JP7610438B2 - Method for improving strength of a molded object and method for manufacturing a reinforced molded object - Google Patents
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は、酸化物を含む造形物等の強度改善方法、及び、造形物の強度が改善された強化造形物の製造方法等に関する。 The present invention relates to a method for improving the strength of objects containing oxides, and a method for producing reinforced objects with improved strength.
鋳造は、溶融した金属を鋳型に注入して鋳物を製造する伝統的な金属加工法である。この鋳造に用いる硬性鋳型は、使用する結合材(粘結材)に応じて有機系と無機系があり、このうち無機系は、主に水ガラス系とセメント系がある。しかしながら、セメント系自硬性鋳型は、金属の鋳込み温度によっては、結合材に含まれる石膏が熱分解してガスが発生し、鋳物に欠陥が生じ、美観と機能が損なわれてしまう。また、この鋳型の製造は、模型や木型の作製が前工程として必須であるが、この前工程には時間とコストがかかる。そこで、鋳物の美観等が損なわれることなく、上記前工程が不要である鋳型の製造手段が望まれる。 Casting is a traditional metal processing method in which molten metal is poured into a mold to produce castings. The hardening molds used in this casting can be organic or inorganic, depending on the binder (caking agent) used; of these, the inorganic types are mainly water glass-based and cement-based. However, with cement-based self-hardening molds, depending on the pouring temperature of the metal, the gypsum contained in the binder can thermally decompose, generating gas, causing defects in the casting and impairing its aesthetics and functionality. In addition, the production of this mold requires the creation of a model or wooden pattern as a pre-process, but this pre-process is time-consuming and costly. Therefore, a method of manufacturing a mold that does not impair the aesthetics of the casting and does not require the above-mentioned pre-process is desired.
一方、近年、付加製造装置が、迅速かつ精密な成形手段として注目されている。この付加製造装置のうち、例えば、粉末積層成形装置は、粉末を平面の上に敷きならした後、上記粉末に水性バインダを噴射して粉末が硬化した硬化物を、垂直方向に順次積層して成形する装置である。この装置の特徴は、3次元CAD等で作成した立体成形体のデータを、多数の水平面に分割し、これらの水平面の形状を順次積層して、成形体を製造する点にある。上記装置を用いて成形体を製造することができれば、上記の前工程は不要となり、作業時間とコストを削減することができ得る。 Meanwhile, in recent years, additive manufacturing equipment has been attracting attention as a rapid and precise molding method. For example, one type of additive manufacturing equipment is a powder lamination molding equipment, which spreads powder on a flat surface, sprays an aqueous binder onto the powder, and then molds the hardened powder by stacking it vertically in layers. The feature of this equipment is that it divides the data of a three-dimensional molded body created using 3D CAD or the like into multiple horizontal planes, and the shapes of these horizontal planes are stacked in layers to produce a molded body. If molded bodies can be manufactured using the above equipment, the above pre-processing steps will be unnecessary, which could reduce work time and costs.
例えば、結合材噴射法(粉末積層成形法)に適した水硬性組成物として、珪砂、オリビン砂、及び人工砂等の耐火砂に、速硬セメントを15~50%配合して混練(混合)した材料に、水性バインダを加えて固化及び積層して成形体を得る技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。ここで、結合材噴射法とは、積載台(台座)の上に置いた粉体材料の所定の範囲に、インクジェット等のノズルを通して成形液を滴下又は噴霧して固化し、逐次、固化した層を積層して所望の形状を成形する方法である。 For example, a technology has been proposed for obtaining a compact by mixing refractory sand such as silica sand, olivine sand, and artificial sand with 15 to 50% fast-hardening cement as a hydraulic composition suitable for the binder jetting method (powder laminate molding method) and adding an aqueous binder to the mixture, which is then solidified and laminated (see, for example, Patent Document 1). Here, the binder jetting method is a method in which a molding liquid is dripped or sprayed through a nozzle such as an inkjet onto a specified area of powder material placed on a loading platform (pedestal) to solidify it, and the solidified layers are successively laminated to form the desired shape.
しかしながら、上記の材料を用いて作製した成形体は、早期強度発現性、特に曲げ強度が十分でないため欠損し易く、付加製造装置による成形技術の特徴である微細形状の付与や、微細形状を有する製品の安定供給が難しい場合がある。また、上記材料を用いて複雑な形状の鋳型等の成形体を製造した場合、製造後に収縮や膨張等の寸法変化が起きると、ひび割れが生じる場合があり、また、成形体の寸法が異なると、寸法を調整する作業が必要になる。さらには、成形後に残った水硬性組成物の未硬化の粉末を、成形体から除去する作業(デパウダー)が、容易であることが望まれている。 However, molded bodies made using the above materials are prone to chipping due to insufficient early strength development, especially bending strength, and it can be difficult to impart fine shapes, which are a feature of molding technology using additive manufacturing equipment, or to steadily supply products with fine shapes. In addition, when molded bodies of complex shapes such as casting molds are manufactured using the above materials, cracks may occur if dimensional changes such as shrinkage or expansion occur after manufacturing, and if the dimensions of the molded body differ, work to adjust the dimensions is necessary. Furthermore, it is desirable to be able to easily remove the unhardened powder of hydraulic composition remaining after molding from the molded body (de-powdering).
また、セラミックス粉末とバインダとを含む積層造形用粉体を用いて積層造形物を造形した後、積層造形物を高温で焼成する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。上記提案では、上記方法により適当なコア強度並びにその他の焼成された物理的及び化学的特性が付与された積層造形物が得られることが記載されている。 A method has also been proposed in which an additive manufacturing object is manufactured using an additive manufacturing powder containing a ceramic powder and a binder, and then the additive manufacturing object is fired at a high temperature (see, for example, Patent Document 2). The proposal states that the method produces an additive manufacturing object that has appropriate core strength and other fired physical and chemical properties.
しかしながら、上記技術によっても、例えば、曲げ強度が10MPa以上の高強度化等といった、積層造形物の機械的強度に関する近年の要求レベルを十分に満足させるには不十分であり、なお改善の余地がある。 However, even the above techniques are insufficient to fully satisfy recent requirements for the mechanical strength of additive manufacturing products, such as bending strength of 10 MPa or more, and there is still room for improvement.
本発明は、このような事情に照らし、造形物の強度改善方法を提供することを目的とする。 In light of these circumstances, the present invention aims to provide a method for improving the strength of a molded object.
また、本発明は、造形物の強度が改善された強化造形体の製造方法を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing reinforced objects with improved strength.
本発明者らは、鋭意検討の結果、以下に示す造形物の強度改善方法及び強化造形体の製造方法を新規に見出し、上記各方法により上記目的を達成できることを見出して、本発明を完成するに至った。 As a result of extensive research, the inventors have discovered the following new methods for improving the strength of a molded object and for manufacturing a reinforced molded object, and have found that the above-mentioned objects can be achieved by each of the above methods, thus completing the present invention.
すなわち、本発明は、次の各記載の態様を含む。 That is, the present invention includes the following aspects:
項1.Si、Al、Ca、Zr、Ti、Fe、Cr、及び、Mgからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物を含む造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(1)、
上記工程(1)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(2)、
上記工程(2)で処理された造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(3)、及び、
上記工程(3)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(4)を含み、
上記工程(2)又は上記工程(4)の少なくとも1つは1000℃以上の加熱処理である、造形物の強度改善方法。
Item 1. A step (1) of impregnating a shaped object containing an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ca, Zr, Ti, Fe, Cr, and Mg with at least one silica-containing liquid containing a silica sol solution or an alkyl silicate solution;
A step (2) of subjecting the shaped object treated in the step (1) to a heat treatment at 800° C. or higher;
A step (3) of impregnating the shaped object treated in the step (2) with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution; and
The method includes a step (4) of subjecting the shaped object treated in the step (3) to a heat treatment at 800° C. or higher,
A method for improving the strength of a shaped object, wherein at least one of the steps (2) and (4) is a heat treatment at 1000° C. or higher.
項2.上記造形物は、付加製造装置により製造された造形物である、項1に記載の造形物の強度改善方法。 Item 2. The method for improving the strength of a molded object according to Item 1, wherein the molded object is manufactured by an additive manufacturing device.
項3.上記造形物は、造形物全体に対して、上記酸化物を50質量%以上含む、項1又は2に記載の強度改善方法。 Item 3. The strength improvement method according to item 1 or 2, wherein the shaped object contains 50% by mass or more of the oxide relative to the entire shaped object.
項4.上記工程(1)における含浸処理は、5~120秒間で行われる、項1~3のいずれか1項に記載の強度改善方法。 Item 4. The strength improvement method according to any one of items 1 to 3, in which the impregnation treatment in step (1) is carried out for 5 to 120 seconds.
