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JP2019188744A - Composition for three-dimensional printer - Google Patents

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JP2019188744A
JP2019188744A JP2018086327A JP2018086327A JP2019188744A JP 2019188744 A JP2019188744 A JP 2019188744A JP 2018086327 A JP2018086327 A JP 2018086327A JP 2018086327 A JP2018086327 A JP 2018086327A JP 2019188744 A JP2019188744 A JP 2019188744A
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dimensional printer
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inorganic powder
molecular weight
powder
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JP2018086327A
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Japanese (ja)
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裕貴 井上
Hirotaka Inoue
裕貴 井上
望 林田
Nozomu Hayashida
望 林田
和田 誠
Makoto Wada
誠 和田
和幸 加藤
Kazuyuki Kato
和幸 加藤
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Daiichi Seramo Kk
Original Assignee
Daiichi Seramo Kk
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Abstract

To provide a composition for a three-dimensional printer, upon molding a molded article (laminated structure) using a three-dimensional printer of a thermofusion lamination system with an inorganic powder-containing composition as raw material, capable of reducing stringing and obtaining a molded article having satisfactory appearance, and in which deformation is hard to be generated upon degreasing the molded article.SOLUTION: A composition for a three-dimensional printer comprises: inorganic powder (A); and an organic binder (B). The organic binder (B) includes: a thermoplastic resin (B1) having a weight average molecular weight of 10,000 or higher; and an organic compound (B2) having a molecular wight or a weight average molecular weight of 8,000 or lower. The mass ratio between the inorganic powder (A) and the organic binder (B) satisfies (A)/(B)=100/7 to 100/30, and the mass ratio between the thermoplastic resin (B1) and the organic compound (B2) satisfies (B1)/(B2)=0.2 to 1.4.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、3次元プリンタでの使用に適した組成物に関する。   The present invention relates to a composition suitable for use in a three-dimensional printer.

三次元のデジタルデータに基づいて、立体造形物を積層造形する3Dプリンタは、様々な分野において実用化が期待されている。3Dプリンタで立体造形物を製造する方式としては、主に、光造形方式、粉末焼結積層方式、熱溶融積層方式、インクジェット方式が知られている。   A 3D printer that laminates a three-dimensional model based on three-dimensional digital data is expected to be put to practical use in various fields. As a method of manufacturing a three-dimensional modeled object with a 3D printer, an optical modeling method, a powder sintering lamination method, a hot melt lamination method, and an ink jet method are mainly known.

熱溶融積層法(FDM:Fused Deposition Modeling)では、原料として、PLA(ポリ乳酸)やABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)等の熱可塑性樹脂からなるフィラメントを用いて、溶融した樹脂を一層ずつ積層し、冷却固化することにより、熱可塑性樹脂からなる立体造形物を得ることが一般的である。   In FDM (Fused Deposition Modeling), melted resins are laminated one by one using filaments made of thermoplastic resins such as PLA (polylactic acid) and ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) as raw materials. It is common to obtain a three-dimensional structure made of a thermoplastic resin by cooling and solidifying.

熱可塑性樹脂からなる製品ではなく、金属あるいはセラミックス製品を3次元プリンタで製造したい場合は、高出力のレーザーで直接焼結する方式や、あるいは光硬化樹脂にフィラーを分散する方式が一般的に採用されている。しかしながら、これらの方式では、装置が高価になるという問題や、積層速度が遅いという問題がある。   If you want to manufacture metal or ceramic products with a three-dimensional printer instead of products made of thermoplastic resin, a method of directly sintering with a high-power laser or a method of dispersing filler in a photo-curing resin is generally adopted. Has been. However, these methods have a problem that the apparatus is expensive and a lamination speed is low.

これに対して、熱可塑性樹脂に、セラミックス又は金属粉末等を添加して作製したコンパウンドを使用して、3次元プリンタで造形物を製造し、その後、脱脂、焼結することによって金属あるいはセラミックス製品を製造する方法が提案されている(特許文献1)。
また、このようなコンパウンド(ペレット)を使用して造形物を製造できる3次元プリンタとして、押出装置を有する3次元プリンタが考案されている(特許文献2)。
On the other hand, using a compound made by adding ceramics or metal powder to a thermoplastic resin, a model is manufactured with a three-dimensional printer, and then degreased and sintered to obtain a metal or ceramic product. Has been proposed (Patent Document 1).
In addition, as a three-dimensional printer capable of producing a model using such a compound (pellet), a three-dimensional printer having an extrusion device has been devised (Patent Document 2).

特開2000−144205号公報JP 2000-144205 A WO2015/129733WO2015 / 129733

特許文献1の方法によれば、無機粉末を含むコンパウンドを原料として、熱溶融積層方式(FDM方式)の3次元プリンタを用いて造形物を製造した後に、粉末射出成形(PIM:Powder Injection Molding)で一般的に行われている脱脂、焼結(焼成)を行うことによって金属あるいはセラミックス製品を得ることができるため、装置が高価であるという問題や積層速度が遅いという問題を解決することが可能である。   According to the method of Patent Document 1, after using a compound containing inorganic powder as a raw material to produce a molded article using a hot melt lamination type (FDM type) three-dimensional printer, powder injection molding (PIM) It is possible to obtain a metal or ceramic product by performing degreasing and sintering (sintering), which is generally performed in, so it is possible to solve the problem that the device is expensive and the lamination speed is slow It is.

しかしながら、3次元プリンタを用いて、立体造形物を製造し、その後、脱脂、焼結を行って金属あるいはセラミックス製品を得る方法において、従来のPIMと同様のコンパウンドを使用すると、糸曳きが発生しやすいという問題があった。より具体的に説明すると、FDM方式の3次元プリンタによって、ノズルから溶融樹脂を吐出しながら所望の3次元構造体を積層造形した後、次の積層位置にノズルを移動させる際、造形後の3次元構造体と、移動中のノズル先端部の間に糸曳きが発生し、3次元構造体にヒゲ状のバリが付着して外観が悪くなるという問題があった。また、この糸曳きを改善しようとすると、脱脂時に不具合が生じやすくなるという問題があった。   However, if a compound similar to the conventional PIM is used in a method of manufacturing a three-dimensional model using a three-dimensional printer and then performing degreasing and sintering to obtain a metal or ceramic product, stringing occurs. There was a problem that it was easy. More specifically, after a desired three-dimensional structure is layered and formed by discharging a molten resin from the nozzle by an FDM type three-dimensional printer, when the nozzle is moved to the next stacking position, the post-modeling 3 There is a problem that stringing occurs between the three-dimensional structure and the moving nozzle tip, and a whisker-like burr adheres to the three-dimensional structure, resulting in a poor appearance. In addition, when trying to improve this stringing, there is a problem that a problem easily occurs during degreasing.

