコニウム合金、金合金、Fe/Ni、Fe/Si、Fe/Al、Fe/Si/Al、Fe/Co、Fe/Co/V、チタンアルミニウムなどの粒子が挙げられる。 Although it does not specifically limit as a metal particle, For example, stainless steel alloy copper, bronze (Cu / Sn), brass (Cu / Zn), tin, lead, gold, silver, platinum, palladium, iridium, titanium, tantalum, iron, Carbonyl iron, titanium alloy, cobalt alloy, aluminum alloy, magnesium alloy, iron alloy, nickel alloy, chromium alloy, silicon alloy, zirconium alloy, gold alloy, Fe / Ni, Fe / Si, Fe / Al, Fe / Si / Al , Fe / Co, Fe / Co / V, particles of titanium aluminum and the like.
セラミックス粒子としては、特に限定されないが、例えば、アルミナ、ジルコニアが挙げられる。 The ceramic particles are not particularly limited, and examples thereof include alumina and zirconia.
無機粒子の含有量は、焼結造形材料の総量に対して、好ましくは80〜97.5質量%であり、より好ましくは85〜97.5質量%であり、さらに好ましくは90〜95質量%である。 The content of the inorganic particles is preferably 80 to 97.5% by mass, more preferably 85 to 97.5% by mass, and still more preferably 90 to 95% by mass with respect to the total amount of the sintered modeling material. It is.
(第1のポリビニルアルコール)
第1のポリビニルアルコールのケン化度は、好ましくは76〜92であり、より好ましくは78〜90であり、さらに好ましくは80〜88である。第1のポリビニルアルコールのケン化度が上記範囲内であることにより、サポート部除去性、硬化部形状維持性、脱脂性がより向上する傾向にある。なお、ケン化度は、JIS K6726に記載の方法により求めることができる。
(First polyvinyl alcohol)
The saponification degree of the first polyvinyl alcohol is preferably 76 to 92, more preferably 78 to 90, and still more preferably 80 to 88. When the degree of saponification of the first polyvinyl alcohol is within the above range, the support portion removability, the cured portion shape maintaining property, and the degreasing property tend to be further improved. The saponification degree can be determined by the method described in JIS K6726.
第1のポリビニルアルコールの平均重合度は、好ましくは100〜15000であり、より好ましくは400〜4000であり、さらに好ましくは500〜2000である。第1のポリビニルアルコールの平均重合度が上記範囲内であることにより、サポート部除去性、硬化部形状維持性、脱脂性がより向上する傾向にある。なお、平均重合度は、JIS K6726に記載の方法により求めることができる。 The average degree of polymerization of the first polyvinyl alcohol is preferably 100 to 15000, more preferably 400 to 4000, and still more preferably 500 to 2000. When the average degree of polymerization of the first polyvinyl alcohol is within the above range, the support portion removability, the cured portion shape maintaining property, and the degreasing property tend to be further improved. The average degree of polymerization can be determined by the method described in JIS K6726.
第1のポリビニルアルコールの含有量は、焼結造形材料の総量に対して、好ましくは1〜5質量%であり、より好ましくは2〜3質量%であり、さらに好ましくは2.2〜2.8質量%である。第1のポリビニルアルコールの含有量が上記範囲内であることにより、サポート部除去性、硬化部形状維持性、脱脂性がより向上する傾向にある。 The content of the first polyvinyl alcohol is preferably 1 to 5% by mass, more preferably 2 to 3% by mass, and still more preferably 2.2 to 2.% by mass with respect to the total amount of the sintered modeling material. 8% by mass. When content of 1st polyvinyl alcohol exists in the said range, it exists in the tendency which support part removability, hardening part shape maintainability, and degreasing property improve more.
〔付与工程〕
付与工程は、造形層の所望の領域に、第2のポリビニルアルコールを含む液状結合剤を付与する工程である。具体的には、ステージ上に形成された造形層の所望の領域に第2のポリビニルアルコールを含む液状結合剤を付与し、液状結合剤による所望の画像を形成する。液状結合剤の付与方法としては、特に限定されないが、焼結造形物を構成する各断面層の画像情報に応じて、吐出ヘッドを移動させながら液状結合剤を吐出して、焼結造形物の断面形状に対応する位置に液状結合剤を付与する。
[Granting process]
The applying step is a step of applying a liquid binder containing the second polyvinyl alcohol to a desired region of the modeling layer. Specifically, a liquid binder containing the second polyvinyl alcohol is applied to a desired region of the modeling layer formed on the stage to form a desired image using the liquid binder. The method for applying the liquid binder is not particularly limited, but according to the image information of each cross-sectional layer constituting the sintered model, the liquid binder is discharged while moving the discharge head, A liquid binder is applied to a position corresponding to the cross-sectional shape.
次に、ステージ昇降機構は、ステージ上に展延され形成された造形層の層厚みに応じてステージを降下させる。ステージが降下した後、再び、焼結造形材料を既に形成した造形層上に展延し、新たな造形層を積層する。以降、造形層形成工程から付与工程までを繰り返し、造形層を積層していく。つまり、2層目以降の造形層は、先に形成された造形層の上に積層される。なお、焼結造形材料を展延して造形層を形成する工程をステージ上以外の場所で行い、造形層を順次ステージに移送することで積層する方法であってもよい。 Next, the stage lifting mechanism lowers the stage according to the layer thickness of the modeling layer that is spread and formed on the stage. After the stage is lowered, the sintered modeling material is spread again on the already formed modeling layer, and a new modeling layer is laminated. Thereafter, the modeling layer is repeatedly stacked from the modeling layer forming step to the applying step, and the modeling layers are stacked. That is, the second and subsequent modeling layers are stacked on the previously formed modeling layer. In addition, the method of laminating | stacking by performing the process of extending a sintered modeling material and forming a modeling layer in places other than on a stage, and transferring a modeling layer to a stage sequentially may be sufficient.
