JP7148301B2 - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関する。
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。そのため、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が求められていた。
下記特許文献2には、水に可溶なポリ(2―エチル―2―オキサゾリン)をサポート材に用い、三次元物体前駆体を水に浸漬することによりサポート材を除去する手法が開示されている。当該特許文献2に記載の手法によれば、強アルカリ水溶液を用いること無く三次元物体前駆体のサポート材を除去することができるが、当該三次元造形用可溶性材料に含まれるポリ(2―エチル―2―オキサゾリン)が水分との親和性が高いことから、ポリ(2―エチル―2―オキサゾリン)を含む三次元造形用可溶性材料が高湿度下に暴露されると空気中の水分を吸収する。水分を含んだポリ(2―エチル―2―オキサゾリン)等を含有する三次元造形用可溶性材料をFDM方式の3Dプリンタで加熱/溶融/打ち出し/積層すると、当該水分が高温によって蒸散することにより発泡し、三次元物体の寸法の精度(本明細書において、寸法の精度のことを単に「精度」ともいう)を著しく損ねてしまうことがあった。
前記課題に対し、本出願人は、FDM方式による三次元物体の製造に適し、耐吸湿性を有しつつ、かつ、中性水への溶解速度が大きく、強アルカリ水溶液を用いること無く三次元物体前駆体から速やかに除去することができるサポート材用の三次元造形用可溶性材料の発明について特許出願を行った(特許文献3)。
特表2008-507619号公報 特表2002-516346号公報 特開2017-30346号公報
ポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂を三次元造形用可溶性材料の材料として用いる場合、当該熱可塑性樹脂は、三次元造形用可溶性材料に求められる靭性等の強度を発現させるためにある程度以上の重量平均分子量を有することが好ましいが、一方で重量平均分子量が大きいと中性水への溶解速度が比較的小さくなり、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傾向が見られる。すなわち、三次元造形用可溶性材料の材料として用いられる熱可塑性樹脂は、製造時に重量平均分子量を制御することが重要となる。また、高性能化の観点から分子量をさらに上げた場合にも、中性水への高い溶解性を有する熱可塑性樹脂組成物が求められていた。
前記熱可塑性樹脂の製造時に重量平均分子量を制御する手法としては撹拌トルクを指標として重量平均分子量を管理する手法が考えられるが、縮合重合の進行にともなって急激な増粘が起こり、高い撹拌動力を用いたとしても均一に撹拌することが難しくなるために、撹拌トルクと重量平均分子量に相関関係を見出だせず、当該手法による重量平均分子量の管理は困難になる。また、均一に撹拌できない結果、副生物を円滑に系外に除くことができなくなり、重量平均分子量をある程度以上増加させることが難しくなるという問題もある。これらの問題を回避するために反応温度を上げて粘度を下げる方法が考えられるが、生成物の熱劣化が生じるため、好ましいものではない。
前記熱可塑性樹脂の製造時に重量平均分子量を制御する他の手法としては、縮合反応を低温で行い、熱可塑性樹脂を適宜サンプリングして重量平均分子量を測定しながら行う手法が考えられるが、コストがかかるため実用的ではない。
さらに、熱可塑性樹脂であるポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂は、製造時に着色が生じることがあるが、この着色は、高温での混練や長時間の熱履歴により発生し、黄色から褐色へと不可逆的に進行する。一旦着色してしまうと、ろ過、脱色、精製などで回復する事は困難であり、着色は3Dプリンタサポート材としての製品の外観、品質の点から好ましくない。また、三次元物体前駆体のサポート材の除去性の向上のために、造型材とサポート材を目視で容易に判別できるようにサポート材に意図的に色付けすることがあるが、熱可塑性樹脂の製造時に着色があると当該熱可塑性樹脂を含む三次元造形用可溶性材料に任意の色付けをすることができなくなるという点からも好ましくない。
本発明は、容易に重量平均分子量を制御することができ、FDM方式の3Dプリンタによる三次元物体の製造に用いても十分な強度を有し、かつ、中性水への溶解速度が大きく、強アルカリ水溶液を用いること無く三次元物体前駆体から速やかに除去することができ、着色が少なく外観品質も優れたサポート材用の三次元造形用可溶性材料の材料として用いられる熱可塑性樹脂組成物の製造方法を提供する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、ジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットを有し、当該ジカルボン酸モノマーユニット中、スルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分から誘導される芳香族ジカルボン酸モノマーユニットの割合が10mol%以上である熱可塑性樹脂を含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、下記一般式(I)で示される有機塩化合物を混合する工程を有する。
(R-SO n+ (I)
(前記一般式(I)中、Rは置換基を有していてもよい炭素数1~30の炭化水素基を示し、nは1又は2の数を示し、nが1のとき、Xn+はナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンを示し、nが2のとき、Xn+はマグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、又は亜鉛イオンを示す。)
本発明によれば、容易に重量平均分子量を制御することができ、FDM方式の3Dプリンタによる三次元物体の製造に用いても十分な強度を有し、かつ、中性水への溶解速度が大きく、強アルカリ水溶液を用いること無く三次元物体前駆体から速やかに除去することができ、着色が少なく外観品質も優れたサポート材用の三次元造形用可溶性材料の材料として用いられる熱可塑性樹脂組成物の製造方法を提供することができる。
撹拌機消費電力とサンプルの重量平均分子量をプロットしたグラフ 実施例の評価サンプルの色相を示す図 比較例の評価サンプルの色相を示す図 実施例及び比較例の評価サンプルの色相を示す図
<熱可塑性樹脂組成物の製造方法>
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、ジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットを有し、当該ジカルボン酸モノマーユニット中、スルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分から誘導される芳香族ジカルボン酸モノマーユニットの割合が10mol%以上である熱可塑性樹脂を含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、下記一般式(I)で示される有機塩化合物を混合する工程を有する。
(R-SO n+ (I)
(前記一般式(I)中、Rは置換基を有していてもよい炭素数1~30の炭化水素基を示し、nは1又は2の数を示し、nが1のとき、Xn+はナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンを示し、nが2のとき、Xn+はマグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、又は亜鉛イオンを示す。)
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物の製造方法によれば、容易に重量平均分子量を制御することができ、FDM方式の3Dプリンタによる三次元物体の製造に用いても十分な強度を有し、かつ、中性水への溶解速度が大きく、強アルカリ水溶液を用いること無く三次元物体前駆体から速やかに除去することができ、着色が少なく外観品質も優れたサポート材用の三次元造形用可溶性材料の材料として用いられる熱可塑性樹脂組成物を提供することができる。
〔熱可塑性樹脂〕
前記熱可塑性樹脂は、ジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットを有する。前記ジカルボン酸モノマーユニットは、強アルカリ水溶液ではないpHが6~8の中性水への溶解性の観点から、スルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分から誘導される芳香族ジカルボン酸モノマーユニットを含む。以下、本明細書において、ジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットをジカルボン酸モノマーユニットAと称し、ジカルボン酸モノマーユニットAを誘導するためのジカルボン酸成分をジカルボン酸成分Aと称する。また、モノマーユニットAの中でもスルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分から誘導される芳香族ジカルボン酸モノマーユニットをジカルボン酸モノマーユニットaと称し、ジカルボン酸モノマーユニットaを誘導するための芳香族ジカルボン酸成分を芳香族ジカルボン酸成分aと称する。
[ジカルボン酸モノマーユニットA]
(ジカルボン酸モノマーユニットa)
前記スルホン酸塩基は、中性水への溶解性の観点、及び熱可塑性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種以上がさらに好ましく、ナトリウムイオンがよりさらに好ましい。)で表されるスルホン酸塩基が好ましい。
前記芳香族ジカルボン酸成分aは、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種以上である。前記芳香族ジカルボン酸成分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、及び熱可塑性樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、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さらに好ましい。
前記ジカルボン酸モノマーユニットA中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの割合は、中性水への溶解性の観点から、10mol%以上であり、16mol%以上が好ましく、20mol%以上がより好ましく、23mol%以上がさらに好ましく、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、90mol%以下が好ましく、80mol%以下がより好ましく、70mol%以下がさらに好ましく、65mol%以下がよりさらに好ましい。また、前記ジカルボン酸モノマーユニットA中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの割合は、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、及び熱可塑性樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、10~90mol%が好ましく、16~80mol%がより好ましく、20~70mol%がさらに好ましく、23~65mol%がよりさらに好ましい。
前記熱可塑性樹脂中のスルホン酸基の含有量とスルホン酸塩基の含有量の合計は、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以上がさらに好ましく、耐吸湿性の観点から、3.0mmol/g以下が好ましく、1.5mmol/g以下がより好ましく、1.0mmol/g以下がさらに好ましい。また、前記熱可塑性樹脂中のスルホン酸基の含有量とスルホン酸塩基の含有量の合計は、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、0.6~1.5mmol/gがより好ましく、0.7~1.0mmol/gがさらに好ましい。
前記ジカルボン酸モノマーユニットa以外のジカルボン酸モノマーユニットAは特に限定されないが、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から、親水性基を有さないジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットが好ましい。以下、本明細書において、親水性基を有さないジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットをジカルボン酸モノマーユニットBと称し、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成分をジカルボン酸成分Bと称する。
前記親水性基は、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、及びリン酸塩基が例示できる。
前記ジカルボン酸成分Bは、親水性基を有さないジカルボン酸であれば特に限定されないが、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種以上がさらに好ましく、2,6-ナフタレンジカルボン酸がよりさらに好ましい。
前記熱可塑性樹脂の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの物質量の割合は、中性水への溶解性の観点、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、及び熱可塑性樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、5mol%以上が好ましく、8mol%以上がより好ましく、10mol%以上がさらに好ましく、45mol%以下が好ましく、35mol%以下がより好ましく、30mol%以下がさらに好ましい。また、前記熱可塑性樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの物質量の割合は、中性水への溶解性の観点、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、及び熱可塑性樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、5~45mol%が好ましく、8~40mol%がより好ましく、10~35mol%がさらに好ましい。
前記熱可塑性樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記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、5mol%以上が好ましく、15mol%以上がより好ましく、20mol%以上がさらに好ましく、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%以下がさらに好ましい。また、前記熱可塑性樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記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、5~45mol%が好ましく、15~42mol%がより好ましく、20~40mol%がさらに好ましい。
