特許 6027256 ３Ｄ造形物の作成方法及び３Ｄ造形物のコーティング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6027256

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】３Ｄ造形物の作成方法及び３Ｄ造形物のコーティング方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 67/00 20060101AFI20161107BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALN20161107BHJP

   B33Y 70/00 20150101ALN20161107BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALN20161107BHJP

【ＦＩ】

   B29C67/00

   !B33Y10/00

   !B33Y70/00

   !B33Y80/00

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-539242(P2015-539242)

(86)(22)【出願日】2014年9月24日

(86)【国際出願番号】JP2014075225

(87)【国際公開番号】WO2015046217

(87)【国際公開日】20150402

【審査請求日】2016年2月9日

(31)【優先権主張番号】特願2013-197577(P2013-197577)

(32)【優先日】2013年9月24日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000127031

【氏名又は名称】株式会社アルテコ

(74)【代理人】

【識別番号】100102048

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 光司

(74)【代理人】

【識別番号】100146503

【弁理士】

【氏名又は名称】高尾 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100171435

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 尚子

(72)【発明者】

【氏名】西村 大輔

(72)【発明者】

【氏名】田中 彰訓

(72)【発明者】

【氏名】福島 幸男

【審査官】 ▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０６７１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０３７５２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００７−５０２７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０３０２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５３９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９６０９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３Ｄプリンターで熱溶解性樹脂を吐出すると共に所定の積層ピッチで３次元に積層させて３Ｄ造形物を形成し、
形成した３Ｄ造形物の表面に２−シアノアクリル酸エステルを主成分とするコーティング剤を塗布することにより積層された熱溶解性樹脂の隙間に前記コーティング剤を浸透させて充填させ、
積層された前記熱溶解性樹脂と同等の硬さ又は積層された前記熱溶解性樹脂より柔らかくなるように塗布した前記コーティング剤を硬化させ、
前記コーティング剤の硬化後に前記３Ｄ造形物の表面を研磨することで前記積層された熱溶解性樹脂により形成された積層線に沿った隙間を埋める３Ｄ造形物の作成方法。

【請求項2】

前記積層ピッチは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、前記コーティング剤の粘度は１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である請求項１記載の３Ｄ造形物の作成方法。

【請求項3】

前記コーティング剤は、その硬化後のデュロメータ硬さが前記熱溶解性樹脂のデュロメータ硬さの７０％以上１２５％以下となるように調整されている請求項２記載の３Ｄ造形物の作成方法。

【請求項4】

３Ｄプリンターで熱溶解性樹脂が吐出されると共に所定の積層ピッチで３次元に積層されて形成された３Ｄ造形物の表面にコーティング剤を塗布する３Ｄ造形物のコーティング方法であって、
前記コーティング剤は、２−シアノアクリル酸エステルを主成分とするものであり、
積層された熱溶解性樹脂の隙間に前記コーティング剤を浸透させて充填させ、
積層された前記熱溶解性樹脂と同等の硬さ又は積層された前記熱溶解性樹脂より柔らかくなるように塗布した前記コーティング剤を硬化させ、
前記コーティング剤の硬化後に前記３Ｄ造形物の表面を研磨することで前記積層された熱溶解性樹脂により形成された積層線に沿った隙間を埋める３Ｄ造形物のコーティング方法。

【請求項5】

前記積層ピッチは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、前記コーティング剤の粘度は１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である請求項４記載の３Ｄ造形物のコーティング方法。

【請求項6】

前記コーティング剤は、その硬化後のデュロメータ硬さが前記熱溶解性樹脂のデュロメータ硬さの７０％以上１２５％以下となるように調整されている請求項５記載の３Ｄ造形物のコーティング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３Ｄ造形物の作成方法及び３Ｄ造形物のコーティング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

熱溶解性樹脂積層３Ｄプリンターを用いた３Ｄ造形物の作成方法としては、例えば特許文献１に記載の方法が知られている。この熱溶解性樹脂には、例えばＡＢＳ（ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂、ＰＬＡ（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）樹脂やポリアミド樹脂などが用いられる。

