WO2019013317A1 - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物の製造方法 Download PDF

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WO2019013317A1
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広樹 沢田
吉村 忠徳
智也 坪井
丈士 平井
昭弘 尾之上
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花王株式会社
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    • C08K5/42Sulfonic acids; Derivatives thereof

Definitions

  • the present invention relates to a method of producing a thermoplastic resin composition.
  • the 3D printer is a type of rapid prototyping and is a three-dimensional printer that forms a three-dimensional object based on 3D data such as 3D CAD and 3D CG.
  • a hot melt lamination method hereinafter, also referred to as FDM method
  • an inkjet ultraviolet curing method an optical shaping method
  • a laser sintering method etc.
  • the FDM method is a shaping method in which a three-dimensional object is obtained by heating / melting, extruding and laminating polymer filaments, and unlike the other methods, does not use the reaction of the material. Therefore, the FDM type 3D printer is small and inexpensive, and has recently been popularized as an apparatus with few post-processing.
  • a three-dimensional object is formed by laminating a forming material constituting the three-dimensional object and a support material for supporting the three-dimensional structure of the forming material
  • the precursor can be obtained, and then the support material can be removed from the three-dimensional object precursor to obtain the target three-dimensional object.
  • a method of removing the support material from the three-dimensional object precursor there is a method of removing the support material by using a methacrylic acid copolymer as the support material and immersing the three-dimensional object precursor in a strong alkaline aqueous solution (for example, The following Japanese Patent Publication No. 2008-507619).
  • the said method utilizes that the carboxylic acid in a methacrylic acid copolymer is neutralized by an alkali, and it melt
  • JP-A-2002-516346 discloses a method of removing a support material by immersing a three-dimensional object precursor in water using poly (2-ethyl-2-oxazoline) soluble in water as the support material. Is disclosed. According to the method described in JP-A-2002-516346, the support material of the three-dimensional object precursor can be removed without using a strong alkaline aqueous solution, but the poly contained in the soluble material for three-dimensional formation Since (2-ethyl-2-oxazoline) has high affinity to water, soluble materials for three-dimensional shaping containing poly (2-ethyl-2-oxazoline) are exposed to high humidity when exposed to high humidity. Absorbs moisture.
  • the present applicant is suitable for manufacturing a three-dimensional object by the FDM method, is resistant to moisture absorption, has a high dissolution rate in neutral water, and does not use a strong alkaline aqueous solution.
  • a patent application was filed for the invention of a soluble material for three-dimensional shaping for a support material that can be rapidly removed from an object precursor (Japanese Patent Laid-Open No. 2017-30346).
  • thermoplastic resin composition of the present invention comprises a dicarboxylic acid monomer unit derived from a dicarboxylic acid component, and an aromatic dicarboxylic acid having a sulfonic acid group and / or a sulfonic acid group in the dicarboxylic acid monomer unit.
  • R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent
  • n represents a number of 1 or 2
  • X represents n + represents sodium ion, potassium ion, lithium ion, ammonium ion or phosphonium ion
  • X n + represents magnesium ion, calcium ion, barium ion or zinc ion.
  • a graph plotting agitator power consumption and sample weight average molecular weight The figure which shows the hue of the evaluation sample of an Example The figure which shows the hue of the evaluation sample of a comparative example The figure which shows the hue of the evaluation sample of an Example and a comparative example
  • thermoplastic resin such as a polyester resin or a polyamide resin
  • the thermoplastic resin has a certain degree or more to develop strength such as toughness required for the three-dimensional shaping soluble material. It is preferable to have a weight average molecular weight, but when the weight average molecular weight is large, the dissolution rate in neutral water becomes relatively low, and it tends to be difficult to rapidly remove the support material from the three-dimensional object precursor Can be seen. That is, as for the thermoplastic resin used as a material of the soluble material for three-dimensional modeling, it becomes important to control the weight average molecular weight at the time of manufacture. In addition, a thermoplastic resin composition having high solubility in neutral water is also required when the molecular weight is further increased from the viewpoint of high performance.
  • thermoplastic resin As another method of controlling the weight average molecular weight at the time of production of the thermoplastic resin, a method of performing a condensation reaction at a low temperature and sampling the thermoplastic resin appropriately to measure the weight average molecular weight can be considered. Because of this, it is not practical.
  • the support material may be intentionally colored so that the molding material and the support material can be easily distinguished visually. It is also unpreferable from the point that arbitrary coloring can not be performed to the soluble material for three-dimensional shaping which contains the thermoplastic resin concerned if colored at the time of manufacture.
  • the present invention can easily control the weight-average molecular weight, has sufficient strength even when used for manufacturing a three-dimensional object with an FDM 3D printer, and has a large dissolution rate in neutral water,
  • a thermoplastic resin composition used as a material of a soluble material for three-dimensional shaping for a support material which can be rapidly removed from a three-dimensional object precursor without using a strong alkaline aqueous solution and which has little coloring and excellent appearance quality Provide a manufacturing method.
  • thermoplastic resin composition of the present invention comprises a dicarboxylic acid monomer unit derived from a dicarboxylic acid component, and an aromatic dicarboxylic acid having a sulfonic acid group and / or a sulfonic acid group in the dicarboxylic acid monomer unit.
  • R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent
  • n represents a number of 1 or 2
  • X represents n + represents sodium ion, potassium ion, lithium ion, ammonium ion or phosphonium ion
  • X n + represents magnesium ion, calcium ion, barium ion or zinc ion.
  • the weight average molecular weight can be easily controlled, has sufficient strength even when used for the production of a three-dimensional object by the FDM 3D printer, and the dissolution rate in neutral water is Thermoplastic resin composition used as a material of a soluble material for a three-dimensional structure for a support material which can be rapidly removed from a three-dimensional object precursor without using a large, strongly alkaline aqueous solution, and which has low coloring and excellent appearance quality It is possible to provide a method of manufacturing an object.
  • thermoplastic resin composition has a dicarboxylic acid monomer unit derived from a dicarboxylic acid component, and an aromatic dicarbonone having a sulfonic acid group and / or a sulfonic acid group in the dicarboxylic acid monomer unit. It is a manufacturing method of the thermoplastic resin composition containing the thermoplastic resin whose ratio of the aromatic dicarboxylic acid monomer unit derived from an acid ingredient is 10 mol% or more, Comprising: The organic salt compound shown by the following general formula (I) Mixing.
  • R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent
  • n represents a number of 1 or 2
  • X represents n + represents sodium ion, potassium ion, lithium ion, ammonium ion or phosphonium ion
  • X n + represents magnesium ion, calcium ion, barium ion or zinc ion.
  • the weight average molecular weight can be easily controlled, and has sufficient strength even when used for producing a three-dimensional object by a 3D printer of the FDM system, In addition, it has a high dissolution rate in neutral water, can be rapidly removed from three-dimensional object precursors without using a strongly alkaline aqueous solution, and is soluble in three-dimensional form for support materials with less coloring and excellent appearance quality.
  • the thermoplastic resin composition used as a material of material can be provided.
  • the thermoplastic resin has a dicarboxylic acid monomer unit derived from a dicarboxylic acid component.
  • the dicarboxylic acid monomer unit is an aroma derived from a sulfonic acid group and / or an aromatic dicarboxylic acid component having a sulfonate group from the viewpoint of solubility in neutral water having a pH of 6 to 8 which is not a strongly alkaline aqueous solution Group dicarboxylic acid monomer units.
  • a dicarboxylic acid monomer unit derived from a dicarboxylic acid component is referred to as a dicarboxylic acid monomer unit A
  • a dicarboxylic acid component for deriving the dicarboxylic acid monomer unit A is referred to as a dicarboxylic acid component A.
  • an aromatic dicarboxylic acid monomer unit derived from an aromatic dicarboxylic acid component having a sulfonic acid group and / or a sulfonate group is referred to as a dicarboxylic acid monomer unit a to derive a dicarboxylic acid monomer unit a
  • aromatic dicarboxylic acid component a an aromatic dicarboxylic acid component for this purpose is referred to as aromatic dicarboxylic acid component a.
  • the sulfonate group is —SO 3 M 3 (wherein M 3 is a sulfonate group constituting a sulfonate group) from the viewpoint of solubility in neutral water and the viewpoint of easiness of polymerization reaction at the time of thermoplastic resin production.
  • M 3 is a sulfonate group constituting a sulfonate group
  • sodium ion is more preferable Sulfonate group is preferably represented by the preferred.
  • the aromatic dicarboxylic acid component a is at least one selected from the group consisting of a sulfonic acid group-containing aromatic dicarboxylic acid and a sulfonic acid group-containing aromatic dicarboxylic acid.
  • the aromatic dicarboxylic acid component a has a solubility in neutral water, a hygroscopicity, a heat resistance required for modeling with a 3D printer, and easiness of polymerization reaction during thermoplastic resin production.
  • At least one selected from the group consisting of 5-sulfoisophthalic acid, 2-sulfoterephthalic acid, and 4-sulfo-2,6-naphthalenedicarboxylic acid is preferable, and 5-sulfoisophthalic acid and 2-sulfophthalic acid
  • At least one selected from the group consisting of terephthalic acid is more preferable, and 5-sulfoisophthalic acid is more preferable.
  • the proportion of the dicarboxylic acid monomer unit a in the dicarboxylic acid monomer unit A is 10 mol% or more, preferably 16 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and 23 mol% from the viewpoint of solubility in neutral water.
  • the above is more preferable, and from the viewpoint of moisture absorption resistance and the heat resistance required for modeling with a 3D printer, 90 mol% or less is preferable, 80 mol% or less is more preferable, 70 mol% or less is more preferable, 65 mol% or less More preferable.