また、一般に、高耐熱性を有する造形材は高い融点、あるいは高いガラス転移温度を有するが、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、あるいはガラス転移温度を有する造形材を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、あるいは高いガラス転移温度を持つものが好ましい。そのため、前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、エステルアミド樹脂、ウレタン樹脂からなる群より選ばれる1種以上が好ましく、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種以上がより好ましい。
〔ポリエステル樹脂〕
前記ポリエステル樹脂としては、前記ジカルボン酸モノマーユニットA、及びジオールモノマーユニットを有するポリエステル樹脂が例示できる。
(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以下がさらに好ましく、15以下がよりさらに好ましい。
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以下がさらに好ましい。
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以下がさらに好ましい。
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、ジ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%以上がさらに好ましく、98mol%以上がよりさらに好ましく、実質的に100mol%がよりさらに好ましく、100mol%がよりさらに好ましい。
前記ポリエステル樹脂は、以下の一般式(II)及び(III)で例示できる。
Figure 0007148301000001

(前記一般式(II)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 0007148301000002
(前記一般式(III)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。)
〔ポリアミド樹脂〕
前記ポリアミド樹脂としては、前記ジカルボン酸モノマーユニットA、及びジアミンモノマーユニットを有するポリアミド樹脂が例示できる。
(ジアミンモノマーユニット)
前記ポリアミド樹脂は、ジアミンモノマーユニットを有する。前記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以上がさらに好ましく、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以下がさらに好ましい。
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さらに好ましい。
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%以上がさらに好ましく、90mol%以上がよりさらに好ましく、実質的に100mol%がよりさらに好ましく、100mol%がよりさらに好ましい。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(IV)~(IX)で例示できる。
Figure 0007148301000003
(前記一般式(IV)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 0007148301000004
(前記一般式(V)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 0007148301000005
(前記一般式(VI)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 0007148301000006
(前記一般式(VII)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 0007148301000007
(前記一般式(VIII)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 0007148301000008
(前記一般式(IX)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。)
前記熱可塑性樹脂は、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、前記ジオールユニット、及び前記ジアミン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。
前記熱可塑性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、10000以上がより好ましく、16000以上がさらに好ましく、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、40000以下がさらに好ましく、35000以下がよりさらに好ましい。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って測定する。
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、3Dプリンタによる造形性の観点から、50℃以上であり、60℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、80℃以上がさらに好ましく、同様の観点から、250℃以下であり、220℃以下が好ましく、180℃以下がより好ましく、160℃以下がさらに好ましく、140℃以下がよりさらに好ましく、120℃以下がよりさらに好ましい。なお、本明細書においてガラス転移温度は実施例に記載の方法によって測定する。
前記熱可塑性樹脂組成物中の前記熱可塑性樹脂の含有量は、3Dプリンタによる造形性の観点から、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましい。
〔有機塩化合物〕
前記一般式(I)中、Rは、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、置換基を有していてもよい、置換基を含めた炭素数が1~30の炭化水素基を示す。当該炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基のいずれであってもよい。当該炭化水素基が脂肪族炭化水素基の場合、当該炭化水素基の炭素数は、着色を抑制する観点、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、1以上が好ましく、4以上がより好ましく、8以上がさらに好ましく、30以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下がさらに好ましい。当該炭化水素基が脂環式炭化水素基の場合、当該炭化水素基の炭素数は、着色を抑制する観点、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、3以上が好ましく、5以上がより好ましく、6以上がさらに好ましく、10以上がよりさらに好ましく、30以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下がさらに好ましい。当該炭化水素基が芳香族炭化水素基の場合、当該炭化水素基の炭素数は、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、6以上が好ましく、8以上がより好ましく、10以上がさらに好ましく、30以下が好ましく、25以下がより好ましい。
また、前記置換基としては、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、及びケイ素原子、並びにハロゲン原子からなる群より選ばれる1種以上を含むものが好ましく、中でも炭素数1~22の炭化水素基又は炭素数1~22のハロゲン化アルキル基が好ましく、炭素数1~16の炭化水素基又は炭素数1~22のハロゲン化アルキル基がより好ましく、炭素数1~12の炭化水素基又はハロゲン化アルキル基がさらに好ましく、炭素数1~12の炭化水素基がよりさらに好ましい。
前記一般式(I)中、Xn+は、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、亜鉛イオン、又はホスホニウムイオンを示し、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、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンが好ましく、ナトリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンがより好ましく、リチウムイオン、又はホスホニウムイオンがさらに好ましく、ホスホニウムイオンがよりさらに好ましい。ホスホニウムイオンの中でも、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、テトラアルキルホスホニウムイオンが好ましく、テトラブチルホスホニウムイオンがより好ましい。
前記一般式(I)中、nは、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、1が好ましい。
本実施形態の熱可塑性樹脂の製造方法は、前記有機塩化合物を混合する工程を有する以外は従来公知の熱可塑性樹脂の製造方法を適用することができる。例えば、前記熱可塑性樹脂が前記ポリエステル樹脂の場合、当該ポリエステル樹脂は、第一段階でスルホン酸塩基を有する前記ジカルボン酸成分aのジメチルエステルとテレフタル酸ジメチル等の前記ジカルボン酸成分Bのアルキルエステルと前記ジオールCとをエステル交換触媒存在下で常圧加熱してエステル交換反応させ、第二段階で当該常圧反応で得られた反応生成物を重合触媒存在下で減圧加熱して所望の重量平均分子量になるまで重縮合反応させる二段階プロセスによって製造されるが、これらの反応を前記有機塩化合物の存在下で行う以外は従来公知のポリエステル樹脂の製造方法を適用することができる。
前記ポリエステル樹脂の製造において前記有機塩化合物を添加するタイミングは特に限定されないが、製造時の作業性の観点、及び重量平均分子量の制御の観点から減圧を開始するまでに添加するのが好ましく、前記有機塩化合物が熱履歴を受けて分解することを抑制する観点から、常圧反応中に添加するのが好ましく、減圧反応を開始する直前に添加するのがより好ましい。
前記ポリエステル樹脂は、触媒存在下で減圧加熱して減圧反応させ、所望の重量平均分子量になるまで重縮合反応させて製造されるが、当該ポリエステル樹脂が所望の重量平均分子量に達した事は減圧反応下の反応生成物の粘度を検知することによって把握することができる。当該反応生成物の溶融粘度を検知する手法としては、減圧反応時に撹拌する撹拌機にかかる負荷を測定する方法が挙げられる。従来のポリエステル樹脂の製造方法では、減圧反応時に当該ポリエステル樹脂が急激に増粘し、撹拌機にかかる負荷が一定しない傾向がある。そのため、当該反応生成物の溶融粘度を検知する手法では、三次元造形用可溶性材料にかかるポリエステル樹脂を好ましい重量平均分子量に調整することが困難であるが、前記減圧反応を前記有機塩化合物存在下で行うことにより、前記ポリエステル樹脂の急激な増粘を抑制し、ポリエステル樹脂の重合の進行に伴って当該ポリエステル樹脂を含む反応生成物の粘度が上昇するため、従来よりも反応生成物の粘度によるポリエステル樹脂の重量平均分子量の把握が容易になり、三次元造形用可溶性材料にかかるポリエステル樹脂を容易に好ましい重量平均分子量に調整することができる。
前記有機塩化合物の添加は、中性水への溶解性の観点、及び製造時の熱可塑性樹脂の重量平均分子量の制御を容易にする観点、着色を抑制する観点から、前記有機塩化合物のアルキルスルホン酸イオン(R-SO )の物質量(mol)と、前記熱可塑性樹脂のスルホン酸基の物質量(mol)とスルホン酸塩基の物質量(mol)との合計の比(前記有機塩化合物のアルキルスルホン酸イオンの物質量/前記熱可塑性樹脂のスルホン酸基の物質量とスルホン酸塩基の物質量の合計)が、0.005以上になるように添加するのが好ましく、0.01以上になるように添加するのがより好ましく、0.02以上になるように添加するのがさらに好ましく、0.03以上になるように添加するのがよりさらに好ましく、中性水への溶解性の観点、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、0.35以下になるように添加するのが好ましく、0.25以下になるように添加するのがより好ましく、0.2以下になるように添加するのがさらに好ましい。
前記熱可塑性樹脂組成物は、耐吸湿性を有し、かつ、中性水への溶解速度が大きい。
<三次元造形用可溶性材料>
本実施形態の三次元造形用可溶性材料は、前記製造方法により得られた熱可塑性樹脂組成物である。
前記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、前記熱可塑性樹脂以外の重合体、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、相溶化剤、エラストマー等が挙げられる。
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℃以上がさらに好ましく、80℃以上がよりさらに好ましく、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製造方法は特に限定されず、公知の方法で製造することができる。前記三次元造形用可溶性材料の製造方法の例としては、前記熱可塑性樹脂組成物等の原料をバッチ式混練機や二軸押出機等の混練機で混練して製造する方法が挙げられる。
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以下がさらに好ましい。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倍以上がさらに好ましく、5倍以上がよりさらに好ましく、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倍以下がさらに好ましく、50倍以下がよりさらに好ましい。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さらに好ましい。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℃高い温度がさらに好ましく、当該ガラス転移温度より90℃高い温度がさらに好ましい。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。
<三次元物体の製造方法>
本実施形態の三次元物体の製造方法は、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、及び当該三次元物体前駆体を中性水に接触させ、サポート材を除去するサポート材除去工程を有する熱溶融積層方式による三次元物体の製造方法であって、前記サポート材の材料が、前記三次元造形用可溶性材料である。当該三次元物体の製造方法によれば、三次元物体の精度低下を抑制することができ、かつ、中性水への溶解速度が大きく、強アルカリ水溶液を用いること無く三次元物体前駆体から速やかに除去することができる。
