WO2018150599A1

WO2018150599A1 - フィラメント及びその製造方法

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Publication number: WO2018150599A1
Application number: PCT/JP2017/019093
Authority: WO
Inventors: 堀田秀敏; 青木一夫; 田鍋史生
Original assignee: ホッティーポリマー株式会社
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-08-23
Also published as: KR102310229B1; US20190358904A1; CN110312610A; JP2018130871A; KR20190115015A; JP7064826B2

Abstract

[課題]立体造形品に任意の硬度を与えることができ、かつ、搬送中に折れ曲がることのないフィラメント及びその製造方法を提供することなど。 [解決手段]本発明では、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置によって印刷される印刷物の原料として用いられるフィラメントとして、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを含有させて構成した。

Description

フィラメント及びその製造方法

　本発明は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置によって印刷される印刷物の原料として用いられるフィラメント及びその製造方法に関する。

　従来、試作品や治具等の立体造形品の作成には３次元印刷装置が利用されている。３次元印刷装置は３Ｄプリンターとも称され、３次元印刷装置はコンピュータ上に取り込まれた立体図面データに従って樹脂等の原材料によって立体造形品を作成することができる。

　立体造形品を形成する方法には種々の方法があり、その１つに熱溶解積層法（ＦＤＭ）が存在する。熱溶解積層法（ＦＤＭ）は、熱可塑性樹脂等の原料フィラメントをヘッドに設けられたヒーターにより加熱溶解しながらノズルから吐出し、ノズルを例えば平面方向に稼動させて立体造形品の第一層を形成し、次に第一層の上面に第二層、第三層というように積層させていくことにより立体造形品を得る方法である。
　熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３次元印刷装置は、レーザーや粉末焼結による造形法を利用した３次元印刷装置と比べて安価であり広く普及している。

　このような従来の熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３次元印刷装置にあっては、例えば、ＡＢＳ樹脂やポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）樹脂といった、ショアＡ硬度が大きい硬質樹脂であって、比較的低可塑化温度の樹脂からなるフィラメントを用いて立体造形物を印刷していた。

　原料のフィラメントとして硬質フィラメントよりもショアＡ硬度が小さい軟質フィラメントを用いて印刷することができれば、柔軟性を必要とする部品等の成形品の製作が可能となり利用範囲はさらに広がる。

　しかし、一般的な熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３次元印刷装置の原料フィラメントとして軟質フィラメントを用いると、フィラメント自体の剛性がないため、ヘッドまでの搬送過程又はヘッド内においてフィラメントが折れ曲がって搬送不能になる、いわゆるジャミングという現象が発生してしまうという不具合があった。
　従来、軟質フィラメントを使用することが出来る熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３次元印刷装置も存在したが、軟質フィラメントの専用機となり汎用性がなく且つ高価となるため、手軽に使用するには不向きであった。

　ところで、３次元印刷装置は供給を受けたフィラメントを送り出し用のローラーで挟持して吐出用ヘッドまで搬送し、ヘッド部ヒーターで熱溶解しノズル部から吐出して立体造形物を形成していく。このフィラメントの断面形状が楕円やその他の偏った形状であると、上記ローラーとの接点に作用する挟持力などが強くなったり弱くなったりして、フィラメントが折れたり或いは送り出せなくなるという搬送不良を引き起こす。
　従って、フィラメントは、その長さ方向の広い範囲に亘って断面の形状が真円に近いほど好ましい。

　また、フィラメントの搬送不良は、ヘッド部ノズルからの吐出ムラや吐出エラーとなって現れ、コンピュータ上に取り込まれた立体図面データの再現精度に関係する。

　上述のフィラメントに求められる技術的要求により、原料であるフィラメントに立体的な造形という目的を超えた付加機能（例えば、香りや防塵効果）を付与して造形品の付加価値を高め利用範囲を広げることは困難である。

　一般に上記付加機能を与える添加剤（以下、機能剤）は、純粋に立体造形の目的で開発されたポリ乳酸樹脂製のフィラメントなどにとって目的外の異物だからである。

　その結果、付加機能を持つフィラメントは、これを持たない（例えばポリ乳酸樹脂のみの）フィラメントと比べて断面形状が不均一なものになり、搬送の不良や再現精度の低下をもたらす可能性がある。

　従って、３次元印刷装置内においてフィラメントの良好な送り出しを可能とし、かつ、立体造形品に形状外の機能、例えば、香りを付与できるフィラメントが従来より要請されている。

特表第２０１６－５０１１３７号公報

　本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、搬送中に折れ曲がることのないフィラメント及びその製造方法を提供することを課題とする。

　また、本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、３次元印刷装置内においてフィラメントの良好な送り出しを可能とし、かつ、立体造形品に形状外の機能を付与できるフィラメントを提供することを課題とする。

　[用語の説明]
　以下で使用する「ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）樹脂」は、乳酸をエステル結合によって重合して生成する合成樹脂である。可塑化温度が１７０℃でショアＡ硬度が１００以上である。
　ショアＡ硬度は、ＪＩＳ　Ｋ　７２１５（プラスチック）、又はＪＩＳ　Ｋ　６２５３（加硫ゴム及び熱可塑性ゴム）に規定された方法においてタイプＡデュロメータを用いて測定される硬度である。樹脂やゴムにおける硬質及び軟質の定義は種々のものがあるが、ここではショアＡ硬度が９５以上のものを硬質、ショアＡ硬度が９５以下のものを軟質と呼ぶこととする。

　「熱可塑性エラストマー」は、オレフィン系エラストマー及びスチレン系エラストマーを含む概念である。
　オレフィン系エラストマーとは、ポリプロピレンの中にポリエチレン－ポリプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）を微分散させた熱可塑性エラストマーであり、常温でゴムのような柔軟性と復元性とを備えると共に、大きな摩擦係数を有し、一般の樹脂と同様に成形加工のできる合成樹脂である。
　スチレン系エラストマーとは、ポリスチレンとポリエチレン－ポリブチレンとをブロック共重合させた熱可塑性エラストマーであり、ポリスチレンのドメインが物理架橋点となり架橋ゴムの架橋点に相当する役割を果たすため、弾性体としての性質を示す。一方で、１４０～２３０℃の射出または押出成形可能な温度になるとポリスチレン部分もポリエチレン・ポリブチレンの部分も共に溶融され、熱可塑性樹脂としての流動特性を示す。

　「オレフィン系樹脂」は、オレフィン系エラストマーを含む概念であり、「スチレン系樹脂」は、スチレン系エラストマーを含む概念である。
　「可塑剤」は、熱可塑性合成樹脂に加えて柔軟性や対候性を改良するための添加薬品類の総称である。
　「鉱物油」は、鉱油とも呼ばれ、石油（原油）、天然ガス、石炭など地下資源由来の炭化水素化合物もしくは不純物をも含んだ混合物の総称である。一般的には、鉱物油は、パラフィン系オイル、ナフテン系オイルまたは高級脂肪酸のいずれかに分類される。

　請求項１に記載の発明にあっては、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置によって印刷される印刷物の原料として用いられるフィラメントであって、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとを含有することを特徴とする。

　請求項２に記載の発明にあっては、前記熱可塑性エラストマーは、スチレン系樹脂と、鉱物油系可塑剤とを含有することを特徴とする。

　請求項３に記載の発明にあっては、前記熱可塑性エラストマーは、オレフィン系樹脂と、鉱物油系可塑剤とを含有することを特徴とする。

　請求項４に記載の発明にあっては、前記ポリ乳酸樹脂と前記熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部から１重量部：１０重量部までの任意の割合で含有することを特徴とする。

　請求項５に記載の発明にあっては、前記熱可塑性エラストマーは、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で１０：９０から７０：３０までの任意の割合で含有することを特徴とする。

　請求項６に記載の発明にあっては、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置によって印刷される印刷物の原料として用いられるフィラメントの製造方法であって、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとを合計１００重量％となるように混合し、加熱して溶解し、押出成形によりフィラメントを製造することを特徴とする。

　請求項７に記載の発明にあっては、前記熱可塑性エラストマーは、スチレン系樹脂と、鉱物油系可塑剤とを含有することを特徴とする。

　請求項８に記載の発明にあっては、前記熱可塑性エラストマーは、オレフィン系樹脂と、鉱物油系可塑剤とを含有することを特徴とする。

　請求項９に記載の発明にあっては、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置によって印刷される印刷物の原料として用いられるフィラメントの製造方法であって、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを混ぜて混合物を作成する混合工程と、得られた混合物を押出成形によりフィラメントに成形する成形工程とを備えることを特徴とする。

　請求項１０に記載の発明にあっては、前記混合工程で、前記ポリ乳酸樹脂と前記熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部から１重量部：１０重量部となるように混合することを特徴とする。

　請求項１１に記載の発明にあっては、前記混合工程に先立って、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で１０：９０から７０：３０となるように調整して熱可塑性エラストマーを作成する熱可塑性エラストマー作成工程を備えることを特徴とする。

　請求項１２に記載の発明にあっては、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用して立体的な造形を行う３次元印刷装置で用いられ、立体造形物の原料となるフィラメントであって、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとを８５重量％：１５重量％から１重量％：９９重量％までの任意の割合で含有することを特徴とする。

