JP2016060048A - Polylactic acid strand - Google Patents

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俊介 兼松
Shunsuke Kanematsu
俊介 兼松
竜司 野々川
Ryuji Nonokawa
竜司 野々川
上村 修
Osamu Kamimura
修 上村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polylactic acid strand suitable for materials of three-dimensional molding capable of high accuracy and stable melting sedimentation molding, a manufacturing method therefor, a manufacturing method of a three-dimensional molded article using the polylactic acid strand and the three-dimensional molded article.SOLUTION: There is provided a polylactic acid strand having an average diameter of 1.0 to 3.5 mm, a diameter variation rate represented by the formula (iii-1) of 3% or less and a diameter variation width represented by the formula (iii-2) of 15% or less and a thermal shrinkage when immersed in silicone oil held at the melting point of the sample for 1 minute of 10% or more. Diameter variation rate (%)=σ/D×100(iii-1), Diameter variation width (%)=(D-D)/D×100(iii-2), where σ: standard deviation of outer diameter, D: average of outer diameter (mm), D: maximum value of outer diameter and D: minimum value of outer diameter.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、3次元造形に適した材料および3次元造形方法に関する。   The present invention relates to a material suitable for three-dimensional modeling and a three-dimensional modeling method.

従来から、造形対象物を平行な複数の面で切断した断面毎に樹脂を順次積層することによって立体造形を行い、造形対象物の3次元モデルとなる造形物を生成する技術が知られている。このような技術は、3次元造形と呼ばれ、部品試作および製品製造などに利用することができる。
3次元造形の方法としては、光硬化性樹脂を用いる光造形法、金属や樹脂の粉末を用いる粉末積層法、樹脂を溶融させて堆積させる溶融堆積法、紙、樹脂シートまたは金属薄板を積層する薄板積層法、液状または粉末状の樹脂や金属を噴射するインクジェット法などが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a technique for performing three-dimensional modeling by sequentially laminating a resin for each cross section obtained by cutting a modeling target by a plurality of parallel surfaces, and generating a modeling target that becomes a three-dimensional model of the modeling target. . Such a technique is called three-dimensional modeling, and can be used for component prototyping and product manufacturing.
As a three-dimensional modeling method, an optical modeling method using a photocurable resin, a powder lamination method using a metal or resin powder, a melt deposition method in which a resin is melted and deposited, a paper, a resin sheet, or a thin metal plate is laminated. A thin plate laminating method, an ink jet method in which a liquid or powdered resin or metal is jetted are known.

溶融堆積法の例として、特許文献1に熱可塑性高分子材料を用いる溶融堆積法が開示されている。この技術では、固体状の熱可塑性高分子材料を吐出ヘッドに供給し、前記吐出ヘッドにおいて、前記高分子材料を溶融させ、吐出ヘッドから溶融した高分子材料を吐出し、層状に堆積させることを繰り返す。この技術において使用可能な熱可塑性高分子として、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレン、ポリカーボネート、高衝撃性ポリスチレン、ポリスルホン、ポリスチレン、アクリル系樹脂、アモルファス・ポリアミド、ポリエステル、ナイロン、PEEKおよびABSが例示されている。この方法は特に、比較的低温で溶融して吐出することが可能であり、環境負荷が小さい優位性から、植物由来の熱可塑性ポリエステルであるポリ乳酸が好適に使用される。   As an example of the melt deposition method, Patent Document 1 discloses a melt deposition method using a thermoplastic polymer material. In this technique, a solid thermoplastic polymer material is supplied to a discharge head, the polymer material is melted in the discharge head, and the molten polymer material is discharged from the discharge head and deposited in layers. repeat. The thermoplastic polymers that can be used in this technology are polyethersulfone, polyetherimide, polyphenylsulfone, polyphenylene, polycarbonate, high impact polystyrene, polysulfone, polystyrene, acrylic resin, amorphous polyamide, polyester, nylon, PEEK. And ABS are illustrated. In particular, polylactic acid, which is a plant-derived thermoplastic polyester, is suitably used in this method because it can be melted and discharged at a relatively low temperature and has a superior environmental load.

ポリ乳酸を用いた溶融堆積法の課題の一つに、垂れの課題がある。一般的なポリ乳酸はガラス転移温度が約60℃であり、室温では固体状態であるため、溶融した樹脂を吐出ヘッドから吐出後、室温付近まで冷却されることにより固化し、所望の3次元モデルを形成することができる。しかし、吐出された溶融樹脂が迅速に冷却されない場合、樹脂の温度がガラス転移点を下回るまではゴム状態であるため、重力や吐出ヘッドとの接触により所望の位置から容易に樹脂が移動してしまい、望ましい3次元モデルの形状を形成しないという課題がある。
例えば、図1は橋のような構造の3次元モデルを、溶融堆積造形装置を用いて造形中に、造形装置を横から見た図である。1は吐出ヘッド、2は積層ベッドを表す。3は既に造形された橋桁状の構造を表す。4の点線で囲われている部分は、造形されるべき橋状の構造の設計図を表しており、吐出ヘッド1はこの設計図通り樹脂を吐出するため、樹脂を吐出ヘッド下の先端部から吐出しながら左から右へ移動しているが、吐出された樹脂は5で表されるように重力の作用により垂れ下がってしまい、4で表される所望の構造を得られない場合がある。
One of the problems of the melt deposition method using polylactic acid is the problem of dripping. Since general polylactic acid has a glass transition temperature of about 60 ° C. and is in a solid state at room temperature, it is solidified by cooling the molten resin from the discharge head to near room temperature, and a desired three-dimensional model. Can be formed. However, if the discharged molten resin is not cooled quickly, it is in a rubber state until the temperature of the resin falls below the glass transition point, so the resin can easily move from the desired position due to gravity or contact with the discharge head. Therefore, there is a problem that a desired three-dimensional model shape is not formed.
For example, FIG. 1 is a diagram of a modeling apparatus viewed from the side while a three-dimensional model having a bridge-like structure is being modeled using a melt deposition modeling apparatus. Reference numeral 1 denotes an ejection head, and 2 denotes a laminated bed. 3 represents a bridge girder structure that has already been formed. A portion surrounded by a dotted line 4 represents a design drawing of a bridge-like structure to be formed. Since the discharge head 1 discharges resin as shown in this design drawing, the resin is discharged from the tip under the discharge head. Although the resin moves from the left to the right while being discharged, the discharged resin hangs down due to the action of gravity as represented by 5 and the desired structure represented by 4 may not be obtained.

第2の課題として、吐出速度の安定性の課題がある。溶融堆積法では、上記熱可塑性樹脂を線状に成形したストランドが一般的に用いられる。専ら溶融堆積法による造形は予め定められたプログラムに従い自動で行われ、吐出ヘッドの移動速度に応じて樹脂の供給速度がその都度設定され、所望の3次元モデルを造形することができる。しかしながら、ストランドが供給路での詰まり等、何らかの原因により吐出ヘッドへ供給できない状況、あるいは想定された樹脂供給量から大きく外れる状況に陥ると、プログラムで設定された吐出速度どおりに安定的に樹脂が吐出されない結果、所望の3次元モデルが造形できない。   As a second problem, there is a problem of ejection speed stability. In the melt deposition method, a strand formed by linearly molding the thermoplastic resin is generally used. The modeling by the melt deposition method is automatically performed according to a predetermined program, and the resin supply speed is set each time according to the moving speed of the discharge head, so that a desired three-dimensional model can be modeled. However, if the strand cannot be supplied to the discharge head for some reason, such as clogging in the supply path, or if the strand falls greatly from the assumed resin supply amount, the resin can be stably delivered according to the discharge speed set by the program. As a result of not being discharged, a desired three-dimensional model cannot be formed.

第3の課題として、吐出速度制御の応答性の課題がある。所望の3次元モデルを造形するため、溶融樹脂の吐出速度は正確に制御される必要がある。造形中は常に一定の吐出量で溶融樹脂を吐出するわけではなく、吐出が不要な部分では吐出を止め、吐出ヘッドの移動速度を遅くする場合は吐出速度もそれに応じて遅くすることが必要であり、造形中はこの吐出速度の増減制御が頻繁に繰り返される。一般的な溶融堆積造形装置の図が特許文献2に開示されている。この図に示される通り、一般的な溶融堆積造形装置では、部品の簡略化のため、溶融樹脂を計量して所定の速度で吐出口に供給するギヤポンプ等の装置は用いられず、ストランドの連続固体としての特徴を活用し、ストランドを吐出ノズルに送り込む速度(送り速度)を制御することで、溶融樹脂の吐出速度を制御する方法が用いられている。しかしながら、それ自身が加熱によりゴム状態を経て流動する熱可塑性高分子材料からなるストランドをピストンのように用いるため、ストランド送り速度の増減制御と、その結果起こる実際の吐出速度の増減との間に若干のタイムラグが発生してしまう結果、所望の3次元形状が正確に造形されないという、吐出速度制御の応答性の課題がある。
以上のように、溶融堆積造形用ポリ乳酸ストランドには多くの課題があるのが実情である。
As a third problem, there is a problem of responsiveness of the discharge speed control. In order to form a desired three-dimensional model, the discharge speed of the molten resin needs to be accurately controlled. During molding, the molten resin is not always discharged at a constant discharge volume.When the discharge is not necessary, the discharge is stopped, and if the movement speed of the discharge head is reduced, the discharge speed must be reduced accordingly. Yes, this discharge rate increase / decrease control is frequently repeated during modeling. A diagram of a general melt deposition modeling apparatus is disclosed in Patent Document 2. As shown in this figure, in a general melt deposition modeling apparatus, in order to simplify parts, a device such as a gear pump that measures molten resin and supplies it to a discharge port at a predetermined speed is not used. A method of controlling the discharge speed of the molten resin by using the characteristics as a solid and controlling the speed (feed speed) of feeding the strand to the discharge nozzle is used. However, since a strand made of a thermoplastic polymer material that itself flows through a rubber state by heating is used like a piston, between the increase / decrease control of the strand feed speed and the actual increase / decrease of the discharge speed that occurs as a result. As a result of the occurrence of a slight time lag, there is a problem of responsiveness of the discharge speed control that a desired three-dimensional shape is not accurately formed.
As described above, there are many problems in the polylactic acid strand for melt deposition modeling.

特表2005−531439号公報JP-T-2005-53439 特開平3−158228号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-158228

本発明の目的は、上記従来の問題を解決し、高精度かつ安定的な溶融堆積造形を可能にする3次元造形の材料に適したポリ乳酸ストランドおよびその製造方法を提供することにある。また本発明の目的は、ポリ乳酸ストランドを用いた3次元造形物の製造方法および3次元造形物を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a polylactic acid strand suitable for a three-dimensional modeling material that solves the above-described conventional problems and enables highly accurate and stable melt deposition modeling, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a method for producing a three-dimensional structure using a polylactic acid strand and a three-dimensional structure.

本発明者らは、高精度かつ安定的な溶融堆積造形を可能にする3次元造形用のポリ乳酸ストランドについて、鋭意検討した。その結果、融点での熱収縮率が高いストランドを材料として用いることで、造形時の垂れの課題を解決できることを見出した。さらに、直径が精密に制御されたストランドを材料として用い、かつストランド表面の熱的および構造的性質を高度に制御することで、吐出速度の安定性ならびに吐出速度制御の応答性を改善し、安定的かつ高精度に所望の3次元造形物を得られることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は以下を包含する。
The present inventors diligently studied about a polylactic acid strand for three-dimensional modeling that enables highly accurate and stable melt deposition modeling. As a result, it has been found that by using a strand having a high heat shrinkage at the melting point as a material, the problem of dripping at the time of modeling can be solved. In addition, strands with precisely controlled diameters are used as materials, and the thermal and structural properties of the strand surface are highly controlled to improve discharge speed stability and discharge speed control responsiveness. The present invention was completed by finding that a desired three-dimensional structure can be obtained accurately and with high accuracy.
That is, the present invention includes the following.

1. 直径の平均値が1.0〜3.5mmであり、下記式(iii−1)で表される直径変動率が3%以下、かつ下記式(iii−2)で表される直径変動幅が15%以下であり、そのサンプルの融点に保持したシリコーンオイル中に1分間浸漬した時の熱収縮率が10%以上である、ポリ乳酸ストランド。
直径変動率(%)=σ/D×100 (iii−1)
直径変動幅(%)=(DMax−DMin)/D×100 (iii−2)
σ:外径の標準偏差
D:外径の平均値(mm)
Max:外径の最大値
Min:外径の最小値
1. The average value of the diameter is 1.0 to 3.5 mm, the diameter variation rate represented by the following formula (iii-1) is 3% or less, and the diameter variation range represented by the following formula (iii-2) is A polylactic acid strand having a heat shrinkage of 10% or more when immersed for 1 minute in silicone oil held at the melting point of the sample at 15% or less.
Diameter variation rate (%) = σ / D × 100 (iii-1)
Diameter fluctuation range (%) = (D Max −D Min ) / D × 100 (iii-2)
σ: Standard deviation of outer diameter D: Average value of outer diameter (mm)
D Max : Maximum outer diameter D Min : Minimum outer diameter

2. ストランドの表面から(直径/4)の厚みの部分が下記Aを満たす、上記1記載のポリ乳酸ストランド。
A:昇温DSC分析したスペクトルにおいて、結晶融解ピーク頂点の温度が140℃以上であり、融解ピークの熱量が30J/g以上であり、融解ピークの半値幅が20℃以下。
2. 2. The polylactic acid strand according to 1 above, wherein a portion having a thickness of (diameter / 4) satisfies the following A from the surface of the strand.
A: In the spectrum analyzed by the temperature rise DSC, the temperature at the top of the crystal melting peak is 140 ° C. or higher, the calorie of the melting peak is 30 J / g or higher, and the half width of the melting peak is 20 ° C. or lower.

3. 直径の平均値が1.0〜3.5mmであり、下記式(iii−1)で表される直径変動率が3%以下かつ下記式(iii−2)で表される直径変動幅が15%以下であり、そのサンプルの融点に保持したシリコーンオイル中に1分間浸漬した時の熱収縮率が10%以上である、ポリ乳酸ストランドの製造方法であって、
直径変動率(%)=σ/D×100 (iii−1)
直径変動幅(%)=(DMax−DMin)/D×100 (iii−2)
σ:外径の標準偏差
D:外径の平均値(mm)
Max:外径の最大値
Min:外径の最小値
(i)乳酸含量が50%以上であり、分子量が10万〜35万であり、融点が140〜180℃のポリ乳酸樹脂を200〜240℃で溶融し、
(ii)溶融したポリ乳酸樹脂を230〜260℃の口金より押出して糸状物とし、
(iii)糸状物を、口金面から水冷バスの液面との距離が1〜5cmの範囲で、温度Tg〜(Tg+20)℃の冷却水中で冷却固化し、次いで0〜30℃の水あるいは空気で、再度、冷却固化し、ストランドとし、
(iv)冷却後のストランドを5〜20m/分の速度で引き取り、80〜120℃で1.5〜3倍の倍率で1段もしくは多段にて延伸し、および
(v)延伸されたストランドを延伸時と同じ速度で引取る際に、10〜30℃の空気で、冷却固化する、
各工程を含むポリ乳酸ストランドの製造方法。
3. The average value of the diameter is 1.0 to 3.5 mm, the diameter variation rate represented by the following formula (iii-1) is 3% or less, and the diameter variation range represented by the following formula (iii-2) is 15 Is a method for producing a polylactic acid strand having a heat shrinkage rate of 10% or more when immersed in a silicone oil held at the melting point of the sample for 1 minute,
Diameter variation rate (%) = σ / D × 100 (iii-1)
Diameter fluctuation range (%) = (D Max −D Min ) / D × 100 (iii-2)
σ: Standard deviation of outer diameter D: Average value of outer diameter (mm)
D Max : Maximum value of outer diameter D Min : Minimum value of outer diameter (i) Polylactic acid resin having a lactic acid content of 50% or more, a molecular weight of 100,000 to 350,000, and a melting point of 140 to 180 ° C. is 200. Melted at ~ 240 ° C,
(Ii) The molten polylactic acid resin is extruded from a base at 230 to 260 ° C. to form a filamentous material,
(Iii) The filamentous material is cooled and solidified in cooling water at a temperature of Tg to (Tg + 20) ° C. in a range of 1 to 5 cm from the base surface to the liquid level of the water-cooled bath, and then water or air at 0 to 30 ° C. And again, solidify by cooling to make a strand,
(Iv) The cooled strand is taken up at a speed of 5 to 20 m / min, stretched in a single stage or multiple stages at a magnification of 1.5 to 3 times at 80 to 120 ° C., and (v) the stretched strand When it is drawn at the same speed as stretching, it is cooled and solidified with air at 10 to 30 ° C.,
The manufacturing method of the polylactic acid strand containing each process.

4. 延伸後、80〜100℃で熱処理する工程を含む上記3記載の製造方法であって、得られたポリ乳酸ストランドの表面から(直径/4)の厚みの部分が下記Aを満たす製造方法。
A:昇温DSC分析したスペクトルにおいて、結晶融解ピーク頂点の温度が140℃以上であり、融解ピークの熱量が30J/g以上であり、融解ピークの半値幅が20℃以下。
5. (i)ポリ乳酸ストランドを吐出ヘッドに供給し、吐出ヘッドにおいて、ポリ乳酸ストランドを溶融させ、および
(ii)吐出ヘッドから溶融したポリ乳酸を指定の位置に吐出し、層状に堆積させると同時にポリ乳酸を固化させる、
各工程を含み、(i)〜(ii)の各工程を繰り返す、3次元造形物の製造方法であって、ポリ乳酸ストランドとして、上記1または2に記載のポリ乳酸ストランドを用いることを特徴とする3次元造形物の製造方法。
6. 上記3または4に記載の製造方法によって得られたポリ乳酸ストランドを用いた3次元造形物。
4). 4. The production method according to 3 above, comprising a step of heat-treating at 80 to 100 ° C. after stretching, wherein the portion of the thickness (diameter / 4) satisfies the following A from the surface of the obtained polylactic acid strand.
A: In the spectrum analyzed by the temperature rise DSC, the temperature at the top of the crystal melting peak is 140 ° C. or higher, the calorie of the melting peak is 30 J / g or higher, and the half width of the melting peak is 20 ° C. or lower.
5. (I) The polylactic acid strand is supplied to the discharge head, the polylactic acid strand is melted in the discharge head, and (ii) the melted polylactic acid is discharged from the discharge head to a specified position and deposited in layers. Solidify lactic acid,
A method for producing a three-dimensional structure including each step and repeating each step (i) to (ii), wherein the polylactic acid strand according to 1 or 2 is used as a polylactic acid strand. A method for manufacturing a three-dimensional structure.
6). A three-dimensional structure using a polylactic acid strand obtained by the production method described in 3 or 4 above.

本発明によれば、溶融積層造形において、安定的かつ高精度に所望の3次元造形物を得ることが可能なポリ乳酸ストランドを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a polylactic acid strand capable of obtaining a desired three-dimensional shaped article stably and with high accuracy in melt lamination modeling.

橋のような構造の3次元モデルを、溶融堆積造形装置を用いて造形中に、造形装置を横から見た図であり、樹脂を吐出する場所の下が空洞になっており、吐出された樹脂が垂れてしまっている状況を表す図である。It is the figure which looked at the modeling apparatus from the side during modeling using a melt deposition modeling apparatus, and the bottom of the place which discharges resin is hollow, and it was discharged. It is a figure showing the condition where resin has dripped. 本発明のポリ乳酸ストランドを製造するに適した装置の一例を表す概略図である。It is the schematic showing an example of the apparatus suitable for manufacturing the polylactic acid strand of this invention.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<ポリ乳酸ストランド>
本発明におけるポリ乳酸ストランドとは、ポリ乳酸を主たる成分とする高分子材料が、ストランド状に成形されたものである。主たる成分とは、構成成分の50重量%以上のことである。
<Polylactic acid strand>
The polylactic acid strand in the present invention is obtained by forming a polymer material containing polylactic acid as a main component into a strand shape. A main component is 50 weight% or more of a structural component.

ここで、ポリ乳酸は、主鎖が主として下記式(1)で表される乳酸単位からなる。本明細書において「主として」とは、好ましくは90〜100モル%、より好ましくは95〜100モル%、さらに好ましくは98〜100モル%の割合である。   Here, polylactic acid consists of lactic acid units whose main chain is mainly represented by the following formula (1). In this specification, “mainly” is preferably a ratio of 90 to 100 mol%, more preferably 95 to 100 mol%, and still more preferably 98 to 100 mol%.

Figure 2016060048
Figure 2016060048

式(1)で表される乳酸単位には、互いに光学異性体であるL−乳酸単位とD−乳酸単位がある。ポリ乳酸の主鎖は主として、L−乳酸単位、D−乳酸単位またはこれらの組み合わせであることが好ましい。   The lactic acid unit represented by the formula (1) includes an L-lactic acid unit and a D-lactic acid unit, which are optical isomers. The main chain of the polylactic acid is preferably mainly an L-lactic acid unit, a D-lactic acid unit or a combination thereof.

ポリ乳酸は、主鎖が主としてD−乳酸単位よりなるポリD−乳酸、主鎖が主としてL-乳酸単位よりなるポリL−乳酸が好ましい。主鎖を構成する他の単位の割合は、好ましくは0〜10モル%、より好ましくは0〜5モル%、さらに好ましくは0〜2モル%の範囲である。
主鎖を構成する他の単位としては、ジカルボン酸、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン等由来の単位が例示される。
The polylactic acid is preferably poly D-lactic acid whose main chain is mainly composed of D-lactic acid units, and poly L-lactic acid whose main chain is mainly composed of L-lactic acid units. The proportion of other units constituting the main chain is preferably in the range of 0 to 10 mol%, more preferably 0 to 5 mol%, and still more preferably 0 to 2 mol%.
Examples of other units constituting the main chain include units derived from dicarboxylic acids, polyhydric alcohols, hydroxycarboxylic acids, lactones and the like.

ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられる。多価アルコールとしてはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、グリセリン、ソルビタン、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の脂肪族多価アルコール類あるいはビスフェノールにエチレンオキシドが付加させたものなどの芳香族多価アルコール等が挙げられる。ヒドロキシカルボン酸として、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸等が挙げられる。ラクトンとしては、グリコリド、ε−カプロラクトン、β-プロピオラクトン、δ−ブチロラクトン、β−またはγ−ブチロラクトン、ピバロラクトン、δ−バレロラクトン等が挙げられる。   Examples of the dicarboxylic acid include succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid. Examples of the polyhydric alcohol include aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexanediol, octanediol, glycerin, sorbitan, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, and polypropylene glycol. Or aromatic polyhydric alcohol etc., such as what added ethylene oxide to bisphenol, etc. are mentioned. Examples of the hydroxycarboxylic acid include glycolic acid and hydroxybutyric acid. Examples of the lactone include glycolide, ε-caprolactone, β-propiolactone, δ-butyrolactone, β- or γ-butyrolactone, pivalolactone, δ-valerolactone, and the like.

ポリ乳酸の重量平均分子量は、造形品の機械物性および造形性を両立させるため、好ましくは10万〜50万、より好ましくは11万〜35万、さらに好ましくは12〜25万の範囲である。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定、標準ポリスチレンに換算した値である。
ポリ乳酸が、ポリD−乳酸またはポリL−乳酸であり、ホモ相ポリ乳酸であるとき、示差走査熱量計(DSC)測定で、150〜190℃の間に結晶融解ピーク(Tmh)を有し、結晶融解熱(△Hmsc)が10J/g以上であることが好ましい。かかる結晶融点および結晶融解熱の範囲を満たすことにより造形品の耐熱性を高めることができる。
The weight average molecular weight of polylactic acid is preferably in the range of 100,000 to 500,000, more preferably 110,000 to 350,000, and still more preferably 120,000 to 250,000 in order to achieve both the mechanical properties and the modeling properties of the molded product. The weight average molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to standard polystyrene.
When polylactic acid is poly-D-lactic acid or poly-L-lactic acid and is homophase polylactic acid, it has a crystal melting peak (Tmh) between 150-190 ° C. by differential scanning calorimetry (DSC) measurement. The heat of crystal melting (ΔHmsc) is preferably 10 J / g or more. By satisfying the range of the crystal melting point and the crystal melting heat, the heat resistance of the shaped article can be enhanced.

また、ポリ乳酸の主鎖として、ポリL−乳酸単位とポリD−乳酸単位とにより形成されたステレオコンプレックス相を含むステレオコンプレックスポリ乳酸も好適に採用される。
ステレオコンプレックスポリ乳酸は、示差走査熱量計(DSC)測定で、190℃以上の結晶融解ピークを示すことが好ましい。
ステレオコンプレックスポリ乳酸は、下記式(i)で規定されるステレオコンプレックス化度(S)が90〜100%であることが好ましい。
S=〔ΔHms/(ΔHmh+ΔHms)〕×100 (i)
(但し、ΔHmsは、ステレオコンプレックス相ポリ乳酸の結晶融解エンタルピー、ΔHmhは、ポリ乳酸ホモ相結晶の融解エンタルピーを表す。)
ステレオコンプレックスポリ乳酸の結晶化度、とりわけXRD測定による結晶化度は、好ましくは少なくとも5%、より好ましくは5〜60%、さらに好ましくは7〜60%、特に好ましくは10〜60%の範囲である。
Further, as the main chain of polylactic acid, stereocomplex polylactic acid containing a stereocomplex phase formed by poly L-lactic acid units and poly D-lactic acid units is also suitably employed.
Stereocomplex polylactic acid preferably exhibits a crystal melting peak of 190 ° C. or higher by differential scanning calorimetry (DSC) measurement.
The stereocomplex polylactic acid preferably has a stereocomplexation degree (S) defined by the following formula (i) of 90 to 100%.
S = [ΔHms / (ΔHmh + ΔHms)] × 100 (i)
(However, ΔHms represents the crystal melting enthalpy of stereocomplex phase polylactic acid, and ΔHmh represents the melting enthalpy of polylactic acid homophase crystal.)
The crystallinity of stereocomplex polylactic acid, particularly the crystallinity by XRD measurement, is preferably at least 5%, more preferably 5-60%, even more preferably 7-60%, particularly preferably 10-60%. is there.