項5.上記アルキルシリケート溶液におけるアルキルシリケートは、2量体以上のアルキルシリケートである、項1~4のいずれか1項に記載の強度改善方法。 Item 5. The strength improvement method according to any one of items 1 to 4, wherein the alkyl silicate in the alkyl silicate solution is a dimer or higher alkyl silicate.
項6.上記アルキルシリケート溶液におけるアルキルシリケートは、5量体以上のアルキルシリケートである、項1~4のいずれか1項に記載の強度改善方法。 Item 6. The strength improvement method according to any one of items 1 to 4, wherein the alkyl silicate in the alkyl silicate solution is an alkyl silicate having a pentamer or more.
項7.上記工程(2)における加熱処理は、2000℃以下である、項1~6のいずれか1項に記載の強度改善方法。 Item 7. The strength improvement method according to any one of items 1 to 6, wherein the heat treatment in step (2) is at 2000°C or less.
項8.上記工程(4)における加熱処理は、2000℃以下である、項1~7のいずれか1項に記載の強度改善方法。 Item 8. The strength improvement method according to any one of items 1 to 7, wherein the heat treatment in step (4) is at 2000°C or less.
項9.さらに、
上記工程(4)で処理された造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(5)、及び、
上記工程(5)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(6)を含む、項1~8のいずれか1項に記載の強度改善方法。
Item 9. Furthermore,
A step (5) of impregnating the shaped object treated in the step (4) with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution; and
9. The strength improving method according to any one of items 1 to 8, further comprising a step (6) of subjecting the shaped object treated in the step (5) to a heat treatment at 800° C. or higher.
項10.上記工程(6)における加熱処理は、2000℃以下である、項9に記載の強度改善方法。 Item 10. The strength improvement method according to Item 9, wherein the heat treatment in step (6) is at 2000°C or less.
項11.上記造形物が鋳型に用いられる、項1~10のいずれか1項に記載の強度改善方法。 Item 11. The strength improvement method according to any one of items 1 to 10, in which the shaped object is used as a casting mold.
項12.Si、Al、Ca、Zr、Ti、Fe、Cr、及び、Mgからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物を含む造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(1)、
上記工程(1)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(2)、
上記工程(2)で処理された造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(3)、及び、
上記工程(3)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(4)を含み、
上記工程(2)又は上記工程(4)の少なくとも1つは1000℃以上の加熱処理である、強化造形物の製造方法。
Item 12. A step (1) of impregnating a shaped object containing an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ca, Zr, Ti, Fe, Cr, and Mg with at least one silica-containing liquid containing a silica sol solution or an alkyl silicate solution;
A step (2) of subjecting the shaped object treated in the step (1) to a heat treatment at 800° C. or higher;
A step (3) of impregnating the shaped object treated in the step (2) with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution; and
The method includes a step (4) of subjecting the shaped object treated in the step (3) to a heat treatment at 800° C. or higher,
A method for producing a reinforced object, wherein at least one of the steps (2) and (4) is a heat treatment at 1000°C or higher.
本発明の造形物の強度改善方法を用いることにより、造形物の強度、寸法安定性、及び加熱時のガスの発生を改善することが可能となる。 By using the method for improving the strength of a molded object of the present invention, it is possible to improve the strength, dimensional stability, and gas generation during heating of the molded object.
また、本発明の強化造形物の製造方法を用いることにより、強度が高く、寸法安定性が良く、加熱時のガスの発生が抑制された造形物を簡便、確実に得ることが可能となる。 In addition, by using the method for manufacturing reinforced objects of the present invention, it is possible to easily and reliably obtain objects that have high strength, good dimensional stability, and suppressed gas generation when heated.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。 The following describes in detail the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments.
<造形物>
本発明における造形物は、Si、Al、Ca、Zr、Ti、Fe、Cr、及び、Mgからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物を含む。
<Sculpture>
The shaped article in the present invention contains an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ca, Zr, Ti, Fe, Cr, and Mg.
上記造形物は、例えば、上記酸化物を含む粒子(以下、母材粒子ともいう。)を含む造形用粉体を用いて造形することができる。例えば、母材粒子と接着成分とを含む造形用粉体を調製し、この造形用粉体(積層造形用粉体等)を用いて造形物(積層造形物等)を造形する。上記母材粒子は、上記粒子に水が接触したときに水和反応(典型的には水和物の生成や水酸化物の生成)が起きるものでもよいし、水和反応が起こらない、あるいは起こったとしても上記粒子の表面の微視的な範囲のみに限定されるものでもよく、これらの混合物でもよい。上記母材粒子は、造形対象である造形物の母材を構成する成分である。また、造形物に含まれるSi、Al、Ca、Zr、Ti、Fe、Cr、及び、Mgからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物は、上記母材粒子に含まれる場合に限られず、上記酸化物が造形用粉体に添加や混合等で含まれてもよい。 The above-mentioned object can be formed, for example, using a powder for forming containing particles containing the above-mentioned oxide (hereinafter also referred to as base material particles). For example, a powder for forming containing base material particles and an adhesive component is prepared, and a model (layered model, etc.) is formed using this powder for forming (powder for layered modeling, etc.). The base material particles may be particles that undergo a hydration reaction (typically the generation of hydrates or hydroxides) when water comes into contact with the particles, or particles that do not undergo a hydration reaction, or even if they do, they may be limited to a microscopic range on the surface of the particles, or a mixture of these. The base material particles are components that constitute the base material of the object to be formed. In addition, the oxide containing at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ca, Zr, Ti, Fe, Cr, and Mg contained in the object is not limited to being contained in the base material particles, and the oxide may be added or mixed into the powder for forming.
上記酸化物は、特に制限されないが、例えば、カルシウムアルミネート(Ca-Al-O)、カルシウムシリケート(Ca-Si-O)、ムライト(Al-Si-O)、Al2O3、ZrO2、ZrSiO4、SiO2、Fe2O3、FeO、Fe3O4、クロマイト(Cr-Fe-Mg-O)、オリビン(Mg-Fe-Si-O)、スピネル(MgAl2O4)、TiO2等をあげることができる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The oxide is not particularly limited, and examples thereof include calcium aluminate (Ca-Al-O), calcium silicate (Ca-Si-O), mullite (Al-Si-O), Al 2 O 3 , ZrO 2 , ZrSiO 4 , SiO 2 , Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , chromite (Cr-Fe-Mg-O), olivine (Mg-Fe-Si-O), spinel (MgAl 2 O 4 ), TiO 2, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
上記母材粒子の材質や性状について、上記酸化物を含む粒子であれば、特に制限はない。例えば、上記母材粒子は、珪酸ジルコニウム、ムライト、アルミナ、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム、疎水性フュームドシリカ、砂、速硬セメント、セメント、珪石微粉末等の無機粒子、有機粒子及び有機無機複合粒子であり得る。 There are no particular limitations on the material or properties of the base particles, so long as they contain the oxide. For example, the base particles may be inorganic particles such as zirconium silicate, mullite, alumina, blast furnace slag, fly ash, silica fume, hydrophobic fumed silica, sand, rapid hardening cement, cement, and silica fine powder, organic particles, and organic-inorganic composite particles.
上記母材粒子の形状は、例えば、球形、楕円形、非球形等であってもよい。母材粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、例えば、1μm以上であって、かつ、200μm以下であり得る。上記母材粒子の平均粒子径は、成形性等の観点からは、例えば、5μm以上、10μm以上、20μm以上、30μm以上、40μm以上とすることができる。また、上記母材粒子の平均粒子径は、例えば、200μm以下であり、140μm以下、120μm以下、100μm以下、80μm以下であってもよい。 The shape of the base material particles may be, for example, spherical, elliptical, non-spherical, etc. The average particle size of the base material particles is not particularly limited, but may be, for example, 1 μm or more and 200 μm or less. From the viewpoint of moldability, the average particle size of the base material particles may be, for example, 5 μm or more, 10 μm or more, 20 μm or more, 30 μm or more, or 40 μm or more. In addition, the average particle size of the base material particles may be, for example, 200 μm or less, 140 μm or less, 120 μm or less, 100 μm or less, or 80 μm or less.
なお、本明細書中において、「平均粒子径」とは、特記しない限り、レーザ散乱・回折法に基づく粒度分布測定装置に基づいて測定した粒度分布における積算値50%での粒子径、すなわち50%体積平均粒子径(D50径)を意味するものとする。 In this specification, unless otherwise specified, "average particle size" refers to the particle size at 50% of the cumulative value in the particle size distribution measured using a particle size distribution measuring device based on the laser scattering/diffraction method, i.e., the 50% volume average particle size (D50 size).