〔液状結合剤〕
液状結合剤は、平均重合度が第1のポリビニルアルコールよりも高い第2のポリビニルアルコールを含み、必要に応じて、水等のその他の成分を含んでもよい。
[Liquid binder]
The liquid binder contains a second polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization higher than that of the first polyvinyl alcohol, and may contain other components such as water as necessary.
(第2のポリビニルアルコール)
第2のポリビニルアルコールのケン化度は、好ましくは84〜99であり、より好ましくは86〜99であり、さらに好ましくは88〜98である。第2のポリビニルアルコールのケン化度が上記範囲内であることにより、サポート部除去性、硬化部形状維持性、脱脂性がより向上する傾向にある。なお、ケン化度は、JIS K6726に記載の方法により求めることができる。
(Second polyvinyl alcohol)
The saponification degree of the second polyvinyl alcohol is preferably 84 to 99, more preferably 86 to 99, and still more preferably 88 to 98. When the saponification degree of the second polyvinyl alcohol is within the above range, the support part removability, the cured part shape maintaining property, and the degreasing property tend to be further improved. The saponification degree can be determined by the method described in JIS K6726.
第1のポリビニルアルコールのケン化度は、第2のポリビニルアルコールのケン化度よりも低いことが好ましい。これにより、サポート部除去性、硬化部形状維持性、脱脂性がより向上する傾向にある。第1のポリビニルアルコールのケン化度と、後述する第2のポリビニルアルコールのケン化度との差は、好ましくは4〜14であり、より好ましくは8〜14であり、さらに好ましくは12〜14である。 The saponification degree of the first polyvinyl alcohol is preferably lower than the saponification degree of the second polyvinyl alcohol. Thereby, it exists in the tendency which support part removability, hardening part shape maintenance property, and degreasing property improve more. The difference between the saponification degree of the first polyvinyl alcohol and the saponification degree of the second polyvinyl alcohol described later is preferably 4 to 14, more preferably 8 to 14, and still more preferably 12 to 14 It is.
第2のポリビニルアルコールの平均重合度は、好ましくは100〜15000であり、より好ましくは400〜4000であり、さらに好ましくは500〜2000である。第2のポリビニルアルコールの平均重合度が上記範囲内であることにより、サポート部除去性、硬化部形状維持性、脱脂性がより向上する傾向にある。なお、平均重合度は、JIS K6726に記載の方法により求めることができる。 The average degree of polymerization of the second polyvinyl alcohol is preferably 100 to 15000, more preferably 400 to 4000, and further preferably 500 to 2000. When the average degree of polymerization of the second polyvinyl alcohol is within the above range, the support portion removability, the cured portion shape maintaining property, and the degreasing property tend to be further improved. The average degree of polymerization can be determined by the method described in JIS K6726.
第1のポリビニルアルコールの平均重合度と第2のポリビニルアルコールの平均重合度の差は、好ましくは750〜1750であり、より好ましくは900〜1750であり、さらに好ましくは1100〜1750である。平均重合度の差が上記範囲内であることにより、サポート部除去性、硬化部形状維持性、脱脂性がより向上する傾向にある。 The difference between the average degree of polymerization of the first polyvinyl alcohol and the average degree of polymerization of the second polyvinyl alcohol is preferably 750 to 1750, more preferably 900 to 1750, and further preferably 1100 to 1750. When the difference in the average degree of polymerization is within the above range, the support portion removability, the cured portion shape maintainability, and the degreasing property tend to be further improved.
第2のポリビニルアルコールの含有量は、焼結造形材料の総量に対して、好ましくは0.1〜5質量%であり、より好ましくは0.1〜3質量%であり、さらに好ましくは0.5〜1.5質量%である。第2のポリビニルアルコールの含有量が上記範囲内であることにより、サポート部除去性、硬化部形状維持性、脱脂性がより向上する傾向にある。 The content of the second polyvinyl alcohol is preferably 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.1 to 3% by mass, and still more preferably 0.1 to 5% by mass with respect to the total amount of the sintered modeling material. It is 5-1.5 mass%. When the content of the second polyvinyl alcohol is within the above range, the support portion removability, the cured portion shape maintainability, and the degreasing property tend to be further improved.
〔除去工程〕
除去工程は、造形層の液状結合剤が付与されていない領域を除去する工程である。具体的には、付与工程において、造形層の積層が目的とする造形物の造形に対応した高さに達し積層が完了したら、これを造形部から取り出し、造形物を現出させる。例えば、搬送機構によって造形物(造形層の積層物)を造形部から現出部に搬送し、サポート部除去手段によって液状結合剤が付与されていないサポート部を除去することで造形物(積層された造形断面層)を現出させる。
[Removal process]
A removal process is a process of removing the area | region where the liquid binder of the modeling layer is not provided. Specifically, in the applying step, when the stacking of the modeling layers reaches a height corresponding to the modeling of the target modeled object and the stacking is completed, this is taken out from the modeling unit and the modeled object appears. For example, a modeled object (laminated layered product) is transported from the modeled part to the appearing part by the transport mechanism, and the modeled object (laminated) is removed by removing the support part to which the liquid binder is not applied by the support part removing unit. The modeled cross-sectional layer).
