由三维成型物制造烧结产品的方法和3D成型用喷墨墨技术

本发明专利技术要解决的技术问题是由三维成型物恰当地制造烧结产品，作为解决方案的、由三维成型物制造烧结产品的方法包含：准备工序S11、脱脂工序S12和烧结工序S13。准备工序S11中，将含有无机颗粒和有机材料的墨层叠而准备三维成型物。脱脂工序S12包含：第一脱脂工序，在非活性气体气氛下，以第一平均脱脂温度对三维成型物持续加热第一加热时间，对有机材料进行脱脂；第二脱脂工序，在非活性气体气氛下，以高于第一平均脱脂温度的第二平均脱脂温度对经第一脱脂工序脱脂后的三维成型物持续加热第二加热时间，对有机材料进行脱脂。烧结工序S13中，以高于第二平均脱脂温度的平均烧结温度对经第二脱脂工序脱脂后的三维成型物进行烧结，得到烧结产品。得到烧结产品。得到烧结产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由三维成型物制造烧结产品的方法和3D成型用喷墨墨


[0001]本专利技术涉及一种由三维成型物制造烧结产品的方法和3D成型用喷墨墨。

技术介绍

[0002]陶瓷产品如下制造：将陶瓷的原料粉末与有机类粘结剂混合而成的混合物通过注射成形、挤出成形、浇铸成形等进行成形，然后经脱脂工序和烧结工序来制造得到(非专利文献1)。
[0003]作为有机类粘结剂，例如，专利文献1中公开了具有源自于(甲基)丙烯酸烷基酯单体的链段和特定的聚环氧烷链段的共聚物。
[0004]作为混合物，例如专利文献1中公开了由粘结剂树脂组合物和陶瓷粉末形成的陶瓷糊剂。粘结剂树脂组合物是以具有源自于(甲基)丙烯酸烷基酯单体的链段和聚环氧烷链段的共聚物作为基质树脂的粘结剂树脂组合物。另外，专利文献1中公开了通过用该陶瓷糊剂进行丝网印刷、焙烧，从而得到层叠型的陶瓷烧结体。
[0005]另外，作为制造三维形状的方法，除了重复进行这种丝网印刷的方式，作为3D(三维)成型方式，还已知有3D打印成型法：重复进行喷射液态的固化性墨形成墨层，使其固化形成固化层，从而制造三维形状。
[0006]在陶瓷产品的制造中，也尝试了将3D打印成型法用于成形的陶瓷产品制造方法(非专利文献2)。
[0007]例如，专利文献2中公开了一种方法，其包含：使用以总重量的50～95重量％(w/w)的比例含有陶瓷材料和聚合物材料等的悬浊液作为供给原料，3D打印出所期望的三维物体的工序；以及进行烧结的工序等。
[0008]现有技术文献
[0009]非专利文献
[0010]非专利文献1:大阳日酸技报，No.29，第27页，2010年
[0011]非专利文献2:精密工学会期刊，Vol.80，No.12，第1066页，2014年
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本特开2006
‑
282978号公报
[0014]专利文献2:特表2018
‑
536556号公报

