三維造型用組合物、三維造型物的制造方法及三維造型物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種三維造型用組合物、三維造型物的制造方法及三維造型物。
【背景技術】
[0002] 已知一種利用粘合液而使粉體凝結，從而對三維物體進行造型的技術（例如，參 照專利文獻1)。在該技術中，通過反復實施如下的操作而對三維物體進行造型。首先，將粉 體以均勻的厚度薄薄地鋪開而形成粉體層，并向該粉體層的所需部分噴出粘合液從而使粉 體彼此粘合。其結果為，僅使粉體層中噴出有粘合液的部分粘合而形成薄板狀的部件（下 面稱"截面部件"）。之后，進一步在該粉體層的上方薄薄地形成粉體層，并向所需部分噴出 粘合液（固化性油墨）。其結果為，在新形成的粉體層的噴出有粘合液的部分中也形成有新 的截面部件。這時，由于噴出到粉體層上的粘合液浸染滲入而到達先前形成的截面部件，因 此新形成的截面部件與先前形成的截面部件粘合。通過反復這樣的操作，將較薄的板狀的 截面部件一層一層地層疊，從而能夠造型出三維物體。
[0003] 這種三維造型技術，只要具有想要造型的物體的三維形狀數(shù)據(jù)，便能夠使粉體粘 合而立即實施造型，從而無需在造型之前制作模具等，因此能夠迅速且廉價地對三維物體 進行造型。此外，由于將較薄的板狀的截面部件一層一層地層疊來實施造型，因此即使為例 如具有內(nèi)部結構的復雜的物體，也能夠不用分為多個部件而形成為一體的造型物。
[0004] 但是，在現(xiàn)有技術中，無法使粘合液的粘合力足夠高，從而無法使三維造型物的強 度足夠高。
[0005] 專利文獻1 :日本特開平6-218712號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠高效率地制造出機械強度優(yōu)異的三維造型物的 三維造型用組合物以及三維造型物的制造方法，以及提供一種機械強度優(yōu)異的三維造型 物。
[0007] 這樣的目的通過下述的本發(fā)明來達成。
[0008] 本發(fā)明的三維造型用組合物的特征在于，在通過對層進行層疊從而制造三維造型 物時被使用，并包含表面為親水性的粒子和具有羥基的水溶性單體。
[0009] 由此，能夠高效率地制造出機械強度優(yōu)異的三維造型物。
[0010] 在本發(fā)明的三維造型用組合物中，水溶性單體優(yōu)選為自由基聚合性單體或陽離子 聚合性單體。
[0011] 由此，能夠高效率地制造出機械強度優(yōu)異的厚度均勻性較高的層。
[0012] 在本發(fā)明的三維造型用組合物中，所述水溶性單體優(yōu)選為選自丙烯酸-4-羥基 丁酯、丙烯酸-2-羥基丁酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯 酸-2-羥基丙酯、酚類環(huán)氧丙烯酸酯中的至少一種。
[0013] 由此，能夠使三維造型用組合物的流動性更高。
[0014] 在本發(fā)明的三維造型用組合物中，優(yōu)選為，還包含水系溶劑。
[0015] 由此，能夠使三維造型用組合物的流動性進一步提高。
[0016] 在本發(fā)明的三維造型用組合物中，優(yōu)選為，所述粒子在表面上具有選自羥基、羧 基、氨基中的至少一種官能團。
[0017] 由此，能夠使最終獲得的三維造型物的機械強度特別優(yōu)異。
[0018] 在本發(fā)明的三維造型用組合物中，優(yōu)選為，上述粒子的構成材料為，選自二氧化 硅、碳酸鈣、氧化鋁、氧化鈦中的至少一種。
[0019] 由此，能夠更容易地形成厚度的均勻性較高的層。
[0020] 本發(fā)明的三維造型物的制造方法的特征在于，通過對層進行層疊從而制造三維造 型物，并包括：層形成工序，使用包含表面為親水性的粒子和具有羥基的水溶性單體的三維 造型用組合物來形成所述層；油墨噴出工序，向所述層噴出包含聚合引發(fā)劑的油墨。
[0021] 由此，能夠提供一種可高效率地制造出機械強度優(yōu)異的三維造型物的三維造型物 的制造方法。