　請求項１３に記載の発明にあっては、前記ポリ乳酸樹脂とオレフィン系樹脂とを６０重量％：４０重量％から３０重量％：７０重量％までの任意の割合で含有することを特徴とする。

　請求項１４に記載の発明にあっては、前記ポリ乳酸樹脂とスチレン系樹脂とを６０重量％：４０重量％から３０重量％：７０重量％までの任意の割合で含有することを特徴とする。

　請求項１５に記載の発明にあっては、前記熱可塑性エラストマーは、鉱物油系可塑剤を４０重量％から７０重量％の任意の割合で含有することを特徴とする。

　請求項１６に記載の発明にあっては、前記ポリ乳酸樹脂及び前記熱可塑性エラストマーの混合物と、前記立体造形物に対して形状以外の性質を与える機能剤とが混合して成ることを特徴とする。

　請求項１７に記載の発明にあっては、前記機能剤を２０重量％以下の任意の割合で混合されることを特徴とする。

　請求項１８に記載の発明にあっては、前記機能剤は、植物精油、潤滑油、芳香族エステル、又はパラベンのうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする。

　請求項１～３に記載の発明によれば、硬度の大きいポリ乳酸樹脂と硬度の小さい熱可塑性エラストマーの割合によって、ポリ乳酸樹脂の硬度と熱可塑性エラストマーの硬度の間で、硬度を連続的に変化させることができるフィラメントを実現できる。ここで、ポリ乳酸樹脂の可塑化温度と熱可塑性エラストマーの可塑化温度は略同じであり、かつ、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーの割合にかかわらず、ほぼ一定の可塑化温度を示す。従って、本発明に係るフィラメントにおいて、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーが同時均等に熱溶解しうる。

　従って、請求項１～３に記載の発明によれば、立体造形品に任意の硬度を与えることができ、かつ、搬送中に折れ曲がることのないフィラメントを提供することが出来る。

　請求項４及び５に記載の発明によれば、立体造形品に柔軟性を与えることができ、かつ、搬送中に折れ曲がることのないフィラメントを提供することができる。

　請求項６～８に記載のフィラメントの製造方法にあっては、硬度の大きいポリ乳酸樹脂と硬度の小さい熱可塑性エラストマーとが任意の割合で混合されたフィラメントが押出成形により製造されるので、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとの割合によって、ポリ乳酸樹脂の硬度と熱可塑性エラストマーの硬度との間の任意の硬度を有するフィラメントを製造することができる。
　また、請求項６～８に記載のフィラメントの製造方法にあっては、ポリ乳酸樹脂の可塑化温度が熱可塑性エラストマーの可塑化温度とほぼ同じであるので、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとの割合にかかわらず、ほぼ一定の可塑化温度を示すフィラメントを製造することができる。

　従って、請求項６～８に記載の発明によれば、立体造形品に任意の硬度を与えることができ、かつ、搬送中に折れ曲がることのない硬度を有するフィラメントの製造方法を提供することができる。

　請求項９及び１０に記載の発明によれば、立体造形品に柔軟性を与えることができ、かつ、搬送中に折れ曲がることのないフィラメントの製造方法を提供することができる。

　また、請求項６～１１に記載のフィラメントの製造方法にあっては、フィラメントを押出成形により製造することによって、成形されたフィラメントは押出方向には変形しにくく、押出方向と直交する方向には変形しやすいという異方性を有している。

　従って、請求項６～１１に記載のフィラメントの製造方法により成形されたフィラメントを熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３次元印刷装置の原料フィラメントとして用いた場合には、ヘッドまでの搬送方向がフィラメントの押出方向と一致するため、ヘッドまでの搬送方向に対してフィラメントが剛性を有する。

　その結果、ヘッドまでの搬送過程又はヘッド内においてフィラメントが折れ曲がって搬送不能になる、いわゆるジャミングという現象が発生する、という事態を防止することができる。

　また、一般に３次元印刷装置においてフィラメントを搬送する際には、溝部を有するドライブギアとローラーとにより挟持しながら繰り出して搬送する。
　この際、請求項６～１１に記載のフィラメントの製造方法により成形されたフィラメントを熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３次元印刷装置の原料フィラメントとして用いた場合には、ドライブギアとローラーとにより挟持された際に、フィラメントがドライブギアの溝部に強く押し付けられるが、押し付けられる方向は、フィラメントの押出方向と直交する方向であるため、上記のようにフィラメントが変形しやすい。

　その結果、フィラメントがドライブギアの溝部に合わせて変形し、ドライブギアの溝部に噛み合うことによって、フィラメントの滑りが防止される。
　従って、ドライブギアによりフィラメントを確実に搬送することができ、長時間に亘って安定して立体造形物を印刷するこができる。

　請求項１２～１５に記載のフィラメントにあっては、ポリ乳酸と熱可塑性エラストマーとを所定の割合で含有することで、ポリ乳酸から成るフィラメントと比較し、フィラメントの断面形状のムラを抑えやすくなる。

　その結果、フィラメントの断面形状を真円に近づけることが容易となり、３次元印刷装置内でフィラメントとフィラメントを挟持して送り出すローラーとの接点に作用する挟持力が安定し、搬送不良が低減する。また、フィラメントの搬送不良が低減するため、ヘッド部ノズルからの吐出ムラが低減しコンピュータ上に取り込まれた立体図面データの再現精度を高めることができる。

　また、ポリ乳酸と熱可塑性エラストマーを上記重量比で組合わせることにより、例えばＳＲＯＰＥ（登録商標）などの機能剤を含有させたとしても断面形状を真円に近づけることが容易なフィラメントを実現できる。

　従って、３次元印刷装置内においてフィラメントの良好な送り出しを可能とし、かつ、立体造形品に形状外の機能を付与できるフィラメントを提供することができる。

　請求項１６及び１７に記載のフィラメントにあっては、請求項１２の効果を発揮しつつ、立体造形品に対して形状以外の性質を与えることができ、立体造形品の用途価値が広がる。

　ＳＲＯＰＥ（登録商標）は、エマルジョンの構造で存在する有効成分を有しているため、有効成分がエマルジョンの構造を持たない機能剤と比べて有効成分の放出が穏やかに進む。

　請求項１８に記載のフィラメントにあっては、立体造形品に対して芳香、防塵、防虫、防カビ、又は抗菌の効果を付与できる。

図１は本発明に係る第１実施形態のフィラメントにおいて、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとを合計１００重量％となるように混合させた場合に熱可塑性エラストマーの含有率とショアＡ硬度との関係を示すグラフである。図２（ａ）は本発明に係る第１実施形態のフィラメントと同一の条件にて押出成形したシート試料において、伸びと引張強度との関係を示すグラフ、（ｂ）は、（ａ）のグラフにおいて、伸びが０％～２００％の範囲を拡大したグラフである。図３は図２（ａ）及び（ｂ）の測定に用いたシート試料の平面図である。図４（ａ）は本発明に係る第１実施形態のフィラメントと同一の条件にて押出成形したシート試料の斜視図、（ｂ）は、（ａ）のシート試料を走査型電子顕微鏡にて観察した垂直方向断面図、（ｃ）は、（ｂ）の模式図、（ｄ）は、（ａ）のシート試料を走査型電子顕微鏡にて観察した流れ方向断面図、（ｅ）は、（ｄ）の模式図である。図５は本発明に係る第２実施形態のフィラメントが使用される３次元印刷装置のヘッド部におけるフィラメント搬送機構を示す図である。図６は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの断面真円度測定の説明図であり、（ａ）は測定装置、（ｂ）は測定方法を示す図である。図７は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの比較例１の断面真円度測定の結果を示す図である。図８は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの比較例２の断面真円度測定の結果を示す図である。図９は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの比較例３の断面真円度測定の結果を示す図である。図１０は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの実施例１の断面真円度測定の結果を示す図である。図１１は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの実施例２の断面真円度測定の結果を示す図である。図１２は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの実施例３の断面真円度測定の結果を示す図である。図１３は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの実施例４の断面真円度測定の結果を示す図である。図１４は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの実施例５の断面真円度測定の結果を示す図である。図１５は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの実施例６の断面真円度測定の結果を示す図である。図１６は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの実施例７の断面真円度測定の結果を示す図である。図１７は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの実施例８の断面真円度測定の結果を示す図である。図１８は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの実施例９の断面真円度測定の結果を示す図である。図１９は本発明に係る第３実施形態のフィラメントの実施例１０の断面真円度測定の結果を示す図である。図２０は本発明に係る第３実施形態の比較例１～比較例３及び実施例１～実施例１０の断面真円度測定の結果をまとめた図である。

（第１実施形態）
　本発明に係るフィラメント及びフィラメントの製造方法を第１実施形態及び実施例に基づき詳細に説明する。
［フィラメントの製造工程］
　本実施の形態に係るフィラメントは、一般的な押出成形機により製造される。
　具体的には、６５φ押出機を用いている。シリンダー温度は、ダイス１５０～１８０℃、計量部１６０～２００℃、圧縮部１６０～２００℃、供給部１５０～１８０℃である。
　また、限界温度は２４０℃、冷却水槽内の冷却水の温度は８～１５℃、ダイ・サイザー間距離２～５ｃｍ、引き落とし率０．８７～０．９２、サイジング方式はドライバキュームである。
　本実施の形態に係るフィラメントにあっては、ポリ乳酸樹脂（Ａ）のペレットと熱可塑性エラストマー（Ｂ）のペレットとを合計１００重量％となるように混合した後に、押出成形機の注入口に混合したペレットを入れ、加熱しながらスクリューを回転させ樹脂を溶融させながら送り出し、先端の金型より、押し出して冷却水槽にて冷却・固化させて、直径１．７５ｍｍのフィラメントとして製造する。

