本發(fā)明專利技術(shù)提供一種三維造型用可溶性材料，是在利用熱熔融層疊方式的3D打印機(jī)制造三維物體時(shí)、作為支撐該三維物體的支撐材料的材料使用的三維造型用可溶性材料，含有至少1種以上的聚合物、和至少1種以上的填料，所述填料是纖維長度0.02～1000μm、纖維直徑0.0001～20μm的纖維狀填料、和/或粒徑0.1～20μm、厚度0.01～10μm的板狀填料，所述填料的含量相對(duì)于所述聚合物100質(zhì)量份為0.01～200質(zhì)量份。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)，即使在暴露于高濕度后用于借助3D打印機(jī)的三維物體的制造時(shí)，也可以抑制發(fā)泡，可以抑制三維物體的精度降低。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種三維造型用可溶性材料，其在用3D打印機(jī)、特別是用熱熔融層疊方式的3D打印機(jī)制造三維物體時(shí)，作為支撐該三維物體的支撐材料的材料使用。
技術(shù)介紹
3D打印機(jī)是快速成型(Rapid Prototyping)的一種，是以3D CAD、3D CG等3D數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)三維物體進(jìn)行造型的立體打印機(jī)。作為3D打印機(jī)的方式，已知有熱熔融層疊方式(以下也稱作FDM方式)、噴墨紫外線固化方式、光造型方式、激光燒結(jié)方式等。它們當(dāng)中，F(xiàn)DM方式是將聚合物長絲加熱/熔融并擠出層疊而得到三維物體的造型方式，與其他方式不同，不使用材料的反應(yīng)。因此，F(xiàn)DM方式的3D打印機(jī)作為小型并且價(jià)格低、后處理少的裝置在近年來迅速地普及。該FDM方式中，為了對(duì)更加復(fù)雜的形狀的三維物體進(jìn)行造型，將構(gòu)成三維物體的造型材料、以及用于支撐造型材料的三維結(jié)構(gòu)的支撐材料層疊而得到三維物體前體，其后，從三維物體前體中除去支撐材料，由此可以得到所需的三維物體。作為從三維物體前體中除去支撐材料的方法，可以舉出通過作為支撐材料使用甲基丙烯酸類共聚物、并將三維物體前體浸漬于堿水溶液中而除去支撐材料的方法(例如日本特表2008-507619號(hào)公報(bào)、以及日本特表2012-509777號(hào)公報(bào))。該方法利用的是甲基丙烯酸類共聚物中的羧酸被堿中和、從而溶解于堿水溶液中的原理。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的三維造型用可溶性材料是在利用熱熔融層疊方式的3D打印機(jī)制造三維物體時(shí)、作為支撐該三維物體的支撐材料的材料使用的三維造型用可溶性材料，含有至少1種以上的聚合物、和至少1種以上的填
料，所述填料是纖維長度0.02～1000μm、纖維直徑0.0001～20μm的纖維狀填料、和/或粒徑0.1～20μm、厚度0.01～10μm的板狀填料，所述填料的含量相對(duì)于所述聚合物100質(zhì)量份為0.01～200質(zhì)量份。本專利技術(shù)的三維物體的制造方法是具有獲得包含三維物體及支撐材料的三維物體前體的工序、以及使該三維物體前體與堿水溶液和/或水接觸而除去支撐材料的支撐材料除去工序的、基于熱熔融層疊方式的三維物體的制造方法，所述支撐材料的材料是所述三維造型用可溶性材料。本專利技術(shù)的支撐材料是在利用熱熔融層疊方式的3D打印機(jī)制造三維物體時(shí)支撐該三維物體的支撐材料，含有至少1種以上的聚合物、和至少1種以上的填料，所述填料是纖維長度0.02～1000μm、纖維直徑0.0001～20μm的纖維狀填料、和/或粒徑0.1～20μm、厚度0.01～10μm的板狀填料，所述填料的含量相對(duì)于所述聚合物100質(zhì)量份為0.01～200質(zhì)量份。專利技術(shù)的詳細(xì)說明在作為支撐材料的材料的三維造型用可溶性材料暴露于高濕度下的情況下，由于該三維造型用可溶性材料中所含的甲基丙烯酸類共聚物與水分的親和性高，因此會(huì)吸收空氣中的水分。如果將含有包含了水分的甲基丙烯酸類共聚物的三維造型用可溶性材料用3D打印機(jī)加熱/熔融/打出/層疊，該水分就會(huì)因高溫而蒸騰，由此產(chǎn)生發(fā)泡，從而會(huì)明顯地?fù)p害三維物體的精度。