除去方法としては、第1のポリビニルアルコールと第2のポリビニルアルコールとの物性の違いを利用する方法であれば特に限定されないが、例えば、水洗により液状結合剤が付与されていない領域を除去する方法が挙げられる。 The removal method is not particularly limited as long as it uses a difference in physical properties between the first polyvinyl alcohol and the second polyvinyl alcohol. For example, a method of removing a region to which no liquid binder is applied by washing with water. Is mentioned.
〔焼結処理工程〕
焼結処理工程は、造形層を加熱して前記無機粒子を焼結処理する工程である。具体的には、除去工程において現出させた造形物を脱脂焼結部に移し、脱脂処理をする方法が挙げられる。まず、搬送機構によって現出部から脱脂焼結炉の内部に造形物を搬送し、造形物の脱脂を行う。脱脂は、第1のポリビニルアルコールや液状結合剤(第2ポリビニルアルコール)を加熱分解し除去することを目的として行う。脱脂工程では、第1のポリビニルアルコーやと液状結合剤(第2ポリビニルアルコール)の脱脂が開始する温度範囲で加熱処理をし、第1のポリビニルアルコールや液状結合剤(第2ポリビニルアルコール)の脱脂を進める。液状結合剤が熱分解することによって発生した分解成分は、脱脂ガス供給設備から供給される脱脂用ガスによって、排気設備から排出される。
[Sintering process]
The sintering process is a process of heating the modeling layer and sintering the inorganic particles. Specifically, there is a method in which the modeled object revealed in the removing step is transferred to the degreasing and sintering section and subjected to degreasing treatment. First, a shaped article is conveyed from the exposed part to the inside of the degreasing sintering furnace by the conveying mechanism, and the shaped article is degreased. Degreasing is performed for the purpose of thermally decomposing and removing the first polyvinyl alcohol and the liquid binder (second polyvinyl alcohol). In the degreasing step, the first polyvinyl alcohol and the liquid binder (second polyvinyl alcohol) are heated in a temperature range where degreasing starts to degrease the first polyvinyl alcohol and liquid binder (second polyvinyl alcohol). To proceed. The decomposition component generated by thermal decomposition of the liquid binder is discharged from the exhaust facility by the degreasing gas supplied from the degreasing gas supply facility.
次に、脱脂された造形物の焼結処理を行う。具体的には、脱脂処理を行った温度を更に超える温度に徐々に加熱していき、無機粒子が焼結される温度で加熱処理を行う。好適例として、例えば、無機粒子に、ステンレス合金粉末を用いた場合には、ステンレス合金が焼結される1300℃まで徐々に加熱温度を上昇させる。無機粒子の焼結が完了することで、所望の焼結造形物が得られる。 Next, the degreased shaped product is sintered. Specifically, heating is performed gradually at a temperature that further exceeds the temperature at which the degreasing treatment is performed, and the inorganic particles are sintered. As a preferred example, for example, when a stainless alloy powder is used as the inorganic particles, the heating temperature is gradually increased to 1300 ° C. at which the stainless alloy is sintered. By completing the sintering of the inorganic particles, a desired sintered model is obtained.
〔焼結造形物〕
本実施形態の焼結造形物は、上記焼結造形方法により造形されたものである。上記焼結造形方法によれば、寸法精度、表面粗さに優れ、かつ微細形状の再現性が高い焼結造形物を、低コストで生産性良く製造することが可能となる。
[Sintered objects]
The sintered model according to the present embodiment is modeled by the above-described sintered modeling method. According to the sintered modeling method, it is possible to manufacture a sintered model with excellent dimensional accuracy and surface roughness and high reproducibility of a fine shape at low cost and high productivity.
〔焼結造形装置〕
以下、本実施形態の焼結造形方法に用いられる焼結造形装置について説明する。図2に焼結造形装置を説明する模式図を示す。なお、焼結造形装置100に焼結造形材料1を供給した後の工程から造形物7の焼結処理を行う工程までは、焼結造形装置100が備える制御部の制御によって行われる。
[Sintering equipment]
Hereinafter, the sintering modeling apparatus used for the sintering modeling method of this embodiment is demonstrated. FIG. 2 shows a schematic diagram for explaining the sintering modeling apparatus. In addition, from the process after supplying the sintering modeling material 1 to the sintering modeling apparatus 100 to the process of performing the sintering process of the modeling object 7, it is performed by control of the control part with which the sintering modeling apparatus 100 is provided.
まず、無機粒子および第1のポリビニルアルコールを含む焼結造形材料1を準備し、材料供給部10(ホッパー11)に充填する。それぞれの比率は、無機粒子の粒径、粒径の分布、無機粒子による体積充填率、展延して形成する造形層5の層厚みなど、焼結造形物の造形仕様に応じ、適宜設定することが望ましい。また、それぞれの分散が均一になることが好ましい。 First, the sintered modeling material 1 containing an inorganic particle and 1st polyvinyl alcohol is prepared, and it fills with the material supply part 10 (hopper 11). Each ratio is appropriately set according to the modeling specifications of the sintered model, such as the particle size of the inorganic particles, the particle size distribution, the volume filling rate of the inorganic particles, and the layer thickness of the modeling layer 5 formed by spreading. It is desirable. Moreover, it is preferable that each dispersion | distribution becomes uniform.