それゆえ、本発明は、FDMプリンタ方式の3次元プリンタを用いて、無機粉末と有機バインダーを含む組成物を原料として積層造形する際に、糸曳きを低減して外観の良い造形物を得ることができ、且つ、前記造形物から有機バインダーを除去(脱脂)する際に変形が生じにくい3次元プリンタ用組成物を提供することを課題とする。   Therefore, according to the present invention, when a three-dimensional printer using an FDM printer system is used as a raw material for a composition containing an inorganic powder and an organic binder, a shaped article having a good appearance can be obtained by reducing stringing. It is an object of the present invention to provide a composition for a three-dimensional printer that can be easily deformed when the organic binder is removed (degreased) from the shaped article.

本発明者は、前記課題を解決するために検討を繰り返した結果、無機粉末に、特定の有機バインダーを特定の割合で混合することによって、3次元プリンタで使用した際も糸曳き性(曳糸性)が少なく、且つ、脱脂時に不具合(変形、クラックなど)が生じにくい組成物を得ることに成功した。   As a result of repeated studies to solve the above problems, the present inventor mixed a specific organic binder at a specific ratio with an inorganic powder, so that the stringiness (threading) can be improved even when used in a three-dimensional printer. Have succeeded in obtaining a composition that is less prone to problems (deformation, cracks, etc.) during degreasing.

前記課題を解決可能な、本発明の3次元プリンタ用組成物(コンパウンド)は、
(A)無機粉末及び(B)有機バインダーを含有する3次元プリンタ用組成物であって、
前記有機バインダー(B)が、(B1)重量平均分子量が10,000以上の熱可塑性樹脂、及び(B2)分子量又は重量平均分子量が8000以下の有機化合物を含有し、
前記無機粉末(A)と前記有機バインダー(B)の質量比率が、(A)/(B)=100/7〜100/30であり、
前記熱可塑性樹脂(B1)と前記有機化合物(B2)の質量比が、(B1)/(B2)=0.2〜1.4であることを特徴とする。
The composition (compound) for a three-dimensional printer of the present invention capable of solving the above-mentioned problems is
A composition for a three-dimensional printer containing (A) an inorganic powder and (B) an organic binder,
The organic binder (B) contains (B1) a thermoplastic resin having a weight average molecular weight of 10,000 or more, and (B2) an organic compound having a molecular weight or weight average molecular weight of 8000 or less,
The mass ratio of the inorganic powder (A) and the organic binder (B) is (A) / (B) = 100/7 to 100/30,
A mass ratio of the thermoplastic resin (B1) and the organic compound (B2) is (B1) / (B2) = 0.2 to 1.4.

前記無機粉末(A)の好ましい例として、平均粒子径(D50)が0.1〜1.0μmである金属酸化物粉末が挙げられる。 Preferable examples of the inorganic powder (A) include metal oxide powders having an average particle diameter (D 50 ) of 0.1 to 1.0 μm.

前記無機粉末(A)の好ましい別の例として、平均粒子径(D50)が3〜10μmである金属粉末が挙げられる。 Another preferred example of the inorganic powder (A) is a metal powder having an average particle diameter (D 50 ) of 3 to 10 μm.

また、前記熱可塑性樹脂(B1)は、2種類以上の熱可塑性樹脂の混合物であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said thermoplastic resin (B1) is a mixture of two or more types of thermoplastic resins.

また、前記有機化合物(B2)の好ましい例として、ワックス類及び高級脂肪酸類が挙げられる。   Preferred examples of the organic compound (B2) include waxes and higher fatty acids.

また、本発明は、セラミックス、サーメット、あるいは金属からなる製品を製造する方法であって、
前記3次元プリンタ用組成物を用いて、FDM方式の3次元プリンタによって積層構造体を造形する工程、前記積層構造体を脱脂する工程、及び焼結する工程を含むことを特徴とする。
Further, the present invention is a method for producing a product made of ceramics, cermet, or metal,
Using the composition for a three-dimensional printer, it includes a step of forming a laminated structure by an FDM type three-dimensional printer, a step of degreasing the laminated structure, and a step of sintering.

本発明の3次元プリンタ用組成物は糸曳き性が低いため、FDM方式の3次元プリンタによって積層構造体を造形する工程において、ヒゲ状のバリが発生しにくく、外観に優れた積層構造体を得ることができる。また、脱脂工程において変形、クラック、フクレ等が生じにくいため、PIMと同様の脱脂・焼結工程を使用して、セラミックス製品等を得ることができる。このため、3次元CADデータなどに基づいて、難加工材であるセラミックス等からなる複雑形状の製品を得ることが可能になる。   Since the composition for a three-dimensional printer of the present invention has low stringiness, a laminated structure that is less prone to beard-like burrs and that has an excellent appearance in the process of forming a laminated structure with an FDM three-dimensional printer. Obtainable. Further, since deformation, cracks, blisters and the like hardly occur in the degreasing step, a ceramic product or the like can be obtained by using a degreasing / sintering step similar to PIM. For this reason, it becomes possible to obtain a product having a complicated shape made of ceramics or the like, which is a difficult-to-work material, based on the three-dimensional CAD data.