[３次元印刷装置]
　本実施の形態に係る３次元印刷装置は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用しており、データ処理部と前記データ処理部より供給される制御信号に基づいて３次元印刷を行う印刷部とから構成されている。
　前記印刷部は、ヒーター部とノズル部とを備えたヘッド部を有し、前記ヘッド部は、原料フィラメントを前記ノズル部へ供給するドライブギアと、ローラーとを有している。前記ドライブギアには、溝部が設けられている。
　本実施の形態に係る３次元印刷装置にあっては、原料フィラメントを前記ドライブギアと前記ローラーとにより挟持しながら繰り出して前記ヘッド部へと搬送し、前記ヒーター部によって溶解されたフィラメントが前記ノズル部から吐出されて印刷物が形成されるように構成されている。

［原材料］
　Ａ：ポリ乳酸樹脂
　本実施形態におけるポリ乳酸樹脂（Ａ）は、純度が重量比で７０％以上（３０％以下の添加剤を含む）であり、可塑化温度は１７０℃である。特に、ポリ乳酸樹脂（Ａ）の純度が重量比で９５％以上（５％以下の添加剤を含む）であると、以下で述べるフィラメントの特徴及び作用効果の再現性が良好となる。
　また、本発明におけるポリ乳酸樹脂（Ａ）は、Ｄ体含有量が１．０モル％以下であるか、または、Ｄ体含有量が９９．０モル％以上であることが好ましい。特に、０．１～０．６モル％であるか、または、９９．４～９９．９モル％であることが好ましい。
　Ｄ体含有量がこの範囲内であることにより、結晶性能に優れるため、成形性に優れる（成形サイクルが短くなる）とともに、得られる成形体は耐熱性が向上したものとなる。

　Ｂ：熱可塑性エラストマー
　本発明における熱可塑性エラストマー（Ｂ）は、スチレン系樹脂（Ｃ）と鉱物油系可塑剤（Ｄ）とを含有する。具体的には、（Ｃ）成分と（Ｄ）成分との重量混合比が、（Ｃ）成分／（Ｄ）成分＝２５／７５～３０／７０であり、可塑化温度は１００～１７０℃である。

　Ｃ：スチレン系樹脂
　本発明におけるスチレン系樹脂は、ハードセグメントであるポリスチレンブロックと、ソフトセグメントである共役ジエン重合体ブロックとを有し、低温では加硫ゴム状物性を示し、加熱状態では加熱溶融して流動性を示す。該スチレン系エラストマーとしては、スチレン－ブタジエン－スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン－イソプレン－スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン－エチレン／ブチレン－スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン－エチレン／プロピレン－スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、部分水添スチレン－エチレン／ブチレン－スチレンブロック共重合体（部分水添ＳＥＢＳ）、スチレン・（エチレン－エチレン／プロピレン）－スチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）等が例示される。望ましいスチレン系エラストマーはＳＥＢＳ、ＳＥＥＰＳである。ＳＥＢＳやＳＥＥＰＳを使用すると、透明性が向上しかつ優れた滑り止め性が得られる。
　本発明におけるスチレン系エラストマーの質量平均分子量は１０万以上２０万以下の範囲でなければならない。質量平均分子量が１０万未満では、引張り強さ、引張り破断伸び等の機械的強度が悪くなり、質量平均分子量が２０万を超えると、透明性が悪くなる。

　Ｄ：鉱物油系可塑剤
　本発明においては、熱可塑性エラストマーにおける可塑剤として、鉱物油系可塑剤を用いている。本発明にあっては、公知のパラフィン系オイル、ナフテン系オイル等の鉱物油を用いることができるが、その中でも、スチレン系エラストマーに対する相溶性が良好なパラフィンを主成分とした精製石油パラフィン系炭化水素油である鉱物油を用いるのが好ましい。

　本発明に係る製造方法に基づき、ポリ乳酸樹脂（Ａ）と熱可塑性エラストマー（Ｂ）との割合を変化させ、熱可塑性エラストマーの含有率の異なるフィラメントを製造した。なお、本実施の形態にかかるフィラメント及びフィラメントの製造方法は、以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることができる。

［製造例１］＜フィラメント（１）の調製＞
　本実施の形態に係るフィラメント（１）にあっては、ポリ乳酸樹脂（Ａ）のペレットを１０重量部に対して、熱可塑性エラストマー（Ｂ）のペレットを１重量部の割合（熱可塑性エラストマー含有率９．１％）で混合した後に、押出成形により製造したフィラメントである。

［製造例２］＜フィラメント（２）の製造＞
　本実施の形態に係るフィラメント（２）にあっては、ポリ乳酸樹脂（Ａ）のペレットを２重量部に対して、熱可塑性エラストマー（Ｂ）のペレットを１重量部の割合（熱可塑性エラストマー含有率３３．３％）で混合した後に、押出成形により製造したフィラメントである。

［製造例３］＜フィラメント（３）の製造＞
　本実施の形態に係るフィラメント（３）にあっては、ポリ乳酸樹脂（Ａ）のペレットを１重量部に対して、熱可塑性エラストマー（Ｂ）のペレットを１重量部の割合（熱可塑性エラストマー含有率５０％）で混合した後に、押出成形により製造したフィラメントである。

［製造例４］＜フィラメント（４）の製造＞
　本実施の形態に係るフィラメント（４）にあっては、ポリ乳酸樹脂（Ａ）のペレットを１重量部に対して、熱可塑性エラストマー（Ｂ）のペレットを２重量部の割合（熱可塑性エラストマー含有率６６．７％）で混合した後に、押出成形により製造したフィラメントである。

［製造例５］＜フィラメント（５）の製造＞
　本実施の形態に係るフィラメント（５）にあっては、ポリ乳酸樹脂（Ａ）のペレットを１０重量部に対して、熱可塑性エラストマー（Ｂ）のペレットを１重量部の割合（熱可塑性エラストマー含有率９０．９％）で混合した後に、押出成形により製造したフィラメントである。

［製造例６～１０］＜シート試料（１）～（５）の製造＞
　本実施の形態に係るシート試料（１）～（５）にあっては、ポリ乳酸樹脂（Ａ）と熱可塑性エラストマー（Ｂ）との割合が、夫々、前記フィラメント（１）～（５）と同一であって、押出成形により製造したシート試料である。

［製造例１１］＜シート試料（６）の製造＞
　本実施の形態に係るシート試料（６）にあっては、ポリ乳酸樹脂（Ａ）のペレットを３重量部に対して、熱可塑性エラストマー（Ｂ）のペレットを７重量部の割合（熱可塑性エラストマー含有率７０％）で混合した後に、押出成形により製造したシート試料である。

［比較例１］＜フィラメント（６）＞
　本実施の形態に係るフィラメント（６）にあっては、ポリ乳酸樹脂（Ａ）のペレットのみ（熱可塑性エラストマー含有率０％）を押出成形により製造したフィラメントである。

［比較例２］＜フィラメント（７）＞
　本実施の形態に係るフィラメント（７）にあっては、熱可塑性エラストマー（Ｂ）のペレットのみ（熱可塑性エラストマー含有率１００％）を押出成形により製造したフィラメントである。

［比較例３］＜シート試料（７）＞
　本実施の形態に係るシート試料（７）にあっては、ポリ乳酸樹脂（Ａ）のペレットのみ（熱可塑性エラストマー含有率０％）を押出成形により製造したシート試料である。

［比較例４］＜シート試料（８）＞
　本実施の形態に係るシート試料（８）にあっては、熱可塑性エラストマー（Ｂ）のペレットのみ（熱可塑性エラストマー含有率１００％）を押出成形により製造したシート試料である。

＜試験＞
［試験要領］

Ａ　硬度（シート試料（１）～（５）、（７）～（８））
　ショアＡ硬度は、ＪＩＳ　Ｋ　７２１５（プラスチック）に準拠して測定した。具体的には、試験片の厚みは５ｍｍであって、押出成形でシートから打ち抜き加工を行って作製した。試験温度は２３℃、試験装置は島津製作所（株）製の島津デュロメータＡである。
　ショアＡ硬度が２０以下の場合には、ショアＥ硬度をＪＩＳ　Ｋ　６２５３（加硫ゴム及び熱可塑性ゴム）に準拠して、島津製作所（株）製の島津デュロメータＥを用いて測定した。その他の条件はショアＡ硬度の測定と同じである。

Ｂ　引張強度及び伸び（シート試料（６））
　ＪＩＳ　Ｋ　６２５１：２０１０に準拠して測定した。具体的には、試験片の厚みは２ｍｍであって、押出成形シートから打ち抜き加工を行って、ダンベル状３号形の形状に作製した（図３）。
　引張速度は５００ｍｍ／分、試験温度は２３℃、使用試験機は、東洋精機社製ストログラフＶ１０－Ｄである。