また、第2のポリビニルアルコールを含む液状結合剤8を準備し、インクカートリッジに充填してカートリッジ装填部52にセットする。 In addition, the liquid binder 8 containing the second polyvinyl alcohol is prepared, filled in the ink cartridge, and set in the cartridge loading section 52.
次に、材料供給部10から焼結造形材料保持部20に焼結造形材料1を供給する。一度に焼結造形材料保持部20に供給される焼結造形材料1の量は、造形層5の1層分の量に見合う量に制御されている。焼結造形材料保持部20は、必要に応じて加熱されていてもよい。 Next, the sintered modeling material 1 is supplied from the material supply unit 10 to the sintered modeling material holding unit 20. The amount of the sintered modeling material 1 supplied to the sintered modeling material holding unit 20 at a time is controlled to an amount commensurate with the amount of one layer of the modeling layer 5. The sintered modeling material holding part 20 may be heated as needed.
次に、展延部30により焼結造形材料1をステージ41上に展延する。具体的には、流動性を帯びた焼結造形材料1の+X側に当接させたスキージ31を−X方向に移動させることによってステージ41の表面に押し伸ばす。 Next, the sintered modeling material 1 is spread on the stage 41 by the spreading portion 30. Specifically, the squeegee 31 brought into contact with the + X side of the sintered modeling material 1 having fluidity is moved in the −X direction to be extended to the surface of the stage 41.
造形層5の層厚みは、スキージ31による展延の仕様によって制御される。具体的には、造形層5の層厚みは、スキージ31の下端とX−Y平面(例えば初期位置におけるステージ41の表面)との間隙の大きさ、スキージ31の移動速度、焼結造形材料1の粘度などによって変化するため、所望の厚みになるように適宜設定を行うことが望ましい。 The layer thickness of the modeling layer 5 is controlled by the specification of the spread by the squeegee 31. Specifically, the layer thickness of the modeling layer 5 is the size of the gap between the lower end of the squeegee 31 and the XY plane (for example, the surface of the stage 41 at the initial position), the moving speed of the squeegee 31, and the sintered modeling material 1. Therefore, it is desirable to set appropriately so as to obtain a desired thickness.
次に、描画部50は、ステージ41上に形成された造形層5の所望の領域に第2のポリビニルアルコールが含まれる液状結合剤8を付与し、液状結合剤8による所望の画像を形成する。具体的には、予め制御部に入力された焼結造形物を構成する各断面層の画像情報に応じて、吐出ヘッド51を移動させながら液状結合剤8を吐出して、焼結造形物の断面形状に対応する位置に液状結合剤8を付与する。
Next, the
所望の位置に選択的に付与された液状結合剤8は、無機粒子、第1のポリビニルアルコールを含む領域(第1のポリビニルアルコールに覆われた無機粒子の空隙部)に浸透し、造形部が形成される。 The liquid binder 8 selectively applied to a desired position penetrates into the region containing the inorganic particles and the first polyvinyl alcohol (the void portion of the inorganic particles covered with the first polyvinyl alcohol), and the modeling portion is It is formed.
次に、ステージ昇降機構42は、ステージ41上に展延され形成された造形層5の層厚みに応じてステージ41を降下させる。ステージ41が降下することで、造形層5の表面が焼結造形保持部20と同一の面内に位置するようになり、再び、スキージ31によって焼結造形材料1が展延され造形層5として積層されるX―Y平面が構成される。
Next, the
以降、材料供給部10から焼結造形材料保持部20に焼結造形材料1を供給する工程から上記の工程までを繰り返し、造形層5を積層する。つまり、2層目以降の造形層5は、先に形成された造形層5の上に積層される。なお、焼結造形材料1を展延して造形層5を形成する工程をステージ41上以外の場所で行い、造形層5を順次ステージ41に移送することで積層する方法であっても良い。 Thereafter, the steps from supplying the sintered modeling material 1 to the sintered modeling material holding unit 20 from the material supply unit 10 to the above steps are repeated, and the modeling layer 5 is laminated. That is, the second and subsequent modeling layers 5 are laminated on the modeling layer 5 formed in advance. In addition, the method of laminating | stacking by performing the process of extending the sintered modeling material 1 and forming the modeling layer 5 in places other than on the stage 41, and transferring the modeling layer 5 to the stage 41 sequentially may be sufficient.
造形層5の積層が造形物7の造形に対応した高さに達し積層が完了したら、これを造形部40から取り出し、造形物7を現出させる。具体的には、搬送機構43によって造形物(造形層5の積層物)を造形部40から現出部70に搬送し、不要部除去手段によって液状結合剤8が付与されていない非造形部5bを除去することで造形物7を現出させる。 When the stacking of the modeling layer 5 reaches a height corresponding to the modeling of the modeled object 7 and the stacking is completed, the modeled layer 7 is taken out from the modeled part 40 and the modeled object 7 appears. Specifically, the non-modeling part 5b to which the modeling object (lamination of the modeling layer 5) is conveyed from the modeling part 40 to the appearing part 70 by the conveyance mechanism 43 and the liquid binder 8 is not applied by the unnecessary part removing means. The model 7 is made to appear by removing.