  • the proportion of the dicarboxylic acid monomer unit a in the dicarboxylic acid monomer unit A is the solubility in neutral water, the hygroscopicity, the heat resistance required for shaping with a 3D printer, and the heat. From the viewpoint of the easiness of the polymerization reaction at the time of producing the plastic resin, it is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 16 to 80 mol%, still more preferably 20 to 70 mol%, and still more preferably 23 to 65 mol%.
  • the total content of the sulfonic acid group and the content of sulfonic acid group in the thermoplastic resin is preferably 0.5 mmol / g or more, and 0.6 mmol / g or more. More preferably, 0.7 mmol / g or more is more preferable, and from the viewpoint of moisture absorption resistance, 3.0 mmol / g or less is preferable, 1.5 mmol / g or less is more preferable, and 1.0 mmol / g or less is more preferable.
  • the total content of the sulfonic acid group and the content of the sulfonic acid group in the thermoplastic resin is 0.5 to 3.0 mmol from the viewpoint of solubility in neutral water and moisture resistance.
  • / G is preferable, 0.6 to 1.5 mmol / g is more preferable, and 0.7 to 1.0 mmol / g is more preferable.
  • the dicarboxylic acid monomer unit A other than the dicarboxylic acid monomer unit a is not particularly limited, but it is derived from a dicarboxylic acid component having no hydrophilic group from the viewpoint of moisture resistance and heat resistance required for modeling with a 3D printer. Preferred are dicarboxylic acid monomer units.
  • a dicarboxylic acid monomer unit derived from a dicarboxylic acid component having no hydrophilic group is referred to as a dicarboxylic acid monomer unit B
  • a dicarboxylic acid component for deriving a dicarboxylic acid monomer unit B is a dicarboxylic acid It is called component B.
  • the hydrophilic group is a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium base, an oxyethylene group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, and a phosphoric acid.
  • a base can be illustrated.
  • the dicarboxylic acid component B is not particularly limited as long as it is a dicarboxylic acid having no hydrophilic group, but the viewpoint of moisture absorption resistance, the viewpoint of heat resistance required for shaping with a 3D printer, and the polymerization reaction at the time of polyester resin production From the viewpoint of easiness, at least one selected from the group consisting of aromatic dicarboxylic acids, aliphatic dicarboxylic acids, and alicyclic dicarboxylic acids is preferable.
  • a group consisting of terephthalic acid, isophthalic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, and 1,3-adamantanedicarboxylic acid At least one selected from the group consisting of terephthalic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid is more preferred, and more preferred is 2,6-naphthalenedicarboxylic acid. Acids are even more preferred.
  • the ratio of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit a in the thermoplastic resin to the sum of the substance mass of all the monomer units of the thermoplastic resin is the solubility in neutral water, the hygroscopicity, From the viewpoint of heat resistance required for shaping with a 3D printer, and the ease of polymerization reaction at the time of thermoplastic resin production, 5 mol% or more is preferable, 8 mol% or more is more preferable, 10 mol% or more is more preferable, 45 mol% The following is preferable, 35 mol% or less is more preferable, and 30 mol% or less is more preferable.
  • the ratio of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit a in the thermoplastic resin to the total substance mass of all monomer units in the thermoplastic resin is the solubility in neutral water, hygroscopic resistance 5 to 45 mol% is preferable, 8 to 40 mol% is more preferable, and 10 to 35 mol% from the viewpoint of heat resistance, which is required for shaping with a 3D printer, and the easiness of polymerization reaction at the time of thermoplastic resin production. Is more preferred.
  • the proportion of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit B in the thermoplastic resin with respect to the sum of the substance mass of all the monomer units in the thermoplastic resin is preferably 5 mol% or more, and 15 mol% from the viewpoint of moisture absorption resistance.
  • the above is more preferable, 20 mol% or more is more preferable, 45 mol% or less is preferable, 42 mol% or less is more preferable, and 40 mol% or less is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water.
  • the ratio of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit B in the thermoplastic resin to the total substance mass of all the monomer units in the thermoplastic resin has a hygroscopic resistance, and the dissolution in neutral water From the viewpoint of the properties, 5 to 45 mol% is preferable, 15 to 42 mol% is more preferable, and 20 to 40 mol% is more preferable.
  • a high heat resistance forming material has a high melting point or a high glass transition temperature, but a temperature at which the forming material is heated / melted and extruded by a 3D printer, and a support in contact with the forming material Significant differences in the temperature of the material can impair the accuracy of the three-dimensional object. Therefore, when a molding material having a high melting point or glass transition temperature is heated / melted and extruded by a 3D printer, the soluble material for three-dimensional shaping which is the material of the support material is also heated to a temperature close to the temperature of the molding material Melt, extrude and laminate.
  • thermoplastic resin is preferably one or more selected from the group consisting of polyester resin, polyamide resin, acrylic resin, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl pyrrolidone resin, ester amide resin, urethane resin, and is made of polyester resin and polyamide resin One or more selected from the group are more preferable.
  • polyester resin As said polyester resin, the polyester resin which has the said dicarboxylic acid monomer unit A and a diol monomer unit can be illustrated.
  • the polyester resin has a diol monomer unit.
  • the diol for deriving the diol monomer unit is also referred to as diol C.
  • the diol C is not particularly limited, and aliphatic diols, aromatic diols and the like can be used, but from the viewpoint of the production cost of polyester resin, aliphatic diols are preferable.
  • the number of carbon atoms of the diol C is preferably 2 or more from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture absorption resistance, and heat resistance required for modeling with a 3D printer, and 31 or less is preferable from the same viewpoint, The following is more preferable, 20 or less is more preferable, and 15 or less is more preferable.
  • Examples of the aliphatic diol include at least one selected from the group consisting of a chain diol and a cyclic diol, and are required for solubility in neutral water, moisture resistance, and formation by a 3D printer. From the viewpoint of toughness (strength), chained diols are preferred.
  • the carbon number of the chain diol is preferably 2 or more from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture resistance, and heat resistance required for modeling with a 3D printer, and is preferably 6 or less from the same viewpoint, Four or less are more preferable, and three or less are more preferable.
  • the number of carbon atoms of the cyclic diol is preferably 6 or more from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture absorption resistance, and heat resistance required for modeling with a 3D printer, and 31 or less from the same viewpoint, 30 or less is more preferable, and 27 or less is more preferable.
  • the diol C may have ether oxygen, but when the diol C is a chain aliphatic diol, it is required for solubility in neutral water, moisture resistance, and shaping by a 3D printer. From the viewpoint of heat resistance, the number of ether oxygen is preferably 1 or less, and when the diol C is a cycloaliphatic diol, the number of ether oxygen is preferably 2 or less from the same viewpoint.
  • the chain diol is ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, diethylene glycol from the viewpoints of solubility in neutral water, moisture absorption resistance, and heat resistance required for modeling with a 3D printer. And at least one selected from the group consisting of dipropylene glycol is preferable, and at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, and 1,3-propanediol is more preferable.
  • diethylene glycol and dipropylene glycol may be charged as a polymerization reaction raw material, or may be by-produced during the polymerization reaction.
  • the cyclic diol is 1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, isosorbide, bisphenoxyethanol fluorene from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture absorption resistance, and heat resistance required for shaping by a 3D printer. At least one selected from the group consisting of bisphenol fluorene, biscrexoxy ethanol fluorene and biscresol fluorene is preferable.
  • the diol C is ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, isosorbide, bisphenoxyethanol fluorene, bisphenol fluorene, bisque
  • the ratio of the sum of lurene, bisphenol fluorene, biscrexoxyethanol fluorene, and biscresol fluorene is at least 80 mol% from the viewpoint of solubility in neutral water
  • the polyester resin can be exemplified by the following general formulas (II) and (III).
  • p1 represents the degree of polymerization of ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate
  • q1 represents the number of degrees of polymerization of ethylene 5-sulfoisophthalate, provided that ethylene 2,6-naphthalenedicarboxy is used.
  • Rate and ethylene 5-sulfoisophthalate are block bond and / or random bond, and random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water.
  • p2 is the polymerization degree of ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate
  • q2 is the polymerization degree of ethylene 5-sulfoisophthalate
  • r2 is bisphenoxyethanol fluorene and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid
  • S2 represents the number of degrees of polymerization of the condensate of bisphenoxyethanol fluorene and 5-sulfoisophthalic acid, provided that ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate, ethylene 5-sulfoisophthalate, bis The condensate of phenoxyethanol fluorene and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and the condensate of bisphenoxyethanol fluorene and 5-sulfoisophthalic acid are block bonds and / or random bonds, and are random in view of solubility in neutral water Bonding is more preferred.
  • polyamide resin As said polyamide resin, the polyamide resin which has the said dicarboxylic acid monomer unit A and a diamine monomer unit can be illustrated.
  • the polyamide resin has a diamine monomer unit.
  • the diamine for deriving the diamine monomer unit is also referred to as diamine C.
  • the diamine C is not particularly limited, and at least one selected from the group consisting of aliphatic diamines, alicyclic diamines, and aromatic diamines can be used, and the easiness of polymerization reaction at the time of polyamide resin production Aliphatic diamines are preferred from the viewpoint of
  • the carbon number of the diamine C is from the viewpoint of solubility in neutral water, the viewpoint of moisture absorption resistance, the viewpoint of heat resistance required for shaping with a 3D printer, and the viewpoint of ease of polymerization reaction at the time of polyamide resin production. , 2 or more is preferable, 3 or more is more preferable, 4 or more is more preferable, and 20 or less from the viewpoint of solubility in neutral water, the viewpoint of moisture absorption resistance, and the heat resistance required for modeling by 3D printer Is preferable, 15 or less is more preferable, and 10 or less is more preferable.
  • aliphatic diamine examples include ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonanediamine, decanediamine and the like.
  • hexamethylenediamine is preferable from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture absorption resistance, and toughness (strength) required for shaping with a 3D printer.
  • Examples of the alicyclic diamine include 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethane, diamine cyclohexane, and isophorone diamine.