ステレオコンプレックスポリ乳酸の結晶融点は、好ましくは190〜250℃、より好ましくは200〜230℃の範囲である。ステレオコンプレックスポリ乳酸のDSC測定による結晶融解エンタルピーは、好ましくは20J/g以上、より好ましくは20〜80J/g、さらに好ましくは30〜80J/gの範囲である。ステレオコンプレックスポリ乳酸の結晶融点が190℃未満であると、耐熱性が悪くなる。また250℃を超えると、250℃以上の高温において成形することが必要となり、樹脂の熱分解を抑制することが困難となる場合がある。従って、ステレオコンプレックスポリ乳酸は、示差走査熱量計(DSC)測定で、190℃以上の結晶融解ピークを示すことが好ましい。
ステレオコンプレックスポリ乳酸において、ポリD−乳酸とポリL−乳酸の重量比は90/10〜10/90であることが好ましい。より好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは30/70〜70/30、とりわけ好ましくは40/60〜60/40の範囲であり、理論的には1/1にできるだけ近い方が好ましい。
ステレオコンプレックスポリ乳酸の重量平均分子量は、好ましくは5万〜50万、より好ましくは8万〜35万、さらに好ましくは12〜25万の範囲である。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定、標準ポリスチレンに換算した値である。
The crystalline melting point of stereocomplex polylactic acid is preferably 190 to 250 ° C, more preferably 200 to 230 ° C. The crystal melting enthalpy by DSC measurement of stereocomplex polylactic acid is preferably 20 J / g or more, more preferably 20 to 80 J / g, still more preferably 30 to 80 J / g. When the crystalline melting point of stereocomplex polylactic acid is less than 190 ° C., the heat resistance is deteriorated. Moreover, when it exceeds 250 degreeC, it will be necessary to shape | mold at the high temperature of 250 degreeC or more, and it may become difficult to suppress thermal decomposition of resin. Therefore, it is preferable that stereocomplex polylactic acid shows a crystal melting peak of 190 ° C. or higher by differential scanning calorimetry (DSC) measurement.
In the stereocomplex polylactic acid, the weight ratio of poly D-lactic acid to poly L-lactic acid is preferably 90/10 to 10/90. More preferably, it is in the range of 80/20 to 20/80, more preferably 30/70 to 70/30, particularly preferably 40/60 to 60/40, and theoretically preferably as close to 1/1 as possible. .
The weight average molecular weight of the stereocomplex polylactic acid is preferably in the range of 50,000 to 500,000, more preferably 80,000 to 350,000, and still more preferably 120,000 to 250,000. The weight average molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to standard polystyrene.

ポリL−乳酸およびポリD−乳酸は、従来公知の方法で製造することができる。例えば、L−またはD−ラクチドを金属含有触媒の存在下、開環重合することにより製造することができる。また金属含有触媒を含有する低分子量のポリ乳酸を、所望により結晶化させた後、あるいは結晶化させることなく、減圧下または常圧から加圧化、不活性ガス気流の存在下、あるいは非存在下、固相重合させ製造することもできる。さらに有機溶媒の存在または非存在下、乳酸を脱水縮合させる直接重合法により製造することができる。
重合反応は、従来公知の反応容器で実施可能であり、例えば開環重合あるいは直接重合法においてはヘリカルリボン翼等、高粘度用攪拌翼を備えた縦型反応器あるいは横型反応器を単独、または並列して使用することができる。また、回分式あるいは連続式あるいは半回分式のいずれでも良いし、これらを組み合わせてもよい。
重合開始剤としてアルコールを用いてもよい。かかるアルコールとしては、ポリ乳酸の重合を阻害せず不揮発性であることが好ましく、例えばデカノール、ドデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクタデカノール、エチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスルトールなどを好適に用いることができる。固相重合法で使用するポリ乳酸プレポリマーは、予め結晶化させることが、樹脂ペレット融着防止の面から好ましい実施形態と言える。プレポリマーは固定された縦型或いは横型反応容器、またはタンブラーやキルンの様に容器自身が回転する反応容器(ロータリーキルン等)中、プレポリマーのガラス転移温度から融点未満の温度範囲で、固体状態で重合される。
Poly L-lactic acid and poly D-lactic acid can be produced by a conventionally known method. For example, it can be produced by ring-opening polymerization of L- or D-lactide in the presence of a metal-containing catalyst. In addition, low molecular weight polylactic acid containing a metal-containing catalyst is crystallized as desired or without crystallization, under reduced pressure or from normal pressure, in the presence of an inert gas stream, or absent It can also be produced by solid phase polymerization. Furthermore, it can be produced by a direct polymerization method in which lactic acid is subjected to dehydration condensation in the presence or absence of an organic solvent.
The polymerization reaction can be carried out in a conventionally known reaction vessel. For example, in a ring-opening polymerization or direct polymerization method, a vertical reactor or a horizontal reactor equipped with a stirring blade for high viscosity, such as a helical ribbon blade, is used alone, or Can be used in parallel. Moreover, any of a batch type, a continuous type, a semibatch type may be sufficient, and these may be combined.
Alcohol may be used as a polymerization initiator. Such alcohol is preferably non-volatile without inhibiting the polymerization of polylactic acid, such as decanol, dodecanol, tetradecanol, hexadecanol, octadecanol, ethylene glycol, trimethylolpropane, pentaerythritol, etc. Can be suitably used. It can be said that the polylactic acid prepolymer used in the solid-phase polymerization method is preferably crystallized in advance from the viewpoint of preventing resin pellet fusion. The prepolymer is in a solid state in a fixed vertical or horizontal reaction vessel, or in a reaction vessel (such as a rotary kiln) in which the vessel itself rotates, such as a tumbler or kiln, in the temperature range from the glass transition temperature of the prepolymer to less than the melting point. Polymerized.

金属含有触媒としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属類、アルミニウム、ゲルマニウム、スズ、アンチモン、チタン等の脂肪酸塩、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、アルコラート等が例示される。なかでもスズ、アルミニウム、亜鉛、カルシウム、チタン、ゲルマニウム、マンガン、マグネシウムおよび稀土類元素より選択される少なくとも一種の金属を含有する脂肪酸塩、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、アルコラートが好ましい。
触媒活性、副反応の少なさからスズ化合物、具体的には塩化第一スズ、臭化第一スズ、ヨウ化第一スズ、硫酸第一スズ、酸化第二スズ、ミリスチン酸スズ、オクチル酸スズ、ステアリン酸スズ、テトラフェニルスズ等のスズ含有化合物が好ましい触媒として例示でされる。なかでも、スズ(II)化合物、具体的にはジエトキシスズ、ジノニルオキシスズ、ミリスチン酸スズ(II)、オクチル酸スズ(II)、ステアリン酸スズ(II)、塩化スズ(II)などが好適に例示される。
触媒の使用量は、ラクチド1Kg当たり0.42×10−4〜100×10−4(モル)でありさらに反応性、得られるポリラクチド類の色調、安定性を考慮すると1.68×10−4〜42.1×10−4(モル)、特に好ましくは2.53×10−4〜16.8×10−4(モル)使用される。
Metal-containing catalysts include alkali metals, alkaline earth metals, rare earths, transition metals, fatty acid salts such as aluminum, germanium, tin, antimony, titanium, carbonates, sulfates, phosphates, oxides, hydroxides , Halides, alcoholates and the like. Among them, fatty acid salts, carbonates, sulfates, phosphates, oxides, hydroxides containing at least one metal selected from tin, aluminum, zinc, calcium, titanium, germanium, manganese, magnesium and rare earth elements Products, halides, and alcoholates are preferred.
Tin compounds due to low catalytic activity and side reactions, specifically stannous chloride, stannous bromide, stannous iodide, stannous sulfate, stannic oxide, tin myristate, tin octylate Tin-containing compounds such as tin stearate and tetraphenyltin are exemplified as preferred catalysts. Among these, tin (II) compounds, specifically, diethoxytin, dinonyloxytin, tin (II) myristate, tin (II) octylate, tin (II) stearate, tin (II) chloride and the like are suitable. Illustrated.
The amount of the catalyst used is 0.42 × 10 −4 to 100 × 10 −4 (mole) per 1 kg of lactide, and 1.68 × 10 −4 in consideration of reactivity, color tone and stability of the resulting polylactides. To 42.1 × 10 −4 (mol), particularly preferably 2.53 × 10 −4 to 16.8 × 10 −4 (mol).

ポリ乳酸の重合に使用された金属含有触媒は、ポリ乳酸使用に先立ち、従来公知の失活剤で不活性化しておくのが好ましい。かかる失活剤として、イミノ基を有し且つ重合金属触媒に配位し得るキレート配位子の群からなる有機リガンドが挙げられる。またジヒドリドオキソリン(I)酸、ジヒドリドテトラオキソ二リン(II,II)酸、ヒドリドトリオキソリン(III)酸、ジヒドリドペンタオキソ二リン(III)酸、ヒドリドペンタオキソ二(II,IV)酸、ドデカオキソ六リン(III)酸、ヒドリドオクタオキソ三リン(III,IV,IV)酸、オクタオキソ三リン(IV,III,IV)酸、ヒドリドヘキサオキソ二リン(III,V)酸、ヘキサオキソ二リン(IV)酸、デカオキソ四リン(IV)酸、ヘンデカオキソ四リン(IV)酸、エネアオキソ三リン(V,IV,IV)酸等の酸価数5以下の低酸化数リン酸が挙げられる。また式xHO・yPで表され、x/y=3のオルトリン酸が挙げられる。また2>x/y>1であり、縮合度より二リン酸、三リン酸、四リン酸、五リン酸等と称せられるポリリン酸およびこれらの混合物が挙げられる。またx/y=1で表されるメタリン酸、なかでもトリメタリン酸、テトラメタリン酸が挙げられる。また1>x/y>0で表され、五酸化リン構造の一部を残した網目構造を有するウルトラリン酸(これらを総称してメタリン酸系化合物と呼ぶことがある。)が挙げられる。またこれらの酸の酸性塩が挙げられる。またこれらの酸の一価、多価のアルコール類、あるいはポリアルキレングリコール類の部分エステル、完全エステルが挙げられる。またこれらの酸のホスホノ置換低級脂肪族カルボン酸誘導体などが例示される。 The metal-containing catalyst used for the polymerization of polylactic acid is preferably deactivated with a conventionally known deactivator prior to using polylactic acid. Examples of such a deactivator include an organic ligand having a group of chelate ligands having an imino group and capable of coordinating with a polymerized metal catalyst. Also, dihydridooxoline (I) acid, dihydridotetraoxodiphosphorus (II, II) acid, hydridotrioxoline (III) acid, dihydridopentaoxodiphosphoric acid (III), hydridopentaoxodi (II, IV) Acid, dodecaoxohexaphosphoric acid (III), hydridooctaoxotriphosphoric acid (III, IV, IV) acid, octaoxotriphosphoric acid (IV, III, IV) acid, hydridohexaoxodiphosphoric acid (III, V) acid, hexaoxodiacid Examples thereof include low oxidation number phosphoric acids having an acid number of 5 or less, such as phosphorus (IV) acid, decaoxotetralinic (IV) acid, hendecaoxotetraphosphoric (IV) acid, and eneoxooxophosphorus (V, IV, IV) acid. Further, orthophosphoric acid represented by the formula xH 2 O · yP 2 O 5 and x / y = 3 may be mentioned. Moreover, polyphosphoric acid which is 2> x / y> 1, and is called diphosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, pentaphosphoric acid or the like based on the degree of condensation, and a mixture thereof can be mentioned. Moreover, the metaphosphoric acid represented by x / y = 1, especially trimetaphosphoric acid and tetrametaphosphoric acid are mentioned. Further, ultraphosphoric acid represented by 1> x / y> 0 and having a network structure in which a part of the phosphorus pentoxide structure is left (these may be collectively referred to as a metaphosphoric acid compound) may be mentioned. Moreover, the acid salt of these acids is mentioned. Moreover, the monovalent | monohydric and polyhydric alcohol of these acids, the partial ester of polyalkylene glycol, and complete ester are mentioned. Examples thereof include phosphono-substituted lower aliphatic carboxylic acid derivatives of these acids.

触媒失活能から、式xHO・yPで表され、x/y=3のオルトリン酸が好ましい。また2>x/y>1であり、縮合度より二リン酸、三リン酸、四リン酸、五リン酸等と称せられるポリリン酸およびこれらの混合物が好ましい。またx/y=1で表されるメタリン酸、なかでもトリメタリン酸、テトラメタリン酸が好ましい。また1>x/y>0で表され、五酸化リン構造の一部を残した網目構造を有するウルトラリン酸(これらを総称してメタリン酸系化合物と呼ぶことがある。)が好ましい。またこれらの酸の酸性塩が好ましい。またこれらの酸の一価、多価のアルコール類、あるいはポリアルキレングリコール類の部分エステルが好ましい。 In view of the catalyst deactivation ability, orthophosphoric acid represented by the formula xH 2 O · yP 2 O 5 and x / y = 3 is preferred. Moreover, 2> x / y> 1, and polyphosphoric acid referred to as diphosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, pentaphosphoric acid and the like, and a mixture thereof are preferable from the degree of condensation. Further, metaphosphoric acid represented by x / y = 1, particularly trimetaphosphoric acid and tetrametaphosphoric acid are preferable. Ultraphosphoric acid represented by 1> x / y> 0 and having a network structure in which a part of the phosphorus pentoxide structure is left (these may be collectively referred to as a metaphosphoric acid compound) is preferable. Moreover, the acidic salt of these acids is preferable. Further, monovalent or polyhydric alcohols of these acids or partial esters of polyalkylene glycols are preferred.

本発明で使用するメタリン酸系化合物は、3〜200程度のリン酸単位が縮合した環状のメタリン酸あるいは立体網目状構造を有するウルトラ領域メタリン酸あるいはそれらの(アルカル金属塩、アルカリ土類金属塩、オニウム塩)を包含する。なかでも環状メタリン酸ナトリウムやウルトラ領域メタリン酸ナトリウム、ホスホノ置換低級脂肪族カルボン酸誘導体のジヘキシルホスホノエチルアセテート(以下DHPAと略称することがある)などが好適に使用される。
ポリ乳酸は、含有ラクチド量が1〜5000重量ppmのものが好ましい。ポリ乳酸中に含有するラクチドは溶融加工時、樹脂を劣化させ、色調を悪化させ、場合によっては製品として使用不可能にする場合がある。
溶融開環重合された直後のポリL−および/またはポリD−乳酸は通常1〜5重量%のラクチドを含有するが、ポリL−および/またはポリD−乳酸重合終了の時点からポリ乳酸成形までの間の任意の段階において、従来公知のラクチド減量法により、即ち一軸あるいは多軸押出機での真空脱揮法、あるいは重合装置内での高真空処理等を単独であるいは組み合わせて実施することにラクチドを好適な範囲に低減することができる。
The metaphosphoric acid compound used in the present invention is a cyclic metaphosphoric acid in which about 3 to 200 phosphoric acid units are condensed, an ultra-region metaphosphoric acid having a three-dimensional network structure, or an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt thereof. Onium salts). Among them, cyclic sodium metaphosphate, ultra-region sodium metaphosphate, phosphono-substituted lower aliphatic carboxylic acid derivative dihexylphosphonoethyl acetate (hereinafter sometimes abbreviated as DHPA) and the like are preferably used.
The polylactic acid preferably has a lactide content of 1 to 5000 ppm by weight. The lactide contained in the polylactic acid deteriorates the resin and deteriorates the color tone at the time of melt processing, and in some cases, it may be disabled as a product.
The poly L- and / or poly D-lactic acid immediately after the melt ring-opening polymerization usually contains 1 to 5% by weight of lactide, but the poly L- and / or poly D-lactic acid molding starts from the end of the polymerization. At any stage up to the above, a conventionally known lactide weight loss method, that is, a vacuum devolatilization method in a single or multi-screw extruder, or a high vacuum treatment in a polymerization apparatus is carried out alone or in combination. In addition, lactide can be reduced to a suitable range.

ラクチド含有量は少ないほど、樹脂の溶融安定性、耐湿熱安定性は向上するが、樹脂溶融粘度を低下させる利点もあり、所望の目的に合致した含有量にするのが合理的、経済的である。即ち、実用的な溶融安定性が達成される1〜1000重量ppmに設定するのが合理的である。さらに好ましくは1〜700重量ppm、より好ましくは2〜500重量ppm、特に好ましくは5〜100重量ppmの範囲が選択される。ポリ乳酸成分がかかる範囲のラクチド含有量を有することにより、本発明成形品の3次元造形時の樹脂の安定性を向上せしめ、造形品の製造を効率よく実施できる利点および造形品の耐湿熱安定性、低ガス性を高めることが出来る。
ステレオコンプレックスポリ乳酸は、ポリL−乳酸とポリD−乳酸とを重量比で10/90〜90/10の範囲で接触させることにより、好ましくは溶融接触させることにより、より好ましくは溶融混練させることにより得ることができる。接触温度はポリ乳酸の溶融時の安定性およびステレオコンプレックス結晶化度の向上の観点より、好ましくは190〜300℃、より好ましくは200〜290℃、さらに好ましくは210〜280℃の範囲である。
溶融混練の方法は特に限定されるものではないが、従来公知のバッチ式或いは連続式の溶融混合装置が好適に使用される。たとえば、溶融攪拌槽、一軸、二軸の押出し機、ニーダー、無軸籠型攪拌槽、住友重機械工業(株)製「バイボラック(登録商標)」、三菱重工業(株)製N−SCR,(株)日立製作所製めがね翼、格子翼あるいはケニックス式攪拌機、あるいはズルツァー式SMLXタイプスタチックミキサー具備管型重合装置などを使用できるが、生産性、ポリ乳酸の品質とりわけ色調の点でセルフクリーニング式の重合装置である無軸籠型攪拌槽、N−SCR、2軸押し出しルーダーなどが好適に使用される。
The smaller the lactide content, the better the melt stability and heat-and-moisture resistance of the resin, but there is also the advantage of lowering the resin melt viscosity, making it reasonable and economical to meet the desired purpose. is there. In other words, it is reasonable to set it to 1 to 1000 ppm by weight where practical melt stability is achieved. More preferably, a range of 1 to 700 ppm by weight, more preferably 2 to 500 ppm by weight, particularly preferably 5 to 100 ppm by weight is selected. By having a lactide content in such a range that the polylactic acid component is in this range, it is possible to improve the stability of the resin at the time of three-dimensional modeling of the molded product of the present invention, the advantage that the molded product can be efficiently manufactured, and the stability of the molded product against moisture and heat And low gas properties can be improved.
The stereocomplex polylactic acid is prepared by bringing poly L-lactic acid and poly D-lactic acid into contact in a weight ratio of 10/90 to 90/10, preferably by melt contact, and more preferably melt kneading. Can be obtained. The contact temperature is preferably 190 to 300 ° C, more preferably 200 to 290 ° C, and still more preferably 210 to 280 ° C, from the viewpoint of improving the stability of polylactic acid when melted and the degree of stereocomplex crystallinity.
The method of melt kneading is not particularly limited, but a conventionally known batch type or continuous type melt mixing apparatus is preferably used. For example, a melt-stirred tank, a single-screw or twin-screw extruder, a kneader, a non-shaft vertical stirrer, “Vibolac (registered trademark)” manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd., N-SCR manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. ( Glasses blades, lattice blades or Kenix type stirrers made by Hitachi, Ltd., or Sulzer type SMLX type static mixer equipped pipe type polymerization equipment can be used. A non-axial vertical stirring tank, an N-SCR, a twin-screw extruder, or the like that is a polymerization apparatus is preferably used.

本発明で用いるポリ乳酸には、本発明の主旨に反しない範囲において、ステレオコンプレックスポリ乳酸結晶の形成を安定的且つ高度に促進させるために特定の添加物を配合する手法が好ましく適用される。添加物としてはエステル交換触媒能を有していれば特に限定されるものではない。中でも有機酸金属塩が好適に用いられ、公知のリン酸金属塩やカルボン酸金属塩、スルホン酸金属塩などが挙げられる。
本発明の高分子材料は、加熱条件下での分子量変化率が小さいことが好ましい。本発明の高分子材料の重量平均分子量をMwとし、加熱試験後の重量平均分子量をMwとしたとき、分子量変化率は下記式(ii)で表される。
分子量変化率(%)=[(Mw−Mw)/Mw]×100 (ii)
ここでMwおよびMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定、標準ポリスチレンに換算した値である。分子量の評価は、GPCによる評価が困難な場合は、溶液粘度法その他の方法によって与えても良い。また、湿熱処理後にゲル化し分子量の評価が困難となった場合は、分子量変化率はプラス無限大の値とみなす。
In the polylactic acid used in the present invention, a method of blending a specific additive in order to stably and highly promote the formation of stereocomplex polylactic acid crystals is preferably applied without departing from the gist of the present invention. The additive is not particularly limited as long as it has a transesterification catalytic ability. Among them, organic acid metal salts are preferably used, and examples thereof include known phosphoric acid metal salts, carboxylic acid metal salts, and sulfonic acid metal salts.
The polymer material of the present invention preferably has a small molecular weight change rate under heating conditions. When the weight average molecular weight of the polymer material of the present invention is Mw 1 and the weight average molecular weight after the heating test is Mw 2 , the molecular weight change rate is represented by the following formula (ii).
Molecular weight change rate (%) = [(Mw 2 −Mw 1 ) / Mw 1 ] × 100 (ii)
Here, Mw 1 and Mw 2 are values measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to standard polystyrene. The molecular weight may be evaluated by the solution viscosity method or other methods when evaluation by GPC is difficult. In addition, when gelation occurs after wet heat treatment and it becomes difficult to evaluate the molecular weight, the molecular weight change rate is regarded as a plus infinity value.

熱可塑性高分子材料を用いた溶融堆積造形において、複数の吐出ヘッドを備えた溶融堆積造形装置を用い、複数の異なる材料を同時に積層して造形する場合は、吐出待機中の吐出ヘッドが加熱されている場合があるため、加熱条件下での物性変化が小さいことが好ましい。このような経時の物性変化、特に加水分解による物性変化量の指標として、80℃95%RH(相対湿度)の湿熱条件下での分子量変化が採用できる。3次元造形用材料の分子量が変化した場合、吐出ヘッドで加熱された材料の流動性が後述のように変化する。分子量が低すぎる場合は流動性が過剰となり、材料の垂れや供給速度の乱れが発生してしまう。逆に分子量が高すぎる場合は流動性が過小となり、吐出量の減少や吐出ヘッドの詰まりが発生してしまう。かかる観点から、80℃95%RHの湿熱雰囲気で12時間処理後の分子量変化率はマイナス50%以上が好ましく、マイナス20%以上がさらに好ましく、マイナス10%以上がさらに好ましく、マイナス10%以上プラス100%以下がさらに好ましい。この特性を満足することで、保管中および造形中の高分子材料の物性を安定させ、安定的に造形を行うことができる。
また、使用するポリ乳酸樹脂は本発明の効果を損なわない範囲であれば、一般的に用いられる酸化チタン、炭酸カルシウムなどの艶消し剤、滑剤、酸化防止剤、耐熱剤、耐蒸熱剤、耐光剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤および難燃剤などを含むことができる。
In melt deposition modeling using a thermoplastic polymer material, when using a melt deposition modeling apparatus equipped with a plurality of ejection heads and stacking a plurality of different materials at the same time, the ejection head waiting for ejection is heated. Therefore, it is preferable that the change in physical properties under heating conditions is small. As an indicator of such a change in physical properties over time, in particular, a change in physical properties due to hydrolysis, a change in molecular weight under wet heat conditions of 80 ° C. and 95% RH (relative humidity) can be employed. When the molecular weight of the three-dimensional modeling material changes, the fluidity of the material heated by the ejection head changes as described below. If the molecular weight is too low, the fluidity becomes excessive, and dripping of the material and disturbance of the supply speed occur. On the other hand, if the molecular weight is too high, the fluidity is too low, and the discharge amount is reduced and the discharge head is clogged. From this viewpoint, the molecular weight change rate after treatment for 12 hours at 80 ° C. and 95% RH is preferably −50% or more, more preferably −20% or more, further preferably −10% or more, and −10% or more plus 100% or less is more preferable. By satisfying this characteristic, the physical properties of the polymer material during storage and modeling can be stabilized, and modeling can be performed stably.
Moreover, as long as the polylactic acid resin to be used is within the range not impairing the effects of the present invention, generally used matting agents such as titanium oxide and calcium carbonate, lubricants, antioxidants, heat resistance agents, heat resistance agents, light resistance, Agents, ultraviolet absorbers, antistatic agents, flame retardants, and the like.

