JP6921669B2 - 三次元物体前駆体処理剤組成物 - Google Patents

三次元物体前駆体処理剤組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP6921669B2
JP6921669B2 JP2017141755A JP2017141755A JP6921669B2 JP 6921669 B2 JP6921669 B2 JP 6921669B2 JP 2017141755 A JP2017141755 A JP 2017141755A JP 2017141755 A JP2017141755 A JP 2017141755A JP 6921669 B2 JP6921669 B2 JP 6921669B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
less
preferable
dimensional object
carbon atoms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017141755A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018024243A (ja
JP2018024243A5 (ja
Inventor
吉村 忠徳
忠徳 吉村
広樹 沢田
広樹 沢田
昭弘 尾之上
昭弘 尾之上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kao Corp filed Critical Kao Corp
Priority to EP17836810.6A priority Critical patent/EP3495118B1/en
Priority to CN201780047246.6A priority patent/CN109562570A/zh
Priority to PCT/JP2017/026821 priority patent/WO2018025704A1/ja
Priority to ES17836810T priority patent/ES2937741T3/es
Priority to US16/323,354 priority patent/US11326020B2/en
Publication of JP2018024243A publication Critical patent/JP2018024243A/ja
Publication of JP2018024243A5 publication Critical patent/JP2018024243A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6921669B2 publication Critical patent/JP6921669B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/18Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/19Hydroxy compounds containing aromatic rings
    • C08G63/193Hydroxy compounds containing aromatic rings containing two or more aromatic rings
    • C08G63/197Hydroxy compounds containing aromatic rings containing two or more aromatic rings containing condensed aromatic rings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/40Structures for supporting 3D objects during manufacture and intended to be sacrificed after completion thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00Materials specially adapted for additive manufacturing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/68Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G63/688Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen containing sulfur
    • C08G63/6884Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen containing sulfur derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/6886Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/265Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids from at least two different diamines or at least two different dicarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/40Polyamides containing oxygen in the form of ether groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/42Polyamides containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

本発明は、三次元物体前駆体処理剤組成物に関する。
3Dプリンタは、ラピッドプロトタイピング(Rapid Prototyping)の一種で、3D CAD、3D CGなどの3Dデータを元に三次元物体を造形する立体プリンタである。3Dプリンタの方式としては、熱溶融積層方式(以下、FDM方式とも称する)、インクジェット紫外線硬化方式、光造形方式、レーザー焼結方式等が知られている。これらのうち、FDM方式は重合体フィラメントを加熱/溶融し押し出して積層させて三次元物体を得る造形方式であり、他の方式とは異なり材料の反応を用いない。そのためFDM方式の3Dプリンタは小型かつ低価格であり、後処理が少ない装置として近年普及が進んでいる。当該FDM方式で、より複雑な形状の三次元物体を造形するためには、三次元物体を構成する造形材、及び造形材の三次元構造を支持するためのサポート材を積層して三次元物体前駆体を得て、その後、三次元物体前駆体からサポート材を除去することで目的とする三次元物体を得ることができる。
三次元物体前駆体からサポート材を除去する手法として、サポート材にメタクリル酸共重合体を用い、三次元物体前駆体を強アルカリ水溶液に浸漬することによりサポート材を除去する手法が挙げられる(例えば、下記特許文献1)。当該手法はメタクリル酸共重合体中のカルボン酸がアルカリにより中和され、強アルカリ水溶液に溶解することを利用している。
特表2008−507619号公報
前記特許文献1に開示されているメタクリル酸共重合体をサポート材として用いた場合、三次元物体前駆体からサポート材を除去するために強アルカリ水溶液を用いる必要があるが、当該強アルカリ水溶液は人に対する危険性や環境への負荷が大きい。また、三次元物体前駆体を強アルカリ水溶液に長時間浸漬すると当該三次元物体前駆体中の三次元物体はアルカリに侵食される傾向があり、アルカリに対する耐性が低いポリ乳酸(PLA)等のポリエステル樹脂は三次元物体の材料としての適用が制限されてきた。
前記課題に対し、強アルカリ水溶液ではないpHが6〜8の中性水によって除去できるサポート材を用いることが考えられるが、中性水によるサポート材の除去は時間がかかる。
本発明は、サポート材を速やかに除去することができる三次元物体前駆体処理剤組成物、及び当該三次元物体前駆体処理剤組成物を用いた熱溶融積層方式による三次元物体の製造方法を提供する。
本発明の三次元物体前駆体処理剤組成物は、三次元物体とサポート材とを含む三次元物体前駆体から、前記サポート材を除去する為の三次元物体前駆体処理剤組成物であって、前記三次元物体前駆体処理剤組成物が、水と、Fedors法による溶解度パラメータ(SP値)が8(cal/cm1/2以上13(cal/cm1/2以下である水溶性化合物とを含有する。
本発明によれば、サポート材を速やかに除去することができる三次元物体前駆体処理剤組成物、及び当該三次元物体前駆体処理剤組成物を用いた熱溶融積層方式による三次元物体の製造方法を提供することができる。
<三次元物体前駆体処理剤組成物>
本実施形態の三次元物体前駆体処理剤組成物(以下、処理剤組成物ともいう)は、三次元物体とサポート材とを含む三次元物体前駆体から、前記サポート材を除去する為の処理剤組成物であって、前記処理剤組成物が、水と、Fedors法による溶解度パラメータ(SP値)が8(cal/cm1/2以上13(cal/cm1/2以下である水溶性化合物とを含有する。本実施形態の処理剤組成物によれば、当該サポート材を速やかに除去することができる。このような効果を奏する理由は定かではないが、以下のように考えられる。
中性水で除去できるようにするため、スルホン酸塩基や硫酸塩基等の親水性基を有する共重合体をサポート材用の三次元造形用可溶性材料として用いることが考えられるが、サポート材用の三次元造形用可溶性材料を高温で溶融して造形できるようにするために、当該共重合体中の芳香環の物質量(mol%)を増やすと、親水性基の物質量(mol%)に変化がなくとも中性水への溶解性は低下する。これは、主に芳香環が疎水基として働くため、中性水への溶解性が下がると考えられる。本実施形態の処理剤組成物は、水によって親水性基近傍の運動性を高めるとともに、特定のSP値を有する水溶性化合物によって疎水基として働く芳香環部分の運動性を高めることにより、サポート材を速やかに除去することができると考えられる。
〔水溶性化合物〕
前記水溶性化合物は、Fedors法による溶解度パラメータ(SP値)が8(cal/cm1/2以上13(cal/cm1/2以下である。本明細書において「溶解度パラメータ値(SP値)」とは、Fedorsの方法〔Robert F.Fedors,Polymer Engineering and Science,14,147-154(1974)〕により、下記の式に基づいて求められた値δである。
Fedorsの式:δ=(ΣΔei/ΣΔvi)1/2
〔単位:(cal/cm31/2
〔ここで、Δei:原子及び原子団の蒸発エネルギー(cal/mol)、Δvi:モル体積(cm3/mol)である。〕なお、本明細書において、水溶性化合物とは、20質量%となるように水と混合したとき、均一一層になる化合物を意味する。
前記水溶性化合物のSP値は、サポート材の良好な除去を発現する観点から、8(cal/cm1/2以上であり、8.1(cal/cm1/2以上が好ましく、8.2(cal/cm1/2以上がより好ましい。前記水溶性化合物のSP値は、同様の観点から、13(cal/cm1/2以下であり、12(cal/cm1/2以下が好ましく、11(cal/cm1/2以下がより好ましい。
前記水溶性化合物としては、下記一般式(1)〜(4)で表される水溶性化合物が例示できる。
Figure 0006921669

(ただし、一般式(1)中、Rは、サポート材の良好な除去を発現する観点から、炭素数2以上22以下のアルキル基、ヒドロキシ基、ベンジル基、アセチル基、又はアセトキシ基が好ましく、Xはヒドロキシ基を有しても良い炭素数1以上12以下のアルキレン基、又は−(EO)m1(PO)n1−基が好ましい。m1はオキシエチレン基{−EO−}の平均付加モル数であり、1以上200以下の数が好ましく、n1はオキシプロピレン基{−PO−}の平均付加モル数であり、0以上50以下の数が好ましい。Rは、サポート材の良好な除去を発現する観点から、Rが炭素数2以上4以下のアルキル基の場合、炭素数2以上8以下のアルキル基が好ましく、Rがヒドロキシ基でかつXがヒドロキシ基を有さない炭素数2又は3のアルキレン基の場合、炭素数4以上8以下のアルキル基が好ましく、Rがヒドロキシ基でかつXがヒドロキシ基を有する炭素数3以上8以下のアルキレン基の場合、アリル基が好ましく、Rがアセチル基でかつXが−(EO)m1(PO)n1−基で、m1が1以上4以下で、n1が0である場合、炭素数2以上8以下のアルキル基が好ましく、Rがベンジル基又は炭素数が4より大きく22以下のアルキル基であって、Xが−(EO)m1(PO)n1−基で、m1が1以上200以下で、n1が0以上50以下である場合、水素原子が好ましい。)
前記一般式(1)において、Rは、サポート材の良好な除去を発現する観点から、炭素数2以上22以下のアルキル基、ヒドロキシ基、ベンジル基、アセチル基、又はアセトキシ基が好ましく、炭素数2以上12以下のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアセトキシ基がより好ましく、炭素数2以上8以下のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアセトキシ基が更に好ましく、炭素数2以上4以下のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアセトキシ基がより更に好ましく、炭素数2以上4以下のアルキル基、又はヒドロキシ基がより更に好ましく、ヒドロキシ基がより更に好ましい。
前記一般式(1)において、Xは、サポート材の良好な除去を発現する観点から、ヒドロキシ基を有しても良い炭素数1以上12以下のアルキレン基、又は−(EO)m1(PO)n1−基が好ましく、炭素数1以上12以下のアルキレン基、又は−(EO)m1(PO)n1−基がより好ましく、炭素数1以上8以下のアルキレン基、又は−(EO)m1(PO)n1−基が更に好ましい。m1は、サポート材の良好な除去を発現する観点から、1以上200以下の数が好ましく、1以上60以下の数がより好ましく、1以上10以下の数が更に好ましく、1以上3以下の数がより更に好ましい。n1は、サポート材の良好な除去を発現する観点から、0以上50以下の数が好ましく、1以上10以下の数がより好ましく、1以上3以下の数が更に好ましい。なお、(EO)m1(PO)n1が、オキシエチレン基とオキシプロピレン基とから構成される場合、EOとPOの配列はブロックでもランダムでもよい。EOからなるブロックの数が2個以上である場合、各ブロック中のEOの数は、相互に同じであってもよいが、異なっていてもよい。POのブロックの数が2個以上である場合も、各ブロック中のPOの数は、相互に同じであってもよいが、異なっていてもよい。
前記一般式(1)において、Rは、サポート材の良好な除去を発現する観点から、Rが炭素数2以上4以下のアルキル基の場合、炭素数2以上8以下のアルキル基が好ましく、炭素数2以上6以下のアルキル基がより好ましい。
前記一般式(1)において、Rは、サポート材の良好な除去を発現する観点から、Rがヒドロキシ基でかつXがヒドロキシ基を有さない炭素数2又は3のアルキレン基の場合、炭素数4以上8以下のアルキル基が好ましく、炭素数4以上6以下のアルキル基がより好ましい。
前記一般式(1)において、Rは、サポート材の良好な除去を発現する観点から、Rがアセチル基でかつXが−(EO)m1(PO)n1−基で、m1が1以上4以下で、n1が0である場合、炭素数2以上8以下のアルキル基が好ましく、炭素数2以上6以下のアルキル基がより好ましい。
前記一般式(1)において、Rは、サポート材の良好な除去を発現する観点から、Rがベンジル基又は炭素数が4より大きく22以下のアルキル基であって、Xが−(EO)m1(PO)n1−基で、m1が1以上200以下で、n1が0以上50以下である場合、水素原子が好ましい。
Figure 0006921669