【0003】

同文献に記載のごとき、熱溶解性樹脂積層タイプの３Ｄプリンターによる３Ｄ造形物は、図１に示すように、プリンターヘッドから吐出した樹脂が、例えばＹ軸方向に走査され、Ｘ軸方向に順次積層されて平面が形成され、平面形成後、Ｚ軸方向に順次積層されることで作成される。ここで、積層ピッチＰは、図２，３に示すように、Ｘ軸及びＺ軸に積み上がる幅（樹脂径）であり、このピッチＰの違いにより外観の仕上がりと造形時間に差が出る。ピッチＰが狭いと樹脂Ｒ間の隙間Ｓは小さくなるため、積層に時間がかかり造形時間は長くなるが造形物の表面は綺麗に仕上がる。逆に、ピッチＰが広いと造形時間は短くなるが、図３に示すように、樹脂Ｒ間の隙間Ｓが大きくなり造形物表面の凸凹（積層線Ｌ）が目立ち、外観が劣る。造形時間の差はコスト差となり、造形物の外観を綺麗に仕上げようとすると時間とコストがかかり、コストを抑えると外観が劣り、造形サンプルとしては不十分なものとなる。また、造形時に樹脂の欠損やクラックが入ることがあり、この補修にも時間がかかっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９−２４５５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、強度を有しながら外観も良く、短時間で造形物を作成することの可能な３Ｄ造形物の作成方法及び３Ｄ造形物のコーティング方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係る３Ｄ造形物の作成方法の特徴は、３Ｄプリンターで熱溶解性樹脂を吐出すると共に所定の積層ピッチで３次元に積層させて３Ｄ造形物を形成し、形成した３Ｄ造形物の表面に２−シアノアクリル酸エステルを主成分とするコーティング剤を塗布することにより積層された熱溶解性樹脂の隙間に前記コーティング剤を浸透させて充填させ、積層された前記熱溶解性樹脂と同等の硬さ又は積層された前記熱溶解性樹脂より柔らかくなるように塗布した前記コーティング剤を硬化させ、前記コーティング剤の硬化後に前記３Ｄ造形物の表面を研磨することで前記積層された熱溶解性樹脂により形成された積層線に沿った隙間を埋めることにある。

【0007】

上記特徴によれば、熱溶解性樹脂の隙間にコーティング剤を浸透させることにより充填するので、積層された熱溶解性樹脂の間に形成される隙間がコーティング剤によって埋まり、３Ｄ造形物の表面の平滑性が向上する。また、コーティング剤の２−シアノアクリル酸エステルは浸透しやすいので、その２−シアノアクリル酸エステルの硬化によって、熱溶解性樹脂積層３Ｄプリンターによる３Ｄ造形物の強度を向上させることができる。そして、コーティング剤の硬化後にその表面を研磨するので、例えば図４（ｄ）に示すように、少ない研磨量で造形物の寸法を維持して表面を平滑することができ、同図（ｂ）に示す如く熱溶解性樹脂の多くの部分Ｒ’を研磨する必要がない。よって、作業性を低下させることなく、造形物の美観を向上させることができる。このように、２−シアノアクリル酸エステルの浸透による表面の平滑性の向上及び造形物の強度向上の複合性によって、３Ｄプリンターの積層ピッチを広くしても３Ｄ造形物の強度が低下することがなく、積層線に沿った隙間を埋めることで積層線が目立つことを防ぎ、外観の仕上がりも綺麗となる。そして、広い積層ピッチで作成できるので、作成時間を短縮でき、製造コストを抑えることができる。
また、前記積層ピッチは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、前記コーティング剤の粘度は１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下であるとよい。
前記コーティング剤は、その硬化後のデュロメータ硬さが前記熱溶解性樹脂のデュロメータ硬さの７０％以上１２５％以下となるように調整されるとよい。