Ｃ　顕微鏡像（シート試料（６））
　走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定した。

Ｄ　可塑化温度（フィラメント（１）～（７））
　Ｄｕ　Ｐｏｎｔ社製　熱示差分析計９９０型を使用し、昇温２０℃／分で測定し、融解ピークをもとめた。融解温度が明確に観測されない場合には、微量融点測定装置（柳本製作所製）を用い、ポリマーが軟化して流動を始めた温度（軟化点）を可塑化温度とした。５回測定し、その平均値を求めた。

Ｅ　３次元印刷装置による印刷（フィラメント（１）～（２）、（６））
ヒーター部の設定温度：２３０℃
加工速度（ヘッド速度）：２０～４０ｍｍ／ｓ
積層高（印刷ピッチ）：０．１ｍｍ
　連続印刷時間：印刷所要時間として３０分～２時間程度かかる立体印刷物を複数回に亘って印刷した。

[規則26に基づく補充 31.07.2017]　
［試験結果］
Ａ　硬度（シート試料（１）～（５）、（７）～（８））
　表１は、本実施の形態に係るフィラメントと同じ押出成形によって作成したシート試料（１）～（５）、（７）～（８）において、熱可塑性エラストマーの含有率とショアＡ硬度との関係を示す表である。

　また、図１は、本実施の形態に係るフィラメントにおいて、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとを合計１００重量％となるように混合させた場合に熱可塑性エラストマーの含有率とショアＡ硬度との関係を示すグラフであり、表１のデータを測定誤差±５としてプロットしたものである。
　表１及び図１に示すように、熱可塑性エラストマーの含有率を高くすると、ショアＡ硬度は低下していくことがわかった。

Ｂ　引張強度及び伸び（シート試料（５））
図２（ａ）は、本実施の形態に係るフィラメントと同一の条件にて押出成形したシート試料において、伸びと引張強度との関係を示すグラフ、（ｂ）は、（ａ）のグラフにおいて、伸びが０％～２００％の範囲を拡大したグラフである。

図３は、図２（ａ）及び（ｂ）の測定に用いたシート試料の平面図である。図３に示すように、押出方向と平行な方向を流れ方向（ＭＤ：Ｍａｃｈｉｎｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）、押出方向に対して垂直な方向を垂直方向（ＴＤ：Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と定義する。また、伸びと引張強度は、シートの厚さ方向についても参考値として測定した。

　図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るシート試料にあっては、流れ方向に対して１．２５ＭＰａを加えたところで初めて伸び始め、２．２２ＭＰａを超えたところで破断した。

　一方、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るシート試料にあっては、垂直方向に対して０．１ＭＰａを加えたところから伸び始め、１ＭＰａを超えたところで伸びきる結果となった。

　以上より、本実施の形態に係るシート試料にあっては、押出方向と平行な方向には伸びにくく（変形しにくく）、押出方向と垂直な方向には伸びやすい（変形しやすい）という異方性を有していることがわかった。
　なお、図２（ａ）に示すように、シートの厚さ方向に対しても、垂直方向と同様の伸び及び引張強度を示すことから、本実験結果は試料の形状に依存するものではないといえる。実際に同様の押出成形によって製造したフィラメントにおいても、同様の異方性を有している。

図４（ａ）は、本実施の形態に係るフィラメントと同一の条件にて押出成形したシート試料の斜視図、（ｂ）は、（ａ）のシート試料を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察した垂直方向断面図（２００倍）、（ｃ）は、（ｂ）の模式図、（ｄ）は、（ａ）のシート試料を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察した流れ方向断面図（２００倍）、（ｅ）は、（ｄ）の模式図である。

　図４（ａ）に示すように、図３と同様、押出方向と平行な方向を流れ方向（ＭＤ：Ｍａｃｈｉｎｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）、押出方向に対して垂直な方向を垂直方向（ＴＤ：Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と定義する。

　図４（ｂ）及び（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）に示すように、本実施の形態に係るシート試料にあっては、ポリ乳酸（ＰＬＡ）樹脂の分子鎖が押出方向に平行に配向していることがわかる。

　すなわち、図２（ａ）及び（ｂ）に示す結果と、図４（ｂ）及び（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）に示す結果とにより、ポリ乳酸樹脂の分子鎖が配向する、押出方向と平行な方向には伸びにくく（変形しにくく）、ポリ乳酸樹脂の分子鎖が配向していない、押出方向と垂直な方向には伸びやすい（変形しやすい）という異方性を有していることがわかった。

　従って、前記した本実施の形態に係るシート試料の変形に対する異方性は、押出成形によってポリ乳酸樹脂の分子鎖が配向することに起因するものであると判断される。

　なお、本実施の形態に係るシート試料の変形に対する異方性がポリ乳酸樹脂の分子鎖配向に起因するものであることから、熱可塑性エラストマーの種類にかかわらず、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとを混合し、加熱して溶解し、押出成形して製造したフィラメント、又は、シート試料であれば、同様の異方性を発現するものと推察される。

[規則26に基づく補充 31.07.2017]　
Ｄ　可塑化温度（フィラメント（１）～（７））
　表２は、本実施の形態に係るフィラメント（１）～（７）の可塑化温度を測定した結果である。

　表２に示すように、ポリ乳酸樹脂のみのフィラメント（６）が１７０℃である以外は、フィラメント（１）～（５）、及び（７）は、いずれも１００℃で軟化が始まり、１７０℃で融解した。

　本実施の形態に係るフィラメントにあっては、熱可塑性エラストマーの含有率が高くなるにつれて、１００℃において軟化する割合は増えていったが、フィラメントが完全に融解するのは１７０℃であった。

　前記のように、ポリ乳酸樹脂の可塑化温度が１７０℃、熱可塑性エラストマーの可塑化温度が１００～１７０℃であることから、本実施の形態に係るフィラメントにあっては、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとが十分に分散して存在していると判断される。

Ｅ　３次元印刷装置（フィラメント（１）～（３）、（６））
　本実施の形態に係るフィラメント（１）～（３）、（６）を使用した印刷試験では、印刷所要時間として３０分～２時間程度かかる立体印刷物を１００個以上印刷したが、いずれのフィラメントにおいても、ヘッドまでの搬送過程又はヘッド内において、フィラメントが折れ曲がって搬送不能になる、いわゆるジャミングという現象が発生することはなく、これに起因するフィラメントの供給不良や成形不良はなかった。

　なお、本実施の形態に係る３次元印刷装置にあっては、ヒーター部を２３０℃に設定することによって、熱可塑性エラストマーの含有率の異なるフィラメント（１）～（３）、（６）を用いた場合であっても、ヒーター部の設定を変化させることなく使用することができた。

　また、表１に示すように、本実施の形態に係るフィラメント（２）及び（３）は、夫々、ショアＡ硬度が８５～９５及び７５～８５相当の軟質フィラメントであるが、これらの軟質フィラメントを用いて印刷ができたことから、柔軟性を必要とする部品等の成形品の製作が可能となった。

　また、２種類の材料を同時に使用できるディアルヘッドタイプの３次元印刷装置において、本実施の形態に係るフィラメントを目的物を支持するためのサポート材として使用した場合には、支持物としての十分な強度を有すると共に、目的物からサポート材を簡単に剥離することができることがわかった。

[作用・効果]
　以上のように、本実施の形態に係るフィラメントにあっては、硬度の大きいポリ乳酸と硬度の小さい熱可塑性エラストマーとを含有するので、表１及び図１に示すように、ポリ乳酸と熱可塑性エラストマーとの割合によって、硬度を連続的に変化させることができる。

　一方で、表２に示すように、本実施の形態に係るフィラメントにあっては、ポリ乳酸の可塑化温度が熱可塑性エラストマーの可塑化温度とほぼ同じであるので、ポリ乳酸と熱可塑性エラストマーとの割合にかかわらず、ほぼ一定の可塑化温度を示す。

　従って、可塑化温度がほぼ一定でありながら、ポリ乳酸の硬度と熱可塑性エラストマーの硬度との間の任意の硬度を有するフィラメントを提供することができる。

　その結果、ポリ乳酸と熱可塑性エラストマーとを含有するフィラメントにおいて、硬度の大きいポリ乳酸を一定の割合以上含むものについては、一般的な熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３次元印刷装置の原料フィラメントとして、ヒーターによって溶解しうる可塑化温度と、搬送中に折れ曲がることのない一定以上の硬度との２つの条件を満たすフィラメントを提供することができる。

　また、表１及び図１に示すように、本実施の形態に係るフィラメントの製造方法にあっては、硬度の大きいポリ乳酸樹脂と硬度の小さい熱可塑性エラストマーとが任意の割合で混合されたフィラメントが押出成形により製造されるので、ポリ乳酸と熱可塑性エラストマーとの割合によって、ポリ乳酸の硬度と熱可塑性エラストマーの硬度との間の任意の硬度を有するフィラメントに成形することができる。

　一方で、表２に示すように、本実施の形態に係るフィラメントの製造方法にあっては、ポリ乳酸の可塑化温度が熱可塑性エラストマーの可塑化温度とほぼ同じであるので、ポリ乳酸と熱可塑性エラストマーとの割合にかかわらず、ほぼ一定の可塑化温度を示すフィラメントに成形することができる。

　その結果、可塑化温度がほぼ一定でありながら、ポリ乳酸の硬度と熱可塑性エラストマーの硬度との間の任意の硬度を有するフィラメントを成形することができるフィラメントの製造方法を提供することができる。