(ただし、一般式(2)中、R及びRは、同一又は異なって、サポート材の良好な除去を発現する観点から、好ましくは炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、より好ましくは炭素数1以上3以下のアルキル基を示し、更に好ましくは炭素数1以上2以下のアルキル基を示す。)
Figure 0006921669

(ただし、一般式(3)中、Rは、サポート材の良好な除去を発現する観点から、好ましくは炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、より好ましくは炭素数1以上3以下のアルキル基を示し、更に好ましくは炭素数2以上3以下のアルキル基を示す。)
Figure 0006921669

(ただし、一般式(4)中、R及びRは、同一又は異なって、サポート材の良好な除去を発現する観点から、好ましくは水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、より好ましくは炭素数1以上3以下のアルキル基を示し、更に好ましくは炭素数1以上2以下のアルキル基を示す。)
前記処理剤組成物中の前記水溶性化合物の含有量は、サポート材の良好な除去を発現する観点から、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上が更に好ましく、モデル材へのダメージ抑制及びサポート材の良好な除去を発現する観点から、80質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましい。
〔水〕
前記水は、超純水、純水、イオン交換水、蒸留水、又は通常の水道水等を用いることができる。水の含有量は、前記処理剤組成物の残部(合計を100質量%とする量)であってよい。前記処理剤組成物中の前記水の含有量は、サポート材の良好な除去を発現する観点から、20質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、70質量%以上がより更に好ましく、75質量%以上がより更に好ましい。前記三次元物体前駆体処理剤組成物中の前記水の含有量は、サポート材の良好な除去を発現する観点から、99質量%以下が好ましく、98質量%以下がより好ましく、97質量%以下が更に好ましく、95質量%以下がより更に好ましく、93質量%以下がより更に好ましく、90質量%以下がより更に好ましく、85質量%以下がより更に好ましい。
〔その他〕
前記処理剤組成物は、本実施形態の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、増粘剤、pH調整剤、防腐剤、防錆剤、顔料、着色剤等が含まれていてもよい。
<三次元物体の製造方法>
本実施形態の三次元物体の製造方法は、熱溶融積層方式によって三次元物体とサポート材とを含む三次元物体前駆体を得る造形工程、及び当該三次元物体前駆体を前記三次元物体前駆体処理剤組成物に接触させ、前記サポート材を除去するサポート材除去工程を有する三次元物体の製造方法である。本実施形態の三次元物体の製造方法によれば、従来よりも速やかにサポート材を除去することができる。このような効果を奏する理由としては前記三次元物体前駆体処理剤組成物が前記効果を奏する理由と同様の理由が考えられる。
〔造形工程〕
三次元物体とサポート材とを含む三次元物体前駆体を得る造形工程は、公知の熱溶融積層方式の3Dプリンタによる三次元物体の製造方法における三次元物体及びサポート材を含む三次元物体前駆体を得る工程を利用することができる。
三次元物体の材料である造形材は、従来のFDM方式の三次元物体の製造方法で造形材として用いられる樹脂であれば特に限定なく用いることが出来る。当該造形材としては、ABS樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、12−ナイロン、6,6−ナイロン、6−ナイロン、ポリフェニルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリエーテルイミド等の熱可塑性樹脂が例示でき、3Dプリンタによる造形性の観点からこれらの中でもABS樹脂及び/又はポリ乳酸樹脂がより好ましく、ABS樹脂が更に好ましい。また、3Dプリンタが製造業を中心に建築、医療、教育、先端研究等、幅広い分野に普及するにつれて、より高耐熱性を有するいわゆるエンジニアリング・プラスチックを造形材として用いることも可能である。
なお、一般に、高耐熱性を有する造形材は高い融点を有するが、前記造形材を3Dプリンタで加熱/溶融し押し出して積層するときの温度と、当該造形材に接するサポート材の温度が著しく異なると三次元物体の精度を損ねることがある。そのため、高い融点を有する造形材を3Dプリンタによって加熱/溶融し押し出して積層する場合、サポート材の材料である三次元造形用可溶性材料も造形材の温度に近い温度に加熱/溶融し押し出して積層する。このような場合、強アルカリ水溶液ではないpHが6〜8の中性水によって除去できるサポート材の材料である三次元造形用可溶性材料についても高い融点を持つものが求められてきている。このような高い融点を有する三次元造形用可溶性材料を加熱/溶融し押し出して積層して得られるサポート材は中性水への溶解性が悪いと考えられ、当該サポート材を三次元物体前駆体から速やかに除去することが困難になると予想されるが、前記三次元物体前駆体処理剤組成物を用いた三次元物体の製造方法によれば、高い融点を有するサポート材を速やかに除去することができる。
前記サポート材の材料である三次元造形用可溶性材料は、従来のFDM方式の三次元物体の製造方法で三次元造形用可溶性材料として用いられるものであれば特に限定なく用いることが出来るが、中性水で除去するサポート材の場合には、サポート材を速やかに除去する観点から、親水性基を有する樹脂を含有するのが好ましい。FDM方式の三次元物体の製造方法で三次元造形用可溶性材料として用いることができる、親水性基を有する樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリオキサゾリン、ポリアクリルアミド、アクリル酸塩(共)重合体、メタクリル酸塩(共)重合体、ポリエステル樹脂、及びポリアミド樹脂からなる群より選ばれる1種以上が好ましく、親水性基を有するポリエステル樹脂、及び親水性基を有するポリアミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましい。
[親水性基を有するポリエステル樹脂]
前記ポリエステル樹脂としては、親水性基を有する親水性モノマーユニットA、疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB、及びジオールモノマーユニットを有し、前記ポリエステル樹脂中の親水性基を有する親水性モノマーユニットA及び疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBの合計に対する前記親水性モノマーユニットAの割合が10〜70mol%であるポリエステル樹脂が例示できる。
(親水性モノマーユニットA
前記ポリエステル樹脂は、親水性基を有する親水性モノマーユニットAを有する。前記親水性モノマーユニットAは、親水性基を有するモノマーユニットであれば特に限定されない。また、当該親水性モノマーユニットAを誘導するためのモノマーをモノマーAとも称する。
前記親水性基としては、中性水への溶解性の観点、及びポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム塩基、オキシエチレン基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボキシル塩基、リン酸基、リン酸塩基、スルホン酸基、及びスルホン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。
前記第2級アミノ基は、中性水への溶解性の観点、及びポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−NHR基(ただし、Rは直鎖又は分枝状の炭素数1以上14以下のアルキル基を示す。)で表される第2級アミノ基、及び−NH−基で表される第2級アミノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
前記第3級アミノ基は、中性水への溶解性の観点、及びポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−NR10基(ただし、Rは直鎖又は分枝状の炭素数1以上14以下のアルキル基を示し、R10は直鎖又は分枝状の炭素数1以上14以下のアルキル基を示す。)で表される第3級アミノ基、及び−NR11−基(ただし、R11は直鎖又は分枝状の炭素数1以上14以下のアルキル基を示す。)で表される第3級アミノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
前記第4級アンモニウム塩基は、中性水への溶解性の観点、及びポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−N{R121314}・X(ただし、R12、R13、R14は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1以上14以下のアルキル基を示し、Xは、ヒドロキシイオン、ハロゲンイオン、CHSO 又はCHCHSO を示す。)で表される第4級アンモニウム塩基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
前記オキシエチレン基は、中性水への溶解性の観点、及びポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−{CHCHO}n2−(ただし、n2は平均数を示し、1以上2500以下の数を示し、2以上1000以下が好ましく、3以上100以下がより好ましく、4以上50以下が更に好ましい。)で表されるオキシエチレン基、及び−{CHCHO}m2−R15(ただし、m2は平均数を示し、1以上2500以下の数を示し、2以上1000以下が好ましく、3以上100以下がより好ましく、4以上50以下が更に好ましい。R15は水素原子又は炭素数1以上10以下の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基を示し、2以上6以下がより好ましく、3以上5以下がさらに好ましい。)で表されるオキシエチレン基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
前記カルボキシル塩基は、中性水への溶解性の観点、及びポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−COOM(ただし、Mはカルボキシル塩基を構成するカルボキシル基の対イオンを示し、中性水への溶解性の観点からナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオン、バリウムイオン、及び亜鉛イオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン、及びアンモニウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、ナトリウムイオン、及びカリウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、ナトリウムイオンがより更に好ましい。)で表されるカルボキシル塩基が好ましい。
前記リン酸塩基は、中性水への溶解性の観点、及びポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−PO 、−POHM、及び−PO(ただし、Mはリン酸塩基を構成するリン酸基の対イオンを示し、中性水への溶解性の観点からナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオン、バリウムイオン、及び亜鉛イオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン、及びアンモニウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、ナトリウムイオン、及びカリウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、ナトリウムイオンがより更に好ましい。)で表されるリン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
前記スルホン酸塩基は、中性水への溶解性の観点、及びポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−SO(ただし、Mはスルホン酸塩基を構成するスルホン酸基の対イオンを示し、中性水への溶解性の観点からナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオン、バリウムイオン、及び亜鉛イオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン、及びアンモニウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、ナトリウムイオン、及びカリウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、ナトリウムイオンがより更に好ましい。)で表されるスルホン酸塩基が好ましい。