本專利技術(shù)提供一種三維造型用可溶性材料，即使在暴露于高濕度后用于借助3D打印機(jī)的三維物體的制造時(shí)，也可以抑制發(fā)泡，可以抑制三維物體的精度降低，并提供使用了該三維造型用可溶性材料的三維物體的造型方法、以及支撐材料。本專利技術(shù)的三維造型用可溶性材料是在利用熱熔融層疊方式的3D打印機(jī)制造三維物體時(shí)、作為支撐該三維物體的支撐材料的材料使用的三維造型用可溶性材料，含有至少1種以上的聚合物、和至少1種以上的填料，所述填料是纖維長度0.02～1000μm、纖維直徑0.0001～20μm的纖維狀填料、和/或粒徑0.1～20μm、厚度0.01～10μm的板狀填料，所述填料的含量相對(duì)于所述聚合物100質(zhì)量份為0.01～200質(zhì)量份。本專利技術(shù)的三維物體的制造方法是具有獲得包含三維物體及支撐材料的三維物體前體的工序、以及使該三維物體前體與堿水溶液和/或水接觸而除去支撐材料的支撐材料除去工序的、基于熱熔融層疊方式的三維物體的制造方法，所述支撐材料的材料是所述三維造型用可溶性材料。本專利技術(shù)的支撐材料是在利用熱熔融層疊方式的3D打印機(jī)制造三維物體時(shí)支撐該三維物體的支撐材料，含有至少1種以上的聚合物、和至少1種以上的填料，所述填料是纖維長度0.02～1000μm、纖維直徑0.0001～20μm的纖維狀填料、和/或粒徑0.1～20μm、厚度0.01～10μm的板狀填料，所述填料的含量相對(duì)于所述聚合物100質(zhì)量份為0.01～200質(zhì)量份。根據(jù)本專利技術(shù)，可以提供如下的三維造型用可溶性材料，其即使在暴露于高濕度后用于借助3D打印機(jī)的三維物體的制造時(shí)，也可以抑制發(fā)泡，可以抑制三維物體的精度降低。根據(jù)本專利技術(shù)，可以提供如下的三維物體的制造方法，其即使在暴露于高濕度后用于借助3D打印機(jī)的三維物體的制造時(shí)，也可以抑制發(fā)泡，可以抑制三維物體的精度降低。根據(jù)本專利技術(shù)，可以提供如下的支撐材料，即使在暴露于高濕度后用于借助3D打印機(jī)的三維物體的制造時(shí)，也可以抑制發(fā)泡，可以抑制三維物體的精度降低。具體實(shí)施方式以下，對(duì)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。＜三維造型用可溶性材料＞本實(shí)施方式的三維造型用可溶性材料是在利用熱熔融層疊方式的3D打印機(jī)制造三維物體時(shí)、作為支撐該三維物體的支撐材料的材料使用的三維造型用可溶性材料，含有至少1種以上的聚合物、和至少1種以上的填料，所述填料分散于該三維造型用可溶性材料中，所述填料是纖維長度0.02～1000μm、纖維直徑0.0001～20μm的纖維狀填料、和/或粒徑0.1～20μm、厚度0.01～10μm的板狀填料，所述填料的含量相對(duì)于所述聚合物100質(zhì)量份為0.01～200質(zhì)量份。該三維造型用可溶性材料即使在暴露于高濕度后用于借助3D打印機(jī)的三維物體的制造時(shí)，也可以抑制發(fā)
泡，可以抑制三維物體的精度降低。雖然該三維造型用可溶性材料可以發(fā)揮此種效果的理由尚不確定，然而可以如下所示地考慮。基于如下的假說，對(duì)各種填料進(jìn)行了深入研究，即，如果可以在材料中形成填料的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且可以提高填料與材料(共聚物)的界面的相互作用，則即使在高溫時(shí)，材料內(nèi)部所含的水分向材料外部蒸騰，也可以抑制材料的變形，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用特定的填料可以抑制發(fā)泡。該特定的填料因尺寸小、形狀改變而使表面積增大，與三維造型用可溶性材料及支撐材料中的聚合物的界面增大。可以認(rèn)為，由于該界面中的相互作用區(qū)域增加，或者由于填料間的纏繞、以及相互作用，而可以抑制水分蒸騰時(shí)的發(fā)泡及與之相伴的支撐材料的變形。〔填料〕從即使在暴露于高濕度后用于借助3D打印機(jī)的三維物體的制造時(shí)也可以抑制發(fā)泡、制造高精度的三維物體的觀點(diǎn)考慮，所述填料為纖維長度0.02～1000μm、纖維直徑0.0001～20μm的纖維狀填料、和/或粒徑0.1～20μm、厚度0.01～10μm的板狀填料。