〔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〕
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は、前記サポート材の材料が前記三次元造形用可溶性材料である点を除けば、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、PP樹脂、ASA樹脂、PS樹脂、HIPS樹脂、PVC樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びポリフェニルスルフォン樹脂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、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリアミド樹脂からなる群より選ばれる1種以上がより好ましく、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリアミド樹脂からなる群より選ばれる1種以上がさらに好ましい。
三次元物体前駆体を得る工程に使用するサポート材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、(使用する造形材のガラス転移温度-20℃)~(使用する造形材のガラス転移温度+20℃)が好ましく、(使用する造形材のガラス転移温度-15℃)~(使用する造形材のガラス転移温度+15℃)がさらに好ましい。
〔三次元物体前駆体を中性水に接触させ、サポート材を除去するサポート材除去工程〕
前記サポート材除去工程において、サポート材の除去は三次元物体前駆体を中性水に接触させることによって行われる。三次元物体前駆体を中性水に接触させる手法は、コストの観点、及び作業の容易さの観点から、三次元物体前駆体を中性水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。
[中性水]
前記中性水としては、イオン交換水、純水、水道水、工業用水が挙げられるが、経済性の観点からイオン交換水、水道水が好ましい。また、中性水は造形した三次元物体にダメージを与えない範囲で水溶性有機溶媒を含んでいてもよい。水溶性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、2-プロパノールなどの低級アルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのグリコールエーテル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類が挙げられる。中性水が前記水溶性有機溶媒を含む場合、溶解性と造形した三次元物体へのダメージ性の観点から中性水中の前記水溶性有機溶媒の含有量は0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましく、3質量%以上がさらに好ましく、また、50%質量以下が好ましく、40%質量以下が好ましく、30%質量以下が好ましく、20%質量以下が好ましい。
前記中性水の使用量は、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く、経済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質量倍以下がさらに好ましく、100質量倍以下がよりさらに好ましい。
前記三次元造形用可溶性材料を中性水に接触させる時間は、サポート材の除去性の観点から5分以上が好ましく、長時間中性水を接触することによって三次元物体が受けるダメージを軽減する観点、及び経済性の観点から180分以下が好ましく、120分以下がより好ましく、90分以下がさらに好ましい。洗浄温度は、造形材の種類にもよるが、サポート材の除去性、三次元物体が受けるダメージを軽減する観点、及び経済性の観点から15℃以上が好ましく、25℃以上がより好ましく、30℃以上がさらに好ましく、40℃以上がよりさらに好ましく、同様の観点から、85℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましく、60℃以下がさらに好ましい。
<サポート材>
本実施形態のサポート材は、熱溶融積層方式の3Dプリンタによって三次元物体を製造する際に、当該三次元物体を支持するサポート材であって、前記熱可塑性樹脂組成物を含有する。当該サポート材は、十分な強度を有し、着色が少なく外観品質も優れ、かつ、中性水への溶解速度が大きく、強アルカリ水溶液を用いること無く三次元物体前駆体から速やかに除去することができる。
<熱可塑性樹脂組成物>
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、スルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を有する熱可塑性樹脂と、下記一般式(I)で示される有機塩化合物と含有する。
(R-SO n+ (I)
(前記一般式(I)中、Rは置換基を有していてもよい炭素数1~30の炭化水素基を示し、nは1又は2の数を示し、nが1のとき、Xn+はナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンを示し、nが2のとき、Xn+はマグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、又は亜鉛イオンを示す。)
〔熱可塑性樹脂〕
前記熱可塑性樹脂は、ジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットを有する。前記ジカルボン酸モノマーユニットは、強アルカリ水溶液ではないpHが6~8の中性水への溶解性の観点から、スルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分から誘導される芳香族ジカルボン酸モノマーユニットを含む。
[ジカルボン酸モノマーユニットA]
(ジカルボン酸モノマーユニットa)
前記スルホン酸塩基は、中性水への溶解性の観点、及び熱可塑性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種以上がさらに好ましく、ナトリウムイオンがよりさらに好ましい。)で表されるスルホン酸塩基が好ましい。
前記芳香族ジカルボン酸成分aは、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種以上である。前記芳香族ジカルボン酸成分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、及び熱可塑性樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、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さらに好ましい。
前記ジカルボン酸モノマーユニットA中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの割合は、中性水への溶解性の観点から、10mol%以上が好ましく、16mol%以上がより好ましく、20mol%以上がさらに好ましく、23mol%以上がよりさらに好ましく、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、90mol%以下が好ましく、80mol%以下がより好ましく、70mol%以下がさらに好ましく、65mol%以下がよりさらに好ましい。また、前記ジカルボン酸モノマーユニットA中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの割合は、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、及び熱可塑性樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、10~90mol%が好ましく、16~80mol%がより好ましく、20~70mol%がさらに好ましく、23~65mol%がよりさらに好ましい。
前記熱可塑性樹脂中のスルホン酸基の含有量とスルホン酸塩基の含有量の合計は、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以上がさらに好ましく、耐吸湿性の観点から、3.0mmol/g以下が好ましく、1.5mmol/g以下がより好ましく、1.0mmol/g以下がさらに好ましい。また、前記熱可塑性樹脂中のスルホン酸基の含有量とスルホン酸塩基の含有量の合計は、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、0.6~1.5mmol/gがより好ましく、0.7~1.0mmol/gがさらに好ましい。
前記ジカルボン酸モノマーユニットa以外のジカルボン酸モノマーユニットAは特に限定されないが、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から、親水性基を有さないジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットが好ましい。
前記親水性基は、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、及びリン酸塩基が例示できる。
前記ジカルボン酸成分Bは、親水性基を有さないジカルボン酸であれば特に限定されないが、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種以上がさらに好ましく、2,6-ナフタレンジカルボン酸がよりさらに好ましい
前記熱可塑性樹脂の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの物質量の割合は、中性水への溶解性の観点、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、及び熱可塑性樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、5mol%以上が好ましく、8mol%以上がより好ましく、10mol%以上がさらに好ましく、45mol%以下が好ましく、35mol%以下がより好ましく、30mol%以下がさらに好ましい。また、前記熱可塑性樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの物質量の割合は、中性水への溶解性の観点、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、及び熱可塑性樹脂製造時の重合反応の容易さの観点から、5~45mol%が好ましく、8~40mol%がより好ましく、10~35mol%がさらに好ましい。
前記熱可塑性樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記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、5mol%以上が好ましく、15mol%以上がより好ましく、20mol%以上がさらに好ましく、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%以下がさらに好ましい。また、前記熱可塑性樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記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、5~45mol%が好ましく、15~42mol%がより好ましく、20~40mol%がさらに好ましい。
また、一般に、高耐熱性を有する造形材は高い融点、あるいは高いガラス転移温度を有するが、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、あるいはガラス転移温度を有する造形材を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、あるいは高いガラス転移温度を持つものが好ましい。そのため、前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、エステルアミド樹脂、ウレタン樹脂からなる群より選ばれる1種以上が好ましく、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種以上がより好ましい。
〔ポリエステル樹脂〕
前記ポリエステル樹脂としては、前記ジカルボン酸モノマーユニットA、及びジオールモノマーユニットを有するポリエステル樹脂が例示できる。
前記ポリエステル樹脂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ジカルボン酸モノマーユニットaの物質量の割合は、中性水への溶解性、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%以下がさらに好ましく、40mol%以下がよりさらに好ましく、27mol%以下がよりさらに好ましい。
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ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合は、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%以上がさらに好ましく、65mol%以上がよりさらに好ましく、73mol%以上がよりさらに好ましく、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。
(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以下がさらに好ましく、15以下がよりさらに好ましい。
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以下がさらに好ましい。
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以下がさらに好ましい。
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、ジ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%以上がさらに好ましく、98mol%以上がよりさらに好ましく、実質的に100mol%がよりさらに好ましく、100mol%がよりさらに好ましい。
前記ポリエステル樹脂は、以下の一般式(II)及び(III)で例示できる。
Figure 0007148301000009
(前記一般式(II)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 0007148301000010
(前記一般式(III)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。)
〔ポリアミド樹脂〕
前記ポリアミド樹脂としては、前記ジカルボン酸モノマーユニットA、及びジアミンモノマーユニットを有するポリアミド樹脂が例示できる。
前記ポリアミド樹脂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ジカルボン酸モノマーユニット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%以上がさらに好ましく、10mol%以上がよりさらに好ましく、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%以下がさらに好ましく、20mol%以下がよりさらに好ましく、15mol%以下がよりさらに好ましく、10mol%以下がよりさらに好ましく、8mol%以下がよりさらに好ましい。