<ポリ乳酸ストランドの形状>
本発明においてポリ乳酸ストランドとは、ポリ乳酸を主たる成分とする高分子材料がストランド状、すなわち概ね1mm以上の直径を有する繊維状に成形されたものをいう。ストランドの直径の平均値は1.0〜3.5mmである。直径がこの範囲にあるポリ乳酸ストランドは適度な柔軟性と剛性を有しやすく、溶融堆積造形に用いた場合、ストランド送り機構から送り出され吐出ヘッドに至るまでの過程において破断や座屈による異常が起こりにくいため、好ましい。
ストランドの送り速度(長さ方向の線速度)をローラー等のストランド送り機構により制御した時、吐出ヘッドへ所望の体積速度で高分子材料が供給されることを達成する観点から、ポリ乳酸ストランドの直径は安定していることが好ましい。具体的には、直径変動率は5%以下が好ましく、3%以下がより好ましく、2%以下がさらに好ましく、1%以下が最も好ましい。
<Shape of polylactic acid strand>
In the present invention, the polylactic acid strand refers to a polymer material containing polylactic acid as a main component formed into a strand shape, that is, a fiber shape having a diameter of approximately 1 mm or more. The average value of the diameter of the strand is 1.0 to 3.5 mm. Polylactic acid strands with diameters in this range are likely to have moderate flexibility and rigidity, and when used for melt deposition modeling, there are abnormalities due to breakage or buckling in the process from the strand feed mechanism to the discharge head. It is preferable because it hardly occurs.
From the viewpoint of achieving that the polymer material is supplied to the discharge head at a desired volume speed when the strand feed rate (linear velocity in the length direction) is controlled by a strand feed mechanism such as a roller, The diameter is preferably stable. Specifically, the diameter variation rate is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, further preferably 2% or less, and most preferably 1% or less.

また、吐出ヘッドに供給されたストランド状のポリ乳酸は、上流側が固体状態、下流側(吐出ヘッドのノズル出口側)が溶融液体状態となっており、上流側の固体がピストンのように下流側の溶融液体を押し出すことで、吐出ヘッドから溶融樹脂が吐出される。供給される固体状のストランドが常にピストンの機能を果たすには、ストランドが十分な長さにわたり、その外径が吐出ヘッドの内径に比べ小さすぎる部分がないことが必要である。一方で、ストランドが十分な長さにわたり、その外径が吐出ヘッドの内径以上になる部分がないことは、吐出ヘッドでのストランドの詰まりを防止するうえで必須である。以上の観点から、ストランドの直径の変動幅は小さいことが好ましい。具体的には、直径変動幅は15%以下であり、12%以下が好ましく、9%以下がより好ましく、7%以下がさらに好ましい。   The strand-shaped polylactic acid supplied to the discharge head is in a solid state on the upstream side and in a molten liquid state on the downstream side (nozzle outlet side of the discharge head), and the solid on the upstream side is downstream like a piston. The molten resin is ejected from the ejection head by extruding the molten liquid. In order for the supplied solid strands to always function as a piston, it is necessary that the strands have a sufficient length and that their outer diameter is not too small compared to the inner diameter of the discharge head. On the other hand, it is indispensable to prevent the strands from clogging in the discharge head that the strand has a sufficient length and that the outer diameter is not larger than the inner diameter of the discharge head. From the above viewpoint, it is preferable that the fluctuation range of the diameter of the strand is small. Specifically, the diameter fluctuation range is 15% or less, preferably 12% or less, more preferably 9% or less, and even more preferably 7% or less.

直径の平均値、変動率、および変動幅は、下記の方法によって測定される。±5μm以上の測定精度を持つレーザー式外径測定装置(例えば株式会社キーエンス製LS−9000)により、ストランドを一定速度で走査しながら外径を測定する。50mmより短い長さの間に測定される8点以上のデータの移動平均値を1点の測定値とし、50mm/点の間隔で測定値を1000点サンプリングする。サンプリングされた1000点のストランド外径の平均値(D)、外径の標準偏差(σ)、外径の最大値(DMax)、外径の最小値(DMin)から、下記式(iii−1)、(iii−2)によりストランド直径の平均値、変動率、変動幅を算出する。
直径変動率(%)=σ/D×100 (iii−1)
直径変動幅(%)=(DMax−DMin)/D×100 (iii−2)
σ:外径の標準偏差
D:外径の平均値(mm)
Max:外径の最大値
Min:外径の最小値
The average value, variation rate, and variation range of the diameter are measured by the following methods. The outer diameter is measured while scanning the strand at a constant speed with a laser type outer diameter measuring device (for example, LS-9000 manufactured by Keyence Corporation) having a measurement accuracy of ± 5 μm or more. A moving average value of data of 8 or more points measured during a length shorter than 50 mm is taken as one measurement value, and 1000 measurement values are sampled at an interval of 50 mm / point. From the average value (D) of the sampled 1000 strand outer diameters, the standard deviation (σ) of the outer diameter, the maximum value of the outer diameter (D Max ), and the minimum value of the outer diameter (D Min ), the following formula (iii) -1) and (iii-2), the average value, variation rate, and variation range of the strand diameter are calculated.
Diameter variation rate (%) = σ / D × 100 (iii-1)
Diameter fluctuation range (%) = (D Max −D Min ) / D × 100 (iii-2)
σ: Standard deviation of outer diameter D: Average value of outer diameter (mm)
D Max : Maximum outer diameter D Min : Minimum outer diameter

<ポリ乳酸ストランドの収縮>
本発明のポリ乳酸ストランドは、そのサンプルの融点に保持したシリコーンオイル中に1分間浸漬した時の熱収縮率が10%以上である。一般に熱可塑性高分子材料を用いた溶融積層造形において、橋のような構造を造形する場合、図1のように吐出ヘッドから溶融樹脂を吐出した場所の下層が空洞である状況が発生し、重力の作用により溶融樹脂が下に垂れ下がってしまうが、本発明のポリ乳酸ストランドは溶融吐出時に半溶融状態の樹脂が含まれ、その熱収縮作用により垂れ下がりが防止される。
<Shrinkage of polylactic acid strand>
The polylactic acid strand of the present invention has a thermal shrinkage rate of 10% or more when immersed for 1 minute in silicone oil held at the melting point of the sample. In general, when a layered structure such as a bridge is formed in a melt layered modeling using a thermoplastic polymer material, a situation occurs in which the lower layer of the place where the molten resin is discharged from the discharge head is hollow as shown in FIG. However, the polylactic acid strand of the present invention contains a semi-molten resin at the time of melting and discharging, and the thermal contraction action prevents the drooping.

さらに、一般に熱可塑性高分子材料を用いた溶融積層造形において、造形中に吐出が不要な部分で吐出を停止する際、ストランド送り速度をゼロにする、あるいはマイナスにしてストランドを引き戻しても、吐出ヘッド先端部に押し込められている樹脂の残圧のため、余分な樹脂が吐出されてしまい所望の形状の3次元モデルが得られない場合があるが、本発明のポリ乳酸ストランドは吐出ヘッド内で加熱されると収縮が始まるため、ストランド送りを停止あるいは引き戻すのと同時に吐出ヘッド先端部の残圧を瞬時に解消し、余分な樹脂の吐出を低減することができる結果、所望の形状の3次元モデルを寸法精度よく得ることが容易になる。かかる観点から、ポリ乳酸ストランドサンプルの融点に保持したオイル中に1分間浸漬した時の熱収縮は5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、20%以上であることがさらに好ましい。   Furthermore, generally in melt layered modeling using thermoplastic polymer materials, when stopping discharge at a portion where discharge is not required during modeling, discharge is possible even if the strand feed rate is set to zero or the strand is pulled back to minus. Due to the residual pressure of the resin pushed into the tip of the head, excess resin may be ejected and a three-dimensional model with a desired shape may not be obtained. Since the shrinkage starts when heated, the residual pressure at the tip of the discharge head can be instantly canceled and the discharge of excess resin can be reduced at the same time as the strand feeding is stopped or pulled back. It becomes easy to obtain a model with high dimensional accuracy. From this point of view, the thermal shrinkage when immersed for 1 minute in oil held at the melting point of the polylactic acid strand sample is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, and more preferably 20% or more. Is more preferable.

熱収縮の測定は、以下の方法によって試験される。ポリ乳酸ストランドサンプルを長さ150mmに切り取り、その一方の端(端Aとする)から100mmの部分に標線を付ける。もう一方の端(端Bとする)をピンセットで持ち、ポリ乳酸ストランドサンプルの融点の温度に保持したシリコーンオイル中に、端Aから標線までの部分がシリコーンオイル中に十分浸るよう浸漬する。1分間浸漬後、シリコーンオイルから取り出して余分なオイルを拭き、常温まで冷却し、端Aから標線までの長さを測定し、Lmmとする。式(iv)に従い、熱収縮率を算出する。
熱収縮率(%)=100−L (iv)
熱収縮の測定に供するサンプルは、融点の測定を正確に行うため、110℃1時間の熱セット後のサンプルを用いる。熱セットは、ポリ乳酸ストランドの両端を固定した状態で行う。また、熱収縮試験のシリコーンオイルの温度を定めるための融点は、30℃から250℃まで20℃/分の昇温速度で測定される昇温DSC(示差走査熱量分析)スペクトルにおける、130℃以上の吸熱ピークのうち、ピーク強度がもっとも強いピークの頂点温度を融点とする。
The measurement of heat shrinkage is tested by the following method. A polylactic acid strand sample is cut to a length of 150 mm, and a marked line is attached to a portion 100 mm from one end (referred to as end A). The other end (referred to as end B) is held with tweezers, and immersed in silicone oil maintained at the melting point of the polylactic acid strand sample so that the portion from end A to the marked line is sufficiently immersed in the silicone oil. After immersion for 1 minute, the silicone oil is taken out, wiped with excess oil, cooled to room temperature, the length from the end A to the marked line is measured, and is defined as Lmm. The thermal contraction rate is calculated according to the equation (iv).
Thermal contraction rate (%) = 100−L (iv)
A sample subjected to heat shrinkage measurement is a sample after heat setting at 110 ° C. for 1 hour in order to accurately measure the melting point. The heat setting is performed with both ends of the polylactic acid strand fixed. The melting point for determining the temperature of the silicone oil in the heat shrink test is 130 ° C. or higher in a temperature rising DSC (differential scanning calorimetry) spectrum measured at a temperature rising rate of 20 ° C./min from 30 ° C. to 250 ° C. Among the endothermic peaks, the peak temperature of the peak with the highest peak intensity is defined as the melting point.

<ポリ乳酸ストランドの結晶性>
本発明のポリ乳酸ストランドは、ストランドの表面から(直径/4)の厚みの部分が下記Aを満たす。
A:昇温DSC分析したスペクトルにおいて、結晶融解ピーク頂点の温度が140℃以上であり、融解ピークの熱量が30J/g以上であり、融解ピークの半値幅が20℃以下。
ポリ乳酸ストランドを用いた溶融積層造形においては、吐出ヘッド内部のストランドは、吐出口に近い部分で十分な流動性を持つようにポリ乳酸の融点以上に加熱され、吐出口から離れるに従い常温に近づくという温度分布を有するため、各場所でのストランド温度に応じて樹脂の流動性(粘弾性)の分布を持つことになる。即ち、吐出口に近い部分では溶融液体として比較的高い流動性を持ち、吐出口から十分離れた部分では固体として全く流動性を有せず、その間の部分ではポリ乳酸の非晶部に由来するゴム状の粘弾性をもつことになる。一方で、造形中に吐出が不要な部分で吐出を停止する際、ストランド送り速度をゼロにする、あるいはマイナスにして引き戻すことが行われ、吐出ヘッド内の固体状のストランドがピストンの役割を行って吐出量が制御される。この時、吐出ヘッド内にゴム状の粘弾性をもつ樹脂が存在すると、固体状のストランドの送り/停止動作がゴム状の樹脂の介在により緩和されるために、吐出口の溶融樹脂の吐出/停止が遅れてしまう結果、所望の形状の3次元モデルが得られない場合がある。
<Crystalline of polylactic acid strand>
In the polylactic acid strand of the present invention, a portion having a thickness of (diameter / 4) satisfies the following A from the surface of the strand.
A: In the spectrum analyzed by the temperature rise DSC, the temperature at the top of the crystal melting peak is 140 ° C. or higher, the calorie of the melting peak is 30 J / g or higher, and the half width of the melting peak is 20 ° C. or lower.
In melt additive manufacturing using polylactic acid strands, the strands inside the discharge head are heated above the melting point of polylactic acid so that they have sufficient fluidity near the discharge port and approach normal temperature as they move away from the discharge port. Therefore, the resin has fluidity (viscoelasticity) distribution according to the strand temperature at each location. That is, the portion close to the discharge port has a relatively high fluidity as a molten liquid, the portion sufficiently away from the discharge port has no fluidity as a solid, and the portion in between is derived from an amorphous part of polylactic acid. It will have rubber-like viscoelasticity. On the other hand, when stopping discharge at a portion where discharge is not required during modeling, the strand feed speed is made zero or pulled back to a negative, and the solid strand in the discharge head acts as a piston. Thus, the discharge amount is controlled. At this time, if a resin having rubber-like viscoelasticity is present in the discharge head, the solid strand feeding / stopping operation is mitigated by the rubber-like resin, so that the molten resin can be discharged / discharged from the discharge port. As a result of the delay in stopping, a three-dimensional model having a desired shape may not be obtained.

一方、昇温DSCスペクトルにおいて高い結晶融解熱量および鋭い融解ピークをもつポリ乳酸ストランドが、吐出ヘッドに供給され加熱される場合、融解開始温度以下では十分に硬い固体の状態をとり、融解開始温度を超えると速やかに流動性良好な溶融液体の状態をとるため、上記のような問題の原因となるゴム状の粘弾性体を取る温度領域が小さい。そのため、固体ストランドの送り/停止動作が良好に吐出口の溶融樹脂に伝わる結果、所望の形状の3次元モデルを寸法精度よく得ることが容易になる。
また、ストランドが十分に硬いピストンとしての役割を果たすためには、その表面(円柱の側面部)から(直径/4)の厚みの部分が十分に硬い固体の状態を取れば、ストランド全体の形状変化は十分に抑制され、上記のような効果が十分に発揮される。
On the other hand, when a polylactic acid strand having a high crystal melting heat amount and a sharp melting peak in the temperature-enhanced DSC spectrum is supplied to the discharge head and heated, it takes a sufficiently hard solid state below the melting start temperature, and the melting start temperature is reduced. If the temperature exceeds the range, the molten liquid having a good fluidity is quickly taken, and the temperature range for taking the rubber-like viscoelastic body causing the above problems is small. Therefore, the solid strand feeding / stopping operation is well transmitted to the molten resin at the discharge port, so that it becomes easy to obtain a three-dimensional model having a desired shape with high dimensional accuracy.
In addition, in order for the strand to play a role as a sufficiently hard piston, the shape of the entire strand can be obtained if the thickness (diameter / 4) from the surface (side surface of the cylinder) is sufficiently hard. The change is sufficiently suppressed, and the above effects are sufficiently exhibited.

かかる観点から、ポリ乳酸ストランドの表面から(直径/4)の厚みの部分を、表面DSC分析したスペクトルにおいて、融解ピークの熱量は5J/gが好ましく、10J/g以上がより好ましく、20J/g以上がさらに好ましく、30J/g以上がさらに好ましく、40J/g以上が最も好ましい。また、融解ピークの半値幅は30℃以下が好ましく、20℃以下がより好ましく、10℃以下がさらに好ましい。また、ポリ乳酸ストランドの表面から(直径/4)の厚みの部分を、広角X線回折分析(WAXD)によって測定したポリ乳酸由来の結晶化度は、10%以上が好ましく、15%以上がより好ましく、20%以上がさらに好ましい。ここでポリ乳酸由来の結晶化度とは、ホモ体のポリL−乳酸およびポリD−乳酸由来の結晶化度と、ステレオコンプレックスポリ乳酸由来の結晶化度の合計である。   From this point of view, in the spectrum obtained by surface DSC analysis of the portion having a thickness of (diameter / 4) from the surface of the polylactic acid strand, the calorific value of the melting peak is preferably 5 J / g, more preferably 10 J / g or more, and 20 J / g. The above is more preferable, 30 J / g or more is more preferable, and 40 J / g or more is most preferable. Further, the half width of the melting peak is preferably 30 ° C. or less, more preferably 20 ° C. or less, and further preferably 10 ° C. or less. In addition, the degree of crystallinity derived from polylactic acid measured by wide-angle X-ray diffraction analysis (WAXD) from the surface of the polylactic acid strand (diameter / 4) is preferably 10% or more, more preferably 15% or more. Preferably, 20% or more is more preferable. Here, the crystallinity derived from polylactic acid is the sum of the crystallinity derived from homopoly L-lactic acid and poly D-lactic acid and the crystallinity derived from stereocomplex polylactic acid.

本発明において、ポリ乳酸ストランドの表面から(直径/4)の厚みの部分の昇温DSC分析は、以下のように行う。サンプリングは精密ニッパーを用い、ポリ乳酸ストランドを1mmの長さに切断し、その側面(円外周から(直径/4)の厚みの部分)をくし型に1回切断し、サンプル片とする。これをポリ乳酸ストランドの任意の点で繰り返し、合計5mgのサンプル片を用い、DSC測定に供する。サンプリングはその他同様の方法によって行っても良い。サンプルはアルミニウム製のシールセルに封入し、30℃から250℃まで20℃/分の昇温速度で昇温DSC分析を行う。得られるDSCスペクトルにおける、130℃以上の吸熱ピークのうち、ピーク強度がもっとも強いピークを融解ピークとする。融点は融解ピーク頂点の温度とする。   In the present invention, the temperature-rising DSC analysis of the portion having a thickness of (diameter / 4) from the surface of the polylactic acid strand is performed as follows. Sampling uses a precision nipper, cuts the polylactic acid strand to a length of 1 mm, and cuts the side surface (a portion having a thickness of (diameter / 4) from the outer circumference of the circle) once into a comb to obtain a sample piece. This is repeated at any point of the polylactic acid strand, and a total of 5 mg sample pieces are used for DSC measurement. Sampling may be performed by other similar methods. The sample is sealed in an aluminum seal cell and subjected to temperature rising DSC analysis from 30 ° C. to 250 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min. Of the endothermic peaks at 130 ° C. or higher in the obtained DSC spectrum, the peak with the highest peak intensity is taken as the melting peak. The melting point is the temperature at the peak of the melting peak.

<末端封止剤>
ポリ乳酸ストランドの製造に用いるポリ乳酸は、末端封止剤、すなわち高分子材料の酸性末端基および分解によって生じた酸性基を封止する剤を添加することが好ましい。ポリ乳酸はその構造に由来する酸性基の自触媒作用により加水分解が促進されるが、末端封止剤はこの自触媒作用を抑制し、加水分解を遅延させる効果を有する剤である。
末端封止剤としては、迅速に、かつ選択的にカルボキシル末端基と反応できる点から、エポキシ化合物あるいはカルボジイミド化合物が好ましく用いられ、カルボジイミド化合物がより好ましく用いられる。
また末端封止剤としては、遊離したイソシアネート化合物の揮発が抑制され、造形作業環境が良好に保たれる観点、ならびに遊離したイソシアネート化合物のガス化により、造形品に気泡が混入し造形品の外観を損ねる可能性を排除できる観点で、後述する環状カルボジイミド化合物がさらに好ましく用いられる。
<End sealant>
The polylactic acid used for the production of the polylactic acid strand is preferably added with an end-capping agent, that is, an agent that seals acidic end groups of the polymer material and acidic groups generated by decomposition. Polylactic acid is hydrolyzed by autocatalysis of acidic groups derived from its structure, but end-capping agents are agents that have the effect of suppressing this autocatalysis and delaying hydrolysis.
As the end-capping agent, an epoxy compound or a carbodiimide compound is preferably used, and a carbodiimide compound is more preferably used because it can react with a carboxyl terminal group quickly and selectively.
In addition, as the end-capping agent, volatilization of the liberated isocyanate compound is suppressed, the viewpoint of maintaining a good modeling work environment, and gasification of the liberated isocyanate compound causes bubbles to be mixed into the shaped product and the appearance of the shaped product The cyclic carbodiimide compound described later is more preferably used from the viewpoint of eliminating the possibility of impairing the quality.

<環状カルボジイミド化合物>
環状カルボジイミド化合物は環状構造を有する。環状カルボジイミド化合物は、環状構造を複数有していてもよい。
環状構造は、カルボジイミド基(−N=C=N−)を1個有しその第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている。一つの環状構造中には、1個のカルボジイミド基のみを有する。環状構造中の原子数は、好ましくは8〜50、より好ましくは10〜30、さらに好ましくは10〜20である。
ここで、環状構造中の原子数とは、環構造を直接構成する原子の数を意味し、例えば、8員環であれば8、50員環であれば50である。環状構造中の原子数が8より小さいと、環状カルボジイミド化合物の安定性が低下して、保管、使用が困難となる場合があるためである。また反応性の観点よりは環員数の上限値に関しては特別の制限はないが、50を超える原子数の環状カルボジイミド化合物は合成上困難となり、コストが大きく上昇する場合が発生するためである。かかる観点より環状構造中の原子数は好ましくは、10〜30、より好ましくは10〜20の範囲が選択される。
環状構造は、下記式(2)で表される構造であることが好ましい。
<Cyclic carbodiimide compound>
The cyclic carbodiimide compound has a cyclic structure. The cyclic carbodiimide compound may have a plurality of cyclic structures.
The cyclic structure has one carbodiimide group (—N═C═N—), and the first nitrogen and the second nitrogen are bonded by a bonding group. One cyclic structure has only one carbodiimide group. The number of atoms in the cyclic structure is preferably 8 to 50, more preferably 10 to 30, and still more preferably 10 to 20.
Here, the number of atoms in the ring structure means the number of atoms that directly constitute the ring structure, and is, for example, 8 for an 8-membered ring and 50 for a 50-membered ring. This is because if the number of atoms in the cyclic structure is smaller than 8, the stability of the cyclic carbodiimide compound is lowered, and it may be difficult to store and use. From the viewpoint of reactivity, there is no particular restriction on the upper limit of the number of ring members, but cyclic carbodiimide compounds having more than 50 atoms are difficult to synthesize, and the cost may increase significantly. From this viewpoint, the number of atoms in the cyclic structure is preferably selected in the range of 10-30, more preferably 10-20.
The cyclic structure is preferably a structure represented by the following formula (2).

Figure 2016060048
Figure 2016060048

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2〜4価の結合基であり、ヘテロ原子を含有していてもよい。)
式中、Qは、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2〜4価の結合基である。ヘテロ原子とはこの場合、O、N、S、Pを指す。この結合基の価のうち2つの価は環状構造を形成するために使用される。Qが3価あるいは4価の結合基である場合、単結合、二重結合、原子、原子団を介して、ポリマーあるいは他の環状構造と結合している。
結合基は、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基またはこれらの組み合わせであり、上記で規定される環状構造を形成するための必要炭素数を有する結合基が選択される。組み合わせの例としては、アルキレン基とアリーレン基が結合した、アルキレン−アリーレン基のような構造などが挙げられる。
(In the formula, Q is a divalent to tetravalent linking group that is an aliphatic group, an alicyclic group, an aromatic group, or a combination thereof, and may contain a hetero atom.)
In the formula, Q is a divalent to tetravalent linking group that is an aliphatic group, an alicyclic group, an aromatic group, or a combination thereof, each of which may contain a hetero atom and a substituent. A heteroatom in this case refers to O, N, S, P. Two of the valences of this linking group are used to form a cyclic structure. When Q is a trivalent or tetravalent linking group, it is bonded to a polymer or other cyclic structure via a single bond, a double bond, an atom, or an atomic group.
The linking group may include a heteroatom and a substituent, each having a divalent to tetravalent carbon number of 1 to 20 aliphatic group, a divalent to tetravalent carbon number of 3 to 20 alicyclic group, A linking group which is a tetravalent aromatic group having 5 to 15 carbon atoms or a combination thereof and has a necessary number of carbon atoms to form the cyclic structure defined above is selected. Examples of combinations include structures such as an alkylene-arylene group in which an alkylene group and an arylene group are bonded.

結合基(Q)は、下記式(3−1)、(3−2)または(3−3)で表される2〜4価の結合基であることが好ましい。   The linking group (Q) is preferably a divalent to tetravalent linking group represented by the following formula (3-1), (3-2) or (3-3).

Figure 2016060048
Figure 2016060048

式中、ArおよびArは各々独立に、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基である。 In the formula, Ar 1 and Ar 2 are each independently a 2- to 4-valent aromatic group having 5 to 15 carbon atoms which may contain a hetero atom and a substituent.

芳香族基として、それぞれへテロ原子を含んで複素環構造を持っていてもよい、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基(2価)として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
およびRは各々独立に、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、およびこれらの組み合わせ、またはこれら脂肪族基、脂環族基と2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基の組み合わせである。
As an aromatic group, each of which contains a hetero atom and may have a heterocyclic structure, an arylene group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetriyl group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetetra having 5 to 15 carbon atoms Yl group. Examples of the arylene group (divalent) include a phenylene group and a naphthalenediyl group. Examples of the arenetriyl group (trivalent) include a benzenetriyl group and a naphthalenetriyl group. Examples of the arenetetrayl group (tetravalent) include a benzenetetrayl group and a naphthalenetetrayl group. These aromatic groups may be substituted. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.
R 1 and R 2 each independently contain a heteroatom and a substituent, each having 2 to 4 valent aliphatic groups having 1 to 20 carbon atoms and 2 to 4 valent fatty acids having 3 to 20 carbon atoms A cyclic group, and a combination thereof, or a combination of the aliphatic group, the alicyclic group, and a divalent to tetravalent aromatic group having 5 to 15 carbon atoms.

脂肪族基として、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアルカントリイル基、炭素数1〜20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、へキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これらの脂肪族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。   Examples of the aliphatic group include an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an alkanetriyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkanetetrayl group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, a decylene group, a dodecylene group, and a hexadecylene group. As the alkanetriyl group, methanetriyl group, ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, octanetriyl group, nonanetriyl group, decantriyl group, dodecantriyl group, Examples include a hexadecantriyl group. As alkanetetrayl group, methanetetrayl group, ethanetetrayl group, propanetetrayl group, butanetetrayl group, pentanetetrayl group, hexanetetrayl group, heptanetetrayl group, octanetetrayl group, nonanetetrayl group Decanetetrayl group, dodecanetetrayl group, hexadecanetetrayl group and the like. These aliphatic groups may be substituted. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.