[0022] 在本發(fā)明的三維造型物的制造方法中，優(yōu)選為，具有去除工序，在反復實施了所述 層形成工序以及所述噴出工序之后，將未粘合的所述粒子去除。
[0023] 由此，能夠更高效率地制造出機械強度優(yōu)異的三維造型物。
[0024] 本發(fā)明的三維造型物的特征在于，通過本發(fā)明的三維造型物的制造方法而被制造 出。
[0025] 由此，能夠提供一種機械強度優(yōu)異的三維造型物。
【附圖說明】
[0026] 圖1為表示本發(fā)明的三維造型物的制造方法的優(yōu)選的實施方式中的各工序的模 式圖。
[0027] 圖2為表示本發(fā)明的三維造型物的制造方法的優(yōu)選的實施方式中的各工序的模 式圖。
[0028] 圖3為模式化地表示粒子與具有羥基的水溶性單體的狀態(tài)的剖視圖。
[0029] 圖4為表示通過各實施例以及各比較例而制造的三維造型物（三維造型物A)的 形狀的立體圖。
[0030] 圖5為表示通過各實施例以及各比較例而制造的三維造型物（三維造型物B)的 形狀的立體圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行詳細的說明。
[0032] 1、三維造型用組合物
[0033] 首先，對本發(fā)明的三維造型用組合物進行詳細說明。
[0034] 三維造型用組合物包含表面為親水性的多個粒子11和具有羥基的水溶性單體 12。
[0035] 本發(fā)明的特征在于，包含表面為親水性的粒子和具有羥基的水溶性單體這一點。
[0036] 通過具有這樣的特征，從而能夠在后文敘述的三維造型物的制造中使粒子彼此牢 固地粘合。其結果為，能夠高效率地制造出機械強度優(yōu)異的三維造型物。
[0037] 下面，對各成分進行詳細的說明。
[0038] 粒子
[0039] 粒子11的表面具有親水性。
[0040] 粒子11表面的親水性既可以由粒子11的構成材料本身的親水性來體現(xiàn)，也可以 通過表面處理而被賦予。
[0041] 尤其在粒子11的表面具有選自羥基、羧基、氨基中的至少一種官能團的情況下， 水溶性單體12的羥基與粒子11表面的上述官能團之間會生成氫鍵，由此，具有羥基的水溶 性單體12會更加牢固地附著在粒子11表面上。其結果為，能夠使最終獲得的三維造型物 100的機械強度更高。
[0042] 如上所述的官能團，例如，能夠通過使用硅烷偶聯(lián)劑對粒子表面進行表面處理從 而導入。
[0043] 作為硅烷偶聯(lián)劑，例如，可列舉出雙（2-羥乙基）-3_氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨 基丙基二乙氧基硅烷、具有由駿基取代的烷基的烷氧基硅烷、3 -丙基二甲氧基娃烷基瑰?白 酸酐等。
[0044] 作為粒子11的構成材料，例如，可列舉出無機材料、有機材料以及它們的復合體 等。
[0045] 作為構成粒子11的無機材料，例如，可列舉出各種金屬或金屬化合物等。作為金 屬化合物，例如，可列舉出二氧化娃、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋅、氧化錯、氧化錫、氧化鎂、鈦酸 鉀等各種金屬氧化物；氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣等各種金屬氫氧化物；氮化硅、氮化 鈦、氮化鋁等各種金屬氮化物；碳化硅、碳化鈦等各種金屬碳化物；硫化鋅等各種金屬硫化 物；碳酸鈣、碳酸鎂等各種金屬碳酸鹽；硫酸鈣、硫酸鎂等各種金屬硫酸鹽；硅酸鈣、硅酸鎂 等各種金屬硅酸鹽；磷酸鈣等各種金屬磷酸鹽；硼酸鋁、硼酸鎂等各種金屬硼酸鹽，以及它 們的復合物等。
[0046] 作為構成粒子11的有機材料，例如，可列舉出合成樹脂、天然高分子等，更具體而 言，可列舉出聚乙烯樹脂；聚丙烯；聚環(huán)氧乙烷；聚環(huán)氧丙烷、聚乙烯亞胺；聚苯乙烯；聚氨 酯；聚脲；聚酯；娃樹脂；丙烯酸硅樹脂；以聚甲基丙烯酸甲酯等（甲基）丙烯酸酯作為構成 單體的聚合物；以甲基丙烯酸甲酯交聯(lián)聚合物等（甲基）丙烯酸酯作為構成單體的交聯(lián)聚 合物（乙烯丙烯酸共聚樹脂等）；尼龍12、尼龍6、共聚尼龍等聚酰胺樹脂；聚酰亞胺；羧甲 基纖維素；明膠；淀粉；甲殼素；殼聚糖等。