  • at least one or more selected from the group consisting of diamine cyclohexane and isophorone diamine is preferable from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture resistance, and toughness (strength) required for shaping with a 3D printer.
  • at least one selected from the group consisting of diamine cyclohexane is preferable from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture resistance, and toughness (strength) required for shaping with a 3D printer.
  • at least one selected from the group consisting of diamine cyclohexane is preferable from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture resistance, and toughness (strength) required for shaping with a 3D printer.
  • aromatic diamine examples include phenylenediamine, diethyltoluenediamine, and 4,4'-diaminodiphenylmethane.
  • phenylenediamine and diethyltoluenediamine is preferable from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture resistance, and toughness (strength) required for modeling with a 3D printer.
  • strength toughness
  • the diamine C is at least selected from the group consisting of hexamethylene diamine, diamine cyclohexane, and phenylene diamine.
  • the diamine C is at least selected from the group consisting of hexamethylene diamine, diamine cyclohexane, and phenylene diamine.
  • One or more are preferable, at least one or more selected from the group consisting of hexamethylenediamine and phenylenediamine is more preferable, and hexamethylenediamine is more preferable.
  • the diamine C is at least one selected from the group consisting of hexamethylene diamine, diamine cyclohexane and phenylene diamine, hexamethylene diamine, diamine cyclohexane and phenylene with respect to the total mass of all diamine monomer units in the polyamide resin.
  • the proportion of the total amount of substance of diamine is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and 80 mol % Or more is more preferable, 90 mol% or more is still more preferable, substantially 100 mol% is still more preferable, and 100 mol% is still more preferable.
  • substantially 100 mol% is the meaning including the case where substances other than hexamethylene diamine, diamine cyclohexane, and phenylene diamine mix unavoidable.
  • the polyamide resin can be exemplified by the following general formulas (IV) to (IX).
  • p3 and q3 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • p4 and q4 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • p5 and q5 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • p6 and q6 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • p7 and q7 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • p8 and q8 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • the said thermoplastic resin may have monomer units other than the said monomer unit A, the said diol unit, and the said diamine monomer unit in the range which does not impair the effect of this embodiment.
  • the weight average molecular weight of the thermoplastic resin is preferably 3000 or more, more preferably 10000 or more, still more preferably 16000 or more, and solubility in neutral water, from the viewpoint of improvement in toughness required for a soluble material for three-dimensional shaping. And from the viewpoint of formability with a 3D printer, 70000 or less is preferable, 50000 or less is more preferable, 40000 or less is more preferable, and 35000 or less is still more preferable. In the present specification, the weight average molecular weight is measured by the method described in the examples.
  • the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin is 50 ° C. or more, preferably 60 ° C. or more, more preferably 70 ° C. or more, still more preferably 80 ° C. or more, from the viewpoint of formability by a 3D printer. From the viewpoint, it is 250 ° C. or less, preferably 220 ° C. or less, more preferably 180 ° C. or less, still more preferably 160 ° C. or less, still more preferably 140 ° C. or less, and still more preferably 120 ° C. or less. In the present specification, the glass transition temperature is measured by the method described in the examples.
  • the content of the thermoplastic resin in the thermoplastic resin composition is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and preferably 95% by mass or less, 90% by mass % Or less is more preferable.
  • R 1 is required for the viewpoint of molecular weight control at the time of production, the viewpoint of suppressing coloring, the viewpoint of solubility in neutral water, the viewpoint of moisture absorption resistance, and modeling by a 3D printer
  • a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms including a substituent, which may have a substituent is shown.
  • the hydrocarbon group may be any of an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group.
  • the carbon number of the hydrocarbon group is from the viewpoint of suppressing coloring, from the viewpoint of solubility in neutral water, from the viewpoint of moisture absorption resistance, and by modeling by a 3D printer From the viewpoint of the required heat resistance, 1 or more is preferable, 4 or more is more preferable, 8 or more is more preferable, 30 or less is preferable, 25 or less is more preferable, and 20 or less is more preferable.
  • the carbon number of the hydrocarbon group is from the viewpoint of suppressing coloring, from the viewpoint of solubility in neutral water, from the viewpoint of moisture absorption resistance, and by a 3D printer From the viewpoint of the heat resistance required of, 3 or more is preferable, 5 or more is more preferable, 6 or more is more preferable, 10 or more is still more preferable, 30 or less is preferable, 25 or less is more preferable, and 20 or less is more preferable.
  • the carbon number of the hydrocarbon group is from the viewpoint of molecular weight control at the time of production, from the viewpoint of suppressing coloring, from the viewpoint of solubility in neutral water, hygroscopic From the viewpoint and heat resistance required for modeling with a 3D printer, 6 or more is preferable, 8 or more is more preferable, 10 or more is more preferable, 30 or less is preferable, and 25 or less is more preferable.
  • the viewpoint of molecular weight control at the time of manufacture the viewpoint which suppresses coloring
  • the viewpoint of the solubility to neutral water a viewpoint of moisture absorption resistance
  • required by modeling by 3D printer From the group consisting of carbon atoms, oxygen atoms, nitrogen atoms, sulfur atoms, phosphorus atoms, silicon atoms, and halogen atoms, and one or more selected from the group consisting of halogen atoms, among A halogenated alkyl group having 1 to 22 carbon atoms is preferable, a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 22 carbon atoms is more preferable, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or a halogenated alkyl The group is more preferable, and the hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms is even more preferable.
  • X n + is required for the viewpoint of molecular weight control at the time of production, the viewpoint of suppressing coloring, the viewpoint of solubility in neutral water, the viewpoint of moisture absorption resistance, and modeling by a 3D printer
  • Sodium ion, potassium ion, lithium ion, ammonium ion, phosphonium ion, magnesium ion, magnesium ion, calcium ion, barium ion, zinc ion, or phosphonium ion from the viewpoint of heat resistance, sodium ion, potassium ion, lithium ion, magnesium ion , Ammonium ion or phosphonium ion is preferable, sodium ion, lithium ion, ammonium ion or phosphonium ion is more preferable, lithium ion or phosphonium ion is more preferable, and phosphonium ion is still more preferable Yes.
  • phosphonium ions from the viewpoint of molecular weight control at the time of production, the viewpoint of suppressing coloration, the viewpoint of solubility in neutral water, the viewpoint of moisture absorption resistance, and the heat resistance viewpoint required for modeling by 3D printer Alkyl phosphonium ions are preferred, and tetrabutyl phosphonium ions are more preferred.
  • n is a heat resistance required for formation by a 3D printer, from the viewpoint of molecular weight control at the time of production, from the viewpoint of suppressing coloring, from the viewpoint of solubility in neutral water, from the viewpoint of moisture absorption resistance From the viewpoint of sex, 1 is preferred.
  • the manufacturing method of the thermoplastic resin of this embodiment can apply the manufacturing method of a conventionally well-known thermoplastic resin except having the process of mixing the said organic salt compound.
  • the thermoplastic resin is the polyester resin
  • the polyester resin may be a dimethyl ester of the dicarboxylic acid component a having a sulfonate group in the first step and an alkyl ester of the dicarboxylic acid component B, such as dimethyl terephthalate.
  • the diol C is subjected to transesterification by heating under atmospheric pressure in the presence of a transesterification catalyst, and in the second step, the reaction product obtained by the atmospheric pressure reaction is heated under reduced pressure in the presence of a polymerization catalyst to obtain a desired weight average
  • the polyester resin is produced by a two-step process of polycondensation reaction until molecular weight is reached, but conventionally known polyester resin production methods can be applied except that these reactions are carried out in the presence of the organic salt compound.
  • the timing at which the organic salt compound is added in the production of the polyester resin is not particularly limited. However, from the viewpoint of workability at the time of production and control of the weight average molecular weight, it is preferable to add before starting decompression. From the viewpoint of suppressing the decomposition of the organic salt compound due to the heat history, it is preferable to add it during the normal pressure reaction, and it is more preferable to add it just before starting the reduced pressure reaction.
  • the polyester resin is prepared by heating under reduced pressure and reacting under reduced pressure in the presence of a catalyst to cause a polycondensation reaction until the desired weight average molecular weight is achieved, but the polyester resin having reached the desired weight average molecular weight is reduced pressure It can be grasped by detecting the viscosity of the reaction product under reaction.
  • a method of detecting the melt viscosity of the said reaction product the method of measuring the load concerning the stirrer which stirs at the time of pressure reduction reaction is mentioned.
  • the polyester resin is rapidly thickened at the time of pressure reduction reaction, and the load applied to the stirrer tends to be unstable.
  • the present invention suppresses the rapid thickening of the polyester resin and increases the viscosity of the reaction product containing the polyester resin as the polymerization of the polyester resin progresses. It becomes easy to grasp the weight average molecular weight of the polyester resin, and the polyester resin according to the soluble material for three-dimensional shaping can be easily adjusted to a preferable weight average molecular weight.
  • the addition of the organic salt compound is an alkyl of the organic salt compound.
  • the sum of the substance mass of the alkyl sulfonate ion of the organic salt compound / the substance mass of the sulfonic acid group of the thermoplastic resin and the substance mass of the sulfonate group becomes 0.005 or more
  • thermoplastic resin composition is resistant to moisture absorption and has a high dissolution rate in neutral water.
  • the soluble material for three-dimensional shaping of the present embodiment is a thermoplastic resin composition obtained by the above-mentioned production method.
  • the soluble material for three-dimensional shaping may contain other components as long as the effects of the present embodiment are not impaired.
  • the other components include polymers other than the thermoplastic resin, plasticizers such as polyalkylene glycol benzoate, calcium carbonate, magnesium carbonate, glass spheres, graphite, carbon black, carbon fibers, glass fibers, talc And wollastonite, mica, alumina, silica, kaolin, whiskers, fillers such as silicon carbide, compatibilizers, elastomers and the like.