脂環族基として、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルカントリイル基、炭素数3〜20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロへプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロへキサデシレン基などが挙げられる。シクロアルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。シクロアルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これらの脂環族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。   Examples of the alicyclic group include a cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms, a cycloalkanetriyl group having 3 to 20 carbon atoms, and a cycloalkanetetrayl group having 3 to 20 carbon atoms. Examples of the cycloalkylene group include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cycloheptylene group, a cyclooctylene group, a cyclononylene group, a cyclodecylene group, a cyclododecylene group, and a cyclohexadecylene group. As cycloalkanetriyl group, cyclopropanetriyl group, cyclobutanetriyl group, cyclopentanetriyl group, cyclohexanetriyl group, cycloheptanetriyl group, cyclooctanetriyl group, cyclononanetriyl group, cyclodecanetriyl group Group, cyclododecane triyl group, cyclohexadecane triyl group and the like. As cycloalkanetetrayl group, cyclopropanetetrayl group, cyclobutanetetrayl group, cyclopentanetetrayl group, cyclohexanetetrayl group, cycloheptanetetrayl group, cyclooctanetetrayl group, cyclononanetetrayl group, cyclodecanetetrayl group Yl group, cyclododecanetetrayl group, cyclohexadecanetetrayl group and the like. These alicyclic groups may be substituted. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.

芳香族基として、それぞれへテロ原子を含んで複素環構造を持っていてもよい、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。これら芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
およびXは各々独立に、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせである。
As an aromatic group, each of which contains a hetero atom and may have a heterocyclic structure, an arylene group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetriyl group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetetra having 5 to 15 carbon atoms Yl group. Examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthalenediyl group. Examples of the arenetriyl group (trivalent) include a benzenetriyl group and a naphthalenetriyl group. Examples of the arenetetrayl group (tetravalent) include a benzenetetrayl group and a naphthalenetetrayl group. These aromatic groups may be substituted. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.
X 1 and X 2 each independently contain a heteroatom and a substituent, each having a 2 to 4 valent aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms and a 2 to 4 valent fatty acid having 3 to 20 carbon atoms It is a cyclic group, a divalent to tetravalent aromatic group having 5 to 15 carbon atoms, or a combination thereof.

脂肪族基として、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアルカントリイル基、炭素数1〜20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、へキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これらの脂肪族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。   Examples of the aliphatic group include an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an alkanetriyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkanetetrayl group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, a decylene group, a dodecylene group, and a hexadecylene group. As the alkanetriyl group, methanetriyl group, ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, octanetriyl group, nonanetriyl group, decantriyl group, dodecantriyl group, Examples include a hexadecantriyl group. As alkanetetrayl group, methanetetrayl group, ethanetetrayl group, propanetetrayl group, butanetetrayl group, pentanetetrayl group, hexanetetrayl group, heptanetetrayl group, octanetetrayl group, nonanetetrayl group Decanetetrayl group, dodecanetetrayl group, hexadecanetetrayl group and the like. These aliphatic groups may be substituted. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.

脂環族基として、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルカントリイル基、炭素数3〜20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロへプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロへキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これらの脂環族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。   Examples of the alicyclic group include a cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms, a cycloalkanetriyl group having 3 to 20 carbon atoms, and a cycloalkanetetrayl group having 3 to 20 carbon atoms. Examples of the cycloalkylene group include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cycloheptylene group, a cyclooctylene group, a cyclononylene group, a cyclodecylene group, a cyclododecylene group, and a cyclohexadecylene group. As the alkanetriyl group, cyclopropanetriyl group, cyclobutanetriyl group, cyclopentanetriyl group, cyclohexanetriyl group, cycloheptanetriyl group, cyclooctanetriyl group, cyclononanetriyl group, cyclodecanetriyl group , Cyclododecanetriyl group, cyclohexadecanetriyl group and the like. As the alkanetetrayl group, cyclopropanetetrayl group, cyclobutanetetrayl group, cyclopentanetetrayl group, cyclohexanetetrayl group, cycloheptanetetrayl group, cyclooctanetetrayl group, cyclononanetetrayl group, cyclodecanetetrayl group Group, cyclododecanetetrayl group, cyclohexadecanetetrayl group and the like. These alicyclic groups may be substituted. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.

芳香族基として、それぞれへテロ原子を含んで複素環構造を持っていてもよい、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。   As an aromatic group, each of which contains a hetero atom and may have a heterocyclic structure, an arylene group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetriyl group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetetra having 5 to 15 carbon atoms Yl group. Examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthalenediyl group. Examples of the arenetriyl group (trivalent) include a benzenetriyl group and a naphthalenetriyl group. Examples of the arenetetrayl group (tetravalent) include a benzenetetrayl group and a naphthalenetetrayl group. These aromatic groups may be substituted. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.

式(3−1)、(3−2)においてs、kは0〜10の整数、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0〜1の整数である。sおよびkが10を超えると、環状カルボジイミド化合物は合成上困難となり、コストが大きく上昇する場合が発生するためである。かかる観点より整数は好ましくは0〜3の範囲が選択される。なお、sまたはkが2以上であるとき、繰り返し単位としてのX、あるいはXが、他のX、あるいはXと異なっていてもよい。
は、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせである。
In formulas (3-1) and (3-2), s and k are integers of 0 to 10, preferably 0 to 3, more preferably 0 to 1. When s and k exceed 10, the cyclic carbodiimide compound is difficult to synthesize, and the cost may increase significantly. From this viewpoint, the integer is preferably selected in the range of 0 to 3. When s or k is 2 or more, X 1 or X 2 as a repeating unit may be different from other X 1 or X 2 .
X 3 is a divalent to tetravalent C 1-20 aliphatic group, a divalent to tetravalent C 3-20 alicyclic group, each of which may contain a heteroatom and a substituent, A tetravalent aromatic group having 5 to 15 carbon atoms, or a combination thereof.

脂肪族基として、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアルカントリイル基、炭素数1〜20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、へキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これら脂肪族基は置換基を含んでいてもよく、置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙
げられる。
Examples of the aliphatic group include an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an alkanetriyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkanetetrayl group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, a decylene group, a dodecylene group, and a hexadecylene group. As the alkanetriyl group, methanetriyl group, ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, octanetriyl group, nonanetriyl group, decantriyl group, dodecantriyl group, Examples include a hexadecantriyl group. As alkanetetrayl group, methanetetrayl group, ethanetetrayl group, propanetetrayl group, butanetetrayl group, pentanetetrayl group, hexanetetrayl group, heptanetetrayl group, octanetetrayl group, nonanetetrayl group Decanetetrayl group, dodecanetetrayl group, hexadecanetetrayl group and the like. These aliphatic groups may contain a substituent, such as an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, or an ester group. , Ether group, aldehyde group and the like.

脂環族基として、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルカントリイル基、炭素数3〜20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロへプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロへキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これら脂環族基は置換基を含んでいてもよく、置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリーレン基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。   Examples of the alicyclic group include a cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms, a cycloalkanetriyl group having 3 to 20 carbon atoms, and a cycloalkanetetrayl group having 3 to 20 carbon atoms. Examples of the cycloalkylene group include a cyclopropylene group, a cyclobutylene group, a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cycloheptylene group, a cyclooctylene group, a cyclononylene group, a cyclodecylene group, a cyclododecylene group, and a cyclohexadecylene group. As the alkanetriyl group, cyclopropanetriyl group, cyclobutanetriyl group, cyclopentanetriyl group, cyclohexanetriyl group, cycloheptanetriyl group, cyclooctanetriyl group, cyclononanetriyl group, cyclodecanetriyl group , Cyclododecanetriyl group, cyclohexadecanetriyl group and the like. As the alkanetetrayl group, cyclopropanetetrayl group, cyclobutanetetrayl group, cyclopentanetetrayl group, cyclohexanetetrayl group, cycloheptanetetrayl group, cyclooctanetetrayl group, cyclononanetetrayl group, cyclodecanetetrayl group Group, cyclododecanetetrayl group, cyclohexadecanetetrayl group and the like. These alicyclic groups may contain a substituent, such as an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, and an ester. Group, ether group, aldehyde group and the like.

芳香族基として、それぞれへテロ原子を含んで複素環構造を持っていてもよい、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。   As an aromatic group, each of which contains a hetero atom and may have a heterocyclic structure, an arylene group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetriyl group having 5 to 15 carbon atoms, an arenetetra having 5 to 15 carbon atoms Yl group. Examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthalenediyl group. Examples of the arenetriyl group (trivalent) include a benzenetriyl group and a naphthalenetriyl group. Examples of the arenetetrayl group (tetravalent) include a benzenetetrayl group and a naphthalenetetrayl group. These aromatic groups may be substituted. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, an amide group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, and an aldehyde group.

また、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXはヘテロ原子を含有していてもよい、また、Qが2価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXは全て2価の基である。Qが3価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが3価の基である。Qが4価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。 Ar 1 , Ar 2 , R 1 , R 2 , X 1 , X 2 and X 3 may contain a hetero atom, and when Q is a divalent linking group, Ar 1 , Ar 2 , R 1 , R 2 , X 1 , X 2 and X 3 are all divalent groups. When Q is a trivalent linking group, one of Ar 1 , Ar 2 , R 1 , R 2 , X 1 , X 2 and X 3 is a trivalent group. When Q is a tetravalent linking group, one of Ar 1 , Ar 2 , R 1 , R 2 , X 1 , X 2 and X 3 is a tetravalent group or two are trivalent It is a group.

本発明の材料に環状カルボジイミドを添加した場合は、末端封止剤の環状カルボジイミド化合物が高分子材料の末端に結合した構造を有する末端封止されたポリ乳酸を含有する。環状カルボジイミド化合物は、高分子材料のカルボキシル基と以下のように反応し高分子材料の末端に以下(4)で表される構造を形成する。   When cyclic carbodiimide is added to the material of the present invention, it contains end-capped polylactic acid having a structure in which the cyclic carbodiimide compound of the end-capping agent is bonded to the end of the polymer material. The cyclic carbodiimide compound reacts with the carboxyl group of the polymer material as follows to form a structure represented by the following (4) at the terminal of the polymer material.

Figure 2016060048
Figure 2016060048

(Xは高分子材料の主鎖で、Qはカルボジイミド基の第一窒素と第二窒素とを結ぶ結合基である。)
環状カルボジイミドが添加されたポリ乳酸は、ポリ乳酸と環状カルボジイミド化合物とを混合することにより製造することができる。環状カルボジイミド化合物は、ポリ乳酸の末端と反応し末端を封止する。余剰の環状カルボジイミド化合物は未反応のまま材料中に残留する。
(X is the main chain of the polymer material, and Q is a linking group that connects the first nitrogen and the second nitrogen of the carbodiimide group.)
Polylactic acid to which cyclic carbodiimide is added can be produced by mixing polylactic acid and a cyclic carbodiimide compound. The cyclic carbodiimide compound reacts with the terminal of polylactic acid to seal the terminal. Excess cyclic carbodiimide compound remains unreacted in the material.

従って環状カルボジイミドが添加されたポリ乳酸は中には、末端が封止されたポリ乳酸および環状カルボジイミド化合物を含有する。また、末端変性の反応の程度により、末端が封止されていない高分子材料も含有することもある。
未反応のまま材料中に残留する環状カルボジイミド化合物の含有量は、ポリ乳酸100重量部あたり、0.001〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部、より好ましくは0.1〜1重量部である。0.001重量部より過少に過ぎると、加水分解抑制の効果を継続的に発揮できない場合がある。10重量部より過剰に過ぎると、高分子材料のゲル化が進行し、加熱時の流動性や融着性が損なわれる場合がある。
Therefore, the polylactic acid to which the cyclic carbodiimide is added contains polylactic acid with a terminal capped and a cyclic carbodiimide compound. Further, depending on the degree of reaction of terminal modification, a polymer material whose terminal is not sealed may be contained.
The content of the cyclic carbodiimide compound remaining in the material unreacted is 0.001 to 10 parts by weight, preferably 0.01 to 5 parts by weight, more preferably 0.1 to 1 part per 100 parts by weight of polylactic acid. Parts by weight. If the amount is less than 0.001 part by weight, the effect of inhibiting hydrolysis may not be exhibited continuously. When the amount is excessively more than 10 parts by weight, gelation of the polymer material proceeds, and the fluidity and fusing property during heating may be impaired.

<安定剤>
ポリ乳酸ストランドの製造に用い材料には、安定剤を含有することができる。安定剤としては通常の熱可塑性樹脂の安定剤に使用されるものを用いることができる。例えば酸化防止剤、光安定剤等を挙げることができる。これらの剤を配合することで機械的特性、成形性、耐熱性および耐久性に優れた成形品を得ることができる。
酸化防止剤としてはヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、ホスファイト系化合物、チオエーテル系化合物等を挙げることができる。
<Stabilizer>
The material used for producing the polylactic acid strand can contain a stabilizer. As a stabilizer, what is used for the stabilizer of a normal thermoplastic resin can be used. For example, an antioxidant, a light stabilizer, etc. can be mentioned. By blending these agents, a molded product having excellent mechanical properties, moldability, heat resistance and durability can be obtained.
Examples of the antioxidant include hindered phenol compounds, hindered amine compounds, phosphite compounds, thioether compounds, and the like.

ヒンダードフェノール系化合物としては、n−オクタデシル−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、n−オクタデシル−3−(3’−メチル−5’−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、n−テトラデシル−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、1,4−ブタンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−tert−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、3,9−ビス[2−{3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン等が挙げられる。   Examples of hindered phenol compounds include n-octadecyl-3- (3 ′, 5′-di-tert-butyl-4′-hydroxyphenyl) -propionate, n-octadecyl-3- (3′-methyl-5 ′). -Tert-butyl-4'-hydroxyphenyl) -propionate, n-tetradecyl-3- (3 ', 5'-di-tert-butyl-4'-hydroxyphenyl) -propionate, 1,6-hexanediol-bis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) -propionate], 1,4-butanediol-bis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) -Propionate], 2,2'-methylene-bis (4-methyl-tert-butylphenol), triethylene glycol-bis 3- (3-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) -propionate], tetrakis [methylene-3- (3 ′, 5′-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane, 3,9-bis [2- {3- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyloxy} -1,1-dimethylethyl] 2,4,8,10-tetraoxaspiro ( 5,5) Undecane and the like can be mentioned.

ヒンダードアミン系化合物として、N,N’−ビス−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−テトラメチレン−ビス[3−(3’−メチル−5’−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ジアミン、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオニル]ヒドラジン、N−サリチロイル−N’−サリチリデンヒドラジン、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾール、N,N’−ビス[2−{3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}エチル]オキシアミド等を挙げることができる。好ましくは、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、およびテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等が挙げられる。   As a hindered amine compound, N, N′-bis-3- (3 ′, 5′-di-tert-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionylhexamethylenediamine, N, N′-tetramethylene-bis [3- (3′-Methyl-5′-tert-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionyl] diamine, N, N′-bis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) -propionyl ] Hydrazine, N-salicyloyl-N'-salicylidenehydrazine, 3- (N-salicyloyl) amino-1,2,4-triazole, N, N'-bis [2- {3- (3,5-di -Tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy} ethyl] oxyamide and the like. Preferably, triethylene glycol-bis [3- (3-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] and tetrakis [methylene-3- (3 ′, 5′-di-tert-butyl) -4-hydroxyphenyl) propionate] methane and the like.

ホスファイト系化合物としては、少なくとも1つのP−O結合が芳香族基に結合しているものが好ましく、具体的には、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)4,4’−ビフェニレンホスファイト、ビス(2,6―ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェニル−ジ−トリデシル)ホスファイト、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジトリデシルホスファイト−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、トリス(ミックスドモノおよびジ−ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、4,4’−イソプロピリデンビス(フェニル−ジアルキルホスファイト)等が挙げられる。   As the phosphite compound, those in which at least one P—O bond is bonded to an aromatic group are preferable. Specifically, tris (2,6-di-tert-butylphenyl) phosphite, tetrakis ( 2,6-di-tert-butylphenyl) 4,4′-biphenylene phosphite, bis (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol di-phosphite, 2,2-methylenebis (4,6-di-tert-butylphenyl) octyl phosphite, 4,4′-butylidene-bis (3-methyl-6-tert-butylphenyl-di-tridecyl) phosphite, 1,1,3-tris (2-methyl-4-ditridecyl phosphite-5-tert-butylphenyl) butane, tris (mixed mono and di-no Butylphenyl) phosphite, tris (nonylphenyl) phosphite, 4,4'-isopropylidene-bis (phenyl - dialkyl phosphite), and the like.

なかでもトリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジホスファイト、テトラキス(2,6―ジ−tert−ブチルフェニル)4,4’−ビフェニレンホスファイト等が好ましく使用できる。   Among them, tris (2,6-di-tert-butylphenyl) phosphite, 2,2-methylenebis (4,6-di-tert-butylphenyl) octyl phosphite, bis (2,6-di-tert-butyl) -4-Methylphenyl) pentaerythritol-diphosphite, tetrakis (2,6-di-tert-butylphenyl) 4,4′-biphenylene phosphite and the like can be preferably used.

チオエーテル系化合物の具体例として、ジラウリルチオジプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ドデシルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−オクタデシルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ミリスチルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ステアリルチオプロピオネート)等が挙げられる。   Specific examples of thioether compounds include dilauryl thiodipropionate, ditridecyl thiodipropionate, dimyristyl thiodipropionate, distearyl thiodipropionate, pentaerythritol-tetrakis (3-lauryl thiopropionate), Pentaerythritol-tetrakis (3-dodecylthiopropionate), pentaerythritol-tetrakis (3-octadecylthiopropionate), pentaerythritol tetrakis (3-myristylthiopropionate), pentaerythritol-tetrakis (3-stearylthio) Propionate) and the like.

光安定剤としては、具体的には例えば、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、芳香族ベンゾエート系化合物、蓚酸アニリド系化合物、シアノアクリレート系化合物およびヒンダードアミン系化合物等を挙げることができる。
ベンゾフェノン系化合物としては、ベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ドデシロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、5−クロロ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−3−メチル−アクリロキシイソプロポキシ)ベンゾフェノン等が挙げられる。
Specific examples of the light stabilizer include benzophenone compounds, benzotriazole compounds, aromatic benzoate compounds, oxalic acid anilide compounds, cyanoacrylate compounds, hindered amine compounds, and the like.
Examples of the benzophenone compounds include benzophenone, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2,2′-dihydroxybenzophenone, 2,2 ′, 4,4′-tetrahydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,2 ′. -Dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone, 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxy-5-sulfobenzophenone, 2-hydroxy-4-octoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-dodecyloxybenzophenone 2-hydroxy-4-octoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy-5-sulfobenzophenone, 5-chloro-2-hydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-octoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy -2'-carbo Shi benzophenone, 2-hydroxy-4- (2-hydroxy-3-methyl - acryloxy-isopropoxyphenyl) benzophenone.

ベンゾトリアゾール系化合物としては、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−アミル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−メチル−2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−アミル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(5−tert−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(4’−オクトキシ−2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等が挙げられる。   Examples of the benzotriazole compound include 2- (5-methyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole, 2- (3,5-di-tert-butyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole, 2- (3,5- Di-tert-amyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole, 2- (3 ′, 5′-di-tert-butyl-4′-methyl-2′-hydroxyphenyl) benzotriazole, 2- (3,5- Di-tert-amyl-2-hydroxyphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (5-tert-butyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole, 2- [2′-hydroxy-3 ′, 5′-bis (Α, α-Dimethylbenzyl) phenyl] benzotriazole, 2- [2′-hydroxy-3 ′, 5′-bis (α, α Dimethylbenzyl) phenyl] -2H- benzotriazole, 2- (4'-octoxy-2'-hydroxyphenyl) benzotriazole.

芳香族ベンゾエート系化合物としては、p−tert−ブチルフェニルサリシレート、p−オクチルフェニルサリシレート等のアルキルフェニルサリシレート類が挙げられる。
蓚酸アニリド系化合物としては、2−エトキシ−2’−エチルオキザリックアシッドビスアニリド、2−エトキシ−5−tert−ブチル−2’−エチルオキザリックアシッドビスアニリド、2−エトキシ−3’−ドデシルオキザリックアシッドビスアニリド等が挙げられる。
シアノアクリレート系化合物としては、エチル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、2−エチルヘキシル−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート等が挙げられる。
Examples of the aromatic benzoate compounds include alkylphenyl salicylates such as p-tert-butylphenyl salicylate and p-octylphenyl salicylate.
Examples of oxalic acid anilide compounds include 2-ethoxy-2′-ethyloxalic acid bisanilide, 2-ethoxy-5-tert-butyl-2′-ethyloxalic acid bisanilide, and 2-ethoxy-3′-. Examples include dodecyl oxalic acid bisanilide.
Examples of the cyanoacrylate compound include ethyl-2-cyano-3,3′-diphenyl acrylate and 2-ethylhexyl-cyano-3,3′-diphenyl acrylate.

ヒンダードアミン系化合物としては、4−アセトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルアセトキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−オクタデシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンジルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−フェノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(エチルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(シクロヘキシルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)カーボネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)オギザレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)マロネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチルピ−4−ペリジル)アジペート、ビス(2,2,6,6−テトラメチルピ−4−ペリジル)テレフタレート、1,2−ビス(2,2,6,6−テトラメチルピ−4−ペリジルオキシ)−エタン、α,α’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルオキシ)−p−キシレン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−トリレン−2,4−ジカルバメート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ヘキサメチレン−1,6−ジカルバメート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシレート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,4−トリカルボキシレート、1−「2−{3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールとβ,β,β’,β’−テトラメチル−3,9−[2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン]ジメタノールとの縮合物等を挙げることができる。本発明においてE成分は1種類で使用してもよいし2種以上を組み合わせて使用してもよい。また安定剤成分として、ヒンダードフェノール系化合物およびまたはベンゾトリアゾール系化合物が好ましい。安定剤の含有量はポリ乳酸100重量部当たり、好ましくは0.01〜3重量部、より好ましくは0.03〜2重量部である。   Examples of hindered amine compounds include 4-acetoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-stearoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-acryloyloxy-2,2,6, 6-tetramethylpiperidine, 4- (phenylacetoxy) -2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-benzoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-methoxy-2,2, 6,6-tetramethylpiperidine, 4-octadecyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-cyclohexyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-benzyloxy-2,2 , 6,6-tetramethylpiperidine, 4-phenoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4- (ethylcarba Yloxy) -2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4- (cyclohexylcarbamoyloxy) -2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4- (phenylcarbamoyloxy) -2,2,6,6 -Tetramethylpiperidine, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) carbonate, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) oxalate, bis (2,2,6 , 6-tetramethyl-4-piperidyl) malonate, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (2,2,6,6-tetramethylpi-4-peridyl) adipate, bis (2,2,6,6-tetramethylpi-4-peridyl) terephthalate, 1,2-bis (2,2,6,6-tetramethylpi-4-peridylo) Cis) -ethane, α, α′-bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyloxy) -p-xylene, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) -Tolylene-2,4-dicarbamate, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) -hexamethylene-1,6-dicarbamate, tris (2,2,6,6-tetramethyl -4-piperidyl) -benzene-1,3,5-tricarboxylate, tris (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) -benzene-1,3,4-tricarboxylate, 1- “2- {3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy} -2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid And 1,2,2, , 6-Pentamethyl-4-piperidinol and β, β, β ′, β′-tetramethyl-3,9- [2,4,8,10-tetraoxaspiro (5,5) undecane] dimethanol And the like. In this invention, E component may be used by 1 type and may be used in combination of 2 or more type. As the stabilizer component, a hindered phenol compound and / or a benzotriazole compound are preferable. The content of the stabilizer is preferably 0.01 to 3 parts by weight, more preferably 0.03 to 2 parts by weight, per 100 parts by weight of polylactic acid.

<結晶化促進剤>
ポリ乳酸ストランドの製造に用いる材料は、有機若しくは無機の結晶化促進剤を含有することができる。結晶化促進剤を含有することで、機械的特性、耐熱性、および成形性に優れた成形品を得ることができる。
即ち結晶化促進剤の適用により、成形性、結晶性が向上し、通常の射出成形においても十分に結晶化し耐熱性、耐湿熱安定性に優れた成形品を得ることができる。加えて、成形品を製造する製造時間を大幅に短縮でき、その経済的効果は大きい。
<Crystallization accelerator>
The material used for producing the polylactic acid strand can contain an organic or inorganic crystallization accelerator. By containing the crystallization accelerator, a molded product having excellent mechanical properties, heat resistance, and moldability can be obtained.
That is, by applying the crystallization accelerator, moldability and crystallinity are improved, and a molded product that is sufficiently crystallized even in normal injection molding and excellent in heat resistance and moist heat resistance can be obtained. In addition, the manufacturing time for manufacturing the molded product can be greatly shortened, and the economic effect is great.