前記モノマーAは、中性水への溶解性の観点、耐吸湿性の観点、3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点、及びポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、カルボン酸、アミン、アミノ酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、カルボン酸がより好ましい。当該カルボン酸の中でも、同様の観点から芳香族カルボン酸が好ましく、ヒドロキシ基含有芳香族ジカルボン酸、第1級アミノ基含有芳香族ジカルボン酸、スルホン酸基含有芳香族ジカルボン酸、及びスルホン酸塩基含有芳香族ジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましい。これらの中でも同様の観点から5−ヒドロキシイソフタル酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、5−アミノイソフタル酸、5−スルホイソフタル酸、2−スルホテレフタル酸、及び4−スルホ−2,6−ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、5−スルホイソフタル酸、及び2−スルホテレフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、5−スルホイソフタル酸が更に好ましい。
前記ポリエステル樹脂中の前記親水性基の含有量は、中性水への溶解性の観点から、0.5mmol/g以上が好ましく、0.6mmol/g以上がより好ましく、0.7mmol/g以上が更に好ましく、耐吸湿性の観点から、3.0mmol/g以下が好ましく、2.0mmol/g以下がより好ましく、1.5mmol/g以下が更に好ましい。また、前記ポリエステル樹脂中の前記親水性基の含有量は、中性水への溶解性の観点、及び耐吸湿性の観点から、0.5〜3.0mmol/gが好ましく、0.6〜2.0mmol/gがより好ましく、0.7〜1.5mmol/gが更に好ましい。
前記ポリエステル樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記親水性モノマーユニットAの物質量の割合は、中性水への溶解性の観点から、5mol%以上であり、7mol%以上が好ましく、10mol%以上がより好ましく、12mol%以上が更に好ましく、耐吸湿性の観点から、35mol%以下であり、33mol%以下が好ましく、32mol%以下がより好ましく、30mol%以下が更に好ましい。また、前記ポリエステル樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記親水性モノマーユニットAの物質量の割合は、中性水への溶解性の観点、及び耐吸湿性の観点から5〜35mol%が好ましく、7〜33mol%がより好ましく、10〜32mol%が更に好ましく、12〜30mol%がより更に好ましい。
[疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB
前記ポリエステル樹脂は、疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBを有する。当該ジカルボン酸モノマーユニットBは前記親水性基を有さない。本明細書において、当該疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBを誘導するためのジカルボン酸をジカルボン酸Bとも称する。
前記ジカルボン酸Bは、ジカルボン酸であれば特に限定されないが、中性水への溶解性の観点、耐吸湿性の観点、3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点、及びポリエステル樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、及び脂環式ジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。これらの中でも、同様の観点から、テレフタル酸、イソフタル酸、2,5−フランジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、及び1,3−アダマンタンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、テレフタル酸、2,5−フランジカルボン酸、及び2,6−ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましい。
前記ポリエステル樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記ポリエステル樹脂中の前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合は、耐吸湿性の観点から、15mol%以上が好ましく、18mol%以上がより好ましく、20mol%以上が更に好ましく、中性水への溶解性の観点から、45mol%以下が好ましく、42mol%以下がより好ましく、40mol%以下が更に好ましい。また、前記ポリエステル樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記ポリエステル樹脂中の前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合は、耐吸湿性の観点、及び中性水への溶解性の観点から、15〜45mol%が好ましく、20〜42mol%がより好ましく、30〜40mol%が更に好ましい。
前記親水性モノマーユニットAと前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBのmol比(前記親水性モノマーユニットA/前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB)は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、10/90以上が好ましく、15/85以上がより好ましく、18/82以上が更に好ましく、20/80以上がより更に好ましく、同様の観点から70/30以下が好ましく、65/35以下がより好ましく、60/40以下が更に好ましい。
[ジオールモノマーユニット]
前記ポリエステル樹脂は、ジオールモノマーユニットを有する。前記ジオールモノマーユニットを誘導するためのジオールを、ジオールCとも称する。
前記ジオールCとしては、特に限定されず、脂肪族ジオール、芳香族ジオール等を用いることができるが、ポリエステル樹脂の製造コストの観点から、脂肪族ジオールが好ましい。
前記ジオールCの炭素数は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、2以上が好ましく、同様の観点から、31以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下が更に好ましく、15以下がより更に好ましい。
前記脂肪族ジオールとしては、鎖式ジオール、及び環式ジオールからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が挙げられるが、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる靱性(強度)の観点から、鎖式ジオールが好ましい。
前記鎖式ジオールの炭素数は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、2以上が好ましく、同様の観点から、6以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましい。
前記環式ジオールの炭素数は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、6以上が好ましく、同様の観点から、31以下が好ましく、30以下がより好ましく、27以下が更に好ましい。
前記ジオールCは、エーテル酸素を有していても良いが、前記ジオールCが鎖式脂肪族のジオールの場合は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、エーテル酸素の数は1以下が好ましく、前記ジオールCが環式脂肪族のジオールの場合は、同様の観点から、エーテル酸素の数は2以下が好ましい。
前記鎖式ジオールは、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、及び1,3−プロパンジオールからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましい。これらのうち、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールは重合反応原料として仕込んでもよいし、重合反応中に副生するものでも構わない。
前記ジオールCがジエチレングリコールを含む場合、前記ポリエステル樹脂中の全ジオールモノマーユニットの合計に対するジエチレングリコールユニットの割合は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、5mol%以上が好ましく、10mol%以上がより好ましく、15mol%以上が更に好ましく、20mol%以上が更に好ましく、25mol%以上がより更に好ましく、30mol%以上がより更に好ましく、また、60mol%以下が好ましく、55mol%以下がより好ましく、50mol%以下が更に好ましく、45mol%以下がより更に好ましい。
前記環式ジオールは、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、イソソルバイド、ビスフェノキシエタノールフルオレン、ビスフェノールフルオレン、ビスクレゾキシエタノールフルオレン、及びビスクレゾールフルオレンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
前記ジオールCがエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、イソソルバイド、ビスフェノキシエタノールフルオレン、ビスフェノールフルオレン、ビスクレゾキシエタノールフルオレン、及びビスクレゾールフルオレンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の場合、前記ポリエステル樹脂中の全ジオールモノマーユニットの合計に対する、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、イソソルバイド、ビスフェノキシエタノールフルオレン、ビスフェノールフルオレン、ビスクレゾキシエタノールフルオレン、及びビスクレゾールフルオレンの合計の割合は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、80mol%以上が好ましく、90mol%以上がより好ましく、95mol%以上が更に好ましく、98mol%以上がより更に好ましく、実質的に100mol%がより更に好ましく、100mol%がより更に好ましい。
前記ポリエステル樹脂は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、前記親水性モノマーユニットAを含む全ジカルボン酸モノマーユニットの合計に対する、前記親水性モノマーユニットAの割合、及び前記ジカルボン酸モノマーユニットBの割合が、それぞれ10〜70mol%、及び30〜90mol%であり、前記ジカルボン酸モノマーユニットBを得るためのジカルボン酸Bが2,6−ナフタレンジカルボン酸であるポリエステル樹脂αが好ましい。
(ポリエステル樹脂α)
前記ポリエステル樹脂αにおける、前記親水性モノマーユニットAを含む全ジカルボン酸モノマーユニットの合計に対する、前記親水性モノマーユニットAの割合は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、10mol%以上が好ましく、20mol%以上がより好ましく、同様の観点から、70mol%以下が好ましく、65mol%以下がより好ましく、60mol%以下が更に好ましい。
前記ポリエステル樹脂αにおける、前記親水性モノマーユニットAを含む全ジカルボン酸モノマーユニットの合計に対する、前記ジカルボン酸モノマーユニットBの割合は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、30mol%以上が好ましく、35mol%以上がより好ましく、40mol%以上が更に好ましく、同様の観点から、90mol%以下が好ましく、80mol%以下がより好ましい。
前記ポリエステル樹脂αにおける、前記モノマーAは、中性水へ溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、5―スルホイソフタル酸、及び2―スルホイソフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、5―スルホイソフタル酸がより好ましい。
前記ポリエステル樹脂αにおける、前記ジオールCは、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、イソソルバイド、ビスフェノキシエタノールフルオレン、ビスフェノールフルオレン、ビスクレゾキシエタノールフルオレン、及びビスクレゾールフルオレンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、イソソルバイド、ビスフェノキシエタノールフルオレンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましい。
前記ポリエステル樹脂αは、以下の一般式(5)及び(6)で例示できる。
Figure 0006921669