　また、本実施の形態に係るフィラメントの製造方法にあっては、フィラメントを押出成形により製造することによって、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、成形されたフィラメントは押出方向には変形しにくく、押出方向と直交する方向には変形しやすいという異方性を有している。

　従って、本実施の形態に係るフィラメントの製造方法により成形されたフィラメントを熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３次元印刷装置の原料フィラメントとして用いた場合には、ヘッドまでの搬送方向がフィラメントの押出方向と一致するため、ヘッドまでの搬送方向に対してフィラメントが剛性を有する。

　その結果、ヘッドまでの搬送過程、又は、ヘッド内においてフィラメントが折れ曲がって搬送不能になる、いわゆるジャミングという現象が発生してしまうという事態を防止することができる。

　また、一般に３次元印刷装置においてフィラメントを搬送する際には、溝部を有するドライブギアとローラーとにより挟持しながら繰り出して搬送する。

　この際、本実施の形態に係るフィラメントの製造方法により成形されたフィラメントを熱溶解積層法（ＦＤＭ）の３次元印刷装置の原料フィラメントとして用いた場合には、ドライブギアとローラーとにより挟持された際に、フィラメントがドライブギアの溝部に強く押し付けられるが、押し付けられる方向は、フィラメントの押出方向と直交する方向であるため、前記のようにフィラメントが変形しやすい。

　その結果、フィラメントがドライブギアの溝部に合わせて変形し、ドライブギアの溝部に噛み合うことによって、フィラメントの滑りを防止することができる。

　従って、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置において、本実施の形態に係るフィラメントを用いれば、長時間に亘って安定的に立体造形物を印刷することができる。
　その結果、本実施の形態に係るフィラメントによって、柔軟性のある大型の立体造形品や精度の高い立体造形品を得ることができる。
（第２実施形態）
　本発明に係るフィラメント及びフィラメントの製造方法を第２実施形態及び実施例に基づき詳細に説明する。

　本実施形態のフィラメントは、基本構成として熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置によって印刷される印刷物の原料として用いられるフィラメントであり、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを含有するフィラメントである。

　また、本実施形態のフィラメントの製造方法は、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを混ぜて混合物を作成する混合工程と、得られた混合物を押出成形によりフィラメントに成形する成形工程とを備え、混合工程に先立って、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で所定の割合に調整して熱可塑性エラストマーを作成する熱可塑性エラストマー作成工程を備えている。

［フィラメントの製造工程］
　本実施形態に係るフィラメントは、一般的な押出成形機を用いて製造される。
　押出成形機は、６５φ押出機を用いている。押出成形機のシリンダー温度は、押出部位の金型（ダイス）で１５０～１８０℃、計量部１６０～２００℃、圧縮部１６０～２００℃、供給部１５０～１８０℃である。

　また、限界温度は２４０℃、冷却水槽内の冷却水の温度は８～１５℃、ダイ・サイザー間距離２～５ｃｍ、引き落とし率０．８７～０．９２、サイジング方式はドライバキュームである。

　本実施形態に係るフィラメントにあっては、ポリ乳酸樹脂（Ａ）のペレットと熱可塑性エラストマー（Ｂ）のペレットとを合計１００重量％となるように混合した後に、押出成形機の注入口に混合したペレットを入れ、加熱しながらスクリューを回転させ樹脂を溶融させながら送り出し、先端の金型より、押し出して冷却水槽にて冷却・固化させて、直径１．７５ｍｍのフィラメントとして製造する。

[３次元印刷装置]
　本実施形態のフィラメントが適用される３次元印刷装置は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用する装置であり、データ処理部とこのデータ処理部より供給される制御信号に基づいて３次元印刷を行う印刷部を備えた装置である。

　印刷部は、ヒーター部とノズル部を備えたヘッド部を有し、このヘッド部は、原料フィラメントをノズル部へ供給するドライブギア及びローラーを有している。このドライブギアには溝部が設けられている。

　この３次元印刷装置にあっては、原料フィラメントは、ドライブギアとローラーで挟持されて繰り出され、上記のヘッド部に搬送されてヒーター部にて溶解される。そして、溶解されたフィラメントがノズル部から吐出され、印刷物として立体的に積層されていく。

＜原材料＞
[ポリ乳酸樹脂]
　本実施形態に係るポリ乳酸樹脂は、純度が重量比で７０％以上（３０％以下の添加剤を含む）であり、可塑化温度は１７０℃である。また、本発明におけるポリ乳酸樹脂は、Ｄ体含有量が１．０モル％以下であるか、または、Ｄ体含有量が９９．０モル％以上であることが好ましい。特に、０．１～０．６モル％であるか、または、９９．４～９９．９モル％であることが好ましい。
　Ｄ体含有量がこの範囲内であることにより、結晶性能に優れるため、成形性に優れる（成形サイクルが短くなる）とともに、得られる成形体は耐熱性が向上したものとなる。

[熱可塑性エラストマー]
　本実施形態に係る熱可塑性エラストマーは、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を含有する。具体的には、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤の重量混合比が、２０：８０～６０／４０であり、可塑化温度は１００～１７０℃である。

[オレフィン系樹脂]
　オレフィン系樹脂は、１つの二重結合を有する鎖状炭化水素であり、結晶化度により物性が変化する。オレフィン系樹脂として、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）がある。オレフィン系樹脂は、一般的に比重が小さく、耐薬品性が良く、射出流動性も優れている。オレフィン系エラストマーは、一般にハードセグメントとしてポリプロピレン、ソフトセグメントとしてエチレンプロピレンゴムからなる。

[鉱物油系可塑剤]
　本実施形態においては、熱可塑性エラストマーにおける可塑剤として、鉱物油系可塑剤を用いている。本実施形態にあっては、公知のパラフィン系オイル、ナフテン系オイル等の鉱物油を用いることができるが、その中でも、相溶性が良好なパラフィンを主成分とした精製石油パラフィン系炭化水素油である鉱物油を用いるのが好ましい。

　以下、フィラメント及びその製造方法の実施例を示す。

[実施例１]
　実施例１のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で２０：８０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例２]
　実施例２のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で２０：８０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを２重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例３]
　実施例３のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で２０：８０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例４]
　実施例４のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で２０：８０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：２重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例５]
　実施例５のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で２０：８０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：１０重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

＜比較例１＞
　比較例１のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で２０：８０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程を省いて、熱可塑性エラストマーのみで構成したフィラメントである。

[実施例６]
　実施例６のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で３０：７０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例７]
　実施例７のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で３０：７０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを２重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例８]
　実施例８のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で３０：７０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例９]
　実施例９のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で３０：７０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：２重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例１０]
　実施例５のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で３０：７０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：１０重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

＜比較例２＞
　比較例２のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で３０：７０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程を省いて、熱可塑性エラストマーのみで構成したフィラメントである。

[実施例１１]
　実施例１１のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で４０：６０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例１２]
　実施例１２のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で４０：６０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを２重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例１３]
　実施例１３のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で４０：６０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例１４]
　実施例１４のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で４０：６０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：２重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例１５]
　実施例１５のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で４０：６０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：１０重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

＜比較例３＞
　比較例３のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で４０：６０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程を省いて、熱可塑性エラストマーのみで構成したフィラメントである。

[実施例１６]
　実施例１６のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で５０：５０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例１７]
　実施例１７のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で５０：５０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを２重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例１８]
　実施例１８のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で５０：５０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例１９]
　実施例１９のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で５０：５０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：２重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例２０]
　実施例２０のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で５０：５０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：１０重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

＜比較例４＞
　比較例４のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で５０：５０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程を省いて、熱可塑性エラストマーのみで構成したフィラメントである。

[実施例２１]
　実施例２１のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で６０：４０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例２２]
　実施例２２のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で６０：４０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを２重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例２３]
　実施例２３のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で６０：４０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：１重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例２４]
　実施例２４のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で６０：４０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：２重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

[実施例２５]
　実施例２５のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で６０：４０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程で、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１重量部：１０重量部となるように混合して得られたフィラメントである。

＜比較例５＞
　比較例５のフィラメントは、熱可塑性エラストマー作成工程で、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で６０：４０となるように含有させて熱可塑性エラストマーを作成し、混合工程を省いて、熱可塑性エラストマーのみで構成したフィラメントである。

　表３は、実施例１～実施例２５、比較例１～比較例５、及び参考例１のフィラメントのショアＡ硬度及び可塑化温度（℃）の測定値、ならびに、押出可否及び造形可否の実験結果を示したものである。

[規則26に基づく補充 31.07.2017]　

　表３の「ショアＡ硬度」は、ＪＩＳ　Ｋ　７２１５（プラスチック）に準拠して測定した。具体的には、試験片は、厚みは５ｍｍであって、押出成形で得られた実施例１～２５のフィラメントと同じ成分を含むシート試料を打ち抜き加工して作製した。試験温度は２３℃、試験装置は島津製作所（株）製の島津デュロメータＡである。
　表３の「ショアＥ硬度」は、ＪＩＳ　Ｋ　６２５３（加硫ゴム及び熱可塑性ゴム）に準拠して、島津製作所（株）製の島津デュロメータＥを用いて測定した。その他の条件は、ショアＡ硬度の測定と同じである。