本発明で使用する結晶化促進剤は一般に結晶性樹脂の結晶化核剤として用いられるものを用いることができ、無機系の結晶化核剤および有機系の結晶化核剤のいずれをも使用することができる。
無機系の結晶化核剤として、タルク、カオリン、シリカ、合成マイカ、クレイ、ゼオライト、グラファイト、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫化カルシウム、窒化ホウ素、モンモリロナイト、酸化ネオジム、酸化アルミニウム、フェニルフォスフォネート金属塩等が挙げられる。これらの無機系の結晶化核剤は組成物中での分散性およびその効果を高めるために、各種分散助剤で処理され、一次粒子径が0.01〜0.5μm程度の高度に分散状態にあるものが好ましい。
As the crystallization accelerator used in the present invention, those generally used as crystallization nucleating agents for crystalline resins can be used, and both inorganic crystallization nucleating agents and organic crystallization nucleating agents are used. be able to.
As inorganic crystallization nucleating agents, talc, kaolin, silica, synthetic mica, clay, zeolite, graphite, carbon black, zinc oxide, magnesium oxide, titanium oxide, calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate, calcium sulfide, boron nitride , Montmorillonite, neodymium oxide, aluminum oxide, phenylphosphonate metal salt and the like. These inorganic crystallization nucleating agents are treated with various dispersing aids in order to enhance the dispersibility in the composition and the effect thereof, and are in a highly dispersed state with a primary particle size of about 0.01 to 0.5 μm. Are preferred.

有機系の結晶化核剤としては、安息香酸カルシウム、安息香酸ナトリウム、安息香酸リチウム、安息香酸カリウム、安息香酸マグネシウム、安息香酸バリウム、蓚酸カルシウム、テレフタル酸ジナトリウム、テレフタル酸ジリチウム、テレフタル酸ジカリウム、ラウリン酸ナトリウム、ラウリン酸カリウム、ミリスチン酸ナトリウム、ミリスチン酸カリウム、ミリスチン酸カルシウム、ミリスチン酸バリウム、オクタコ酸ナトリウム、オクタコ酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カルシウム、トルイル酸ナトリウム、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸カリウム、サリチル酸亜鉛、アルミニウムジベンゾエート、β−ナフトエ酸ナトリウム、β−ナフトエ酸カリウム、シクロヘキサンカルボン酸ナトリウム等の有機カルボン酸金属塩、p−トルエンスルホン酸ナトリウム、スルホイソフタル酸ナトリウム等の有機スルホン酸金属塩が挙げられる。   Organic crystallization nucleating agents include calcium benzoate, sodium benzoate, lithium benzoate, potassium benzoate, magnesium benzoate, barium benzoate, calcium oxalate, disodium terephthalate, dilithium terephthalate, dipotassium terephthalate, Sodium laurate, potassium laurate, sodium myristate, potassium myristate, calcium myristate, barium myristate, sodium octacolate, calcium octacolate, sodium stearate, potassium stearate, lithium stearate, calcium stearate, magnesium stearate , Barium stearate, sodium montanate, calcium montanate, sodium toluate, sodium salicylate, potassium salicylate, salicy Organic carboxylic acid metal salts such as zinc acid, aluminum dibenzoate, β-naphthoic acid sodium, β-naphthoic acid potassium, sodium cyclohexanecarboxylic acid and the like, and organic sulfonic acid metal salts such as sodium p-toluenesulfonate and sodium sulfoisophthalate. Can be mentioned.

また、ステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、トリメシン酸トリス(tert−ブチルアミド)等の有機カルボン酸アミド、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリイソプロピレン、ポリブテン、ポリ−4−メチルペンテン、ポリ−3−メチルブテン−1、ポリビニルシクロアルカン、ポリビニルトリアルキルシラン、高融点ポリ乳酸、エチレン−アクリル酸コポマーのナトリウム塩、スチレン−無水マレイン酸コポリマーのナトリウム塩(いわゆるアイオノマー)、ベンジリデンソルビトールおよびその誘導体、例えばジベンジリデンソルビトール等が挙げられる。
これらのなかでタルク、および有機カルボン酸金属塩から選択された少なくとも1種が好ましく使用される。本発明で使用する結晶化促進剤は1種のみでもよく、2種以上を併用しても良い。
結晶化促進剤の含有量は、高分子材料100重量部当たり、好ましくは0.01〜30重量部、より好ましくは0.05〜20重量部である。
Also, organic carboxylic acid amides such as stearic acid amide, ethylenebislauric acid amide, palmitic acid amide, hydroxystearic acid amide, erucic acid amide, trimesic acid tris (tert-butylamide), low density polyethylene, high density polyethylene, polyiso Propylene, polybutene, poly-4-methylpentene, poly-3-methylbutene-1, polyvinylcycloalkane, polyvinyltrialkylsilane, high melting point polylactic acid, sodium salt of ethylene-acrylic acid copolymer, sodium of styrene-maleic anhydride copolymer Examples thereof include salts (so-called ionomers), benzylidene sorbitol and derivatives thereof such as dibenzylidene sorbitol.
Among these, at least one selected from talc and organic carboxylic acid metal salts is preferably used. Only one type of crystallization accelerator may be used in the present invention, or two or more types may be used in combination.
The content of the crystallization accelerator is preferably 0.01 to 30 parts by weight, more preferably 0.05 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer material.

<充填剤>
ポリ乳酸ストランドの製造に用いる材料は、有機若しくは無機の充填剤を含有することができる。充填剤成分を含有することで、機械的特性、耐熱性、および金型成形性に優れた成形品を得ることができる。
有機充填剤として、籾殻、木材チップ、おから、古紙粉砕材、衣料粉砕材等のチップ状のもの、綿繊維、麻繊維、竹繊維、木材繊維、ケナフ繊維、ジュート繊維、バナナ繊維、ココナツ繊維等の植物繊維もしくはこれらの植物繊維から加工されたパルプやセルロース繊維および絹、羊毛、アンゴラ、カシミヤ、ラクダ等の動物繊維等の繊維状のもの、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維等の合成繊維、紙粉、木粉、セルロース粉末、籾殻粉末、果実殻粉末、キチン粉末、キトサン粉末、タンパク質、澱粉等の粉末状のものが挙げられる。成形性の観点から紙粉、木粉、竹粉、セルロース粉末、ケナフ粉末、籾殻粉末、果実殻粉末、キチン粉末、キトサン粉末、タンパク質粉末、澱粉等の粉末状のものが好ましく、紙粉、木粉、竹粉、セルロース粉末、ケナフ粉末が好ましい。紙粉、木粉がより好ましい。特に紙粉が好ましい。
<Filler>
The material used for the production of the polylactic acid strand can contain an organic or inorganic filler. By containing the filler component, a molded product having excellent mechanical properties, heat resistance, and moldability can be obtained.
Organic fillers such as rice husks, wood chips, okara, waste paper ground materials, clothing ground materials, cotton fibers, hemp fibers, bamboo fibers, wood fibers, kenaf fibers, jute fibers, banana fibers, coconut fibers Plant fibers such as pulp or cellulose fibers processed from these plant fibers and fibrous fibers such as animal fibers such as silk, wool, angora, cashmere and camel, synthetic fibers such as polyester fibers, nylon fibers and acrylic fibers , Paper powder, wood powder, cellulose powder, rice husk powder, fruit husk powder, chitin powder, chitosan powder, protein, starch and the like. From the viewpoint of moldability, powdery materials such as paper powder, wood powder, bamboo powder, cellulose powder, kenaf powder, rice husk powder, fruit husk powder, chitin powder, chitosan powder, protein powder, and starch are preferred. Powder, bamboo powder, cellulose powder and kenaf powder are preferred. Paper powder and wood powder are more preferable. Paper dust is particularly preferable.

これら有機充填剤は天然物から直接採取したものを使用してもよいが、古紙、廃材木および古衣等の廃材をリサイクルしたものを使用してもよい。
また木材として、松、杉、檜、もみ等の針葉樹材、ブナ、シイ、ユーカリ等の広葉樹材等が好ましい。
紙粉は成形性の観点から接着剤、とりわけ、紙を加工する際に通常使用される酢酸ビニル樹脂系エマルジョンやアクリル樹脂系エマルジョン等のエマルジョン系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリアミド系接着剤等のホットメルト接着剤等を含むものが好ましく例示される。
有機充填剤の配合量は特に限定されるものではないが、成形性および耐熱性の観点から、高分子材料100重量部当たり、好ましくは1〜300重量部、より好ましくは5〜200重量部、さらに好ましくは10〜150重量部、特に好ましくは15〜100重量部である。有機充填剤の配合量が1重量部未満であると、組成物の成形性向上効果が小さく、300重量部を超える場合には充填剤の均一分散が困難になり、あるいは成形性、耐熱性以外にも材料としての強度、外観が低下する可能性があるため好ましくない。
These organic fillers may be those directly collected from natural products, but may also be those obtained by recycling waste materials such as waste paper, waste wood and old clothes.
The wood is preferably a softwood material such as pine, cedar, oak or fir, or a hardwood material such as beech, shii or eucalyptus.
Paper powder is an adhesive from the viewpoint of moldability, especially emulsion adhesives such as vinyl acetate resin emulsions and acrylic resin emulsions that are usually used when processing paper, polyvinyl alcohol adhesives, polyamide adhesives Those containing hot melt adhesives such as are preferably exemplified.
The blending amount of the organic filler is not particularly limited, but from the viewpoint of moldability and heat resistance, it is preferably 1 to 300 parts by weight, more preferably 5 to 200 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymer material. More preferably, it is 10-150 weight part, Most preferably, it is 15-100 weight part. If the blending amount of the organic filler is less than 1 part by weight, the effect of improving the moldability of the composition is small, and if it exceeds 300 parts by weight, uniform dispersion of the filler becomes difficult, or other than moldability and heat resistance In addition, the strength and appearance of the material may decrease, which is not preferable.

ポリ乳酸ストランドの製造に用いるは、無機充填剤を含有することが好ましい。無機充填剤合により、機械特性、耐熱性、成形性の優れた組成物を得ることができる。本発明で使用する無機充填剤としては、通常の熱可塑性樹脂の強化に用いられる繊維状、板状、粉末状のものを用いることができる。
具体的には例えば、カーボンナノチューブ、ガラス繊維、アスベスト繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、金属繊維、チタン酸カリウムウイスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、マグネシウム系ウイスカー、珪素系ウイスカー、ワラストナイト、イモゴライト、セピオライト、アスベスト、スラグ繊維、ゾノライト、石膏繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化珪素繊維およびホウ素繊維等の繊維状無機充填剤、層状珪酸塩、有機オニウムイオンで交換された層状珪酸塩、ガラスフレーク、非膨潤性雲母、グラファイト、金属箔、セラミックビーズ、タルク、クレイ、マイカ、セリサイト、ゼオライト、ベントナイト、ドロマイト、カオリン、粉末珪酸、長石粉、チタン酸カリウム、シラスバルーン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、酸化カルシクム、酸化アルミニウム、酸化チタン、珪酸アルミニウム、酸化ケイ素、石膏、ノバキュライト、ドーソナイトおよび白土フラーレンなどのカーボンナノ粒子等の板状や粒子状の無機充填剤が挙げられる。
For use in the production of the polylactic acid strand, it is preferable to contain an inorganic filler. A composition excellent in mechanical properties, heat resistance and moldability can be obtained by the inorganic filler. As the inorganic filler used in the present invention, a fibrous, plate-like, or powder-like material used for reinforcing ordinary thermoplastic resins can be used.
Specifically, for example, carbon nanotube, glass fiber, asbestos fiber, carbon fiber, graphite fiber, metal fiber, potassium titanate whisker, aluminum borate whisker, magnesium whisker, silicon whisker, wollastonite, imogolite, sepiolite, Asbestos, slag fiber, zonolite, gypsum fiber, silica fiber, silica-alumina fiber, zirconia fiber, boron nitride fiber, silicon nitride fiber, boron fiber, and other fibrous inorganic fillers, layered silicate, and organic onium ions Layered silicate, glass flake, non-swelling mica, graphite, metal foil, ceramic beads, talc, clay, mica, sericite, zeolite, bentonite, dolomite, kaolin, powdered silicic acid, feldspar powder, potassium titanate, shirasuba Plates and particles of inorganic fillers such as carbon nanoparticles such as carbon, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, calcium oxide, aluminum oxide, titanium oxide, aluminum silicate, silicon oxide, gypsum, novaculite, dosonite and white clay fullerene Agents.

層状珪酸塩の具体例としては、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト等のスメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト、ハロサイト、カネマイト、ケニヤイト等の各種粘土鉱物、Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Li型四珪素フッ素雲母、Na型四珪素フッ素雲母等の膨潤性雲母等が挙げられる。これらは天然のものであっても合成のものであって良い。これらのなかでモンモリロナイト、ヘクトライト等のスメクタイト系粘土鉱物やLi型フッ素テニオライト、Na型四珪素フッ素雲母等の膨潤性合成雲母が好ましい。
これらの無機充填剤のなかでは繊維状もしくは板状の無機充填剤が好ましく、特にガラス繊維、ワラステナイト、ホウ酸アルミニウムウイスカー、チタン酸カリウムウイスカー、マイカ、およびカオリン、陽イオン交換された層状珪酸塩が好ましい。また繊維状充填剤のアスペクト比は5以上であることが好ましく、10以上でありことがさらに好ましく、20以上であることがさらに好ましい。
Specific examples of layered silicates include smectite clay minerals such as montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, and soconite, various clay minerals such as vermiculite, halosite, kanemite, and kenyanite, Li-type fluorine teniolite, Na And swellable mica such as Li-type fluorine teniolite, Li-type tetrasilicon fluorine mica and Na-type tetrasilicon fluorine mica. These may be natural or synthetic. Among these, smectite clay minerals such as montmorillonite and hectorite, and swellable synthetic mica such as Li type fluorine teniolite and Na type tetrasilicon fluorine mica are preferable.
Among these inorganic fillers, fibrous or plate-like inorganic fillers are preferable, and glass fiber, wollastonite, aluminum borate whisker, potassium titanate whisker, mica, and kaolin, a cation-exchanged layered silicate. Is preferred. The aspect ratio of the fibrous filler is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and further preferably 20 or more.

かかる充填剤はエチレン/酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で被覆または収束処理されていてもよく、またアミノシランやエポキシシラン等のカップリング剤で処理されていても良い。
無機充填剤の配合量は、ポリ乳酸100重量部に対し、好ましくは0.1〜200重量部、より好ましくは0.5〜100重量部、さらに好ましくは1〜50重量部、特に好ましくは1〜30重量部、最も好ましくは1〜20重量部である。
Such a filler may be coated or converged with a thermoplastic resin such as an ethylene / vinyl acetate copolymer or a thermosetting resin such as an epoxy resin, or may be treated with a coupling agent such as aminosilane or epoxysilane. May be.
The amount of the inorganic filler is preferably 0.1 to 200 parts by weight, more preferably 0.5 to 100 parts by weight, still more preferably 1 to 50 parts by weight, particularly preferably 1 to 100 parts by weight of polylactic acid. -30 parts by weight, most preferably 1-20 parts by weight.

<離型剤>
ポリ乳酸ストランドの製造に用いる材料は、離型剤を含有することができる。本発明において使用する離型剤は通常の熱可塑性樹脂に用いられるものを使用することができる。
離型剤として具体的には、脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、パラフィン、低分子量のポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、脂肪族ケトン、脂肪酸部分鹸化エステル、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル、変性シリコーン等を挙げることができる。これらを配合することで機械特性、成形性、耐熱性に優れたポリ乳酸成形品を得ることができる。
脂肪酸としては炭素数6〜40のものが好ましく、具体的には、オレイン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、ヒドロキシステアリン酸、ベヘン酸、アラキドン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸、パルミチン酸、モンタン酸およびこれらの混合物等が挙げられる。脂肪酸金属塩としては炭素数6〜40の脂肪酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩が好ましく、具体的にはステアリン酸カルシウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カルシウム、等が挙げられる。
<Release agent>
The material used for producing the polylactic acid strand can contain a release agent. As the mold release agent used in the present invention, those used for ordinary thermoplastic resins can be used.
Specific examples of release agents include fatty acids, fatty acid metal salts, oxy fatty acids, paraffins, low molecular weight polyolefins, fatty acid amides, alkylene bis fatty acid amides, aliphatic ketones, fatty acid partial saponified esters, fatty acid lower alcohol esters, fatty acid polyvalents. Examples include alcohol esters, fatty acid polyglycol esters, and modified silicones. By blending these, a polylactic acid molded product excellent in mechanical properties, moldability, and heat resistance can be obtained.
Fatty acids having 6 to 40 carbon atoms are preferred. Specifically, oleic acid, stearic acid, lauric acid, hydroxystearic acid, behenic acid, arachidonic acid, linoleic acid, linolenic acid, ricinoleic acid, palmitic acid, montan Examples thereof include acids and mixtures thereof. The fatty acid metal salt is preferably an alkali metal salt or alkaline earth metal salt of a fatty acid having 6 to 40 carbon atoms, and specific examples include calcium stearate, sodium montanate, calcium montanate, and the like.

オキシ脂肪酸としては1,2−オキシステリン酸、等が挙げられる。パラフィンとしては炭素数18以上のものが好ましく、流動パラフィン、天然パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタム等が挙げられる。
低分子量のポリオレフィンとしては例えば分子量5000以下のものが好ましく、具体的にはポリエチレンワックス、マレイン酸変性ポリエチレンワックス、酸化タイプポリエチレンワックス、塩素化ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等が挙げられる。脂肪酸アミドとしては炭素数6以上のものが好ましく、具体的にはオレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド等が挙げられる。
アルキレンビス脂肪酸アミドとしては炭素数6以上のものが好ましく、具体的にはメチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)ステアリン酸アミド等が挙げられる。脂肪族ケトンとしては炭素数6以上のものが好ましく、高級脂肪族ケトン等が挙げられる。
Examples of the oxy fatty acid include 1,2-oxysteric acid. Paraffin having 18 or more carbon atoms is preferable, and examples thereof include liquid paraffin, natural paraffin, microcrystalline wax, petrolactam and the like.
As the low molecular weight polyolefin, for example, those having a molecular weight of 5000 or less are preferable, and specific examples include polyethylene wax, maleic acid-modified polyethylene wax, oxidized type polyethylene wax, chlorinated polyethylene wax, and polypropylene wax. Fatty acid amides having 6 or more carbon atoms are preferred, and specific examples include oleic acid amide, erucic acid amide, and behenic acid amide.
The alkylene bis fatty acid amide is preferably one having 6 or more carbon atoms, and specifically includes methylene bis stearic acid amide, ethylene bis stearic acid amide, N, N-bis (2-hydroxyethyl) stearic acid amide and the like. As the aliphatic ketone, those having 6 or more carbon atoms are preferable, and examples thereof include higher aliphatic ketones.

脂肪酸部分鹸化エステルとしてはモンタン酸部分鹸化エステル等が挙げられる。脂肪酸低級アルコールエステルとしてはステアリン酸エステル、オレイン酸エステル、リノール酸エステル、リノレン酸エステル、アジピン酸エステル、ベヘン酸エステル、アラキドン酸エステル、モンタン酸エステル、イソステアリン酸エステル等が挙げられる。
脂肪酸多価アルコールエステルとしては、グリセロールトリステアレート、グリセロールジステアレート、グリセロールモノステアレート、ペンタエリスルトールテトラステアレート、ペンタエリスルトールトリステアレート、ペンタエリスルトールジミリステート、ペンタエリスルトールモノステアレート、ペンタエリスルトールアジペートステアレート、ソルビタンモノベヘネート等が挙げられる。脂肪酸ポリグリコールエステルとしてはポリエチレングリコール脂肪酸エステルやポリプロピレングリコール脂肪酸エステル等が挙げられる。
Examples of the fatty acid partial saponified ester include a montanic acid partial saponified ester. Examples of the fatty acid lower alcohol ester include stearic acid ester, oleic acid ester, linoleic acid ester, linolenic acid ester, adipic acid ester, behenic acid ester, arachidonic acid ester, montanic acid ester, isostearic acid ester and the like.
Examples of fatty acid polyhydric alcohol esters include glycerol tristearate, glycerol distearate, glycerol monostearate, pentaerythritol tetrastearate, pentaerythritol tristearate, pentaerythritol dimyristate, pentaerythritol Examples include tall monostearate, pentaerythritol adipate stearate, sorbitan monobehenate and the like. Examples of fatty acid polyglycol esters include polyethylene glycol fatty acid esters and polypropylene glycol fatty acid esters.

変性シリコーンとしてはポリエーテル変性シリコーン、高級脂肪酸アルコキシ変性シリコーン、高級脂肪酸含有シリコーン、高級脂肪酸エステル変性シリコーン、メタクリル変性シリコーン、フッ素変性シリコーン等が挙げられる。
そのうち脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸部分鹸化エステル、パラフィン、低分子量ポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、が好ましく、脂肪酸部分鹸化エステル、アルキレンビス脂肪酸アミドがより好ましい。なかでもモンタン酸エステル、モンタン酸部分鹸化エステル、ポリエチレンワックッス、酸価ポリエチレンワックス、ソルビタン脂肪酸エステル、エルカ酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドが好ましく、特にモンタン酸部分鹸化エステル、エチレンビスステアリン酸アミドが好ましい。
離型剤は、1種類で用いても良いし2種以上を組み合わせて用いても良い。離型剤の含有量は、高分子材料100重量部に対し、好ましくは0.01〜3重量部、より好ましくは0.03〜2重量部である。
Examples of the modified silicone include polyether-modified silicone, higher fatty acid alkoxy-modified silicone, higher fatty acid-containing silicone, higher fatty acid ester-modified silicone, methacryl-modified silicone, and fluorine-modified silicone.
Of these, fatty acid, fatty acid metal salt, oxy fatty acid, fatty acid ester, fatty acid partial saponified ester, paraffin, low molecular weight polyolefin, fatty acid amide, and alkylene bis fatty acid amide are preferred, and fatty acid partial saponified ester and alkylene bis fatty acid amide are more preferred. Of these, montanic acid ester, montanic acid partial saponified ester, polyethylene wax, acid value polyethylene wax, sorbitan fatty acid ester, erucic acid amide, and ethylene bisstearic acid amide are preferred, and particularly, montanic acid partial saponified ester and ethylene bisstearic acid amide are preferred. preferable.
A mold release agent may be used by 1 type and may be used in combination of 2 or more type. The content of the release agent is preferably 0.01 to 3 parts by weight, more preferably 0.03 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer material.

<帯電防止剤>
ポリ乳酸ストランドの製造に用いる材料は、帯電防止剤を含有することができる。帯電防止剤として、(β−ラウラミドプロピオニル)トリメチルアンモニウムスルフェート、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどの第4級アンモニウム塩系、スルホン酸塩系化合物、アルキルホスフェート系化合物等が挙げられる。
帯電防止剤は1種類で用いても良いし2種以上を組み合わせて用いても良い。帯電防止剤の含有量は、高分子材料100重量部に対し、好ましくは
0.05〜5重量部、より好ましくは0.1〜5重量部である。
<Antistatic agent>
The material used for producing the polylactic acid strand can contain an antistatic agent. Examples of the antistatic agent include quaternary ammonium salt compounds such as (β-lauramidopropionyl) trimethylammonium sulfate and sodium dodecylbenzenesulfonate, sulfonate compounds, and alkyl phosphate compounds.
One type of antistatic agent may be used, or two or more types may be used in combination. The content of the antistatic agent is preferably 0.05 to 5 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer material.

<可塑剤>
ポリ乳酸ストランドの製造に用いる材料は、可塑剤を含有することができる。可塑剤としては一般に公知のものを使用することができる。例えば、ポリエステル系可塑剤、グリセリン系可塑剤、多価カルボン酸エステル系可塑剤、リン酸エステル系可塑剤、ポリアルキレングリコール系可塑剤、およびエポキシ系可塑剤、等が挙げられる。
ポリエステル系可塑剤として、アジピン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸等の酸成分とエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール等のジオール成分からなるポリエステルやポリカプロラクトン等のヒドロキシカルボン酸からなるポリエステル等が挙げられる。これらのポリエステルは単官能カルボン酸または単官能アルコールで末端封止されていても良い。
グリセリン系可塑剤として、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、グリセリンモノアセトモノラウレート、グリセリンモノアセトモノステアレート、グリセリンジアセトモノオレート、グリセリンモノアセトモノモンタネート等が挙げられる。
<Plasticizer>
The material used for producing the polylactic acid strand can contain a plasticizer. As the plasticizer, generally known plasticizers can be used. Examples include polyester plasticizers, glycerin plasticizers, polycarboxylic acid ester plasticizers, phosphate ester plasticizers, polyalkylene glycol plasticizers, and epoxy plasticizers.
As a polyester plasticizer, acid components such as adipic acid, sebacic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, diphenyldicarboxylic acid and ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, Examples thereof include polyesters composed of diol components such as 1,6-hexanediol and diethylene glycol, and polyesters composed of hydroxycarboxylic acids such as polycaprolactone. These polyesters may be end-capped with a monofunctional carboxylic acid or a monofunctional alcohol.
Examples of the glycerol plasticizer include glycerol monostearate, glycerol distearate, glycerol monoacetomonolaurate, glycerol monoacetomonostearate, glycerol diacetomonooleate, and glycerol monoacetomonomontanate.