本発明の3次元プリンタ用組成物で使用できる無機粉末(A)の例としては、金属粉末、セラミックス粉末、サーメット粉末等の焼結可能な粉末が挙げられる。
具体的には、金属粉末としては、例えば純鉄、鉄−ニッケル、鉄−コバルト、鉄−シリコン、ステンレススチールなどの鉄系合金、タングステン、炭化タングステン、アルミニウム合金、銅、銅合金などの粉末が挙げられる。また、セラミックス粉末としては、Al23、BeO、ZrO2などの酸化物、TiC、ZrC、B4Cなどの炭化物、CrB、ZrB2などのホウ化物、TiN、ZrNなどの窒化物などが挙げられる。また、サーメット粉末としては、Al23−Fe系、TiC−Ni系、TiC−Co系、B4C−Fe系などが挙げられる。
本発明で使用する無機粉末(A)の特に好ましい例として、アルミナ(Al23)、ジルコニア(ZrO2)などの金属酸化物が挙げられる。前記ジルコニアは、イットリア部分安定化ジルコニアであってもよい。特に、平均粒子径(D50)が0.1〜1.0μm、より好ましくは0.1〜0.8μmである金属酸化物の粉末が好ましい。
Examples of the inorganic powder (A) that can be used in the composition for a three-dimensional printer of the present invention include sinterable powders such as metal powders, ceramic powders, and cermet powders.
Specifically, examples of the metal powder include powders of iron-based alloys such as pure iron, iron-nickel, iron-cobalt, iron-silicon, and stainless steel, tungsten, tungsten carbide, aluminum alloy, copper, and copper alloy. Can be mentioned. Ceramic powders include oxides such as Al 2 O 3 , BeO and ZrO 2 , carbides such as TiC, ZrC and B 4 C, borides such as CrB and ZrB 2, and nitrides such as TiN and ZrN. Can be mentioned. Examples of the cermet powder include Al 2 O 3 —Fe, TiC—Ni, TiC—Co, and B 4 C—Fe.
Particularly preferred examples of the inorganic powder (A) used in the present invention include metal oxides such as alumina (Al 2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ). The zirconia may be yttria partially stabilized zirconia. In particular, a metal oxide powder having an average particle diameter (D 50 ) of 0.1 to 1.0 μm, more preferably 0.1 to 0.8 μm is preferable.

本発明で使用される有機バインダー(B)は、重量平均分子量が10,000以上、好ましくは20,000以上、特に好ましくは40,000以上の熱可塑性樹脂(B1)、及び、分子量又は重量平均分子量が8,000以下、好ましくは4,000以下、特に好ましくは3,500以下である有機化合物(B2)を含む。前記(B1)と(B2)を併用することによって、脱脂が一度に進行せず、有機バインダーの除去が段階的に進行するため、脱脂時の変形を抑制することができる。
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて求めることができる。
The organic binder (B) used in the present invention is a thermoplastic resin (B1) having a weight average molecular weight of 10,000 or more, preferably 20,000 or more, particularly preferably 40,000 or more, and a molecular weight or weight average. An organic compound (B2) having a molecular weight of 8,000 or less, preferably 4,000 or less, and particularly preferably 3,500 or less is included. By using (B1) and (B2) in combination, degreasing does not proceed at once, and removal of the organic binder proceeds stepwise, so that deformation during degreasing can be suppressed.
The weight average molecular weight can be determined using gel permeation chromatography (GPC).

前記熱可塑性樹脂(B1)は、軟化点が65℃以上であることが好ましく、70℃以上であることがより好ましい。軟化点(ビカット軟化温度)は、JIS K7206 B50法によって測定することができる。   The thermoplastic resin (B1) preferably has a softening point of 65 ° C. or higher, and more preferably 70 ° C. or higher. The softening point (Vicat softening temperature) can be measured by the JIS K7206 B50 method.

前記熱可塑性樹脂(B1)の例として、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアセタール(POM)、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネイト(PC)、アクリロニトリル-スチレン(AS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂等のアクリル系樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)が挙げられる。熱可塑性樹脂(B1)の融点は、170℃以下であることが好ましい。より好ましい樹脂の例として、PP、PS、POM、アクリル系樹脂、EVAが挙げられる。糸曳き性を低減する観点からは、アクリル系樹脂を使用することが好ましい。   Examples of the thermoplastic resin (B1) include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyacetal (POM), polyamide, polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), and polycarbonate (PC). Acrylonitrile-styrene (AS), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), acrylic resins such as polymethyl methacrylate (PMMA) resin, and ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA). The melting point of the thermoplastic resin (B1) is preferably 170 ° C. or lower. More preferable examples of the resin include PP, PS, POM, acrylic resin, and EVA. From the viewpoint of reducing stringiness, it is preferable to use an acrylic resin.

熱可塑性樹脂(B1)は、1種類を使用しても、複数種類を使用してもよいが、レオロジー特性が異なる複数の樹脂を併用することがより好ましい。レオロジー特性の異なる2種類以上の熱可塑性樹脂を併用することにより、脱脂時の不具合(特にクラック・フクレ)を十分に抑制することができる。
具体的には、180℃における流れ値が、0.002〜0.08、より好ましくは0.003〜0.07の熱可塑性樹脂(例えば、PP、PS、POMなど)と、180℃における流れ値が0.09以上、より好ましくは0.10以上の熱可塑性樹脂(例えば、180℃における流れ値が0.10〜0.20のアクリル系樹脂)を併用することが好ましい。なお180℃における流れ値が0.09以上の熱可塑性樹脂には、180℃では流動性が高くなりすぎて正確な値が測定できないものも含まれる。
前記流れ値は、実施例の項に示すように、フローテスタ(例えば、株式会社島津製作所から販売されている定試験力押出形細管式レオメータ)を用いて、求めることができる。
The thermoplastic resin (B1) may be a single type or a plurality of types, but it is more preferable to use a plurality of resins having different rheological properties. By using two or more types of thermoplastic resins having different rheological properties, defects (particularly cracks and blisters) at the time of degreasing can be sufficiently suppressed.
Specifically, a thermoplastic resin (for example, PP, PS, POM, etc.) having a flow value at 180 ° C. of 0.002 to 0.08, more preferably 0.003 to 0.07, and a flow at 180 ° C. It is preferable to use together a thermoplastic resin having a value of 0.09 or more, more preferably 0.10 or more (for example, an acrylic resin having a flow value at 180 ° C. of 0.10 to 0.20). The thermoplastic resin having a flow value at 180 ° C. of 0.09 or more includes a resin whose fluidity becomes too high at 180 ° C. and an accurate value cannot be measured.
The flow value can be determined using a flow tester (for example, a constant test force extrusion type capillary rheometer sold by Shimadzu Corporation) as shown in the section of the examples.