【0008】

また、本発明に係る３Ｄ造形物のコーティング方法の特徴は、３Ｄプリンターで熱溶解性樹脂が吐出されると共に所定の積層ピッチで３次元に積層されて形成された３Ｄ造形物の表面にコーティング剤を塗布する３Ｄ造形物のコーティング方法において、前記コーティング剤は、２−シアノアクリル酸エステルを主成分とするものであり、積層された熱溶解性樹脂の隙間に前記コーティング剤を浸透させて充填させ、積層された前記熱溶解性樹脂と同等の硬さ又は積層された前記熱溶解性樹脂より柔らかくなるように塗布した前記コーティング剤を硬化させ、前記コーティング剤の硬化後に前記３Ｄ造形物の表面を研磨することで前記積層された熱溶解性樹脂により形成された積層線に沿った隙間を埋めることにある。

【0009】

上記特徴によれば、熱溶解性樹脂の隙間にコーティング剤を浸透させることにより充填するので、積層された熱溶解性樹脂の間に形成される隙間がコーティング剤によって埋まり、３Ｄ造形物の表面の平滑性が向上する。また、コーティング剤の２−シアノアクリル酸エステルは浸透しやすいので、その２−シアノアクリル酸エステルの硬化によって、熱溶解性樹脂積層３Ｄプリンターによる３Ｄ造形物の強度を向上させることができる。そして、コーティング剤の硬化後にその表面を研磨するので、例えば図４（ｄ）に示すように、少ない研磨量で造形物の寸法を維持して表面を平滑することができ、同図（ｂ）に示す如く熱溶解性樹脂の多くの部分Ｒ’を研磨する必要がない。よって、作業性を低下させることなく、造形物の美観を向上させることができる。このように、２−シアノアクリル酸エステルの浸透による表面の平滑性の向上及び造形物の強度向上の複合性によって、３Ｄプリンターの積層ピッチを広くしても３Ｄ造形物の強度が低下することがなく、積層線に沿った隙間を埋めることで積層線が目立つことを防ぎ、外観の仕上がりも綺麗となる。そして、広い積層ピッチで作成できるので、作成時間を短縮でき、製造コストを抑えることができる。

【0012】

また、前記積層ピッチは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、前記コーティング剤の粘度は１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下であるとよい。これにより、表面に塗布されたコーティング剤は、熱溶解性樹脂の隙間へよりスムースに浸透して充填されて硬化するので、より複合的に美観の向上と強度の向上が図られる。

【0013】

さらに、硬化したコーティング剤は、前記熱溶解性樹脂と同等の硬さ又は前記熱溶解性樹脂より柔らかいとよい。例えば、前記コーティング剤は、その硬化後のデュロメータ硬さが前記熱溶解性樹脂のデュロメータ硬さの７０％以上１２５％以下となるように調整されているとよい。これにより、造形物の表面を研磨により平滑にする際に、一方の材料に偏って研磨されることがなく、バランスよく研磨することができ、より美観を向上させることができる。

【発明の効果】

【0014】

上記本発明に係る３Ｄ造形物の作成方法及び３Ｄ造形物のコーティング方法の特徴によれば、強度を有しながら外観も良く、短時間で３Ｄ造形物を作成することが可能となった。

【0015】

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】熱溶解性樹脂積層タイプの３Ｄプリンターの３Ｄ造形物における樹脂の積層状況を説明する説明図である。

【図2】図１における積層ピッチを説明する説明図である。

【図3】図１における積層線を説明する説明図である。

【図4】造形物の研磨状態を模式的に示す図であり、（ａ）はコーティング剤を塗布していない研磨前の状態、（ｂ）は（ａ）の研磨後の状態、（ｃ）はコーティング剤を塗布した研磨前の状態、（ｄ）は（ｃ）を研磨後の状態を示す。