技术实现思路

[0015]专利技术要解决的问题
[0016]以往，对三维成型物进行脱脂和烧结来制造烧结产品的情况下，脱脂工序中，快速(例如以10℃/分钟的升温速度)加热至所期望的脱脂温度，然后，以恒定的脱脂温度进行加热直至去除三维成型物中的大部分有机物。
[0017]但是，用以往的脱脂工序对树脂成分多的三维成型物进行脱脂时，存在容易产生裂纹或变形等缺陷的问题。
[0018]另外，在用于3D打印的墨中，以喷墨方式喷射的墨由于是从喷墨喷嘴来喷射墨，因此需要降低陶瓷材料的体积比率。
[0019]但是，如果降低陶瓷材料的体积比率，则有时会出现墨的可储存性不足，在对用该墨成形的成型物进行脱脂时收缩显著不均而发生破裂，在之后的烧结时产生龟裂，导致无法获得陶瓷产品。
[0020]鉴于以上情况，本专利技术旨在追求由三维成型物恰当地制造烧结产品。
[0021]用于解决问题的方案
[0022]本专利技术涉及的由三维成型物制造烧结产品的方法包含：
[0023]准备三维成型物的工序，将含有无机颗粒和有机材料的墨层叠，准备三维成型物；
[0024]第一脱脂工序，在非活性气体气氛下，以第一平均脱脂温度对所述三维成型物持续加热第一加热时间，对所述有机材料进行脱脂；
[0025]第二脱脂工序，在非活性气体气氛下，以高于所述第一平均脱脂温度的第二平均脱脂温度对经所述第一脱脂工序脱脂后的所述三维成型物持续加热第二加热时间，对所述有机材料进行脱脂；以及
[0026]烧结工序，以高于所述第二平均脱脂温度的平均烧结温度对经所述第二脱脂工序脱脂后的所述三维成型物进行烧结，得到烧结产品。
[0027]根据以上方式，由于分阶段地进行脱脂，因此可以抑制裂纹、变形等缺陷产生。由此，能够由三维成型物恰当地制造烧结产品。
[0028]优选为，所述第一脱脂工序和所述第二脱脂工序中，加热至所述第一平均脱脂温度和所述第二平均脱脂温度时的升温速度小于10℃/分钟。
[0029]根据以上方式，由于升温速度低，因此产生缺陷的可能性进一步降低。
[0030]优选为，所述第二平均脱脂温度为：在非活性气体气氛下以该温度对由所述有机材料形成的待检物持续加热30分钟时，加热前的所述待检物内的该有机材料的80质量％以上被脱脂的温度。
[0031]根据以上方式，由于在焙烧前、从三维成型物中大部分有机材料被脱脂，因此烧结时从三维成型物中释放出的有机材料的总量本身变少，由此，在烧结工序中产生缺陷的可能性进一步降低。
[0032]优选为，在所述第一脱脂工序和所述第二脱脂工序之间还包括1个以上额外的脱脂工序：在非活性气氛下，以高于所述第一平均脱脂温度且低于所述第二平均脱脂温度的平均脱脂温度对所述三维成型物进行加热而进行脱脂，
[0033]所述额外的脱脂工序为2个以上时，所述额外的脱脂工序的所述平均脱脂温度分阶段地升高。
[0034]根据以上方式，由于进一步分阶段地进行脱脂，因此产生缺陷的可能性进一步降低。
[0035]另外，本专利技术人等对墨的组成和脱脂进行了研究。本专利技术人等发现：在氮气氛下对于喷射墨并进行固化而成的3D成型物进行脱脂时，如果脱脂到特定的脱脂率，则脱脂体的形状可临时保持，在焙烧时可不产生裂纹地得到陶瓷产品。另外，本专利技术人等发现，使用多种聚合性化合物作为固化性粘结剂成分时，易于脱脂到特定的脱脂率。
[0036]即，本专利技术涉及的3D成型用喷墨墨的特征在于，
[0037]其为含有陶瓷成分和固化性粘结剂成分的3D成型用喷墨墨，
[0038]所述固化性粘结剂成分是对使所述3D成型用喷墨固化而形成的3D成型物进行脱脂得到脱脂体时，能够以可维持所述脱脂体的形状的脱脂率进行脱脂的成分，所述固化性粘结剂成分含有多种聚合性化合物。
[0039]根据以上方式，对喷墨打印而成的3D成型物进行焙烧时，易于不产生裂纹地得到陶瓷产品。由此，能够由三维成型物恰当地制造烧结产品。
[0040]优选为，所述3D成型用喷墨墨中的所述陶瓷成分的含有率为10体积％以上且50体积％以下。
[0041]根据以上方式，墨的喷射性优异。
[0042]优选为，所述多种聚合性化合物是对所述3D成型物进行脱脂时，所述3D成型物不收缩且不产生裂纹的成分。
[0043]根据以上方式，对得到的脱脂体进行烧结时也不易产生裂纹，容易得到陶瓷产品。
[0044]优选为，所述多种聚合性化合物在脱脂温度为320℃以上且350℃以下时，脱脂率为80重量％以上且90重量％以下。
[0045]根据以上方式，对3D成型物进行焙烧时，其烧结体的形状变化少，不易产生裂纹。
[0046]优选为，所述多种聚合性化合物包含单体和低聚物。
[0047]根据以上方式，3D成型物和其烧结体的形状变化更少。
[0048]优选为，所述多种聚合性化合物包含单官本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由三维成型物制造烧结产品的方法，其包含：准备三维成型物的工序，将含有无机颗粒和有机材料的墨层叠，准备三维成型物；第一脱脂工序，在非活性气体气氛下，以第一平均脱脂温度对所述三维成型物持续加热第一加热时间，对所述有机材料进行脱脂；第二脱脂工序，在非活性气体气氛下，以高于所述第一平均脱脂温度的第二平均脱脂温度对经所述第一脱脂工序脱脂后的所述三维成型物持续加热第二加热时间，对所述有机材料进行脱脂；以及烧结工序，以高于所述第二平均脱脂温度的平均烧结温度对经所述第二脱脂工序脱脂后的所述三维成型物进行烧结，得到烧结产品。2.根据权利要求1所述的由三维成型物制造烧结产品的方法，其中，所述第一脱脂工序和所述第二脱脂工序中，加热至所述第一平均脱脂温度和所述第二平均脱脂温度时的升温速度小于10℃/分钟。3.根据权利要求1或2所述的由三维成型物制造烧结产品的方法，其中，所述第二平均脱脂温度为：在非活性气体气氛下以该第二平均脱脂温度对由所述有机材料形成的待检物持续加热30分钟时，加热前的所述待检物内的该有机材料的80质量％以上被脱脂的温度。4.根据权利要求1～3中任一项所述的由三维成型物制造烧结产品的方法，其中，在所述第一脱脂工序和所述第二脱脂工序之间还包括1个以上额外的脱脂工序：在非活性气氛下，以高于所述第一平均脱脂温度且低于所述第二平均脱脂温度的平均脱脂温度对所述三维成型物进行加热而进行脱脂，所述额外的脱脂工序为2个以上时，所述额外的...

【专利技术属性】
技术研发人员：立石贤司，尾畑成造，小林由纪子，小原一树，
申请(专利权)人：株式会社御牧工程，
类型：发明
国别省市：