[0047] 其中，粒子11優(yōu)選由無機材料構成，更優(yōu)選由金屬氧化物構成，進一步優(yōu)選由二 氧化硅構成。由此，能夠使三維造型物的機械強度、耐光性等特性特別優(yōu)異。此外，由于二 氧化硅在流動性方面也較為優(yōu)異，因此有利于形成厚度的均勻性更高的層，并且能夠使三 維造型物100的生產(chǎn)率、尺寸精度特別優(yōu)異。此外，在粒子11由二氧化硅構成時，能夠有效 地防止所制造的三維造型物的表面上的由粒子11引發(fā)的光散射。此外，一般情況下，二氧 化硅在表面上具有羥基，從而能夠適當?shù)乩谩?br>[0048] 作為二氧化娃，可適當?shù)厥褂檬惺郛a(chǎn)品。
[0049] 粒子11的平均粒徑未被特別地限定，優(yōu)選在1 ym以上且25 μπι以下，更優(yōu)選在 1 ym以上且15 μπι以下。由此，能夠使三維造型物100的機械強度特別優(yōu)異，并且能夠更有 效地防止所制造的三維造型物100的不經(jīng)意的凹凸的產(chǎn)生等，從而能夠使三維造型物100 的尺寸精度特別優(yōu)異。此外，能夠使三維造型用粉末的流動性、包含三維造型用粉末的三 維造型用組合物的流動性特別優(yōu)異，從而使三維造型物的生產(chǎn)率特別優(yōu)異。另外，在本發(fā)明 中，平均粒徑是指體積基準的平均粒徑，例如，可以將樣品添加到甲醇中，并將利用超聲波 分散器分散3分鐘而得到的分散液，利用庫爾特法粒度分布測定器（COULTER ELECTRONICS INS制TA-II型），以50 μm的開口進行測定而求出。
[0050] 粒子11的Dmax優(yōu)選在3 μ m以上且40 μ m以下，更優(yōu)選在5 μ m以上且30 μ m以 下。由此，能夠使三維造型物100的機械強度特別優(yōu)異，并且能夠更有效地防止所制造的三 維造型物100的不經(jīng)意的凹凸的產(chǎn)生等，從而能夠使三維造型物100的尺寸精度特別優(yōu)異。 此外，能夠使三維造型用粉末的流動性、包含三維造型用粉末的三維造型用組合物的流動 性特別優(yōu)異，從而使三維造型物100的生產(chǎn)率特別優(yōu)異。此外，能夠更有效地防止在所制造 的三維造型物100的表面的、由粒子11引發(fā)的光散射。
[0051] 粒子11可以為具有任何形狀的粒子，優(yōu)選為呈球形狀的粒子。由此，能夠使三維 造型用粉末的流動性、包含三維造型用粉末的三維造型用組合物的流動性特別優(yōu)異，從而 使三維造型物100的生產(chǎn)率特別優(yōu)異，并且能夠更有效地防止所制造的三維造型物100的 不經(jīng)意的凹凸的產(chǎn)生等，從而使三維造型物100的尺寸精度特別優(yōu)異。此外，能夠更有效地 防止在所制造的三維造型物100的表面的、由粒子11引發(fā)的光散射。
[0052] 三維造型用組合物中的三維造型用粉末的含有率優(yōu)選在質(zhì)量百分比10%以上且 質(zhì)量百分比90%以下，更優(yōu)選在質(zhì)量百分比15%以上且質(zhì)量百分比58%以下。
[0053] 粒子11可以為多孔性的粒子，松密度大致在0. lg/cm3以上且1. Og/cm3以下的范 圍較為恰當，更優(yōu)選在〇. 15g/cm3以上且0. 5g/cm3以下的范圍的多孔性粉末。由此，能夠使 三維造型用組合物的流動性足夠優(yōu)異，從而使最終獲得的三維造型物100的機械強度特別 優(yōu)異。
[0054] 水溶性單體
[0055] 在三維造型用組合物中包含具有羥基的水溶性單體。
[0056] 通過包含具有羥基的水溶性單體，從而能夠使三維造型物中的粒子彼此牢固地粘 合。其結果為，能夠使最終獲得的三維造型物1〇〇的機械強度特別優(yōu)異。
[0057] 此外，通過三維造型用組合物包含具有羥基的水溶性單體，從而即使未向三維造 型用組合