次に、現出させた造形物7を脱脂焼結部80に移し、脱脂処理をする。具体的には、まず、搬送機構43によって現出部70から脱脂焼結炉81の内部に造形物7を搬送し、造形物7の脱脂を行う。脱脂は、第1のポリビニルアルコールおよび液状結合剤8(第2のポリビニルアルコール)を加熱分解し除去することを目的として行う。脱脂工程では、第1のポリビニルアルコールまたは液状結合剤8(第2のポリビニルアルコール)の脱脂が開始する温度範囲で加熱処理をし、第1のポリビニルアルコールおよび液状結合剤8(第2のポリビニルアルコール)の脱脂を進める。第1のポリビニルアルコールおよび液状結合剤8(第2のポリビニルアルコール)が熱分解することによって発生した分解成分は、脱脂ガス供給設備83から供給される脱脂用ガスによって、排気設備84から排出される。 Next, the revealed shaped article 7 is transferred to the degreasing and sintering unit 80 and subjected to degreasing treatment. Specifically, first, the model 7 is transported from the appearing unit 70 to the inside of the degreasing sintering furnace 81 by the transport mechanism 43, and the model 7 is degreased. Degreasing is performed for the purpose of thermally decomposing and removing the first polyvinyl alcohol and the liquid binder 8 (second polyvinyl alcohol). In the degreasing step, the first polyvinyl alcohol or the liquid binder 8 (second polyvinyl alcohol) is heated in a temperature range where degreasing starts, and the first polyvinyl alcohol and the liquid binder 8 (second polyvinyl alcohol) ) Degreasing. The decomposition component generated by the thermal decomposition of the first polyvinyl alcohol and the liquid binder 8 (second polyvinyl alcohol) is discharged from the exhaust facility 84 by the degreasing gas supplied from the degreasing gas supply facility 83. .
次に、脱脂された造形物7の焼結処理を行う。具体的には、脱脂処理を行った温度を更に超える温度に徐々に加熱していき、無機粒子が焼結される温度で加熱処理を行う。好適例として、例えば、無機粒子に、ステンレス合金粉末を用いた場合には、ステンレス合金が焼結される1300℃まで徐々に加熱温度を上昇させる。無機粒子の焼結が完了することで、所望の焼結造形物が得られる。なお、主材(無機粒子)は、液状結合剤によって支えられているが、脱脂工程では、液状結合剤が徐々に加熱分解されるため、主材(無機粒子)を結び付ける力は徐々に弱くなる。 Next, the degreased shaped article 7 is sintered. Specifically, heating is performed gradually at a temperature that further exceeds the temperature at which the degreasing treatment is performed, and the inorganic particles are sintered. As a preferred example, for example, when a stainless alloy powder is used as the inorganic particles, the heating temperature is gradually increased to 1300 ° C. at which the stainless alloy is sintered. By completing the sintering of the inorganic particles, a desired sintered model is obtained. In addition, although the main material (inorganic particles) is supported by the liquid binder, in the degreasing process, the liquid binder is gradually heated and decomposed, so that the force for binding the main material (inorganic particles) gradually decreases. .
以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited in any way by the following examples.
[焼結造形材料の材料]
〔粒子〕
酸化アルミニウム
SUS304L
〔水溶性樹脂〕
低ケン化ポリビニルアルコール(ケン化度80、重合度500)
部分ケン化ポリビニルアルコール(ケン化度88、重合度500)
部分ケン化ポリビニルアルコール(ケン化度88、重合度1,700)
高ケン化ポリビニルアルコール(ケン化度98、重合度1,700)
[Sintered molding material]
〔particle〕
Aluminum oxide SUS304L
(Water-soluble resin)
Low saponified polyvinyl alcohol (saponification degree 80, polymerization degree 500)
Partially saponified polyvinyl alcohol (saponification degree 88, polymerization degree 500)
Partially saponified polyvinyl alcohol (saponification degree 88, polymerization degree 1,700)
Highly saponified polyvinyl alcohol (saponification degree 98, polymerization degree 1,700)
以下、実施例2に用いたポリビニルアルコールの調製方法を示す。なお、実施例1及び比較例1〜3に用いたポリビニルアルコールは、下記調製方法において配合量のみ変更したこと以外は、実施例2に用いたポリビニルアルコールの調製方法と同様の方法にて調製した。 Hereinafter, the preparation method of the polyvinyl alcohol used in Example 2 is shown. The polyvinyl alcohol used in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 was prepared by the same method as the method for preparing polyvinyl alcohol used in Example 2, except that only the blending amount was changed in the following preparation method. .