(前記一般式(5)中、p1はエチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレートの重合度、q1はエチレン5−スルホイソフタレートの重合度の数を表す。ただし、エチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレートとエチレン5−スルホイソフタレートはブロック結合及び/又はランダム結合であり、中性水への溶解性の観点からランダム結合がより好ましい。)
Figure 0006921669

(前記一般式(6)中、p2はエチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレートの重合度、q2はエチレン5−スルホイソフタレートの重合度、r2はビスフェノキシエタノールフルオレンと2,6−ナフタレンジカルボン酸との縮合物の重合度、s2はビスフェノキシエタノールフルオレンと5-スルホイソフタル酸との縮合物の重合度の数を表す。ただし、エチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレート、エチレン5−スルホイソフタレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンと2,6−ナフタレンジカルボン酸との縮合物、ビスフェノキシエタノールフルオレンと5-スルホイソフタル酸との縮合物はブロック結合及び/又はランダム結合であり、中性水への溶解性の観点からランダム結合がより好ましい。)
前記ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、三次元造形用可溶性材料に求められる靱性の向上の観点から、3000以上が好ましく、8000以上がより好ましく、10000以上が更に好ましく、3Dプリンタによる造形性の観点から、80000以下が好ましく、70000以下がより好ましく、60000以下が更に好ましく、50000以下がより更に好ましく、中性水への溶解性の観点から60000以下が好ましく、50000以下がより好ましく、さらに40000以下が好ましい。なお、本明細書において重量平均分子量は実施例に記載の方法により求める。
前記ポリエステル樹脂は、本実施形態の効果を損なわない範囲で、前記親水性モノマーユニットA、前記ジカルボン酸モノマーユニットB、及び前記ジオールモノマーユニット以外のモノマーユニットを有していても良い。
前記ポリエステル樹脂の製造方法には特に限定はなく、従来公知のポリエステル樹脂の製造方法を適用できる。
[親水性基を有するポリアミド樹脂]
前記ポリアミド樹脂としては、親水性基を有する親水性モノマーユニットA、疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB、及び疎水性ジアミンモノマーユニットを有し、前記ポリアミド樹脂中の全モノマーユニットの合計に対する前記親水性モノマーユニットAの割合が2.5〜40mol%であるポリアミド樹脂が例示できる。
(親水性モノマーユニットA
前記ポリアミド樹脂は、親水性基を有する親水性モノマーユニットAを有する。前記親水性モノマーユニットAは、親水性基を有するモノマーユニットであれば特に限定されない。また、当該親水性モノマーユニットAを誘導するためのモノマーをモノマーAとも称する。
前記親水性基としては、中性水への溶解性の観点、及びポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム塩基、オキシエチレン基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボキシル塩基、リン酸基、リン酸塩基、スルホン酸基、及びスルホン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。
前記第2級アミノ基は、中性水への溶解性の観点、及びポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−NHR16基(ただし、R16は直鎖又は分枝状の炭素数1以上14以下のアルキル基を示す。)で表される第2級アミノ基、及び−NH−基で表される第2級アミノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
前記第3級アミノ基は、中性水への溶解性の観点、及びポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−NR1718基(ただし、R17は直鎖又は分枝状の炭素数1以上14以下のアルキル基を示し、R18は直鎖又は分枝状の炭素数1以上14以下のアルキル基を示す。)で表される第3級アミノ基、及び−NR19−基(ただし、R19は直鎖又は分枝状の炭素数1以上14以下のアルキル基を示す。)で表される第3級アミノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
前記第4級アンモニウム塩基は、中性水への溶解性の観点、及びポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−N{R202122}・X(ただし、R20、R21、R22は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1以上14以下のアルキル基を示し、Xは、ヒドロキシイオン、ハロゲンイオン、CHSO 又はCHCHSO を示す。)で表される第4級アンモニウム塩基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
前記オキシエチレン基は、中性水への溶解性の観点、及びポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−{CHCHO}n3−(ただし、n3は平均数を示し、1以上2500以下の数を示し、2以上1000以下が好ましく、3以上100以下がより好ましく、4以上50以下が更に好ましい。)で表されるオキシエチレン基、及び−{CHCHO}m3−R23(ただし、m3は平均数を示し、1以上2500以下の数を示し、2以上1000以下が好ましく、3以上100以下がより好ましく、4以上50以下が更に好ましい。R23は水素原子又は炭素数1以上10以下の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基を示し、2以上6以下がより好ましく、3以上5以下がさらに好ましい。)で表されるオキシエチレン基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
前記カルボキシル塩基は、中性水への溶解性の観点、及びポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−COOM(ただし、Mはカルボキシル塩基を構成するカルボキシル基の対イオンを示し、中性水への溶解性の観点からナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオン、バリウムイオン、及び亜鉛イオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン、及びアンモニウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、ナトリウムイオン、及びカリウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、ナトリウムイオンがより更に好ましい。)で表されるカルボキシル塩基が好ましい。
前記リン酸塩基は、中性水への溶解性の観点、及びポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−PO 、−POHM、及び−PO(ただし、Mはリン酸塩基を構成するリン酸基の対イオンを示し、中性水への溶解性の観点からナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオン、バリウムイオン、及び亜鉛イオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン、及びアンモニウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、ナトリウムイオン、及びカリウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、ナトリウムイオンがより更に好ましい。)で表されるリン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
前記スルホン酸塩基は、中性水への溶解性の観点、及びポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、−SO(ただし、Mはスルホン酸塩基を構成するスルホン酸基の対イオンを示し、中性水への溶解性の観点からナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオン、バリウムイオン、及び亜鉛イオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン、及びアンモニウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、ナトリウムイオン、及びカリウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、ナトリウムイオンがより更に好ましい。)で表されるスルホン酸塩基が好ましい。
前記モノマーAは、中性水への溶解性の観点、耐吸湿性の観点、3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点、及びポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、カルボン酸、アミン、アミノ酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、カルボン酸がより好ましい。当該カルボン酸の中でも、同様の観点から芳香族カルボン酸が好ましく、ヒドロキシ基含有芳香族ジカルボン酸、第1級アミノ基含有芳香族ジカルボン酸、スルホン酸基含有芳香族ジカルボン酸、及びスルホン酸塩基含有芳香族ジカルボン酸がより好ましい。これらの中でも同様の観点から5−ヒドロキシイソフタル酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、5−アミノイソフタル酸、5−スルホイソフタル酸、2−スルホテレフタル酸、及び4−スルホ−2,6−ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、5−スルホイソフタル酸、及び2−スルホテレフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、5−スルホイソフタル酸が更に好ましい。
前記ポリアミド樹脂中の前記親水性基の含有量は、中性水への溶解性の観点から、0.5mmol/g以上が好ましく、0.6mmol/g以上がより好ましく、0.7mmol/g以上が更に好ましく、耐吸湿性の観点から、3.0mmol/g以下が好ましく、2.0mmol/g以下がより好ましく、1.5mmol/g以下が更に好ましい。また、前記ポリアミド樹脂中の前記親水性基の含有量は、中性水への溶解性の観点、及び耐吸湿性の観点から、0.5〜3.0mmol/gが好ましく、0.6〜2.0mmol/gがより好ましく、0.7〜1.5mmol/gが更に好ましい。
前記ポリアミド樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記親水性モノマーユニットAの物質量の割合は、中性水への溶解性の観点から、2.5mol%以上であり、4mol%以上が好ましく、6mol%以上がより好ましく、8mol%以上が更に好ましく、10mol%以上がより更に好ましく、耐吸湿性の観点から、40mol%以下であり、35mol%以下が好ましく、31mol%以下がより好ましく、25mol%以下が更に好ましく、20mol%以下がより更に好ましく、15mol%以下がより更に好ましく、10mol%以下がより更に好ましく、8mol%以下がより更に好ましい。また、前記ポリアミド樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記親水性モノマーユニットAの物質量の割合は、中性水への溶解性の観点、及び耐吸湿性の観点から2.5〜40mol%が好ましく、4〜35mol%がより好ましく、6〜31mol%が更に好ましく、8〜20mol%がより更に好ましく、8〜15mol%がより更に好ましく、8〜12mol%がより更に好ましい。
[疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB
前記ポリアミド樹脂は、疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBを有する。当該ジカルボン酸モノマーユニットBは前記親水性基を有さない。本明細書において、当該疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBを誘導するためのジカルボン酸をジカルボン酸Bとも称する。
前記ジカルボン酸Bは、ジカルボン酸であれば特に限定されないが、中性水への溶解性の観点、耐吸湿性の観点、3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点、及びポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、及び脂環式ジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。これらの中でも、同様の観点から、テレフタル酸、イソフタル酸、2,5−フランジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、及び1,3−アダマンタンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、テレフタル酸、2,5−フランジカルボン酸、及び2,6−ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、テレフタル酸がより更に好ましい。
前記ポリアミド樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記ポリアミド樹脂中の前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合は、耐吸湿性の観点から、10mol%以上が好ましく、20mol%以上がより好ましく、30mol%以上が更に好ましく、35mol%以上がより更に好ましく、40mol%以上がより更に好ましく、42mol%以上がより更に好ましく、中性水への溶解性の観点から、47.5mol%以下が好ましく、45mol%以下がより好ましく、42mol%以下が更に好ましく、40mol%以下がより更に好ましい。また、前記ポリアミド樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記ポリアミド樹脂中の前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合は、耐吸湿性の観点、及び中性水への溶解性の観点から、10〜47.5mol%が好ましく、20〜45mol%がより好ましく、30〜42mol%が更に好ましい。
前記親水性モノマーユニットAと前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBのmol比(前記親水性モノマーユニットA/前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB)は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、10/90以上が好ましく、15/85以上がより好ましく、18/82以上が更に好ましく、20/80以上がより更に好ましく、同様の観点から50/50以下が好ましく、40/60以下がより好ましく、30/70以下が更に好ましく、25/75以下がより更に好ましい。
[疎水性ジアミンモノマーユニット]
前記ポリアミド樹脂は、疎水性ジアミンモノマーユニットを有する。当該疎水性ジアミンモノマーユニットは、前記親水性基を有さない。前記疎水性ジアミンモノマーユニットを誘導するためのジアミンを、ジアミンCとも称する。
前記ジアミンCとしては、特に限定されず、脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、及び芳香族ジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上を用いることができ、ポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から脂肪族ジアミンが好ましい。
前記ジアミンCの炭素数は、中性水への溶解性の観点、耐吸湿性の観点、3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点、及びポリアミド樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、4以上が更に好ましく、中性水への溶解性の観点、耐吸湿性の観点、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、20以下が好ましく、15以下がより好ましく、10以下が更に好ましい。
前記脂肪族ジアミンとしては、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナンジアミン、デカンジアミン等が例示できる。これらの中でも、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる靱性(強度)の観点から、ヘキサメチレンジアミンが好ましい。
前記脂環式ジアミンとしては、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、及びイソホロンジアミン等が例示できる。これらの中でも、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる靱性(強度)の観点から、ジアミンシクロヘキサン、及びイソホロンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、ジアミンシクロヘキサンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましい。
前記芳香族ジアミンとしては、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、及び4,4’−ジアミノジフェニルメタン等が例示できる。これらの中でも、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる靱性(強度)の観点から、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、フェニレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましい。
前記ジアミンCとしては、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる靱性(強度)の観点から、ヘキサメチレンジアミン、ジアミンシクロヘキサン、フェニレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、ヘキサメチレンジアミンが更に好ましい。
前記ジアミンCがヘキサメチレンジアミン、ジアミンシクロヘキサン、フェニレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の場合、前記ポリアミド樹脂中の全ジアミンモノマーユニットの物質量の合計に対する、ヘキサメチレンジアミン、ジアミンシクロヘキサン、フェニレンジアミンの物質量の合計の割合は、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、50mol%以上が好ましく、70mol%以上がより好ましく、80mol%以上が更に好ましく、90mol%以上がより更に好ましく、実質的に100mol%がより更に好ましく、100mol%がより更に好ましい。なお、実質的に100mol%とは、ヘキサメチレンジアミン、ジアミンシクロヘキサン、フェニレンジアミン以外の物質が不可避的に混入する場合を含む意味である。
前記ポリアミド樹脂は下記一般式(7)〜(12)で例示できる。
Figure 0006921669

(前記一般式(7)中、p3及びq3はそれぞれ重合度の数を表す。各重合はブロック結合及び/又はランダム結合であり、中性水への溶解性の観点からランダム結合がより好ましい。)
Figure 0006921669

(前記一般式(8)中、p4及びq4はそれぞれ重合度の数を表す。各重合はブロック結合及び/又はランダム結合であり、中性水への溶解性の観点からランダム結合がより好ましい。)
Figure 0006921669

(前記一般式(9)中、p5及びq5はそれぞれ重合度の数を表す。各重合はブロック結合及び/又はランダム結合であり、中性水への溶解性の観点からランダム結合がより好ましい。)
Figure 0006921669

(前記一般式(10)中、p6及びq6はそれぞれ重合度の数を表す。各重合はブロック結合及び/又はランダム結合であり、中性水への溶解性の観点からランダム結合がより好ましい。)
Figure 0006921669

(前記一般式(11)中、p7及びq7はそれぞれ重合度の数を表す。各重合はブロック結合及び/又はランダム結合であり、中性水への溶解性の観点からランダム結合がより好ましい。)
Figure 0006921669