　表３の「可塑化温度」は、材料が元の形状に戻らなくなる温度であり、成形用の材料であるフィラメントが熱により溶融化する温度である。

　表３に示すように、参考例として示したポリ乳酸樹脂のみのフィラメントの可塑化温度は、１７０℃である。実施例１～２５及び比較例１～５のフィラメントは、いずれも１００℃で軟化が始まり、１７０℃で融解（可塑化）した。
　各実施例及び各比較例のフィラメントにあっては、熱可塑性エラストマーの含有率が高くなるにつれて、１００℃において軟化する割合は増えていったが、フィラメントが完全に融解するのは１７０℃であった。

　ポリ乳酸樹脂の可塑化温度は１７０℃であり、熱可塑性エラストマーの可塑化温度は１００～１７０℃である。従って、各実施例のフィラメントに含まれるポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーが１７０℃或いはそれに近い温度で実用的観点から十分に分散し、フィラメントの硬度の均一性が図られる。

　表３の「押出可否」は、押出成形機から押出すことができ且つ線状のフィラメントの形状を保持し巻き取り可能なフィラメントを製造できるか否かの判定である。
　判定「○」は、広く流通する一般の押出成形装置を適用して、フィラメントを押出成形できることを示す。
　判定「△」は、押出成形装置に対して、上記の各実施例のフィラメントに特化した構成を付加することにより、フィラメントを製造できることを示す。
　判定「?」は、押出成形装置に関する現在の技術水準では、フィラメントを製造できないことを示す。

　表３の「造形可否」は、３次元印刷装置のヘッド部からフィラメントが良好に射出され且つ造形物を作製できるか否かの判定である。
　判定「○」は、広く流通する一般の３次元印刷装置を適用して、造形物を作製できることを示す。
　判定「△」は、３次元印刷装置に対して、上記の各実施例のフィラメントに特化した構成を付加することにより、造形物を作製できることを示す。
　判定「?」は、３次元印刷装置に関する現在の技術水準では、造形物を作製できないことを示す。

　以下、表３の「造形可否」について、具体的に説明する。
　図５は３次元印刷装置のヘッド部におけるフィラメント搬送機構を示す図である。３次元印刷装置のヘッド部１０において、フィラメント２０はローラー１１とドライブギア１２により挟持される。
　ローラー１１及びドライブギア１２が回転すると、フィラメント２０はヒーター部１３に案内されて加熱溶融され、ノズル１４に向かって搬送され、ノズル１４の図示しない開口から射出される。符号２２は、フィラメント２０の溶解後の射出方向を示す。

　符号１１ａはローラー１１の回転方向であり、符号１２ａはドライブギア１２の回転方向を示す。また、符号１１ｂは、ローラー１２に作用する規制力であってローラー１１をドライブギア１２に向かって押す力である。また、符号１２ｂは、ドライブギア１２に作用する規制力であってドライブギア１２をローラー１１に向かって押す力である。フィラメント２０は、ローラー１１とドライブギア１２が互いに接触するような規制力１１ｂと規制力１２ａにより確実に挟持される。

　フィラメント２０は、ローラー１１とドライブギア１２により確実に挟持されるが、その反面、フィラメント２０のショアＡ硬度が低下すると、ローラー１１とドライブギア１２による挟持によって軸方向（射出方向２２の方向）と直交する方向の変形・潰れの程度が大きくなる。そうすると、フィラメント２０の重要区域２１で折れ曲がり又はちぎれて、ノズル１４へ搬送できなくなり、結果として造形物を作製できなくなる。「造形可否」＝「?」は、このよう理由により造形物を作製できないフィラメントであることを示す。

[実験の条件]
ヒーター部１３の温度：２３０℃
加工速度（ヘッド速度）：２０～４０ｍｍ／ｓ
積層高（印刷ピッチ＝１層当たりの厚さ寸法）：０．１ｍｍ
造形（積層印刷）の内容：３０分～２時間程度を要する造形を複数回行った。

　上記の実験の条件に基づいて得られた実施例１～２５、比較例１～５のフィラメントのショアＡ硬度、押出可否、及び造形可否を表３に示す。

（効果）
　以下、表３に示す実験結果に基づき、各実施例のフィラメントの効果を述べる。
　実施例１～２５のフィラメントは、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置によって印刷される印刷物の原料として用いられるフィラメントであって、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを含有している。

　各実施例のフィラメントは、硬度の大きいポリ乳酸樹脂と硬度の小さい熱可塑性エラストマーとを含有するので、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーの割合によって、硬度を連続的に変化させることができる。
　また、表３に示すように、参考例のポリ乳酸樹脂の可塑化温度は１７０℃であり、各実施例のフィラメントの可塑化温度は１７０℃（１００℃で可塑化開始～１７０℃で完全可塑化）である。また、各実施例のフィラメントの可塑化温度は、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーの割合にかかわらず、ほぼ一定である。

　つまり、各実施例のフィラメントは、ポリ乳酸樹脂の硬度と熱可塑性エラストマーの硬度の間の任意の硬度を有し、かつ、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーが同時均等に可塑化（熱溶解）しうる。
　従って、各実施例のフィラメントによれば、立体造形品に任意の硬度を与えることができ、かつ、搬送中に折れ曲がることのない硬度を有するフィラメントを提供することができる。

　特に、熱可塑性エラストマーがオレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で２０：８０から６０：４０の範囲で含有し、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部から１重量部：１０重量部までの範囲で含有する実施例１～２５のフィラメントは、「造形可否」＝「○」又は「△」であり、広く流通する一般の３次元印刷装置を適用して、又は、フィラメントに特化した構成を付加することにより、造形物を作製することができる。

　更に、熱可塑性エラストマーがオレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で２０：８０から６０：４０の範囲で含有し、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部から１重量部：１重量部までの範囲で含有する実施例１～３、６～８、１１～１４、１６～１８、２１～２３のフィラメントは、「造形可否」＝「○」であり、広く流通する一般の３次元印刷装置を適用して造形物を作製することができる。

　また、熱可塑性エラストマーがオレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で５０：５０から６０：４０の範囲で含有し、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部から１重量部：１０重量部までの範囲で含有する実施例１６～２５のフィラメントも同様に、「造形可否」＝「○」であり、広く流通する一般の３次元印刷装置を適用して造形物を作製することができる。

　表３の実験結果の範囲外であるオレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤の重量混合比６０：４０よりも鉱物油系可塑剤が少ない成分比（例えば、同重量混合比９９：１）についても、少なくともポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーが１０重量部：１重量部から１重量部：１０重量部の範囲内であれば、「造形可否」＝「○」となり、広く流通する一般の３次元印刷装置を適用して造形物を作製することができる。

　測定誤差などの影響を勘案すると、表３の実験結果の範囲外である成分比であっても、目的のフィラメントが存在しうると考えられる。例えば、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部から１重量部：１０重量部までの任意の割合で含有し、熱可塑性エラストマーは、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で１０：９０から７０：３０までの任意の割合で含有するものであれば、「造形可否」＝「○」又は「△」となり、少なくともフィラメントに特化した構成を付加することにより、造形物を作製することができるフィラメントになりうると考えられる。尚、表３の実験結果が示すように、実施例１～２５の「押出可否」は、全てについて「○」であった。

　表３の実験結果は、ポリ乳酸樹脂の純度が重量比で９０％以上のものである。しかし、表１の「押出可否」及び「造形可否」の判定は、ポリ乳酸樹脂の純度が重量比で７０％以上のものであれば、ほぼ変化しないことが確認された。従って、ポリ乳酸樹脂の純度は、重量比で７０％以上ものを用いることが好ましく、特に、ポリ乳酸樹脂の純度が重量比で９０％以上であれば、表３の実験結果を良好に再現できる。

　また、各実施例のフィラメントは、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを混ぜて混合物を作成する混合工程と、得られた混合物を押出成形によりフィラメントに成形する成形工程とを備え、混合工程に先立って、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で所定の割合に調整して熱可塑性エラストマーを作成する熱可塑性エラストマー作成工程を備えたフィラメントの製造方法により製造されたものである。

　各実施例のフィラメントは、フィラメントは押出成形を用いて製造されているため、製造されたフィラメントは押出方向や搬送方向には変形しにくく、搬送方向と直交する方向には変形しやすいという異方性を有するものとなる。
　各実施例のフィラメントは、搬送方向に変形しにくいため、折れ曲がって搬送不能になるというジャミング現象を防止できる。

　また、図５に示すように、各実施例のフィラメント（フィラメント２０）は、搬送方向と直交する方向は搬送方向と比べて変形しやすいため、ドライブギア１２の溝部に合わせて変形してドライブギア１２の溝部に良好に噛み合うようになって、確実に搬送される。
（第３実施形態）

　本発明に係るフィラメントを第３実施形態及び実施例に基づき詳細に説明する。
［フィラメントの製造工程］
　本実施形態に係るフィラメントは、一般的な押出成形機（図示せず）により製造される。
　例えば、６５φの押出機を用い、シリンダー温度はダイス１５０～１８０℃、計量部１６０～２００℃、圧縮部１６０～２００℃、供給部１５０～１８０℃である。