【図5】熱溶解性樹脂積層タイプの３Ｄプリンターで作成した３Ｄ造形物を示す斜視図である。

【図6】３Ｄ造形物へのコーティング剤の塗布工程を示す図である。

【図7】３Ｄ造形物への硬化促進剤の塗布工程を示す図である。

【図8】３Ｄ造形物の研磨工程を示す図である。

【図9】３Ｄ造形物の研磨工程後の仕上がりを示す図である。

【図10】コーティング剤を塗布していない３Ｄ造形物の研磨状況を示す造形物表面の拡大図である。

【図11】コーティング剤を塗布した３Ｄ造形物の研磨状況を示す造形物表面の拡大図である。

【図12】３Ｄ造形物の修復工程を示す図である。

【図13】３Ｄ造形物のサフェイサーを研磨により落とした状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係る熱溶解性樹脂積層３Ｄプリンター用コーティング剤１（以下、「コーティング剤」と称する。）は、ＡＢＳ樹脂、ＰＬＡ（ポリ乳酸）樹脂、ポリアミド樹脂等の熱溶解性樹脂をＸＹ平面及びＺ軸方向へ積層させる３Ｄプリンターによって形成される造形物に用いられるものである。

【0018】

この３Ｄプリンターで形成される３次元造形物は、積層ピッチＰと積層時間によって製造コストが決定される。プリンターの機種にもよるが、積層ピッチＰの最小と最大とを比較すると、積層時間は約２倍以上になり、製造コストは約１．５倍となる。積層ピッチＰを大きくすることで、プリンターヘッドから吐出される樹脂Ｒは大きくなってその数は少なくなるので、積層時間が短縮され、コストが抑えられる。しかし、樹脂Ｒが大きくなるので、隣接する樹脂Ｒ間の隙間Ｓが大きくなり、成形物１００の表面の凹凸が大きくなる。よって、隣接する樹脂Ｒ同士が接触することで形成される積層線Ｌが目立ち、造形物の美観が低下する。

【0019】

図４（ａ）に示すように、３Ｄ造形物１００の表面には、積層された樹脂Ｒによって凹凸が形成される。この凹凸を消滅させるためには、図４（ｂ）に示す如く、露出する樹脂Ｒ’を削らなければならず、３Ｄ造形物が小さくなってしまう。しかも、同図の例では、側面の凹凸は除去できていない。さらに、樹脂Ｒの研磨屑が隙間Ｓに入り込んでしまい、美観を損ねてしまう。なお、樹脂Ｒを研磨せずに例えば溶剤で溶解させて凹凸を消滅させることも考えられるが、この手法では寸法、形状の制御が困難である。

【0020】

一方、図４（ｃ）に示すように、コーティング剤１を塗布すると、コーティング剤１が隙間Ｓに浸透することにより充填されると共に樹脂Ｒの外表面を薄く覆われる。そして、隙間Ｓに充填されたコーティング剤１の２−シアノアクリル酸エステルが硬化することで、隙間Ｓが埋まり且つ造形物１００全体の強度が増す。また、図４（ｄ）に示す如く、樹脂Ｒの表面のコーティング剤１を研磨すればよいので、造形物のサイズや形状の精度を維持したまま表面を平滑とし美観を向上させることが可能となる。このように、２−シアノアクリル酸エステルを主成分とするコーティング剤を浸透させることにより、造形物の平滑性及び強度向上の複合効果を得ることができる。しかも、同図に示す如く造形物１００にコーティング剤１を塗布した場合、外寸が変わらない程度に研磨すれば平滑となり、しかも研磨量も少なく作業時間が増大することもない。

【0021】

また、図４（ｄ）において、コーティング剤１が隙間Ｓから十分に溢れていない場合であっても、符号Ｌ１，Ｌ２に示す位置まで研磨したときは、樹脂Ｒの研磨量は図４（ｂ）の例と比較しても十分に少ない。このように、研磨量の増加が抑制されるので、作業性が低下せず表面を平滑にすることができる。しかも、係る場合、コーティング剤１の硬化後の硬度と熱溶解性樹脂の硬度を同等にしておくことで、一方の材料に偏って研磨されることを防止することができる。

【0022】

コーティング剤１を積層ピッチＰの広い３Ｄ造形物に適用することで、造形物１００の表面に形成される隙間Ｓを埋没させて積層線Ｌを除去することができる。しかも、積層時間が長い積層ピッチＰの狭い造形物の製作に比べ、仕上げまでの時間短縮とコストダウンとなり、仕上がりの美観も向上する。また、コーティング剤１を造形物の欠損部やクラックの補修に使用することで、３Ｄ造形物の仕上がりをさらに向上させることができる。

【0023】

なお、積層ピッチＰは、３Ｄプリンターの機種によるが、例えば０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍであり、本実施形態では例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
本発明に係るコーティング剤１は、２−シアノアクリル酸エステルを主成分とするものである。このコーティング剤１には、増粘剤、希釈剤及び粘度低下剤、安定剤、増強剤、着色剤、促進剤、可塑剤、紫外線吸収剤などの各種添加剤が必要に応じて適宜添加される。

【0024】

コーティング剤１の粘度は、０．１ｍＰａ・ｓ以上１０００ｍＰａ・ｓ以下となるように調整されている。粘度が高すぎると、浸透性が悪くコーティング剤１が樹脂Ｒ間の隙間Ｓに入り込まず、またコーティング剤１の層が肉厚になって硬化が遅くなる。一方、粘度が低すぎると、樹脂Ｒ間の隙間Ｓを通り抜けてしまい、隙間Ｓを埋めることができない。好ましくは、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。この粘度の範囲であれば、上述の積層ピッチＰが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの３Ｄ造形物１００の隙間Ｓを埋めることができる。なお、補修用の場合、５００ｍＰａ・ｓ以上、好ましくはゼリー状が適している。よって、コーティング剤１の粘度を上記数値範囲に調整する。

【0025】

さらに、コーティング剤１は、その硬化後の硬度が３Ｄ造形物を構成する熱溶解性樹脂の硬度と同等又は柔らかくなるように調整されている。熱溶解性樹脂よりも硬化したコーティング剤が硬いと３Ｄ造形物が専ら削られ、逆に硬化したコーティング剤が柔らかいとコーティング剤が専ら削られるため、均一な表面にならない。例えば、ＡＢＳ樹脂のデュロメータ硬さは７５〜８５、ＰＬＡ樹脂のデュロメータ硬さは７５〜８３、ポリアミド樹脂のデュロメータ硬さは６５〜７５である。他方、コーティング剤１の硬化後のデュロメータ硬さは、後述する２−シアノアクリル酸エステルの種類や可塑剤のコーティング剤１への添加量によって調整可能である。硬化したコーティング剤のデュロメータ硬さが熱溶解性樹脂のデュロメータ硬さに対し７０％以上１２５％以下の数値となるように調整する。これにより、コーティング剤１が熱溶解性樹脂に対し同等の硬さとなるので、一方の材料が柔らかくなり過ぎず、研磨性がよく作業性も向上する。さらに好ましくは、８０％以上１００％未満の範囲内が好ましい。３Ｄ造形物１００の大部分はコーティング剤１に覆われるため、コーティング剤１の硬化後の硬さを熱溶解性樹脂より若干柔らかくなるようにデュロメータ硬さを調整することで、さらに作業性が向上する。

【0026】

２−シアノアクリル酸エステルとしては、２−シアノアクリル酸メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−オクチル、メトキシエチル、エトキシエチル、エトキシプロピル等のエステルが挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される２−シアノアクリル酸エステルを使用することができる。これらの２−シアノアクリル酸エステルは、１種もしくは２種以上を混合して使用することができる。なお、硬化速度の点から、エチルシアノアクリレート、臭気の点でエトキシエチルシアノアルクレート、メトキシエチルシアノアルクレートが好ましい。２−シアノアクリル酸エステルが硬化することで、樹脂Ｒの隙間Ｓを埋めて表面を平滑すると共に３Ｄ造形物の強度を向上させる。また、積層線Ｌの除去も容易となる。

【0027】

増粘剤としては、ポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸メチルとアクリル酸エステルとの共重合体、メタクリル酸メチルとその他のメタクリル酸エステルとの共重合体、アクリルゴム、ウレタンゴム、疎水性シリカ等が挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される増粘剤を使用することができる。これらの増粘剤は、１種もしくは２種以上を混合して使用することができる。増粘剤は、２−シアノアクリル酸エステル１００重量部に対して、０．１重量部以上３０重量部以下の範囲で配合される。好ましくは、１重量部以上２５重量部以下である。これより少なければ粘度を上げることができず、これより多いと溶解せずに残存する。

【0028】

希釈剤及び粘度低下剤は、積層ピッチが細かい場合に浸透性を向上させるためにコーティング剤の粘度を下げるものである。希釈剤および粘度低下剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、クロロホルム、ジクロロメタン、トリクロロエチレン、１，１−ジクロロ−１−フルオロエタン等が挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される希釈剤を使用することができる。これらの希釈剤および粘度低下剤は１種もしくは２種以上を混合して使用することが出来る。なお、希釈剤及び粘度低下剤は、２−シアノアクリル酸エステル１００重量部に対して０．１重量部以上２００重量部以下の範囲で配合される。さらに好ましくは、１０〜１５０重量部である。この範囲以下では粘度低下効果がなく、これ以上になるとシアノアクリレートの比率が低くなりすぎるため、表面にコーティング剤が残存しなくなる。

【0029】

安定剤としては、二酸化イオウ、メタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、三弗化ホウ素ジエチルエーテル、ＨＢＦ₄、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ｔ−ブチルカテコール、カテコール及びピロガロール等が挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される安定剤を使用することができる。これらの安定剤は、１種もしくは２種以上を混合して使用することができる。なお、安定剤は、２−シアノアクリル酸エステル１００重量部に対して、０．０１×１０^-6重量部以上５重量部以下の範囲で配合される。好ましくは、１×１０^-6以上０．５重量部以下である。

【0030】

促進剤としては、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールモノアルキル、ポリエチレングリコールジアルキル、１２−クラウン−４、１５−クラウン−５、１８−クラウン−６、カリックスアレーン等が挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される安定剤を使用することができる。これらの促進剤は、１種もしくは２種以上を混合して使用することができる。なお、促進剤は、２−シアノアクリル酸エステル１００重量部に対して、０．０００１重量部以上５重量部以下の範囲で配合される。好ましくは、０．０１重量部以上１重量部以下である。

【0031】

可塑剤としては、アセチルクエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリブチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）、エチレンカーボネート等が挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される可塑剤を使用することができる。これらの可塑剤は、１種もしくは２種以上を混合して使用することができる。なお、可塑剤は、２−シアノアクリル酸エステル１００重量部に対して、０．１重量部以上１００重量部以下の範囲で配合される。この範囲以下では可塑剤添加の効果がなく、研磨性や切削性は未添加のものと変わらない。これ範囲以上では柔らかくなりすぎるため、かえって研磨性や切削性は悪くなる。好ましくは、１０重量部以上５０重量部以下である。

【0032】

紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ヒドロキシベンゾフェノン系紫外線吸収剤などが挙げられるが、一般的にシアノアクリレート系接着剤に使用される紫外線吸収剤を使用することができる。これらの紫外線吸収剤は１種もしくは２種以上を混合して使用することができる。なお、紫外線吸収剤は、２−シアノアクリル酸エステル１００重量部に対して、０．００１重量部以上１重量部以下の範囲で配合される。好ましくは、０．０１重量部以上０．５重量部以下である。

【0033】

代表的な添加剤等は上記のものが挙げられるが、これらに限定されることなく、一般的にシアノアクリレート系接着剤組成物に加えられる各種の添加剤を通常添加される濃度に含有してもよい。例えば、経時によるコーティング剤の変色を防止するために蛍光増白剤をさらに添加してもよい。また、フルオランテンやアントラセン等の着色剤を添加してもよい。

【0034】

さらに、コーティング剤と共に硬化促進剤（例えば、商品名：アルテコ スプレープライマー）を用いても構わない。これにより、コーティング剤の硬化時間をさらに短縮させて、製造コストの増加を抑制する。しかも、切削性が向上するので、研磨により外観がより綺麗になる。ここで、硬化促進剤の成分としては、例えば溶剤としてシクロペンタン、エチルアルコール、アセトン、ヘプタン等、硬化成分としてジメチルアニリン、ジメチルパラトルイジン、ジエチルメタトルイジン等、噴射ガスとしてＬＰＧ、ジメチルエーテル等が上げられる。