多価カルボン酸系可塑剤として、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジベンジル、フタル酸ブチルベンジル等のフタル酸エステル、トリメリット酸トリブチル、トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸トリヘキシル等のトリメリット酸エステル、アジピン酸イソデシル、アジピン酸−n−デシル−n−オクチル等のアジピン酸エステル、アセチルクエン酸トリブチル等のクエン酸エステル、アゼライン酸ビス(2−エチルヘキシル)等のアゼライン酸エステル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ビス(2−エチルヘキシル)等のセバシン酸エステルが挙げられる。
リン酸エステル系可塑剤として、リン酸トリブチル、リン酸トリス(2−エチルヘキシル)、リン酸トリオクチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、リン酸ジフェニル−2−エチルヘキシル等が挙げられる。
Polyvalent carboxylic acid plasticizers include dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, diheptyl phthalate, dibenzyl phthalate, butyl benzyl phthalate, trimellitic acid tributyl, trimellitic acid trioctyl, Trimellitic acid esters such as trihexyl meritate, isodecyl adipate, adipic acid esters such as adipate-n-decyl-n-octyl, citrate esters such as tributyl acetylcitrate, and bis (2-ethylhexyl) azelate Examples include sebacic acid esters such as azelaic acid ester, dibutyl sebacate, and bis (2-ethylhexyl) sebacate.
Examples of the phosphate ester plasticizer include tributyl phosphate, tris phosphate (2-ethylhexyl), trioctyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, diphenyl-2-ethylhexyl phosphate, and the like.

ポリアルキレングリコール系可塑剤として、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)ブロックおよびまたはランダム共重合体、ビスフェノール類のエチレンオキシド付加重合体、ビスフェノール類のテトラヒドロフラン付加重合体等のポリアルキレングリコールあるいはその末端エポキシ変性化合物、末端エステル変性化合物および末端エーテル変性化合物等の末端封止剤化合物等が挙げられる。
エポキシ系可塑剤として、エポキシステアリン酸アルキルと大豆油とからなるエポキシトリグリセリド、およびビスフェノールAとエピクロルヒドリンを原料とするエポキシ樹脂が挙げられる。
Polyalkylene glycol plasticizers such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, poly (ethylene oxide-propylene oxide) block and / or random copolymers, ethylene oxide addition polymers of bisphenols, tetrahydrofuran addition polymers of bisphenols, etc. And end-capping compounds such as a terminal epoxy-modified compound, a terminal ester-modified compound, and a terminal ether-modified compound.
Examples of the epoxy plasticizer include an epoxy triglyceride composed of alkyl epoxy stearate and soybean oil, and an epoxy resin using bisphenol A and epichlorohydrin as raw materials.

その他の可塑剤の具体的な例としては、ネオペンチルグリコールジベンゾエート、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコール−ビス(2−エチルブチレート)等の脂肪族ポリオールの安息香酸エステル、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド、オレイン酸ブチル等の脂肪酸エステル、アセチルリシノール酸メチル、アセチルリシノール酸ブチル等のオキシ酸エステル、ペンタエリスリトール、各種ソルビトール、ポリアクリル酸エステル、シリコーンオイル、およびパラフィン類等が挙げられる。   Specific examples of other plasticizers include benzoic acid esters of aliphatic polyols such as neopentyl glycol dibenzoate, diethylene glycol dibenzoate, triethylene glycol-bis (2-ethylbutyrate), and fatty acids such as stearamide. Examples thereof include fatty acid esters such as amide and butyl oleate, oxyacid esters such as methyl acetylricinoleate and butyl acetylricinoleate, pentaerythritol, various sorbitols, polyacrylic acid esters, silicone oils, and paraffins.

可塑剤として、特にポリエステル系可塑剤およびポリアルキレン系可塑剤から選択された少なくとも1種よりなるものが好ましく使用でき、1種のみでも良くまた2種以上を併用することもできる。
可塑剤の含有量は、高分子材料100重量部当たり、好ましくは0.01〜30重量部、より好ましくは0.05〜20重量部、さらに好ましくは0.1〜10重量部である。本発明においては結晶化核剤と可塑剤を各々単独で使用してもよいし、両者を併用して使用することがさらに好ましい。
As the plasticizer, at least one selected from polyester-type plasticizers and polyalkylene-type plasticizers can be preferably used, and only one type may be used, or two or more types may be used in combination.
The content of the plasticizer is preferably 0.01 to 30 parts by weight, more preferably 0.05 to 20 parts by weight, and further preferably 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer material. In the present invention, each of the crystallization nucleating agent and the plasticizer may be used alone, or more preferably used in combination.

<耐衝撃改良剤>
ポリ乳酸ストランドの製造に用いる材料は、耐衝撃改良剤を含有することができる。耐衝撃改良剤とは熱可塑性樹脂の耐衝撃性改良に用いることができるものであり、特に制限はない。例えば以下の耐衝撃改良剤の中から選択される少なくとも1種を用いることができる。
<Impact resistance improver>
The material used for producing the polylactic acid strand can contain an impact resistance improving agent. The impact resistance improver is one that can be used to improve the impact resistance of a thermoplastic resin, and is not particularly limited. For example, at least one selected from the following impact resistance improvers can be used.

耐衝撃改良剤の具体例としては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、各種アクリルゴム、エチレン−アクリル酸共重合体およびそのアルカリ金属塩(いわゆるアイオノマー)、エチレン−グリシジル(メタ)アクリレート共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体(例えばエチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸ブチル共重合体)、変性エチレン−プロピレン共重合体、ジエンゴム(例えばポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン)、ジエンとビニル共重合体(例えばスチレン−ブタジエンランダム共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレンランダム共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、ポリブタジエンにスチレンをグラフト共重合させたもの、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体)、ポリイソブチレン、イソブチレンとブタジエンまたはイソプレンとの共重合体、天然ゴム、チオコールゴム、多硫化ゴム、ポリウレタンゴム、ポリエーテルゴム、エピクロロヒドリンゴム等が挙げられる。   Specific examples of impact modifiers include ethylene-propylene copolymers, ethylene-propylene-nonconjugated diene copolymers, ethylene-butene-1 copolymers, various acrylic rubbers, ethylene-acrylic acid copolymers and their Alkali metal salts (so-called ionomers), ethylene-glycidyl (meth) acrylate copolymers, ethylene-acrylate copolymers (for example, ethylene-ethyl acrylate copolymers, ethylene-butyl acrylate copolymers), modified ethylene -Propylene copolymer, diene rubber (eg polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene), diene and vinyl copolymer (eg styrene-butadiene random copolymer, styrene-butadiene block copolymer, styrene-butadiene-styrene block copolymer) Coalescence, styrene Soprene random copolymer, styrene-isoprene block copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer, polybutadiene graft copolymerized with styrene, butadiene-acrylonitrile copolymer), polyisobutylene, isobutylene and butadiene Or a copolymer with isoprene, natural rubber, thiocol rubber, polysulfide rubber, polyurethane rubber, polyether rubber, epichlorohydrin rubber and the like can be mentioned.

さらに各種架橋度を有するものや各種ミクロ構造、例えばシス構造、トランス構造等を有するものやコア層とそれを覆う1以上のシェル層とから構成され、また隣接する層が異種重合体から構成されるいわゆるコアシェル型と呼ばれる多層構造重合体等も使用することができる。
さらに上記具体例に挙げた各種の(共)重合体はランダム共重合体、ブロック共重合体およびブロック共重合体等のいずれであっても、本発明の耐衝撃改良剤として用いることができる。
耐衝撃改良剤は、ポリ乳酸100重量部に対して、好ましくは1〜30重量部、より好ましくは5〜20重量部、さらに好ましくは10〜20重量部である。
In addition, those having various cross-linking degrees, various micro structures such as those having a cis structure, a trans structure, etc., a core layer and one or more shell layers covering the core layer, and adjacent layers are composed of heterogeneous polymers. A so-called core-shell type multi-layered polymer can also be used.
Furthermore, the various (co) polymers mentioned in the above specific examples may be any of random copolymers, block copolymers, block copolymers and the like, and can be used as the impact resistance improver of the present invention.
The impact resistance improver is preferably 1 to 30 parts by weight, more preferably 5 to 20 parts by weight, and still more preferably 10 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of polylactic acid.

<その他>
ポリ乳酸ストランドの製造に用いる材料は、本発明の趣旨に反しない範囲において、フェノール樹脂、メラミン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含有させても良い。また材料は、本発明の趣旨に反しない範囲において、臭素系、リン系、シリコーン系、アンチモン化合物等の難燃剤を含有させても良い。また有機、無機系の染料、顔料を含む着色剤、例えば、二酸化チタン等の酸化物、アルミナホワイト等の水酸化物、硫化亜鉛等の硫化物、紺青等のフェロシアン化物、ジンククロメート等のクロム酸塩、硫酸バリウム等の硫酸塩、炭酸カルシウム等の炭酸塩、群青等の珪酸塩、マンガンバイオレット等のリン酸塩、カーボンブラック等の炭素、ブロンズ粉やアルミニウム粉等の金属着色剤等を含有させても良い。また、ナフトールグリーンB等のニトロソ系、ナフトールイエローS等のニトロ系、ナフトールレッド、クロモフタルイエロー等のアゾ系、フタロシアニンブルーやファストスカイブルー等のフタロシアニン系、インダントロンブルー等の縮合多環系着色剤等を含有させても良い。但し、着色剤の種類によってはその酸性等の反応性が原因となり末端封止剤を変成させるなど、末端封止剤の作用を妨げるものがあるため、末端封止剤との反応性が低いものが好ましい。また、グラファイト、フッソ樹脂等の摺動性改良剤等の添加剤を含有させても良い。これらの添加剤は単独であるいは2種以上を併用することもできる。
<Others>
The material used for the production of the polylactic acid strand may contain a thermosetting resin such as a phenol resin, a melamine resin, a thermosetting polyester resin, a silicone resin, or an epoxy resin within a range not departing from the gist of the present invention. Further, the material may contain a flame retardant such as bromine, phosphorus, silicone, and antimony compound as long as it does not contradict the gist of the present invention. Colorants containing organic and inorganic dyes and pigments, for example, oxides such as titanium dioxide, hydroxides such as alumina white, sulfides such as zinc sulfide, ferrocyanides such as bitumen, and chromium such as zinc chromate Contains acid salts, sulfates such as barium sulfate, carbonates such as calcium carbonate, silicates such as ultramarine, phosphates such as manganese violet, carbon such as carbon black, metal colorants such as bronze powder and aluminum powder, etc. You may let them. Also, nitroso type such as naphthol green B, nitro type such as naphthol yellow S, azo type such as naphthol red and chromophthal yellow, phthalocyanine type such as phthalocyanine blue and fast sky blue, and condensed polycyclic coloring such as indanthrone blue An agent or the like may be included. However, depending on the type of colorant, the reactivity of the end-capping agent may be hindered, such as by modifying the end-capping agent due to its reactivity such as acidity. Is preferred. Further, additives such as a slidability improving agent such as graphite and fluorine resin may be contained. These additives can be used alone or in combination of two or more.

<ポリ乳酸ストランドの製造方法>
本発明のポリ乳酸ストランドの製造方法は、
(i)乳酸含量が50%以上であり、分子量が10万〜35万であり、融点が140〜180℃のポリ乳酸樹脂を200〜240℃で溶融し、
(ii)溶融したポリ乳酸樹脂を230から260℃の口金より押出して糸状物とし、
(iii)糸状物を、口金面から水冷バスの液面との距離が1〜5cmの範囲で、温度Tg〜(Tg+20)℃の冷却水中で冷却固化し、次いで0〜30℃の水あるいは空気で再度、冷却固化し、ストランドとし、
(iv)冷却後のストランドを5〜20m/分の速度で引き取り、80〜120℃で1.5〜3倍の倍率で1段もしくは多段にて延伸し、および
(v)延伸されたストランドを延伸時と同じ速度で引取る際に、10〜30℃の空気で、冷却固化する、各工程を含む。
<Method for producing polylactic acid strand>
The method for producing the polylactic acid strand of the present invention comprises:
(I) Melting a polylactic acid resin having a lactic acid content of 50% or more, a molecular weight of 100,000 to 350,000, and a melting point of 140 to 180 ° C at 200 to 240 ° C,
(Ii) The molten polylactic acid resin is extruded from a base at 230 to 260 ° C. to form a filamentous material,
(Iii) The filamentous material is cooled and solidified in cooling water at a temperature of Tg to (Tg + 20) ° C. within a distance of 1 to 5 cm from the base surface to the liquid level of the water-cooled bath, and then water or air at 0 to 30 ° C. Again, solidify by cooling to make a strand.
(Iv) The cooled strand is taken up at a speed of 5 to 20 m / min, stretched in a single stage or multiple stages at a magnification of 1.5 to 3 times at 80 to 120 ° C., and (v) the stretched strand Each step of cooling and solidifying with air at 10 to 30 ° C. is included when the film is drawn at the same speed as in stretching.

(溶融工程(i))
溶融工程(i)は、ポリ乳酸樹脂を200〜240℃の範囲で溶融する工程である。ポリ乳酸樹脂は、乳酸含量が50%以上であり、分子量が10万〜35万であり、融点が140〜180℃である。
溶融ゾーンは、200〜240℃のポリ乳酸樹脂が溶融する温度であれば、特に制限されるものではないが、好ましくは、200〜240℃、さらに好ましくは、220〜240℃である。
(Melting step (i))
The melting step (i) is a step of melting the polylactic acid resin in the range of 200 to 240 ° C. The polylactic acid resin has a lactic acid content of 50% or more, a molecular weight of 100,000 to 350,000, and a melting point of 140 to 180 ° C.
The melting zone is not particularly limited as long as it is a temperature at which the polylactic acid resin at 200 to 240 ° C. is melted, but is preferably 200 to 240 ° C., more preferably 220 to 240 ° C.

(押出工程(ii))
押出工程(ii)は、溶融したポリ乳酸樹脂を230〜260℃の口金より押出して糸状物とする工程である。
口金温度は、230℃未満であると溶融粘度が高く、ストランドが脈動するため、糸径の振れ幅が大きくなるので好ましくない。260℃を超えると、溶融粘度が低くなりすぎるため、糸径を合わすのが困難になるのと、熱分解による低分子化合物の発生による耐久性の低下が起きるので、好ましくない。
(Extrusion process (ii))
The extrusion step (ii) is a step of extruding a molten polylactic acid resin from a base at 230 to 260 ° C. to form a filamentous material.
When the die temperature is less than 230 ° C., the melt viscosity is high and the strands pulsate, which is not preferable because the fluctuation width of the yarn diameter increases. If the temperature exceeds 260 ° C., the melt viscosity becomes too low, so that it is difficult to match the yarn diameter, and durability is lowered due to generation of a low molecular compound due to thermal decomposition, which is not preferable.

(冷却固化工程(iii))
冷却固化工程(iii)は、得られた糸状物を、口金面から水冷バスの液面との距離が1〜5cmの範囲で、温度Tg〜(Tg+20)℃の冷却水中で冷却固化し、次いで0〜30℃の水あるいは空気で、再度、冷却固化し、ストランドとする工程である。
口金面から水冷バスの液面との距離は1〜5cmの範囲である。好ましくは1〜4cmである。1cm未満では、口金面に液体がつき吐出した部分が急冷されるため、自由落下による引きのばされ方が安定しないため、糸径がばらつくので、好ましくない。また5cmを超えると、ストランドが十分引き伸ばされるが、冷却される時間が長くなるため、ストランドが、左右にふらつくため、糸径の振れ幅が大きくなり、さらには、真円性が保たれないので、好ましくない。
(Cooling and solidification step (iii))
In the cooling and solidification step (iii), the obtained filamentous material is cooled and solidified in cooling water at a temperature of Tg to (Tg + 20) ° C. in a range of 1 to 5 cm from the base surface to the liquid surface of the water cooling bath, This is a step of cooling and solidifying again with water or air at 0 to 30 ° C. to form a strand.
The distance from the base surface to the liquid level of the water-cooled bath is in the range of 1 to 5 cm. Preferably it is 1-4 cm. If it is less than 1 cm, the portion where the liquid is applied to the base surface is rapidly cooled, and the method of stretching by free fall is not stable, so the yarn diameter varies, which is not preferable. If the length exceeds 5 cm, the strand is sufficiently stretched, but since the cooling time becomes long, the strand fluctuates from side to side, so that the fluctuation width of the yarn diameter increases, and further, the roundness cannot be maintained. It is not preferable.

第1冷却バスの冷却水温度は、ポリ乳酸のTgからTg+20℃の範囲である。Tg未満で急冷すると、ストランド内部と表面での冷却速度が大幅に異なるため、収縮により、真円性を保持できなくなるので、好ましくない。Tg+20℃を超えると、ストランドが固化しきれずに、ローラー等で押しつぶされてしまうので、真円性を保持することが出来ないので、好ましくない。
さらに、2段目において、水あるいは空気にて、0〜30℃にて、冷却固化するのが好ましい。本発明のストランドは、直径1〜3.5mmと太いため、第1冷却バスのみでは、内部は、まだ、冷却固化されていないので、延伸ローラーによって、つぶされてしまい、真円性を保てないため、第2冷却バスにおいて、再度、冷却固化するのが特徴である。
The cooling water temperature of the first cooling bath is in the range of Tg to Tg + 20 ° C. of polylactic acid. Rapid cooling below Tg is not preferred because the cooling rate in the strand and the surface are significantly different, and the roundness cannot be maintained due to shrinkage. If Tg + 20 ° C. is exceeded, the strands are not solidified and are crushed by a roller or the like, so that the roundness cannot be maintained, which is not preferable.
Furthermore, in the second stage, it is preferable to cool and solidify at 0 to 30 ° C. with water or air. Since the strand of the present invention is as thick as 1 to 3.5 mm in diameter, the inside is not yet cooled and solidified only by the first cooling bath, so it is crushed by the stretching roller and can maintain roundness. Therefore, the second cooling bath is characterized by being cooled and solidified again.

(延伸工程(iv))
延伸工程(iv)は、冷却後のストランドを5〜20m/分の速度で引き取り、80〜120℃で1.5〜3倍の倍率で1段もしくは多段にて延伸する工程である。延伸工程(iv)では、80〜120℃で1.5〜3倍延伸する。1.5倍未満であると、得られたストランドは折れやすいため、安定的に3次元造形することが出来ない。3倍を超えると未延伸のストランドが太くなりすぎるため、第1延伸ローラーでのつぶされやすくなり、真円性を保持できないため、好ましくない。
延伸方法は、熱風を用いた乾熱延伸、水等の加熱媒体を用いた熱媒体延伸等を使うことが出来る。第1段目の延伸はストランドの基礎構造を構築する工程であるため、均一に加熱できる熱媒体延伸を使用するのが好ましい。延伸は、1段で終わっても、多段で終わっても、どちらでも構わない。2段目以降の延伸を行う際は、熱媒体延伸でも乾熱延伸でもどちらでも構わない。第2段目の延伸は、通常、第1段目の延伸温度より、高くなるので、温度均一性の観点から、乾熱延伸を採用する場合が多い。
(Extension process (iv))
The drawing step (iv) is a step of drawing the cooled strand at a speed of 5 to 20 m / min and drawing it at 80 to 120 ° C. at a magnification of 1.5 to 3 times in one or more stages. In the stretching step (iv), the film is stretched 1.5 to 3 times at 80 to 120 ° C. If it is less than 1.5 times, the obtained strand is easy to break, and thus it is impossible to stably form a three-dimensional shape. If it exceeds 3 times, the unstretched strand becomes too thick, so that it is easy to be crushed by the first stretching roller and the roundness cannot be maintained.
As the stretching method, dry heat stretching using hot air, heat medium stretching using a heating medium such as water, and the like can be used. Since the first-stage drawing is a process for constructing the basic structure of the strand, it is preferable to use heating medium drawing that can be heated uniformly. Stretching may be completed in one stage or in multiple stages. When stretching in the second and subsequent stages, either heat medium stretching or dry heat stretching may be used. Since the second stage stretching is usually higher than the first stage stretching temperature, dry heat stretching is often employed from the viewpoint of temperature uniformity.

(熱処理工程)
延伸後は、熱処理しても構わない。0.9〜1.1倍において、80〜120℃熱処理をすることが好ましい。
(Heat treatment process)
You may heat-process after extending | stretching. Heat treatment at 80 to 120 ° C. is preferably performed at 0.9 to 1.1 times.

(冷却固化工程(v))
冷却固化工程(v)は、延伸されたストランドを同一速度で引取る際に、10〜30℃の空気で冷却固化する工程である。
巻き取りの際は、すぐに巻き取るのではなく、10〜30℃の空冷にて冷却した後、巻き取るのが好ましい。10℃未満であれば、冷却には好ましいが、結露してしまうので、得られたストランドを再度乾燥しなければならなくなるため、好ましくない。30℃を超えると、ストランドの温度がTgに近くなるため、変形し、真円性が保てず、糸径も大きく振れるため、好ましくない。
(Cooling and solidifying step (v))
The cooling and solidifying step (v) is a step of cooling and solidifying with air at 10 to 30 ° C. when the drawn strands are drawn at the same speed.
At the time of winding, it is preferable not to wind immediately, but to wind after cooling by air cooling at 10 to 30 ° C. If it is less than 10 degreeC, although it is preferable for cooling, since it will dew condensation, since the obtained strand must be dried again, it is not preferable. If the temperature exceeds 30 ° C., the temperature of the strand becomes close to Tg, so that it is deformed, the roundness cannot be maintained, and the yarn diameter is greatly shaken.

(ポリ乳酸ストランド)
本発明のポリ乳酸ストランドの製造方法によれば、直径の平均値が1.0〜3.5mmであり、直径変動率が3%以下かつ直径変動幅が15%以下であり、そのサンプルの融点に保持したシリコーンオイル中に1分間浸漬した時の熱収縮率が10%以上である、ポリ乳酸ストランドが得られる。
ポリ乳酸ストランドの本数は特に限定されることはなく、設備の大きさによって、適宜、変更すればよい。
(Polylactic acid strand)
According to the method for producing a polylactic acid strand of the present invention, the average value of the diameter is 1.0 to 3.5 mm, the diameter variation rate is 3% or less, and the diameter variation range is 15% or less. A polylactic acid strand having a heat shrinkage of 10% or more when immersed in silicone oil held for 1 minute is obtained.
The number of polylactic acid strands is not particularly limited, and may be appropriately changed depending on the size of the equipment.

本発明では、ポリ乳酸樹脂の冷却固化および延伸挙動が糸径の安定性および真円性に対して非常に敏感であることに着目し、製糸性良く、かつ、高品位なポリ乳酸ストランドを得るために必要な熱量を与えるための製造方法を見出したものである。
すなわち、高品位なストランドを得るために必要な延伸段数、および延伸倍率で延伸をする際に、ストランド切れや糸径の安定性および真円性のあるポリ乳酸ストランドを得るためには、各延伸段数において最適な延伸温度、延伸倍率があり、且つ、該延伸温度範囲内でポリ乳酸ストランドの延伸に必要な熱量を与えるためには、巻取り速度を一定範囲内に設定しなければならないことを見出したものである。延伸温度が条件内にあるにもかかわらず、巻取り速度が条件を外れる場合にはポリ乳酸ストランドへの必要な熱量を与えることができず、糸径のばらつきや真円性を保持することが出来なくなる。
In the present invention, attention is paid to the fact that the cooling and solidification and drawing behavior of the polylactic acid resin is very sensitive to the stability and roundness of the yarn diameter, and a high-quality polylactic acid strand is obtained with good yarn production. Thus, a manufacturing method for providing a necessary amount of heat has been found.
That is, in order to obtain a polylactic acid strand having a strand breakage, a stable yarn diameter, and a roundness when stretching at the number of stretching steps necessary for obtaining a high-quality strand and a stretching ratio, each stretching is performed. There are optimum drawing temperature and draw ratio in the number of stages, and in order to give the amount of heat necessary for drawing the polylactic acid strand within the drawing temperature range, the winding speed must be set within a certain range. It is what I found. In spite of the drawing temperature being within the conditions, when the winding speed is out of the conditions, the necessary amount of heat cannot be given to the polylactic acid strand, and the variation in the yarn diameter and the roundness can be maintained. It becomes impossible.

<図2>
次に、図2に基づいて本発明のポリ乳酸ストランドの製造方法の一例を説明するが、ポリ乳酸ストランドの製造方法はこれに限られるものではなく、本発明の範囲を満足していれば如何なる製造方法を採用してもよい。
<Figure 2>
Next, an example of the method for producing the polylactic acid strand of the present invention will be described with reference to FIG. A manufacturing method may be adopted.

(溶融工程(i)、押出工程(ii))
ペレットホッパー(6)にポリ乳酸樹脂を充填し、押出機(7)を用いて溶融し、ギヤポンプ(8)で計量した後、パック(9)内で金属不織布等のフィルターを通過させて口金より押出す。この時、用いるポリ乳酸樹脂を、真空乾燥機等を用いて水分率0〜600ppm程度に乾燥しておくことが製糸性および品位の面から好ましい。また、押出機の噛み込み性が悪い場合は、あらかじめ、ポリ乳酸樹脂に、滑剤、例えば、ステアリン酸カルシウムなどをごく少量、まぶしておくと、噛み込み不良を低減することが出来る。紡糸温度については吐出安定性やポリ乳酸樹脂の熱分解を考慮に入れて適宜設定すればよいが、好ましくは、200〜240℃の範囲であることが好ましい。
必要に応じて口金面下部に加熱筒および/または断熱筒を取り付けても良い。筒内雰囲気温度に特に限定は無いが、ポリ乳酸樹脂の融点付近であることが好ましい。
(Melting step (i), extrusion step (ii))
The pellet hopper (6) is filled with polylactic acid resin, melted using an extruder (7), weighed with a gear pump (8), and then passed through a filter such as a metal non-woven fabric in the pack (9) from the die. Extrude. At this time, the polylactic acid resin to be used is preferably dried to a moisture content of about 0 to 600 ppm using a vacuum dryer or the like from the viewpoints of yarn production and quality. Further, when the biting property of the extruder is poor, it is possible to reduce the biting failure by previously coating a polylactic acid resin with a very small amount of a lubricant such as calcium stearate. The spinning temperature may be appropriately set in consideration of discharge stability and thermal decomposition of the polylactic acid resin, but is preferably in the range of 200 to 240 ° C.
You may attach a heating cylinder and / or a heat insulation pipe | tube to the nozzle | cap | die surface lower part as needed. The in-cylinder atmosphere temperature is not particularly limited, but is preferably near the melting point of the polylactic acid resin.