它們當(dāng)中，從抑制發(fā)泡而制造高精度的三維物體的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選纖維狀填料。[纖維狀填料]從抑制發(fā)泡而制造高精度的三維物體的觀點(diǎn)考慮，所述纖維狀填料的纖維長度為0.02μm以上，優(yōu)選為0.1μm以上，更優(yōu)選為0.2μm以上。另外，從防止3D打印機(jī)的噴嘴堵塞的觀點(diǎn)考慮，所述纖維狀填料的纖維長度為1000μm以下，優(yōu)選為500μm以下，更優(yōu)選為100μm以下，進(jìn)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種三維造型用可溶性材料，是在利用熱熔融層疊方式的3D打印機(jī)來制造三維物體時(shí)、作為支撐該三維物體的支撐材料的材料使用的三維造型用可溶性材料，所述三維造型用可溶性材料含有至少1種以上的聚合物、和至少1種以上的填料，所述填料是纖維長度0.02～1000μm、纖維直徑0.0001～20μm的纖維狀填料、和/或粒徑0.1～20μm、厚度0.01～10μm的板狀填料，所述填料的含量相對(duì)于所述聚合物100質(zhì)量份為0.01～200質(zhì)量份。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.10.14 JP 2014-2100811.一種三維造型用可溶性材料，是在利用熱熔融層疊方式的3D打印機(jī)來制造三維物體時(shí)、作為支撐該三維物體的支撐材料的材料使用的三維造型用可溶性材料，所述三維造型用可溶性材料含有至少1種以上的聚合物、和至少1種以上的填料，所述填料是纖維長度0.02～1000μm、纖維直徑0.0001～20μm的纖維狀填料、和/或粒徑0.1～20μm、厚度0.01～10μm的板狀填料，所述填料的含量相對(duì)于所述聚合物100質(zhì)量份為0.01～200質(zhì)量份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維造型用可溶性材料，其中，所述纖維狀填料的纖維長度為0.2～10μm，纖維直徑為0.001～0.01μm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維造型用可溶性材料，其中，所述板狀填料的粒徑為0.5～15μm，厚度為0.05～5μm。4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的三維造型用可溶性材料，其中，所述填料為選自玻璃、纖維素、粘土礦物及其改性物中的至少1種以上。5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的三維造型用可溶性材料，其中，所述填料為纖維素。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的三維造型用可溶性材料，其中，所述纖維素為選自纖維素纖維、將纖維素纖維機(jī)械地微細(xì)化了的纖維素納米纖維、使N-氧自由基化合物作用而得的纖維素即纖維素單納米纖維中的1種以上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維造型用可溶性材料，其中，所述纖維素單納米纖維含有0.1mmol/g以上的羧基。8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的三維造型用可溶性材料，其中，所述聚合物含有：具有親水性單體單元和疏水性單體單元的共聚物A、或者選自聚乙烯醇、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、聚乙二醇、乙二醇丙二醇共聚物、導(dǎo)入了磺酸鹽、羧酸鹽以及聚環(huán)氧乙烷單元的水溶性聚酯和/或聚酰胺中的1種以上的聚合物B，所述共聚物A為選自下述(I)～(IV)中的至少1種以上：(I)具有以下述通式(1)表示的親水性單體單元、和...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吉村忠德，木村拓馬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：花王株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本;JP
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