  • the glass transition temperature of the soluble material for three-dimensional formation is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 70 ° C. or higher, and still more preferably 80 ° C. or higher, from the viewpoint of formability by a 3D printer. From the same viewpoint, 250 ° C. or less is preferable, 220 ° C. or less is more preferable, and 200 ° C. or less is more preferable.
  • the manufacturing method of the said soluble material for three-dimensional shaping is not specifically limited, It can manufacture by a well-known method.
  • a method of kneading and manufacturing a raw material such as the thermoplastic resin composition with a kneader such as a batch type kneader or a twin screw extruder.
  • the shape of the soluble material for three-dimensional formation is not particularly limited, and examples thereof include pellets, powders, filaments and the like, but filaments are preferable from the viewpoint of formability with a 3D printer.
  • the diameter of the filament is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1.0 mm or more from the viewpoint of formability by a 3D printer and accuracy improvement of a three-dimensional object, and preferably 3.0 mm or less from the same viewpoint. 0 mm or less is more preferable, and 1.8 mm or less is more preferable.
  • the draw ratio in the drawing process is preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more, still more preferably 3 times or more, still more preferably 5 times or more, from the viewpoint of both toughness improvement and water solubility coexistence.
  • the stretching temperature in the stretching process is preferably in the range of a temperature 20 ° C. lower than the glass transition temperature of the soluble material for three-dimensional shaping to a temperature 110 ° C. higher than the glass transition temperature.
  • the lower limit of the stretching temperature is more preferably 10 ° C. lower than the glass transition temperature from the viewpoint of toughness improvement and thermal stability, and still more preferably the same temperature as the glass transition temperature.
  • the upper limit of the stretching temperature is more preferably 110 ° C. higher than the glass transition temperature, more preferably 100 ° C. higher than the glass transition temperature, and still more preferably 90 ° C.
  • Stretching may be conducted while air cooling when the resin is discharged from the extruder, or may be heated by hot air or laser.
  • the stretching may be stretching to a predetermined stretching ratio and filament diameter in one step, or may be stretching to a predetermined stretching ratio and filament diameter in multiple steps.
  • a method of manufacturing a three-dimensional object according to the present embodiment includes the steps of obtaining a three-dimensional object precursor including a three-dimensional object and a support material, and contacting the three-dimensional object precursor with neutral water to remove the support material. It is a manufacturing method of the three-dimensional object by the heat fusion lamination method which has a material removal process, and the material of the above-mentioned support material is a soluble material for the above-mentioned three-dimensional modeling.
  • the accuracy deterioration of the three-dimensional object can be suppressed, and the dissolution rate in neutral water is high, and the three-dimensional object precursor can be rapidly obtained without using a strong alkaline aqueous solution. Can be removed.
  • Step of Obtaining Three-Dimensional Object Precursor Including Three-Dimensional Object and Support Material In the step of obtaining a three-dimensional object precursor including a three-dimensional object and a support material, except that the material of the support material is the soluble material for three-dimensional shaping, A step of obtaining a three-dimensional object precursor including a three-dimensional object and a support material in a method of manufacturing an object can be utilized.
  • the modeling material which is a material of a three-dimensional object can be used without particular limitation as long as it is a resin used as a modeling material in the conventional FDM method for producing a three-dimensional object.
  • the shaping material ABS resin, PP resin, ASA resin, PS resin, HIPS resin, PVC resin, polylactic acid resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polyether imide resin, polyether ether ketone resin, polyphenyl sulfone resin, etc.
  • thermoplastic resins and from the viewpoint of formability with a 3D printer, at least one member selected from the group consisting of ABS resin, polylactic acid resin, polycarbonate resin, and polyamide resin is more preferable among them, and ABS resin, polycarbonate resin And at least one selected from the group consisting of polyamide resins is more preferable.
  • the glass transition temperature of the support material used in the step of obtaining the three-dimensional object precursor is from (the glass transition temperature of the used forming material -20 ° C) to (the glass transition of the used forming material) from the viewpoint of formability with a 3D printer Temperature + 20 ° C.) is preferable, and (glass transition temperature of forming material to be used ⁇ 15 ° C.) to (glass transition temperature of forming material to be used + 15 ° C.) is more preferable.
  • Support material removal step of removing support material by bringing three-dimensional object precursor into contact with neutral water
  • removal of the support material is performed by bringing a three-dimensional object precursor into contact with neutral water.
  • the method of bringing the three-dimensional object precursor into contact with neutral water is preferably a method of immersing the three-dimensional object precursor in neutral water from the viewpoints of cost and ease of operation. From the viewpoint of improving the removability of the support material, ultrasonic waves can be applied during immersion to promote dissolution of the support material.
  • the neutral water examples include ion-exchanged water, pure water, tap water, and industrial water, but ion-exchanged water and tap water are preferable from the viewpoint of economy.
  • the neutral water may contain a water-soluble organic solvent as long as the three-dimensional object formed is not damaged.
  • water-soluble organic solvents include lower alcohols such as methanol, ethanol and 2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, glycol ethers such as ethylene glycol monotertiary butyl ether and diethylene glycol monobutyl ether, acetone and methyl ethyl ketone And other ketones.
  • the content of the water-soluble organic solvent in neutral water is preferably 0.1% by mass or more from the viewpoint of solubility and damage to a shaped three-dimensional object, 0.5% by mass or more is more preferable, 1% by mass or more is further preferable, 3% by mass or more is further preferable, 50% by mass or less is preferable, 40% by mass or less is preferable, 30% by mass or less is preferable, 20 % Mass or less is preferable.
  • the amount of the neutral water used is preferably 10 times by mass or more, more preferably 20 times by mass or more, relative to the support material from the viewpoint of solubility of the support material, and 10000 relative to the support material from the economic point of view
  • the mass ratio or less is preferable, 5000 mass times or less is more preferable, 1000 mass times or less is more preferable, and 100 mass times or less is still more preferable.
  • the time for which the soluble material for three-dimensional shaping is in contact with neutral water is preferably 5 minutes or more from the viewpoint of the removability of the support material, and reduces the damage to the three-dimensional object caused by long-term contact with neutral water. In light of viewpoints and economy, 180 minutes or less is preferable, 120 minutes or less is more preferable, and 90 minutes or less is more preferable.
  • the cleaning temperature is preferably 15 ° C. or higher, more preferably 25 ° C. or higher, from the viewpoint of the removability of the support material, the viewpoint of reducing the damage to the three-dimensional object, and the economics C. or more is more preferable, 40 ° C. or more is more preferable, and from the same viewpoint, 85 ° C. or less is preferable, 70 ° C. or less is more preferable, and 60 ° C. or less is more preferable.
  • the support material of the present embodiment is a support material for supporting the three-dimensional object when the three-dimensional object is manufactured by the hot melt lamination type 3D printer, and contains the thermoplastic resin composition.
  • the support material has sufficient strength, little coloration and excellent appearance quality, and has a high dissolution rate in neutral water and can be rapidly removed from a three-dimensional object precursor without using a strong alkaline aqueous solution. Can.
  • thermoplastic resin composition of the present embodiment contains a thermoplastic resin having a sulfonic acid group and / or a sulfonic acid group, and an organic salt compound represented by the following general formula (I).
  • R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent
  • n represents a number of 1 or 2
  • X represents n + represents sodium ion, potassium ion, lithium ion, ammonium ion or phosphonium ion
  • X n + represents magnesium ion, calcium ion, barium ion or zinc ion.
  • the thermoplastic resin has a dicarboxylic acid monomer unit derived from a dicarboxylic acid component.
  • the dicarboxylic acid monomer unit is an aroma derived from a sulfonic acid group and / or an aromatic dicarboxylic acid component having a sulfonate group from the viewpoint of solubility in neutral water having a pH of 6 to 8 which is not a strongly alkaline aqueous solution Group dicarboxylic acid monomer units.
  • the sulfonate group is —SO 3 M 3 (wherein M 3 is a sulfonate group constituting a sulfonate group) from the viewpoint of solubility in neutral water and the viewpoint of easiness of polymerization reaction at the time of thermoplastic resin production.
  • M 3 is a sulfonate group constituting a sulfonate group
  • sodium ion is more preferable Sulfonate group is preferably represented by the preferred.
  • the aromatic dicarboxylic acid component a is at least one selected from the group consisting of a sulfonic acid group-containing aromatic dicarboxylic acid and a sulfonic acid group-containing aromatic dicarboxylic acid.
  • the aromatic dicarboxylic acid component a has a solubility in neutral water, a hygroscopicity, a heat resistance required for modeling with a 3D printer, and easiness of polymerization reaction during thermoplastic resin production.
  • At least one selected from the group consisting of 5-sulfoisophthalic acid, 2-sulfoterephthalic acid, and 4-sulfo-2,6-naphthalenedicarboxylic acid is preferable, and 5-sulfoisophthalic acid and 2-sulfophthalic acid
  • At least one selected from the group consisting of terephthalic acid is more preferable, and 5-sulfoisophthalic acid is more preferable.
  • the proportion of the dicarboxylic acid monomer unit a in the dicarboxylic acid monomer unit A is preferably 10 mol% or more, more preferably 16 mol% or more, and still more preferably 20 mol% or more. % Or more is more preferable, and from the viewpoint of moisture absorption resistance and heat resistance required for modeling with a 3D printer, 90 mol% or less is preferable, 80 mol% or less is more preferable, 70 mol% or less is more preferable, 65 mol% or less Is even more preferred.
  • the proportion of the dicarboxylic acid monomer unit a in the dicarboxylic acid monomer unit A is the solubility in neutral water, the hygroscopicity, the heat resistance required for shaping with a 3D printer, and the heat. From the viewpoint of the easiness of the polymerization reaction at the time of producing the plastic resin, it is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 16 to 80 mol%, still more preferably 20 to 70 mol%, and still more preferably 23 to 65 mol%.