[ポリ酢酸ビニルの合成]
撹拌機、温度計、窒素導入チューブ、還流管を備え付けた6Lセパラブルフラスコに、あらかじめ脱酸素し、アセトアルデヒドを650ppm、アセトアルデヒドジメチルアセタールを65ppm含有する酢酸ビニル1055g;アセトアルデヒドジメチルアセタールを50ppm含有し、アセトアルデヒドの含有量が1ppm未満であるメタノール2445g;酢酸ビニル中の酒石酸の含有量が20ppmとなる量の酒石酸1%メタノール溶液を仕込んだ。前記フラスコ内に窒素を吹き込みながら、フラスコ内の温度を60℃に調整した。なお、還流管には−10℃のエチレングリコール/水溶液を循環させた。ジn−プロピルパーオキシジカーボネートの3.00質量%メタノール溶液を調製し、15.6mLを前記フラスコ内に添加し重合を開始した。ジn−プロピルパーオキシジカーボネートのメタノール溶液を17.5mL/時間の速度で重合終了まで逐次添加した。重合中、フラスコ内の温度を60℃に保った。重合開始から6時間後、重合液の固形分濃度が22.1%となった時点で、重合液中に未分解で残存するジn−プロピルパーオキシジカーボネートの3モル当量に相当する量のソルビン酸を含有するメタノールを1200g添加した後、重合液を冷却し重合を停止した。重合停止時の酢酸ビニルの重合率は75.0%であった。重合液を室温まで冷却した後、水流アスピレータを用いてフラスコ内を減圧することにより、酢酸ビニルおよびメタノールを留去し、ポリ酢酸ビニルを析出させた。析出したポリ酢酸ビニルにメタノールを3000g添加し、30℃で加温しつつポリ酢酸ビニルを溶解させた後、再び水流アスピレータを用いてフラスコ内を減圧することにより、酢酸ビニルおよびメタノールを留去してポリ酢酸ビニルを析出させた。ポリ酢酸ビニルをメタノールに溶解させた後、析出させる操作をさらに2回繰り返した。析出したポリ酢酸ビニルにメタノールを添加し、酢酸ビニルの除去率99.8%のポリ酢酸ビニルの40質量%のメタノール溶液を得た。
[Synthesis of polyvinyl acetate]
A 6 L separable flask equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen introduction tube, and reflux tube was previously deoxygenated, 1055 g of vinyl acetate containing 650 ppm acetaldehyde and 65 ppm acetaldehyde dimethyl acetal; 50 ppm acetaldehyde dimethyl acetal containing acetaldehyde 2445 g of methanol with a content of less than 1 ppm; 1% methanol solution of tartaric acid in an amount that makes the content of tartaric acid in vinyl acetate 20 ppm. While blowing nitrogen into the flask, the temperature inside the flask was adjusted to 60 ° C. In addition, -10 degreeC ethylene glycol / water solution was circulated through the reflux pipe. A 3.00 mass% methanol solution of di-n-propyl peroxydicarbonate was prepared, and 15.6 mL was added into the flask to initiate polymerization. A methanol solution of di-n-propyl peroxydicarbonate was sequentially added at a rate of 17.5 mL / hour until the completion of polymerization. During the polymerization, the temperature in the flask was kept at 60 ° C. 6 hours after the start of the polymerization, when the solid content concentration of the polymerization solution reached 22.1%, an amount corresponding to 3 molar equivalents of di-n-propyl peroxydicarbonate remaining undecomposed in the polymerization solution. After adding 1200 g of methanol containing sorbic acid, the polymerization solution was cooled to stop the polymerization. The polymerization rate of vinyl acetate when the polymerization was stopped was 75.0%. After the polymerization solution was cooled to room temperature, the pressure in the flask was reduced using a water flow aspirator to distill off vinyl acetate and methanol, thereby precipitating polyvinyl acetate. After 3000 g of methanol was added to the precipitated polyvinyl acetate and the polyvinyl acetate was dissolved while heating at 30 ° C., the pressure in the flask was reduced again using a water aspirator to distill off the vinyl acetate and methanol. Thus, polyvinyl acetate was precipitated. The operation of dissolving polyvinyl acetate in methanol and then precipitating it was further repeated twice. Methanol was added to the precipitated polyvinyl acetate to obtain a 40% by mass methanol solution of polyvinyl acetate with a vinyl acetate removal rate of 99.8%.
得られたポリ酢酸ビニルのメタノール溶液の一部を用いて重合度を測定した。ポリ酢酸ビニルのメタノール溶液に、ポリ酢酸ビニル中の酢酸ビニル単量体単位に対する水酸化ナトリウムのモル比が、0.1となるように水酸化ナトリウムの10%メタノール溶液を添加した。ゲル化物が生成した時点でゲルを粉砕し、メタノールでソックスレー抽出を3日間行った。得られたポリビニルアルコールを乾燥し、粘度平均重合度測定に供した。重合度は500であった。 The polymerization degree was measured using a part of the obtained methanol solution of polyvinyl acetate. A 10% methanol solution of sodium hydroxide was added to a methanol solution of polyvinyl acetate so that the molar ratio of sodium hydroxide to vinyl acetate monomer units in the polyvinyl acetate was 0.1. When the gelled product was formed, the gel was pulverized and subjected to Soxhlet extraction with methanol for 3 days. The obtained polyvinyl alcohol was dried and subjected to viscosity average polymerization degree measurement. The degree of polymerization was 500.
