JP2020157609A - 立体造形装置用樹脂成形材料および立体造形装置用フィラメント - Google Patents
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Abstract
Description
(1)成形材料中に、30〜80質量%含有する熱可塑性樹脂(A)と、1〜45質量%含有する熱可塑性エラストマー(B)と、0.5〜15質量%含有する改質剤(C)と、5〜35質量%含有する粘着性付与樹脂(D)とを含有する(ただし、前記熱可塑性エラストマー(B)が、官能基が付与された官能基付与熱可塑性エラストマーである場合、改質剤(C)は含まなくてもよい。)ことを特徴とする立体造形装置用樹脂成形材料、
(2)前記熱可塑性エラストマー(B)が、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、およびこれらの官能基付与物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする(1)に記載の立体造形装置用樹脂成形材料、
(3)前記改質剤(C)が、エポキシ基、グリシジル基、酸無水物基、イソシアネート基、アミノ基、カルボキシル基、およびオキサゾリン基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上の反応性基を含む化合物であることを特徴とする(1)または(2)に記載の立体造形装置用樹脂成形材料、
(4)前記粘着性付与樹脂(D)が、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂、脂肪族系炭化水素樹脂、芳香族系炭化水素樹脂、脂環族系炭化水素樹脂、脂肪族/芳香族共重合系炭化水素樹脂、脂環族/芳香族共重合系炭化水素樹脂、およびこれらの水添物のなかから選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の立体造形装置用樹脂成形材料、
(5)(1)〜(4)のいずれかに記載の立体造形装置用樹脂成形材料から得られることを特徴とする溶融押出法に用いる立体造形装置用フィラメント、
である。
エンジニアリングプラスチックとしては、ナイロンに代表されるポリアミド(PA)、ポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE、変性PPE、PPO)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、環状ポリオレフィン(COP)などが挙げられる。
スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルサルフォン(PES)、非晶ポリアリレート(PAR)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、熱可塑性ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、液晶ポリエステル(LCPE)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)などが挙げられる。また、植物由来の樹脂としては、ポリ乳酸(PLA)が挙げられる。これらの樹脂は、単独または2種類以上混合して用いることができる。
無機フィラーは、例えば、平均粒子径が0.5〜100μmで、かつアスペクト比が10〜200であるタルク、マイカ、ワラストナイトなどが挙げられる。
これらは、密度が大きくならない範囲で添加することができる。
熱可塑性樹脂としてブロックポリプロピレン樹脂(プライムポリプロJ105G、MFR=9、(株)プライムポリマー製)56.7部、熱可塑性エラストマーとしてスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体エラストマー(タフテックH1041、旭化成(株)製)20部、改質剤として無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(ユーメックス1001、三洋化成工業(株)製)3部、粘着性付与樹脂として脂環族飽和炭化水素樹脂(アルコンP−140、荒川化学工業(株)製)20部、フェノール系酸化防止剤(イルガノックス1010、BASFジャパン(株)製)0.1部、りん系酸化防止剤(イルガホス168、BASFジャパン(株)製)0.2部をブレンドし、二軸押出機((株)日本製鋼所製) でペレット化し、立体造形装置用樹脂成形材料1を得た。
ホモポリプロピレン樹脂:プライムポリプロJ105G(MFR=9、(株)プライムポリマー製)
ブロックポリプロピレン樹脂:プライムポリプロJ707G(MFR=30、(株)プライムポリマー製)
エラストマー1:タフテックH1041(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体エラストマー、MFR=5、旭化成(株)製)
エラストマー2:タフテックM1911(無水マレイン酸変性スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体エラストマー、MFR=4.5、旭化成(株)製)
改質剤1:ユーメックス1001(無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂、三洋化成工業(株)製)
改質剤2:ハイワックス NP0555A(無水マレイン酸変性ポリプロピレンワックス、三井化学(株)製)
粘着性付与樹脂1:アルコンP−140(脂環族飽和炭化水素樹脂(水素化石油樹脂)、軟化点=140℃、荒川化学工業(株)製)
粘着性付与樹脂2:ペンセルD−160(重合ロジンエステル、軟化点=160℃、荒川化学工業(株)
粘着性付与樹脂3:アイマーブP−140(水添脂環族/芳香族共重合系炭化水素樹脂(水素化C5−C9系石油樹脂)、軟化点=140℃、出光興産(株)製)
タルク:JA−13R(浅田製粉(株)製)
フェノール系酸化防止剤:イルガノックス1010(BASFジャパン(株)製)
りん系酸化防止剤:イルガホス168(BASFジャパン(株)製)
各立体造形装置用樹脂成形材料について、JIS1183に準拠し、水中置換法にて測定した。
密度が小さいほど、軽量で、水に浮きやすい。○:1g/cm2未満、×:1g/cm2以上、の2段階で評価した。
各立体造形装置用樹脂成形材料について、ISO 527−1および527−2に準拠して、以下の条件で測定した。
温度:23℃
試験速度:50mm/min
チャック間距離:115mm
引張強さの値が大きいほど、成形体の耐久性が高い。○:20MPa以上、×:20MPa未満、の2段階で評価した。