  • the total content of the sulfonic acid group and the content of sulfonic acid group in the thermoplastic resin is preferably 0.5 mmol / g or more, and 0.6 mmol / g or more. More preferably, 0.7 mmol / g or more is more preferable, and from the viewpoint of moisture absorption resistance, 3.0 mmol / g or less is preferable, 1.5 mmol / g or less is more preferable, and 1.0 mmol / g or less is more preferable.
  • the total content of the sulfonic acid group and the content of the sulfonic acid group in the thermoplastic resin is 0.5 to 3.0 mmol from the viewpoint of solubility in neutral water and moisture resistance.
  • / G is preferable, 0.6 to 1.5 mmol / g is more preferable, and 0.7 to 1.0 mmol / g is more preferable.
  • the dicarboxylic acid monomer unit A other than the dicarboxylic acid monomer unit a is not particularly limited, but it is derived from a dicarboxylic acid component having no hydrophilic group from the viewpoint of moisture resistance and heat resistance required for modeling with a 3D printer. Preferred are dicarboxylic acid monomer units.
  • the hydrophilic group is a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium base, an oxyethylene group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, and a phosphoric acid.
  • a base can be illustrated.
  • the dicarboxylic acid component B is not particularly limited as long as it is a dicarboxylic acid having no hydrophilic group, but the viewpoint of moisture absorption resistance, the viewpoint of heat resistance required for shaping with a 3D printer, and the polymerization reaction at the time of polyester resin production From the viewpoint of easiness, at least one selected from the group consisting of aromatic dicarboxylic acids, aliphatic dicarboxylic acids, and alicyclic dicarboxylic acids is preferable.
  • a group consisting of terephthalic acid, isophthalic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, and 1,3-adamantanedicarboxylic acid At least one selected from the group consisting of terephthalic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid is more preferred, and more preferred is 2,6-naphthalenedicarboxylic acid. Acids are even more preferred.
  • the ratio of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit a in the thermoplastic resin to the sum of the substance mass of all the monomer units of the thermoplastic resin is the solubility in neutral water, the hygroscopicity, From the viewpoint of heat resistance required for shaping with a 3D printer, and the ease of polymerization reaction at the time of thermoplastic resin production, 5 mol% or more is preferable, 8 mol% or more is more preferable, 10 mol% or more is more preferable, 45 mol% The following is preferable, 35 mol% or less is more preferable, and 30 mol% or less is more preferable.
  • the ratio of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit a in the thermoplastic resin to the total substance mass of all monomer units in the thermoplastic resin is the solubility in neutral water, hygroscopic resistance 5 to 45 mol% is preferable, 8 to 40 mol% is more preferable, and 10 to 35 mol% from the viewpoint of heat resistance, which is required for shaping with a 3D printer, and the easiness of polymerization reaction at the time of thermoplastic resin production. Is more preferred.
  • the proportion of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit B in the thermoplastic resin with respect to the sum of the substance mass of all the monomer units in the thermoplastic resin is preferably 5 mol% or more, and 15 mol% from the viewpoint of moisture absorption resistance.
  • the above is more preferable, 20 mol% or more is more preferable, 45 mol% or less is preferable, 42 mol% or less is more preferable, and 40 mol% or less is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water.
  • the ratio of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit B in the thermoplastic resin to the total substance mass of all the monomer units in the thermoplastic resin has a hygroscopic resistance, and the dissolution in neutral water From the viewpoint of the properties, 5 to 45 mol% is preferable, 15 to 42 mol% is more preferable, and 20 to 40 mol% is more preferable.
  • a high heat resistance forming material has a high melting point or a high glass transition temperature, but a temperature at which the forming material is heated / melted and extruded by a 3D printer, and a support in contact with the forming material Significant differences in the temperature of the material can impair the accuracy of the three-dimensional object. Therefore, when a molding material having a high melting point or glass transition temperature is heated / melted and extruded by a 3D printer, the soluble material for three-dimensional shaping which is the material of the support material is also heated to a temperature close to the temperature of the molding material Melt, extrude and laminate.
  • thermoplastic resin is preferably one or more selected from the group consisting of polyester resin, polyamide resin, acrylic resin, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl pyrrolidone resin, ester amide resin, urethane resin, and is made of polyester resin and polyamide resin One or more selected from the group are more preferable.
  • polyester resin As said polyester resin, the polyester resin which has the said dicarboxylic acid monomer unit A and a diol monomer unit can be illustrated.
  • the ratio of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit a in the polyester resin to the total substance mass of all the monomer units of the polyester resin is solubility in neutral water, moisture resistance, and shaping by a 3D printer From the viewpoint of required heat resistance, 10 mol% or more is preferable, 20 mol% or more is more preferable, and from the same viewpoint, 70 mol% or less is preferable, 65 mol% or less is more preferable, 60 mol% or less is more preferable, 40 mol% or less It is more preferable, and 27 mol% or less is still more preferable.
  • the ratio of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit B in the polyester resin to the total substance mass of all the monomer units in the polyester resin is the solubility in neutral water, the moisture resistance, and the formation by a 3D printer From the viewpoint of the heat resistance required, it is preferably 30 mol% or more, more preferably 35 mol% or more, still more preferably 40 mol% or more, still more preferably 65 mol% or more, still more preferably 73 mol% or more, and from the same viewpoint 90 mol% or less is preferable and 80 mol% or less is more preferable.
  • the polyester resin has a diol monomer unit.
  • the diol for deriving the diol monomer unit is also referred to as diol C.
  • the diol C is not particularly limited, and aliphatic diols, aromatic diols and the like can be used, but from the viewpoint of the production cost of polyester resin, aliphatic diols are preferable.
  • the number of carbon atoms of the diol C is preferably 2 or more from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture absorption resistance, and heat resistance required for modeling with a 3D printer, and 31 or less is preferable from the same viewpoint, The following is more preferable, 20 or less is more preferable, and 15 or less is more preferable.
  • Examples of the aliphatic diol include at least one selected from the group consisting of a chain diol and a cyclic diol, and are required for solubility in neutral water, moisture resistance, and formation by a 3D printer. From the viewpoint of toughness (strength), chained diols are preferred.
  • the carbon number of the chain diol is preferably 2 or more from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture resistance, and heat resistance required for modeling with a 3D printer, and is preferably 6 or less from the same viewpoint, Four or less are more preferable, and three or less are more preferable.
  • the number of carbon atoms of the cyclic diol is preferably 6 or more from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture absorption resistance, and heat resistance required for modeling with a 3D printer, and 31 or less from the same viewpoint, 30 or less is more preferable, and 27 or less is more preferable.
  • the diol C may have ether oxygen, but when the diol C is a chain aliphatic diol, it is required for solubility in neutral water, moisture resistance, and shaping by a 3D printer. From the viewpoint of heat resistance, the number of ether oxygen is preferably 1 or less, and when the diol C is a cycloaliphatic diol, the number of ether oxygen is preferably 2 or less from the same viewpoint.
  • the chain diol is ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, diethylene glycol from the viewpoints of solubility in neutral water, moisture absorption resistance, and heat resistance required for modeling with a 3D printer. And at least one selected from the group consisting of dipropylene glycol is preferable, and at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, and 1,3-propanediol is more preferable.
  • diethylene glycol and dipropylene glycol may be charged as a polymerization reaction raw material, or may be by-produced during the polymerization reaction.
  • the cyclic diol is 1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, isosorbide, bisphenoxyethanol fluorene from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture absorption resistance, and heat resistance required for shaping by a 3D printer. At least one selected from the group consisting of bisphenol fluorene, biscrexoxy ethanol fluorene and biscresol fluorene is preferable.
  • the diol C is ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, isosorbide, bisphenoxyethanol fluorene, bisphenol fluorene, bisque
  • the ratio of the sum of lurene, bisphenol fluorene, biscrexoxyethanol fluorene, and biscresol fluorene is at least 80 mol% from the viewpoint of solubility in neutral water
  • the polyester resin can be exemplified by the following general formulas (II) and (III).
  • p1 represents the degree of polymerization of ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate
  • q1 represents the number of degrees of polymerization of ethylene 5-sulfoisophthalate, provided that ethylene 2,6-naphthalenedicarboxy is used.
  • Rate and ethylene 5-sulfoisophthalate are block bond and / or random bond, and random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water.
  • p2 is the polymerization degree of ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate
  • q2 is the polymerization degree of ethylene 5-sulfoisophthalate
  • r2 is bisphenoxyethanol fluorene and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid
  • S2 represents the number of degrees of polymerization of the condensate of bisphenoxyethanol fluorene and 5-sulfoisophthalic acid, provided that ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate, ethylene 5-sulfoisophthalate, bis The condensate of phenoxyethanol fluorene and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and the condensate of bisphenoxyethanol fluorene and 5-sulfoisophthalic acid are block bonds and / or random bonds, and are random in view of solubility in neutral water Bonding is more preferred.
  • polyamide resin As said polyamide resin, the polyamide resin which has the said dicarboxylic acid monomer unit A and a diamine monomer unit can be illustrated.
  • the ratio of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit a in the polyamide resin to the total substance mass of all the monomer units of the polyamide resin is 2.5 mol% or more from the viewpoint of solubility in neutral water 4 mol% or more is preferable, 6 mol% or more is more preferable, 8 mol% or more is more preferable, 10 mol% or more is more preferable, 40 mol% or less, 35 mol% or less is preferable, 31 mol% from the viewpoint of moisture absorption resistance.
  • the following is more preferable, 25 mol% or less is more preferable, 20 mol% or less is further more preferable, 15 mol% or less is still more preferable, 10 mol% or less is more preferable, and 8 mol% or less is more preferable.