複数の熱可塑性樹脂(B1)を使用する場合の特に好ましい例として、無機粉末が金属酸化物粉末の場合は、アクリル系樹脂とPSの組み合わせが挙げられ、無機粉末が金属粉末の場合は、アクリル系樹脂とPOMの組み合わせが挙げられる。アクリル系樹脂とPSの質量比は、アクリル系樹脂100に対して、PSが10〜130であることが好ましく、15〜70であることがより好ましく、20〜50であることが特に好ましい。アクリル系樹脂とPOMの質量比は、アクリル系樹脂100に対して、POMが80〜180であることが好ましく、100〜150であることがより好ましく、110〜140であることが特に好ましい。また、アクリル系樹脂とPSあるいはPOMに加えて、他の樹脂(EVA、PP等)を使用してもよい。他の樹脂を使用する場合、無機粉末が金属酸化物粉末の場合は、他の樹脂の合計質量は、アクリル系樹脂の質量100に対して、80以下とすることが好ましく、60以下とすることがより好ましい。無機粉末が金属粉末の場合は、他の樹脂の合計質量は、アクリル系樹脂とPOMの合計質量100に対して、80以下とすることが好ましく、60以下とすることがより好ましい。   As a particularly preferable example in the case of using a plurality of thermoplastic resins (B1), when the inorganic powder is a metal oxide powder, a combination of an acrylic resin and PS can be mentioned, and when the inorganic powder is a metal powder, acrylic is used. A combination of a resin and POM can be mentioned. The mass ratio of the acrylic resin to PS is preferably 10 to 130, more preferably 15 to 70, and particularly preferably 20 to 50 with respect to the acrylic resin 100. The mass ratio of the acrylic resin and POM is preferably 80 to 180, more preferably 100 to 150, and particularly preferably 110 to 140 with respect to the acrylic resin 100. In addition to the acrylic resin and PS or POM, other resins (EVA, PP, etc.) may be used. When using other resins, when the inorganic powder is a metal oxide powder, the total mass of the other resins is preferably 80 or less, and preferably 60 or less, with respect to the mass 100 of the acrylic resin. Is more preferable. When the inorganic powder is a metal powder, the total mass of the other resins is preferably 80 or less, and more preferably 60 or less, with respect to the total mass 100 of the acrylic resin and POM.

前記アクリル系樹脂の特に好ましい例として、特開2000−303103号公報に記載されているような、
エチレン−酢酸ビニル共重合体またはエチレン−エチルアクリレート共重合体と、
(メタ)アクリル酸エステル単量体単独、または(メタ)アクリル酸エステル単量体及びスチレン系単量体の混合物と、重合開始剤からなる溶液を、分散剤を含む水系媒体中に分散させて懸濁重合させてなる複合アクリル系樹脂が挙げられる。
また、アクリル系樹脂としては、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜8のアルコールのエステルである、(メタ)アクリル酸エステルの重合体を使用することができる。このような(メタ)アクリル酸エステル単量体の具体例としては、たとえば、アルキル基の炭素数が1〜8のn−アルキル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらのうちでは特にn−ブチル(メタ)アクリレートのようなアルキル基の炭素数が1〜4のn−アルキル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレートが好ましく、これらは単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
As a particularly preferred example of the acrylic resin, as described in JP 2000-303103 A,
An ethylene-vinyl acetate copolymer or an ethylene-ethyl acrylate copolymer;
A (meth) acrylate monomer alone or a mixture of a (meth) acrylate monomer and a styrene monomer and a polymerization initiator is dispersed in an aqueous medium containing a dispersant. A composite acrylic resin obtained by suspension polymerization is exemplified.
Moreover, as an acrylic resin, the polymer of the (meth) acrylic acid ester which is ester of the C1-C8 alcohol of (meth) acrylic acid can be used. Specific examples of such (meth) acrylic acid ester monomers include, for example, n-alkyl (meth) acrylates having 1 to 8 carbon atoms in the alkyl group, isopropyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, Examples thereof include t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, and 2-ethoxyethyl (meth) acrylate. Among these, an n-alkyl (meth) acrylate having 1 to 4 carbon atoms of an alkyl group such as n-butyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, and isobutyl (meth) acrylate are particularly preferable. Or two or more of them may be used in combination.

PSとしては、重量平均分子量が10〜30万程度のものを用いることが好ましく、15〜25万程度のものを用いることがより好ましい。POMとしては、重量平均分子量が1〜7万程度のものを用いることが好ましく、2〜5万程度のものを用いることがより好ましい。   As PS, one having a weight average molecular weight of about 100,000 to 300,000 is preferably used, and one having about 15 to 250,000 is more preferable. As the POM, those having a weight average molecular weight of about 1 to 70,000 are preferable, and those having a weight average molecular weight of about 2 to 50,000 are more preferable.

重量平均分子量又は分子量が8000以下である有機化合物(B2)としては、無機粉末との混合物に良好な流動性を与え、かつ熱分解性に優れるという点で、アモルファスポリオレフィン、ワックス類、滑剤、可塑剤等が好ましいが、これらに限定されるものではなく、酸化防止剤等の他の添加剤も使用できる。   As the organic compound (B2) having a weight average molecular weight or molecular weight of 8000 or less, amorphous polyolefins, waxes, lubricants, plastics are provided in that they give good fluidity to a mixture with inorganic powder and are excellent in thermal decomposability. Although an agent etc. are preferable, it is not limited to these, Other additives, such as antioxidant, can also be used.

アモルファスポリオレフィンとしては、重量平均分子量が1000〜8000、より好ましくは2000〜4000程度のものを使用することができる。
ワックス類としては、合成系、天然系のいずれも使用でき、その具体例としては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、ミツロウ、カルナバワックス、モンタンワックス、ポリアルキレングリコール等が挙げられる。
また、滑剤の具体例としては、例えば脂肪酸並びにエステル、アミド、金属塩等の脂肪酸の誘導体などが挙げられ、好ましくはステアリン酸などの高級脂肪酸が挙げられる。
また、可塑剤の具体例としては、例えば、フタル酸エステル(ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸ビス(2-エチルヘキシル)、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル等)、リン酸エステル、脂肪酸エステル(モノステアリン酸ソルビタンエステル等)が挙げられる。
また、酸化防止剤の具体例としては、例えばフェノール系酸化防止剤が挙げられる。その具体例としては、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)ブタン、4,4'-ブチリデンビス(6-tert-ブチル-m-クレゾール)、ビス[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオン酸][エチレンビス(オキシエチレン)]、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ン酸](2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン-3,9-ジイル)ビス(2,2-ジメチル-2,1-エタンジイル)、ペンタエリトリトール=テトラキス[3-(3',5'-ジ-tert-ブチル-4'-ヒドロキシフェニル)プロピオナート]などが挙げられる。
As the amorphous polyolefin, those having a weight average molecular weight of 1000 to 8000, more preferably about 2000 to 4000 can be used.
As the waxes, any of synthetic and natural types can be used, and specific examples thereof include paraffin wax, microcrystalline wax, polyethylene wax, beeswax, carnauba wax, montan wax, polyalkylene glycol and the like.
Specific examples of the lubricant include fatty acids and derivatives of fatty acids such as esters, amides, metal salts, and the like, and preferably higher fatty acids such as stearic acid.
Specific examples of the plasticizer include, for example, phthalic acid esters (dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid bis (2-ethylhexyl), 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid diisononyl ester, etc.) , Phosphoric acid ester, fatty acid ester (monostearic acid sorbitan ester, etc.).
Moreover, as a specific example of antioxidant, a phenolic antioxidant is mentioned, for example. Specific examples thereof include 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, 4,4′-butylidenebis (6-tert-butyl-m-cresol), bis [3- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionic acid] [ethylenebis (oxyethylene)], bis [3- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenylpropiate) On acid] (2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane-3,9-diyl) bis (2,2-dimethyl-2,1-ethanediyl), pentaerythritol = tetrakis [3- (3 ′, 5′-di-tert-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionate] and the like.

