3D プリントにおける PVA フィラメント:特性、用途、主な利点

3D プリント分野では、PVA 3D フィラメント (ポリビニル アルコール) は非常に重要な材料ファミリーです。その水溶性は、サポート足場をデュアル/マルチ押出機で印刷し、後で簡単に除去できるため、非常に価値があります。 PVA には、サポート材としてほぼ完璧ないくつかの有用な特性があります。これらには、高い水溶解性、溶融状態での高い粘着性、および 180 ～ 210 °C の印刷温度範囲が含まれます。 

PVA はフリッツ クラッテによって初めて製造され、1912 年にドイツで特許を取得しました。最初の商業化は 1930 年代後半に日本で行われ、クラレ社が低コストのビニロンおよびクラロン繊維を製造しました。これらにはさまざまなレベルの不溶性があり、それぞれが異なる用途に適合します。 PVA 繊維の一部は、コンクリートの改質、ゴムの強化、またはガラス繊維の衝撃や収縮への耐性を高めるために作られています。 

PVAの基本的な形状は粉末です。 3D プリント フィラメントは、その基本材料を溶かして押し出すことによって形成されます。このフィラメントはその特性が非常に均一であり、大気中の湿気への曝露を防ぐパッケージで販売されています。このような暴露により材料が劣化し、フィラメント ロールが凝固して軟化した塊になります。この記事では、PVA 3D プリンティング フィラメントについてさらに詳しく説明し、その構成、特性、推奨される 3D プリンター設定について検討します。

PVA 3D プリントとは何ですか?

3D プリンティングの分野では、PVA は支持足場を構築するためにのみ使用されます。これは、印刷が不可能または不格好になる構造をサポートするのに役立ちます。印刷が終了したら、サポートを洗い流すことができます。 PVA サポートは 2 番目の押出機によって押し出されますが、それ以外は部品の主材料とまったく同じ方法で構築されます。詳細については、3D プリントについて知っておくべきことすべてをまとめたガイドをご覧ください。

PVA フィラメントの組成は何ですか?

Amazon で入手できる一般的な PVA 3D プリンティング フィラメントは、単一供給源からの純粋な PVA (ポリビニル アルコール)、または複数の PVA 材料のブレンドのいずれかです。これらの PVA 材料は、接着力、強度、水溶性、メルトフロー特性の適切なバランスを実現することを目的としています。 PVA は、公称式 [CH2CH(OH)]n を持つポリ酢酸ビニルの加水分解から得られる合成ポリマーです。  

3D プリント用のフィラメントはさまざまな直径で供給されますが、着色剤以外の添加剤やコポリマーを含まない化学的に純粋な PVA です。メーカー間で分子量に多少のばらつきがあるのは普通のことです。分子量は化学式の n 値に基づいて異なります。この分子量の変化は溶融温度と密度に影響を与えるため、Esun PVA フィラメントは正確に分子量が変化しない可能性があります。 たとえば、Flashforge PVA フィラメントと同じ特性。

PVA フィラメントの特性とは何ですか?

PVA フィラメントの望ましい特性のいくつかは次のとおりです。

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外観は白です (添加により着色されていない限り)

半透明。

有機溶剤や油に対する耐性

製造時の加水分解の程度と分子量に応じて、水溶性が高くなります。

3D プリントで使用される多くのポリマーと比較して、引張強度が高く評価されています。

他の多くのポリマーよりも柔軟性と耐摩耗性に優れています。

PVA フィラメントの特性の比較

PVA フィラメントの特性と HIPS (耐衝撃性ポリスチレン) および ABS (アクリロニトリル ブタジエン スチレン) の比較を以下の表 1 に示します。