三维造型用可溶性材料制造技术

本发明专利技术的三维造型用可溶性材料是在利用FDM方式的3D打印机制造三维物体时作为支撑该三维物体的支撑材料的材料使用的三维造型用可溶性材料，上述三维造型用可溶性材料包含共聚物α，该共聚物α包括具有亲水性基团的乙烯基系单体单元A、和具有与上述亲水性基团相互作用的基团的除上述乙烯基系单体单元A以外的乙烯基系单体单元B。本发明专利技术提供一种三维物体的制造方法，利用本发明专利技术的三维造型用可溶性材料，即使在暴露于高湿度下之后用于使用耐热性高的材料作为造型材料的利用FDM方式的三维物体的制造时，也能够抑制起泡，抑制三维物体的精度下降，并且，在中性水中的溶解速度快，能够不使用强碱水溶液地将支撑材料快速地从三维物体前体除去。

Soluble materials for 3D modeling

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维造型用可溶性材料
本专利技术涉及在利用3D打印机、特别是热熔融沉积方式的3D打印机制造三维物体时作为支撑该三维物体的支撑材料的材料使用的三维造型用可溶性材料。
技术介绍
3D打印机是快速成型(RapidPrototyping)的一种，是基于3DCAD、3DCG等3D数据塑造三维物体的立体打印机。作为3D打印机的方式，已知热熔融沉积方式(下面也称为FDM方式)、喷墨紫外线固化方式、光造型方式、激光烧结方式等。其中，FDM方式是将聚合物丝加热/熔融挤出并层叠而得到三维物体的造型方式，与其它方式不同，它不利用材料的反应。因此，FDM方式的3D打印机小巧且价格低廉，作为后处理少的装置，近年来逐步普及。在该FDM方式中，为了塑造形状更复杂的三维物体，可以将构成三维物体的造型材料以及用于支撑造型材料的三维结构的支撑材料层叠而获得三维物体前体，然后，将支撑材料从三维物体前体除去，从而得到目标三维物体。作为将支撑材料从三维物体前体除去的方法，可以列举如下方法：支撑材料使用甲基丙烯酸共聚物，将三维物体前体浸渍在高温的强碱水溶液中，由此将支撑材料除去(例如，日本特表2012－509777号公报)。该方法利用了甲基丙烯酸共聚物中的羧酸被碱中和而溶解于强碱水溶液的性质。但是，在将日本特表2012－509777号公报所公开的甲基丙烯酸共聚物用作支撑材料的情况下，为了将支撑材料从三维物体前体除去，需要使用强碱水溶液，但该强碱水溶液对人体的危险性以及对环境的负担大。并且存在一旦三维物体前体长时间浸渍在强碱水溶液中，该三维物体前体中的三维物体就会被碱腐蚀的倾向，对碱的耐性低的聚乳酸(PLA)等聚酯树脂作为三维物体的材料的应用受到限制。因此，需求能够利用非强碱水溶液的pH为6～8的中性水除去的支撑材料。日本特表2002－516346号公报中公开了如下方法：支撑材料使用可溶于水的聚(2-乙基-2-噁唑啉)，通过将三维物体前体浸渍在水中而将支撑材料除去。根据日本特表2002－516346号公报中记载的方法，虽然能够不使用强碱水溶液地除去三维物体前体的支撑材料，但该三维造型用可溶性材料中所含的聚(2-乙基-2-噁唑啉)与水分的亲和性高，因此，包含聚(2-乙基-2-噁唑啉)的三维造型用可溶性材料一旦暴露在高湿度下将会吸收空气中的水分。在利用FDM方式的3D打印机将含有含水聚(2-乙基-2-噁唑啉)等的三维造型用可溶性材料加热/熔融/挤出/层叠时，该水分因高温而蒸发，因而会发生起泡，有时会明显损害三维物体的精度。针对上述课题，日本特开2017－030346号公报中公开了含有特定的水溶性聚酯树脂的三维造型用可溶性材料。日本特开2017－030346号公报中的三维造型用可溶性材料适合利用FDM方式来制造三维物体，能够提供具有耐吸湿性、并且在中性水中的溶解速度快、能够不使用强碱水溶液地快速地从三维物体前体除去的支撑材料。
技术实现思路
本专利技术的三维造型用可溶性材料是在利用FDM方式的3D打印机制造三维物体时作为支撑该三维物体的支撑材料的材料使用的三维造型用可溶性材料，上述三维造型用可溶性材料包含共聚物α，该共聚物α包括具有亲水性基团的乙烯基系单体单元A、和具有与上述亲水性基团相互作用的基团的除上述乙烯基系单体单元A以外的乙烯基系单体单元B，上述共聚物α中的上述乙烯基系单体单元A的亲水性基团的含量为0.3～3.0mmol/g。本专利技术的三维物体的制造方法是利用FDM方式的三维物体的制造方法，包括：得到具有三维物体和支撑材料的三维物体前体的工序；和使该三维物体前体与中性水接触，从而除去支撑材料的支撑材料除去工序，上述支撑材料的材料是上述三维造型用可溶性材料。本专利技术的支撑材料是在利用FDM方式的3D打印机制造三维物体时支撑该三维物体的支撑材料，上述支撑材料包含共聚物α，该共聚物α包括具有亲水性基团的乙烯基系单体单元A、和具有与上述亲水性基团相互作用的基团的除上述乙烯基系单体单元A以外的乙烯基系单体单元B，上述共聚物α中的上述乙烯基系单体单元A的亲水性基团的含量为0.3～3.0mmol/g。