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%以上がさらに好ましく、35mol%以上がよりさらに好ましく、40mol%以上がよりさらに好ましく、42mol%以上がよりさらに好ましく、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%以下がさらに好ましく、40mol%以下がよりさらに好ましい。
(ジアミンモノマーユニット)
前記ポリアミド樹脂は、ジアミンモノマーユニットを有する。前記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以上がさらに好ましく、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以下がさらに好ましい。
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さらに好ましい。
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%以上がさらに好ましく、90mol%以上がよりさらに好ましく、実質的に100mol%がよりさらに好ましく、100mol%がよりさらに好ましい。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(IV)~(IX)で例示できる。
Figure 0007148301000011
(前記一般式(IV)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 0007148301000012
(前記一般式(V)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 0007148301000013
(前記一般式(VI)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 0007148301000014
(前記一般式(VII)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 0007148301000015
(前記一般式(VIII)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 0007148301000016
(前記一般式(IX)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。)
前記熱可塑性樹脂は、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、前記ジオールユニット、及び前記ジアミン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。
前記熱可塑性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、10000以上がより好ましく、16000以上がさらに好ましく、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、40000以下がさらに好ましく、35000以下がよりさらに好ましい。
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、3Dプリンタによる造形性の観点から、50℃以上であり、60℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、80℃以上がさらに好ましく、同様の観点から、250℃以下であり、220℃以下が好ましく、180℃以下がより好ましく、160℃以下がさらに好ましく、140℃以下がよりさらに好ましく、120℃以下がよりさらに好ましい。
前記熱可塑性樹脂組成物中の前記熱可塑性樹脂の含有量は、3Dプリンタによる造形性の観点から、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましい。
〔有機塩化合物〕
前記一般式(I)中、Rは、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、置換基を有していてもよい、置換基を含めた炭素数が1~30の炭化水素基を示す。当該炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基のいずれであってもよい。当該炭化水素基が脂肪族炭化水素基の場合、当該炭化水素基の炭素数は、着色を抑制する観点、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、1以上が好ましく、4以上がより好ましく、8以上がさらに好ましく、30以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下がさらに好ましい。当該炭化水素基が脂環式炭化水素基の場合、当該炭化水素基の炭素数は、着色を抑制する観点、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、3以上が好ましく、5以上がより好ましく、6以上がさらに好ましく、10以上がよりさらに好ましく、30以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下がさらに好ましい。当該炭化水素基が芳香族炭化水素基の場合、当該炭化水素基の炭素数は、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、6以上が好ましく、8以上がより好ましく、10以上がさらに好ましく、30以下が好ましく、25以下がより好ましい。
また、前記置換基としては、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、及びケイ素原子、並びにハロゲン原子からなる群より選ばれる1種以上を含むものが好ましく、中でも炭素数1~22の炭化水素基又は炭素数1~22のハロゲン化アルキル基が好ましく、炭素数1~16の炭化水素基又は炭素数1~22のハロゲン化アルキル基がより好ましく、炭素数1~12の炭化水素基又はハロゲン化アルキル基がさらに好ましく、炭素数1~12の炭化水素基がよりさらに好ましい。
前記一般式(I)中、Xn+は、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、亜鉛イオン、又はホスホニウムイオンを示し、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、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンが好ましく、ナトリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンがより好ましく、リチウムイオン、又はホスホニウムイオンがさらに好ましく、ホスホニウムイオンがよりさらに好ましい。ホスホニウムイオンの中でも、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、テトラアルキルホスホニウムイオンが好ましく、テトラブチルホスホニウムイオンがより好ましい。
前記一般式(I)中、nは、製造時の分子量制御の観点、着色を抑制する観点、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、1が好ましい。
前記有機塩化合物の前記熱可塑性樹脂に対する質量比が、造形材との接着性を向上させる観点から、0.5以上が好ましく、2以上がより好ましく、6以上がさらに好ましく、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、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、15以下がさらに好ましい。
中性水への溶解性の観点、及び製造時の熱可塑性樹脂の重量平均分子量の制御を容易にする観点、着色を抑制する観点から、前記有機塩化合物のアルキルスルホン酸イオン(R-SO )の物質量(mol)と、前記熱可塑性樹脂のスルホン酸基の物質量(mol)とスルホン酸塩基の物質量(mol)との合計の比(前記有機塩化合物のアルキルスルホン酸イオンの物質量/前記熱可塑性樹脂のスルホン酸基の物質量とスルホン酸塩基の物質量の合計)が、0.005以上が好ましく、0.01以上がより好ましく、0.02以上がさらに好ましく、0.03以上がよりさらに好ましく、中性水への溶解性の観点、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、0.35以下が好ましく、0.25以下がより好ましく、0.2以下さらに好ましい。
前記熱可塑性樹脂組成物は、中性水への溶解性の観点、耐吸湿性の観点から、前記熱可塑性樹脂の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記ジカルボン酸モノマーユニットa、前記ジカルボン酸モノマーユニットB、前記ジオールモノマーユニット、及び有機塩化合物の割合は、前記ジカルボン酸モノマーユニットaが10~30mol%、前記ジカルボン酸モノマーユニットBが20~40mol%、前記ジオールモノマーユニットが40~60mol%、有機塩化合物が0.05mol%~2mol%が好ましい。
前記熱可塑性樹脂組成物は、耐吸湿性を有し、かつ、中性水への溶解速度が大きい。そのため、前記熱可塑性樹脂組成物によれば、中性水への溶解速度が大きく、強アルカリ水溶液を用いること無く三次元物体前駆体から速やかに除去することができ、着色が少なく外観品質も優れたサポート材用の三次元造形用可溶性材料の材料として用いられる熱可塑性樹脂組成物を提供することができる。
<三次元造形用可溶性材料>
本実施形態の三次元造形用可溶性材料は、前記熱可塑性樹脂組成物である。
前記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、前記熱可塑性樹脂以外の重合体、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、相溶化剤、エラストマー等が挙げられる。
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℃以上がさらに好ましく、80℃以上がよりさらに好ましく、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製造方法は特に限定されず、公知の方法で製造することができる。前記三次元造形用可溶性材料の製造方法の例としては、前記熱可塑性樹脂組成物等の原料をバッチ式混練機や二軸押出機等の混練機で混練して製造する方法が挙げられる。
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以下がさらに好ましい。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倍以上がさらに好ましく、5倍以上がよりさらに好ましく、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倍以下がさらに好ましく、50倍以下がよりさらに好ましい。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さらに好ましい。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℃高い温度がさらに好ましく、当該ガラス転移温度より90℃高い温度がさらに好ましい。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。
<三次元物体の製造方法>
本実施形態の三次元物体の製造方法は、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、及び当該三次元物体前駆体を中性水に接触させ、サポート材を除去するサポート材除去工程を有する熱溶融積層方式による三次元物体の製造方法であって、前記サポート材の材料が、前記三次元造形用可溶性材料である。当該三次元物体の製造方法によれば、三次元物体の精度低下を抑制することができ、かつ、中性水への溶解速度が大きく、強アルカリ水溶液を用いること無く三次元物体前駆体から速やかに除去することができる。
〔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〕
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は、前記サポート材の材料が前記三次元造形用可溶性材料である点を除けば、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、PP樹脂、ASA樹脂、PS樹脂、HIPS樹脂、PVC樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びポリフェニルスルフォン樹脂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、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリアミド樹脂からなる群より選ばれる1種以上がより好ましく、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリアミド樹脂からなる群より選ばれる1種以上がさらに好ましい。
三次元物体前駆体を得る工程に使用するサポート材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、(使用する造形材のガラス転移温度-20℃)~(使用する造形材のガラス転移温度+20℃)が好ましく、(使用する造形材のガラス転移温度-15℃)~(使用する造形材のガラス転移温度+15℃)がさらに好ましい。
〔三次元物体前駆体を中性水に接触させ、サポート材を除去するサポート材除去工程〕
前記サポート材除去工程において、サポート材の除去は三次元物体前駆体を中性水に接触させることによって行われる。三次元物体前駆体を中性水に接触させる手法は、コストの観点、及び作業の容易さの観点から、三次元物体前駆体を中性水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。
[中性水]
前記中性水としては、イオン交換水、純水、水道水、工業用水が挙げられるが、経済性の観点からイオン交換水、水道水が好ましい。また、中性水は造形した三次元物体にダメージを与えない範囲で水溶性有機溶媒を含んでいてもよい。水溶性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、2-プロパノールなどの低級アルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのグリコールエーテル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類が挙げられる。中性水が前記水溶性有機溶媒を含む場合、溶解性と造形した三次元物体へのダメージ性の観点から中性水中の前記水溶性有機溶媒の含有量は0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましく、3質量%以上がさらに好ましく、また、50%質量以下が好ましく、40%質量以下が好ましく、30%質量以下が好ましく、20%質量以下が好ましい。