また、ワックス類、滑剤、可塑剤、酸化防止剤以外の、(B2)に該当する有機化合物の例として、金属不活性化剤、紫外線吸収剤、造核剤等の添加剤が挙げられる。   Examples of organic compounds corresponding to (B2) other than waxes, lubricants, plasticizers, and antioxidants include additives such as metal deactivators, ultraviolet absorbers, and nucleating agents.

特に、前記有機化合物(B2)として、重量平均分子量1000〜8000のアモルファスポリオレフィンと、分子量が150〜1000、特に200〜800の有機化合物(前記ワックス類、滑剤、可塑剤など)を併用することが好ましい。   In particular, as the organic compound (B2), an amorphous polyolefin having a weight average molecular weight of 1000 to 8000 and an organic compound having a molecular weight of 150 to 1000, particularly 200 to 800 (the waxes, lubricants, plasticizers, etc.) may be used in combination. preferable.

また、前記有機化合物(B2)として、加熱減量の開始点が150℃以下のものを用いることが好ましい。加熱減量の開始点は、JIS K7120に規定されている熱重量測定法によって求めることができる。150℃以下で加熱減量が始まる有機化合物(B2)を配合することによって、150℃以上でのバインダー含有量を減少させ、成形体の可塑性を小さくして変形を防止することができる。   Moreover, it is preferable to use the organic compound (B2) having a heating loss starting point of 150 ° C. or lower. The starting point of heat loss can be determined by the thermogravimetric method defined in JIS K7120. By blending the organic compound (B2) that begins to lose weight at 150 ° C. or lower, the binder content at 150 ° C. or higher can be reduced, the plasticity of the molded body can be reduced, and deformation can be prevented.

本発明の3次元プリンタ用組成物において、無機粉末(A)と有機バインダー(B)の質量比率は、(A)/(B)=100/7〜100/30の範囲であることが適切である。(A)の質量100に対して、(B)の質量が7未満であると、流れ値が低く造形が困難になる。他方、(B)の質量が30を超えると、糸曳き性が大きくなり、且つ、脱脂時に変形などの不具合が生じやすくなる。
無機粉末(A)がセラミックス粉末(例えば、アルミナやジルコニア等の金属酸化物粉末)である場合、より好ましい質量比率は、(A)/(B)=100/10〜100/30であり、特に100/15〜100/25が好ましい。
無機粉末(A)が金属粉末(例えば、ステンレススチール等)である場合、より好ましい質量比率は、(A)/(B)=100/7〜100/20であり、特に100/7〜100/15が好ましい。
In the composition for a three-dimensional printer of the present invention, the mass ratio of the inorganic powder (A) and the organic binder (B) is suitably in the range of (A) / (B) = 100/7 to 100/30. is there. When the mass of (B) is less than 7 with respect to the mass of 100 of (A), the flow value is low and modeling becomes difficult. On the other hand, if the mass of (B) exceeds 30, the stringiness increases and defects such as deformation tend to occur during degreasing.
When the inorganic powder (A) is a ceramic powder (for example, a metal oxide powder such as alumina or zirconia), a more preferable mass ratio is (A) / (B) = 100/10 to 100/30, particularly 100 / 15-100 / 25 is preferable.
When the inorganic powder (A) is a metal powder (for example, stainless steel or the like), a more preferable mass ratio is (A) / (B) = 100/7 to 100/20, particularly 100/7 to 100 /. 15 is preferred.

本発明の3次元プリンタ用組成物において、熱可塑性樹脂(B1)と有機化合物(B2)の質量比は、(B1)/(B2)=0.2〜1.4であることが適切である。(B1)/(B2)が0.2未満であると、糸曳き性は低いものの、脱脂時に不具合が生じやすくなる。他方、(B1)/(B2)が1.4を超えると、脱脂時の変形やクラック等は抑制できるが、糸曳き性が高くなる。
無機粉末(A)がセラミックス粉末(例えば、アルミナやジルコニア等の金属酸化物粉末)である場合、より好ましい(B1)と(B2)の質量比は、(B1)/(B2)=0.4〜1.35であり、特に0.5〜1.0が好ましい。
無機粉末(A)が金属粉末(例えば、ステンレススチール等)である場合、より好ましい(B1)と(B2)の質量比は、(B1)/(B2)=0.8〜1.4であり、特に1.0〜1.3が好ましい。
In the composition for a three-dimensional printer of the present invention, the mass ratio of the thermoplastic resin (B1) to the organic compound (B2) is suitably (B1) / (B2) = 0.2 to 1.4. . When (B1) / (B2) is less than 0.2, the stringing property is low, but problems are likely to occur during degreasing. On the other hand, when (B1) / (B2) exceeds 1.4, deformation and cracks during degreasing can be suppressed, but stringing properties are improved.
When the inorganic powder (A) is a ceramic powder (for example, a metal oxide powder such as alumina or zirconia), a more preferable mass ratio of (B1) to (B2) is (B1) / (B2) = 0.4. To 1.35, particularly preferably 0.5 to 1.0.
When the inorganic powder (A) is a metal powder (for example, stainless steel), the more preferable mass ratio of (B1) and (B2) is (B1) / (B2) = 0.8 to 1.4. In particular, 1.0 to 1.3 is preferable.

本発明の3次元プリンタ用組成物の製造方法は、無機粉末(A)と有機バインダー(B)を溶融混練して調製される。特に限定されないが、好ましい形態の一例として、加圧型ニーダーが挙げられる。双腕ニーダー式混練機、バンバリー型混練機などのバッチ式や、1軸または2軸混練押出機などの連続式などの各種混練機を用いることが出来る。   The method for producing the composition for a three-dimensional printer of the present invention is prepared by melt-kneading the inorganic powder (A) and the organic binder (B). Although not particularly limited, an example of a preferable form is a pressure kneader. Various kneaders such as a batch type such as a double-arm kneader kneader and a Banbury kneader, and a continuous type such as a single-screw or twin-screw kneading extruder can be used.