[ポリビニルアルコールの合成]
ポリ酢酸ビニルの40質量%のメタノール溶液に対して、総固形分濃度(けん化濃度)が40質量%となり、かつポリ酢酸ビニル中の酢酸ビニル単量体単位に対する水酸化ナトリウムのモル比が0.01となるようにメタノール、および水酸化ナトリウムの8%メタノール溶液を撹拌下に加え、40℃でけん化反応を開始した。けん化反応の進行に伴ってゲル化物が生成した時点でゲルを粉砕し、粉砕後のゲルを40℃の容器に移し、けん化反応の開始から60分経過した時点で、メタノール/酢酸メチル/水(25/70/5質量比)の溶液に浸漬し、中和処理した。得られた膨潤ゲルを遠心分離し、膨潤ゲルの質量に対して、2倍の質量のメタノールを添加、浸漬し30分間放置した後、遠心分離する操作を3回繰り返し、60℃で1時間乾燥した後、100℃で2時間乾燥してポリビニルアルコールを得た。
[Synthesis of polyvinyl alcohol]
The total solid concentration (saponification concentration) is 40% by mass with respect to a 40% by mass methanol solution of polyvinyl acetate, and the molar ratio of sodium hydroxide to vinyl acetate monomer units in the polyvinyl acetate is 0.00. Methanol and an 8% methanol solution of sodium hydroxide were added under stirring so as to be 01, and the saponification reaction was started at 40 ° C. The gel is pulverized when the gelated product is generated as the saponification reaction proceeds, and the crushed gel is transferred to a container at 40 ° C. When 60 minutes have elapsed from the start of the saponification reaction, methanol / methyl acetate / water ( 25/70/5 mass ratio) solution and neutralized. Centrifugation of the obtained swollen gel, adding twice the mass of methanol to the swollen gel, immersing it, leaving it for 30 minutes, and then centrifuging it three times, followed by drying at 60 ° C. for 1 hour And then dried at 100 ° C. for 2 hours to obtain polyvinyl alcohol.
ポリビニルアルコールの重合度およびけん化度を、JIS−K6726に記載の方法により求めた。重合度は500、けん化度は88.0モル%であった。 The polymerization degree and saponification degree of polyvinyl alcohol were determined by the method described in JIS-K6726. The degree of polymerization was 500, and the degree of saponification was 88.0 mol%.
[焼結造形材料の調製]
各材料を下記の表1に示す組成で混合し、十分に撹拌し、各焼結造形材料を得た。なお、下記の表1中、数値の単位は質量%であり、合計は100.0質量%である。
[Preparation of sintered modeling material]
Each material was mixed with the composition shown in Table 1 below and stirred sufficiently to obtain each sintered modeling material. In Table 1 below, the numerical unit is mass%, and the total is 100.0 mass%.
[液状結合剤の材料]
〔水溶性樹脂〕
低ケン化ポリビニルアルコール(ケン化度80、重合度500)
部分ケン化ポリビニルアルコール(ケン化度88、重合度500)
部分ケン化ポリビニルアルコール(ケン化度88、重合度1,700)
高ケン化ポリビニルアルコール(ケン化度98、重合度1,700)
〔溶媒〕
水
〔重合性化合物〕
フェノキシエチルアクリレート
アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル
2−エチルヘキシルオキセタン
3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸メチルエステル
〔その他〕
Irgacure 819(BASF社製商品名)
Irgacure 250(BASF社製商品名)
CXC−1616(KING INDUSTRY社製商品名)
Speedcure DETX(Lambson社製商品名)
MEHQ(p−メトキシフェノール、東京化成工業社製)
BYK−3500(ビックケミー・ジャパン社製商品名)
[Liquid binder material]
(Water-soluble resin)
Low saponified polyvinyl alcohol (saponification degree 80, polymerization degree 500)
Partially saponified polyvinyl alcohol (saponification degree 88, polymerization degree 500)
Partially saponified polyvinyl alcohol (saponification degree 88, polymerization degree 1,700)
Highly saponified polyvinyl alcohol (saponification degree 98, polymerization degree 1,700)
〔solvent〕
Water (polymerizable compound)
Phenoxyethyl acrylate 2- (2-vinyloxyethoxy) ethyl acrylate 2-ethylhexyloxetane 3,4-epoxycyclohexanecarboxylic acid methyl ester [others]
Irgacure 819 (trade name, manufactured by BASF)
Irgacure 250 (BSF product name)
CXC-1616 (KING INDUSTRY product name)
Speedcure DETX (trade name, manufactured by Lambson)
MEHQ (p-methoxyphenol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
BYK-3500 (BIC Chemie Japan product name)
[液状結合剤の調製]
各材料を下記の表1に示す組成で混合し、十分に撹拌し、各液状結合剤を得た。なお、下記の表1中、数値の単位は質量%であり、合計は100.0質量%である。
[Preparation of liquid binder]
Each material was mixed with the composition shown in Table 1 below and stirred sufficiently to obtain each liquid binder. In Table 1 below, the numerical unit is mass%, and the total is 100.0 mass%.
〔焼結造形方法〕
スキージを用いて、ステージ上に上記焼結造形材料を50μmの厚さとなるように展延し、乾燥機(温風)を用いて焼結造形材料を乾燥させ、溶媒である水を除去し、造形層を形成した。次いで、造形層の所望の領域に、ピエゾ方式のインクジェットヘッドを用いて、液状結合剤を付与した。その後、乾燥機(温風)を用いて液状結合剤中の水分を乾燥させ、水洗して、液状結合剤が付与されていない領域(サポート部)を除去した。最後に、1300℃、5時間の条件にて、無機粒子を焼結処理し、焼結造形物を得た。
[Sintering molding method]
Using a squeegee, spread the sintered modeling material on the stage to a thickness of 50 μm, dry the sintered modeling material using a dryer (warm air), remove the water that is the solvent, A modeling layer was formed. Next, a liquid binder was applied to a desired region of the modeling layer using a piezoelectric inkjet head. Then, the water | moisture content in a liquid binder was dried using the dryer (warm air), and it washed with water, and removed the area | region (support part) to which the liquid binder was not provided. Finally, the inorganic particles were sintered under conditions of 1300 ° C. and 5 hours to obtain a sintered shaped product.