前記中性水の使用量は、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く、経済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質量倍以下がさらに好ましく、100質量倍以下がよりさらに好ましい。
前記三次元造形用可溶性材料を中性水に接触させる時間は、サポート材の除去性の観点から5分以上が好ましく、長時間中性水を接触することによって三次元物体が受けるダメージを軽減する観点、及び経済性の観点から180分以下が好ましく、120分以下がより好ましく、90分以下がさらに好ましい。洗浄温度は、造形材の種類にもよるが、サポート材の除去性、三次元物体が受けるダメージを軽減する観点、及び経済性の観点から15℃以上が好ましく、25℃以上がより好ましく、30℃以上がさらに好ましく、40℃以上がよりさらに好ましく、同様の観点から、85℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましく、60℃以下がさらに好ましい。
<サポート材>
本実施形態のサポート材は、熱溶融積層方式の3Dプリンタによって三次元物体を製造する際に、当該三次元物体を支持するサポート材であって、前記熱可塑性樹脂組成物を含有する。当該サポート材は、十分な強度を有し、着色が少なく外観品質も優れ、かつ、中性水への溶解速度が大きく、強アルカリ水溶液を用いること無く三次元物体前駆体から速やかに除去することができる。
上述した実施形態に関し、本明細書はさらに以下の組成物、及び製造方法を開示する。
<1>ジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットAを有し、当該ジカルボン酸モノマーユニットA中、スルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分aから誘導される芳香族ジカルボン酸モノマーユニットaの割合が10mol%以上である熱可塑性樹脂を含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、下記一般式(I)で示される有機塩化合物を混合する工程を有する、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
(R-SO n+ (I)
(前記一般式(I)中、Rは置換基を有していてもよい炭素数1~30の炭化水素基を示し、nは1又は2の数を示し、nが1のとき、Xn+はナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンを示し、nが2のとき、Xn+はマグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、又は亜鉛イオンを示す。)
<2>前記スルホン酸塩基は、-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、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種以上がさらに好ましく、ナトリウムイオンがよりさらに好ましい。)で表されるスルホン酸塩基が好ましい、<1>に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<3>前記芳香族ジカルボン酸成分aが、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さらに好ましい、<1>又は<2>に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<4>前記ジカルボン酸モノマーユニットA中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの割合は、10mol%以上であり、16mol%以上が好ましく、20mol%以上がより好ましく、23mol%以上がさらに好ましく、90mol%以下が好ましく、80mol%以下がより好ましく、70mol%以下がさらに好ましく、65mol%以下がよりさらに好ましく、10~90mol%が好ましく、16~80mol%がより好ましく、20~70mol%がさらに好ましく、23~65mol%がよりさらに好ましい、<1>~<3>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<5>前記熱可塑性樹脂中のスルホン酸基の含有量とスルホン酸塩基の含有量の合計は、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以上がさらに好ましく、3.0mmol/g以下が好ましく、1.5mmol/g以下がより好ましく、1.0mmol/g以下がさらに好ましく、0.5~3.0mmol/gが好ましく、0.6~1.5mmol/gがより好ましく、0.7~1.0mmol/gがさらに好ましい、<1>~<4>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<6>親水性基を有さないジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットBを有し、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成分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種以上がさらに好ましく、2,6-ナフタレンジカルボン酸がよりさらに好ましい、<1>~<5>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<7>前記熱可塑性樹脂の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの物質量の割合は、5mol%以上が好ましく、8mol%以上がより好ましく、10mol%以上がさらに好ましく、45mol%以下が好ましく、35mol%以下がより好ましく、30mol%以下がさらに好ましく、5~45mol%が好ましく、8~40mol%がより好ましく、10~35mol%がさらに好ましい、<1>~<6>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<8>前記熱可塑性樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合は、5mol%以上が好ましく、15mol%以上がより好ましく、20mol%以上がさらに好ましく、45mol%以下が好ましく、42mol%以下がより好ましく、40mol%以下がさらに好ましく、5~45mol%が好ましく、15~42mol%がより好ましく、20~40mol%がさらに好ましい、<1>~<7>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<9>前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、エステルアミド樹脂、ウレタン樹脂からなる群より選ばれる1種以上が好ましく、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種以上がより好ましい、<1>~<8>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<10>前記ポリエステル樹脂は、以下の一般式(II)及び(III)で示される、<1>~<9>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
Figure 0007148301000017
(前記一般式(II)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000018
(前記一般式(III)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、ランダム結合がより好ましい。)
<11>前記ポリアミド樹脂は下記一般式(IV)~(IX)で示される、<1>~<10>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
Figure 0007148301000019
(前記一般式(IV)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000020
(前記一般式(V)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000021
(前記一般式(VI)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000022
(前記一般式(VII)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000023
(前記一般式(VIII)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000024
(前記一般式(IX)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、ランダム結合がより好ましい。)
<12>前記熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、3000以上が好ましく、10000以上がより好ましく、16000以上がさらに好ましく、70000以下が好ましく、50000以下がより好ましく、40000以下がさらに好ましく、35000以下がよりさらに好ましい、<1>~<11>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<13>前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上であり、60℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、80℃以上がさらに好ましく、250℃以下であり、220℃以下が好ましく、180℃以下がより好ましく、160℃以下がさらに好ましく、140℃以下がよりさらに好ましく、120℃以下がよりさらに好まし、<1>~<12>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<14>前記熱可塑性樹脂組成物中の前記熱可塑性樹脂の含有量は、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましい、<1>~<13>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<15>前記一般式(I)中、Xn+は、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、亜鉛イオン、又はホスホニウムイオンを示し、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、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンが好ましく、ナトリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンがより好ましく、リチウムイオン、又はホスホニウムイオンがさらに好ましく、ホスホニウムイオンがよりさらに好ましく、ホスホニウムイオンの中でも、テトラアルキルホスホニウムイオンが好ましく、テトラブチルホスホニウムイオンがより好ましい、<1>~<14>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<16>前記熱可塑性樹脂が前記ポリエステル樹脂であり、該ポリエステル樹脂は、第一段階でスルホン酸塩基を有する前記ジカルボン酸成分aのジメチルエステルとテレフタル酸ジメチル等の前記ジカルボン酸成分Bのアルキルエステルと前記ジオールCとをエステル交換触媒存在下で常圧加熱してエステル交換反応させ、第二段階で当該常圧反応で得られた反応生成物を重合触媒存在下で減圧加熱して所望の重量平均分子量になるまで重縮合反応させる二段階プロセスによって製造され、これらの反応を前記有機塩化合物の存在下で行う、<1>~<15>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<17>前記ポリエステル樹脂の製造において前記有機塩化合物を添加するタイミングは、常圧反応中に添加するのが好ましく、減圧反応を開始する直前に添加するのがより好ましい、<1>~<16>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<18>前記有機塩化合物の添加は、前記有機塩化合物のアルキルスルホン酸イオン(R-SO )の物質量(mol)と、前記熱可塑性樹脂のスルホン酸基の物質量(mol)とスルホン酸塩基の物質量(mol)との合計の比(前記有機塩化合物のアルキルスルホン酸イオンの物質量/前記熱可塑性樹脂のスルホン酸基の物質量とスルホン酸塩基の物質量の合計)が、0.005以上になるように添加するのが好ましく、0.01以上になるように添加するのがより好ましく、0.02以上になるように添加するのがさらに好ましく、0.03以上になるように添加するのがよりさらに好ましく、0.35以下になるように添加するのが好ましく、0.25以下になるように添加するのがより好ましく、0.2以下になるように添加するのがさらに好ましい、<1>~<17>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
<19><1>~<18>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法により得られた熱可塑性樹脂組成物を含有する、三次元造形用可溶性材料。
<20>前記三次元造形用可溶性材料のガラス転移温度は、60℃以上がより好ましく、70℃以上がさらに好ましく、80℃以上がよりさらに好ましく、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、<19>に記載の三次元造形用可用性材料。
<21>前記三次元造形用可溶性材料の形状は、フィラメント状が好ましい、<19>又は<20>に記載の三次元造形用可用性材料。
<22>前記フィラメントの直径は、0.5mm以上が好ましく、1.0mm以上がより好ましく、3.0mm以下が好ましく、2.0mm以下がより好ましく、1.8mm以下がさらに好ましい、<19>~<21>のいずれかに記載の三次元造形用可用性材料。
<23>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、及び当該三次元物体前駆体を中性水に接触させ、サポート材を除去するサポート材除去工程を有する熱溶融積層方式による三次元物体の製造方法であって、前記サポート材の材料が、<19>~<22>のいずれかに記載の三次元造形用可用性材料である三次元物体の製造方法、。
<24>前記三次元物体の材料である造形材は、ABS樹脂、PP樹脂、ASA樹脂、PS樹脂、HIPS樹脂、PVC樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びポリフェニルスルフォン樹脂等の熱可塑性樹脂が好ましく、ABS樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリアミド樹脂からなる群より選ばれる1種以上がより好ましく、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリアミド樹脂からなる群より選ばれる1種以上がさらに好ましい、<23>に記載の三次元物体の製造方法。