造形用粉体における上記母材粒子の含有量は、特に制限はない。上記母材粒子の含有量は、積層造形用粉体の全量100質量部において、例えば、60質量部以上、70質量部以上、80質量部以上、85質量部以上、90質量部以上、並びに、例えば、99質量部以下、98質量部以下、97質量部以下とすることができる。 The content of the base material particles in the powder for modeling is not particularly limited. The content of the base material particles can be, for example, 60 parts by mass or more, 70 parts by mass or more, 80 parts by mass or more, 85 parts by mass or more, 90 parts by mass or more, and, for example, 99 parts by mass or less, 98 parts by mass or less, 97 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of the powder for layered modeling.
上記母材粒子としての上記砂は、耐火砂であれば、特に制限されず、珪砂、オリビン砂、ジルコン砂、クロマイト砂、アルミナ砂、及び人工砂等から選ばれる1種以上等をあげることができる。 The sand used as the base material particles is not particularly limited as long as it is fireproof sand, and examples of the sand include one or more types selected from silica sand, olivine sand, zircon sand, chromite sand, alumina sand, and artificial sand.
上記母材粒子としての上記速硬セメントは、早期強度発現性のさらなる向上のため任意成分として含むことができる。上記速硬セメントは、好ましくは、JIS R 5210に準拠して測定した凝結(始発)が30分以内である速硬セメン卜、又は止水セメントである。なお、速硬セメント等の市販品は、スーパージェットセメント(太平洋セメント社製)、ジェットセメント(住友大阪セメント社製)、ライオンシスイ(登録商標、住友大阪セメント社製)、又はデンカスーパーセメント(デンカ社製)等をあげることができる。なかでも、石膏を含有する速硬セメントは、少量の石膏の含有で、早期強度発現性が向上するため好ましい。 The above rapid-setting cement as the base particles can be included as an optional component to further improve early strength development. The above rapid-setting cement is preferably a rapid-setting cement whose initial setting time measured in accordance with JIS R 5210 is within 30 minutes, or a water-stopping cement. Examples of commercially available products such as rapid-setting cement include Super Jet Cement (manufactured by Taiheiyo Cement Corporation), Jet Cement (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.), Lion Shisui (registered trademark, manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.), and Denka Super Cement (manufactured by Denka Co., Ltd.). Among these, rapid-setting cement containing gypsum is preferred because the inclusion of a small amount of gypsum improves early strength development.
上記速硬セメントの含有率は、早期強度発現性を向上させ、鋳型等として使用する際にガスの発生を少なくするため、上記造形液の固形分全体を100質量%として、好ましくは0~50質量%、より好ましくは0~30質量%、さらに好ましくは5~20質量%である。 The content of the rapid hardening cement is preferably 0 to 50% by mass, more preferably 0 to 30% by mass, and even more preferably 5 to 20% by mass, based on 100% by mass of the total solid content of the molding liquid, in order to improve early strength development and reduce gas generation when used as a mold, etc.
上記母材粒子としての上記セメントは、任意成分として含むことができる。上記セメントは、JIS R 5210に準拠して測定した凝結の始発が3時間30分以内であれば、成形から3時間後の早期強度発現性が高いため好ましく、凝結の始発は1時間以内がより好ましい。上記造形液中のセメントの含有率は、早期強度発現性の向上のため上記造形液の固形分全体を100質量%として、好ましくは0~50質量%、より好ましくは0~30質量%、さらに好ましくは0~20質量%である。 The above-mentioned cement as the base material particles can be included as an optional component. If the initial setting of the above-mentioned cement measured in accordance with JIS R 5210 is within 3 hours and 30 minutes, it is preferable because the early strength development 3 hours after molding is high, and it is more preferable that the initial setting of the cement is within 1 hour. The content of the cement in the above-mentioned molding liquid is preferably 0 to 50% by mass, more preferably 0 to 30% by mass, and even more preferably 0 to 20% by mass, based on the total solid content of the above-mentioned molding liquid as 100% by mass, in order to improve the early strength development.
上記セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、エコセメン卜、高炉セメント、フライアッシュセメント、及びセメントクリンカー粉末から選ばれる1種以上等をあげることができる。なお、本発明では、セメントクリンカー粉末もセメントに含める。 The above cement may be one or more selected from ordinary Portland cement, high-early-strength Portland cement, moderate-heat Portland cement, low-heat Portland cement, white Portland cement, ecocement, blast-furnace cement, fly ash cement, and cement clinker powder. In the present invention, cement clinker powder is also included in the term cement.
また、上記セメント中の珪酸カルシウムの含有率は、セメント全体を100質量%として、好ましくは25質量%以上である。上記含有率が25質量%以上あれば、材齢1日以後の強度発現性が高い。また長期強度発現性が必要な場合、上記含有率は、好ましくは45質量%以上である。 The calcium silicate content in the cement is preferably 25% by mass or more, with the entire cement being 100% by mass. If the content is 25% by mass or more, the strength development is high even after one day of age. If long-term strength development is required, the content is preferably 45% by mass or more.
上記接着成分として、水溶性接着成分、非水溶性接着成分があり、水溶性接着成分として、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、多糖類等を主体として構成された水溶性接着成分等があげられる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、本明細書において、水溶性接着成分とは、液温90℃の水100質量部に接着成分2質量部を添加し4時間攪拌したときに、上記接着成分の全部若しくは一部が溶解することで、上記接着成分を溶解した水溶液が水よりも高い粘性を発現する樹脂粒子をいう。上記水溶性接着成分は、水を含む造形液と混合した際、水に溶解して母材粒子同士等を接着する成分である。 The adhesive components include water-soluble adhesive components and water-insoluble adhesive components. Examples of water-soluble adhesive components include water-soluble adhesive components mainly composed of thermoplastic resins, thermosetting resins, polysaccharides, etc. These may be used alone or in combination of two or more. In this specification, the water-soluble adhesive component refers to resin particles that, when 2 parts by mass of the adhesive component are added to 100 parts by mass of water at a liquid temperature of 90°C and stirred for 4 hours, all or part of the adhesive component dissolves, and the aqueous solution in which the adhesive component is dissolved exhibits a higher viscosity than water. The water-soluble adhesive component is a component that dissolves in water when mixed with a modeling liquid containing water and bonds base material particles together, etc.
また、本明細書において、主体として構成されるとは、当該構成物全体に占める上記物の割合(上記物の純度)が、質量基準で50%以上、好ましくは90%以上、95%以上、97%以上、98%以上、99%以上であることをいう。 In addition, in this specification, being mainly composed means that the proportion of the above substance in the entire composition (purity of the above substance) is 50% or more by mass, preferably 90% or more, 95% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more.
上記熱可塑性樹脂として、例えば、ビニルアルコール系樹脂(PVA)、イソブチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等をあげることができる。 Examples of the thermoplastic resin include vinyl alcohol resin (PVA), isobutylene resin, polyamide resin, polyester resin, etc.
上記ビニルアルコール系樹脂は、主たる繰返し単位としてビニルアルコール単位を含む樹脂である。上記樹脂において、全繰返し単位のモル数に占めるビニルアルコール単位のモル数の割合は、通常は50%以上であり、65%以上、75%以上、85%以上であってもよい。全繰返し単位が実質的にビニルアルコール単位から構成されていてもよい。ビニルアルコール系樹脂として、ビニルアルコール単位以外の繰返し単位の種類は、特に限定されず、例えば、酢酸ビニル単位等であり得る。 The vinyl alcohol resin is a resin containing vinyl alcohol units as the main repeating units. In the resin, the ratio of the number of moles of vinyl alcohol units to the number of moles of all repeating units is usually 50% or more, and may be 65% or more, 75% or more, or 85% or more. All repeating units may be substantially composed of vinyl alcohol units. The type of repeating unit other than the vinyl alcohol unit in the vinyl alcohol resin is not particularly limited, and may be, for example, a vinyl acetate unit.
上記ビニルアルコール系樹脂として、例えば、カルボキシル基変性ビニルアルコール系樹脂、スルホン酸基変性ビニルアルコール系樹脂、リン酸基変性ビニルアルコール系樹脂等のアニオン変性ビニルアルコール系樹脂、カチオン変性ビニルアルコール系樹脂、又は、エチレン、長鎖アルキル基を有するビニルエーテル、ビニルエステル、(メタ)アクリルアミド、アルファオレフィン等を共重合した変性ビニルアルコール系樹脂等をあげることができる。 Examples of the vinyl alcohol resin include anion-modified vinyl alcohol resins such as carboxyl group-modified vinyl alcohol resins, sulfonic acid group-modified vinyl alcohol resins, and phosphate group-modified vinyl alcohol resins, cation-modified vinyl alcohol resins, and modified vinyl alcohol resins copolymerized with ethylene, vinyl ethers having long-chain alkyl groups, vinyl esters, (meth)acrylamide, alpha olefins, etc.