  • the proportion of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit B in the polyamide resin with respect to the total substance mass of all the monomer units in the polyamide resin is preferably 10 mol% or more, and 20 mol% or more from the viewpoint of moisture absorption resistance. 30 mol% or more is more preferable, 35 mol% or more is further more preferable, 40 mol% or more is still more preferable, 42 mol% or more is further more preferable, 47.5 mol% or less from the viewpoint of solubility in neutral water Is preferable, 45 mol% or less is more preferable, 42 mol% or less is more preferable, and 40 mol% or less is still more preferable.
  • the polyamide resin has a diamine monomer unit.
  • the diamine for deriving the diamine monomer unit is also referred to as diamine C.
  • the diamine C is not particularly limited, and at least one selected from the group consisting of aliphatic diamines, alicyclic diamines, and aromatic diamines can be used, and the easiness of polymerization reaction at the time of polyamide resin production Aliphatic diamines are preferred from the viewpoint of
  • the carbon number of the diamine C is from the viewpoint of solubility in neutral water, the viewpoint of moisture absorption resistance, the viewpoint of heat resistance required for shaping with a 3D printer, and the viewpoint of ease of polymerization reaction at the time of polyamide resin production. , 2 or more is preferable, 3 or more is more preferable, 4 or more is more preferable, and 20 or less from the viewpoint of solubility in neutral water, the viewpoint of moisture absorption resistance, and the heat resistance required for modeling by 3D printer Is preferable, 15 or less is more preferable, and 10 or less is more preferable.
  • aliphatic diamine examples include ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonanediamine, decanediamine and the like.
  • hexamethylenediamine is preferable from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture absorption resistance, and toughness (strength) required for shaping with a 3D printer.
  • Examples of the alicyclic diamine include 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethane, diamine cyclohexane, and isophorone diamine.
  • at least one or more selected from the group consisting of diamine cyclohexane and isophorone diamine is preferable from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture resistance, and toughness (strength) required for shaping with a 3D printer.
  • at least one selected from the group consisting of diamine cyclohexane is preferable from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture resistance, and toughness (strength) required for shaping with a 3D printer.
  • at least one selected from the group consisting of diamine cyclohexane is preferable from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture resistance, and toughness (strength) required for shaping with a 3D printer.
  • aromatic diamine examples include phenylenediamine, diethyltoluenediamine, and 4,4'-diaminodiphenylmethane.
  • phenylenediamine and diethyltoluenediamine is preferable from the viewpoint of solubility in neutral water, moisture resistance, and toughness (strength) required for modeling with a 3D printer.
  • strength toughness
  • the diamine C is at least selected from the group consisting of hexamethylene diamine, diamine cyclohexane, and phenylene diamine.
  • the diamine C is at least selected from the group consisting of hexamethylene diamine, diamine cyclohexane, and phenylene diamine.
  • One or more are preferable, at least one or more selected from the group consisting of hexamethylenediamine and phenylenediamine is more preferable, and hexamethylenediamine is more preferable.
  • the diamine C is at least one selected from the group consisting of hexamethylene diamine, diamine cyclohexane and phenylene diamine, hexamethylene diamine, diamine cyclohexane and phenylene with respect to the total mass of all diamine monomer units in the polyamide resin.
  • the proportion of the total amount of substance of diamine is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and 80 mol % Or more is more preferable, 90 mol% or more is still more preferable, substantially 100 mol% is still more preferable, and 100 mol% is still more preferable.
  • substantially 100 mol% is the meaning including the case where substances other than hexamethylene diamine, diamine cyclohexane, and phenylene diamine mix unavoidable.
  • the polyamide resin can be exemplified by the following general formulas (IV) to (IX).
  • p3 and q3 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • p4 and q4 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • p5 and q5 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • p6 and q6 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • p7 and q7 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • p8 and q8 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable from the viewpoint of solubility in neutral water. )
  • the said thermoplastic resin may have monomer units other than the said monomer unit A, the said diol unit, and the said diamine monomer unit in the range which does not impair the effect of this embodiment.
  • the weight average molecular weight of the thermoplastic resin is preferably 3000 or more, more preferably 10000 or more, still more preferably 16000 or more, and solubility in neutral water, from the viewpoint of improvement in toughness required for a soluble material for three-dimensional shaping. And from the viewpoint of formability with a 3D printer, 70000 or less is preferable, 50000 or less is more preferable, 40000 or less is more preferable, and 35000 or less is still more preferable.
  • the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin is 50 ° C. or more, preferably 60 ° C. or more, more preferably 70 ° C. or more, still more preferably 80 ° C. or more, from the viewpoint of formability by a 3D printer. From the viewpoint, it is 250 ° C. or less, preferably 220 ° C. or less, more preferably 180 ° C. or less, still more preferably 160 ° C. or less, still more preferably 140 ° C. or less, and still more preferably 120 ° C. or less.
  • the content of the thermoplastic resin in the thermoplastic resin composition is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and preferably 95% by mass or less, 90% by mass % Or less is more preferable.
  • R 1 is required for the viewpoint of molecular weight control at the time of production, the viewpoint of suppressing coloring, the viewpoint of solubility in neutral water, the viewpoint of moisture absorption resistance, and modeling by a 3D printer
  • a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms including a substituent, which may have a substituent is shown.
  • the hydrocarbon group may be any of an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group.
  • the carbon number of the hydrocarbon group is from the viewpoint of suppressing coloring, from the viewpoint of solubility in neutral water, from the viewpoint of moisture absorption resistance, and by modeling by a 3D printer From the viewpoint of the required heat resistance, 1 or more is preferable, 4 or more is more preferable, 8 or more is more preferable, 30 or less is preferable, 25 or less is more preferable, and 20 or less is more preferable.
  • the carbon number of the hydrocarbon group is from the viewpoint of suppressing coloring, from the viewpoint of solubility in neutral water, from the viewpoint of moisture absorption resistance, and by a 3D printer From the viewpoint of the heat resistance required of, 3 or more is preferable, 5 or more is more preferable, 6 or more is more preferable, 10 or more is still more preferable, 30 or less is preferable, 25 or less is more preferable, and 20 or less is more preferable.
  • the carbon number of the hydrocarbon group is from the viewpoint of molecular weight control at the time of production, from the viewpoint of suppressing coloring, from the viewpoint of solubility in neutral water, hygroscopic From the viewpoint and heat resistance required for modeling with a 3D printer, 6 or more is preferable, 8 or more is more preferable, 10 or more is more preferable, 30 or less is preferable, and 25 or less is more preferable.
  • the viewpoint of molecular weight control at the time of manufacture the viewpoint which suppresses coloring
  • the viewpoint of the solubility to neutral water a viewpoint of moisture absorption resistance
  • required by modeling by 3D printer From the group consisting of carbon atoms, oxygen atoms, nitrogen atoms, sulfur atoms, phosphorus atoms, silicon atoms, and halogen atoms, and one or more selected from the group consisting of halogen atoms, among A halogenated alkyl group having 1 to 22 carbon atoms is preferable, a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 22 carbon atoms is more preferable, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or a halogenated alkyl The group is more preferable, and the hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms is even more preferable.
  • X n + is required for the viewpoint of molecular weight control at the time of production, the viewpoint of suppressing coloring, the viewpoint of solubility in neutral water, the viewpoint of moisture absorption resistance, and modeling by a 3D printer
  • Sodium ion, potassium ion, lithium ion, ammonium ion, phosphonium ion, magnesium ion, magnesium ion, calcium ion, barium ion, zinc ion, or phosphonium ion from the viewpoint of heat resistance, sodium ion, potassium ion, lithium ion, magnesium ion , Ammonium ion or phosphonium ion is preferable, sodium ion, lithium ion, ammonium ion or phosphonium ion is more preferable, lithium ion or phosphonium ion is more preferable, and phosphonium ion is still more preferable Yes.
  • phosphonium ions from the viewpoint of molecular weight control at the time of production, the viewpoint of suppressing coloration, the viewpoint of solubility in neutral water, the viewpoint of moisture absorption resistance, and the heat resistance viewpoint required for modeling by 3D printer Alkyl phosphonium ions are preferred, and tetrabutyl phosphonium ions are more preferred.
  • n is a heat resistance required for formation by a 3D printer, from the viewpoint of molecular weight control at the time of production, from the viewpoint of suppressing coloring, from the viewpoint of solubility in neutral water, from the viewpoint of moisture absorption resistance From the viewpoint of sex, 1 is preferred.
  • the mass ratio of the organic salt compound to the thermoplastic resin is preferably 0.5 or more, more preferably 2 or more, still more preferably 6 or more, to neutral water, from the viewpoint of improving the adhesion to the forming material. From the viewpoint of solubility, the viewpoint of moisture absorption resistance, and the viewpoint of heat resistance required for modeling with a 3D printer, 30 or less is preferable, 20 or less is more preferable, and 15 or less is more preferable.
  • the sum of the substance mass of the sulfonic acid group and the substance mass of the sulfonic acid group of the thermoplastic resin is preferably 0.005 or more, more preferably 0.01 or more, and still more preferably 0.02 or more. 0.03 or more is further more preferable, 0.35 or less is preferable, and 0.25 or less is more preferable, from the viewpoint of solubility in neutral water and the heat resistance required for modeling with a 3D printer.
  • the thermoplastic resin composition has the dicarboxylic acid monomer unit a and the dicarboxylic acid with respect to the total of the substance amounts of all the monomer units of the thermoplastic resin from the viewpoint of solubility in neutral water and moisture absorption resistance.
  • the proportions of the monomer unit B, the diol monomer unit, and the organic salt compound are 10 to 30 mol% of the dicarboxylic acid monomer unit a, 20 to 40 mol% of the dicarboxylic acid monomer unit B, and 40 to 60 mol% of the diol monomer unit
  • the organic salt compound is preferably 0.05 mol% to 2 mol%.