　本実施形態に係るフィラメントにあっては、ポリ乳酸樹脂のペレットと熱可塑性エラストマーのペレットとを合計１００重量％となるように混合した後に、押出成形機の注入口に混合したペレットを入れ、加熱しながらスクリューを回転させ樹脂を溶融させながら送り出し、先端の金型より、押し出して冷却水槽にて冷却・固化させて、直径１．７５ｍｍのフィラメントとして製造する。

[３次元印刷装置]
　本実施形態のフィラメントが適用される３次元印刷装置（図示せず）は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用しており、データ処理部とデータ処理部より供給される制御信号に基づいて３次元印刷を行う印刷部とを有して構成されている。

　印刷部は、ヒーター部とノズル部とを備えたヘッド部を有し、ヘッド部は原料フィラメントをノズル部へ供給するドライブギアとローラーを有し、ドライブギアには溝部が設けられている。

　本実施形態に係る３次元印刷装置にあっては、原料フィラメントをドライブギアとローラーにより挟持しながら繰り出してヘッド部へと搬送し、ヒーター部によって溶解されたフィラメントがノズル部から吐出されて印刷物が形成されるように構成されている。

［原材料］
　Ａ：ポリ乳酸樹脂
　本発明におけるポリ乳酸樹脂は、純度が重量比で７０％以上（３０％以下の添加剤を含む）であり、可塑化温度は１７０℃である。特に、ポリ乳酸樹脂の純度が重量比で９５％以上（５％以下の添加剤を含む）であると、以下で述べるフィラメントの特徴及び効果の再現性が良好となる。
　また、本発明におけるポリ乳酸樹脂）は、Ｄ体含有量が１．０モル％以下であるか、または、Ｄ体含有量が９９．０モル％以上であることが好ましい。特に、０．１～０．６モル％であるか、または、９９．４～９９．９モル％であることが好ましい。
　Ｄ体含有量がこの範囲内であることにより、結晶性能に優れるため、成形性に優れる（成形サイクルが短くなる）とともに、得られる成形体は耐熱性が向上したものとなる。

　＜熱可塑性エラストマー＞
　本発明における熱可塑性エラストマーは、オレフィン系樹脂又はスチレン系樹脂と鉱物油系可塑剤を含有する。具体的には、オレフィン系樹脂又はスチレン系樹脂と鉱物油系可塑剤の重量混合比（オレフィン系樹脂（又はスチレン系樹脂）：鉱物油系可塑剤）が、例えば、２５重量％：７５重量％～６０重量％：４０重量％であり、可塑化点（可塑化温度）は１００～１７０℃である。

　＜スチレン系樹脂＞
　本発明におけるスチレン系樹脂は、ハードセグメントであるポリスチレンブロックと、ソフトセグメントである共役ジエン重合体ブロックとを有し、低温では加硫ゴム状物性を示し、加熱状態では加熱溶融して流動性を示す。

スチレン系エラストマーとしては、スチレン－ブタジエン－スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン－イソプレン－スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン－エチレン／ブチレン－スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン－エチレン／プロピレン－スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、部分水添スチレン－エチレン／ブチレン－スチレンブロック共重合体（部分水添ＳＥＢＳ）、スチレン・（エチレン－エチレン／プロピレン）－スチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）等が例示される。ＳＥＢＳやＳＥＥＰＳを使用すると、透明性が向上しかつ優れた滑り止め性が得られる。

　＜鉱物油系可塑剤＞
　本発明においては、熱可塑性エラストマーにおける可塑剤として、鉱物油系可塑剤を用いている。本発明にあっては、公知のパラフィン系オイル、ナフテン系オイル等の鉱物油を用いることができるが、その中でも、スチレン系エラストマーに対する相溶性が良好なパラフィンを主成分とした精製石油パラフィン系炭化水素油である鉱物油を用いるのが好ましい。

　＜ＳＲＯＰＥ（登録商標）＞
　機能剤としてのＳＲＯＰＥ（登録商標）は、ＰＥ（ポリエチレン）ベースのＰＥ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）、及びＰＰ（ポリプロピレン）ベースのＰＰ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）の２種類を用意した。

　フィラメントとして下記の比較例１～３及び実施例１～１０を用意し、夫々、断面形状の真円度の測定を行った。

[比較例１]
　比較例１のフィラメントは、１００重量％のポリ乳酸樹脂の原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[比較例２]
　比較例２のフィラメントは、１００重量％のポリ乳酸樹脂の原料ペレットと、ＰＥ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）の機能剤ペレットとを重量比で９：１の割合で混合した機能性原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[比較例３]
　比較例２のフィラメントは、１００重量％のポリ乳酸樹脂の原料ペレットと、ＰＰ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）の機能剤ペレットとを重量比で９：１の割合で混合した機能性原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[実施例１]
　実施例１は、６０重量％のポリ乳酸樹脂と４０重量％のオレフィン系エラストマー（６０重量％の鉱物油系可塑剤を含有）を混合した原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[実施例２]
　実施例２は、５０重量％のポリ乳酸樹脂と５０重量％のスチレン系エラストマー（７０重量％の鉱物油系可塑剤を含有）を混合した原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[実施例３]
　実施例３は、５０重量％のポリ乳酸樹脂と５０重量％のスチレン系エラストマー（７０重量％の鉱物油系可塑剤を含有）を混合した原料ペレットと、ＰＥ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）とを重量比で９：１の割合で混合した機能性原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[実施例４]
　実施例４のフィラメントは、６０重量％のポリ乳酸樹脂と４０重量％のスチレン系エラストマー（７０重量％の鉱物油系可塑剤を含有）を混合した原料ペレットと、ＰＰ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）とを重量比で９：１の割合で混合した機能性原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[実施例５]
　実施例５のフィラメントは、６０重量％のポリ乳酸樹脂と４０重量％のオレフィン系エラストマー（６０重量％の鉱物油系可塑剤を含有）を混合した原料ペレットと、ＰＰ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）とを重量比で９：１の割合で混合した機能性原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[実施例６]
　実施例６のフィラメントは、３０重量％のポリ乳酸樹脂と７０重量％のオレフィン系エラストマー（６０重量％の鉱物油系可塑剤を含有）を混合した原料ペレットと、ＰＰ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）とを重量比で９：１の割合で混合した機能性原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[実施例７]
　[実施例７]のフィラメントは、４０重量％のポリ乳酸樹脂と６０重量％のオレフィン系エラストマー（６０重量％の鉱物油系可塑剤を含有）を混合した原料ペレットと、ＰＰ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）とを重量比で８：２の割合で混合した機能性原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[実施例８]
　[実施例８]のフィラメントは、４０重量％のポリ乳酸樹脂と６０重量％のスチレン系エラストマー（７０重量％の鉱物油系可塑剤を含有）を混合した原料ペレットと、ＰＥ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）とを重量比で９：１の割合で混合した機能性原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[実施例９]
　[実施例９]のフィラメントは、３０重量％のポリ乳酸樹脂と７０重量％のスチレン系エラストマー（７０重量％の鉱物油系可塑剤を含有）を混合した原料ペレットと、ＰＥ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）とを重量比で８：２の割合で混合した機能性原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

[実施例１０]
　[実施例１０]のフィラメントは、８５重量％のポリ乳酸樹脂と１５重量％のオレフィン系エラストマー（４０重量％の鉱物油系可塑剤を含有）を混合した原料ペレットと、ＰＰ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）とを重量比で９：１の割合で混合した機能性原料ペレットを押出成形により製造したフィラメントである。

＜断面真円度測定＞
　上記の実施例１～１０及び比較例１～３のフィラメントについて、断面形状の真円度の測定を行った。測定は、タキカワエンジニアリング株式会社の測定装置（ＬＤＭ－３０３Ｈ－ＸＹ、非接触式レーザースキャニング方式）を用いて実施した。測定精度は±２μｍ、分解能は０．１μｍである。

　図６はフィラメントの断面真円度測定の説明図であり、（ａ）は測定装置、（ｂ）は測定方法である。
　測定は、図６（ａ）に示す測定装置３０の中心部１１に実施例１～１０及び比較例１～３のフィラメントを挿通して搬送し、各フィラメントの表面にレーザーを照射して行われる。

　断面真円度は、図６（ｂ）に示す方向Ａと方向Ｂの２方向からフィラメントの径寸法を測定し、方向Ａの径寸法（以下、Ａ方向径）、方向Ｂの径寸法（以下、Ｂ方向径）、そして、Ａ方向径とＢ方向径の平均（ＡＢ方向平均径）の互いのばらつきの程度を調べることで測ることができる。

　Ａ方向径とＢ方向径の寸法差が大きいほど、フィラメントは真円度から大きく外れていることを意味する。また、断面真円度測定において、フィラメントを測定部３１の搬送方向と直交する方向に回転させることにより、フィラメントの周方向の異なる位置でＡ方向径及びＢ方向径を測定することができる。

　図７～図１９は、本実施の形態に係るフィラメントの断面真円度測定の結果を示す図であり、１秒間隔（Draw Interval = 1.0 秒）でＡ方向径及びＢ方向径を取得しグラフ化したものである。各図の横軸は、測定部３１内を搬送されるフィラメントの断面真円度測定の開始からの経過時間（秒）を示し、縦軸は、測定結果であるフィラメントの径寸法（ミリメートル）を示す。