(冷却固化工程(iii))
吐出したストランド(10)は第1冷却バス(11)で冷却固化させる。さらに、延伸前には、第2冷却バス(12)で再度、冷却固化を行う。第1冷却バスは、Tg〜(Tg+20)℃が好ましく、第2冷却バスの温度は、0〜30℃であることが好ましい。
(Cooling and solidification step (iii))
The discharged strand (10) is cooled and solidified by the first cooling bath (11). Further, before stretching, the second cooling bath (12) is cooled and solidified again. The first cooling bath is preferably Tg to (Tg + 20) ° C., and the temperature of the second cooling bath is preferably 0 to 30 ° C.

(延伸工程(iv))
得られたストランド(10)は一旦巻き取った後、または一旦巻き取ることなく延伸工程に供される。延伸は、3次元造形に適したポリ乳酸ストランドを得るために1段あるいは2段以上の多段延伸法でおこなう。延伸方法は特に限定されるものではなく、通常知られた多筒ロール等の延伸ロール(13)(14)を用いた延伸方法を採用すればよい。延伸条件は上述した本発明の製造方法に従い実施する。すなわち、1段目の延伸を第一ローラ(13)と第2ローラ(14)の間で施し、延伸温度を80〜120℃、延伸倍率を1.5〜3.0倍に設定する。1段目の延伸において用いる熱媒に特に限定は無いが、温度均一性の観点から、熱媒体(水など)を用いた延伸浴(15)であることが好ましい。2段以上の多段延伸を実施する際は、1段目の延伸が完了したストランドを引き続き2段目の延伸工程に供する。2段目以降の延伸では、一般的に第1段目の温度より、高めに設定するので、乾熱の熱風ヒーターを用いることが好ましい。
(Extension process (iv))
The obtained strand (10) is subjected to the stretching step after being wound once or without being wound once. Stretching is performed by a multistage stretching method of one stage or two or more stages in order to obtain a polylactic acid strand suitable for three-dimensional modeling. The stretching method is not particularly limited, and a generally known stretching method using stretching rolls (13) and (14) such as a multi-cylinder roll may be adopted. The stretching conditions are carried out according to the production method of the present invention described above. That is, the first-stage stretching is performed between the first roller (13) and the second roller (14), the stretching temperature is set to 80 to 120 ° C., and the stretching ratio is set to 1.5 to 3.0 times. Although there is no limitation in particular in the heat medium used in 1st extending | stretching, it is preferable that it is a extending | stretching bath (15) using a heat medium (water etc.) from a viewpoint of temperature uniformity. When carrying out two or more stages of multi-stage stretching, the strands for which the first stage of stretching has been completed are subsequently subjected to the second stage of stretching. In stretching after the second stage, since it is generally set higher than the temperature of the first stage, it is preferable to use a dry hot air heater.

(熱処理工程)
延伸工程で延伸されたストランド(10)は、寸法安定性を向上させる観点から熱処理をすることが好ましい。熱処理方法は通常知られた方法を採用すればよいが、製糸性、寸法安定性を同時に満足させるためには前述の本発明の熱処理方法を採用することが好ましい。即ち、ポリ乳酸ストランド(10)を延伸後に、80〜100℃の熱風オーブン(16)で倍率0.9〜1.1倍にて、熱処理することが好ましい。
(Heat treatment process)
The strand (10) drawn in the drawing step is preferably subjected to heat treatment from the viewpoint of improving dimensional stability. A generally known method may be adopted as the heat treatment method, but it is preferable to adopt the heat treatment method of the present invention described above in order to satisfy the yarn forming property and the dimensional stability at the same time. That is, it is preferable to heat-treat the polylactic acid strand (10) in a hot air oven (16) at 80 to 100 ° C. at a magnification of 0.9 to 1.1 after stretching.

(冷却固化工程(iii))
その後、巻き取るまでに、さらに10〜30℃の熱風オーブン(17)にて、冷却することによって、寸法安定性が得られる。最後に、巻取機(18)にて、巻き取る。
(Cooling and solidification step (iii))
Then, before winding up, dimensional stability is acquired by further cooling with a 10-30 degreeC hot-air oven (17). Finally, it winds up with a winder (18).

<3次元造形物の製造方法>
本発明の3次元造形物の製造方法は、
(i)ポリ乳酸ストランドを吐出ヘッドに供給し、吐出ヘッドにおいて、ポリ乳酸ストランドを溶融させ、および
(ii)吐出ヘッドから溶融したポリ乳酸を指定の位置に吐出し、層状に堆積させると同時にポリ乳酸を固化させる、
各工程を含み、(i)〜(ii)の各工程を繰り返す方法である。この方法は、溶融積層法あるいは溶融堆積法と呼称される。
吐出ヘッドとは、吐出ノズル、押し出しヘッドとも呼称され、高分子材料の溶融体を吐出する機能を有するものである。本発明では、高分子材料として本発明のポリ乳酸ストランドを用いる。
<Method for manufacturing a three-dimensional structure>
The manufacturing method of the three-dimensional structure of the present invention is as follows:
(I) The polylactic acid strand is supplied to the discharge head, the polylactic acid strand is melted in the discharge head, and (ii) the melted polylactic acid is discharged from the discharge head to a specified position and deposited in layers. Solidify lactic acid,
This method includes each step and repeats the steps (i) to (ii). This method is called a melt lamination method or a melt deposition method.
The discharge head is also called a discharge nozzle or an extrusion head, and has a function of discharging a polymer material melt. In the present invention, the polylactic acid strand of the present invention is used as the polymer material.

<3次元造形物>
本発明は、本発明の製造方法によって得られたポリ乳酸ストランドを用いた3次元造形物を包含する。
<3D objects>
This invention includes the three-dimensional structure using the polylactic acid strand obtained by the manufacturing method of this invention.

以下、実施例により本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.

各種特性は以下の方法で測定した。
(1)ストランド直径の平均値、変動率、変動幅:
ポリ乳酸ストランド直径の平均値、変動率、変動幅は、寸法/外径測定装置LS−9000(株式会社キーエンス製)を用い、以下の条件で測定した。
Various characteristics were measured by the following methods.
(1) Average value of strand diameter, variation rate, variation range:
The average value, variation rate, and variation width of the polylactic acid strand diameter were measured under the following conditions using a dimension / outer diameter measuring device LS-9000 (manufactured by Keyence Corporation).

・ストランド走査速度:40m/分
・測定速度:16000点/秒=42μm/点
・移動平均点数:8点
・サンプリング間隔:50mm/点
・サンプリング点数:1000点
サンプリングされた1000点のストランド外径値(mm)の平均値(D)および標準偏差(σ)、最大値(DMax)、最小値(DMin)から、下記式(v)によりストランド直径の平均値、変動率、変動幅を算出した。
平均値(mm) = D
変動率(%) = σ/D×100
変動幅(%) = (DMax−DMin)/D×100 (v)
・ Strand scanning speed: 40 m / min ・ Measurement speed: 16000 points / second = 42 μm / point ・ Average number of moving points: 8 points ・ Sampling interval: 50 mm / point ・ Number of sampling points: 1000 points Strand outer diameter value of 1000 sampled points From the average value (D), standard deviation (σ), maximum value (D Max ), and minimum value (D Min ) of (mm), the average value, fluctuation rate, and fluctuation width of the strand diameter are calculated by the following formula (v). did.
Average value (mm) = D
Fluctuation rate (%) = σ / D × 100
Fluctuation width (%) = (D Max −D Min ) / D × 100 (v)

(2)熱収縮の測定:
十分な長さのポリ乳酸ストランドをステンレス製の金枠に固定し、110℃の熱風乾燥機内で1時間静置し、熱セットを行った。熱セット後のストランドから5mgサンプリングし、30℃から250℃まで20℃/分の昇温速度で測定される昇温DSC(示差走査熱量分析)スペクトルにおける、130℃以上の吸熱ピークのうち、ピーク強度がもっとも強いピークの頂点温度を熱セット後の融点とした。熱セット後のストランドを長さ150mmに切り取り、その一方の端(端Aとする)から100mmの部分に標線を付けた。もう一方の端(端Bとする)をピンセットで持ち、熱セット後の融点の温度に保持したシリコーンオイル中に、端Aから標線までの部分がシリコーンオイル中に十分浸るよう浸漬した。1分間浸漬後、シリコーンオイルから取り出して余分なオイルを拭き、常温まで冷却し、端Aから標線までの長さを測定し、Lmmとした。式(vi)に従い、熱収縮率を算出した。
熱収縮率(%) = 100 − L (vi)
(2) Measurement of heat shrinkage:
A sufficiently long polylactic acid strand was fixed to a stainless steel frame, and was left to stand in a hot air dryer at 110 ° C. for 1 hour to perform heat setting. Of the endothermic peaks at 130 ° C. or higher in the temperature rising DSC (Differential Scanning Calorimetry) spectrum measured at a temperature rising rate of 20 ° C./min from 30 ° C. to 250 ° C., 5 mg is sampled from the strand after heat setting. The peak temperature of the strongest peak was taken as the melting point after heat setting. The strand after heat setting was cut to a length of 150 mm, and a marked line was attached to a portion 100 mm from one end (referred to as end A). The other end (referred to as end B) was held with tweezers and immersed in silicone oil that was maintained at the melting point after heat setting so that the portion from end A to the marked line was sufficiently immersed in the silicone oil. After soaking for 1 minute, the silicone oil was taken out, wiped with excess oil, cooled to room temperature, and the length from the end A to the marked line was measured to obtain Lmm. The thermal contraction rate was calculated according to the formula (vi).
Thermal contraction rate (%) = 100−L (vi)

(3)ストランド表面のDSC(示差走査熱量分析)測定:
精密ニッパーを用い、ポリ乳酸ストランドを1mmの長さに切断し、その側面(円外周から(直径/4)の厚みの部分)をくし型に1回切断し、サンプル片とした。これをポリ乳酸ストランドの任意の点で繰り返し、合計5mgのサンプル片を用い、DSC測定に供した。
サンプル片5mgをアルミニウム製のシールセル(TAインストルメント社製、Standard Pan、900786.901およびTAインストルメント社製、Standard Lid、900779.901)に封入し、DSC装置はTAインストルメント社製、TA−2920を用い、窒素気流下で30℃から20℃/分の速度で260℃まで昇温する条件で初回の温度走査を行ってDSCスペクトルを得た。このDSCスペクトルにおける130℃以上の吸熱ピークのうち、ピーク強度がもっとも強いピークを融解ピークとした。融点は融解ピーク頂点の温度とした。融解ピークが多数存在する場合、融解ピーク頂点温度は最も大きなピークの温度を用いた。
(3) DSC (differential scanning calorimetry) measurement of the strand surface:
Using a precision nipper, the polylactic acid strand was cut to a length of 1 mm, and the side surface (a portion having a thickness of (diameter / 4) from the outer circumference of the circle) was cut once into a comb mold to obtain a sample piece. This was repeated at any point of the polylactic acid strand, and a total of 5 mg sample pieces were used for DSC measurement.
A sample piece of 5 mg was sealed in an aluminum seal cell (TA Instruments, Standard Pan, 900786.901 and TA Instruments, Standard Lid, 900779.901), and the DSC device was TA Instruments, TA- The DSC spectrum was obtained by performing a first temperature scan using 2920 under conditions of heating from 30 ° C. to 260 ° C. at a rate of 20 ° C./min under a nitrogen stream. Of the endothermic peaks at 130 ° C. or higher in this DSC spectrum, the peak with the highest peak intensity was taken as the melting peak. The melting point was the temperature at the peak of the melting peak. When there were many melting peaks, the peak temperature at the melting peak was the highest peak temperature.

(4)3次元造形装置による造形テスト:
直径の平均値1.75mm±0.5mmのポリ乳酸ストランドを、溶融堆積3次元造形装置(ボンサイラボ株式会社製「BS01」、吐出ノズル径:0.4mm)にセットし、各ストランドサンプルに適した吐出ヘッド温度にて、下記の条件で造形テストを行った。
吐出ヘッド移動速度:30mm/分(樹脂吐出時)、130mm/分(吐出停止時)
吐出量(倍率):100%
積層ピッチ:0.2mm
吐出停止時リトラクト(引き戻し)量:4mm
吐出停止時リトラクト(引き戻し)速度:50mm/分
1層あたりの最低造形時間:5秒
外殻の層数:3層
内部の充填率:100%
積層ベッド温度:25℃
雰囲気温度:25℃
雰囲気相対湿度:40%
造形中、ファンや送風機による造形物の冷却は行わなかった。
(4) Modeling test with 3D modeling equipment:
A polylactic acid strand having an average diameter of 1.75 mm ± 0.5 mm was set in a melt deposition three-dimensional modeling apparatus (“BS01” manufactured by Bonsai Lab Co., Ltd., discharge nozzle diameter: 0.4 mm) and suitable for each strand sample. A modeling test was performed at the discharge head temperature under the following conditions.
Discharge head moving speed: 30 mm / min (when discharging resin), 130 mm / min (when discharging is stopped)
Discharge amount (magnification): 100%
Lamination pitch: 0.2mm
Retraction (retraction) amount when stopping discharge: 4mm
Retraction (retraction) speed when discharge is stopped: 50 mm / min Minimum molding time per layer: 5 seconds Number of outer shell layers: 3 layers Filling rate inside: 100%
Laminated bed temperature: 25 ° C
Atmospheric temperature: 25 ° C
Atmospheric relative humidity: 40%
During modeling, the model was not cooled by a fan or blower.

(4−1)垂れ評価:
各辺が10mmの立方体2点を橋桁とし、この橋桁の中心間距離が50mmになるように水平面上に平行に配置し、その上に長さ60mm、幅10mm、厚さ0.2mmの板を渡した形状の橋状の3次元モデルを3次元CADで設計し、このモデルを上記条件にて造形した。造形された3次元モデルの板状の部分が、積層ベッドにもっとも近づいた部分と積層ベッドとの間の距離Zを測定し、垂れ量を下記式から算出した。
垂れ量(mm)=10−Z (vii)
造形を3回繰り返して垂れ量の平均値を算出し、この平均値が0mm以上2mm未満を優秀合格、2mm以上4mm未満を合格、4mm以上を不合格とした。
(4−2)吐出/停止応答性の評価
断面が1辺2mmの正方形で高さが20mmの角柱25個を、水平面上に10mm間隔で描いた5×5の正方格子点上にそれぞれ立てて配置した3次元モデルを3次元CADで設計し、このモデルを上記条件にて造形した。造形された3次元モデルの寸法をノギスで測定し、角柱の断面の2辺のうち3mm以上になる部分がある角柱の数を造形失敗数とした。造形を3回繰り返して造形失敗数の平均値を算出し、この平均値が0個以上2個未満を優秀合格、2個以上5個未満を合格、5個以上を不合格とした。
(4−3)造形の安定性
断面が10mmの正方形で高さが100mmの角柱25個を、水平面上に20mm間隔で描いた5×5の正方格子点上にそれぞれ立てて配置した3次元モデルを3次元CADで設計し、このモデルを上記条件にて造形した。造形に用いたポリ乳酸ストランドは重量300g(体積250cm3、連続長さ約104m)を充分に超えるものを用いた。造形が異常なく終了した場合は合格とし、途中で吐出量が減少した、あるいは吐出が停止した場合は不合格とした。
高分子材料として、以下を合成した。
(4-1) Sagging evaluation:
Two cubes each having a side of 10 mm are used as a bridge girder. The bridge girder is arranged in parallel on the horizontal plane so that the distance between the centers of the bridge girder is 50 mm. A bridge-shaped three-dimensional model with a handed shape was designed by three-dimensional CAD, and this model was formed under the above conditions. The distance Z between the portion where the plate-shaped portion of the formed three-dimensional model was closest to the laminated bed and the laminated bed was measured, and the amount of sagging was calculated from the following equation.
Sagging amount (mm) = 10−Z (vii)
The modeling was repeated three times to calculate the average value of the sagging amount, and the average value was 0 mm or more and less than 2 mm, and the pass was 2 mm or more and less than 4 mm, and 4 mm or more was rejected.
(4-2) Evaluation of discharge / stop responsiveness 25 square pillars each having a square cross section of 2 mm and a height of 20 mm are placed on 5 × 5 square lattice points drawn at intervals of 10 mm on a horizontal plane. The arranged three-dimensional model was designed by three-dimensional CAD, and this model was formed under the above conditions. The dimension of the modeled three-dimensional model was measured with a caliper, and the number of prisms having a portion of 3 mm or more out of the two sides of the cross section of the prism was defined as the modeling failure number. The modeling was repeated three times to calculate the average value of the number of modeling failures, and the average value of 0 or more and less than 2 passed, 2 or more and less than 5 passed, and 5 or more failed.
(4-3) Stability of modeling A three-dimensional model in which 25 square pillars with a 10 mm cross-section and a height of 100 mm are placed on 5 × 5 square lattice points drawn at 20 mm intervals on a horizontal plane. Was designed by three-dimensional CAD, and this model was formed under the above conditions. The polylactic acid strand used for modeling used a thing sufficiently exceeding the weight of 300 g (volume: 250 cm 3, continuous length: about 104 m). When the modeling was completed without any abnormality, it was accepted, and when the discharge amount was reduced in the middle or the discharge was stopped, it was rejected.
The following were synthesized as polymer materials.

[製造例1]ポリL−乳酸樹脂(A1):
L−ラクチド((株)武蔵野化学研究所製、光学純度100%)100重量部に対し、オクチル酸スズを0.005重量部加え、窒素雰囲気下、攪拌翼のついた反応機にて、180℃で2時間反応し、オクチル酸スズに対し1.2倍当量の燐酸を添加しその後、13.3Paで残存するラクチドを除去し、チップ化し、ポリL−乳酸樹脂を得た。
得られたポリL−乳酸樹脂の重量平均分子量は15.2万、融解エンタルピー(ΔHmh)は49J/g、融点(Tmh)は175℃、ガラス転移点(Tg)55℃、カルボキシル基濃度は13当量/tonであった。
[Production Example 1] Poly L-lactic acid resin (A1):
To 100 parts by weight of L-lactide (manufactured by Musashino Chemical Laboratory, Inc., optical purity 100%), 0.005 parts by weight of tin octylate was added, and 180 ° C. in a reactor equipped with a stirring blade in a nitrogen atmosphere. The mixture was reacted at 0 ° C. for 2 hours, phosphoric acid equivalent to 1.2 times the amount of tin octylate was added, and then the remaining lactide was removed at 13.3 Pa to obtain chips, thereby obtaining a poly L-lactic acid resin.
The resulting poly L-lactic acid resin had a weight average molecular weight of 152,000, a melting enthalpy (ΔHmh) of 49 J / g, a melting point (Tmh) of 175 ° C., a glass transition point (Tg) of 55 ° C., and a carboxyl group concentration of 13. Equivalent / ton.

[製造例2]ポリD−乳酸樹脂:
製造例1のL−ラクチドのかわりにD−ラクチド((株)武蔵野化学研究所製、光学純度100%)を使用する以外は製造例1と同様の操作を行い、ポリD−乳酸樹脂を得た。得られたポリD−乳酸樹脂の重量平均分子量は15.1万、融解エンタルピー(ΔHmh)は48J/g、融点(Tmh)は175℃、ガラス転移点(Tg)55℃、カルボキシル基濃度は14当量/ton、であった。
[Production Example 2] Poly D-lactic acid resin:
A poly D-lactic acid resin is obtained in the same manner as in Production Example 1 except that D-lactide (manufactured by Musashino Chemical Laboratory, Inc., optical purity 100%) is used instead of L-lactide in Production Example 1. It was. The resulting poly-D-lactic acid resin has a weight average molecular weight of 151,000, a melting enthalpy (ΔHmh) of 48 J / g, a melting point (Tmh) of 175 ° C., a glass transition point (Tg) of 55 ° C., and a carboxyl group concentration of 14 Equivalent / ton.

[製造例3]ステレオコンプレックスポリ乳酸(A2):
製造例1および2で得られたポリL−乳酸樹脂およびポリD−乳酸樹脂各50重量部よりなるポリ乳酸樹脂計100重量部並びに燐酸−2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ナトリウム(「アデカスタブ(登録商標)」NA−11:(株)ADEKA製)0.04重量部をブレンダーで混合後、110℃で5時間乾燥し、径30mmφのベント式二軸押出機[(株)日本製鋼所製TEX30XSST]に供給し、シリンダー温度250℃、スクリュー回転数250rpm、吐出量5kg/h、およびベント減圧度3kPaで溶融押出してペレット化し、ステレオコンプレックスポリ乳酸(A2)を得た。
得られたステレオコンプレックスポリ乳酸樹脂(A2)の重量平均分子量は13万、融解エンタルピー(ΔHms)は56J/g、融点(Tms)は220℃、カルボキシル基濃度は16当量/ton、ステレオコンプレックス結晶化度(S)は100%であった。
[Production Example 3] Stereocomplex polylactic acid (A2):
100 parts by weight of polylactic acid resin comprising 50 parts by weight of each of poly L-lactic acid resin and poly D-lactic acid resin obtained in Production Examples 1 and 2 and phosphoric acid-2,2′-methylenebis (4,6-di-tert) -Butylphenyl) sodium ("Adekastab (registered trademark)" NA-11: manufactured by ADEKA Corporation) 0.04 parts by weight was mixed with a blender, dried at 110 ° C for 5 hours, and vented twin screw extrusion with a diameter of 30 mmφ Stereocomplex polylactic acid (A2) Got.
The resulting stereocomplex polylactic acid resin (A2) has a weight average molecular weight of 130,000, a melting enthalpy (ΔHms) of 56 J / g, a melting point (Tms) of 220 ° C., a carboxyl group concentration of 16 equivalents / ton, and stereocomplex crystallization. The degree (S) was 100%.

[製造例4]環状カルボジイミド(CC2:MW=516) [Production Example 4] Cyclic carbodiimide (CC2: MW = 516)

Figure 2016060048
Figure 2016060048

o−ニトロフェノール(0.11mol)とペンタエリトリチルテトラブロミド(0.025mol)、炭酸カリウム(0.33mol)、N,N−ジメチルホルムアミド200mlを攪拌装置および加熱装置を設置した反応装置にN雰囲気下仕込み、130℃で12時間反応後、DMFを減圧により除去し、得られた固形物をジクロロメタン200mlに溶かし、水100mlで3回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、ジクロロメタンを減圧により除去し、中間生成物D(ニトロ体)を得た。 o- nitrophenol (0.11 mol) and pentaerythrityl tetra bromide (0.025 mol), potassium carbonate (0.33mol), N, N- dimethylformamide 200ml in reactor installed with a stirrer and a heating device N 2 After charging in an atmosphere and reacting at 130 ° C. for 12 hours, DMF was removed under reduced pressure, and the resulting solid was dissolved in 200 ml of dichloromethane and separated three times with 100 ml of water. The organic layer was dehydrated with 5 g of sodium sulfate, and dichloromethane was removed under reduced pressure to obtain an intermediate product D (nitro form).

次に中間生成物D(0.1mol)と5%パラジウムカーボン(Pd/C)(2g)、エタノール/ジクロロメタン(70/30)400mlを、攪拌装置を設置した反応装置に仕込み、水素置換を5回行い、25℃で水素を常に供給した状態で反応させ、水素の減少がなくなったら反応を終了した。Pd/Cを回収し、混合溶媒を除去すると中間生成物E(アミン体)が得られた。
次に攪拌装置および加熱装置、滴下ロートを設置した反応装置に、N雰囲気下、トリフェニルホスフィンジブロミド(0.11mol)と1,2−ジクロロエタン150mlを仕込み攪拌させた。そこに中間生成物E(0.025mol)とトリエチルアミン(0.25mol)を1,2−ジクロロエタン50mlに溶かした溶液を25℃で徐々に滴下した。滴下終了後、70℃で5時間反応させる。その後、反応溶液をろ過し、ろ液を水100mlで5回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、1,2−ジクロロエタンを減圧により除去し、中間生成物F(トリフェニルホスフィン体)が得られた。
次に、攪拌装置および滴下ロートを設置した反応装置に、N雰囲気下、ジ−tert−ブチルジカーボネート(0.11mol)とN,N−ジメチル−4−アミノピリジン(0.055mol)、ジクロロメタン150mlを仕込み攪拌させる。そこに、25℃で中間生成物F(0.025mol)を溶かしたジクロロメタン100mlをゆっくりと滴下させた。滴下後、12時間反応させる。その後、ジクロロメタンを除去し得られた固形物を、精製することで、CC2を得た。CC2の構造はNMR、IRにより確認した。
Next, intermediate product D (0.1 mol), 5% palladium carbon (Pd / C) (2 g), and 400 ml of ethanol / dichloromethane (70/30) were charged into a reactor equipped with a stirrer, and 5 hydrogen substitution was performed. The reaction was performed in a state where hydrogen was constantly supplied at 25 ° C., and the reaction was terminated when there was no decrease in hydrogen. When Pd / C was recovered and the mixed solvent was removed, an intermediate product E (amine body) was obtained.
Next, triphenylphosphine dibromide (0.11 mol) and 150 ml of 1,2-dichloroethane were charged and stirred in a reactor equipped with a stirring device, a heating device, and a dropping funnel in an N 2 atmosphere. A solution prepared by dissolving the intermediate product E (0.025 mol) and triethylamine (0.25 mol) in 50 ml of 1,2-dichloroethane was gradually added dropwise thereto at 25 ° C. After completion of dropping, the reaction is carried out at 70 ° C. for 5 hours. Thereafter, the reaction solution was filtered, and the filtrate was separated 5 times with 100 ml of water. The organic layer was dehydrated with 5 g of sodium sulfate, and 1,2-dichloroethane was removed under reduced pressure to obtain an intermediate product F (triphenylphosphine compound).
Next, in a reactor equipped with a stirrer and a dropping funnel, di-tert-butyl dicarbonate (0.11 mol), N, N-dimethyl-4-aminopyridine (0.055 mol), dichloromethane under N 2 atmosphere. 150 ml is charged and stirred. Thereto, 100 ml of dichloromethane in which the intermediate product F (0.025 mol) was dissolved was slowly added dropwise at 25 ° C. After dropping, react for 12 hours. Then, CC2 was obtained by refine | purifying the solid substance obtained by removing dichloromethane. The structure of CC2 was confirmed by NMR and IR.