<25>前記三次元物体前駆体を得る工程に使用するサポート材のガラス転移温度は、(使用する造形材のガラス転移温度-20℃)~(使用する造形材のガラス転移温度+20℃)が好ましく、(使用する造形材のガラス転移温度-15℃)~(使用する造形材のガラス転移温度+15℃)がさらに好ましい、<23>又は<24>に記載の三次元物体の製造方法。
<26>前記三次元物体前駆体を中性水に浸漬し、前記サポート材を溶解させて除去するサポート材除去工程を含む、<23>~<25>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<27>前記中性水が、水溶性有機溶媒を含む、<23>~<26>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<28>前記水溶性有機溶媒が、メタノール、エタノール、2-プロパノールなどの低級アルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのグリコールエーテル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類が好ましい、<23>~<27>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<29>前記中性水中の前記水溶性有機溶媒の含有量が、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましく、3質量%以上がさらに好ましく、また、50%質量以下が好ましく、40%質量以下が好ましく、30%質量以下が好ましく、20%質量以下が好ましい、<23>~<28>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<30>前記中性水の使用量が、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質量倍以下がさらに好ましく、100質量倍以下がよりさらに好ましい、<23>~<29>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<31>前記三次元造形用可溶性材料を中性水に接触させる時間が、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分以下がさらに好ましい、<23>~<30>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<32>前記三次元造形用可溶性材料に接触させる中性水の温度が、15℃以上が好ましく、25℃以上がより好ましく、30℃以上がさらに好ましく、40℃以上がよりさらに好ましく、85℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましく、60℃以下がさらに好ましい、<23>~<31>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<33>スルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を有する熱可塑性樹脂と、下記一般式(I)で示される有機塩化合物と含有する熱可塑性樹脂組成物。
(R-SO n+ (I)
(前記一般式(I)中、Rは置換基を有していてもよい炭素数1~30の炭化水素基を示し、nは1又は2の数を示し、nが1のとき、Xn+はナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンを示し、nが2のとき、Xn+はマグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、又は亜鉛イオンを示す。)
<34>前記スルホン酸塩基は、-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、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種以上がさらに好ましく、ナトリウムイオンがよりさらに好ましい。)で表されるスルホン酸塩基が好ましい、<33>に記載の熱可塑性樹脂組成物。
<35>ジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットAを有し、当該ジカルボン酸モノマーユニットA中、スルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分aから誘導される芳香族ジカルボン酸モノマーユニットaの割合が10mol%以上である、<33>又は<34>に記載の熱可塑性樹脂組成物。
<36>前記芳香族ジカルボン酸成分aが、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さらに好ましい、<33>~<35>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<37>前記ジカルボン酸モノマーユニットA中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの割合は、10mol%以上であり、16mol%以上が好ましく、20mol%以上がより好ましく、23mol%以上がさらに好ましく、90mol%以下が好ましく、80mol%以下がより好ましく、70mol%以下がさらに好ましく、65mol%以下がよりさらに好ましく、10~90mol%が好ましく、16~80mol%がより好ましく、20~70mol%がさらに好ましく、23~65mol%がよりさらに好ましい、<33>~<35>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<38>前記熱可塑性樹脂中のスルホン酸基の含有量とスルホン酸塩基の含有量の合計は、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以上がさらに好ましく、3.0mmol/g以下が好ましく、1.5mmol/g以下がより好ましく、1.0mmol/g以下がさらに好ましく、0.5~3.0mmol/gが好ましく、0.6~1.5mmol/gがより好ましく、0.7~1.0mmol/gがさらに好ましい、<33>~<37>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<39>親水性基を有さないジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットBを有し、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成分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種以上がさらに好ましく、2,6-ナフタレンジカルボン酸がよりさらに好ましい、<33>~<38>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<40>前記熱可塑性樹脂の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記ジカルボン酸モノマーユニットaの物質量の割合は、5mol%以上が好ましく、8mol%以上がより好ましく、10mol%以上がさらに好ましく、45mol%以下が好ましく、35mol%以下がより好ましく、30mol%以下がさらに好ましく、5~45mol%が好ましく、8~40mol%がより好ましく、10~35mol%がさらに好ましい、<33>~<39>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<41>前記熱可塑性樹脂中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記熱可塑性樹脂中の前記ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合は、5mol%以上が好ましく、15mol%以上がより好ましく、20mol%以上がさらに好ましく、45mol%以下が好ましく、42mol%以下がより好ましく、40mol%以下がさらに好ましく、5~45mol%が好ましく、15~42mol%がより好ましく、20~40mol%がさらに好ましい、<33>~<40>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<42>前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、エステルアミド樹脂、ウレタン樹脂からなる群より選ばれる1種以上が好ましく、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種以上がより好ましい、<33>~<41>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<43>前記ポリエステル樹脂は、前記ジカルボン酸モノマーユニットA、及びジオールモノマーユニットを有するポリエステル樹脂である、<33>~<42>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<44>前記ポリエステル樹脂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ジカルボン酸モノマーユニットaの物質量の割合は、10mol%以上が好ましく、20mol%以上がより好ましく、70mol%以下が好ましく、65mol%以下がより好ましく、60mol%以下がさらに好ましく、40mol%以下がよりさらに好ましく、27mol%以下がよりさらに好ましい、<33>~<43>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<45>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ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合は、30mol%以上が好ましく、35mol%以上がより好ましく、40mol%以上がさらに好ましく、65mol%以上がよりさらに好ましく、73mol%以上がよりさらに好ましく、90mol%以下が好ましく、80mol%以下がより好ましい、<33>~<44>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<46>前記ポリエステル樹脂は、以下の一般式(II)及び(III)で示される、<33>~<45>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
Figure 0007148301000025
(前記一般式(II)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000026
(前記一般式(III)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、ランダム結合がより好ましい。)
<47>前記ポリアミド樹脂は、前記ジカルボン酸モノマーユニットA、及びジアミンモノマーユニットを有する、<33>~<46>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<48>前記ポリアミド樹脂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ジカルボン酸モノマーユニットaの物質量の割合は、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%以上がさらに好ましく、10mol%以上がよりさらに好ましく、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%以下がさらに好ましく、20mol%以下がよりさらに好ましく、15mol%以下がよりさらに好ましく、10mol%以下がよりさらに好ましく、8mol%以下がよりさらに好ましい、<33>~<47>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<49>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ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合は、10mol%以上が好ましく、20mol%以上がより好ましく、30mol%以上がさらに好ましく、35mol%以上がよりさらに好ましく、40mol%以上がよりさらに好ましく、42mol%以上がよりさらに好ましく、47.5mol%以下が好ましく、45mol%以下がより好ましく、42mol%以下がさらに好ましく、40mol%以下がよりさらに好ましい、<33>~<48>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<50>前記ポリアミド樹脂は下記一般式(IV)~(IX)で示される、<33>~<49>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
Figure 0007148301000027
(前記一般式(IV)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000028
(前記一般式(V)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000029
(前記一般式(VI)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000030
(前記一般式(VII)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000031
(前記一般式(VIII)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、ランダム結合がより好ましい。)
Figure 0007148301000032
(前記一般式(IX)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、ランダム結合がより好ましい。)