上記ビニルアルコール系樹脂の重合度について、特に制限されないが、例えば、100~5000、好ましくは500~3000であり得る。 The degree of polymerization of the vinyl alcohol resin is not particularly limited, but may be, for example, 100 to 5,000, and preferably 500 to 3,000.
上記イソブチレン系樹脂は、イソブチレンの単独重合体であってもよいし、イソブチレンと他の単量体との共重合体であるイソブチレン共重合体であってもよい。イソブチレン共重合体において、イソブチレンと共重合する他の単量体としては特に限定されない。例えば、エチレン性二重結合を有するモノマー等をあげることができる。 The isobutylene resin may be a homopolymer of isobutylene, or an isobutylene copolymer, which is a copolymer of isobutylene and another monomer. In the isobutylene copolymer, the other monomer that is copolymerized with isobutylene is not particularly limited. For example, a monomer having an ethylenic double bond may be mentioned.
上記エチレン性二重結合を有するモノマーとしては、例えば、(無水)マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、(無水)フタル酸、(無水)イタコン酸等のエチレン性不飽和カルボン等をあげることができる。化学変性したイソブチレン共重合体を用いてもよい。 Examples of monomers having an ethylenic double bond include ethylenically unsaturated carboxylic acids such as maleic acid (anhydride), acrylic acid, methacrylic acid, phthalic acid (anhydride), and itaconic acid (anhydride). Chemically modified isobutylene copolymers may also be used.
上記イソブチレン共重合体の分子量については、特に制限されないが、例えば、3×103~2×105、好ましくは5×103~1.7×105等であり得る。 The molecular weight of the isobutylene copolymer is not particularly limited, but may be, for example, 3×10 3 to 2×10 5 , and preferably 5×10 3 to 1.7×10 5 , and the like.
上記ポリアミド系樹脂としては、例えば、ポリカプロアミド(ナイロン-6)等のナイロンを化学変性した水溶性ナイロン等をあげることができる。 Examples of the polyamide resin include water-soluble nylons that are chemically modified nylons such as polycaproamide (nylon-6).
上記ポリエステル系樹脂としては、例えば、親水性基を有する成分がポリエステル中に共重合成分として導入された水溶性ポリエステル等をあげることができる。 The polyester resin may be, for example, a water-soluble polyester in which a component having a hydrophilic group is introduced as a copolymer component into the polyester.
熱硬化性樹脂として、例えば、メラミン系樹脂等をあげることができる。 Examples of thermosetting resins include melamine-based resins.
上記メラミン系樹脂として、例えば、メラミンとアルデヒドとの重合反応によって得られるメラミン樹脂、メラミン樹脂の形成に用いられる単量体又はその初期重合体と他の単量体又はその初期重合体との共重合体樹脂等をあげることができる。メラミン樹脂において、メラミンと重合するアルデヒドとしては特に限定されない。例えば、メラミンとホルムアルデヒドとの重合反応によって得られるメラミン樹脂等をあげることができる。 Examples of the melamine-based resin include melamine resin obtained by polymerization reaction between melamine and aldehyde, and copolymer resin of a monomer or its prepolymer used to form melamine resin and another monomer or its prepolymer. In the melamine resin, the aldehyde polymerized with melamine is not particularly limited. For example, melamine resin obtained by polymerization reaction between melamine and formaldehyde can be mentioned.
上記多糖類として、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、アラビアゴム、キサンタンゴム、カードラン、澱粉、デキストリン、グルコマンナン、アガロース、カラギナン、グアーガム、ローカストビーンガム、トラガントガム、クインシードガム、プルラン、寒天、コンニャクマンナン等の天然高分子化合物等をあげることができる。 Examples of the polysaccharides include cellulose derivatives such as hydroxypropyl methylcellulose, hydroxyethyl methylcellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose, and natural polymeric compounds such as gum arabic, xanthan gum, curdlan, starch, dextrin, glucomannan, agarose, carrageenan, guar gum, locust bean gum, tragacanth gum, quince seed gum, pullulan, agar, and konjac mannan.
また、その他の水溶性接着成分として、例えば、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸ナトリウム部分中和物、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピロリドンの共重合体、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムの共重合体、アルギン酸ナトリウム、スクロース、デキストロース、フルクトース、ラクトース、ゼラチン等を主体として構成された水溶性接着成分等をあげることができる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Other water-soluble adhesive components include, for example, water-soluble adhesive components mainly composed of polyethylene glycol, partially neutralized sodium polyacrylate, polyvinylpyrrolidone, copolymers of polyvinylpyrrolidone, sodium polyacrylate, copolymers of sodium polyacrylate, sodium alginate, sucrose, dextrose, fructose, lactose, gelatin, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
上記水溶性接着成分が粒子状の場合の平均粒子径は、特に制限されるものではないが、水溶性接着成分の平均粒子径は、通常は0.1μm以上であり、好ましくは1μm以上である。水溶性接着成分の平均粒子径の上限は、通常250μm以下とすることが適当であり、好ましくは200μm以下である。 When the water-soluble adhesive component is particulate, the average particle size is not particularly limited, but the average particle size of the water-soluble adhesive component is usually 0.1 μm or more, and preferably 1 μm or more. The upper limit of the average particle size of the water-soluble adhesive component is usually 250 μm or less, and preferably 200 μm or less.
上記造形用粉体における上記接着成分の含有量は、特に制限はない。接着成分の含有量は、積層造形用粉体の全量100質量部において、例えば、1質量部以上、2質量部以上、3質量部以上、5質量部以上、8質量部以上、並びに、例えば、40質量部以下、20質量部以下、10質量部以下とすることができる。 The content of the adhesive component in the powder for layered manufacturing is not particularly limited. The content of the adhesive component can be, for example, 1 part by mass or more, 2 parts by mass or more, 3 parts by mass or more, 5 parts by mass or more, 8 parts by mass or more, and, for example, 40 parts by mass or less, 20 parts by mass or less, 10 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of the powder for layered manufacturing.
上記水溶性接着成分において、なかでも、ポリビニルアルコール系樹脂として、例えば、ポリ酢酸ビニルの部分ケン化物又は完全ケン化物であり、ケン化度は、より高い早期強度発現性が得られるため、好ましくは85~90モル%であるものが好適に用いることができる。 Among the above water-soluble adhesive components, the polyvinyl alcohol resin is preferably a partially or completely saponified product of polyvinyl acetate, and the degree of saponification is preferably 85 to 90 mol %, since this provides higher early strength development.
また、上記造形用粉体において、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂/上記母材粒子の質量比は、例えば、0.005~0.20であることが好ましい。上記比が上記範囲にあれば、デパウダー性が高い。なお、上記比は、好ましくは0.01~0.15、より好ましくは0.015~0.10である。 In addition, in the above-mentioned modeling powder, the mass ratio of polyvinyl alcohol resin to the above-mentioned base material particles is preferably, for example, 0.005 to 0.20. If the above ratio is within the above range, the de-powdering property is high. The above ratio is preferably 0.01 to 0.15, and more preferably 0.015 to 0.10.
また、上記ポリビニルアルコール系樹脂が粒径の場合の平均粒径(メディアン径、D50)は、高い曲げ強度が得られるため、好ましくは10~150μm、より好ましくは30~90μmである。また、上記ポリビニルアルコール系樹脂は、無機結合材と混合粉砕して粒度を調整すれば、より細かくなって均質に混合でき、水硬性組成物の早期強度発現性がより高まる。 In addition, the average particle size (median diameter, D50) of the polyvinyl alcohol resin is preferably 10 to 150 μm, more preferably 30 to 90 μm, in order to obtain high bending strength. In addition, if the polyvinyl alcohol resin is mixed and ground with an inorganic binder to adjust the particle size, it can be made finer and mixed homogeneously, and the early strength development of the hydraulic composition is further improved.
さらに、上記ポリビニルアルコール系樹脂は、例えば、粉体の状態で上記酸化物及び後述の砂と混合して用いるか、又は、後述の水に溶解して用いてもよい。 Furthermore, the polyvinyl alcohol resin may be used, for example, in a powder form, mixed with the oxide and sand described below, or dissolved in water described below.
また、上記造形物は、造形物全体100質量部に対して、例えば、前記酸化物を50質量部以上含むことが好ましく、60質量部以上、70質量部以上、80質量部以上、85質量部以上、90質量部以上であってもよい。 Furthermore, the above-mentioned shaped object preferably contains, for example, 50 parts by mass or more of the oxide relative to 100 parts by mass of the entire shaped object, and may be 60 parts by mass or more, 70 parts by mass or more, 80 parts by mass or more, 85 parts by mass or more, or 90 parts by mass or more.