[製造例5]末端封止剤添加ポリL−乳酸樹脂(A3):
A1を99重量部、110℃、5時間真空乾燥した後、2軸混練機の第一供給口より供給し、シリンダー温度210℃でベント圧、13.3Paで真空排気しながら溶融混練後、環状カルボジイミド(CC2)1重量部を第二供給口より供給しシリンダー温度210℃で溶融混練し、押出してペレット化し、末端封止剤添加ポリL−乳酸(A3)を得た。
得られたポリL−乳酸樹脂の重量平均分子量は18.2万、融解エンタルピー(ΔHmh)は43J/g、融点(Tmh)は173℃、ガラス転移点(Tg)58℃、カルボキシル基濃度は0当量/tonであった。
[Production Example 5] End-capping agent-added poly L-lactic acid resin (A3):
99 parts by weight of A1, vacuum dried at 110 ° C. for 5 hours, supplied from the first supply port of the biaxial kneader, melt-kneaded while venting at a cylinder temperature of 210 ° C. and evacuating at 13.3 Pa, and then circular 1 part by weight of carbodiimide (CC2) was supplied from the second supply port, melted and kneaded at a cylinder temperature of 210 ° C., extruded and pelletized to obtain end-capping agent-added poly L-lactic acid (A3).
The obtained poly L-lactic acid resin had a weight average molecular weight of 182,000, a melting enthalpy (ΔHmh) of 43 J / g, a melting point (Tmh) of 173 ° C., a glass transition point (Tg) of 58 ° C., and a carboxyl group concentration of 0. Equivalent / ton.

[製造例6]末端封止剤添加白色ポリL−乳酸樹脂(A4):
A3を99.2重量部、110℃、5時間真空乾燥した後、2軸混練機の第一供給口より供給し、シリンダー温度210℃でベント圧、13.3Paで真空排気しながら溶融混練後、酸化チタン粉末(チタン工業株式会社製KA−30)0.8重量部を第二供給口より供給しシリンダー温度210℃で溶融混練し、押出して白色のポリ乳酸ペレット(A4)を得た。
得られたポリL−乳酸樹脂の重量平均分子量は18.3万、融解エンタルピー(ΔHmh)は39J/g、融点(Tmh)は173℃、ガラス転移点(Tg)57℃、カルボキシル基濃度は0当量/tonであった。
[Production Example 6] White poly L-lactic acid resin with end-capping agent added (A4):
After A9 was vacuum dried at 99.2 parts by weight at 110 ° C. for 5 hours, it was supplied from the first supply port of the biaxial kneader and melt kneaded while venting at a cylinder temperature of 210 ° C. and evacuating at 13.3 Pa. Then, 0.8 parts by weight of titanium oxide powder (KA-30 manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.) was supplied from the second supply port, melted and kneaded at a cylinder temperature of 210 ° C., and extruded to obtain white polylactic acid pellets (A4).
The obtained poly L-lactic acid resin had a weight average molecular weight of 183,000, a melting enthalpy (ΔHmh) of 39 J / g, a melting point (Tmh) of 173 ° C., a glass transition point (Tg) of 57 ° C., and a carboxyl group concentration of 0. Equivalent / ton.

[製造例7]末端封止剤添加黄色ポリL−乳酸樹脂(A5):
A3を99.2重量部、110℃、5時間真空乾燥した後、2軸混練機の第一供給口より供給し、シリンダー温度210℃でベント圧、13.3Paで真空排気しながら溶融混練後、黄色顔料粉末(BASF社製Cromophtal(登録商標)Yellow K 1210FP)0.8重量部を第二供給口より供給しシリンダー温度210℃で溶融混練し、押出して黄色のポリ乳酸ペレット(A5)を得た。
得られたポリL−乳酸樹脂の重量平均分子量は18.1万、融解エンタルピー(ΔHmh)は39J/g、融点(Tmh)は173℃、ガラス転移点(Tg)58℃、カルボキシル基濃度は0当量/tonであった。
[Production Example 7] Yellow poly L-lactic acid resin with end-capping agent added (A5):
After A9 was vacuum dried at 99.2 parts by weight at 110 ° C. for 5 hours, it was supplied from the first supply port of the biaxial kneader and melt kneaded while venting at a cylinder temperature of 210 ° C. and evacuating at 13.3 Pa. , 0.8 parts by weight of yellow pigment powder (Chrophtal (registered trademark) Yellow K 1210FP manufactured by BASF) was supplied from the second supply port, melted and kneaded at a cylinder temperature of 210 ° C., and extruded to give yellow polylactic acid pellets (A5). Obtained.
The obtained poly L-lactic acid resin had a weight average molecular weight of 181,000, a melting enthalpy (ΔHmh) of 39 J / g, a melting point (Tmh) of 173 ° C., a glass transition point (Tg) of 58 ° C., and a carboxyl group concentration of 0. Equivalent / ton.

[製造例8]末端封止剤添加黒色ポリL−乳酸樹脂(A6):
A3を99.7重量部、110℃、5時間真空乾燥した後、2軸混練機の第一供給口より供給し、シリンダー温度210℃でベント圧、13.3Paで真空排気しながら溶融混練後、カーボンブラック粉末(三菱化学株式会社製#44)0.3重量部を第二供給口より供給しシリンダー温度210℃で溶融混練し、押出して黒色のポリ乳酸ペレット(A6)を得た。
得られたポリL−乳酸樹脂の重量平均分子量は18.1万、融解エンタルピー(ΔHmh)は36J/g、融点(Tmh)は173℃、ガラス転移点(Tg)57℃、カルボキシル基濃度は0当量/tonであった。
[Production Example 8] Black poly L-lactic acid resin with end-capping agent added (A6):
A3 was vacuum-dried at 99.7 parts by weight at 110 ° C. for 5 hours, then supplied from the first supply port of the twin-screw kneader and melt-kneaded while venting at a cylinder temperature of 210 ° C. and evacuating at 13.3 Pa. Carbon black powder (Mitsubishi Chemical Corporation # 44) 0.3 part by weight was supplied from the second supply port, melt kneaded at a cylinder temperature of 210 ° C., and extruded to obtain black polylactic acid pellets (A6).
The obtained poly L-lactic acid resin had a weight average molecular weight of 181,000, a melting enthalpy (ΔHmh) of 36 J / g, a melting point (Tmh) of 173 ° C., a glass transition point (Tg) of 57 ° C., and a carboxyl group concentration of 0. Equivalent / ton.

[実施例1]
(溶融、押出)
ポリ乳酸樹脂A1を100℃で熱風乾燥機にて水分率200ppm以下の範囲となる様に事前に乾燥した。ポリ乳酸樹脂100部に対して滑剤であるステアリン酸カルシウムを0.03部加え、均一にブレンドしたものを、φ35mm(L/D=28)の1軸押出機に供給して、紡糸温度230℃にて溶融押出をした。溶融ポリマーは、ギヤポンプにて計量したのち、パック中で金属不織布フィルターで濾過し、孔径6mmφの口金からで1ホールの口金から吐出した。
(冷却固化)
吐出したポリマーを70℃の温水で冷却固化した後、すぐに10℃の第2冷却バスで冷却固化した後、第一ローラーにより20m/分の速度で引き取った。
(延伸)
引き取ったポリ乳酸未延伸ストランドは一旦巻き取ることなく連続して第一ローラーと第二ローラーとの間で2倍延伸を行った。その時の延伸浴の温度は80℃であった。
(冷却固化)
続いて30℃の熱風バスにて冷却固化し、巻き取り、ポリ乳酸ストランドを得た。得られたポリ乳酸ストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Example 1]
(Melting, extrusion)
The polylactic acid resin A1 was previously dried at 100 ° C. with a hot air dryer so that the moisture content was in the range of 200 ppm or less. 0.03 part of calcium stearate as a lubricant is added to 100 parts of polylactic acid resin, and uniformly blended is supplied to a single screw extruder of φ35 mm (L / D = 28) to a spinning temperature of 230 ° C. And melt extruded. The molten polymer was weighed with a gear pump, filtered through a metal nonwoven fabric filter in a pack, and discharged from a die with a hole diameter of 6 mmφ from a die with one hole.
(Cooling solidification)
The discharged polymer was cooled and solidified with hot water at 70 ° C., and then immediately cooled and solidified with a second cooling bath at 10 ° C., and then taken up at a speed of 20 m / min by the first roller.
(Stretching)
The drawn polylactic acid unstretched strand was continuously stretched twice without being wound once between the first roller and the second roller. The temperature of the stretching bath at that time was 80 ° C.
(Cooling solidification)
Subsequently, it was cooled and solidified in a hot air bath at 30 ° C. and wound up to obtain a polylactic acid strand. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the obtained polylactic acid strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

[実施例2]
延伸倍率を2倍から3倍に変更したこと以外は実施例1と同様に製造し、ポリ乳酸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Example 2]
A polylactic acid strand was obtained in the same manner as in Example 1 except that the draw ratio was changed from 2 times to 3 times. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

[実施例3]
実施例1の延伸後のストランドにおいて、第三ローラーと第四ローラー間で倍率1倍にて95℃の熱風オーブンにて、熱処理を行った以外は、実施例1と同様に製造し、ポリ乳酸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Example 3]
The stretched strand of Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that heat treatment was performed in a hot air oven at 95 ° C. at a magnification of 1 between the third roller and the fourth roller. A strand was obtained. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

[実施例4]
延伸倍率を2倍から3倍に変更したこと以外は実施例3と同様に製造し、ポリ乳酸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Example 4]
A polylactic acid strand was obtained in the same manner as in Example 3 except that the draw ratio was changed from 2 to 3 times. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

[実施例5]
A1の代わりにA2を100重量部用いた以外は実施例3と同様に製造し、ポリ乳酸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Example 5]
A polylactic acid strand was obtained in the same manner as in Example 3 except that 100 parts by weight of A2 was used instead of A1. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

[実施例6]
A1の代わりにA3を100重量部用いた以外は実施例1と同様に製造し、ポリ乳酸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Example 6]
A polylactic acid strand was obtained in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by weight of A3 was used instead of A1. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

[実施例7]
A1の代わりにA3を100重量部用いた以外は実施例3と同様に製造し、ポリ乳酸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Example 7]
A polylactic acid strand was obtained in the same manner as in Example 3 except that 100 parts by weight of A3 was used instead of A1. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

[実施例8]
A1の代わりにA4を100重量部用いた以外は実施例3と同様に製造し、白色のポリ乳酸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Example 8]
A white polylactic acid strand was obtained in the same manner as in Example 3 except that 100 parts by weight of A4 was used instead of A1. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

[実施例9]
A1の代わりにA5を100重量部用いた以外は実施例3と同様に製造し、黄色のポリ乳酸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Example 9]
A yellow polylactic acid strand was obtained in the same manner as in Example 3 except that 100 parts by weight of A5 was used instead of A1. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

[実施例10]
A1の代わりにA6を100重量部用いた以外は実施例3と同様に製造し、黒色のポリ乳酸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Example 10]
A black polylactic acid strand was obtained in the same manner as in Example 3 except that 100 parts by weight of A6 was used instead of A1. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

[実施例11]
A1の代わりにネイチャーワークスLLC社製ポリ乳酸NW4060Dを用いた以外は実施例3と同様に製造し、ポリ乳酸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度220℃で行った。
[Example 11]
A polylactic acid strand was obtained in the same manner as in Example 3 except that polylactic acid NW4060D manufactured by Nature Works LLC was used instead of A1. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 220 ° C.

[比較例1]
(溶融押出)
ポリ乳酸樹脂A1を100℃で熱風乾燥機にて水分率200ppm以下の範囲となる様に事前に乾燥した。ポリ乳酸樹脂100部に対して滑剤であるステアリン酸カルシウムを0.03部加え、均一にブレンドしたものを、φ35mm(L/D=28)の1軸押出機に供給して、紡糸温度230℃にて溶融押出をした。溶融ポリマーは、ギヤポンプにて計量したのち、パック中で、金属不織布フィルターで濾過し、孔径6mmφの口金からで1ホールの口金から吐出した。
(冷却固化)
吐出したポリマーを70℃の温水で冷却固化した後、すぐに10℃の第2冷却バスで冷却固化した後、第一ローラーにより20m/分の速度で引き取った。引き取ったポリ乳酸未延伸ストランドを巻き取り、ポリ乳酸未延伸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Comparative Example 1]
(Melting extrusion)
The polylactic acid resin A1 was previously dried at 100 ° C. with a hot air dryer so that the moisture content was in the range of 200 ppm or less. 0.03 part of calcium stearate as a lubricant is added to 100 parts of polylactic acid resin, and uniformly blended is supplied to a single screw extruder of φ35 mm (L / D = 28) to a spinning temperature of 230 ° C. And melt extruded. The molten polymer was measured with a gear pump, filtered in a pack with a metal non-woven fabric filter, and discharged from a 1-hole base through a base with a hole diameter of 6 mmφ.
(Cooling solidification)
The discharged polymer was cooled and solidified with hot water at 70 ° C., and then immediately cooled and solidified with a second cooling bath at 10 ° C., and then taken up at a speed of 20 m / min by the first roller. The taken-out polylactic acid unstretched strand was wound up to obtain a polylactic acid unstretched strand. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

[比較例2]
(溶融押出)
ポリ乳酸樹脂A1を100℃で熱風乾燥機にて水分率200ppm以下の範囲となる様に事前に乾燥した。ポリ乳酸樹脂100部に対して滑剤であるステアリン酸カルシウムを0.03部加え、均一にブレンドしたものを、φ35mm(L/D=28)の1軸押出機に供給して、紡糸温度230℃にて溶融押出をした。溶融ポリマーは、ギヤポンプにて計量したのち、パック中で金属不織布フィルターで濾過し、孔径6mmφの口金からで1ホールの口金から吐出した。
(冷却固化)
吐出したポリマーを70℃の温水で冷却固化した後、すぐに10℃の第2冷却バスで冷却固化した後、第一ローラーにより20m/分の速度で引き取った。
(熱処理工程)
延伸工程は通さず、1倍にて、熱処理工程を行った。熱処理工程の温度は、95℃である。延伸せずに熱処理したポリ乳酸ストランドを得た。このストランドの物性および評価結果を表1に示す。造形テストはヘッド温度250℃で行った。
[Comparative Example 2]
(Melting extrusion)
The polylactic acid resin A1 was previously dried at 100 ° C. with a hot air dryer so that the moisture content was in the range of 200 ppm or less. 0.03 part of calcium stearate as a lubricant is added to 100 parts of polylactic acid resin, and uniformly blended is supplied to a single screw extruder of φ35 mm (L / D = 28) to a spinning temperature of 230 ° C. And melt extruded. The molten polymer was weighed with a gear pump, filtered through a metal nonwoven fabric filter in a pack, and discharged from a die with a hole diameter of 6 mmφ from a die with one hole.
(Cooling solidification)
The discharged polymer was cooled and solidified with hot water at 70 ° C., and then immediately cooled and solidified with a second cooling bath at 10 ° C., and then taken up at a speed of 20 m / min by the first roller.
(Heat treatment process)
The stretching process was not performed, and the heat treatment process was performed at 1 ×. The temperature of the heat treatment step is 95 ° C. A polylactic acid strand that was heat-treated without stretching was obtained. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the strands. The modeling test was performed at a head temperature of 250 ° C.

Figure 2016060048
Figure 2016060048

これらの結果から、直径の平均値が1.0〜3.5mmであり、下記式で表される直径変動率が3%以下かつ直径変動幅が15%以下であり、そのサンプルの融点に保持したシリコーンオイル中に1分間浸漬した時の熱収縮率が10%以上である、ポリ乳酸ストランドを溶融堆積3次元造形に用いた場合、優れた造形性を発揮することが分かる。さらに、ストランドの表面から(直径/4)の厚みの部分が、昇温DSC分析したスペクトルにおいて、結晶融解ピーク頂点の温度が140℃以上であり、融解ピークの熱量が30J/g以上であり、融解ピークの半値幅が20℃以下である場合、特に優れた吐出/停止応答性を発揮することが分かる。
また、このようなポリ乳酸ストランドは特定の吐出、冷却、延伸工程により製造することができることがわかる。
From these results, the average value of the diameter is 1.0 to 3.5 mm, the diameter variation rate represented by the following formula is 3% or less, and the diameter variation range is 15% or less, which is maintained at the melting point of the sample. It can be seen that when a polylactic acid strand having a heat shrinkage rate of 10% or more when immersed in a silicone oil for 1 minute is used for melt deposition three-dimensional modeling, excellent moldability is exhibited. Furthermore, in the spectrum where the temperature (DSC / 4) thickness portion from the surface of the strand was subjected to temperature rising DSC analysis, the temperature at the top of the crystal melting peak was 140 ° C. or higher, and the heat amount of the melting peak was 30 J / g or higher. It can be seen that when the full width at half maximum of the melting peak is 20 ° C. or less, particularly excellent discharge / stop response is exhibited.
Moreover, it turns out that such a polylactic acid strand can be manufactured by a specific discharge, cooling, and extending process.

本発明の材料は、3次元造形用の材料として所望の性能を発揮し、この用途の材料として好適に用いることができる。   The material of the present invention exhibits desired performance as a material for three-dimensional modeling, and can be suitably used as a material for this application.

1 吐出ヘッド
2 積層ベッド
3 造形された橋桁状の構造
4 造形されるべき橋状の構造の設計図
5 垂れ下がった吐出された樹脂
6 ペレットホッパー
7 押出機
8 ギヤポンプ
9 パック
10 ストランド
11 第1冷却バス
12 第2冷却バス
13 延伸ロール
14 延伸ロール
15 延伸浴
16 熱風オーブン
17 熱風オーブン
18 巻取機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge head 2 Laminated bed 3 Shaped bridge-girder-like structure 4 Design drawing of bridge-like structure to be shaped 5 Dropped discharged resin 6 Pellet hopper 7 Extruder 8 Gear pump 9 Pack 10 Strand 11 First cooling bath 12 Second cooling bath 13 Stretch roll 14 Stretch roll 15 Stretch bath 16 Hot air oven 17 Hot air oven 18 Winder

Claims (6)

直径の平均値が1.0〜3.5mmであり、下記式(iii−1)で表される直径変動率が3%以下、かつ下記式(iii−2)で表される直径変動幅が15%以下であり、そのサンプルの融点に保持したシリコーンオイル中に1分間浸漬した時の熱収縮率が10%以上である、ポリ乳酸ストランド。
直径変動率(%)=σ/D×100 (iii−1)
直径変動幅(%)=(DMax−DMin)/D×100 (iii−2)
σ:外径の標準偏差
D:外径の平均値(mm)
Max:外径の最大値
Min:外径の最小値
The average value of the diameter is 1.0 to 3.5 mm, the diameter variation rate represented by the following formula (iii-1) is 3% or less, and the diameter variation range represented by the following formula (iii-2) is A polylactic acid strand having a heat shrinkage of 10% or more when immersed for 1 minute in silicone oil held at the melting point of the sample at 15% or less.
Diameter variation rate (%) = σ / D × 100 (iii-1)
Diameter fluctuation range (%) = (D Max −D Min ) / D × 100 (iii-2)
σ: Standard deviation of outer diameter D: Average value of outer diameter (mm)
D Max : Maximum outer diameter D Min : Minimum outer diameter
ストランドの表面から(直径/4)の厚みの部分が下記Aを満たす、請求項1記載のポリ乳酸ストランド。
A:昇温DSC分析したスペクトルにおいて、結晶融解ピーク頂点の温度が140℃以上であり、融解ピークの熱量が30J/g以上であり、融解ピークの半値幅が20℃以下。
The polylactic acid strand according to claim 1, wherein a portion having a thickness of (diameter / 4) from the surface of the strand satisfies A below.
A: In the spectrum analyzed by the temperature rise DSC, the temperature at the top of the crystal melting peak is 140 ° C. or higher, the calorie of the melting peak is 30 J / g or higher, and the half width of the melting peak is 20 ° C. or lower.
直径の平均値が1.0〜3.5mmであり、下記式(iii−1)で表される直径変動率が3%以下かつ下記式(iii−2)で表される直径変動幅が15%以下であり、そのサンプルの融点に保持したシリコーンオイル中に1分間浸漬した時の熱収縮率が10%以上である、ポリ乳酸ストランドの製造方法であって、
直径変動率(%)=σ/D×100 (iii−1)
直径変動幅(%)=(DMax−DMin)/D×100 (iii−2)
σ:外径の標準偏差
D:外径の平均値(mm)
Max:外径の最大値
Min:外径の最小値
(i)乳酸含量が50%以上であり、分子量が10万〜35万であり、融点が140〜180℃のポリ乳酸樹脂を200〜240℃で溶融し、
(ii)溶融したポリ乳酸樹脂を230〜260℃の口金より押出して糸状物とし、
(iii)糸状物を、口金面から水冷バスの液面との距離が1〜5cmの範囲で、温度Tg〜(Tg+20)℃の冷却水中で冷却固化し、次いで0〜30℃の水あるいは空気で、再度、冷却固化し、ストランドとし、
(iv)冷却後のストランドを5〜20m/分の速度で引き取り、80〜120℃で1.5〜3倍の倍率で1段もしくは多段にて延伸し、および
(v)延伸されたストランドを延伸時と同じ速度で引取る際に、10〜30℃の空気で、冷却固化する、
各工程を含むポリ乳酸ストランドの製造方法。
The average value of the diameter is 1.0 to 3.5 mm, the diameter variation rate represented by the following formula (iii-1) is 3% or less, and the diameter variation range represented by the following formula (iii-2) is 15 Is a method for producing a polylactic acid strand having a heat shrinkage rate of 10% or more when immersed in a silicone oil held at the melting point of the sample for 1 minute,
Diameter variation rate (%) = σ / D × 100 (iii-1)
Diameter fluctuation range (%) = (D Max −D Min ) / D × 100 (iii-2)
σ: Standard deviation of outer diameter D: Average value of outer diameter (mm)
D Max : Maximum value of outer diameter D Min : Minimum value of outer diameter (i) Polylactic acid resin having a lactic acid content of 50% or more, a molecular weight of 100,000 to 350,000, and a melting point of 140 to 180 ° C. is 200. Melted at ~ 240 ° C,
(Ii) The molten polylactic acid resin is extruded from a base at 230 to 260 ° C. to form a filamentous material,
(Iii) The filamentous material is cooled and solidified in cooling water at a temperature of Tg to (Tg + 20) ° C. in a range of 1 to 5 cm from the base surface to the liquid level of the water-cooled bath, and then water or air at 0 to 30 ° C. And again, solidify by cooling to make a strand,
(Iv) The cooled strand is taken up at a speed of 5 to 20 m / min, stretched in a single stage or multiple stages at a magnification of 1.5 to 3 times at 80 to 120 ° C., and (v) the stretched strand When it is drawn at the same speed as stretching, it is cooled and solidified with air at 10 to 30 ° C.,
The manufacturing method of the polylactic acid strand containing each process.
延伸後、80〜100℃で熱処理する工程を含む請求項3記載の製造方法であって、得られたポリ乳酸ストランドの表面から(直径/4)の厚みの部分が下記Aを満たす製造方法。
A:昇温DSC分析したスペクトルにおいて、結晶融解ピーク頂点の温度が140℃以上であり、融解ピークの熱量が30J/g以上であり、融解ピークの半値幅が20℃以下。
The manufacturing method according to claim 3, comprising a step of heat-treating at 80 to 100 ° C. after stretching, wherein the portion of the thickness (diameter / 4) satisfies the following A from the surface of the obtained polylactic acid strand.
A: In the spectrum analyzed by the temperature rise DSC, the temperature at the top of the crystal melting peak is 140 ° C. or higher, the calorie of the melting peak is 30 J / g or higher, and the half width of the melting peak is 20 ° C. or lower.
(i)ポリ乳酸ストランドを吐出ヘッドに供給し、吐出ヘッドにおいて、ポリ乳酸ストランドを溶融させ、および
(ii)吐出ヘッドから溶融したポリ乳酸を指定の位置に吐出し、層状に堆積させると同時にポリ乳酸を固化させる、
各工程を含み、(i)〜(ii)の各工程を繰り返す、3次元造形物の製造方法であって、ポリ乳酸ストランドとして、請求項1または2に記載のポリ乳酸ストランドを用いることを特徴とする3次元造形物の製造方法。
(I) The polylactic acid strand is supplied to the discharge head, the polylactic acid strand is melted in the discharge head, and (ii) the melted polylactic acid is discharged from the discharge head to a specified position and deposited in layers. Solidify lactic acid,
A method for producing a three-dimensional structure including each step and repeating steps (i) to (ii), wherein the polylactic acid strand according to claim 1 or 2 is used as the polylactic acid strand. A manufacturing method of a three-dimensional structure.
請求項3または4に記載の製造方法によって得られたポリ乳酸ストランドを用いた3次元造形物。   A three-dimensional structure using a polylactic acid strand obtained by the production method according to claim 3 or 4.
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