(前記一般式(12)中、p8及びq8はそれぞれ重合度の数を表す。各重合はブロック結合及び/又はランダム結合であり、中性水への溶解性の観点からランダム結合がより好ましい。)
前記ポリアミド樹脂の重量平均分子量は、三次元造形用可溶性材料に求められる靱性の向上の観点から、3000以上が好ましく、3500以上がより好ましく、4000以上が更に好ましく、中性水への溶解性、及び3Dプリンタによる造形性の観点から、70000以下が好ましく、50000以下がより好ましく、30000以下が更に好ましく、20000以下がより更に好ましい。
前記ポリアミド樹脂は、本実施形態の効果を損なわない範囲で、前記モノマーユニットA、前記ジカルボン酸モノマーユニットB、及び前記ジアミンモノマーユニットC以外のモノマーユニットを有していても良い。
前記ポリアミド樹脂の製造方法には特に限定はなく、従来公知のポリアミド樹脂の製造方法を適用できる。
前記親水性基を有する樹脂のガラス転移温度は、3Dプリンタによる造形性の観点から、50℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、70℃以上が更に好ましく、80℃以上がより更に好ましく、同様の観点から、250℃以下が好ましく220℃以下がより好ましく、200℃以下がさらに好ましい。
前記三次元造形用可溶性材料中の前記親水性基を有する樹脂の含有量は、本実施形態の効果を損なわない範囲で調整することができるが、中性水への溶解性、耐吸湿性、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。ただし、前記三次元造形用可溶性材料中の前記親水性基を有する樹脂の含有量が多すぎると、三次元造形用可溶性材料の靭性(強度)が低下することがある。そのため、前記三次元造形用可溶性材料中の前記親水性基を有する樹脂の含有量は、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましい。三次元造形用可溶性材料の靭性(強度)の低下を抑制する観点から、三次元造形用可溶性材料は、相溶化剤やエラストマーを含有するのが好ましい。当該相溶化剤としては、Bondfast(登録商標)7B、Bondfast 7M(以上、住友化学社製)、ロタダー(登録商標)AX8840(アーケマ社製)、JONCRYL(登録商標)ADR4370S、JONCRYL ADR4368CS、JONCRYL ADR4368F、JONCRYL ADR4300S(以上、BASF社製)、ARUFON(登録商標)UG4035、ARUFON UG4040、ARUFON UG4070(以上、東亜合成社製)、ユーメックス(登録商標)1010(三洋化成社製)、アドマー(登録商標)(三井化学社製)、モディパー(登録商標)A8200(日本油脂社製)、OREVAC(登録商標)(アルケマ社製)、FG1901、FG1924(以上、クレイトンポリマー社)、タフテック(登録商標)M1911、タフテックM1913、タフテックM1943(以上、旭化成ケミカルズ社製)、カルボジライトLA−1(登録商標)日清紡社製等が例示できる。前記エラストマーとしては、クラリティ(登録商標)LA2250、クラリティLA2140、クラリティLA4285(以上、クラレ社製)、Kraton(登録商標)ERSポリマー(クレイトンポリマー社製)、Kraton Aポリマー、Kraton Gポリマー(以上、クレイトンポリマー社製)、「タフテックH」シリーズ、「タフテックP」シリーズ(旭化成ケミカルズ社製)、セプトン(登録商標)、ハイブラー(登録商標)(以上、クラレプラスチックス社)等が例示できる。
前記三次元造形用可溶性材料のガラス転移温度は、3Dプリンタによる造形性の観点から、50℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、70℃以上が更に好ましく、80℃以上がより更に好ましく、同様の観点から、250℃以下が好ましく220℃以下がより好ましく、200℃以下がさらに好ましい。
前記三次元造形用可溶性材料の形状は特に限定されず、ペレット状、粉末状、フィラメント状等が例示できるが、3Dプリンタによる造形性の観点からフィラメント状が好ましい。
前記フィラメントの直径は、3Dプリンタによる造形性、及び三次元物体の精度向上の観点から0.5mm以上が好ましく、1.0mm以上がより好ましく、同様の観点から3.0mm以下が好ましく、2.0mm以下がより好ましく、1.8mm以下が更に好ましい。また、フィラメントを作成する場合は、靱性を高める観点から延伸加工を行うのが好ましい。当該延伸加工における延伸倍率は、靱性向上と水溶性両立の観点から1.5倍以上が好ましく、2倍以上がより好ましく、3倍以上が更に好ましく、5倍以上がより更に好ましく、同様の観点から200倍以下が好ましく、150倍以下がより好ましく、100倍以下が更に好ましく、50倍以下がより更に好ましい。また、当該延伸加工における延伸温度は、前記三次元造形用可溶性材料のガラス転移温度より20℃低い温度から当該ガラス転移温度より110℃高い温度の範囲内が好ましい。前記延伸温度の下限は靱性向上と熱安定性の観点から当該ガラス転移温度より10℃低い温度がより好ましく、当該ガラス転移温度と同じ温度が更に好ましい。前記延伸温度の上限は同様の観点から当該ガラス転移温度より110℃高い温度がより好ましく、当該ガラス転移温度より100℃高い温度が更に好ましく、当該ガラス転移温度より90℃高い温度が更に好ましい。延伸は、樹脂を押出機から吐出した際に空冷しながら延伸してもよく、また、熱風、レーザーによって加熱しても良い。また当該延伸は、一段階で所定の延伸倍率及びフィラメント径に延伸しても良く、多段階で所定の延伸倍率及びフィラメント径に延伸しても良い。
三次元造形用可溶性材料は、本実施形態の効果を損なわない範囲で他の成分を含有していても良い。当該他の成分の例としては、前記ポリアミド樹脂以外のポリアミド樹脂、ポリアミド樹脂以外の重合体、安息香酸ポリアルキレングリコールジエステル等の可塑剤、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ガラス球、黒鉛、カーボンブラック、カーボン繊維、ガラス繊維、タルク、ウォラストナイト、マイカ、アルミナ、シリカ、カオリン、ウィスカー、炭化珪素等の充填材等が挙げられる。
〔サポート材除去工程〕
前記サポート材除去工程は、前記三次元物体前駆体を前記三次元物体前駆体処理剤組成物に接触させ、前記サポート材を除去する工程である。三次元物体前駆体を前記三次元物体前駆体処理剤組成物に接触させる手法は、処理液中に浸漬後撹拌したり、強い水流中に晒したり、該前駆体自体を動かしたりすることが考えられる。しかし、前駆体の棄損防止の観点、及び作業の容易さの観点から、三次元物体前駆体を前記三次元物体前駆体処理剤組成物に浸漬させる手法が好ましい。サポート材の除去性を向上させる観点から、浸漬中に超音波を照射し、サポート材の溶解を促すこともできる。
前記三次元物体前駆体処理剤組成物のpHは、三次元物体の侵食を防ぐ観点から6〜8が好ましい。
前記三次元物体前駆体処理剤組成物の使用量は、サポート材の溶解性の観点から当該サポート材に対して10質量倍以上が好ましく、20質量倍以上がより好ましい。前記三次元物体前駆体処理剤組成物の使用量は、作業性の観点から当該サポート材に対して10000質量倍以下が好ましく、5000質量倍以下がより好ましく、1000質量倍以下が更に好ましく、100質量倍以下が更に好ましい。
当該サポート材除去工程における前記三次元物体前駆体処理剤組成物の温度は、サポート材の溶解性の観点から25℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましい。当該サポート材除去工程における前記三次元物体前駆体処理剤組成物の温度は、同様の観点から80℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましい。これらの観点を総合すると、当該サポート材除去工程における前記三次元物体前駆体処理剤組成物の温度は、25〜80℃が好ましく、40〜70℃がより好ましい。
前記サポート材を前記三次元物体前駆体処理剤組成物に接触させる時間は、サポート材の除去性の観点から5分以上が好ましい。また、前記サポート材を前記三次元物体前駆体処理剤組成物に接触させる時間は、三次元物体が受けるダメージを軽減する観点から180分以下が好ましく、120分以下がより好ましく、90分以下が更に好ましく、60分以下がより更に好ましい。これらの観点を総合すると、前記サポート材を前記三次元物体前駆体処理剤組成物に接触させる時間は、5〜180分が好ましく、5〜120分がより好ましく、5〜90分が更に好ましく、5〜60分がより更に好ましい。
上述した実施形態に関し、本明細書は更に以下の組成物、及び製造方法を開示する。
<1>三次元物体とサポート材とを含む三次元物体前駆体から、前記サポート材を除去する為の三次元物体前駆体処理剤組成物であって、前記三次元物体前駆体処理剤組成物が、水と、Fedors法による溶解度パラメータ(SP値)が8(cal/cm1/2以上13(cal/cm1/2以下である水溶性化合物とを含有する、三次元物体前駆体処理剤組成物。
<2>前記水溶性化合物のSP値が、8(cal/cm1/2以上であり、8.1(cal/cm1/2以上が好ましく、8.2(cal/cm1/2以上がより好ましく、13(cal/cm1/2以下であり、12(cal/cm1/2以下が好ましく、11(cal/cm1/2以下がより好ましい、<1>に記載の三次元物体前駆体処理剤組成物。
<3>前記水溶性化合物が、下記一般式(1)〜(4)からなる群より選ばれる少なくとも1種以上である、<1>又は<2>に記載の三次元物体前駆体処理剤組成物。
Figure 0006921669

(ただし、一般式(1)中、Rは、炭素数2以上22以下のアルキル基、ヒドロキシ基、ベンジル基、アセチル基、又はアセトキシ基であり、Xはヒドロキシ基を有しても良い炭素数1以上12以下のアルキレン基、又は−(EO)m1(PO)n1−基であり、m1はオキシエチレン基{−EO−}の平均付加モル数であり、1以上200以下の数であり、n1はオキシプロピレン基{−PO−}の平均付加モル数であり、0以上50以下である。Rは、Rが炭素数2以上4以下のアルキル基の場合、炭素数2以上8以下のアルキル基であり、Rがヒドロキシ基でかつXがヒドロキシ基を有さない炭素数2又は3のアルキレン基の場合、炭素数4以上8以下のアルキル基であり、Rがヒドロキシ基でかつXがヒドロキシ基を有する炭素数3以上8以下のアルキレン基の場合、アリル基であり、Rがアセチル基でかつXが−(EO)m1(PO)n1−基で、m1が1以上4以下で、n1が0である場合、炭素数2以上8以下のアルキル基であり、Rがベンジル基又は炭素数が4より大きく22以下のアルキル基であって、Xが−(EO)m1(PO)n1−基で、m1が1以上200以下で、n1が0以上50以下である場合、水素原子である。)
Figure 0006921669

(ただし、一般式(2)中、R及びRは、同一又は異なって、好ましくは炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、より好ましくは炭素数1以上3以下のアルキル基を示し、更に好ましくは炭素数1以上2以下のアルキル基を示す。)
Figure 0006921669

(ただし、一般式(3)中、Rは、好ましくは炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、より好ましくは炭素数1以上3以下のアルキル基を示し、更に好ましくは炭素数2以上3以下のアルキル基を示す。)
Figure 0006921669