また、上記造形用粉体において、本発明の作用効果を損なわない範囲で、上記酸化物以外の無機系粉体、分散剤、増粘剤、印刷助剤等の、三次元立体造形用粉体に用いられ得る公知の添加剤を用いることがきる。 In addition, in the above-mentioned modeling powder, known additives that can be used in powders for three-dimensional modeling, such as inorganic powders other than the above-mentioned oxides, dispersants, thickeners, printing aids, etc., can be used within a range that does not impair the effects of the present invention.
上記酸化物以外の上記無機系粉体は、例えば、窒化物、炭化物、硫化物等であり、SiC、Si3N4、AlN等から選ばれる1種以上等をあげることができる。 The inorganic powder other than the oxide is, for example, a nitride, a carbide, a sulfide, etc., and examples thereof include one or more types selected from SiC, Si 3 N 4 , AlN, etc.
上記酸化物以外の上記無機系粉体の形状は、例えば、球形、楕円形、非球形等であってもよい。上記無機系粉体の平均粒径(メディアン径、D50)は、特に限定されないが、例えば、1μm以上であって、かつ、200μm以下であり得る。上記無機系粉体の平均粒子径は、成形性等の観点からは、例えば、5μm以上、10μm以上、20μm以上、30μm以上、40μm以上とすることができる。また、上記無機系粉体の平均粒子径は、例えば、200μm以下であり、140μm、120μm、100μm、80μm、60μm以下であってもよい。 The shape of the inorganic powder other than the oxide may be, for example, spherical, elliptical, non-spherical, etc. The average particle size (median diameter, D50) of the inorganic powder is not particularly limited, but may be, for example, 1 μm or more and 200 μm or less. From the viewpoint of moldability, the average particle size of the inorganic powder may be, for example, 5 μm or more, 10 μm or more, 20 μm or more, 30 μm or more, or 40 μm or more. The average particle size of the inorganic powder may be, for example, 200 μm or less, and may be 140 μm, 120 μm, 100 μm, 80 μm, or 60 μm or less.
上記造形用粉体の調製方法は特に限定されない。例えば、プリミックス等の周知の混合方法を用いて、造形用粉体に含まれる各成分を混合することができる。上記成分を混合する態様は特に限定されず、例えば、全成分を一度に混合してもよく、適宜設定した順序で混合してもよい。 The method for preparing the powder for molding is not particularly limited. For example, the components contained in the powder for molding can be mixed using a well-known mixing method such as premixing. The manner in which the components are mixed is not particularly limited. For example, all the components may be mixed at once, or they may be mixed in an appropriately set order.
上記造形用粉体は、典型的には水を含む造形液と混合される態様で、造形物の造形に用いられる。 The above modeling powder is typically mixed with a modeling liquid containing water and used to model objects.
上記造形液に用いられる溶媒は、水を含む溶媒が好ましい。上記溶媒としては、例えば、純水、超純水、イオン交換水(脱イオン水)、蒸留水等をあげることができる。上記造形液は、必要に応じて、水と均一に混合し得る有機溶剤、例えば、低級アルコール、低級ケトン等をさらに含有してもよい。通常は、造形液に含まれる溶媒の40体積%以上が水であることが好ましく、50体積%以上、典型的には50~100体積%が水であることがより好ましい。かかる造形液は、造形時に三次元立体造形用粉体100質量部に対して、例えば、20質量部~80質量部、典型的には40質量部~60質量部の比率で混合され得る。 The solvent used in the modeling liquid is preferably a solvent containing water. Examples of the solvent include pure water, ultrapure water, ion-exchanged water (deionized water), and distilled water. The modeling liquid may further contain an organic solvent that can be mixed uniformly with water, such as a lower alcohol or a lower ketone, as necessary. Usually, it is preferable that 40% or more of the solvent contained in the modeling liquid is water, and more preferably 50% or more, typically 50 to 100% by volume is water. Such a modeling liquid can be mixed at a ratio of, for example, 20 to 80 parts by weight, typically 40 to 60 parts by weight, per 100 parts by weight of the powder for three-dimensional modeling during modeling.
上記造形液は、本発明の作用効果を損なわない範囲で、例えば、染料、有機顔料、無機顔料、湿潤剤、流量増加剤等の造形液に用いられ得る公知の添加剤を、必要に応じてさらに含有することができる。上記添加剤の含有量は、その添加目的に応じて適宜設定することができる。 The modeling liquid may further contain, as necessary, known additives that can be used in modeling liquids, such as dyes, organic pigments, inorganic pigments, wetting agents, and flow rate enhancers, within the scope of the present invention. The content of the additives may be appropriately set depending on the purpose of their addition.
上記造形用粉体を用いて造形物を造形する方法としては、特に限定されない。例えば、造形用粉体を用いて粉体の層を形成した後、上記層における所定領域に水を含む造形液を供給することにより、造形物が造形され得る。この造形は、例えば、造形対象となる造形物に対応する三次元データ等に基づいて立体を造形する3Dプリンタを用いて行われ得る。上記3Dプリンタは、例えば、水を含む造形液を滴下するインクジェットと、造形用粉体が配置される裁置台とを有し得る。 The method of forming a model using the modeling powder is not particularly limited. For example, a model can be formed by forming a layer of powder using the modeling powder and then supplying a modeling liquid containing water to a predetermined area of the layer. This modeling can be performed, for example, using a 3D printer that forms a solid object based on three-dimensional data corresponding to the model to be formed. The 3D printer can have, for example, an inkjet that drips modeling liquid containing water, and a table on which the modeling powder is placed.
上記造形する方法は、例えば、下記の操作1~3を繰り返すことで、層状固形物を順次積層して造形物を造形することができ得る。
・操作1:上記造形用粉体を、造形対象となる造形物の各層に対応する厚さ、例えば、0.01mm~0.5mmとなるように、裁置台上に積層する。
・操作2:積層された造形用粉体(堆積物)のうち硬化すべき部分に対して、インクジェットヘッドから水を含む造形液を滴下する。そして上記滴下部分に含まれる水溶性接着成分を溶解して母材粒子間を接着することで、層状固形物を形成する。
・操作3:裁置台を鉛直下方に上記層状固形物の各層に対応する厚さの分だけ下降させる。
In the above-mentioned molding method, for example, the following steps 1 to 3 are repeated to sequentially stack layered solids to form a shaped object.
Operation 1: The above-mentioned molding powder is layered on a mounting table so as to have a thickness corresponding to each layer of the object to be molded, for example, 0.01 mm to 0.5 mm.
Operation 2: A modeling liquid containing water is dropped from an inkjet head onto the part of the layered modeling powder (deposit) that should be cured. The water-soluble adhesive component contained in the dropped part is dissolved to bond the base material particles together, forming a layered solid.
Operation 3: The table is lowered vertically downward by an amount corresponding to the thickness of each layer of the layered solid material.
上記操作後、硬化されなかった造形用粉体を最終的に取り除くことで、造形物の造形が完了する。上記造形物は、溶解した水溶性接着成分により多数の母材粒子が接着されて形成されたものであり、多孔質構造を有し得る。造形後、得られた造形物を自然乾燥してもよい。乾燥時間としては特に限定されないが、例えば、1.5時間~24時間程度、好ましくは15時間~20時間である。 After the above operations, the unhardened modeling powder is finally removed to complete the modeling of the object. The model is formed by adhering a large number of base material particles with the dissolved water-soluble adhesive component, and may have a porous structure. After modeling, the obtained model may be naturally dried. There is no particular limit to the drying time, but it is, for example, about 1.5 hours to 24 hours, and preferably 15 hours to 20 hours.
上記造形体を造形する付加製造装置として、特に制限されるものではないが、例えば、結合剤噴射式粉末積層成形装置であるスリーディーシステム社製ProJet660Pro、ExOne社製S-Max、Voxeljet社製VX4000、シーメット社製SCM-1800等をあげることができる。 Additive manufacturing equipment for producing the above-mentioned shaped body is not particularly limited, but examples include binder injection type powder lamination molding equipment such as ProJet 660 Pro manufactured by 3D Systems, S-Max manufactured by ExOne, VX4000 manufactured by Voxeljet, and SCM-1800 manufactured by Seemet.
<造形物の強度改善方法>
本発明の造形物の強度改善方法は、
Si、Al、Ca、Zr、Ti、Fe、Cr、及び、Mgからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物を含む造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(1)、
上記工程(1)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(2)、
上記工程(2)で処理された造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(3)、及び、
上記工程(3)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(4)を含み、
上記工程(2)又は上記工程(4)の少なくとも1つは1000℃以上の加熱処理である。
<Method for improving the strength of a molded object>
The method for improving strength of a shaped object of the present invention comprises the steps of:
A step (1) of impregnating a shaped object containing an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ca, Zr, Ti, Fe, Cr, and Mg with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution;
A step (2) of subjecting the shaped object treated in the step (1) to a heat treatment at 800° C. or higher;
A step (3) of impregnating the shaped object treated in the step (2) with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution; and
The method includes a step (4) of subjecting the shaped object treated in the step (3) to a heat treatment at 800° C. or higher,
At least one of the above step (2) or the above step (4) is a heat treatment at 1000° C. or higher.