<51>前記熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、3000以上が好ましく、10000以上がより好ましく、16000以上がさらに好ましく、70000以下が好ましく、50000以下がより好ましく、40000以下がさらに好ましく、35000以下がよりさらに好ましい、<33>~<50>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<52>前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上であり、60℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、80℃以上がさらに好ましく、250℃以下であり、220℃以下が好ましく、180℃以下がより好ましく、160℃以下がさらに好ましく、140℃以下がよりさらに好ましく、120℃以下がよりさらに好まし、<33>~<51>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<53>前記熱可塑性樹脂組成物中の前記熱可塑性樹脂の含有量は、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましい、<33>~<52>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<54>前記一般式(I)中、Xn+は、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、亜鉛イオン、又はホスホニウムイオンを示し、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、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンが好ましく、ナトリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンがより好ましく、リチウムイオン、又はホスホニウムイオンがさらに好ましく、ホスホニウムイオンがよりさらに好ましく、ホスホニウムイオンの中でも、テトラアルキルホスホニウムイオンが好ましく、テトラブチルホスホニウムイオンがより好ましい、<33>~<53>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<55>前記有機塩化合物の前記熱可塑性樹脂に対する質量比が、0.5以上が好ましく、2以上がより好ましく、6以上がさらに好ましく、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、15以下がさらに好ましい、<33>~<54>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<56>前記有機塩化合物のアルキルスルホン酸イオン(R-SO )の物質量(mol)と、前記熱可塑性樹脂のスルホン酸基の物質量(mol)とスルホン酸塩基の物質量(mol)との合計の比(前記有機塩化合物のアルキルスルホン酸イオンの物質量/前記熱可塑性樹脂のスルホン酸基の物質量とスルホン酸塩基の物質量の合計)が、0.005以上が好ましく、0.01以上がより好ましく、0.02以上がさらに好ましく、0.03以上がよりさらに好ましく、0.35以下が好ましく、0.25以下がより好ましく、0.2以下さらに好ましい、<33>~<55>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<57>前記熱可塑性樹脂組成物は、前記熱可塑性樹脂の全モノマーユニットの物質量の合計に対する、前記ジカルボン酸モノマーユニットa、前記ジカルボン酸モノマーユニットB、前記ジオールモノマーユニット、及び有機塩化合物の割合は、前記ジカルボン酸モノマーユニットaが10~30mol%、前記ジカルボン酸モノマーユニットBが20~40mol%、前記ジオールモノマーユニットが40~60mol%、有機塩化合物が0.05mol%~2mol%が好ましい、、<33>~<56>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<58><33>~<57>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を含有する、三次元造形用可溶性材料。
<59>前記三次元造形用可溶性材料のガラス転移温度は、60℃以上がより好ましく、70℃以上がさらに好ましく、80℃以上がよりさらに好ましく、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、<58>に記載の三次元造形用可用性材料。
<60>前記三次元造形用可溶性材料の形状は、フィラメント状が好ましい、<58>又は<59>に記載の三次元造形用可用性材料。
<61>前記フィラメントの直径は、0.5mm以上が好ましく、1.0mm以上がより好ましく、3.0mm以下が好ましく、2.0mm以下がより好ましく、1.8mm以下がさらに好ましい、<58>~<60>のいずれかに記載の三次元造形用可用性材料。
<62>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、及び当該三次元物体前駆体を中性水に接触させ、サポート材を除去するサポート材除去工程を有する熱溶融積層方式による三次元物体の製造方法であって、前記サポート材の材料が、<58>~<61>のいずれかに記載の三次元造形用可用性材料である、三次元物体の製造方法。
<63>前記三次元物体の材料である造形材は、ABS樹脂、PP樹脂、ASA樹脂、PS樹脂、HIPS樹脂、PVC樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びポリフェニルスルフォン樹脂等の熱可塑性樹脂が好ましく、ABS樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリアミド樹脂からなる群より選ばれる1種以上がより好ましく、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリアミド樹脂からなる群より選ばれる1種以上がさらに好ましい、<62>に記載の三次元物体の製造方法。
<64>前記三次元物体前駆体を得る工程に使用するサポート材のガラス転移温度は、(使用する造形材のガラス転移温度-20℃)~(使用する造形材のガラス転移温度+20℃)が好ましく、(使用する造形材のガラス転移温度-15℃)~(使用する造形材のガラス転移温度+15℃)がさらに好ましい、<62>又は<63>に記載の三次元物体の製造方法。
<65>前記三次元物体前駆体を中性水に浸漬し、前記サポート材を溶解させて除去するサポート材除去工程を含む、<62>~<63>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<66>前記中性水が、水溶性有機溶媒を含む、<62>~<63>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<67>前記水溶性有機溶媒が、メタノール、エタノール、2-プロパノールなどの低級アルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのグリコールエーテル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類が好ましい、<62>~<66>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<66>前記中性水中の前記水溶性有機溶媒の含有量が、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましく、3質量%以上がさらに好ましく、また、50%質量以下が好ましく、40%質量以下が好ましく、30%質量以下が好ましく、20%質量以下が好ましい、<62>~<65>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<67>前記中性水の使用量が、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質量倍以下がさらに好ましく、100質量倍以下がよりさらに好ましい、<62>~<66>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<66>前記三次元造形用可溶性材料を中性水に接触させる時間が、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分以下がさらに好ましい、<62>~<65>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<67>前記三次元造形用可溶性材料に接触させる中性水の温度が、15℃以上が好ましく、25℃以上がより好ましく、30℃以上がさらに好ましく、40℃以上がよりさらに好ましく、85℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましく、60℃以下がさらに好ましい、<62>~<66>のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。
<68>熱溶融積層方式の3Dプリンタによって三次元物体を製造する際に、当該三次元物体を支持するサポート材であって、前記サポート材の原料が、<58>~<61>のいずれかに記載の前記三次元造形用可溶性材料である、サポート材。
<69><33>~<57>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の、三次元造形用可溶性材料としての使用。
〔実施例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(東京化成工業社製、一級)97.7g、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム(和光純薬工業社製)40.6g、エチレングリコール(和光純薬工業社製、特級)76.7g、チタンテトラブトキシド(東京化成工業社製、一級)82mg、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製、特級)506mgを仕込み、常圧、窒素雰囲気下、撹拌しながらマントルヒータで1時間かけて外温140℃から260℃まで昇温し、その温度で6.5時間撹拌してエステル交換反応を行った。その後、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩(竹本油脂社製、商品名エレカットS-418)6.89gを添加し、15分間撹拌した。その後、30分間かけて外温260から290℃まで昇温し、同時に常圧から5.3kPaまで減圧し、そのまま1時間半反応を行った後、常圧に戻してサンプリングした(サンプルP1)。800Paで30分間撹拌しながら反応を行った後、常圧に戻してサンプリングした(サンプルP2)。常圧で15分間かけて外温290℃から295℃まで昇温した後、420Paで15分間撹拌しながら反応を行い、常圧に戻してサンプリングした(サンプルP3)。15分間かけて470Paから100Paまで徐々に減圧度を増しながら撹拌して反応を行い、常圧に戻して熱可塑性樹脂組成物1を得た(サンプルP4)。
〔比較例1〕
ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウムを使用しない以外は、実施例1と同様にして熱可塑性樹脂組成物2(ポリエステル樹脂)を得た。比較例1における実施例1のサンプルP1に対応するサンプルをサンプルP5、実施例1のサンプルP2に対応するサンプルをサンプルP6、実施例1のサンプルP3に対応するサンプルをサンプルP7、実施例1のサンプルP4に対応するサンプルをサンプルP8とした。
[実施例2]
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(東京化成工業社製、一級)23.7g、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム(和光純薬工業社製)52.1g、エチレングリコール(和光純薬工業社製、特級)22.4g、チタンテトラブトキシド(東京化成工業社製、一級)26mg、ビスフェノキシエタノールフルオレン(大阪ガスケミカル社製)117.3g、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製、特級)866mgを仕込み、常圧、窒素雰囲気下、撹拌しながらマントルヒータで1時間10分かけて外温180℃から260℃まで昇温し、その温度で4時間20分撹拌してエステル交換反応を行った。ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩(竹本油脂社製、商品名エレカットS-418)8.80gを添加し、45分間撹拌した。その後、1時間半かけて外温260から290℃まで昇温した。さらに、35分間かけて300℃まで昇温し、同時に常圧から1.3kPaまで減圧して反応を行った後、サンプリングした(サンプルP9)。20分間かけて305℃から310まで昇温し、同時に常圧から1.3kPaまで減圧して反応を行った後、サンプリングした(サンプルP10)。315℃まで昇温した後、25分間かけて1kPaから60Paまで徐々に減圧度を増しながら撹拌して反応を行い、熱可塑性樹脂組成物3を得た(サンプルP11)。
[実施例3]
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(東京化成工業社製、一級)23.7g、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム(和光純薬工業社製)52.1g、エチレングリコール(和光純薬工業社製、特級)22.4g、チタンテトラブトキシド(東京化成工業社製、一級)26mg、ビスフェノキシエタノールフルオレン(大阪ガスケミカル社製)117.3g、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製、特級)866mgを仕込み、常圧、窒素雰囲気下、撹拌しながらマントルヒータで1時間かけて外温180℃から260℃まで昇温し、その温度で4時間撹拌してエステル交換反応を行った。ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩(竹本油脂社製、商品名エレカットS-418)17.6gを添加し、25分間撹拌した。その後、1時間5分かけて外温260℃から290℃まで昇温し、10分間撹拌した。さらに、35分間かけて300℃まで昇温し、同時に常圧から1.3kPaまで減圧して反応を行った後、サンプリングした(サンプルP12)。20分間かけて305℃から310まで昇温し、同時に常圧から1.3kPaまで減圧して反応を行った後、サンプリングした(サンプルP13)。315℃まで昇温した後、25分間かけて1.4kPaから140Paまで徐々に減圧度を増しながら撹拌して反応を行った後、サンプリングした(サンプルP14)。さらに、315℃、76Paで25分間反応を行い、熱可塑性樹脂組成物4を得た(サンプルP15)。
[比較例2]
ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウムを使用しない以外は、実施例2と同様にして熱可塑性樹脂組成物5(ポリエステル樹脂)を得た。比較例2における実施例2のサンプルP9に対応するサンプルをサンプルP16、実施例2のサンプルP10に対応するサンプルをサンプルP17、実施例2のサンプルP11に対応するサンプルをサンプルP18とした。
実施例1、実施例2、実施例3、比較例1及び比較例2の原料仕込み比を表1に示す。表1中、NPDM(モル比)は熱可塑性樹脂の原料中の2,6-ナフタレンジカルボン酸ジメチルの割合(モル比)、SID(モル比)は熱可塑性樹脂の原料中の5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウムの割合(モル比)、EG(モル比)は熱可塑性樹脂の原料中のエチレングリコールの割合(モル比)、BPEF(モル比)は熱可塑性樹脂の原料中のビスフェノキシエタノールフルオレンの割合(モル比)を意味する。
Figure 0007148301000033
<評価方法>
〔ポリエステル化反応の撹拌機消費電力〕
実施例1及び比較例1における攪拌機の消費電力を消費電力測定器サンワサプライ社製TAP-TST8を用いて、経時的にモニターした。
〔熱可塑性樹脂組成物の分析〕
[熱可塑性樹脂組成物の組成]
前記熱可塑性樹脂組成物1に含まれるポリエステル樹脂の組成はAgilent社製NMR、MR400を用いたプロトンNMR測定により求めることができる。
[熱可塑性樹脂中の親水性基の量]
熱可塑性樹脂組成物1中の親水性基(SO)の量(単位:mmol/g)は、前記方法により求めた熱可塑性樹脂組成物1の組成から求めることができる。
[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、サンプルP1~P18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