(ただし、一般式(4)中、R及びRは、同一又は異なって、好ましくは水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基を示し、より好ましくは炭素数1以上3以下のアルキル基を示し、更に好ましくは炭素数1以上2以下のアルキル基を示す。)
<4>前記一般式(1)において、Rは、炭素数2以上22以下のアルキル基、ヒドロキシ基、ベンジル基、アセチル基、又はアセトキシ基が好ましく、炭素数2以上12以下のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアセトキシ基がより好ましく、炭素数2以上8以下のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアセトキシ基が更に好ましく、炭素数2以上4以下のアルキル基、ヒドロキシ基、又はアセトキシ基がより更に好ましく、炭素数2以上4以下のアルキル基、又はヒドロキシ基がより更に好ましく、ヒドロキシ基がより更に好ましい、<1>〜<3>のいずれかに記載の三次元物体前駆体処理剤組成物。
<5>前記一般式(1)において、Xは、ヒドロキシ基を有しても良い炭素数1以上12以下のアルキレン基、又は−(EO)m1(PO)n1−基が好ましく、炭素数1以上12以下のアルキレン基、又は−(EO)m1(PO)n1−基がより好ましく、炭素数1以上8以下のアルキレン基、又は−(EO)m1(PO)n1−基が更に好ましく、m1は、1以上200以下の数が好ましく、1以上60以下の数がより好ましく、1以上10以下の数が更に好ましく、1以上3以下の数がより更に好ましく、n1は、0以上50以下の数が好ましく、1以上10以下の数がより好ましく、1以上3以下の数が更に好ましい、<1>〜<4>のいずれかに記載の三次元物体前駆体処理剤組成物。
<6>前記一般式(1)において、Rは、Rが炭素数2以上4以下のアルキル基の場合、炭素数2以上8以下のアルキル基が好ましく、炭素数2以上6以下のアルキル基がより好ましい、<1>〜<5>のいずれかに記載の三次元物体前駆体処理剤組成物。
<7>前記一般式(1)において、Rは、Rがヒドロキシ基でかつXがヒドロキシ基を有さない炭素数2又は3のアルキレン基の場合、炭素数4以上8以下のアルキル基が好ましく、炭素数4以上6以下のアルキル基がより好ましい、<1>〜<6>のいずれかに記載の三次元物体前駆体処理剤組成物。
<8>前記一般式(1)において、Rは、Rがアセチル基でかつXが−(EO)m1(PO)n1−基で、m1が1以上4以下で、n1が0である場合、炭素数2以上8以下のアルキル基が好ましく、炭素数2以上6以下のアルキル基がより好ましい、<1>〜<7>のいずれかに記載の三次元物体前駆体処理剤組成物。
<9>前記一般式(1)において、Rは、Rがベンジル基又は炭素数が4より大きく22以下のアルキル基であって、Xが−(EO)m1(PO)n1−基で、m1が1以上200以下で、n1が0以上50以下である場合、水素原子が好ましい、<1>〜<8>のいずれかに記載の三次元物体前駆体処理剤組成物。
<10>前記処理剤組成物中の前記水溶性化合物の含有量は、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上が更に好ましく、80質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましい、<1>〜<9>のいずれかに記載の三次元物体前駆体処理剤組成物。
<11>前記処理剤組成物中の前記水の含有量は、20質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、70質量%以上がより更に好ましく、75質量%以上がより更に好ましく、99質量%以下が好ましく、98質量%以下がより好ましく、97質量%以下が更に好ましく、95質量%以下がより更に好ましく、93質量%以下がより更に好ましく、90質量%以下がより更に好ましく、85質量%以下がより更に好ましい、<1>〜<10>のいずれかに記載の三次元物体前駆体処理剤組成物。
<12>熱溶融積層方式によって三次元物体とサポート材とを含む三次元物体前駆体を得る造形工程、及び当該三次元物体前駆体を<1>〜<11>のいずれかに記載の三次元物体前駆体処理剤組成物に接触させ、前記サポート材を除去するサポート材除去工程を有する三次元物体の製造方法。
<13>前記サポート材の材料である三次元造形用可溶性材料が、親水性基を有する樹脂を含む、<12>に記載の三次元物体の製造方法。
<14>前記親水性基を有する樹脂が、親水性基を有するポリエステル樹脂及び/又は親水性基を有するポリアミド樹脂である、<12>又は<13>に記載の三次元物体の製造方法。
<15>前記ポリエステル樹脂が、親水性基を有する親水性モノマーユニットA、疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB、及びジオールモノマーユニットを有し、前記ポリエステル樹脂中の親水性基を有する親水性モノマーユニットA及び疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBの合計に対する前記親水性モノマーユニットAの割合が10〜70mol%である、<12>〜<14>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<16>前記親水性モノマーユニットAを誘導するためのモノマーAは、ヒドロキシ基含有芳香族ジカルボン酸、第1級アミノ基含有芳香族ジカルボン酸、スルホン酸基含有芳香族ジカルボン酸、及びスルホン酸塩基含有芳香族ジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、5−ヒドロキシイソフタル酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、5−アミノイソフタル酸、5−スルホイソフタル酸、2−スルホテレフタル酸、及び4−スルホ−2,6−ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、5−スルホイソフタル酸、及び2−スルホテレフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、5−スルホイソフタル酸がより更に好ましい、<12>〜<15>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<17>前記ポリエステル樹脂中の前記親水性基の含有量は、0.5mmol/g以上が好ましく、0.6mmol/g以上がより好ましく、0.7mmol/g以上が更に好ましく、3.0mmol/g以下が好ましく、2.0mmol/g以下がより好ましく、1.5mmol/g以下が更に好ましく、0.5〜3.0mmol/gが好ましく、0.6〜2.0mmol/gがより好ましく、0.7〜1.5mmol/gが更に好ましい、<12>〜<16>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<18>前記ポリエステル樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記親水性モノマーユニットAの物質量の割合は、5mol%以上であり、7mol%以上が好ましく、10mol%以上がより好ましく、12mol%以上が更に好ましく、35mol%以下であり、33mol%以下が好ましく、32mol%以下がより好ましく、30mol%以下が更に好ましく、5〜35mol%が好ましく、7〜33mol%がより好ましく、10〜32mol%が更に好ましく、12〜30mol%がより更に好ましい、<12>〜<17>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<19>前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBを誘導するためのジカルボン酸Bが、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、及び脂環式ジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、テレフタル酸、イソフタル酸、2,5−フランジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、及び1,3−アダマンタンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、テレフタル酸、2,5−フランジカルボン酸、及び2,6−ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましい、<12>〜<18>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<20>前記ポリエステル樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記ポリエステル樹脂中の前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合は、15mol%以上が好ましく、18mol%以上がより好ましく、20mol%以上が更に好ましく、45mol%以下が好ましく、42mol%以下がより好ましく、40mol%以下が更に好ましく、15〜45mol%が好ましく、20〜42mol%がより好ましく、30〜40mol%が更に好ましい、<12>〜<19>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<21>前記親水性モノマーユニットAと前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBのmol比(前記親水性モノマーユニットA/前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB)は、10/90以上が好ましく、15/85以上がより好ましく、18/82以上が更に好ましく、20/80以上がより更に好ましく、70/30以下が好ましく、65/35以下がより好ましく、60/40以下が更に好ましい、<12>〜<20>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<22>前記ポリエステル樹脂中の全ジオールモノマーユニットの合計に対するジエチレングリコールユニットの割合は、5mol%以上が好ましく、10mol%以上がより好ましく、15mol%以上が更に好ましく、20mol%以上が更に好ましく、25mol%以上がより更に好ましく、30mol%以上がより更に好ましく、また、60mol%以下が好ましく、55mol%以下がより好ましく、50mol%以下が更に好ましく、45mol%以下がより更に好ましい、<12>〜<21>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<23>前記ポリエステル樹脂中の全ジオールモノマーユニットの合計に対する、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、イソソルバイド、ビスフェノキシエタノールフルオレン、ビスフェノールフルオレン、ビスクレゾキシエタノールフルオレン、及びビスクレゾールフルオレンの合計の割合が、80mol%以上が好ましく、90mol%以上がより好ましく、95mol%以上が更に好ましく、98mol%以上がより更に好ましく、実質的に100mol%がより更に好ましく、100mol%がより更に好ましい、<12>〜<22>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<24>前記ポリエステル樹脂が、前記親水性モノマーユニットAを含む全ジカルボン酸モノマーユニットの合計に対する、前記親水性モノマーユニットAの割合、及び前記ジカルボン酸モノマーユニットBの割合が、それぞれ10〜70mol%、及び30〜90mol%であり、前記ジカルボン酸モノマーユニットBを得るためのジカルボン酸Bが2,6−ナフタレンジカルボン酸であるポリエステル樹脂αである、<12>〜<23>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<25>前記ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、3000以上が好ましく、8000以上がより好ましく、10000以上が更に好ましく、80000以下が好ましく、70000以下がより好ましく、60000以下が更に好ましく、50000以下がより更に好ましく、60000以下が好ましく、50000以下がより好ましく、さらに40000以下が好ましい、<12>〜<24>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<26>前記親水性基を有するポリアミド樹脂が、親水性基を有する親水性モノマーユニットA、疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB、及び疎水性ジアミンモノマーユニットを有し、前記ポリアミド樹脂中の全モノマーユニットの合計に対する前記親水性モノマーユニットAの割合が2.5〜40mol%である、<12>〜<25>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<27>前記親水性モノマーユニットAを誘導するためのモノマーAは、ヒドロキシ基含有芳香族ジカルボン酸、第1級アミノ基含有芳香族ジカルボン酸、スルホン酸基含有芳香族ジカルボン酸、及びスルホン酸塩基含有芳香族ジカルボン酸が好ましく、5−ヒドロキシイソフタル酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、5−アミノイソフタル酸、5−スルホイソフタル酸、2−スルホテレフタル酸、及び4−スルホ−2,6−ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、5−スルホイソフタル酸、及び2−スルホテレフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、5−スルホイソフタル酸がより更に好ましい、<12>〜<26>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<28>前記ポリアミド樹脂中の前記親水性基の含有量が、0.5mmol/g以上が好ましく、0.6mmol/g以上がより好ましく、0.7mmol/g以上が更に好ましく、3.0mmol/g以下が好ましく、2.0mmol/g以下がより好ましく、1.5mmol/g以下が更に好ましく、0.5〜3.0mmol/gが好ましく、0.6〜2.0mmol/gがより好ましく、0.7〜1.5mmol/gが更に好ましい、<12>〜<27>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<29>前記ポリアミド樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記親水性モノマーユニットAの物質量の割合が、2.5mol%以上であり、4mol%以上が好ましく、6mol%以上がより好ましく、8mol%以上が更に好ましく、10mol%以上がより更に好ましく、40mol%以下であり、35mol%以下が好ましく、31mol%以下がより好ましく、25mol%以下が更に好ましく、20mol%以下がより更に好ましく、15mol%以下がより更に好ましく、10mol%以下がより更に好ましく、8mol%以下がより更に好ましく、2.5〜40mol%が好ましく、4〜35mol%がより好ましく、6〜31mol%が更に好ましく、8〜20mol%がより更に好ましく、8〜15mol%がより更に好ましく、8〜12mol%がより更に好ましい、<12>〜<28>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<30>前