本発明の3次元プリンタ用組成物の形状は特に限定されないが、好ましい形態の一例として、PIMで使用されているようなペレット状の形態を挙げることができる。特に限定されないが、好ましい形態の一例として、混練後の押し出されてきた溶融物をロータリーカッターで空気中でペレット状にカットするホットカット式ペレタイザーでペレット化されたものが挙げられる。   Although the shape of the composition for three-dimensional printers of this invention is not specifically limited, As a preferable form, the form of the pellet form used by PIM can be mentioned. Although it does not specifically limit, As an example of a preferable form, what was pelletized with the hot-cut type pelletizer which cuts the extruded melt after kneading | mixing in the pellet form in air with a rotary cutter is mentioned.

また、本発明は、前記3次元プリンタ用組成物(無機粉末を高充填した組成物)を用いて、FDM方式の3次元プリンタにより積層構造体を造形し、脱脂、焼結を行うことにより、セラミックス、サーメット、あるいは金属からなる製品を製造する方法を提供する。   In addition, the present invention uses the composition for a three-dimensional printer (a composition highly filled with inorganic powder) to form a laminated structure with an FDM three-dimensional printer, and then degrease and sinter, Provided is a method for manufacturing a product made of ceramics, cermet, or metal.

前記FDM方式の3次元プリンタとしては、例えば、特許文献2(WO2015/129733)に開示されているような、シリンダーと、スクリューと、ギヤポンプと、ノズルを有する押出装置と、前記押出装置のノズルに対向して位置するテーブル装置と、前記押出装置における前記ノズルからの樹脂の吐出を制御し、かつ、前記押出装置及び/又は前記テーブル装置の、基準面に対するX軸,Y軸,Z軸方向への移動を制御する制御装置を備えた3次元プリンタを使用することができる。   Examples of the FDM type three-dimensional printer include a cylinder, a screw, a gear pump, an extrusion device having a nozzle, and a nozzle of the extrusion device as disclosed in Patent Document 2 (WO2015 / 129733). Controlling the discharge of the resin from the nozzle in the table device positioned opposite to the extrusion device, and in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions with respect to the reference plane of the extrusion device and / or the table device It is possible to use a three-dimensional printer provided with a control device for controlling the movement of the image.

脱脂・焼結の条件は、PIMの脱脂・焼結と同様でよく、組成物に含まれている無機粉末の種類等に応じて、適宜設定することができる。例えば、無機粉末がジルコニア(イットリア安定化ジルコニア等)やアルミナの場合は、昇温速度10〜20℃/hで450〜550℃前後まで昇温して脱脂を行い、その後昇温速度40〜60℃/hで1300〜1600℃まで昇温して焼結を行うことができる。無機粉末が金属の場合、不活性ガス雰囲気で昇温速度10〜20℃/hで450〜550℃前後まで昇温して脱脂を行い、その後昇温速度40〜60℃/hで温度1300〜1400℃まで昇温して焼結を行うことができる。   The degreasing / sintering conditions may be the same as those for PIM degreasing / sintering, and can be set as appropriate according to the type of inorganic powder contained in the composition. For example, when the inorganic powder is zirconia (yttria-stabilized zirconia or the like) or alumina, the temperature is raised to about 450 to 550 ° C. at a temperature rising rate of 10 to 20 ° C./h, and then degreasing is performed. Sintering can be performed by raising the temperature to 1300 to 1600 ° C. at a rate of ° C./h. When the inorganic powder is a metal, degreasing is performed by raising the temperature to about 450 to 550 ° C. at a temperature rising rate of 10 to 20 ° C./h in an inert gas atmosphere, and then a temperature of 1300 to 1400 at a temperature rising rate of 40 to 60 ° C./h. Sintering can be performed by raising the temperature to 1400 ° C.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to an Example.

[原料]
(A)無機粉末、(B1)熱可塑性樹脂、及び(B2)有機化合物として、以下の物質を使用した。なお、流れ値は、株式会社島津製作所製のフローテスター「CFD-500D」を用いて、直径1mm×長さ1mmのダイスをセットし、0.98MPa荷重をかけ、180℃の単位時間当たりの流れ量(ml/sec)を測定することによって求めた。なお、180℃では流動性が高すぎて正確な値を測定できないものについては、設定温度を140℃に変更して、流れ値を求めた。
[material]
The following substances were used as (A) inorganic powder, (B1) thermoplastic resin, and (B2) organic compound. The flow value was measured using a flow tester “CFD-500D” manufactured by Shimadzu Corporation, with a die set with a diameter of 1 mm × length of 1 mm, a load of 0.98 MPa, and a flow per unit time of 180 ° C. It was determined by measuring the amount (ml / sec). In the case where the fluidity was too high at 180 ° C. and an accurate value could not be measured, the flow temperature was obtained by changing the set temperature to 140 ° C.

(A)無機粉末
・Y23を3モル%含むイットリア部分安定化ジルコニア粉末(BET比表面積は15m2/g;平均粒子径D50は0.15μm)
・アルミナ粉末(BET比表面積は6m2/g;平均粒子径D50は0.52μm)
・ステンレス粉末(SUS316L)(平均粒子径D50は7.05μm、タップ密度4.6g/cm3
(A) Yttria partially stabilized zirconia powder containing 3 mol% of inorganic powder Y 2 O 3 (BET specific surface area is 15 m 2 / g; average particle diameter D 50 is 0.15 μm)
Alumina powder (BET specific surface area is 6 m 2 / g; average particle diameter D 50 is 0.52 μm)
Stainless powder (SUS316L) (average particle diameter D 50 is 7.05Myuemu, tap density 4.6 g / cm 3)

(B1)熱可塑性樹脂
・PP(重量平均分子量24万、180℃流れ値0.051ml/sec、融点163℃)
・PS(重量平均分子量19万、180℃流れ値0.064ml/sec、荷重たわみ温度70℃)
・アクリル系樹脂(メタクリル酸n-ブチルとメタクリル酸メチルの共重合物、重量平均分子量5万、180℃流れ値0.110ml/sec)
・EVA(重量平均分子量7万、140℃流れ値0.30ml/sec、融点68℃)
・POM(重量平均分子量5万、180℃流れ値0.003ml/sec、融点165℃)
(B1) Thermoplastic resin / PP (weight average molecular weight 240,000, 180 ° C. flow value 0.051 ml / sec, melting point 163 ° C.)
PS (weight average molecular weight 190,000, 180 ° C flow value 0.064ml / sec, deflection temperature under load 70 ° C)
Acrylic resin (copolymer of n-butyl methacrylate and methyl methacrylate, weight average molecular weight 50,000, 180 ° C. flow value 0.110 ml / sec)
EVA (weight average molecular weight 70,000, 140 ° C flow rate 0.30 ml / sec, melting point 68 ° C)
・ POM (weight average molecular weight 50,000, 180 ° C. flow value 0.003 ml / sec, melting point 165 ° C.)