  • thermoplastic resin composition is resistant to moisture absorption and has a high dissolution rate in neutral water. Therefore, according to the thermoplastic resin composition, the dissolution rate in neutral water is large, and the thermoplastic resin composition can be rapidly removed from the three-dimensional object precursor without using a strong alkaline aqueous solution.
  • the thermoplastic resin composition used as a material of the soluble material for three-dimensional modeling for support materials can be provided.
  • the soluble material for three-dimensional shaping of the present embodiment is the thermoplastic resin composition.
  • the soluble material for three-dimensional shaping may contain other components as long as the effects of the present embodiment are not impaired.
  • the other components include polymers other than the thermoplastic resin, plasticizers such as polyalkylene glycol benzoate, calcium carbonate, magnesium carbonate, glass spheres, graphite, carbon black, carbon fibers, glass fibers, talc And wollastonite, mica, alumina, silica, kaolin, whiskers, fillers such as silicon carbide, compatibilizers, elastomers and the like.
  • the glass transition temperature of the soluble material for three-dimensional formation is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 70 ° C. or higher, and still more preferably 80 ° C. or higher, from the viewpoint of formability by a 3D printer. From the same viewpoint, 250 ° C. or less is preferable, 220 ° C. or less is more preferable, and 200 ° C. or less is more preferable.
  • the manufacturing method of the said soluble material for three-dimensional shaping is not specifically limited, It can manufacture by a well-known method.
  • a method of kneading and manufacturing a raw material such as the thermoplastic resin composition with a kneader such as a batch type kneader or a twin screw extruder.
  • the shape of the soluble material for three-dimensional formation is not particularly limited, and examples thereof include pellets, powders, filaments and the like, but filaments are preferable from the viewpoint of formability with a 3D printer.
  • the diameter of the filament is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1.0 mm or more from the viewpoint of formability by a 3D printer and accuracy improvement of a three-dimensional object, and preferably 3.0 mm or less from the same viewpoint. 0 mm or less is more preferable, and 1.8 mm or less is more preferable.
  • the draw ratio in the drawing process is preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more, still more preferably 3 times or more, still more preferably 5 times or more, from the viewpoint of both toughness improvement and water solubility coexistence.
  • the stretching temperature in the stretching process is preferably in the range of a temperature 20 ° C. lower than the glass transition temperature of the soluble material for three-dimensional shaping to a temperature 110 ° C. higher than the glass transition temperature.
  • the lower limit of the stretching temperature is more preferably 10 ° C. lower than the glass transition temperature from the viewpoint of toughness improvement and thermal stability, and still more preferably the same temperature as the glass transition temperature.
  • the upper limit of the stretching temperature is more preferably 110 ° C. higher than the glass transition temperature, more preferably 100 ° C. higher than the glass transition temperature, and still more preferably 90 ° C.
  • Stretching may be conducted while air cooling when the resin is discharged from the extruder, or may be heated by hot air or laser.
  • the stretching may be stretching to a predetermined stretching ratio and filament diameter in one step, or may be stretching to a predetermined stretching ratio and filament diameter in multiple steps.
  • a method of manufacturing a three-dimensional object according to the present embodiment includes the steps of obtaining a three-dimensional object precursor including a three-dimensional object and a support material, and contacting the three-dimensional object precursor with neutral water to remove the support material. It is a manufacturing method of the three-dimensional object by the heat fusion lamination method which has a material removal process, and the material of the above-mentioned support material is a soluble material for the above-mentioned three-dimensional modeling.
  • the accuracy deterioration of the three-dimensional object can be suppressed, and the dissolution rate in neutral water is high, and the three-dimensional object precursor can be rapidly obtained without using a strong alkaline aqueous solution. Can be removed.
  • Step of Obtaining Three-Dimensional Object Precursor Including Three-Dimensional Object and Support Material In the step of obtaining a three-dimensional object precursor including a three-dimensional object and a support material, except that the material of the support material is the soluble material for three-dimensional shaping, A step of obtaining a three-dimensional object precursor including a three-dimensional object and a support material in a method of manufacturing an object can be utilized.
  • the modeling material which is a material of a three-dimensional object can be used without particular limitation as long as it is a resin used as a modeling material in the conventional FDM method for producing a three-dimensional object.
  • the shaping material ABS resin, PP resin, ASA resin, PS resin, HIPS resin, PVC resin, polylactic acid resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polyether imide resin, polyether ether ketone resin, polyphenyl sulfone resin, etc.
  • thermoplastic resins and from the viewpoint of formability with a 3D printer, at least one member selected from the group consisting of ABS resin, polylactic acid resin, polycarbonate resin, and polyamide resin is more preferable among them, and ABS resin, polycarbonate resin And at least one selected from the group consisting of polyamide resins is more preferable.
  • the glass transition temperature of the support material used in the step of obtaining the three-dimensional object precursor is from (the glass transition temperature of the used forming material -20 ° C) to (the glass transition of the used forming material) from the viewpoint of formability with a 3D printer Temperature + 20 ° C.) is preferable, and (glass transition temperature of forming material to be used ⁇ 15 ° C.) to (glass transition temperature of forming material to be used + 15 ° C.) is more preferable.
  • Support material removal step of removing support material by bringing three-dimensional object precursor into contact with neutral water
  • removal of the support material is performed by bringing a three-dimensional object precursor into contact with neutral water.
  • the method of bringing the three-dimensional object precursor into contact with neutral water is preferably a method of immersing the three-dimensional object precursor in neutral water from the viewpoints of cost and ease of operation. From the viewpoint of improving the removability of the support material, ultrasonic waves can be applied during immersion to promote dissolution of the support material.
  • the neutral water examples include ion-exchanged water, pure water, tap water, and industrial water, but ion-exchanged water and tap water are preferable from the viewpoint of economy.
  • the neutral water may contain a water-soluble organic solvent as long as the three-dimensional object formed is not damaged.
  • water-soluble organic solvents include lower alcohols such as methanol, ethanol and 2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, glycol ethers such as ethylene glycol monotertiary butyl ether and diethylene glycol monobutyl ether, acetone and methyl ethyl ketone And other ketones.
  • the content of the water-soluble organic solvent in neutral water is preferably 0.1% by mass or more from the viewpoint of solubility and damage to a shaped three-dimensional object, 0.5% by mass or more is more preferable, 1% by mass or more is further preferable, 3% by mass or more is further preferable, 50% by mass or less is preferable, 40% by mass or less is preferable, 30% by mass or less is preferable, 20 % Mass or less is preferable.
  • the amount of the neutral water used is preferably 10 times by mass or more, more preferably 20 times by mass or more, relative to the support material from the viewpoint of solubility of the support material, and 10000 relative to the support material from the economic point of view
  • the mass ratio or less is preferable, 5000 mass times or less is more preferable, 1000 mass times or less is more preferable, and 100 mass times or less is still more preferable.
  • the time for which the soluble material for three-dimensional shaping is in contact with neutral water is preferably 5 minutes or more from the viewpoint of the removability of the support material, and reduces the damage to the three-dimensional object caused by long-term contact with neutral water. In light of viewpoints and economy, 180 minutes or less is preferable, 120 minutes or less is more preferable, and 90 minutes or less is more preferable.
  • the cleaning temperature is preferably 15 ° C. or higher, more preferably 25 ° C. or higher, from the viewpoint of the removability of the support material, the viewpoint of reducing the damage to the three-dimensional object, and the economics C. or more is more preferable, 40 ° C. or more is more preferable, and from the same viewpoint, 85 ° C. or less is preferable, 70 ° C. or less is more preferable, and 60 ° C. or less is more preferable.
  • the support material of the present embodiment is a support material for supporting the three-dimensional object when the three-dimensional object is manufactured by the hot melt lamination type 3D printer, and contains the thermoplastic resin composition.
  • the support material has sufficient strength, little coloration and excellent appearance quality, and has a high dissolution rate in neutral water and can be rapidly removed from a three-dimensional object precursor without using a strong alkaline aqueous solution. Can.
  • thermoplastic resin composition containing a thermoplastic resin in which the proportion of the dicarboxylic acid monomer unit a is 10 mol% or more, comprising the step of mixing an organic salt compound represented by the following general formula (I) Method for producing a thermoplastic resin composition.
  • R 1 I a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent
  • n is a number of 1 or 2
  • X is n +
  • X is n + Represents magnesium ion, calcium ion, barium ion or zinc ion.
  • the sulfonate group is -SO 3 M 3 (However, M 3 Represents a counter ion of a sulfonic acid group constituting a sulfonate group, and is at least one or more selected from the group consisting of sodium ion, potassium ion, lithium ion, calcium ion, magnesium ion, ammonium ion, barium ion, and zinc ion At least one member selected from the group consisting of sodium ions, potassium ions, lithium ions, magnesium ions and ammonium ions is more preferable, and at least one member selected from the group consisting of sodium ions and potassium ions is further preferable Preferably, sodium ions are even more preferred.
  • thermoplastic resin composition as described in ⁇ 1> in which the sulfonate group represented by these is preferable.
  • ⁇ 3> At least one selected from the group consisting of 5-sulfoisophthalic acid, 2-sulfoterephthalic acid, and 4-sulfo-2,6-naphthalenedicarboxylic acid is preferable, and the aromatic dicarboxylic acid component a is preferably 5
  • the proportion of the dicarboxylic acid monomer unit a in the ⁇ 4> dicarboxylic acid monomer unit A is 10 mol% or more, preferably 16 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and still more preferably 23 mol% or more, 90 mol% or less 80 mol% or less is more preferable, 70 mol% or less is still more preferable, 65 mol% or less is still more preferable, 10 to 90 mol% is preferable, 16 to 80 mol% is more preferable, 20 to 70 mol% is more preferable,
  • the method for producing a thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein 65 mol% is more preferable.