各立体造形装置用樹脂成形材料について、ISO 179に準拠し、ノッチ付、ハンマー容量2J、温度23℃の条件で測定した。シャルピー衝撃強さの値が大きいほど、立体造形装置用樹脂成形材料(フィラメント)の作製が容易となり、強靭な成形体を作成できる。○:2KJ/m2、×:2KJ/m2未満、の2段階で評価した。
各立体造形装置用樹脂成形材料について、ISO 306に準拠して、以下の条件で測定した。
昇温速度:50℃/hr
試験荷重:10N
ビカット軟化温度の値が大きいほど、樹脂成形材料および成形体の耐熱性が高い。○:110℃以上、×:110℃未満、の2段階で評価した。
各立体造形装置用樹脂成形材料について、20mm(幅)×2mm(厚さ)×160mm(長さ)のプレートを射出成形後、厚み50μmのポリイミドフィルム(カプトン200H/V、東レ・デュポン(株)製)を、以下の条件で熱圧着して、接着強度用試験片とした。
シール温度:200℃
シール圧:2Kg/cm2
シール時間:30sec
シール幅:20mm×シール長30mm
接着強度用試験片において、精密万能試験機(オートグラフAG−Xplus(株)島津製作所製)により、剥離速度300mm/minにて、180°剥離試験を行い、その最大荷重を接着強度とした。
接着強度が大きいほど、立体造形装置のステージ(プラットフォーム)への密着性が良くなり、成形体に反りが生じ難くなる。○:1N/20mm以上、×:1N/20mm未満、××:熱圧着できない(接着強度測定不能)、の3段階で評価した。
各立体造形装置用樹脂成形材料について、80mm(幅)×2mm(厚さ)×160mm(長さ)の試験片を射出成形し、成形後48時間放置後に、読取顕微鏡を用いて、射出成形体の立体造形装置用樹脂成形材料の流動方向(MD)と流動方向に対して直角方向(TD)の寸法を測定し、金型寸法を基準に成形収縮率(MD)および成形収縮率(TD)を求めた。MD、TDともに、○:成形収縮率が0.8%未満、×:成形収縮率が0.8%以上、の2段階で評価した。
立体造形装置用樹脂成形材料1を用い、単軸押出機のダイス孔より溶融フィラメントとして押出(設定温度200℃)し、ダイス前方に設置した冷却水槽(設定温度50℃)中に導き、冷却し、立体造形装置用フィラメント1を得た。さらに、得られた立体造形装置用フィラメント1は、巻き取り機で樹脂製のボビンに巻き取られ、巻物とした。このとき、フィラメント形状は円形で、フィラメント径1.75mmであった。
各立体造形装置用フィラメントについて、溶融押出式三次元プリンタ(Value3D MagiX MF−2500EP:武藤工業(株)製)を用いて、造形を行ない、成形体を作製した。造形の際、ステージ(プラットフォーム)に、厚み50μmのポリイミドフィルム(粘着テープポリイミドフィルムカプトン、Nulink社製)を貼り付け、その上に3Dステージシーラント(ATP−101、東京インキ(株)製)を塗布した。造形条件としては、ノズル温度200℃とした。造形時において、溶融樹脂が細く引き伸ばされた破片の残り状態(糸引き、ともいう)を観察し、外観を評価した。糸引きが多いほど、外観が悪化し、造形性は劣る。○:糸引きがなく、外観が滑らか、×:糸引きがあり、外観が悪い、の2段階で評価した。
前記<造形性>の評価において、造形中および造形後に硬化した成形体の反りやゆがみの状態を観察し、評価した。反りやゆがみが大きいほど、硬化収縮が大きく、成形体として利用できない。○:造形中および硬化後の成形体に反りやゆがみがまったくない、△:硬化後の成形体にやや反りやゆがみがある(実用上問題ない)、×:硬化後の成形体に反りやゆがみがある、××:造形中に硬化した箇所から反りやゆがみが認められ、全体硬化後の成形体に反りやゆがみがある、の4段階で評価した。
(1)成形材料中に、30〜80質量%含有されるポリプロピレン(A)と、1〜45質量%含有されるスチレン系熱可塑性エラストマー(B)と、0.5〜15質量%含有される無水マレイン酸変性ポリオレフィン系化合物(C)と、5〜35質量%含有されるロジン系樹脂、脂環族系炭化水素樹脂、および脂環族/芳香族共重合系炭化水素樹脂のなかから選ばれる少なくとも1種の樹脂(D)とを含有する(ただし、前記スチレン系熱可塑性エラストマー(B)が、官能基が付与された官能基付与スチレン系熱可塑性エラストマーである場合、無水マレイン酸変性ポリオレフィン系化合物(C)は含まなくてもよい。)ことを特徴とする立体造形装置用樹脂成形材料、
(2)(1)に記載の立体造形装置用樹脂成形材料から得られることを特徴とする溶融押出法に用いる立体造形装置用フィラメント、
である。
Claims (5)
- 成形材料中に、30〜80質量%含有する熱可塑性樹脂(A)と、1〜45質量%含有する熱可塑性エラストマー(B)と、0.5〜15質量%含有する改質剤(C)と、5〜35質量%含有する粘着性付与樹脂(D)とを含有する(ただし、前記熱可塑性エラストマー(B)が、官能基が付与された官能基付与熱可塑性エラストマーである場合、改質剤(C)は含まなくてもよい。)ことを特徴とする立体造形装置用樹脂成形材料。
- 前記熱可塑性エラストマー(B)が、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、およびこれらの官能基付与物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項1に記載の立体造形装置用樹脂成形材料。
- 前記改質剤(C)が、エポキシ基、グリシジル基、酸無水物基、イソシアネート基、アミノ基、カルボキシル基、およびオキサゾリン基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上の反応性基を含む化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の立体造形装置用樹脂成形材料。
- 前記粘着性付与樹脂(D)が、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂、脂肪族系炭化水素樹脂、芳香族系炭化水素樹脂、脂環族系炭化水素樹脂、脂肪族/芳香族共重合系炭化水素樹脂、脂環族/芳香族共重合系炭化水素樹脂、およびこれらの水添物のなかから選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の立体造形装置用樹脂成形材料。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の立体造形装置用樹脂成形材料から得られることを特徴とする溶融押出法に用いる立体造形装置用フィラメント。
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