なお、UV硬化性組成物である液状結合剤(比較例3)を用いた場合には、造形層の所望の領域に、ピエゾ方式のインクジェットヘッドを用いて、液状結合剤を付与した後、UVランプを照射して、液状結合剤を硬化させた。その後、オーブンに投入して、ポストキュア(熱処理)し、水洗して、液状結合剤が付与されていない領域(サポート部)を除去した。最後に、1300℃、5時間の条件にて、無機粒子を焼結処理し、焼結造形物を得た。 When a liquid binder (Comparative Example 3), which is a UV curable composition, is used, a liquid binder is applied to a desired region of the modeling layer using a piezo ink jet head, and then UV is applied. The liquid binder was cured by irradiating a lamp. Then, it put into oven, post-cure (heat processing), and washed with water, and removed the area | region (support part) to which the liquid binder was not provided. Finally, the inorganic particles were sintered under conditions of 1300 ° C. and 5 hours to obtain a sintered shaped product.
〔サポート部除去性〕
サポート部除去性は、以下の基準で評価した。
(評価基準)
○:除去工程においてサポート部を除去した際に、第2のポリビニルアルコールを付着させた部分だけがきれいに残った。
×:除去工程においてサポート部を除去した際に、第2のポリビニルアルコールを付着させた部分も一部除去されたか、又は、第2のポリビニルアルコールが付着していない部分が完全に除去されなかった。
[Support part removability]
The support part removability was evaluated according to the following criteria.
(Evaluation criteria)
○: When the support portion was removed in the removal step, only the portion to which the second polyvinyl alcohol was adhered remained clean.
X: When the support part was removed in the removal step, a part to which the second polyvinyl alcohol was adhered was also partially removed, or a part to which the second polyvinyl alcohol was not adhered was not completely removed .
〔硬化部形状維持性〕
硬化部形状維持性は、以下の基準で評価した。
(評価基準)
○:除去工程後、焼結処理工程前において、造形物の形状の変化は認められなかった。
×:除去工程後、焼結処理工程前において、ポリビニルアルコールによる造形物の形状維持が充分ではなく、形状の変化が認められた。
[Hardened part shape maintainability]
The cured part shape maintainability was evaluated according to the following criteria.
(Evaluation criteria)
○: No change in the shape of the shaped article was observed after the removal step and before the sintering treatment step.
X: After the removing step and before the sintering treatment step, the shape of the model was not sufficiently maintained by polyvinyl alcohol, and a change in shape was observed.
〔脱脂性〕
脱脂性は、以下の基準で評価した。
(評価基準)
○:焼結処理工程後において、ポリビニルアルコールが完全に除去されていた。
×:焼結処理工程後において、造形物の表面にポリビニルアルコールの残渣が認められ、脱脂が完了していなかった。
[Degreasing]
Degreasing was evaluated according to the following criteria.
(Evaluation criteria)
○: Polyvinyl alcohol was completely removed after the sintering process.
X: After the sintering process, a residue of polyvinyl alcohol was observed on the surface of the molded article, and degreasing was not completed.
1…焼結造形材料、5…造形層、5b…サポート部、7…造形物、8…液状結合剤、10…材料供給部、11…ホッパー、20…焼結造形材料保持部、30…展延部、31…スキージ、40…造形部、41…ステージ、42…ステージ昇降機構、43…搬送機構、50…描画部、51…吐出ヘッド、52…カートリッジ装填部、53…キャリッジ、54…キャリッジ移動機構、70…現出部、80…脱脂焼結部、81…脱脂焼結炉、83…脱脂ガス供給設備、84…排気設備、100…焼結造形装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sintered modeling material, 5 ... Modeling layer, 5b ... Support part, 7 ... Modeling thing, 8 ... Liquid binder, 10 ... Material supply part, 11 ... Hopper, 20 ... Sintered modeling material holding part, 30 ... Exhibition Extension part, 31 ... Squeegee, 40 ... Modeling part, 41 ... Stage, 42 ... Stage lifting mechanism, 43 ... Conveying mechanism, 50 ... Drawing part, 51 ... Discharge head, 52 ... Cartridge loading part, 53 ... Carriage, 54 ... Carriage Moving mechanism, 70 ... revealing part, 80 ... degreasing and sintering part, 81 ... degreasing and sintering furnace, 83 ... degreasing gas supply equipment, 84 ... exhaust equipment, 100 ... sintering molding apparatus.
Claims (4)
前記造形層の所望の領域に、平均重合度が前記第1のポリビニルアルコールよりも高い第2のポリビニルアルコールを含む液状結合剤を付与する付与工程と、
前記造形層の前記液状結合剤が付与されていない領域を除去する除去工程と、
前記造形層を加熱して前記無機粒子を焼結処理する焼結処理工程と、を含む、
焼結造形方法。 A modeling layer forming step of forming a modeling layer using a sintered modeling material containing inorganic particles and first polyvinyl alcohol;
An application step of applying a liquid binder containing a second polyvinyl alcohol having an average polymerization degree higher than that of the first polyvinyl alcohol to a desired region of the modeling layer;
A removal step of removing a region of the modeling layer to which the liquid binder is not applied;
A sintering process step of heating the modeling layer to sinter the inorganic particles,
Sinter molding method.
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CN115996962A (en) * | 2020-06-30 | 2023-04-21 | 株式会社可乐丽 | Vinyl acetate, vinyl acetate polymer and vinyl alcohol polymer |
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- 2016-01-18 JP JP2016006835A patent/JP2017127975A/en active Pending
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