具体实施方式在利用FDM方式的3D打印机将造型材料和支撑材料叠层时，在造型材料的排出温度与支撑材料的排出温度存在明显差异时，三维物体的造型精度会因热收缩而降低。因此，从提高三维物体的精度的观点考虑，优选使造型材料的排出温度与支撑材料的排出温度在一定程度上接近。因此，在造型材料为工程塑料或超级工程塑料等耐热性高的材料时，从耐热性的观点考虑，能够利用中性水除去的现有的三维造型用可溶性材料有时难以实现高精度的造型。另外，在将超级工程塑料用作造型材料时，由于上述的理由，为了实现高精度的造型，需求具有更高耐热性的支撑材料，但是这样的支撑材料大多不溶或难溶于水溶液，在现有技术中，这样的支撑材料的除去通过人用手以物理方式除去的剥除(breakaway)方式进行。该剥除方式非常繁杂，并且三维物体的形状也局限于容易以物理方式将支撑材料除去的形状，还存在造型的自由度低的问题。本专利技术提供一种支撑材料用的三维造型用可溶性材料，其具有高耐热性和耐吸湿性，并且，在中性水中的溶解速度快，能够不使用强碱水溶液地快速地从三维物体前体除去。本专利技术提供一种三维物体的制造方法，即使在暴露于高湿度下之后用于使用工程塑料或超级工程塑料等耐热性高的材料作为造型材料的利用FDM方式的三维物体的制造时，也能够抑制起泡并抑制三维物体的精度下降，并且，能够不使用强碱水溶液地将支撑材料快速地从三维物体前体除去。本专利技术提供一种支撑材料，即使在暴露于高湿度下之后用于使用工程塑料或超级工程塑料等耐热性高的材料作为造型材料的利用FDM方式的三维物体的制造时，也能够抑制起泡并抑制三维物体的精度下降，并且，能够不使用强碱水溶液地快速地从三维物体前体除去。本专利技术的三维造型用可溶性材料是在利用FDM方式的3D打印机制造三维物体时作为支撑该三维物体的支撑材料的材料使用的三维造型用可溶性材料，上述三维造型用可溶性材料包含共聚物α，该共聚物α包括具有亲水性基团的乙烯基系单体单元A、和具有与上述亲水性基团相互作用的基团的除上述乙烯基系单体单元A以外的乙烯基系单体单元B，上述共聚物α中的上述乙烯基系单体单元A的亲水性基团的含量为0.3～3.0mmol/g。本专利技术的三维物体的制造方法是利用FDM方式的三维物体的制造方法，包括：得到具有三维物体和支撑材料的三维物体前体的工序；和使该三维物体前体与中性水接触，从而除去支撑材料的支撑材料除去工序，上述支撑材料的材料为上述三维造型用可溶性材料。本专利技术的支撑材料是在利用FDM方式的3D打印机制造三维物体时支撑该三维物体的支撑材料，上述支撑材料包含共聚物α，该共聚物α包括具有亲水性基团的乙烯基系单体单元A、和具有与上述亲水性基团相互作用的基团的除上述乙烯基系单体单元A以外的乙烯基系单体单元B，上述共聚物α中的上述乙烯基系单体单元A的亲水性基团的含量为0.3～3.0mmol/g。根据本专利技术，能够提供一种支撑材料用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维造型用可溶性材料，其特征在于，/n其在利用热熔融沉积方式的3D打印机制造三维物体时，作为支撑该三维物体的支撑材料的材料使用，/n所述三维造型用可溶性材料包含共聚物α，该共聚物α包括具有亲水性基团的乙烯基系单体单元A、和具有与所述亲水性基团相互作用的基团的除所述乙烯基系单体单元A以外的乙烯基系单体单元B，/n所述共聚物α中的所述乙烯基系单体单元A的亲水性基团的含量为0.3～3.0mmol/g。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170928 JP 2017-187465;20180925 JP 2018-1785421.一种三维造型用可溶性材料，其特征在于，
其在利用热熔融沉积方式的3D打印机制造三维物体时，作为支撑该三维物体的支撑材料的材料使用，
所述三维造型用可溶性材料包含共聚物α，该共聚物α包括具有亲水性基团的乙烯基系单体单元A、和具有与所述亲水性基团相互作用的基团的除所述乙烯基系单体单元A以外的乙烯基系单体单元B，
所述共聚物α中的所述乙烯基系单体单元A的亲水性基团的含量为0.3～3.0mmol/g。


2.如权利要求1所述的三维造型用可溶性材料，其特征在于，
所述亲水性基团为磺酸盐基。


3.如权利要求1或2所述的三维造型用可溶性材料，其特征在于，
用于得到所述乙烯基系单体单元A的乙烯基系单体A包含选自苯乙烯磺酸盐、乙烯基磺酸盐、导入磺酸盐基的(甲基)丙烯酸烷基酯和导入磺酸盐基的(甲基)丙烯酰胺中的1种以上。


4.如权利要求1～3中任一项所述的三维造型用可溶性材料，其特征在于，
所述乙烯基系单体单元B具有选自羰基、醚基和芳香族基团中的1种以上。


5.如权利要求1～4中任一项所述的三维造型用可溶性材料，其特征在于，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉村忠德，
申请(专利权)人：花王株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP