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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024020173
(43)【公開日】2024-02-14
(54)【発明の名称】付加製造プロセスに使用するための水性バインダ溶液
(51)【国際特許分類】
B22F 10/14 20210101AFI20240206BHJP
B33Y 70/00 20200101ALI20240206BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240206BHJP
B28B 1/30 20060101ALI20240206BHJP
【ＦＩ】
B22F10/14
B33Y70/00
B33Y10/00
B28B1/30
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023123544
(22)【出願日】2023-07-28
(31)【優先権主張番号】17/876,028
(32)【優先日】2022-07-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】390041542
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ナタラジャン、アルンクマール
(72)【発明者】
【氏名】アルバーツ、ウィリアム シー．
(57)【要約】 （修正有）
【課題】浸透時間を短縮し、感熱紙によるプリンタヘッドチェックを可能にする、バインダ溶液を提供する。
【解決手段】付加製造に使用するための水性バインダ溶液であって、熱可塑性バインダと、４重量%以上２０重量%以下の非水溶媒（１００℃以上１７５℃以下の沸点を有する）と、水とを含む、水性バインダ溶液である。前期熱可塑性バインダは、５，０００ｇ／ｍｏｌ～１５，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖と、１０，０００ｇ／ｍｏｌ～５０，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖及び１，０００ｇ／ｍｏｌ～５，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方とを含む。付加製造プロセスのプリントヘッドを監視する方法は、感熱紙上に水性バインダ溶液を塗布することを含む。
【選択図】なし
【解決手段】付加製造に使用するための水性バインダ溶液であって、熱可塑性バインダと、４重量%以上２０重量%以下の非水溶媒（１００℃以上１７５℃以下の沸点を有する）と、水とを含む、水性バインダ溶液である。前期熱可塑性バインダは、５，０００ｇ／ｍｏｌ～１５，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖と、１０，０００ｇ／ｍｏｌ～５０，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖及び１，０００ｇ／ｍｏｌ～５，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方とを含む。付加製造プロセスのプリントヘッドを監視する方法は、感熱紙上に水性バインダ溶液を塗布することを含む。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
付加製造に使用するための水性バインダ溶液（２０６）であって、
熱可塑性バインダ（２１６）であって、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖（２２０）と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖（２２２）及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方と、を含み、
前記第１のポリマー鎖（２２０）は、前記第２のポリマー鎖（２２２）及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、前記第２のポリマー鎖（２２２）は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、熱可塑性バインダ（２１６）と、
１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、
水と、
を含む水性バインダ溶液（２０６）。
熱可塑性バインダ（２１６）であって、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖（２２０）と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖（２２２）及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方と、を含み、
前記第１のポリマー鎖（２２０）は、前記第２のポリマー鎖（２２２）及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、前記第２のポリマー鎖（２２２）は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、熱可塑性バインダ（２１６）と、
１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、
水と、
を含む水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項2】
前記非水溶媒が、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として６重量％以上１８重量％未満の量で前記水性バインダ溶液（２０６）中に存在する、請求項１に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項3】
前記非水溶媒が、２－メトキシエタノール、ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、２－ブトキシエタノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、２－ブトキシエタノール、及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１種を含む、請求項１又は請求項２に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項4】
前記第１のポリマー鎖（２２０）が、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の少なくとも一方を含む、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項5】
前記第１のポリマー鎖（２２０）が、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下の量で存在する、請求項４に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項6】
前記熱可塑性バインダ（２１６）が、前記第２のポリマー鎖（２２２）を、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として０．５重量％以上７重量％以下の量で含む、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項7】
前記熱可塑性バインダ（２１６）が、前記第３のポリマー鎖を、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として０．１重量％以上５重量％以下の量で含む、請求項６に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項8】
付加製造プロセスのプリントヘッド（２０８）を監視する方法（３００）であって、
感熱紙（４００）を作業面（２０４）上に配置することと、
前記感熱紙（４００）上に水性バインダ溶液（２０６）を塗布することと、
を含み、
前記水性バインダ溶液（２０６）は、１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、熱可塑性バインダ（２１６）と、を含み、
前記熱可塑性バインダ（２１６）は、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖（２２０）と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖（２２２）及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方と、を含み、
前記第１のポリマー鎖（２２０）は、前記第２のポリマー鎖（２２２）及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、
前記第２のポリマー鎖（２２２）は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、
方法（３００）。
感熱紙（４００）を作業面（２０４）上に配置することと、
前記感熱紙（４００）上に水性バインダ溶液（２０６）を塗布することと、
を含み、
前記水性バインダ溶液（２０６）は、１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、熱可塑性バインダ（２１６）と、を含み、
前記熱可塑性バインダ（２１６）は、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖（２２０）と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖（２２２）及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方と、を含み、
前記第１のポリマー鎖（２２０）は、前記第２のポリマー鎖（２２２）及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、
前記第２のポリマー鎖（２２２）は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、
方法（３００）。
【請求項9】
前記非水溶媒が、２－メトキシエタノール、ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、２－ブトキシエタノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、２－ブトキシエタノール、及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１種を含む、請求項８に記載の方法（３００）。
【請求項10】
前記第１のポリマー鎖（２２０）が、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の少なくとも一方を含む、請求項８又は請求項９に記載の方法（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は付加製造（additive manufacturing）に関し、より詳細には、付加製造プロセスで使用されるバインダに関する。
【背景技術】
【0002】
付加製造は、３Ｄプリンティングとしても知られ、材料を１層ずつ積層して三次元部品を形成するプロセスである。バインダ噴射法（binder jetting）は、粉末の粒子を結合して三次元部品を形成するためにバインダを用いることを基本とした付加製造技術である。特に、バインダはプリントヘッドから造形容積内の粉末の連続した層上に噴射され、ここで粉末の層とバインダとが互いに接着してグリーン体部品（green body part）を形成する。いくつかの用途では、グリーン体部品が最終用途に適している。他の用途では、グリーン体部品を完成した三次元部品に変換するために、バインダの除去や粉末の焼結などの後続の処理が必要となる場合がある。
【発明の概要】
【0003】
従来のバインダ溶液は、粉末の層に浸透（wick）するのに比較的長い時間を必要とする場合があり、これは、後続の粉末の層を造形容積内に堆積させることが可能となるまでに必要な時間を増加させる可能性がある。浸透時間が長くなると、付加製造装置のスループットが低下し、ひいては生産性が低下する。しかしながら、改善された浸透時間を達成したいくつかのバインダ溶液は、プリントヘッドチェックの間、感熱紙上にパターンを形成しない可能性がある。
【0004】
したがって、浸透時間を短縮し、かつ感熱紙を用いたプリントヘッドチェックを可能にする、代替的なバインダ溶液が必要とされている。
【0005】
本明細書に開示される種々の態様は、熱可塑性バインダと、１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、４重量%以上２０重量%以下の非水溶媒と、水と、を含む水性バインダ溶液を提供することによって、これらのニーズを満たす。熱可塑性バインダは、第１のポリマー鎖（polymer strand）と、第２のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方とを含む。種々の態様において、第１のポリマー鎖は５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有し、第２のポリマー鎖は１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量を有し、第３のポリマー鎖は１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量を有する。第１のポリマー鎖は、第２のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖の各々とは異なり、第２のポリマー鎖は、第３のポリマー鎖とは異なる。この配合物は、粉末層中に速やかに浸透する一方で、従来のバインダ溶液に比べて短い硬化時間と、プリントヘッドチェック中に感熱紙をパターン化する能力とのバランスも有している。その他の特徴及び利点について、以下でより詳細に説明する。
【0006】
第１の態様Ａ１によれば、付加製造に使用するための水性バインダ溶液は、５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖と、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方（ここで、第１のポリマー鎖は第２のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖の各々とは異なり、第２のポリマー鎖は第３のポリマー鎖とは異なる）と、非水性バインダ溶液の総重量に基づいて４重量パーセント（重量％）以上２０重量％以下の非水溶媒（１００℃以上１７５℃以下の沸点を有する）と、水と、を含む。
【0007】
第２の態様Ａ２は、第１の態様Ａ１に係る水性バインダ溶液を含み、非水溶媒は、水性バインダ溶液の総重量を基準として６重量％以上１８重量％未満の量で水性バインダ溶液中に存在する。
【0008】
第３の態様Ａ３は、第１の態様Ａ１に係る水性バインダ溶液を含み、非水溶媒は、２－メトキシエタノール、ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、２－ブトキシエタノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、２－ブトキシエタノール、及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１種を含む。
【0009】
第４の態様Ａ４は、第１の態様Ａ１に係る水性バインダ溶液を含み、第１のポリマー鎖は、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の少なくとも一方を含む。
【0010】
第５の態様Ａ５は、第４の態様Ａ４に係る水性バインダ溶液を含み、第１のポリマー鎖は、水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下の量で存在する。
【0011】
第６の態様Ａ６は、第１の態様Ａ１に係る水性バインダ溶液を含み、熱可塑性バインダは、水性バインダ溶液の総重量を基準として０． ５重量％以上７重量％以下の量で第２のポリマー鎖を含む。
【0012】
第７の態様Ａ７は、第６の態様Ａ６に係る水性バインダ溶液を含み、熱可塑性バインダは、第３のポリマー鎖を、水性バインダ溶液の総重量を基準として０． １重量％以上５重量％以下の量で含む。
【0013】
第８の態様Ａ８は、第１の態様Ａ１に係る水性バインダ溶液を含み、第２のポリマー鎖は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）、ポリビニルメチルエーテル無水マレイン酸（ＰＶＭＥ－ＭＡ）、及びそれらの誘導体のうちの少なくとも１種を含む。
【0014】
第９の態様Ａ９は、第１の態様Ａ１に係る水性バインダ溶液を含み、第３のポリマー鎖は、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）、及びそれらの誘導体のうちの少なくとも１種を含む。
【0015】
第１０の態様Ａ１０は、第１の態様Ａ１に係る水性バインダ溶液を含み、水性バインダ溶液は、水性バインダ溶液の総重量を基準として０． １重量％以上２重量％以下の界面活性剤をさらに含む。
【0016】
第１１の態様Ａ１１は、第１の態様Ａ１に係る水性バインダ溶液を含み、水性バインダ溶液中に存在するポリマーの総重量は、水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下である。
【0017】
第１２の態様Ａ１２によれば、付加製造プロセスのプリントヘッドを監視する方法は、感熱紙を作業面上に配置することと、感熱紙上に水性バインダ溶液を塗布することと、を含むことができ、水性バインダ溶液は、水性バインダ溶液の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒であって１００℃以上１７５℃以下の沸点を有する非水溶媒と、熱可塑性バインダと、を含む。熱可塑性バインダは、５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖と、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方と、を含み、第１のポリマー鎖は第２のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖の各々とは異なり、第２のポリマー鎖は第３のポリマー鎖とは異なる。
【0018】
第１３の態様Ａ１３は、第１２の態様Ａ１２に係る方法を含み、非水溶媒は、水性バインダ溶液の総重量を基準として６重量％以上１８重量％未満の量で水性バインダ溶液中に存在する。
【0019】
第１４の態様Ａ１４は、第１２の態様Ａ１２に係る方法を含み、非水溶媒は、２－メトキシエタノール、ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、２－ブトキシエタノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、２－ブトキシエタノール、及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１種を含む。
【0020】
第１５の態様Ａ１５は、第１２の態様Ａ１２に係る方法を含み、第１のポリマー鎖は、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の少なくとも一方を含む。
【0021】
第１６の態様Ａ１６は、第１５の態様Ａ１５に係る方法を含み、第１のポリマー鎖は、水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下の量で存在する。
【0022】
第１７の態様Ａ１７は、第１２の態様Ａ１２に係る方法を含み、熱可塑性バインダは、水性バインダ溶液の総重量を基準として０． ５重量％以上７重量％以下の量で第２のポリマー鎖を含む。
【0023】
第１８の態様Ａ１８は、第１７の態様Ａ１７に係る方法を含み、熱可塑性バインダは、水性バインダ溶液の総重量を基準として０． １重量％以上５重量％以下の量で第３のポリマー鎖を含む。
【0024】
第１９の態様Ａ１９は、第１２の態様Ａ１２に係る方法を含み、水性バインダ溶液中に存在するポリマーの総重量は、水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下である。
【0025】
第２０の態様Ａ２０によれば、付加製造の方法は、作業面上に粉末の層を堆積させることと、熱可塑性バインダと、１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、水性バインダ溶液の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒とを含む水性バインダ溶液を、部品の構造を表すパターンで粉末の層に選択的に塗布すること（selectively depositing）であって、熱可塑性バインダは、５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖と、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖の少なくとも一方と、を含み、第１のポリマー鎖は第２のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖の各々とは異なり、第２のポリマー鎖は第３のポリマー鎖とは異なる、水性バインダ溶液を選択的に塗布することと、第１のポリマー鎖を、第２のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖の少なくとも一方と結合させて、グリーン体部品を形成することと、を含む。
【0026】
本明細書に開示される態様のさらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部はその詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、又は以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付の図面を含む本明細書に記載され開示される態様を実施することによって理解されるであろう。
【0027】
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明の両方が、特許請求される態様の性質及び特徴を理解するための概要又はフレームワークを提供することを意図する態様を提示することを理解されたい。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、本開示の種々の態様を示すものであり、本明細書と共にその原理及び動作を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下では、付加製造プロセスで使用するための水性バインダ溶液の種々の態様について詳細に説明する。特に、水性バインダ溶液の種々の態様は、熱可塑性バインダと、４重量%以上２０重量%以下の非水溶媒（１００℃以上１７５℃以下の沸点を有する）と、水とを含む。本明細書では、水性バインダ溶液の種々の態様について、添付の図面を具体的に参照しながら説明する。
【0030】
本明細書では、範囲は、「約（およそ）」１つの特定の値から、又は「約（およそ）」別の特定の値までとして表すことができる。そのような範囲が表現される場合、別の態様には、１つの特定の値から、又は他の特定の値までを含む。同様に、例えば先行詞「約」の使用によって値が近似値として表現される場合、特定の値は別の態様を形成することが理解されよう。各範囲の端点（上端及び下端）は、他方の端点との関係においても重要であり、かつ他方の端点から独立した意味においても重要であることが理解されよう。
【0031】
本明細書で使用される方向用語（例えば、上、下、右、左、前、後、上、下）は、描かれた図を基準としてのみ使用されるものであり、絶対的な方向を意味することを意図するものではない。
【0032】
本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上そうでないことが明確に示されない限り、複数の指示対象（referents）を含む。したがって、例えば、「ａ」を付した構成要素への言及は、文脈上そうでないことが明確に示されない限り、そのような構成要素を２つ以上有する態様を含む。
【0033】
本明細書に記載の「重量パーセント」又は「重量％（ｗｔ％）」という用語は、特に断りのない限り、水性バインダ溶液の総量（すなわち、重量）を基準にした水性バインダ溶液の成分の重量分率を指す。
【0034】
本明細書に記載の「沸点」という用語は、特に断りのない限り、１気圧における成分の沸点を指す。
【0035】
本明細書で使用される「非共有結合」とは、第１官能基及び第２官能基が相互作用又は結合などの弱い非共有結合力を介して互いに相互作用し、熱可塑性ポリマー鎖をリンクするか、又は他の方法で結合することを意味する。本明細書で使用するとき、「弱い非共有結合力」という用語は、水素結合、イオン結合、ファンデルワールス力などを示すことを意図している。
【0036】
本明細書で使用される「グリーン体金属部品」及び「グリーン体部品」という語句は、化学バインダを除去するための熱処理を受けていない部品を示す。本明細書で使用される「ブラウン体金属部品」及び「ブラウン体部品」という語句は、化学バインダを除去するために熱処理を受けた部品を示す。本明細書で使用される「金属部品」は、金属材料を有する部品を意味する。金属部品の文脈で種々の態様が説明されているが、本明細書に記載のバインダ溶液は、ポリマー部品及びセラミック部品を含むがこれらに限定されない多種多様な部品に適用可能である。
【0037】
本明細書で使用される「水性（water-based）」という語句は、体積比で水を主な液体として含むが、１種以上の他の液体を含んでいてもよい混合物、溶液、懸濁液、分散液などを含む。したがって、種々のバインダ溶液に使用される溶媒は、大部分が水である。いくつかの態様では、水はバインダ溶液の少なくとも約５０体積％の濃度で存在し、特定の態様では水は少なくとも約７５体積％の濃度で存在する。本明細書で使用される「水」という用語は、別段の指定がない限り、純水（deionized water）、蒸留水、及び水道水を含む。いくつかの態様では、水は、ＡＳＴＭ Ｄ１１９３のタイプＩＶ以上のグレードの水である。
【0038】
多くのバインダ噴射法による付加製造プロセスでは、化学バインダ（例えば、ポリマー接着剤）を使用して粉末の層を互いに結合して三次元物体を形成する。化学バインダは、例えば、製造される部品の層を表すパターンで粉末床上に選択的に塗布されるポリマー接着剤であってもよい。
【0039】
比較的多量（例えば、２０重量%を超える）の非水溶媒を含む従来のバインダ溶液は、粉末の層に浸透するのに比較的長い時間を必要とする場合があり、これは、後続の粉末の層を造形容積内に堆積させることが可能となるまでに必要な時間を増加させる可能性がある。浸透時間が長くなると、付加製造装置のスループットが低下し、ひいては生産性が低下する。
【0040】
浸透時間を短縮するために、非水溶媒の一部を水で置き換えることができる。しかしながら、非水溶媒の量を比較的少量（例えば、４重量%未満）に減少させると、感熱紙上にパターンを形成しない溶液になる可能性がある。
【0041】
上述のように、本明細書に記載の水性バインダ溶液は、熱可塑性バインダ、４重量%以上２０重量%以下の非水溶媒（１００℃以上１７５℃以下の沸点を有する）、及び水を含む。非水溶媒を２０重量％以下とすることにより、水性バインダ溶液が、従来のバインダ溶液と比較して、相対的に短い浸透時間を有することを確実にする。非水溶媒を４重量％以上とすることにより、水性バインダ溶液が感熱紙上にパターンを形成することを確実にし、これは、散発的な噴出が部品品質の低下をもたらし得るので、プリントヘッドの健全性を監視するために重要である。これらの利点及び追加の利点については、以下でより詳細に説明する。
【0042】
種々の態様では、熱可塑性バインダは、第１のポリマー鎖と、第２のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方と、を含むことができる。本明細書で使用される「ポリマー鎖」という用語は、ポリマー骨格（主鎖）及びその上にグラフトされた官能基を含む。いくつかの態様では、熱可塑性バインダは、酸素（Ｏ２）の存在を必要とせずに（例えば、真空、不活性又は還元性雰囲気中で）、一般に非常に低い炭化物収率（char yield）で分解する熱可塑性バインダである。したがって、いくつかの態様では、熱可塑性バインダは、焼結中に部品からきれいにかつ容易に除去することができ、熱可塑性バインダと、印刷された金属部品の熱処理中に生成され得る分解生成物（これらに限定される訳ではないが、金属酸化物及び炭化物を含む）とを実質的に含まない圧密化部品（consolidated part）を生成し得る。
【0043】
第１のポリマー鎖は、少なくとも第１の官能基を含み得る。第１の熱可塑性ポリマー鎖の官能基は、これに限定されるものではないが例示として、水素結合ドナー、水素結合アクセプタ、負に荷電した基、及び正に荷電した基のうちの少なくとも１つを含み得る。例えば、様々の態様において、第１の官能基は、ポリマー鎖の骨格（例えば、ビニル骨格、アミド骨格、アクリル骨格など）に組み込まれ得るか、又は骨格にグラフトされ得ると共に、第１の官能基は、ヒドロキシル基、カルボキシレート基、アミン、チオール、アミド、又は、第１のポリマー鎖と第２若しくは第３のポリマー鎖との弱い非共有結合（例えば、水素結合）を可能にする他の適切な官能基から選択され得る。
【0044】
種々の態様では、第１のポリマー鎖は、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、及びこれらの誘導体のうちの少なくとも１つなどのポリマーを含み得るが、これらには限定されない。いくつかの態様では、第１のポリマー鎖は、５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ又は重量平均）を有し得る。例えば、第１のポリマー鎖は、５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１２，５００ｇ／ｍｏｌ以下、７，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、７，０００ｇ／ｍｏｌ以上１２，５００ｇ／ｍｏｌ以下、９，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、又は９，０００ｇ／ｍｏｌ以上１２，５００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有し得るし、これらの間の任意の範囲及び部分範囲を含み得る。
【0045】
第１のポリマー鎖は、バインダ溶液中に、水性バインダ溶液の総重量を基準として、５重量%以上２０重量%以下、５重量%以上１８重量%以下、５重量%以上１６重量%以下、５重量%以上１４重量%以下、５重量%以上１２重量%以下、７重量%以上２０重量%以下、７重量%以上１８重量%以下、７重量%以上１６重量%以下、７重量%以上１４重量%以下、７重量%以上１２重量%以下、９重量%以上２０重量%以下、９重量%以上１８重量%以下、９重量%以上１６重量%以下、９重量%以上１４重量%以下、９重量%以上１２重量%以下の量で含まれ得るし、これらの間の任意の範囲及び部分範囲を含み得る。
【0046】
熱可塑性バインダは、第１のポリマー鎖に加えて、第２のポリマー鎖、第３のポリマー鎖、又は第２のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖を含むことができる。第２のポリマー鎖は、少なくとも第２の官能基を含み得る。第２の熱可塑性ポリマー鎖の官能基は、これに限定されるものではないが例示として、水素結合ドナー、水素結合アクセプタ、負に荷電した基、及び正に荷電した基のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの態様では、第２のポリマー鎖の第２の官能基が、熱可塑性バインダの第１のポリマー鎖の官能基を補完して、第１のポリマー鎖と第２のポリマー鎖との非共有結合を促進することができる。例えば、種々の態様において、第２の官能基は、ポリマー鎖の骨格（例えば、ビニル骨格、アミド骨格、アクリル骨格など）に組み込まれ得るか、又は骨格にグラフトされ得ると共に、第２の官能基は、ヒドロキシル基、カルボキシレート基、アミン、チオール、アミド、又は、第１のポリマー鎖と第２のポリマー鎖との弱い非共有結合（例えば、水素結合）を可能にする他の適切な官能基から選択され得る。
【0047】
種々の態様では、第２のポリマー鎖は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアミド、ポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）、ポリビニルメチルエーテル無水マレイン酸（ＰＶＭＥ－ＭＡ）、及びこれらの誘導体のうちの少なくとも１つなどのポリマーを含み得るが、これらには限定されない。いくつかの態様では、第２のポリマー鎖は、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ又は重量平均）を有し得る。例えば、第２のポリマー鎖は、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上３０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上２５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上２３，０００ｇ／ｍｏｌ以下、１３，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、１３，０００ｇ／ｍｏｌ以上３０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、１３，０００ｇ／ｍｏｌ以上２５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、１３，０００ｇ／ｍｏｌ以上２３，０００ｇ／ｍｏｌ以下、２３，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、２３，０００ｇ／ｍｏｌ以上３０，０００ｇ／ｍｏｌ以下、２３，０００ｇ／ｍｏｌ以上２５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有し得るし、これらの間の任意の範囲及び部分範囲を含み得る。
【0048】
それが存在する場合、第２のポリマー鎖は、バインダ溶液中に、水性バインダ溶液の総重量を基準として、０．５重量%以上７重量%以下、０．５重量%以上６重量%以下、０．５重量%以上５重量%以下、１重量%以上７重量%以下、１重量%以上６重量%以下、１重量%以上５重量%以下、２重量%以上７重量%以下、２重量%以上６重量%以下、２重量%以上５重量%以下、３重量%以上７重量%以下、３重量%以上６重量%以下、又は３重量%以上５重量%以下の量で含まれ得るし、これらの間の任意の範囲及び部分範囲を含み得る。
【0049】
第３のポリマー鎖は、第１のポリマー鎖の第１の官能基及び第２のポリマー鎖の第２の官能基とは異なる少なくとも第３の官能基を含み得る。第３の熱可塑性ポリマー鎖の官能基は、これに限定されるものではないが例示として、水素結合ドナー、水素結合アクセプタ、負に荷電した基、及び正に荷電した基のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの態様では、第２のポリマー鎖の第２の官能基及び第３のポリマー鎖の第３の官能基はそれぞれ、熱可塑性バインダの第１のポリマー鎖の第１の官能基を補完して、第１のポリマー鎖と第２のポリマー鎖と第３のポリマー鎖との非共有結合を促進することができる。例えば、種々の態様において、第３の官能基は、ヒドロキシル基、カルボキシレート基、アミン、チオール、アミド、又は、第１のポリマー鎖と第３のポリマー鎖との弱い非共有結合を可能にする他の適切な官能基から選択され得る。
【0050】
種々の態様では、第３のポリマー鎖は、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＡＡ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）、及びこれらの誘導体のうちの少なくとも１つなどのポリマーを含み得るが、これらには限定されない。いくつかの態様では、第３のポリマー鎖は、１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ又は重量平均）を有し得る。例えば、第２のポリマー鎖は、１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下、１，５００ｇ／ｍｏｌ以上３，０００ｇ／ｍｏｌ以下、又は１，５００ｇ／ｍｏｌ以上２，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有し得るし、これらの間の任意の範囲及び部分範囲を含み得る。
【0051】
いくつかの態様では、第３のポリマー鎖として選択される特定のポリマーは、第１のポリマー鎖として選択される特定のポリマーと、それが存在する場合には第２のポリマー鎖として選択される特定のポリマーと、に応じて異なり得る。例えば、第１のポリマー鎖はＰＶＰであり得、第２のポリマー鎖はＰＶＡであり得、第３のポリマー鎖はＰＡＡであり得る。それらの官能基が互いに非共有結合を形成することができるならば、他のポリマーの組み合わせを使用してもよい。例えば、いくつかの態様では、官能基の１つは水素供与体であり、他方の官能基は水素受容体である。
【0052】
それが存在する場合、第３のポリマー鎖は、バインダ溶液中に、水性バインダ溶液の総重量を基準として、０．１重量%以上５重量%以下、０．１重量%以上３重量%以下、０．１重量%以上２重量%以下、０．５重量%以上５重量%以下、０．５重量%以上３重量%以下、０．５重量%以上２重量%以下、１重量%以上５重量%以下、１重量%以上３重量%以下、１重量%以上２重量%以下の量で含まれ得るし、これらの間の任意の範囲及び部分範囲を含み得る。
【0053】
上述のように、いくつかの態様では、第２のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖の一方又は両方が、バインダ溶液中に含まれ得る。例えば、バインダ溶液は、第１のポリマー鎖及び第２のポリマー鎖を含み得、第１のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖を含み得、又は第１のポリマー鎖、第２のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖を含み得る。さらに、種々の態様において、第１のポリマー鎖は、第２のポリマー鎖及び第３のポリマー鎖の各々とは異なり、第２のポリマー鎖は、第３のポリマー鎖とは異なることを理解されたい。各々のポリマー鎖として選択される特定のポリマーは、他のポリマー鎖として選択される特定のポリマー（複数可）に応じて異なり得る。いくつかの態様では、バインダ溶液は、第１のポリマー鎖としてＰＶＰを、第２のポリマー鎖としてＰＶＡを含み得る。いくつかの態様では、バインダ溶液は、第１のポリマー鎖としてＰＶＰを、第３のポリマー鎖としてＰＡＡを含み得る。いくつかの態様では、バインダ溶液は、第１のポリマー鎖としてＰＶＰを、第２のポリマー鎖としてＰＶＡを、かつ第３のポリマー鎖としてＰＡＡを含み得る。他のポリマー鎖の組み合わせも可能であり、想定されている。
【0054】
いくつかの態様では、熱可塑性バインダのポリマー（例えば、第１のポリマー鎖、第２のポリマー鎖、又は第３のポリマー鎖）は、水性バインダ溶液の総重量を基準として、５重量％以上２０重量％以下の総重量で含まれ得る。例えば、ポリマーの総重量は、水性バインダ溶液の総重量を基準にして、５重量％以上２０重量％以下、５重量％以上１９重量％以下、５重量％以上１８重量％以下、１０重量％以上２０重量％以下、１０重量％以上１９重量％以下、１０重量％以上１８重量％以下、１２重量％以上２０重量％以下、１２重量％以上１９重量％以下、１２重量％以上１８重量％以下であってよい。
【0055】
第１のポリマー鎖と第２のポリマー鎖若しくは第３のポリマー鎖とは、第１のポリマー鎖と第２のポリマー鎖若しくは第３のポリマー鎖との間の適切な程度の結合を可能にして、印刷後の処理中の取り扱いに適したグリーン体強度を有するグリーン体部品をもたらすような量で、バインダ溶液中に含まれ得る。加えて、ポリマー鎖は、バインダ溶液が約１センチポアズ（ｃＰ）～約４０ｃＰの粘度（レオメータによる粘度）を有するような量で含有されていてもよい。いくつかの態様では、バインダ溶液は、２ｃＰから４０ｃＰまで、２ｃＰから３５ｃＰまで、２ｃＰから３０ｃＰまで、２ｃＰから２５ｃＰまで、２ｃＰから２０ｃＰまで、２ｃＰから１５ｃＰまで、２ｃＰから１２ｃＰまで、４ｃＰから４０ｃＰまで、４ｃＰから３５ｃＰまで、４ｃＰから３０ｃＰまで、４ｃＰから２５ｃＰまで、４ｃＰから２０ｃＰまで、４ｃＰから１５ｃＰまで、４ｃＰから１２ｃＰまで、６ｃＰから４０ｃＰまで、６ｃＰから３５ｃＰまで、６ｃＰから３０ｃＰまで、６ｃＰから２５ｃＰまで、６ｃＰから２０ｃＰまで、６ｃＰから１５ｃＰまで、６ｃＰから１２ｃＰまで、８ｃＰから４０ｃＰまで、８ｃＰから３５ｃＰまで、８ｃＰから３０ｃＰまで、８ｃＰから２５ｃＰまで、８ｃＰから２０ｃＰまで、８ｃＰから１５ｃＰまで、８ｃＰから１２ｃＰまでの粘度を有し得るし、これらの間の任意の範囲及び部分範囲を含み得る。
【0056】
バインダ溶液は、熱可塑性バインダに加えて、バインダ媒体を含む。バインダ媒体は、例えば、少なくとも１種の水と、１種以上の非水溶媒とを含み得る。いくつかの態様では、水性バインダ溶液は、１気圧で１００℃より高く１７５℃以下の沸点を有する非水溶媒を含み得る。非水溶媒は一般に、粉末材料、熱可塑性バインダ、又は水性バインダ溶液中に含まれ得る他の添加剤と反応しないように、非反応性（例えば、不活性）であり得る。いくつかの態様では、非水溶媒は、ポリマー鎖のための溶媒であることに加えて、湿潤剤として作用することができ、バインダ媒体中の水の蒸発を遅らせ、その結果、堆積の信頼性を維持し得ると共に、印刷中のフラッシュ硬化（flash curing）のリスクを低減し得る。非水溶媒は、これに限定されるものではないが例示として、２－メトキシエタノール、ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、２－ブトキシエタノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、２－ブトキシエタノール、及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１つであってもよい。種々の態様において、非水溶媒は、２－ブトキシエタノール及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１つであってもよい。特定の非水溶媒は、熱可塑性バインダのポリマー鎖、及び水性バインダ溶液中に含まれ得る任意の他の添加剤に少なくとも部分的に基づいて選択され得る。
【0057】
１００℃を超える沸点を有する非水溶媒の使用を制限することにより、水性バインダ溶液の蒸気圧を増加させると共に、水性バインダ溶液の粘度及び浸透特性を維持しながら、必要な硬化エネルギーを低減することができると考えられる。しかしながら、１７５℃を超える沸点を有する溶媒は一般に、後硬化時間（post-curing time）を最大で５０％まで増加させることが分かつた。したがって、種々の態様では、非水溶媒は、１００℃より高く１７５℃以下、１２５℃より高く１７５℃以下、１５０℃より高く１７５℃以下、又は１６５℃より高く１７５℃以下の沸点を有し得るし、これらの間の任意の範囲及び部分範囲を含み得る。さらに、いくつかの態様では、水性バインダ溶液は、１気圧において２００℃より高い沸点、１９５℃より高い沸点、１９０℃より高い沸点、１８５℃より高い沸点、１８０℃より高い沸点、又は１７５℃より高い沸点を有する溶媒を含まない。
【0058】
非水溶媒の量を（例えば、２０重量％以下に）制限することにより、水性バインダ溶液が、従来のバインダ溶液と比較して相対的に短い浸透時間を有することが保証される。しかしながら、非水溶媒は、感熱紙上にパターンを形成する量（例えば、４重量％以上）で含まれるべきであり、プリントヘッドの健全性を監視することを可能にする。したがって、いくつかの態様において、非水溶媒は、水性バインダ溶液中に、水性バインダ溶液の総重量を基準にして４重量％以上２０重量％以下の量で含まれ得る。例えば、非水溶媒は、水性バインダ溶液中に、４重量％以上２０重量％以下、４重量％以上１８重量％以下、４重量％以上１６重量％以下、４重量％以上１４重量％以下、４重量％以上１２重量％以下、６重量％以上２０重量％以下、６重量％以上１８重量％以下、６重量％以上１６重量％以下、６重量％以上１４重量％以下、６重量％以上１２重量％以下、８重量％以上２０重量％以下、８重量％以上１８重量％以下、８重量％以上１６重量％以下、８重量％以上１４重量％以下、８重量％以上１２重量％以下、１０重量％以上２０重量％以下、１０重量％以上１８重量％以下、１０重量％以上１６重量％以下、１０重量％以上１４重量％以下、１０重量％以上１２重量％以下の量で含まれ得るし、これらの間の任意の範囲及び部分範囲を含み得る。
【0059】
いくつかの態様では、非水溶媒は、２－ブトキシエタノール及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも一方を含むことができると共に、非水溶媒は、水性バインダ溶液中に、水性バインダ溶液の総重量を基準にして、４重量％以上２０重量％以下、４重量％以上１８重量％以下、４重量％以上１６重量％以下、４重量％以上１４重量％以下、又は４重量％以上１２重量％以下の量で含まれ得る。
【0060】
いくつかの態様では、非水溶媒は、２－メトキシエタノール及び２－エトキシエタノールのうちの少なくとも一方を含むことができると共に、非水溶媒は、水性バインダ溶液中に、水性バインダ溶液の総重量を基準にして、１０重量％以上２０重量％以下、１０重量％以上１８重量％以下、１０重量％以上１６重量％以下、１０重量％以上１４重量％以下、又は１０重量％以上１２重量％以下の量で含まれ得る。
【0061】
いくつかの態様では、水性バインダ溶液は、任意選択で、熱可塑性バインダの粉末材料への塗布を促進し、粉末材料の濡れ性を改善し、水性バインダ溶液の表面張力を改良し得る添加剤などの、１種以上の添加剤を含み得る。任意の添加剤としては、界面活性剤、希釈剤、粘度調整剤、分散剤、安定剤、染料若しくは他の着色剤、又は当該技術分野で公知であり、使用されている他の添加剤が挙げられる。いくつかの態様では、水性バインダ溶液は、少なくとも１種の界面活性剤を含む。
【0062】
いくつかの態様では、界面活性剤は、濡れ速度を改善し、熱可塑性バインダと粉末との間の相互作用を媒介する。水性バインダ溶液中での使用に適した界面活性剤は、熱可塑性バインダ又は粉末材料の特性に応じて、イオン性（例えば、双イオン性、カチオン性、又はアニオン性）界面活性剤、又は非イオン性界面活性剤を含むことができる。種々の態様において、界面活性剤は、２－［４－（２，４，４－トリメチルペンタン－２－イル）フェノキシ］エタノール（例えば、ダウ ケミカル社から入手可能な「ＴＲＩＴＯＮ（登録商標）Ｘ－１００」）、ポリオキシエチレン（８０）ソルビタンモノオレエート（例えば、クローダアメリカ社から入手可能な「ＴＷＥＥＮ（登録商標）８０」）、ポリオキシエチレン－２３－ラウリルエーテル（例えば、クローダ アメリカ社から入手可能な「ＢＲＩＪ（登録商標）Ｌ２３」）、アルキレンオキシド共重合体（例えば、クローダ アドバンスド マテリアル社から入手可能な「ＨＹＰＥＲＭＥＲ（登録商標）ＫＤ２」）、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）、及び臭化ドデシルトリメチルアンモニウム（ＤＴＡＢ）、ポリプロポキシ第４級アンモニウムクロライド（例えば、エボニック インダストリーズ社から入手可能な「ＶＡＲＩＱＵＡＴ（登録商標）ＣＣ４２ＮＳ」）のうちの少なくとも１つであり得る。
【0063】
バインダ溶液中に界面活性剤を含有させることにより、バインダ溶液の表面張力が低下し、これによりバインダ溶液による粉末材料の濡れ性が向上する可能性があると考えられる。したがって、いくつかの態様では、界面活性剤は、バインダ溶液中に、バインダ溶液の総重量を基準にして、０．１重量％以上かつ２重量％以下、０．１重量％以上かつ１重量％以下、０．２５重量％以上かつ２重量％以下、又は０．２５重量％以上かつ１重量％以下の量で含まれ得るし、その中に含まれる任意の範囲及び部分範囲を含み得る。
【0064】
種々の態様において、バインダ媒体は水を含んでもよいし、水は、種々の態様において、溶液の残部（balance）を構成し得る。種々の態様において、水は、バインダ溶液の総重量を基準にして、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、又は８５重量％以上の量で存在し得る。
【0065】
さらに、種々の態様では、本明細書に記載の水性バインダ溶液を使用して形成されたグリーン体部品は、ｘ方向及びｙ方向の各印刷方向において、１０ＭＰａ以上のグリーン体強度を示し得る。本明細書で使用される「ｘ方向」とは、ｘ軸に沿った最大の寸法（例えば、長さ）を有する部分を指し、「ｙ方向」とはｙ軸に沿った最大の寸法（例えば、長さ）を有する部分を指す。本明細書で使用される「ｘ軸」とは、特に指定しない限り、図２に示すように、グリーン体部品が製造される造形プレートに対してプリントヘッドが移動する方向である。本明細書で使用される「ｙ軸」とは、グリーン体部品の各層がｘ－ｙ平面内に位置するように、ｘ軸に垂直な方向（図２に示す）である。「ｚ軸」は、図２に示すように、ｘ－ｙ平面に垂直な軸であり、層はｚ軸に沿って互いに積層される。例えば、グリーン体部品は、３点曲げ試験に従って測定して、１０ＭＰａ以上かつ２５ＭＰａ以下、１０ＭＰａ以上かつ２０ＭＰａ以下、１２ＭＰａ以上かつ２５ＭＰａ以下、又は１２ＭＰａ以上かつ２０ＭＰａ以下のグリーン体強度を示し得る。
【0066】
図１は、本明細書に記載の水性バインダ溶液を用いて、付加製造によって物品を製造するための方法１００の一態様を示すブロック図である。方法１００の態様の説明を容易にするために、方法１００を実行するために使用され得る付加製造装置２００の一態様を示すブロック図である図２を参照する。
【0067】
図１に示すように、方法１００は、部品を製造するために使用される粉末材料２０２の層を堆積させることから始まる（ブロック１０２）。種々の態様では、粉末材料２０２の層を、付加製造装置の作業面２０４上に堆積させる。粉末材料は、ニッケル合金、コバルト合金、コバルトクロム合金、鋳造合金、チタン合金、アルミニウム系材料、タングステン、ステンレス鋼などの金属粉末とすることができる。特定の態様に応じて、他の粉末材料が使用されてもよい。
【0068】
次に、方法１００は、水性バインダ溶液２０６を、部品の構造を表すパターンで粉末材料２０２の層に選択的に塗布することを続ける（ブロック１０４）。バインダ溶液２０６は、例えば、本明細書に記載のバインダ溶液の種々の態様のうちのいずれか１つであってもよい。種々の態様では、バインダ溶液２０６は、印刷される部品の層の表現を含むＣＡＤ設計に基づいてコントローラ２１０によって動作されるプリントヘッド２０８を使用して選択的に印刷されてもよい。
【0069】
種々の態様では、プリントヘッド２０８を制御するためのコントローラ２１０は、分散制御システム、又は、汎用コンピュータ若しくは特定用途向けデバイスを採用する任意の適切なデバイスを含むことができる。コントローラ２１０は一般に、プリントヘッド２０８の動作を制御するための１つ以上の命令を記憶するメモリ２１２を含むことができる。いくつかの態様では、メモリ２１２は、製造される部品の構造を表すＣＡＤ設計を記憶することができる。いくつかの態様では、ＣＡＤ設計は歪み補償を含む場合があり、したがって、ＣＡＤ設計は最終的な所望の部品の幾何学的形状と正確に一致しない場合がある。さらに、コントローラ２１０は、少なくとも１つのプロセッサ２１４（たとえば、マイクロプロセッサ）を含むことができ、メモリ２１２は、本明細書で説明する動作を制御するためにプロセッサ２１４によって実行可能な命令をまとめて記憶する１つ以上の有形で非一時的な機械可読媒体を含むことができる。
【0070】
バインダ溶液２０６が粉末材料２０２の層に選択的に塗布された後、バインダ溶液２０６中の熱可塑性バインダ２１６が、粉末粒子の外表面を少なくとも部分的に被覆し、それによってバインダ被覆粒子２１８を生成する。後述するように、熱可塑性バインダ２１６は、粉末材料２０２の層に印刷されたバインダ溶液２０６のパターンに従ってバインダ被覆粒子２１８を結合して、グリーン体部品の層を形成する。
【0071】
方法１００は、所望の数の層が印刷されるまで、粉末材料の層を堆積させる工程（ブロック１０２）と、バインダ溶液２０６を粉末材料の層に選択的に塗布する工程（ブロック１０４）とを繰り返して、層毎に部品を造形し続けることができる。バインダ溶液２０６の熱可塑性バインダ２１６は、連続する各層を結合し、印刷後の処理（例えば、搬送、検査、又は粉末除去（depowdering））中にグリーン体部品の構造の一体性が維持されるように、グリーン体部品にある程度の強度（例えば、グリーン体強度）を提供する。すなわち、バインダ溶液２０６の熱可塑性バインダ２１６によって提供されるグリーン体強度は、層内の粉末材料２０２の粒子間の結合を維持し、グリーン体部品の処理中及び印刷後の処理中に層の剥離を妨げる（例えば、抵抗する、又は防止する）。
【0072】
種々の態様では、方法１００は、熱可塑性バインダを硬化させることを続ける（ブロック１０６）。例えば、上述したように、バインダ溶液２０６は、熱可塑性バインダ２１６と少なくとも１つの溶媒との混合物であってもよい。種々の態様では、熱可塑性バインダ２１６の第１のポリマー鎖２２０及び第２のポリマー鎖２２２は、それぞれ、第１のポリマー鎖の第１の官能基と、第２のポリマー鎖の第２の官能基との間の相互作用を介して互いに結合されていてもよい。図１に示す態様は、第１のポリマー鎖２２０及び第２のポリマー鎖２２２を参照しているが、他のポリマー鎖（例えば、第３のポリマー鎖）も、それが存在する場合、熱可塑性バインダ２１６中の他のポリマー鎖と相互作用することができる。
【0073】
バインダ溶液２０６中の溶媒の一部は、バインダ溶液２０６の塗布（例えば、印刷）中に蒸発させ得るが、一定量の溶媒が粉末材料２０２の層内に残留する可能性がある。したがって、いくつかの態様では、バインダ溶液２０６は、溶媒を蒸発させ、印刷された層の効率的な結合を可能にし、それによってグリーン体部品を形成するのに適した温度で熱硬化させることができる。熱は、赤外線（ＩＲ）ランプ又は加熱プレートを使用してグリーン体部品に加えられてもよく、又はグリーン体部品をオーブン内に配置することによって加えられてもよい。
【0074】
未結合粒子（例えば、バインダ溶液２０６によって結合されていない粉末材料）は、ブロック１０６の硬化工程の前又は後に粉末層から除去されて、バインダ除去（debinding）及び焼結などの後処理工程のためのグリーン体部品を作製することができる。
【0075】
図１に示す態様では、方法１００は、熱可塑性バインダの一部分をグリーン体部品から除去（例えば、バインダ除去）して、ブラウン体部品を生成することを含む（ブロック１０８）。種々の態様では、バインダがグリーン体部品に強度（例えば、グリーン体強度）を提供し、焼結前に得られるブラウン体部品の取り扱い強度を改善するために、熱可塑性バインダの一部（すなわち、全部より少ない部分）だけが、グリーン体部品のバインダ除去中に除去される。
【0076】
ブロック１０８におけるバインダ除去の間、グリーン体部品は、熱可塑性バインダ２１６のポリマー鎖の一部を切断するために加熱される。例えば、グリーン体部品は、約６００℃以下、又は約４５０℃以下の温度に加熱されてもよい。いくつかの態様では、グリーン体部品は２５０℃～４５０℃の温度に加熱される。加熱は、例えば、酸素を含まない環境（例えば、真空、不活性雰囲気、又は両方の組み合わせ）で、又はセラミック部品の焼結の場合は空気中で行うことができる。バインダ除去が不活性雰囲気中で行われる態様では、アルゴン、窒素、又は別の実質的に不活性なガスを使用することができる。いくつかの態様では、最終的な圧密化部品を作製するために、バインダ除去工程が焼結工程と組み合わされてもよい。
【0077】
種々の態様によれば、ブロック１０８のバインダ除去工程は、熱可塑性バインダ２１６の約９５％より多くを除去するのに有効であり得る。例えば、熱可塑性バインダの総量の９５％以上、９６％以上、９７％以上、９８％以上、又は９９％以上が、バインダ除去中に除去される。いくつかの態様では、ブラウン体部品に残留する熱可塑性バインダ２１６の部分は、バインダ除去工程の前に存在した熱可塑性バインダの量の５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、又は１％以下である。いくつかの態様では、ブラウン体部品に残留する熱可塑性バインダ２１６の部分は、バインダ除去工程の前に存在しかつ焼結処理後の段階（例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金などについてブロック１１０に従って説明されるように、６００℃を超えて、より高い焼結温度に至る）で除去される熱可塑性バインダの量の０．０５％から２％まで、又は０．１％から１％までの範囲である。
【0078】
ブロック１０８におけるバインダ除去に続いて、方法１００は、ブラウン体部品を焼結して圧密化部品を形成することを続ける（ブロック１１０）。焼結の間、熱可塑性バインダの残りの部分（例えば、バインダ除去の間に形成されたオリゴマー）は、ブラウン体部品から除去されてもよく、金属粉末の粒子は圧密化されて圧密化部品を形成することができる。冷却後に、圧密化部品が例えば機械での使用に適したものとなり得るように、焼結によりブラウン体部品に強度及び一体性が付与される。
【0079】
いくつかの態様では、焼結は、熱可塑性バインダの残部が除去される予備焼結工程と、金属粉末粒子が圧密化される焼結工程とを含む２段階プロセスに従って実施されてもよい。いくつかの態様では、焼結は単一工程として実施されてもよい。焼結中、ブラウン体部品は、５００℃より高い温度、８００℃より高い温度、又は１０００℃より高い温度に加熱されてもよい。いくつかの態様では、熱は、特定の態様に応じて、ブラウン体部品を炉内に配置することによって、又はブラウン体部品をレーザビーム、電子ビーム、又は別の適切なエネルギー源などの集中エネルギー源に曝露することによって加えられてもよい。
【0080】
本明細書で説明されるように、散発的な噴射は部品品質の低下に繋がる可能性があるので、プリントヘッドの健全性を監視することは重要である。図３は、本明細書に記載の水性バインダ溶液を使用して付加製造プロセスのプリントヘッドを監視するための方法３００の態様を示すブロック図である。方法３００の態様の説明を容易にするために、方法３００を実行するために使用され得る図１に示される付加製造装置２００を示すブロック図である図４を参照する。
【0081】
図３に示すように、方法３００は、積層造形装置２００の作業面２０４上に感熱紙４００を配置することから始まる（ブロック３０２）。感熱紙４００は、特定の溶液と接触すると色が変化する顕色剤化合物を含有する材料で被覆されている。方法３００において使用され得る適切な感熱紙の市販例としては、Ｇｏｒｉｌｌａ Ｓｕｐｐｌｙ（登録商標）感熱紙、ＰＯＳ感熱紙、Ｍｅｔｈｄｉｃ感熱紙、Ａｌｌｉａｎｃｅ Ｓｕｐｐｌｙ感熱紙が挙げられる。
【0082】
次に、方法３００は、ブロック３０４で、感熱紙４００上に水性バインダ溶液２０６を塗布することを続ける。バインダ溶液２０６は、例えば、本明細書に記載のバインダ溶液の種々の態様のうちのいずれか１つであってもよい。いくつかの態様では、バインダ溶液２０６は、プリントヘッドの健全性（例えば、ノズルの清浄度）の評価を可能にする設計に基づいてコントローラ４１０によって動作されるプリントヘッド２０８を使用して選択的に印刷されてもよい。
【0083】
方法３００は、ブロック３０６で、バインダ溶液２０６を感熱紙４００上で室温において一定時間（例えば、１０分間）乾燥させることを続ける。
【0084】
方法３００は、ブロック３０８で、プリントヘッド２０８の健全性を判定するために感熱紙を評価することを続ける。例えば、散発的パターン、又は意図された設計と整合しないパターンは、さらに評価される必要があり得るプリントヘッド問題（例えば、ノズル詰まり）を示す場合がある。一般に、プリントヘッドには、数回のクリーニングサイクルが与えられ、ロバストな噴射及び本来のパターン形成を可能にする。
【0085】
本明細書で説明される種々の態様が方法１００及び３００を参照して説明されるが、本明細書で説明される水性バインダ溶液の態様は、当業者によって知られ、使用されている種々の方法と共に使用され得ることを理解されたい。特に、硬化及び焼結は、多数の異なる方法、多数の異なる工程、及び多数の異なる場所で達成され得る。
【実施例0086】
以下の実施例は、種々の態様を説明するために提供されるが、特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。特に指定しない限り、すべての部及びパーセンテージは重量によるものである。おおよその物性、特性、パラメータ等が、種々の実施例、比較例、並びに実施例及び比較例で使用した材料に関して以下に提供される。
【0087】
６つの実施例の水性バインダ溶液（サンプル１～６）及び２つの比較例の水性バインダ溶液（比較サンプルＡ及びＢ）が、水及び少なくとも１つの追加の共溶媒中で１つ以上のポリマー鎖の形態の熱可塑性バインダを混合することによって調製された。すべての配合物（比較サンプルＡ及びＢとサンプル１～６）は、主な溶媒として水を含んでいた。比較サンプルＡ及びサンプル１～３は、非水溶媒である２－ブトキシエタノールを含み、２－ブトキシエタノールは、１気圧における１７１℃の沸点、及び０． ８ｍｍＨｇの蒸気圧を有している。比較サンプルＢ及びサンプル４～６は、非水溶媒であるジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテル（ＤＰＧＤＭＥ）を含み、ＤＰＧＤＭＥは、１気圧における１７５℃の沸点、及び０． ６ｍｍＨｇの蒸気圧を有している。すべての配合物（比較サンプルＡ及びＢとサンプル１～６）は、第１のポリマー鎖としてポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を含み、第２のポリマー鎖としてポリ（ビニルアルコール)(ＰＶＡ)を含み、第３のポリマー鎖としてポリ（アクリル酸)(ＰＡＡ)を含んでいた。また、すべての配合物（比較サンプルＡ及びＢとサンプル１～６）は、界面活性剤であるトリトン－Ｘ（Triton-X）と、ＫＤ－２とを含んでいた。比較サンプルＡ及びＢとサンプル１～６の各々についての配合を、以下の表１に示す。
【0088】
【表1】
浸透速度を評価するために、Ｐｒａｘａｉｒ Ｔｒｕｆｏｒｍ ３１６－Ｌ００の粉末をペトリ皿に堆積させ、ＡｕｔｏＴａｐタップ密度分析器を使用して、粉末を含むペトリ皿を表面から約０． ５～１インチの位置で３３２回繰り返しタップダウンすることによって、サンプルを調製した。各サンプルについて、３滴のバインダ溶液の２０μＬの液滴が、粉末床上に分注され、ビデオを用いて観察されるか、又はストップウォッチを用いて時間が計測された。液滴の浸透時間は、バインダ溶液が最初に接触してから、光沢が消失するまで計測された。浸透時間（秒）を表１に報告する。
【0089】
円形のシリコーン型（４ｃｍ×０．４５ｃｍ）に金属粉末を充填し、バインダを加えてウェットブロックを作製することによって、グリーン体サンプルを調製した。サンプルを、通常のオーブン中で２００℃又は１７０℃で１時間硬化させた。冷却後、サンプルブロックを型から取り出し、さらなる研究に使用した。インストロン社製の３点試験機を用いて、グリーン体強度を測定した。グリーン体強度を表１に報告する。
【0090】
表１に示すように、それぞれ４重量％、６重量％、及び８重量％の２－ブトキシエタノールを含むサンプル１～３は、２重量％の２－ブトキシエタノールを含む比較サンプルＡと比較して同程度の浸透時間を有していた。それぞれ４重量％、６重量％、及び８重量％のＤＰＧＤＭＥを含むサンプル４～６は、２重量％のＤＰＧＤＭＥを含む比較サンプルＢと比較して同程度の浸透時間を有していた。
【0091】
ここで、図５～図１２を参照すると、４０μＬの比較サンプルＡ及びＢ（ＣＡ及びＣＢとして示される）と、サンプル１～６（Ｓ１～Ｓ６として示される）とを、毛細管に引き込み、「Ｘ」パターンで感熱紙上に塗布して、１０分間乾燥させた。図示するように、サンプル１～６の、それぞれ４重量％、６重量％、又は８重量％の非水溶媒を有する配合物は、感熱パターン上にパターンを形成した。比較サンプルＡ及びＢは、感熱紙を濡らしただけであり、感熱紙上にパターンを形成しなかつた。
【0092】
表１及び図５～図１２によって例示されるように、４重量％～２０重量％の非水溶媒を含む水性バインダ溶液は、４重量％未満の非水溶媒を含む水性バインダ溶液と比較して同等の浸透時間を有し、感熱紙上にパターンを形成する。
【0093】
本開示の態様の追加の態様は、以下の付記の主題によって提供される。
【0094】
（付記１）
付加製造に使用するための水性バインダ溶液であって、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖の少なくとも一方と、
１００°以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、
水と、を含み、
前記第１のポリマー鎖は、前記第２のポリマー鎖及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、前記第２のポリマー鎖は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、
水性バインダ溶液。
付加製造に使用するための水性バインダ溶液であって、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖の少なくとも一方と、
１００°以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、
水と、を含み、
前記第１のポリマー鎖は、前記第２のポリマー鎖及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、前記第２のポリマー鎖は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、
水性バインダ溶液。
【0095】
（付記２）
前記非水溶媒が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として６重量％以上１８重量％未満の量で前記水性バインダ溶液中に存在する、付記１に記載の水性バインダ溶液。
前記非水溶媒が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として６重量％以上１８重量％未満の量で前記水性バインダ溶液中に存在する、付記１に記載の水性バインダ溶液。
【0096】
（付記３）
前記非水溶媒が、２－メトキシエタノール、ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、２－ブトキシエタノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、２－ブトキシエタノール、及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１種を含む、付記１又は付記２に記載の水性バインダ溶液。
前記非水溶媒が、２－メトキシエタノール、ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、２－ブトキシエタノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、２－ブトキシエタノール、及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１種を含む、付記１又は付記２に記載の水性バインダ溶液。
【0097】
（付記４）
前記第１のポリマー鎖が、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の少なくとも一方を含む、付記１～付記３のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
前記第１のポリマー鎖が、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の少なくとも一方を含む、付記１～付記３のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
【0098】
（付記５）
前記第１のポリマー鎖が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下の量で存在する、付記１～付記４のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
前記第１のポリマー鎖が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下の量で存在する、付記１～付記４のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
【0099】
（付記６）
前記熱可塑性バインダが、前記第２のポリマー鎖を、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として０．５重量％以上７重量％以下の量で含む、付記１～付記５のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
前記熱可塑性バインダが、前記第２のポリマー鎖を、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として０．５重量％以上７重量％以下の量で含む、付記１～付記５のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
【0100】
（付記７）
前記熱可塑性バインダが、前記第３のポリマー鎖を、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として０．１重量％以上５重量％以下の量で含む、付記１～付記６のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
前記熱可塑性バインダが、前記第３のポリマー鎖を、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として０．１重量％以上５重量％以下の量で含む、付記１～付記６のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
【0101】
（付記８）
前記第２のポリマー鎖が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）、ポリビニルメチルエーテル無水マレイン酸（ＰＶＭＥ－ＭＡ）、及びそれらの誘導体のうちの少なくとも１種を含む、付記１～付記７のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
前記第２のポリマー鎖が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）、ポリビニルメチルエーテル無水マレイン酸（ＰＶＭＥ－ＭＡ）、及びそれらの誘導体のうちの少なくとも１種を含む、付記１～付記７のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
【0102】
（付記９）
前記第３のポリマー鎖が、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）、及びそれらの誘導体を含む、付記１～付記８のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
前記第３のポリマー鎖が、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）、及びそれらの誘導体を含む、付記１～付記８のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
【0103】
（付記１０）
前記水性バインダ溶液が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として０． １重量％以上２重量％以下の界面活性剤をさらに含む、付記１～付記９のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
前記水性バインダ溶液が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として０． １重量％以上２重量％以下の界面活性剤をさらに含む、付記１～付記９のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
【0104】
（付記１１）
前記水性バインダ溶液中に存在するポリマーの総重量が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下である、付記１～付記１０のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
前記水性バインダ溶液中に存在するポリマーの総重量が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下である、付記１～付記１０のいずれかに記載の水性バインダ溶液。
【0105】
（付記１２）
付加製造プロセスのプリントヘッドを監視する方法であって、
感熱紙を作業面上に配置することと、
前記感熱紙上に水性バインダ溶液を塗布することと、を含み、
前記水性バインダ溶液は、１００°以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、熱可塑性バインダと、を含み、
前記熱可塑性バインダは、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖の少なくとも一方と、を含み、
前記第１のポリマー鎖は、前記第２のポリマー鎖及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、前記第２のポリマー鎖は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、
方法。
付加製造プロセスのプリントヘッドを監視する方法であって、
感熱紙を作業面上に配置することと、
前記感熱紙上に水性バインダ溶液を塗布することと、を含み、
前記水性バインダ溶液は、１００°以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、熱可塑性バインダと、を含み、
前記熱可塑性バインダは、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖の少なくとも一方と、を含み、
前記第１のポリマー鎖は、前記第２のポリマー鎖及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、前記第２のポリマー鎖は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、
方法。
【0106】
（付記１３）
前記非水溶媒が、前記水性バインダ溶液中に、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として６重量％以上１８重量％未満の量で存在する、付記１２に記載の方法。
前記非水溶媒が、前記水性バインダ溶液中に、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として６重量％以上１８重量％未満の量で存在する、付記１２に記載の方法。
【0107】
（付記１４）
前記非水溶媒が、２－メトキシエタノール、ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、２－ブトキシエタノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、２－ブトキシエタノール、及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１種を含む、付記１２又は付記１３に記載の方法。
前記非水溶媒が、２－メトキシエタノール、ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、２－ブトキシエタノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、２－ブトキシエタノール、及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１種を含む、付記１２又は付記１３に記載の方法。
【0108】
（付記１５）
前記第１のポリマー鎖が、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の少なくとも一方を含む、付記１２～付記１４のいずれかに記載の方法。
前記第１のポリマー鎖が、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の少なくとも一方を含む、付記１２～付記１４のいずれかに記載の方法。
【0109】
（付記１６）
前記第１のポリマー鎖が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下の量で存在する、付記１２～付記１５のいずれかに記載の方法。
前記第１のポリマー鎖が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下の量で存在する、付記１２～付記１５のいずれかに記載の方法。
【0110】
（付記１７）
前記熱可塑性バインダが、前記第２のポリマー鎖を、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として０．５重量％以上７重量％以下の量で含む、付記１２～付記１６のいずれかに記載の方法。
前記熱可塑性バインダが、前記第２のポリマー鎖を、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として０．５重量％以上７重量％以下の量で含む、付記１２～付記１６のいずれかに記載の方法。
【0111】
（付記１８）
前記熱可塑性バインダが、前記第３のポリマー鎖を、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として０．１重量％以上５重量％以下の量で含む、付記１２～付記１７のいずれかに記載の方法。
前記熱可塑性バインダが、前記第３のポリマー鎖を、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として０．１重量％以上５重量％以下の量で含む、付記１２～付記１７のいずれかに記載の方法。
【0112】
（付記１９）
前記水性バインダ溶液中に存在するポリマーの総重量が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下である、付記１２～付記１８のいずれかに記載の方法。
前記水性バインダ溶液中に存在するポリマーの総重量が、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下である、付記１２～付記１８のいずれかに記載の方法。
【0113】
（付記２０）
付加製造の方法であって、
作業面上に粉末の層を堆積させることと、
熱可塑性バインダと、１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、水性バインダ溶液の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、を含む水性バインダ溶液を、部品の構造を表すパターンで前記粉末の層に選択的に塗布することであって、
前記熱可塑性バインダが、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖の少なくとも一方と、
１００°以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、
水と、を含み、
前記第１のポリマー鎖は、前記第２のポリマー鎖及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、前記第２のポリマー鎖は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、前記水性バインダ溶液を選択的に塗布することと、
前記第１のポリマー鎖を、前記第２のポリマー鎖及び前記第３のポリマー鎖の少なくとも一方と結合させて、グリーン体部品を形成することと、を含む方法。
付加製造の方法であって、
作業面上に粉末の層を堆積させることと、
熱可塑性バインダと、１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、水性バインダ溶液の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、を含む水性バインダ溶液を、部品の構造を表すパターンで前記粉末の層に選択的に塗布することであって、
前記熱可塑性バインダが、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖の少なくとも一方と、
１００°以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、
水と、を含み、
前記第１のポリマー鎖は、前記第２のポリマー鎖及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、前記第２のポリマー鎖は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、前記水性バインダ溶液を選択的に塗布することと、
前記第１のポリマー鎖を、前記第２のポリマー鎖及び前記第３のポリマー鎖の少なくとも一方と結合させて、グリーン体部品を形成することと、を含む方法。
【0114】
本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本開示の態様に様々な修正及び変形を行うことが可能であることが、当業者には明らかであろう。したがって、本開示は、それらが添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内に入ることを条件として、そのような修正及び変形を包含することが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【手続補正書】
【提出日】2023-11-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
付加製造に使用するための水性バインダ溶液（２０６）であって、
熱可塑性バインダ（２１６）であって、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖（２２０）と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖（２２２）及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方と、を含み、
前記第１のポリマー鎖（２２０）は、前記第２のポリマー鎖（２２２）及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、前記第２のポリマー鎖（２２２）は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、熱可塑性バインダ（２１６）と、
１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、
水と、
を含む水性バインダ溶液（２０６）。
熱可塑性バインダ（２１６）であって、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖（２２０）と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖（２２２）及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方と、を含み、
前記第１のポリマー鎖（２２０）は、前記第２のポリマー鎖（２２２）及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、前記第２のポリマー鎖（２２２）は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、熱可塑性バインダ（２１６）と、
１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、
水と、
を含む水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項2】
前記非水溶媒が、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として６重量％以上１８重量％未満の量で前記水性バインダ溶液（２０６）中に存在する、請求項１に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項3】
前記非水溶媒が、２－メトキシエタノール、ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、２－ブトキシエタノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、２－ブトキシエタノール、及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１種を含む、請求項１又は請求項２に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項4】
前記第１のポリマー鎖（２２０）が、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項5】
前記第１のポリマー鎖（２２０）が、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として５重量％以上２０重量％以下の量で存在する、請求項４に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項6】
前記熱可塑性バインダ（２１６）が、前記第２のポリマー鎖（２２２）を、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として０．５重量％以上７重量％以下の量で含む、請求項１に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項7】
前記熱可塑性バインダ（２１６）が、前記第３のポリマー鎖を、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として０．１重量％以上５重量％以下の量で含む、請求項６に記載の水性バインダ溶液（２０６）。
【請求項8】
付加製造プロセスのプリントヘッド（２０８）を監視する方法（３００）であって、
感熱紙（４００）を作業面（２０４）上に配置することと、
前記感熱紙（４００）上に水性バインダ溶液（２０６）を塗布することと、
を含み、
前記水性バインダ溶液（２０６）は、１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、熱可塑性バインダ（２１６）と、を含み、
前記熱可塑性バインダ（２１６）は、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖（２２０）と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖（２２２）及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方と、を含み、
前記第１のポリマー鎖（２２０）は、前記第２のポリマー鎖（２２２）及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、
前記第２のポリマー鎖（２２２）は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、
方法（３００）。
感熱紙（４００）を作業面（２０４）上に配置することと、
前記感熱紙（４００）上に水性バインダ溶液（２０６）を塗布することと、
を含み、
前記水性バインダ溶液（２０６）は、１００℃以上１７５℃以下の沸点を有し、前記水性バインダ溶液（２０６）の総重量を基準として４重量％以上２０重量％以下の非水溶媒と、熱可塑性バインダ（２１６）と、を含み、
前記熱可塑性バインダ（２１６）は、
５，０００ｇ／ｍｏｌ以上１５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第１のポリマー鎖（２２０）と、
１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第２のポリマー鎖（２２２）及び１，０００ｇ／ｍｏｌ以上５，０００ｇ／ｍｏｌ以下の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する第３のポリマー鎖のうちの少なくとも一方と、を含み、
前記第１のポリマー鎖（２２０）は、前記第２のポリマー鎖（２２２）及び前記第３のポリマー鎖の各々とは異なり、
前記第２のポリマー鎖（２２２）は、前記第３のポリマー鎖とは異なる、
方法（３００）。
【請求項9】
前記非水溶媒が、２－メトキシエタノール、ブタノール、２－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、２－ブトキシエタノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、２－ブトキシエタノール、及びジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテルのうちの少なくとも１種を含む、請求項８に記載の方法（３００）。
【請求項10】
前記第１のポリマー鎖（２２０）が、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）及びポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の少なくとも一方を含む、請求項８又は請求項９に記載の方法（３００）。
【外国語明細書】