(B2)有機化合物
・アモルファスポリオレフィン(重量平均分子量3000、軟化点145℃)
・パラフィンワックス(分子量472、融点70℃)
・マイクロクリスタリンワックス(分子量500〜800、融点52℃)
・ステアリン酸(分子量284)
・フタル酸ジオクチル(DOP)(分子量391)
・モノステアリン酸ソルビタンエステル(分子量430)
・4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸ビス(2-エチルヘキシル)(分子量394)
・1,2-シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル(分子量428)
・フェノール系酸化防止剤(1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)ブタン)(分子量545、融点183〜185℃)
(B2) Organic compound / amorphous polyolefin (weight average molecular weight 3000, softening point 145 ° C.)
Paraffin wax (molecular weight 472, melting point 70 ° C.)
・ Microcrystalline wax (molecular weight 500-800, melting point 52 ° C.)
・ Stearic acid (molecular weight 284)
・ Dioctyl phthalate (DOP) (molecular weight 391)
・ Monostearic acid sorbitan ester (molecular weight 430)
-Bis (2-ethylhexyl) 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate (molecular weight 394)
1,2-cyclohexanedicarboxylic acid diisononyl ester (molecular weight 428)
・ Phenol antioxidant (1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane) (molecular weight 545, melting point 183 to 185 ° C.)

[3次元プリンタ用組成物の製造]
上記(A)と、(B1)及び(B2)を、表に示す割合で配合し、日本スピンドル製造株式会社(旧株式会社森山製作所)製加圧型ニーダーを用いて170℃で溶融混練を行った。得られた溶融物は株式会社トーシン製ペレタイザー型プランジャー押出機を使用して、直径3mm×長さ3mmのペレットを製造した。
[Production of composition for three-dimensional printer]
The above (A), (B1) and (B2) were blended in the proportions shown in the table, and melt kneaded at 170 ° C. using a pressure kneader manufactured by Nippon Spindle Manufacturing Co., Ltd. (formerly Moriyama Seisakusho). . The obtained melt produced pellets having a diameter of 3 mm and a length of 3 mm using a pelletizer type plunger extruder manufactured by Toshin Co., Ltd.

[糸曳き性の評価]
製造した各ペレットを原料にして、ペレット投入口を有する押出装置を備えたFDM方式の3次元プリンタ(エス.ラボ株式会社製CERA_P3 造形範囲 X150mm×Y150mm×Z150mm、スクリュー径φ20mm)を使用し、幅20mm×奥行20mm×高さ20mmの四角柱形状で内部中央が空洞(幅10mm・奥行10mm)の積層構造体を各5個製造した。成形温度は140〜180℃とし、ノズル径は1.0mmとした。各積層構造体(造形物)間の距離は50mmとし、一つの造形物を造形した後、次の造形位置にノズルを移動した際に糸曳きが見られる場合は、造形物の縁から糸先端までの長さを測定し、糸曳き長さとした。
糸曳き長さが、3mm未満の場合を○、3mm以上10mm未満の場合を△、10mm以上を×と判定した。
[Evaluation of stringiness]
Using each manufactured pellet as a raw material, using an FDM type three-dimensional printer (CERA_P3 modeling range X150 mm × Y150 mm × Z150 mm, screw diameter φ20 mm, manufactured by S. Laboratories) equipped with an extrusion device having a pellet inlet, width Five laminated structures each having a square prism shape of 20 mm × depth 20 mm × height 20 mm and having a hollow center (width 10 mm, depth 10 mm) were manufactured. The molding temperature was 140 to 180 ° C., and the nozzle diameter was 1.0 mm. If the distance between each layered structure (modeled object) is 50 mm and one model is modeled and then stringing is observed when the nozzle is moved to the next modeled position, the thread tip from the edge of the modeled object The length up to was measured and used as the stringing length.
The case where the stringing length was less than 3 mm was evaluated as ◯, the case where it was 3 mm or more and less than 10 mm, and the case where it was 10 mm or more as x.

[脱脂・焼結性の判定]
製造した各ペレットを原料にして、上記と同じ3次元プリンタを使用し、成形温度160℃・ノズル径1.0mmにて、幅20mm×奥行20mm×高さ20mmの四角柱形状で内部中央が空洞(幅10mm・奥行10mm)の積層構造体を製造し、試験片とした。
得られた試験片をアルミナセッターに載せ、ジルコニア、アルミナは、大気中で昇温速度15℃/hで500℃まで脱脂したときの変形度合い(変形、クラック、フクレ)を確認した。試験片各5個のうち、脱脂後に変形、又はクラック・フクレが確認されたものが1個以下の場合は〇とし、2〜3個の場合は△とし、4個以上の場合は×と評価した。脱脂後、大気中で昇温速度50℃/hでジルコニアは1350℃まで、アルミナは1600℃まで昇温して焼結を行い、焼結体を得た。
ステンレスは窒素ガス雰囲気で昇温速度15℃/hで500℃前後まで昇温して脱脂を行い、上記と同様に変形、又はクラック・フクレを確認した。その後昇温速度50℃/hで温度1350℃まで昇温して焼結体を得た。
焼結体の相対密度はアルキメデス法で測定した。
[Determination of degreasing and sintering]
Using each manufactured pellet as a raw material, using the same three-dimensional printer as above, at a molding temperature of 160 ° C. and a nozzle diameter of 1.0 mm, a rectangular column shape with a width of 20 mm, a depth of 20 mm, and a height of 20 mm is hollow inside. A laminated structure having a width of 10 mm and a depth of 10 mm was manufactured and used as a test piece.
The obtained test piece was placed on an alumina setter, and the degree of deformation (deformation, cracks, swelling) when zirconia and alumina were degreased to 500 ° C. at a heating rate of 15 ° C./h in the atmosphere was confirmed. Out of 5 test pieces each, it is rated as ◯ when 1 or less is deformed or cracked or deflated after degreasing, △ when 2 or 3 and × when 4 or more. did. After degreasing, the zirconia was heated up to 1350 ° C. and the alumina was heated up to 1600 ° C. at a heating rate of 50 ° C./h in the atmosphere, and sintered to obtain a sintered body.
Stainless steel was degreased by raising the temperature to about 500 ° C. at a temperature raising rate of 15 ° C./h in a nitrogen gas atmosphere, and deformation, cracks and blisters were confirmed in the same manner as described above. Thereafter, the temperature was raised to 1350 ° C. at a temperature raising rate of 50 ° C./h to obtain a sintered body.
The relative density of the sintered body was measured by Archimedes method.