上記工程(1)は、上記造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(以下、「含浸工程(1)」ともいう。)である。 The above-mentioned step (1) is a step of impregnating the above-mentioned shaped object with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution (hereinafter, also referred to as "impregnation step (1)").
上記シリカ含有液は、無水珪酸のナノレベルの超微粒子が分散したコロイド溶液であるシリカゾル溶液、及び単量体以外のアルキルシリケート溶液から選ばれる1種以上である。このうち、シリカゾル溶液の分散媒体は、水又は水溶性の有機溶媒であり、アルキルシリケート溶液の分散媒体は、水溶性の有機溶媒である。分散溶媒の中でも、上記造形物との反応が進行せず、造形物の寸法変化が小さいことから有機溶媒が好ましい。 The silica-containing liquid is at least one selected from a silica sol solution, which is a colloidal solution in which ultrafine particles of silicic anhydride at the nano level are dispersed, and a non-monomer alkyl silicate solution. Of these, the dispersion medium of the silica sol solution is water or a water-soluble organic solvent, and the dispersion medium of the alkyl silicate solution is a water-soluble organic solvent. Among the dispersion solvents, organic solvents are preferred because they do not react with the above-mentioned molded object and cause little dimensional change in the molded object.
上記アルキルシリケートのアルキル基は、入手が容易なため、例えば、メチル基、エチル基、又はイソプロピル基等をあげることができる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The alkyl group of the alkyl silicate is easily available, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, and an isopropyl group. These may be used alone or in combination of two or more.
上記アルキルシリケート溶液におけるアルキルシリケートは、2量体以上のアルキルシリケートであることが好ましい。上記アルキルシリケート溶液から単量体のアルキルシリケートを除くのは、単量体のアルキルシリケート溶液で浸透処理した造形物の曲げ強度は低く、表面が指で削れるためである。さらには、造形物の強度をより高くする観点から、上記アルキルシリケート溶液におけるアルキルシリケートは、5量体以上のアルキルシリケートであることが好ましい。 The alkyl silicate in the alkyl silicate solution is preferably a dimer or higher alkyl silicate. Monomeric alkyl silicate is excluded from the alkyl silicate solution because the bending strength of a molded object impregnated with a monomeric alkyl silicate solution is low and the surface can be scratched with fingers. Furthermore, from the viewpoint of increasing the strength of the molded object, the alkyl silicate in the alkyl silicate solution is preferably a pentamer or higher alkyl silicate.
上記シリカ含有液の25℃における粘性は、造形物中への浸透性を高めるため、好ましくは50mPa・s以下であり、より好ましくは40mPa・sであり、さらに好ましくは30mPa・sである。 The viscosity of the silica-containing liquid at 25°C is preferably 50 mPa·s or less, more preferably 40 mPa·s, and even more preferably 30 mPa·s, in order to enhance the penetration into the molded object.
上記含浸工程(1)は、特に制限されないが、例えば、造形物に、シリカ含有液をスプレー又は塗布したり、造形物をシリカ含有液に浸漬したりすればよい。シリカ含有液の浸透深さは、好ましくは0.4~10.0mmである。浸透深さが0.4mm未満では、造形物の曲げ強度が低く、表面状態は不良であり、10.0mmを超えると、浸透に時間がかかるため製造効率が低下する。なお、シリカ含有液の浸透深さは、より好ましくは、0.5~6mmである。なお、浸透深さは、含浸処理後(さらには加熱処理後)の造形物を、ダイヤモンドカッターで切断して、断面におけるシリカの含浸領域を測定して上記浸透深さとした。上記含浸領域は、肉眼、マイクロスコープ、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡を用いて判別した。 The impregnation step (1) is not particularly limited, but may be, for example, spraying or applying a silica-containing liquid to the molded object, or immersing the molded object in the silica-containing liquid. The penetration depth of the silica-containing liquid is preferably 0.4 to 10.0 mm. If the penetration depth is less than 0.4 mm, the bending strength of the molded object is low and the surface condition is poor, and if it exceeds 10.0 mm, it takes a long time for penetration, resulting in a decrease in manufacturing efficiency. The penetration depth of the silica-containing liquid is more preferably 0.5 to 6 mm. The penetration depth was determined by cutting the molded object after the impregnation treatment (and further after the heat treatment) with a diamond cutter and measuring the silica impregnated area on the cross section. The impregnated area was determined with the naked eye, a microscope, an optical microscope, and a scanning electron microscope.
シリカ含有液の浸透時間は、好ましくは5~120秒である。浸透時間が5秒未満では、浸透が充分でなく、120秒を超えても浸透が飽和する傾向にある。なお、シリカ含有液の浸漬時間は、より好ましくは、10~100秒である。また、シリカ含有溶液を浸透させた後の造形物は、成形体中のシリカ含有溶液の拡散を促進するため、6時間~2日間静置するとよい。 The permeation time of the silica-containing liquid is preferably 5 to 120 seconds. If the permeation time is less than 5 seconds, the permeation is insufficient, and if it exceeds 120 seconds, the permeation tends to become saturated. The immersion time of the silica-containing liquid is more preferably 10 to 100 seconds. In addition, it is recommended that the molded product after permeation with the silica-containing solution be left to stand for 6 hours to 2 days to promote the diffusion of the silica-containing solution in the molded product.
上記工程(2)は、上記工程(1)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(以下、「加熱工程(2)」ともいう。)である。 The above step (2) is a step of subjecting the molded object processed in the above step (1) to a heat treatment at 800°C or higher (hereinafter also referred to as "heating step (2)").
上記加熱工程(2)は、造形物の大きさ等によるため、特に制限されないが、例えば、造形物を、電気炉中で2~10時間かけて800~2000℃まで昇温して、上記温度を30分~2時間保持した後、さらに2~10時間かけて室温まで降温する加熱方法等をあげることができる。造形物は500℃以上に加熱すると、セメントが水和反応した鉱物の結合水やポリビニルアルコールはほとんどが揮発し、さらに高温で加熱するほど揮発分は減少する。一方、造形物は2000℃を越える温度で加熱すると溶融する場合がある。また、造形物の加熱温度は850~1800℃、900~1600℃、950~1400℃、1000~1200℃であり得る。 The heating step (2) is not particularly limited as it depends on the size of the object, but examples include a heating method in which the object is heated to 800-2000°C in an electric furnace over 2-10 hours, held at the temperature for 30 minutes to 2 hours, and then cooled to room temperature over a further 2-10 hours. When the object is heated to 500°C or higher, most of the bound water of the minerals and polyvinyl alcohol resulting from the hydration reaction of the cement volatilizes, and the volatile content decreases the higher the temperature is heated. On the other hand, the object may melt if heated to a temperature above 2000°C. The heating temperature of the object may be 850-1800°C, 900-1600°C, 950-1400°C, or 1000-1200°C.
加熱工程(2)は、電気炉や燃焼炉を用いて行うことが一般的だが、それらに限らない。例えば、鋳造においては溶湯に接することで造形物が加熱される現象が生じる。 The heating step (2) is generally performed using an electric furnace or a combustion furnace, but is not limited to these. For example, in casting, the object heats up when it comes into contact with the molten metal.
上記工程(3)は、上記工程(2)で処理された造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(以下、「含浸工程(3)」ともいう。)である。 The above step (3) is a step of impregnating the shaped object treated in the above step (2) with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution (hereinafter, also referred to as "impregnation step (3)").
上記含浸工程(3)は、含浸工程(1)に準じて、適宜、同様に行うことができる。 The above impregnation step (3) can be carried out in the same manner as impregnation step (1) as appropriate.
上記工程(4)は、上記工程(3)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(以下、「加熱工程(4)」ともいう。)である。 The above step (4) is a step of subjecting the molded object processed in the above step (3) to a heat treatment at 800°C or higher (hereinafter also referred to as "heating step (4)").
上記加熱工程(4)は、加熱工程(2)に準じて、適宜、同様に行うことができる。 The heating step (4) can be carried out in the same manner as the heating step (2) as appropriate.
ただし、上記工程(2)又は上記工程(4)の少なくとも1つは1000℃以上の加熱処理である。上記構成を有することにより、例えば、曲げ強度が10Mpa以上の強度にすることができる。 However, at least one of the above steps (2) or (4) is a heat treatment at 1000°C or higher. By having the above configuration, for example, the bending strength can be made 10 MPa or higher.