【0035】

次に、本発明に係るコーティング剤を用いた３Ｄ造形物の作成方法について説明する。
上述した熱溶解性樹脂積層３Ｄプリンターを用いて所定形状の３Ｄ造形物を作成する。図５に示すように、３Ｄ造形物１００の表面には、複数の積層線Ｌが出現している。この３Ｄ造形物１００の表面に、例えば図６に示す如く、専用筆１０でコーティング剤１を塗布すると共に表面の凹部（樹脂Ｒ間の隙間Ｓ）にコーティング剤１を浸透させて充填させる。コーティング剤１は数分で乾き（硬化し）、造形物１００の表面に光沢が出る。積層線Ｌが粗い場合、すなわち積層ピッチＰが広い場合は、コーティング剤１を２度３度塗りするとよい。なお、専用筆１０の毛先がＰＢＴ製であれば、コーティング剤１に浸していれば毛先が固まりにくく、繰返し使用することができる。コーティング剤１の塗布の後、図７に示すように、硬化促進剤２０を塗布する。これにより、さらに硬化時間を短縮することができる。

【0036】

コーティング剤１が硬化すれば、図８に示すように、研磨仕上げにより造形物１００の表面から積層線Ｌを消滅させる。研磨仕上げは、例えば、まず、研磨紙♯３２０〜＃４００で荒削りし、研磨紙♯８００〜♯１０００で研磨して、積層線Ｌを消去し、光沢ある造形物に仕上げる。さらに、３０００番、８０００番のコンパウンドで光沢仕上げを行う。これにより、図９に示すように、表面に積層線Ｌがなく光沢を有する３Ｄ造形物１００となる。

【0037】

図１０に模式的に示すように、造形時間短縮のため、積層ピッチＰを荒く（大きく）して作成した３Ｄ造形物１００の表面にコーティング剤１を塗布しない場合、上述の如き研磨作業を行ったとしても、表面の凹凸を研磨によって完全に除去することができず、積層線Ｌを消去することもできない。また、隙間Ｓに研磨粉が混入してしまい、美観も低下する。

【0038】

一方、図１１に模式的に示すように、造形時間短縮のため、積層ピッチＰを荒くして作成した造形物１００の表面にコーティング剤１を塗布した場合、樹脂Ｒ間の隙間Ｓにコーティング剤１が含浸され、上述の如く研磨することで積層線Ｌを除去して表面を平滑に仕上げることができる。言い換えれば、本発明は、熱溶解性樹脂積層３Ｄプリンターにより製作された３Ｄ造形物のコーティング方法ともいえる。

【0039】

ここで、３Ｄ造形物１００の表面にクラック等により凹んだりキズＤが生じた場合、例えば、図１２に示すように、キャピラリーノズル３０により充填剤Ｆを充填し硬化させる。そして、そのキズＤ及びその周辺に上記コーティング剤１を塗布し、上記と同様に研磨する。

【0040】

なお、図１３に示す如くコーティング剤１を塗布した表面を研磨した後に、さらに塗装仕上げを行ってもよい。
例えば、研磨紙＃３２０〜＃４００で下地処理し、その後サフェイサーを均一に塗布する。乾燥後、研磨紙＃１０００でサフェイサーを除去し、研磨残りや溝がないか確認する。必要があれば、上記コーティング剤１やパテ等で補修する。補修後、サフェイサーを再度塗布して研磨紙＃１０００で研磨する。そして、塗料を塗布し、乾燥後にクリア塗装をし、コンパウンドで磨く。

【0041】

ここで、発明者らは、本発明の有用性を確認すべく、以下の実験を行った。なお、以下の実施例及び比較例を参照しながら本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0042】