[ガラス転移温度]
260℃に加熱したホットプレートにポリイミドフィルムに挟んだサンプルを置き、上からスパチュラを押し付けて、厚さ約0.2mm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、サンプルP1~P18のガラス転移温度(℃)を求めた。
[重量平均分子量制御]
図1は前記方法により経時的に測定したポリエステル化反応の撹拌機消費電力の結果と、サンプルP1~P8の重量平均分子量の測定値をプロットしたグラフである。図1から反応系に有機塩化合物を添加して製造した場合は、有機塩化合物を用いなかった場合に比べて、重量平均分子量の制御が容易に行えていることがわかる。
〔溶解率〕
サンプルP1からP3、P5からP7については、サンプルをポリイミドフィルムに挟み、ハンマーで粉砕することにより、評価サンプルを調製した。サンプルP4、P8、P11、P15、及びP18については、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)することにより評価サンプルを調製した。サンプル粉末0.25gを50mLスクリュー管内の70℃のイオン交換水5gに分散させ、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、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1に示す。
溶解率(%)=(溶解前のポリマーの質量-溶け残ったポリマーの質量)/溶解前のポリマーの質量×100
サンプルP4及びP8については、2%BDG(ジエチレングリコールモノn-ブチルエーテル)水溶液でも評価を行った。また、P11、P15、及びP18については、2%BDG及び2%BzDG(ジエチレングリコールモノベンジルエーテル)水溶液でも評価を行った。表2、3から、反応系に有機塩化合物を添加して製造した場合は、有機塩化合物を用いなかった場合の同等分子量のサンプルに比べて中性水への溶解速度が向上していることがわかる。
〔色相〕
無色透明な50mLスクリュー管に固化したP1~P8のサンプルを3~6g、P11、P15、P18のサンプルを6~11g取り、目視により固体状態での色相を観察した。各サンプルの写真を図2~4に示す。図2中の1はサンプルP1、2はサンプルP2、3はサンプルP3、4はサンプルP4であり、図3中の5はサンプルP5、6はサンプルP6、7はサンプルP7、8はサンプルP8であり、図4中の11はサンプルP11、15はサンプルP15、18はサンプルP18である。図2中の1~4の色の変化と、図3中の5~8の色の変化との対比、及び図4中の11、15の色相と、18の色相との対比から、有機塩化合物であるドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩を添加した実施例1は比較例1に比べて着色が抑制されていることがわかる。
実施例1~3、及び比較例1、2に係る評価結果をそれぞれ表2、3に示す。
Figure 0007148301000034
Figure 0007148301000035
〔実施例4〕
実施例1の熱可塑性樹脂組成物1を、キャピログラフ(東洋精機製作所社製 Capilograph 1D)を用いて、溶融温度180℃、押し出し速度10mm/minで直径2mm、長さ10mmのキャピラリーから押し出し、先端をピンセットではさみ、手で軽く引っ張りながら、直径1.5mmのフィラメントに加工した。その後、フィラメントをGenkei社製Atom 3D Printerに供給し、230℃のヒートノズルから押し出したところ、ノズルが閉塞することなく吐出することができ、溶融物も、直ちに固化することを確認した。このことから、熱可塑性樹脂1はサポート材の材料である三次元造形用可溶性材料として用いることができることが分かる。
<熱可塑性樹脂1の合成>
〔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(東京化成工業社製、一級)97.7g、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム(和光純薬工業社製)40.6g、エチレングリコール(和光純薬工業社製、特級)76.7g、チタンテトラブトキシド(東京化成工業社製、一級)82mg、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製、特級)506mgを仕込み、常圧、窒素雰囲気下、撹拌しながらマントルヒータで1時間かけて外温140℃から260℃まで昇温し、その温度で6.5時間撹拌してエステル交換反応を行った。その後、30分間かけて外温260から290℃まで昇温し、同時に常圧から5.3kPaまで減圧し、そのまま1時間半反応した。続いて、800Paで30分間撹拌しながら反応を行った。次に常圧で15分間かけて外温290℃から295℃まで昇温した後、420Paで15分間撹拌しながら反応した。更に15分間かけて470Paから100Paまで徐々に減圧度を増しながら撹拌して反応を行い、常圧に戻して熱可塑性樹脂1を得た。熱可塑性樹脂1の重量平均分子量は17800であり、ガラス転移温度は110℃であった。
<可溶性材料1~4の合成>
〔実施例5〕
合成例1で得られた熱可塑性樹脂1を98.7g、エレカットS-418(竹本油脂株式会社製:有機塩化合物:ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩)0.98gを減圧下60℃で乾燥後、溶融混練機(東洋精機製作所社製:Labo Plastmill 4C150)を用いて230℃、90r/min、10分間溶融混練を行い、黄色混合物である可溶性材料1を得た。また混練5分後の混練トルクの値で減粘効果について評価した。結果を表4に示す。有機塩化合物の熱可塑性樹脂のスルホン酸基に対するモル比は0.0172であった。
〔実施例6、7〕
合成例1で得られた熱可塑性樹脂1と、エレカットS-418(竹本油脂株式会社製:有機塩化合物:ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩)の使用量を表4の通り変更し、実施例5と同様にして、黄色混合物である可溶性材料2、3を得た。また混練5分後の混練トルクの値で減粘効果について評価した。結果を表4に示す。有機塩化合物の熱可塑性樹脂のスルホン酸基に対するモル比は、実施例6では0.0516、実施例7では0.086であった。
〔比較例3〕
合成例1で得られた熱可塑性樹脂1を100gを減圧下60℃で乾燥後、溶融混練機(東洋精機製作所社製:Labo Plastmill 4C150)を用いて230℃、90r/min、10分間溶融混練を行い、黄色混合物である可溶性材料4を得た。また混練5分後の混練トルクの値で減粘効果について評価した。結果を表4に示す。
[フィラメントの製造]
前記可溶性材料1~4をそれぞれ細かく砕いたサンプル片を、キャピログラフ(東洋精機製作所社製:Capilograph 1D)を用いて、溶融温度210℃、押し出し速度10mm/minで直径2.0mm、長さ10mmのキャピラリーから押し出し、先端をピンセットではさみ、手で軽く引っ張りながら、直径2.1mmのフィラメントに加工した。
<フィラメントの分析>
〔ガラス転移温度〕
前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度の分析方法と同様に行った。評価結果を表4に示す。
〔フィラメントの溶解時間〕
容量1Lのビーカーに水を1L入れ、マグネットスターラーで300rpmで撹拌しながらヒーターで70℃まで加熱した。そこに上部から、キャピログラフで成形した樹脂フィラメント(直径約2.1mm、長さ13cm)を吊るして浸漬させ、フィラメントが溶解して切れるまでの時間を測定した。評価結果を表4に示す。
Figure 0007148301000036

Claims (2)

  1. ジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットAを有し、当該ジカルボン酸モノマーユニットA中、スルホン酸基及び/又はスルホン酸塩基を有する芳香族ジカルボン酸成分から誘導されるジカルボン酸モノマーユニットaの割合が16mol%以上であり、全モノマーユニットの物質量の合計に対する前記ジカルボン酸モノマーユニットaの物質量の割合が8mol%以上45mol%以下であるポリエステル樹脂を含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
    下記一般式(I)で示される有機塩化合物を混合する工程、
    前記ジカルボン酸成分とジオール成分とを反応させて反応生成物を得る工程、及び
    前記有機塩化合物の存在下で前記反応生成物を重縮合反応させる工程を有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
    (R-SO n+ (I)
    (前記一般式(I)中、Rは置換基を有していてもよい炭素数1~30の炭化水素基を示し、nは1又は2の数を示し、nが1のとき、Xn+はナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、又はホスホニウムイオンを示し、nが2のとき、Xn+はマグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、又は亜鉛イオンを示す。)
  2. 前記有機塩化合物を、前記ジカルボン酸モノマーユニットaの合計に対してモル比で0.005以上添加する請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11939480B2 (en) * 2018-10-10 2024-03-26 Stratasys, Inc. Water dispersible sulfonated thermoplastic copolymer for use in additive manufacturing
JP7493993B2 (ja) * 2019-04-26 2024-06-03 花王株式会社 印刷用水溶性樹脂
WO2021049481A1 (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 花王株式会社 樹脂組成物
JP7491793B2 (ja) 2019-09-19 2024-05-28 花王株式会社 電子写真用トナー
US20230183482A1 (en) * 2020-06-03 2023-06-15 Kao Corporation Water-dispersible resin composition
JP7491777B2 (ja) 2020-08-28 2024-05-28 花王株式会社 トナー
CN113351827B (zh) * 2021-05-24 2022-08-05 西安交通大学 一种基于间接增材制造的金属基超材料制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003003058A (ja) 2001-06-26 2003-01-08 Takemoto Oil & Fat Co Ltd 熱可塑性樹脂用帯電防止剤組成物及び帯電防止性熱可塑性樹脂組成物
JP2003034748A (ja) 2001-07-24 2003-02-07 Takemoto Oil & Fat Co Ltd 熱可塑性樹脂用帯電防止剤組成物及び帯電防止性熱可塑性樹脂組成物
JP2006022232A (ja) 2004-07-09 2006-01-26 Teijin Chem Ltd ポリエステル組成物
WO2016125860A1 (ja) 2015-02-06 2016-08-11 花王株式会社 三次元造形用可溶性材料
WO2017022637A1 (ja) 2015-08-05 2017-02-09 リケンテクノス株式会社 制電性樹脂組成物

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57124729A (en) 1981-01-27 1982-08-03 Unitika Ltd Photosensitive resin composition
JP2727623B2 (ja) * 1989-02-09 1998-03-11 東レ株式会社 共重合ポリエステル組成物
JPH0741552A (ja) 1993-07-27 1995-02-10 Asahi Chem Ind Co Ltd 改質ポリエステルの製造方法
FR2720400B1 (fr) 1994-05-30 1996-06-28 Rhone Poulenc Chimie Nouveaux polyesters sulfones et leur utilisation comme agent anti-salissure dans les compositions détergentes, de rinçage, d'adoucissage et de traitement des textiles.
US6228923B1 (en) 1997-04-02 2001-05-08 Stratasys, Inc. Water soluble rapid prototyping support and mold material
US7754807B2 (en) 1999-04-20 2010-07-13 Stratasys, Inc. Soluble material and process for three-dimensional modeling
JP4302998B2 (ja) * 2002-09-27 2009-07-29 帝人化成株式会社 帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物
US10150854B2 (en) * 2014-04-23 2018-12-11 Teijin Limited Polycarbonate resin composition
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
KR102064816B1 (ko) * 2015-06-19 2020-01-10 스트래터시스,인코포레이티드 적층 제조에 사용되는 수계 분산형 중합체
US10640642B2 (en) * 2015-11-04 2020-05-05 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Method for producing resin composition

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003003058A (ja) 2001-06-26 2003-01-08 Takemoto Oil & Fat Co Ltd 熱可塑性樹脂用帯電防止剤組成物及び帯電防止性熱可塑性樹脂組成物
JP2003034748A (ja) 2001-07-24 2003-02-07 Takemoto Oil & Fat Co Ltd 熱可塑性樹脂用帯電防止剤組成物及び帯電防止性熱可塑性樹脂組成物
JP2006022232A (ja) 2004-07-09 2006-01-26 Teijin Chem Ltd ポリエステル組成物
WO2016125860A1 (ja) 2015-02-06 2016-08-11 花王株式会社 三次元造形用可溶性材料
WO2017022637A1 (ja) 2015-08-05 2017-02-09 リケンテクノス株式会社 制電性樹脂組成物

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