また、上記工程(1)~工程(4)に加えて、さらにその後に上記工程(4)で処理された造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(以下、「含浸工程(5)等ともいう。)、及び、上記工程(5)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(以下、「加熱工程(6)等」ともいう。)を順次複数含むことができ得る。(さらに含浸工程(7)と過熱工程(8)、さらには、含浸工程(9)と過熱工程(10)さらには、含浸工程(11)と過熱工程(12)等。)含浸工程(5)等及び加熱工程(6)等は、上記工程(1)~(4)に準じて、適宜、同様に行うことができる。 In addition to the above steps (1) to (4), the method may further include a step of impregnating the shaped object treated in step (4) with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution (hereinafter also referred to as "impregnation step (5) etc."), and a step of heating the shaped object treated in step (5) at 800°C or higher (hereinafter also referred to as "heating step (6) etc."). (Furthermore, impregnation step (7) and heating step (8), impregnation step (9) and heating step (10), impregnation step (11) and heating step (12), etc.) The impregnation step (5) etc. and heating step (6) etc. may be appropriately performed in the same manner as the above steps (1) to (4).
また、上記工程(1)~(4)(含浸工程(5)と加熱工程(6)等を含む場合も)に加えて、各工程の前後に、800℃未満の過熱工程や乾燥工程等を適宜含むことができる。 In addition to the above steps (1) to (4) (including the impregnation step (5) and the heating step (6)), steps such as a heating step at less than 800°C and a drying step can be included before and after each step.
<強化造形物の製造方法>
本発明の強化造形物の製造方法は、
Si、Al、Ca、Zr、Ti、Fe、Cr、及び、Mgからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物を含む造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(1)、
上記工程(1)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(2)、
上記工程(2)で処理された造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(3)、及び、
上記工程(3)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(4)を含み、
上記工程(2)又は上記工程(4)の少なくとも1つは1000℃以上の加熱処理である。
<Method of manufacturing reinforced object>
The method for producing a reinforced shaped object of the present invention comprises the steps of:
A step (1) of impregnating a shaped object containing an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ca, Zr, Ti, Fe, Cr, and Mg with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution;
A step (2) of subjecting the shaped object treated in the step (1) to a heat treatment at 800° C. or higher;
A step (3) of impregnating the shaped object treated in the step (2) with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution; and
The method includes a step (4) of subjecting the shaped object treated in the step (3) to a heat treatment at 800° C. or higher,
At least one of the above step (2) or the above step (4) is a heat treatment at 1000° C. or higher.
本発明の製造方法における強化造形物とは、上記工程(1)~(4)を含む方法により、造形物の強度が改善されたものをいう。 In the manufacturing method of the present invention, a reinforced object is an object whose strength has been improved by a method including the above steps (1) to (4).
上記工程(1)~(4)は、上述の強度改善方法における上記工程(1)~(4)(さらに、含浸工程(5)と加熱工程(6)等を含む場合も)に準じて、適宜、同様に行うことができる。 The above steps (1) to (4) can be carried out appropriately in the same manner as the above steps (1) to (4) in the above-mentioned strength improvement method (which may further include an impregnation step (5) and a heating step (6), etc.).
本発明について、以下に実施例をあげて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。 The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
〔実施例1~7、比較例1~10〕
付加製造装置として結合剤噴射式粉末積層成形装置(商品名:ProJet160Pro、スリーディーシステムズ社製)を用いて、断面寸法が縦16mm、横10mm、及び長さ80mmの試験体(成形体)を造形して、各処理を行った後に、各測定・評価に用いた。表1に使用材料を示す。なお、当該装置のノズルからの水量設定値は成形体の内部(core)で88%、外部(shell)で122%とした。
[Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 10]
A binder injection type powder lamination molding machine (product name: ProJet160Pro, manufactured by 3D Systems) was used as an additive manufacturing device to mold a test body (molded body) with a cross-sectional dimension of 16 mm in length, 10 mm in width, and 80 mm in length. After performing each treatment, the test body was used for each measurement and evaluation. The materials used are shown in Table 1. The water amount setting value from the nozzle of the device was 88% in the inside (core) of the molded body and 122% in the outside (shell).
(粉体A)
上記表1における粉体Aとして、下記(1)のカルシウムアルミネート、(2)エスパール、(3)セラビーズ、(4)セラビーズ粉砕物を、重量比で0.3:1:1:0.7で混合した混合物を100質量%として、(5)ポリビニルアルコールを2質量%混合して得られた付加製造装置用水硬性組成物を用いた。
(Powder A)
As the powder A in Table 1 above, a hydraulic composition for additive manufacturing devices was used, which was obtained by mixing the following (1) calcium aluminate, (2) Espearl, (3) Cerabeads, and (4) ground Cerabeads in a weight ratio of 0.3:1:1:0.7 to obtain 100 mass% mixture, and adding 2 mass% of (5) polyvinyl alcohol.
(1)カルシウムアルミネート
非晶質のカルシウムアルミネートの試製品として、CaO/Al2O3のモル比は2.2、ガラス化率は95%以上、及びブレーン比表面積は2710cm2/gであるものを使用した。D50は24μmであった。
(1) Calcium aluminate As a sample of amorphous calcium aluminate, one having a CaO/Al 2 O 3 molar ratio of 2.2, a vitrification rate of 95% or more, and a Blaine specific surface area of 2710 cm 2 /g was used. D50 was 24 μm.
(2)エスパール
エスパール#180L(山川産業社製、アルミナ系球状低膨張骨材)を使用した。化学組成を下記表に示す。D50は75μmであった。
(2) Espearl Espearl #180L (manufactured by Yamakawa Sangyo Co., Ltd., alumina-based spherical low-expansion aggregate) was used. The chemical composition is shown in the table below. D50 was 75 μm.
(3)セラビーズ
ナイガイセラビーズ#1450(伊藤忠セラテック社製、ムライト結晶からなる人工セラミック砂)を使用した。化学組成を下記表に示す。
(3) Cerabeads Naigai Cerabeads #1450 (manufactured by Itochu Ceratec Co., Ltd., artificial ceramic sand made of mullite crystals) was used. The chemical composition is shown in the table below.
(4)セラビーズ粉砕物
前記ナイガイセラビーズをボールミルで粉砕した粉体であり、D50は30μmであった。
(4) Crushed Cerabeads The above-mentioned NAIGAI Cerabeads were crushed in a ball mill to produce a powder having a D50 of 30 μm.
(5)ポリビニルアルコール
品番22-88 S1(PVA217SS、クラレ社製)を使用した。ケン化度は87~89%、平均粒径(D50)は60μmで、94μmより大きい粒子の含有率は29%、及び77μmより大きい粒子の含有率は47質量%であり、10%径(D10)は25μm、及び90%径(D90)は121μmである。
(5) Polyvinyl alcohol Part number 22-88 S1 (PVA217SS, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was used. The degree of saponification was 87 to 89%, the average particle size (D50) was 60 μm, the content of particles larger than 94 μm was 29%, and the content of particles larger than 77 μm was 47% by mass, the 10% diameter (D10) was 25 μm, and the 90% diameter (D90) was 121 μm.
(シリカ液B)
上記表1におけるシリカ液Bとして、イソプロピルアルコール分散シリカゾル(日産化学社製、IPA-ST)を使用した。化学組成等を下記に示す。
・固形分wt% :30wt%
・粒子径 :10~15nm
・25℃における粘度:1.0~20.0mPa・s
・水分 :2%以下
(Silica Liquid B)
Silica sol dispersed in isopropyl alcohol (IPA-ST, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was used as the silica liquid B in Table 1. The chemical composition and the like are shown below.
・Solid content wt%: 30wt%
・Particle size: 10-15nm
Viscosity at 25°C: 1.0 to 20.0 mPa·s
- Moisture content: 2% or less
得られた成形体に対し、表4の各種条件で試験を実施した。 The obtained molded bodies were subjected to tests under the various conditions shown in Table 4.