造形物１として、サイズ１２０×５０×３０ｍｍの造形物をＡＢＳ樹脂にて積層ピッチ０．２５４ｍｍにて作成した。造形時間は５０分であった。
造形物２として、サイズ１２０×５０×３０ｍｍの造形物をＰＬＡ樹脂にて積層ピッチ０．１２７ｍｍにて作成した。造形時間は１２０分であった。
造形物３として、サイズ１２０×５０×３０ｍｍの造形物をＡＢＳ樹脂にて積層ピッチ０．１２７ｍｍにて作成した。造形時間は１２０分であった。

【0043】

［実施例１］
コーティング剤としてエチル−２−シアノアクリレート１００重量部に対して、二酸化イオウを２０重量ｐｐｍ、ハイドロキノンを０．１重量部、フタル酸ジメチルを２０重量部含有するシアノアクリレート組成物を調整した。また、このコーティング剤の硬化後のデュロメータ硬さを７０とした。仕上げ作業として、造形物１００表面にシアノアクリレート組成物を筆にて塗布した。その際、造形物の積層線（隙間）に筆を差し込むように塗布した。１０分後自然硬化したことを確認し研磨作業を行った。研磨作業は研磨紙を＃４００→＃１０００→＃３０００→＃８０００と粗目から細目へと変えて積層線を削り、滑らかに仕上げた。
［実施例２］
エトキシエチル−２−シアノアクリレート１００重量部に対して二酸化イオウを２０重量ｐｐｍ、ハイドロキノンを０．１重量部含有するシアノアクリレート組成物を調整した。また、このコーティング剤の硬化後のデュロメータ硬さを７０とした。仕上げ作業は、実施例１と同様にした。
［実施例３］
エチル−２−シアノアクリレート１００重量部に対して二酸化イオウを２０重量ｐｐｍ、ハイドロキノンを０．１重量部、ポリメタクリル酸メチルを１０重量部、フタル酸ジオクチルを３０重量部含有するシアノアクリレート組成物を調整した。また、このコーティング剤の硬化後のデュロメータ硬さを７０とした。仕上げ作業は、実施例１と同様にした。
［実施例４］
実施例１の組成物を用い、造形物２表面に塗布し硬化促進剤としてアルテコ社の商品名「アルテコ スプレープライマー」を使用し硬化させた。仕上げ作業は、実施例１と同様にした。
［実施例５］
実施例４の仕上げ完了造形物に、アクリル塗料にて塗装を行った。

【0044】

［比較例１］
造形物１の仕上げ作業はなしとした。
［比較例２］
造形物１表面の研磨作業として、研磨紙を＃４００→＃１０００→＃３０００→＃８０００と粗目から細目へと変えて積層線を削り、滑らかに仕上げた。
［比較例３］
造形物３の仕上げ作業はなしとした。
［比較例４］
仕上げ作業として、造形物３表面にアセトンを筆にて塗布した。１０分後自然乾燥したことを確認し研磨作業を行った。研磨作業は研磨紙を＃４００→＃１０００→＃３０００→＃８０００と粗目から細目へと変えて積層線を削り、滑らかに仕上げた。
［比較例５］
造形物２を研磨作業なしで、アクリル塗料にて塗装を行った。

【0045】

【表1】

【0046】

表１から明らかなように、シアノアクリレート組成物をコーティング剤として用いた場合（実施例１〜５）、コーティング剤なしに比べ、造形物の凹凸がなくなり、非常に良好な美観になった。また、美観に優れる造形物を得るために積層ピッチを細かくする（比較例３）と、コーティング剤を使用するよりもコストが大幅に掛かり、さらに美観は及ばなかった。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明に係るコーティング剤及び３Ｄ造形物の作成方法は、３Ｄプリンターでの造形物作成の効率化および造形物の美観向上に有用である。

【符号の説明】

【0048】

１：コーティング剤、１０：筆、２０：硬化促進剤、３０：キャピラリーノズル、１００：３Ｄ造形物、Ｄ：キズ（クラック）、Ｆ：充填剤、Ｌ：積層線、Ｐ：積層ピッチ、Ｒ：熱溶解性樹脂、Ｓ：隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】