[发明专利]三维造形用光固化性树脂组合物及三维造形方法、三维造形物

说明书

[技术问题]本发明要解决的技术问题在于提供一种三维造形用光固化性树脂组合物，其不需要支撑材料，并一边通过简便的FDM方式将光固化性树脂从喷嘴挤出，一边通过光照射使之固化，能够在短时间内进行层叠而造形。[解决手段]本发明发现了一种光固化性树脂组合物，20℃下的黏度为0.2Pa·s以上，且于150℃下的黏度为1000Pa·s以下。

技术领域

本发明涉及三维造形用光固化性树脂组合物、使用该组合物的三维造形方法及获得的三维造形物。

背景技术

三维造形技术是基于三维的形状数据，将热塑性树脂、光固化性树脂、粉末树脂、粉末金属等各种材料，通过喷墨造形、热熔融层叠造形、光造形、粉末石膏造形、粉末烧结层叠造形等工艺使之层叠，并获得目标立体(三维)造形物的技术。由于根据形状数据直接获得造形物，能够将中空或网孔状等复杂的形状一体成型，因此以制作小批量或是定制化的测试模型为首，正拓展到医疗、航空产业、产业用机器人等应用领域。

为了获得三维造形物，一般而言使用称为3D(Three dimensional；三维)打印机的造形装置。具体而言，已知有：使用丙烯酸等的光固化性树脂的喷墨紫外线固化方式(材料喷印，亦称为UV-IJ(UltraViolet-InkJet；紫外线喷墨)3D打印机)、使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂等的热塑性树脂的热熔化层叠方式(材料挤出沉积法/FDM(Fused DepositionModeling；熔融沉积成型法))、对液体状的光固化性树脂照射紫外线，使之一层一层地固化来层叠的液槽光聚合方式(SLA(Stereo Lithography Apparatus；立体光刻装置)、DLP(Digital Light Processing；数字光处理))、对粉末状的原材料照射激光使之烧结的粉末烧结层叠造形(SLS(Selective Laser Sintering；选择性激光烧结)、SLM(SelectiveLaser Melting；选择性激光熔融))等的3D打印机。

FDM方式主要是将利用热熔化的树脂从喷嘴挤出，并通过冷却使之固形化，进一步将其堆积造形出模型的方法，可以制作出具有与塑料制部件大致同等的实用性强度的造形物，具有适合于试制品或治具、简易型的造形等的优点。但是，有时在造形中因自重而发生变形，尤其是使用柔软的材料时或制造中空结构时，为了防止造形物的变形，需要形状支撑用的支撑体。另外，由于熔化树脂材料来堆积，因此存在断层(层叠痕)比较显眼，缺乏表面平滑性等的缺点。

材料喷印方式是从喷墨头喷射光固化性树脂，并以紫外线等来凝固层叠，而造形出模型的方法，易于以高精度造形出光滑表面的模型，根据设备类型也可以选择多个原材料来混合使用。然而，因为此方法最大的特长是由如墨般微小的颗粒来造形物体，所以必须将模型材料或支撑材料所使用的光固化性树脂本身作为墨从喷嘴高速喷射，以液滴的状态高速地飞溅，准确地命中纸或基板等基材，进而通过紫外线照射使之固化。因此，墨的低黏度化(通常小于20mPa·s)是从以往就一直被要求的重要课题，难以使用高黏度的光固化性树脂是。进而，低黏度的光固化性树脂由于分子量低，难以获得媲美ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)等的工程塑料的机械强度和耐冲击性的造形物。

SLA或DLP方式是对液体树脂照射光使之固化的方法，为了抑制液体树脂的环境温度导致的膨胀或收缩，需要一边保持在室温(25℃)程度一边进行造形。其结果，能够准确地再现3D数据，并能够实现高精度的造形，但另一方面，无法应对使用高黏度的固化性树脂的造形。另外，由于容易引起液槽中的树脂成分的挥发所导致的组成变化或黏度增加，尤其是吸湿所导致的液黏度的历时降低，因此需要仅使用非挥发性成分，或保持恒定的湿度。进一步，使用工程用树脂或浇注树脂等时，为了确保强度需要二次固化。另外，对每种树脂需要分开使用树脂罐，当变更使用的材料时，需要以异丙醇等来清洗平台，而且为了将成形后三维造形物从液体树脂罐提上来，需要除去未固化的液体树脂，维护作业、后处理工序非常复杂。