3次元プリンタ用組成物(ペレット)の組成と試験結果を、表1、表2及び表3にまとめる。

Figure 2019188744

Figure 2019188744

Figure 2019188744
Tables 1, 2 and 3 summarize the compositions and test results of the three-dimensional printer composition (pellet).

Figure 2019188744

Figure 2019188744

Figure 2019188744

表1〜表3に示されるように、無機粉末(A)の質量を100とした場合の、有機バインダー(B)の質量が7未満である場合(比較例1及び比較例5)は、流動性が悪く造形不可能となり、30を超える場合(比較例2及び比較例6)は、糸曳き性が高くなり、且つ脱脂時に変形等の不具合が生じやすかった。
また、(B1)の熱可塑性樹脂、及び(B2)の有機化合物との質量比(B1)/(B2)が0.2未満である場合(比較例4及び比較例8)は、脱脂時の不具合が大きくなり、1.4を超えた場合は(比較例3、比較例7及び比較例9)、糸曳き性が大きくなった。
As shown in Tables 1 to 3, when the mass of the organic binder (B) is less than 7 when the mass of the inorganic powder (A) is 100, Comparative Example 1 and Comparative Example 5 are fluid. When the properties were poor and modeling was impossible and the number exceeded 30 (Comparative Example 2 and Comparative Example 6), the stringing property was high, and defects such as deformation were liable to occur during degreasing.
Moreover, when the mass ratio (B1) / (B2) with the thermoplastic resin of (B1) and the organic compound of (B2) is less than 0.2 (Comparative Example 4 and Comparative Example 8), When the defect became large and exceeded 1.4 (Comparative Example 3, Comparative Example 7 and Comparative Example 9), the stringiness increased.

これに対して、(A)の質量100に対して(B)の質量が7以上30以下の範囲にあり、(B1)/(B2)が0.2以上1.4以下の範囲にある実施例1〜5(無機粉末としてジルコニア粉末使用)、実施例6〜10(無機粉末としてアルミナ粉末使用)及び実施例11(無機粉末としてステンレス粉末使用)のペレットを用いた場合、糸曳き性が少なく外観に優れた積層構造体を製造することができ、且つ、造形体を脱脂した際の保形性が高く、相対密度の高い(98%以上)焼結体を得ることができた。   On the other hand, the mass of (B) is in the range of 7 to 30 and the mass (B1) / (B2) is in the range of 0.2 to 1.4 with respect to the mass 100 of (A). When pellets of Examples 1 to 5 (using zirconia powder as inorganic powder), Examples 6 to 10 (using alumina powder as inorganic powder) and Example 11 (using stainless steel powder as inorganic powder) are used, there is little stringiness A laminated structure having an excellent appearance could be produced, and a sintered body having high shape retention and high relative density (98% or more) could be obtained when the shaped body was degreased.

本発明の組成物及び方法によれば、FDM方式の3次元プリンタを用いて、外観に優れたセラミックス製品等を効率よく製造することが可能になる。   According to the composition and method of the present invention, it becomes possible to efficiently produce a ceramic product having an excellent appearance using an FDM type three-dimensional printer.

Claims (6)

(A)無機粉末及び(B)有機バインダーを含有する3次元プリンタ用組成物であって、
前記有機バインダー(B)が、(B1)重量平均分子量が10,000以上の熱可塑性樹脂、及び(B2)分子量又は重量平均分子量が8000以下の有機化合物を含有し、
前記無機粉末(A)と前記有機バインダー(B)の質量比率が、(A)/(B)=100/7〜100/30であり、
前記熱可塑性樹脂(B1)と前記有機化合物(B2)の質量比が、(B1)/(B2)=0.2〜1.4であることを特徴とする3次元プリンタ用組成物。
A composition for a three-dimensional printer containing (A) an inorganic powder and (B) an organic binder,
The organic binder (B) contains (B1) a thermoplastic resin having a weight average molecular weight of 10,000 or more, and (B2) an organic compound having a molecular weight or weight average molecular weight of 8000 or less,
The mass ratio of the inorganic powder (A) and the organic binder (B) is (A) / (B) = 100/7 to 100/30,
A composition for a three-dimensional printer, wherein a mass ratio of the thermoplastic resin (B1) and the organic compound (B2) is (B1) / (B2) = 0.2 to 1.4.
前記無機粉末(A)が、平均粒子径(D50)が0.1〜1.0μmである金属酸化物粉末である、請求項1に記載の3次元プリンタ用組成物。 2. The composition for a three-dimensional printer according to claim 1, wherein the inorganic powder (A) is a metal oxide powder having an average particle diameter (D 50 ) of 0.1 to 1.0 μm. 前記無機粉末(A)が、平均粒子径(D50)が3〜10μmである金属粉末である、請求項1に記載の3次元プリンタ用組成物。 2. The composition for a three-dimensional printer according to claim 1, wherein the inorganic powder (A) is a metal powder having an average particle diameter (D 50 ) of 3 to 10 μm. 前記熱可塑性樹脂(B1)が、2種類以上の熱可塑性樹脂の混合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の3次元プリンタ用組成物。   The composition for a three-dimensional printer according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoplastic resin (B1) is a mixture of two or more kinds of thermoplastic resins. 前記有機化合物(B2)として、少なくとも1種のワックス類、及び少なくとも1種の高級脂肪酸が使用される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の3次元プリンタ用組成物。   The composition for a three-dimensional printer according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one wax and at least one higher fatty acid are used as the organic compound (B2). セラミックス、サーメット、あるいは金属からなる製品を製造する方法であって、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の3次元プリンタ用組成物を用いて、熱溶融積層方式の3次元プリンタによって積層構造体を造形する工程、前記積層構造体を脱脂する工程、及び焼結する工程を含むことを特徴とする方法。
A method of manufacturing a product made of ceramics, cermet, or metal,
Using the composition for a three-dimensional printer according to any one of claims 1 to 5, a step of forming a laminated structure by a hot melt lamination type three-dimensional printer, a step of degreasing the laminated structure, and A method comprising the step of sintering.
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