<実施例、比較例の各処理条件>
・実施例1 含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理100℃→含浸処理→加熱処理100℃→含浸処理→加熱処理1100℃
・実施例2 含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理1100℃
・実施例3 含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理1100℃
・実施例4 含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理1100℃
・実施例5 含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理1100℃
・実施例6 含浸処理→加熱処理800℃→含浸処理→加熱処理1100℃
・実施例7 含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理800℃
・比較例1 含浸処理→加熱処理100℃
・比較例2 含浸処理→加熱処理100℃→含浸処理→加熱処理100℃→含浸処理→加熱処理100℃
・比較例3 含浸処理→加熱処理100℃→含浸処理→加熱処理100℃→含浸処理→加熱処理1100℃
・比較例4 含浸処理→加熱処理1100℃
・比較例5 含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理100℃
・比較例6 含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理100℃→含浸処理→加熱処理100℃
・比較例7 含浸処理→加熱処理1100℃→含浸処理→加熱処理100℃→含浸処理→加熱処理100℃→含浸処理→加熱処理100℃
・比較例8 含浸処理→加熱処理800℃
・比較例9 含浸処理→加熱処理1500℃
・比較例10 未処理の成形体
<Processing conditions in Examples and Comparative Examples>
Example 1: Impregnation treatment → Heat treatment at 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 1100°C
Example 2: Impregnation treatment → Heat treatment at 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 1100°C
Example 3: Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C
Example 4: Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C
Example 5: Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C
Example 6: Impregnation treatment → Heat treatment at 800°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 1100°C
Example 7: Impregnation treatment → Heat treatment at 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 800°C
Comparative Example 1: Impregnation treatment → Heat treatment 100°C
Comparative Example 2: Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C
Comparative Example 3: Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 1100°C
Comparative Example 4: Impregnation treatment → Heat treatment 1100°C
Comparative Example 5: Impregnation treatment → Heat treatment at 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C
Comparative Example 6: Impregnation treatment → Heat treatment at 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C
Comparative Example 7: Impregnation treatment → Heat treatment at 1100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C → Impregnation treatment → Heat treatment at 100°C
Comparative Example 8: Impregnation treatment → Heat treatment at 800°C
Comparative Example 9: Impregnation treatment → Heat treatment 1500°C
Comparative Example 10: Untreated molded body
※各処理の内容
含浸処理は、シリカ含有液を十分に満たした容器に、成形体を全体が浸るように置き、60秒間静置した後、シリカ含有液から成形体を取り出して24時間乾燥させた。例えば、100℃加熱処理の場合は、100℃に設定した乾燥機(東京理化機械社製、型番:LTI-600SD)に成形体を入れて24時間静置した後、乾燥機の電源を切り、室温まで徐冷した。加熱温度が800℃以上の加熱の場合は、台車昇降式高温大気炉(ネムス社製、型番:WUD70×70×70-2Z2-12)を用いて、徐々にトップ温度まで昇温し、各トップ温度で1時間保持した後、室温まで徐冷した。昇温及び降温速度はいずれも200℃/1hに設定して行った。
・含浸処理 :シリカ液Bに60s含浸処理
・加熱処理100℃ :100℃で24時間加熱処理
・加熱処理800℃ : 800℃で1時間加熱処理
・加熱処理1100℃:1100℃で1時間加熱処理
・加熱処理1500℃:1500℃で1時間加熱処理
*Details of each treatment For the impregnation treatment, the molded body was placed in a container filled with silica-containing liquid so that the entire body was immersed, and after leaving it to stand for 60 seconds, it was removed from the silica-containing liquid and dried for 24 hours. For example, in the case of a 100°C heat treatment, the molded body was placed in a dryer (Tokyo Rika Kikai Co., Ltd., model number: LTI-600SD) set to 100°C and left to stand for 24 hours, after which the dryer was turned off and it was slowly cooled to room temperature. In the case of heating to a heating temperature of 800°C or higher, a trolley-lifting high-temperature atmospheric furnace (Nemus Co., Ltd., model number: WUD70x70x70-2Z2-12) was used to gradually increase the temperature to the top temperature, and after holding at each top temperature for 1 hour, it was slowly cooled to room temperature. The heating and cooling rates were both set to 200°C/1h.
Impregnation treatment: Impregnation treatment in silica liquid B for 60 seconds Heat treatment at 100°C: Heat treatment at 100°C for 24 hours Heat treatment at 800°C: Heat treatment at 800°C for 1 hour Heat treatment at 1100°C: Heat treatment at 1100°C for 1 hour Heat treatment at 1500°C: Heat treatment at 1500°C for 1 hour
曲げ強度の結果を表5及び図1~3に示す。また、表5には寸法変化、質量減少量の結果も示す。 The bending strength results are shown in Table 5 and Figures 1 to 3. Table 5 also shows the results of dimensional change and mass loss.
<測定・評価条件>
(曲げ強度測定、寸法変化測定)
各処理を行った成形体を用いて、曲げ強度試験機(型番:MODEL-2257、アイコーエンジニアリング社製)により3点曲げ試験を行い、各処理済み成形体等の曲げ強度と寸法を測定した。
<Measurement and evaluation conditions>
(Bending strength measurement, dimensional change measurement)
Using the molded articles that had undergone each treatment, a three-point bending test was carried out using a bending strength tester (model number: MODEL-2257, manufactured by Aiko Engineering Co., Ltd.) to measure the bending strength and dimensions of each of the treated molded articles.
(質量減少率の測定)
各処理を行った成形体について、熱分析装置(ブルカー・エイエックス社製、型番:TG-DTA2000SR)を用いて質量減少率を測定した。室温から20℃/minで1000℃まで昇温を行い、室温と1000℃における試料の質量変化から質量減少率を計算した。
(Measurement of mass reduction rate)
The mass loss rate of each treated molded body was measured using a thermal analyzer (manufactured by Bruker A.X., model number: TG-DTA2000SR). The temperature was raised from room temperature to 1000°C at 20°C/min, and the mass loss rate was calculated from the change in mass of the sample at room temperature and 1000°C.
<判定基準>
曲げ強度測定、寸法変化測定、質量減少率の測定において、望ましい強化造形物は以下の各規準を満たすものとした。
・曲げ強度の基準:10MPa以上
・寸法の基準:±2%以下
・質量減少率の基準:0.5以下(ガス発生量と関係があり、多いと鋳物等に欠陥が生じる)
<Criteria>
In the measurements of bending strength, dimensional change, and mass reduction rate, the desired reinforced objects were those that satisfied the following criteria.
・Bending strength standard: 10 MPa or more ・Dimensional standard: ±2% or less ・Mass reduction rate standard: 0.5 or less (related to the amount of gas generated; if too much gas is generated, defects will occur in the casting, etc.)
表5ないし図1~3に示されるように、各評価の結果、実施例1~7の成形体を用いた場合、いずれにおいても、曲げ強度測定、寸法変化測定、質量減少率の測定において、上述の望ましい強度への改善効果が認められた。 As shown in Table 5 and Figures 1 to 3, the results of each evaluation showed that the moldings of Examples 1 to 7 all showed the desirable strength improvement effects described above in bending strength measurements, dimensional change measurements, and mass reduction rate measurements.
Claims (13)
前記工程(1)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(2)、
前記工程(2)で処理された造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(3)、及び、
前記工程(3)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(4)を含み、
前記工程(2)又は前記工程(4)の少なくとも1つは1000℃以上の加熱処理であり、
前記アルキルシリケート溶液におけるアルキルシリケートは、2量体以上のアルキルシリケートである、造形物の強度改善方法。 A step (1) of impregnating a shaped object containing an oxide containing Ca with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution;
A step (2) of subjecting the shaped object treated in the step (1) to a heat treatment at 800° C. or higher;
A step (3) of impregnating the shaped object treated in the step (2) with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution; and
A step (4) of subjecting the shaped object treated in the step (3) to a heat treatment at 800° C. or higher,
At least one of the steps (2) and (4) is a heat treatment at 1000° C. or higher;
The method for improving strength of a shaped object, wherein the alkyl silicate in the alkyl silicate solution is an alkyl silicate having a dimer or higher .
前記工程(4)で処理された造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(5)、及び、
前記工程(5)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(6)を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の強度改善方法。 moreover,
A step (5) of impregnating the shaped object treated in the step (4) with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution; and
The strength improving method according to any one of claims 1 to 8, further comprising a step (6) of subjecting the shaped object treated in the step (5) to a heat treatment at 800°C or higher.
前記工程(1)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(2)、
前記工程(2)で処理された造形物に、少なくとも1種類以上のシリカゾル溶液、又は、アルキルシリケート溶液を含むシリカ含有液で含浸処理を行う工程(3)、及び、
前記工程(3)で処理された造形物を800℃以上で加熱処理を行う工程(4)を含み、
前記工程(2)又は前記工程(4)の少なくとも1つは1000℃以上の加熱処理であり、
前記アルキルシリケート溶液におけるアルキルシリケートは、2量体以上のアルキルシリケートである、強化造形物の製造方法。 A step (1) of impregnating a shaped object containing an oxide containing Ca with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution;
A step (2) of subjecting the shaped object treated in the step (1) to a heat treatment at 800° C. or higher;
A step (3) of impregnating the shaped object treated in the step (2) with at least one type of silica sol solution or a silica-containing liquid containing an alkyl silicate solution; and
A step (4) of subjecting the shaped object treated in the step (3) to a heat treatment at 800° C. or higher,
At least one of the steps (2) and (4) is a heat treatment at 1000° C. or higher;
A method for producing a reinforced shaped article, wherein the alkyl silicate in the alkyl silicate solution is an alkyl silicate having a dimer or higher .
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