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBを誘導するためのジカルボン酸Bが、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、及び脂環式ジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、テレフタル酸、イソフタル酸、2,5−フランジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、及び1,3−アダマンタンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、テレフタル酸、2,5−フランジカルボン酸、及び2,6−ナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、テレフタル酸がより更に好ましい、<12>〜<29>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<31>前記ポリアミド樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記ポリアミド樹脂中の前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合が、10mol%以上が好ましく、20mol%以上がより好ましく、30mol%以上が更に好ましく、35mol%以上がより更に好ましく、40mol%以上がより更に好ましく、42mol%以上がより更に好ましく、47.5mol%以下が好ましく、45mol%以下がより好ましく、42mol%以下が更に好ましく、40mol%以下がより更に好ましく、10〜47.5mol%が好ましく、20〜45mol%がより好ましく、30〜42mol%が更に好ましい、<12>〜<30>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<32>前記親水性モノマーユニットAと前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBのmol比(前記親水性モノマーユニットA/前記疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB)が、10/90以上が好ましく、15/85以上がより好ましく、18/82以上が更に好ましく、20/80以上がより更に好ましく、50/50以下が好ましく、40/60以下がより好ましく、30/70以下が更に好ましく、25/75以下がより更に好ましい、<12>〜<31>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<33>前記ポリアミド樹脂の重量平均分子量は、3000以上が好ましく、3500以上がより好ましく、4000以上が更に好ましく、70000以下が好ましく、50000以下がより好ましく、30000以下が更に好ましく、20000以下がより更に好ましい、<12>〜<32>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<34>前記親水性基を有する樹脂のガラス転移温度は、50℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、70℃以上が更に好ましく、80℃以上がより更に好ましく、250℃以下が好ましく220℃以下がより好ましく、200℃以下が更に好ましい、<12>〜<33>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<35>前記三次元造形用可溶性材料中の前記親水性基を有する樹脂の含有量は、30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、70質量%以上がより更に好ましく、80質量%以上がより更に好ましく、90質量%以上がより更に好ましく、95質量%以上がより更に好ましく、実質的に100質量%がより更に好ましく、100質量%がより更に好ましい、<12>〜<34>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<36>前記三次元造形用可溶性材料のガラス転移温度は、50℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、70℃以上が更に好ましく、80℃以上がより更に好ましく、250℃以下が好ましく220℃以下がより好ましく、200℃以下がさらに好ましい、<12>〜<35>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<37>前記三次元物体前駆体処理剤組成物のpHは、6〜8が好ましい、<12>〜<36>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<38>前記三次元物体前駆体処理剤組成物の使用量は、前記サポート材に対して10質量倍以上が好ましく、20質量倍以上がより好ましく、10000質量倍以下が好ましく、5000質量倍以下がより好ましく、1000質量倍以下が更に好ましく、100質量倍以下が更に好ましい、<12>〜<37>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<39>前記サポート材除去工程における前記三次元物体前駆体処理剤組成物の温度は、25℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましく、80℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましく、25〜80℃が好ましく、40〜70℃がより好ましい、<12>〜<38>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<40>前記サポート材除去工程における前記サポート材を前記三次元物体前駆体処理剤組成物に接触させる時間は、5分以上が好ましく、180分以下が好ましく、120分以下がより好ましく、90分以下が更に好ましく、60分以下がより更に好ましく、5〜180分が好ましく、5〜120分がより好ましく、5〜90分が更に好ましく、5〜60分がより更に好ましい、<12>〜<39>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<41><1>〜<12>に記載の組成物の三次元物体前駆体処理剤としての使用。
<評価サンプル(サポート材の材料である三次元造形用可溶性材料)の作成>
〔ポリエステル樹脂〕
[合成例1]
2Lステンレス製セパラブルフラスコ(K字管、撹拌機、窒素導入管付)に2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル388g(東京化成工業社製、一級)、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム51.5g(和光純薬工業社製)、ビスフェノキシエタノールフルオレン(東京化成工業社製)99.9g、エチレングリコール32.4g、チタンテトラブトキシド14mg(東京化成工業社製、一級)、酢酸ナトリウム642mg(和光純薬工業社製、特級)を仕込み、常圧、窒素雰囲気下、マントルヒータで4時間かけて、外温190℃から260℃まで昇温し、そのまま6.5時間加熱撹拌してエステル交換反応を行った。1時間かけて外温260から290℃まで昇温し、同時に常圧から5.2kPaまで減圧した後、2.5時間かけて外温290℃から300℃まで昇温し、同時に550Paから290Paまで減圧しながら撹拌して重縮合を行い、薄茶白色固体(室温)のポリエステル化合物1を得た。重量平均分子量(Mw)は11000、ガラス転移温度は173℃であった。なお、ポリエステル樹脂1の重量平均分子量及びガラス転移温度は下記の方法により測定した。
[合成例2]
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル23.7g、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム45.5g、ビスフェノキシエタノールフルオレン98.9g、エチレングリコール21.8g、チタンテトラブトキシド23.9mg、酢酸ナトリウム756mgに変更した以外、合成例1と同じ方法で薄茶白色固体(室温)のポリエステル樹脂2を得た。重量平均分子量は9000、ガラス転移点は196℃であった。
[ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)]
下記条件により、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法を用いて標準ポリスチレンから校正曲線を作成し、ポリエステル樹脂1及び2の重量平均分子量(Mw)を求めた。
(測定条件)
・装置:HLC−8320 GPC(東ソー株式会社製、検出器一体型)
・カラム:α−M×2本(東ソー株式会社製、7.8mmI.D.×30cm)
・溶離液:60mmol/lリン酸+50mmol/l臭素化リチウムジメチルホルムアミド溶液
・流量:1.0ml/min
・カラム温度:40℃
・検出器:RI検出器
・標準物質:ポリスチレン
[ポリエステル樹脂のガラス転移温度]
プレス機(東洋精機製作所社製 ラボプレスP2−30T)を用い、サンプルを200℃/20MPaの温度/圧力で2分間プレスした後、急冷することにより厚み0.4mmのシートを作成した。このシートから5〜10mgのサンプルをハサミで切り出し、アルミパンに精秤して封入し、DSC装置(セイコーインスツル株式会社製DSC7020)を用い、30℃から250℃まで10℃/minで昇温させた後、急速に30℃まで冷却した。再び10℃/minで250℃まで昇温させて得られたDSC曲線より、ポリエステル樹脂1及び2のガラス転移温度(℃)を求めた。
〔ポリアミド樹脂〕
[合成例3]
温度計、撹拌羽を備えた内容量100ミリリットルのガラス製反応器にテレフタル酸1.16g、イソフタル酸1.16g、5−スルホイソフタル酸一ナトリウム1.61g、ヘキサメチレンジアミン2.32g、4-メチルモルホリン4.04g、N−メチルピロリドン50g、を仕込み、0℃まで降温した。ついで、4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリド13.8gを加え、0℃で保持し、大気中6時間撹拌を継続した。撹拌後、DMF/メタノール混合溶液に注ぎ、ポリマーを沈殿させた。ポリマーを濾別し、60℃減圧乾燥して、白色固体(ポリアミド樹脂1)を得た。重量平均分子量は7200、ガラス転移温度は142℃であった。なお、ポリアミド樹脂の重量平均分子量及びガラス転移温度は下記の方法により測定した。
[ポリアミド樹脂の重量平均分子量(Mw)]
ポリアミド樹脂10mgをHFIP(1,1,1,3,3,3−Hexafluoro−2−propanol 和光純薬製)3gに8時間溶解させ、下記条件に従って、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定した。
・測定装置:HLC−8320GPC(TOSOH製)
・溶離液:HFIP/0.5mMトリフルオロ酢酸ナトリウム
・流量:0.2mL/min
・測定温度:40℃
・分析カラム:TSK−Gel Super AWM−H(TOSOH製)
・検量線:ShodexSTANDARD M−75
・標準物質:ポリメチルメタクリレート(PMMA)
[ポリアミド樹脂のガラス転移温度]
プレス機(東洋精機製作所社製 ラボプレスP2−30T)を用い、サンプルを200℃/20MPaの温度/圧力で2分間プレスした後、急冷することにより厚み0.4mmのシートを作成した。このシートから5〜10mgのサンプルをハサミで切り出し、アルミパンに精秤して封入し、DSC装置(セイコーインスツル株式会社製DSC7020)を用い、30℃から250℃まで10℃/minで昇温させた後、急速に30℃まで冷却した。再び10℃/minで250℃まで昇温させて得られたDSC曲線より、ガラス転移温度(℃)を求めた。
<評価方法>
〔処理剤組成物への溶解率〕
[ポリエステル樹脂1及び2]
ポリエステル樹脂1及びポリエステル樹脂2をそれぞれコーヒーミル(大阪ケミカル株式会社製 Mini Blender)にて粉砕(粉砕時間は120秒)した各ポリマー粉末0.25gを、表1に記載の水溶性化合物の20%水溶液5g(ただし、実施例16は5%水溶液)にそれぞれ分散させた。70℃で5分間静置後、軽く振とうしてポリマー粉末を再分散させ、更に5分間70℃で静置した。溶け残ったポリマーを減圧濾過により濾別(アドバンテック社製、濾紙No.5C/70mm)し、少量のイオン交換水で洗浄した後、乾燥した。溶け残ったポリマーの乾燥質量を測定し、下記式により溶解率を算出した。ポリエステル樹脂1に係る評価結果を表1に、ポリエステル樹脂2に係る評価結果を表2にそれぞれ示す。
溶解率(%)=(溶解前のポリマー質量−溶け残ったポリマー質量)/溶解前のポリマー質量×100
[ポリアミド樹脂1]
ポリアミド樹脂1を乳鉢にて粉砕したポリマー粉末0.1gを、40質量% 1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール混合水溶液2g(有機溶剤0.4g、イオン交換水0.6g)に分散させた。70℃で5分間静置後、軽く振とうしてポリマー粉末を再分散させ、更に5分間70℃で静置した。溶け残ったポリマーを減圧濾過により濾別(アドバンテック社製、濾紙No.5C/70mm)し、少量のイオン交換水で洗浄した後、乾燥した。溶け残ったポリマーの乾燥質量を測定し、下記式により溶解率を算出した。評価結果を表2に示す。
溶解率(%)=(溶解前のポリマー質量―溶け残ったポリマー質量)/溶解前のポリマー質量×100
[市販ポリアミド樹脂]
市販ポリアミド樹脂としてAQナイロンA−90及びP−70(いずれも東レ株式会社製)について処理剤組成物への溶解性を評価した。AQナイロンA−90は親水性基として3級アミノ基を含むポリアミド樹脂であり、P−70は親水性基としてオキシエチレン基を含むポリアミド樹脂である。重量平均分子量はA−90において溶離液を50mmol/Lジメチルホルムアミド溶液とした以外は、ポリエステル樹脂と同じ方法で求め、A−90は23600、P−70は60600であった。ガラス転移温度はカタログ値から、A−90は46℃、P−70は−47℃であった。処理剤組成物への溶解率はA−90に対しては室温で実施した以外、ポリエステル樹脂と同じ方法で評価した。ただし、P−70はコーヒーミルでは柔らかく粉砕できず、ペレット状態で溶解率を評価した。評価結果を表2に示す。
〔処理剤組成物によるモデル材へのダメージ評価〕
市販の3Dプリンタ用ABS樹脂フィラメント(ストラタシス社製 ABS−P430Model)3.0cmを切り出し、重量を正確に秤量し、20重量%エチレングリコール-t-ブチルエーテル水溶液5g又はエチレングリコール-t-ブチルエーテルに70℃、3時間浸漬した。処理剤組成物よりフィラメントを取り出し、重量を測定した。また処理剤組成物で処理したフィラメント室温で一晩乾燥した後、折り曲げ試験を実施した。エチレングリコール-t-ブチルエーテルのみに浸漬したフィラメントは膨潤した。評価結果を表3に示す。
またストラタシス社のポリエーテルイミドフィラメント(ストラタシス社製 ULTEM1010)5cmを正確に秤量し、5質量%ジエチレングリコール−n−ブチルエーテル10gまたはN,N−ジメチルホルムアミド10gに70℃、1時間浸漬した。浸漬後、フィラメントを取り出し、重量を測定し、また乾燥後折り曲げ試験を実施した。同様にN,N−ジメチルホルムアミドに浸漬したフィラメントは重量が減少し、形状が大きく変化した。評価結果を表3に示す。
〔折り曲げ試験〕
フィラメントを手で90°まで折り曲げ、それを繰り返し、フィラメントが破断するまでの回数を求めた(N=2)。評価結果を表3に示す。
Figure 0006921669
Figure 0006921669
Figure 0006921669