　比較例１（図７）、比較例２（図８）、及び比較例３（図９）のフィラメントは、Ａ方向径とＢ方向径の差が０．０５ミリメートル～０．１ミリメートル程度である。

　実施例１（図１０）、実施例２（図１１）、実施例３（図１２）、実施例４（図１３）、実施例５（図１４）、実施例６（図１５）、実施例８（図１７）、実施例９（図１８）のフィラメントは、Ａ方向径とＢ方向径の差が０．０５ミリメートル～０．１ミリメートルより小さく、比較例１（図７）～比較例３（図９）のフィラメントよりも断面真円度が良好である。特に、実施例３（図１２）のフィラメントの断面真円度が良好である。

　実施例７（図１６）及び実施例１０（図１９）のフィラメントの断面真円度は、ばらつきの平均値でみると、比較例１～比較例３に比べて断面真円度が良好である。

　図２０は比較例１～比較例３及び実施例１～実施例１０に係るフィラメントの断面真円度測定の結果をまとめた図である。
　実施例７（図１６）は断面真円度が低い。この実施例７のフィラメントは、４０重量％のポリ乳酸樹脂と６０重量％のオレフィン系エラストマー（６０重量％の鉱物油系可塑剤を含有）を混合した原料ペレットを用いている。

　このポリ乳酸樹脂とオレフィン系エラストマーの重量比は、共に実施例５（図１４）と実施例６（図１５）の中間の値である。しかし、実施例５（図１４）と実施例６（図１５）のフィラメントの断面真円度は高い。

　従って、実施例７のフィラメントの断面真円度が低くなった原因は、ポリ乳酸樹脂及びオレフィン系エラストマーの混合物（原料ペレット）に対するＰＰ－ＳＲＯＰＥ（登録商標）（機能ペレット）の混合割合によるものと考えられる。即ち、フィラメントの断面真円度の観点では、原料ペレットに混合できる機能ペレット（例えばＰＰ－ＳＲＯＰＥ（登録商標））の限界は、２０重量％である。

　また、実施例１０のフィラメントの断面真円度は低い。原料ペレットの構成として、ポリ乳酸樹脂が８５重量％より小さく設定することが好ましい。
＜効果＞
　本実施形態に係るフィラメントは、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用して立体的な造形を行う３次元印刷装置で用いられ、立体造形物の原料となるもので、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとを８５重量％：１５重量％から１重量％：９９重量％までの任意の割合で含有し、例えば、実施例１（図１０）～実施例６（図１５）、実施例８（図１７）、及び実施例９（図１８）が該当する。

　このようにポリ乳酸と熱可塑性エラストマーとを所定の割合で含有することで、例えばポリ乳酸から成るフィラメントと比較して、フィラメントの断面形状のムラが抑えられるようになる。

　即ち、フィラメントの断面形状を真円に近づけることが容易となり、３次元印刷装置内でフィラメントとフィラメントを挟持して送り出すローラーとの接点に作用する挟持力が安定し、搬送不良が低減する。

　また、フィラメントの搬送不良が低減するため、ヘッド部ノズルからの吐出ムラが低減しコンピュータ上に取り込まれた立体図面データの再現精度を高めることができる。

　即ち、３次元印刷装置内においてフィラメントの良好な送り出しを可能とし、かつ、立体造形品に形状外の機能を付与できるフィラメントを提供することができる。

　ポリ乳酸樹脂とオレフィン系樹脂とを６０重量％：４０重量％から３０重量％：７０重量％までの任意の割合で含有し、又は、ポリ乳酸樹脂とスチレン系樹脂とを６０重量％：４０重量％から３０重量％：７０重量％までの任意の割合で含有するため、断面真円度測定の結果の通り、上記効果を容易に且つ確実に実現できる。

　熱可塑性エラストマーは、鉱物油系可塑剤を６０重量％から７０重量％の任意の割合で含有するため、断面真円度測定の結果の通り、上記効果を容易に且つ確実に実現できる。

　ポリ乳酸樹脂及び熱可塑性エラストマーの混合物と、立体造形物に対して形状以外の性質を与える機能剤としてのＳＲＯＰＥ（登録商標）とが混合して成るため、立体造形品に対して形状以外の性質を与えることができ、立体造形品の用途価値が広がる。

　ＳＲＯＰＥ（登録商標）が２０重量％以下の任意の割合で混合されるため、フィラメントの断面形状を真円に近づけることが容易であるとともに、立体造形品に対して形状以外の性質を与えることができる。

　機能剤は、植物精油、潤滑油、芳香族エステル、又はパラベンのうち、少なくとも１つを含むため、立体造形品に対して芳香、防塵、防虫、防カビ、又は抗菌の効果を付与できる。

　以上、本発明に係るフィラメントを説明してきたが、具体的な構成については、特許請求の範囲に記載の発明の要旨を逸脱しない限り変更や追加等は許容される。

　例えば、機能剤として、ＳＲＯＰＥ（登録商標）を用いる例を示したが、ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとを８５重量％：１５重量％から１重量％：９９重量％までの割合で含有するものであれば、ＳＲＯＰＥ（登録商標）に限定されることはない。有効成分がエマルジョンの構造で存在する機能剤、特に、ＳＲＯＰＥ（登録商標）は、フィラメントに好適である。

　本発明に係るフィラメント及びフィラメントの製造方法は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置によって印刷される印刷物の原料として用いられるフィラメント及びそのフィラメントの製造に広く利用することができる。

１０３次元印刷装置のヘッド部
１１ローラー
１１ａ　ローラーの回転方向
１１ｂ　ローラーの規制力
１２ドライブギア
１２ａ　ドライブギアの回転方向
１２ｂ　ドライブギアの規制力
１３ヒーター部
１４ノズル部
２１フィラメントの重要区域
２２フィラメントの溶解後の射出方向
３０測定装置
３１測定装置の測定部

Claims

　熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置によって印刷される印刷物の原料として用いられるフィラメントであって、
　ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとを含有することを特徴とするフィラメント。
　前記熱可塑性エラストマーは、スチレン系樹脂と、鉱物油系可塑剤とを含有することを特徴とする請求項１記載のフィラメント。
　前記熱可塑性エラストマーは、オレフィン系樹脂と、鉱物油系可塑剤とを含有することを特徴とする請求項１記載のフィラメント。
　前記熱可塑性エラストマーは、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で５０：５０から６０：４０までの任意の割合で含有することを特徴とする請求項１に記載のフィラメント。
　前記ポリ乳酸樹脂と前記熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部から１重量部：１０重量部までの任意の割合で含有することを特徴とする請求項１に記載のフィラメント。
　熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置によって印刷される印刷物の原料として用いられるフィラメントの製造方法であって、
　ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとを合計１００重量％となるように混合し、加熱して溶解し、押出成形によりフィラメントを製造することを特徴とするフィラメントの製造方法。
　前記熱可塑性エラストマーは、スチレン系樹脂と、鉱物油系可塑剤とを含有することを特徴とする請求項６記載のフィラメントの製造方法。
　前記熱可塑性エラストマーは、オレフィン系樹脂と、鉱物油系可塑剤とを含有することを特徴とする請求項６記載のフィラメントの製造方法。
　熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用した３次元印刷装置によって印刷される印刷物の原料として用いられるフィラメントの製造方法であって、
　ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーを混ぜて混合物を作成する混合工程と、
　得られた混合物を押出成形によりフィラメントに成形する成形工程と、
　を備えることを特徴とするフィラメントの製造方法。
　前記混合工程に先立って、オレフィン系樹脂と鉱物油系可塑剤を重量混合比で５０：５０から６０：４０となるように調整して熱可塑性エラストマーを作成する熱可塑性エラストマー作成工程を備えることを特徴とする請求項９に記載のフィラメントの製造方法。
　前記混合工程では、前記ポリ乳酸樹脂と前記熱可塑性エラストマーを１０重量部：１重量部から１重量部：１０重量部となるように混合することを特徴とすることを特徴とする請求項９に記載のフィラメントの製造方法。
　熱溶解積層法（ＦＤＭ）を利用して立体的な造形を行う３次元印刷装置で用いられ、立体造形物の原料となるフィラメントであって、
　ポリ乳酸樹脂と熱可塑性エラストマーとを８５重量％：１５重量％から１重量％：９９重量％までの任意の割合で含有することを特徴とするフィラメント。
　前記ポリ乳酸樹脂とオレフィン系樹脂とを６０重量％：４０重量％から３０重量％：７０重量％までの任意の割合で含有することを特徴とする請求項１２に記載のフィラメント。
　前記ポリ乳酸樹脂とスチレン系樹脂とを６０重量％：４０重量％から３０重量％：７０重量％までの任意の割合で含有することを特徴とする請求項１２に記載のフィラメント。
　前記熱可塑性エラストマーは、鉱物油系可塑剤を４０重量％から７０重量％の任意の割合で含有することを特徴とする請求項１２に記載のフィラメント。
　前記ポリ乳酸樹脂及び前記熱可塑性エラストマーの混合物と、前記立体造形物に対して形状以外の性質を与える機能剤とが混合して成ることを特徴とする請求項１２に記載のフィラメント。
　前記機能剤を２０重量％以下の任意の割合で混合されることを特徴とする請求項１６に記載のフィラメント。
　前記機能剤は、植物精油、潤滑油、芳香族エステル、又はパラベンのうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１６に記載のフィラメント。