SLA樹脂を使用した3Dプリント技術が進化し続ける中、シリコーン型を作成する際にUV樹脂を用いてマスターモールドを構築するために3Dプリンタを利用することが一般的になっています。しかし、付加型シリコーンがUV光で完全に硬化していないUV樹脂モデルと接触すると、硬化プロセスが阻害される可能性があります。この記事では、UV樹脂モデルが原因で発生する付加型シリコーンの硬化阻害に対する解決策を提供します。
硬化が阻害されたシリコーン
原因分析
UV樹脂は3Dプリントでよく使用される材料で、UV光にさらされると迅速に固化します。3Dプリントされたモデルでは、ホスフィンオキシド系光開始剤の不完全な硬化が原因で白金触媒中毒が発生しやすいことが分析から明らかになっています。この問題はSLA樹脂材料でよく見られますが、光開始剤は後処理で除去することができます。
UV樹脂の硬化原理
SLA（ステレオリソグラフィー）プリントプロセスでは、レーザーが樹脂材料の特定の領域に照射され、硬化が開始されます。このステップが完了すると、オブジェクト全体が完成と見なされます。しかし、プリントされた樹脂オブジェクトはこの段階では完全には硬化していません。この現象を理解するためには、UV樹脂が液体から固体状態に移行する原理を詳しく見ていく必要があります。
液体樹脂は、さまざまな遊離モノマーと光開始剤の混合物で構成されています。紫外線（UV）にさらされると、光開始剤が反応を起こし、遊離モノマーが結合して架橋し、固化が進みます。しかし、これはあくまで初期硬化段階に過ぎず、多くの領域が希望する架橋度に達していない場合があります。そのため、後処理による硬化は、プリントされたオブジェクトの最終性能に大きな影響を与えますが、SLAプリントではしばしば見過ごされがちです。
そのため、付加型シリコーンはほとんどのSLA 3Dプリントモデルに適していますが、プリントされたモデルが完全に硬化していることが重要です。しかし、ほとんどの3DプリントされたUV樹脂モデルは完全には硬化しておらず、直接付加型シリコーンを注ぐと、粘着性が残り、硬化しない結果となります。この問題に対処するために、4つの解決策を参考にしてください。
1. 表面処理
3Dプリントオブジェクトをイソプロピルアルコール（91%）またはエタノールに10〜15分間浸し、モデル表面の未硬化樹脂残留物を除去します。次に、食器用洗剤や石鹸でモデルを洗浄し、水ですすいでから徹底的に乾燥させます。最後に、モデルを空気乾燥させ、熱乾燥（80〜90℃で3〜5分が推奨されます）によって硬化プロセスを完了させます。
評価: イソプロピルアルコールは未硬化の光硬化樹脂を分解する能力があるため使用されます。
2. 後処理による硬化
UV樹脂モデルは、熱と光の両方にさらされることで、より良い硬化効果を得ることができます。実際、日光もUV光の供給源として有効です。十分な時間がある場合、モデルをUV光の下または直射日光に置くことで、硬化プロセスが進みます。硬化時間はモデルごとに異なる場合があり、モデルのさまざまな領域におけるUV光または直射日光への曝露度に応じて異なります。モデル全体がUV光または直射日光に完全にさらされるようにすることが重要です。
評価: 上記の2つの方法は組み合わせて使用することができ、清掃と後処理のステップを2〜3回繰り返すことも可能です。
3. プライマー
この方法は、プライマー（ニトロセルロースプライマー、クリアアクリルペイント、Inhibit Xなど）の薄く均一な層をモデルの表面に塗布（拭き取り、浸漬、スプレー）し、その後硬化させることで、保護シールドを形成し、バリアとして機能させるという原理に基づいています。これにより、モデルの未硬化光開始剤と付加型シリコーンとの間の相互作用が防止され、硬化阻害が効果的に防止されます。
評価: この方法は、複雑なアンダーカット（深い領域、奇妙な角度を持つ部分）を持つモデルに特に効果的です。これらの凹んだ領域をUV光源にさらすのは困難な場合があります。ただし、この方法では鋳型の寸法に若干の偏差が生じる可能性があることに注意が必要です。
4. 代替
まず、UV樹脂モデルに対して、縮合型シリコーンを使用してシリコーン型を作成します。ただし、プロジェクトである程度の収縮が許容される場合は、縮合型シリコーンを直接使用して型を作成できます。このタイプのシリコーンゴムは、UV樹脂の硬化阻害の影響を受けません。
次に、縮合型シリコーン型を使用してエポキシ樹脂モデルを鋳造します。これにより、元のUV樹脂モデルに一致するエポキシ樹脂モデルが得られます。このステップで必ずしもエポキシ樹脂を使用する必要はなく、他の適切な材料を選択することも可能です。ただし、選択した材料が付加型シリコーンの硬化プロセスを妨げないことを確認する必要があります。
最後に、エポキシ樹脂モデルをマスターモールドとして使用し、付加型シリコーンを使用してシリコーン型を作成します。
評価: 縮合型シリコーンは付加型シリコーンよりも収縮率がやや高く、粘度が高いため、適用時には脱気のために真空ポンプが必要です。
これらの解決策はあくまで提案です。使用されるシリコーンと3Dプリント材料によって特定の解決策が異なる場合があるため、実際のテストを通じてプロジェクトに最も適した解決策を確認する必要があります。