Claims (6)

  1. 熱溶融積層方式によって三次元物体とサポート材とを含む三次元物体前駆体を得る造形工程、及び当該三次元物体前駆体を三次元物体前駆体処理剤組成物に接触させ、前記サポート材を除去するサポート材除去工程を有する三次元物体の製造方法であって、
    前記三次元物体前駆体処理剤組成物が、水と、Fedors法による溶解度パラメータ(SP値)が8(cal/cm1/2以上13(cal/cm1/2以下である水溶性化合物とを含有し、
    前記水溶性化合物が、下記一般式(1)〜(4)からなる群より選ばれる少なくとも1種以上であり、
    Figure 0006921669
    (ただし、一般式(1)中、R は、炭素数2以上22以下のアルキル基、ヒドロキシ基、ベンジル基、アセチル基、又はアセトキシ基であり、Xはヒドロキシ基を有しても良い炭素数1以上12以下のアルキレン基、又は−(EO) m1 (PO) n1 −基であり、m1はオキシエチレン基{−EO−}の平均付加モル数であり、1以上200以下の数であり、n1はオキシプロピレン基{−PO−}の平均付加モル数であり、0以上50以下である。R は、R が炭素数2以上4以下のアルキル基の場合、炭素数2以上8以下のアルキル基であり、R がヒドロキシ基でかつXがヒドロキシ基を有さない炭素数2又は3のアルキレン基の場合、炭素数4以上8以下のアルキル基であり、R がヒドロキシ基でかつXがヒドロキシ基を有する炭素数3以上8以下のアルキレン基の場合、アリル基であり、R がアセチル基でかつXが−(EO) m1 (PO) n1 −基で、m1が1以上4以下で、n1が0である場合、炭素数2以上8以下のアルキル基であり、R がベンジル基又は炭素数が4より大きく22以下のアルキル基であって、Xが−(EO) m1 (PO) n1 −基で、m1が1以上200以下で、n1が0以上50以下である場合、水素原子である。)
    Figure 0006921669
    (ただし、一般式(2)中、R 及びR は、同一又は異なって、炭素数1以上4以下のアルキル基である。)
    Figure 0006921669
    (ただし、一般式(3)中、R は、炭素数1以上4以下の直鎖又は分岐のアルキル基である。)
    Figure 0006921669
    (ただし、一般式(4)中、R 及びR は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基である。)
    前記サポート材の材料である三次元造形用可溶性材料が、親水性基を有するポリエステル樹脂及び/又は親水性基を有するポリアミド樹脂を含む、三次元物体の製造方法。
  2. 前記三次元物体前駆体処理剤組成物中の前記水溶性化合物の含有量が、1質量%以上80質量%以下である、請求項1に記載の三次元物体の製造方法。
  3. 前記ポリエステル樹脂が、親水性基を有する親水性モノマーユニットA、疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB、及びジオールモノマーユニットを有し、前記ポリエステル樹脂中の親水性基を有する親水性モノマーユニットA及び疎水性ジカルボン酸モノマーユニットBの合計に対する前記親水性モノマーユニットAの割合が10〜70mol%である、請求項1又は2に記載の三次元物体の製造方法。
  4. 前記ポリアミド樹脂が、親水性基を有する親水性モノマーユニットA、疎水性ジカルボン酸モノマーユニットB、及び疎水性ジアミンモノマーユニットを有し、前記ポリアミド樹脂中の全モノマーユニットの合計に対する前記親水性モノマーユニットAの割合が2.5〜40mol%である、請求項1〜のいずれか1項に記載の三次元物体の製造方法。
  5. 前記親水性基を有するポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)、及び前記親水性基を有するポリアミド樹脂のガラス転移温度(Tg)がそれぞれ50℃以上250℃以下である、請求項1〜のいずれか1項に記載の三次元物体の製造方法。
  6. 前記三次元造形用可溶性材料のガラス転移温度(Tg)が50℃以上250℃以下である、請求項1〜のいずれか1項に記載の三次元物体の製造方法。
JP2017141755A 2016-08-05 2017-07-21 三次元物体前駆体処理剤組成物 Active JP6921669B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17836810.6A EP3495118B1 (en) 2016-08-05 2017-07-25 Composition for treating three-dimensional object precursor
CN201780047246.6A CN109562570A (zh) 2016-08-05 2017-07-25 三维物体前体处理剂组合物
PCT/JP2017/026821 WO2018025704A1 (ja) 2016-08-05 2017-07-25 三次元物体前駆体処理剤組成物
ES17836810T ES2937741T3 (es) 2016-08-05 2017-07-25 Composición para tratar un precursor de objeto tridimensional
US16/323,354 US11326020B2 (en) 2016-08-05 2017-07-25 Composition for treating three-dimensional object precursor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016154731 2016-08-05
JP2016154731 2016-08-05

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2018024243A JP2018024243A (ja) 2018-02-15
JP2018024243A5 JP2018024243A5 (ja) 2020-07-27
JP6921669B2 true JP6921669B2 (ja) 2021-08-18

Family

ID=61193866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017141755A Active JP6921669B2 (ja) 2016-08-05 2017-07-21 三次元物体前駆体処理剤組成物

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3495118B1 (ja)
JP (1) JP6921669B2 (ja)
CN (1) CN109562570A (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112019015702A2 (pt) * 2017-01-30 2020-07-07 Kao Corporation material solúvel para modelagem tridimensional, método para fabricar um objeto tridimensional por um sistema de modelagem por deposição fundida, e uso da resina termoplástica
US11298871B2 (en) 2017-01-30 2022-04-12 Kao Corporation Soluble material for three-dimensional molding
JP7470562B2 (ja) * 2019-04-05 2024-04-18 花王株式会社 樹脂組成物
JP7470560B2 (ja) * 2019-04-05 2024-04-18 花王株式会社 樹脂組成物
WO2021049481A1 (ja) 2019-09-10 2021-03-18 花王株式会社 樹脂組成物
JPWO2021117756A1 (ja) * 2019-12-12 2021-06-17
CN115151612A (zh) 2020-06-03 2022-10-04 花王株式会社 水分散性树脂组合物
CN112574400B (zh) * 2021-02-26 2021-05-07 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 高玻璃化转变温度高透明聚酯、聚酯制品、其制法与应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09277487A (ja) * 1996-02-16 1997-10-28 Riso Kagaku Corp 感熱孔版原紙の製版方法並びにそれに用いる感熱孔版原紙及び組成物
CN101687220B (zh) * 2007-06-20 2013-05-29 关西涂料株式会社 形成多层涂膜的方法
JP5980088B2 (ja) * 2012-10-23 2016-08-31 花王株式会社 3dプリンタ造形物用現像液組成物、3dプリンタ造形物の現像方法、及び3dプリンタ造形物の製造方法
KR102202848B1 (ko) * 2013-12-09 2021-01-14 주식회사 다이셀 전기 디바이스 제조용 용제 조성물
JP5972335B2 (ja) * 2014-10-14 2016-08-17 花王株式会社 三次元造形用可溶性材料
JP6491467B2 (ja) * 2014-10-14 2019-03-27 花王株式会社 三次元造形用可溶性材料
CN109071802B (zh) * 2016-04-01 2021-07-13 索尔维特殊聚合物美国有限责任公司 用于制造三维物体的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3495118A1 (en) 2019-06-12
CN109562570A (zh) 2019-04-02
JP2018024243A (ja) 2018-02-15
EP3495118B1 (en) 2023-01-04
EP3495118A4 (en) 2020-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6921669B2 (ja) 三次元物体前駆体処理剤組成物
JP6706084B2 (ja) 三次元造形用可溶性材料
CN108698330B (zh) 三维造型用可溶性材料
JP6025912B1 (ja) サポート材溶解廃液からの水溶性ポリエステル樹脂の回収方法
KR101704475B1 (ko) 내열성 및 내화학성이 우수한 폴리술폰 공중합체 및 그 제조방법
CN110892021B (zh) 热塑性树脂组合物的制造方法
US20190160732A1 (en) Fusible material for three-dimensional molding
CN103772838B (zh) 一种水滑石改性聚苯乙烯微球材料与制备方法及其在3d打印中的应用
JP6359793B1 (ja) 三次元造形用可溶性材料
WO2018025704A1 (ja) 三次元物体前駆体処理剤組成物
CN110741032A (zh) 用于制备聚苯硫醚聚合物颗粒的方法
JP2018024849A (ja) 三次元造形用可溶性材料の製造方法
WO2018021243A1 (ja) 三次元造形用可溶性材料
US20230183482A1 (en) Water-dispersible resin composition
JP4915691B2 (ja) シリコンウェーファー搬送冶具用樹脂組成物の製造方法およびシリコンウェーファー搬送冶具

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200611

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200611

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210521

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210616

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210701

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210728

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6921669

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250