  • 0.5 mmol / g or more is preferable, and, as for the sum total of content of the sulfonic acid group in the ⁇ 5> above-mentioned thermoplastic resin, and content of a sulfonate group, 0.6 mmol / g or more is more preferable, and 0.7 mmol / g
  • 3.0 mmol / g or less is preferable, 1.5 mmol / g or less is more preferable, 1.0 mmol / g or less is more preferable, 0.5 to 3.0 mmol / g is preferable, 0.6 to
  • a dicarboxylic acid component B having a dicarboxylic acid monomer unit B derived from a dicarboxylic acid component not having a hydrophilic group, and for deriving the dicarboxylic acid monomer unit B is an aromatic dicarboxylic acid or an aliphatic dicarboxylic acid
  • At least one selected from the group consisting of acids and alicyclic dicarboxylic acids is preferable, and terephthalic acid, isophthalic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid
  • Species or more are more preferable, and 2,6-naphthalenedi
  • thermoplastic resin composition in any one of ⁇ 1>- ⁇ 6>.
  • thermoplastic resin composition in any one of ⁇ 1>- ⁇ 7>.
  • the thermoplastic resin is preferably at least one member selected from the group consisting of polyester resins, polyamide resins, acrylic resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl pyrrolidone resins, ester amide resins and urethane resins, and polyester resins and polyamide resins ⁇ 1> to ⁇ 8>,
  • the method for producing a thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein one or more selected from the group consisting of ⁇ 10> The method for producing a thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, wherein the polyester resin is represented by the following general formulas (II) and (III).
  • p1 represents the degree of polymerization of ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate
  • q1 represents the number of degrees of polymerization of ethylene 5-sulfoisophthalate, provided that ethylene 2,6-naphthalenedicarboxy is used.
  • ethylene 5-sulfoisophthalate are block linkages and / or random linkages, with random linkages being more preferred.
  • p2 is the degree of polymerization of ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate
  • q2 is the degree of polymerization of ethylene 5-sulfoisophthalate
  • r2 is bisphenoxyethanol fluorene and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid
  • S2 represents the number of degrees of polymerization of the condensate of bisphenoxyethanol fluorene and 5-sulfoisophthalic acid, provided that ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate, ethylene 5-sulfoisophthalate, bis The condensation product of phenoxyethanol fluorene and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and the condensation product of bisphenoxyethanol fluorene and 5-sulfoisophthalic acid are block bond and / or random bond, and random bond is more preferable.
  • ⁇ 11> The method for producing a thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the polyamide
  • p3 and q3 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • p4 and q4 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • p5 and q5 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • p6 and q6 each represent the number of polymerization degrees.
  • Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • p7 and q7 each represent the number of polymerization degrees.
  • Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • p8 and q8 each represent the number of polymerization degrees.
  • Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • 3000 or more is preferable, 10000 or more is more preferable, 16000 or more is more preferable, 70000 or less is preferable, 50000 or less is more preferable, 40000 or less is more preferable, and the weight average molecular weight of the ⁇ 12> above-mentioned thermoplastic resin is 35000 or less
  • the glass transition temperature (Tg) of the ⁇ 13> thermoplastic resin is 50 ° C. or higher, preferably 60 ° C. or higher, more preferably 70 ° C.
  • thermoplasticity according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 12> Method for producing a resin composition.
  • thermoplastic resin composition 70 mass% or more is preferable, 80 mass% or more is more preferable, 95 mass% or less is preferable, and, as for content of the said thermoplastic resin in the ⁇ 14> said thermoplastic resin composition, 90 mass% or less is more preferable, The manufacturing method of the thermoplastic resin composition in any one of ⁇ 1>- ⁇ 13>.
  • X n + Represents sodium ion, potassium ion, lithium ion, ammonium ion, phosphonium ion, magnesium ion, calcium ion, barium ion, zinc ion or phosphonium ion, sodium ion, potassium ion, lithium ion, magnesium ion, ammonium ion, Or phosphonium ion is preferable, sodium ion, lithium ion, ammonium ion or phosphonium ion is more preferable, lithium ion or phosphonium ion is more preferable, phosphonium ion is still more preferable, and among phosphonium ions, tetraalkyl phosphonium ion is preferable And the tetrabutyl phosphonium ion are more preferable,
  • the thermoplastic resin in any one of ⁇ 1>- ⁇ 14> Method of manufacturing a formed product.
  • the thermoplastic resin is the polyester resin, and the polyester resin is a dimethyl ether of the dicarboxylic acid component a having a sulfonate group in the first step and an alkyl ester of the dicarboxylic acid component B such as dimethyl terephthalate.
  • thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 15>, which is produced by a two-step process of polycondensation to an average molecular weight, and these reactions are carried out in the presence of the organic salt compound.
  • Method. ⁇ 17> The timing of adding the organic salt compound in the production of the polyester resin is preferably during the normal pressure reaction, more preferably immediately before the start of the vacuum reaction, ⁇ 1> to ⁇ 16 The manufacturing method of the thermoplastic resin composition in any one of>.
  • the addition of the organic salt compound is performed by using the alkylsulfonic acid ion (R) of the organic salt compound 1 -SO 3 - Ratio of the total of the substance mass (mol) of the sulfonic acid group of the thermoplastic resin to the substance mass (mol) of the sulfonic acid group (the substance of the alkyl sulfonate ion of the organic salt compound) It is preferable to add so that the amount / the substance mass of the sulfonic acid group of the thermoplastic resin and the substance mass of the sulfonate group is 0.005 or more, and is preferably 0.01 or more.
  • thermoplastic resin composition Is more preferably 0.02 or more, more preferably 0.03 or more, and still more preferably 0.35 or less.
  • the glass transition temperature of the ⁇ 20> above-mentioned soluble material for three-dimensional modeling is more preferable.
  • the shape of the ⁇ 21> above-mentioned soluble material for three-dimensional modeling is a filamentous thing, The availability material for three-dimensional modeling as described in ⁇ 19> or ⁇ 20>.
  • the diameter of the ⁇ 22> filament is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1.0 mm or more, preferably 3.0 mm or less, more preferably 2.0 mm or less, and still more preferably 1.8 mm or less, ⁇ 19>
  • a hot melt lamination method comprising: a step of obtaining a three-dimensional object precursor including a ⁇ 23> three-dimensional object and a support material; and a support material removing step of bringing the three-dimensional object precursor into contact with neutral water and removing the support material.
  • the molding material which is a material of ⁇ 24> said three-dimensional object is an ABS resin, PP resin, ASA resin, PS resin, HIPS resin, PVC resin, polylactic acid resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polyether imide resin, polyether Thermoplastic resins such as ether ketone resin and polyphenyl sulfone resin are preferable, and one or more selected from the group consisting of ABS resin, polylactic acid resin, polycarbonate resin, and polyamide resin is more preferable, ABS resin, polycarbonate resin, and polyamide
  • the glass transition temperature of the support material used in the step of obtaining the three-dimensional object precursor is (glass transition temperature of the forming material to be used -20 ° C) to (glass transition temperature of the forming material to be used + 20 ° C)
  • the method for producing a three-dimensional object according to ⁇ 23> or ⁇ 24> preferably (glass transition temperature of forming material to be used ⁇ 15 ° C.) to (glass transition temperature of forming material to be used + 15 ° C.).
  • the water-soluble organic solvent is lower alcohols such as methanol, ethanol and 2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, glycol ethers such as ethylene glycol monotertiary butyl ether and diethylene glycol monobutyl ether,
  • ketones such as acetone and methyl ethyl ketone are preferable.
  • 0.1 mass% or more is preferable, as for content of the said water-soluble organic solvent in ⁇ 29> neutral water, 0.5 mass% or more is more preferable, 1 mass% or more is more preferable, 3 mass% or more Furthermore, 50% by mass or less is preferable, 40% by mass or less is preferable, 30% by mass or less is preferable, and 20% by mass or less is preferable, of the three-dimensional object according to any one of ⁇ 23> to ⁇ 28> Production method.
  • the amount of use of the ⁇ 30> neutral water is preferably 10 mass times or more, more preferably 20 mass times or more, preferably 10000 mass times or less, more preferably 5000 mass times or less, with respect to the support material.
  • the time for which the soluble material for three-dimensional formation is in contact with neutral water is preferably 5 minutes or more, preferably 180 minutes or less, more preferably 120 minutes or less, further preferably 90 minutes or less, ⁇ 23>
  • the temperature of neutral water to be brought into contact with the soluble material for three-dimensional formation is preferably 15 ° C. or more, more preferably 25 ° C. or more, still more preferably 30 ° C. or more, still more preferably 40 ° C. or more, 85 ° C.
  • thermoplastic resin composition containing the thermoplastic resin which has a ⁇ 33> sulfonic acid group and / or sulfonate group, and the organic salt compound shown by the following general formula (I).
  • R 1 I a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent
  • n is a number of 1 or 2
  • X is n +
  • X is n + Represents magnesium ion, calcium ion, barium ion or zinc ion.
  • the sulfonate group is -SO 3 M 3 (However, M 3 Represents a counter ion of a sulfonic acid group constituting a sulfonate group, and is at least one or more selected from the group consisting of sodium ion, potassium ion, lithium ion, calcium ion, magnesium ion, ammonium ion, barium ion, and zinc ion At least one member selected from the group consisting of sodium ions, potassium ions, lithium ions, magnesium ions and ammonium ions is more preferable, and at least one member selected from the group consisting of sodium ions and potassium ions is further preferable Preferably, sodium ions are even more preferred.
  • thermoplastic resin composition according to ⁇ 33>, wherein a sulfonate group represented by An aromatic compound derived from an aromatic dicarboxylic acid component a having a dicarboxylic acid monomer unit A derived from a ⁇ 35> dicarboxylic acid component and having a sulfonic acid group and / or a sulfonic acid group in the dicarboxylic acid monomer unit A
  • a sulfonate group represented by An aromatic compound derived from an aromatic dicarboxylic acid component a having a dicarboxylic acid monomer unit A derived from a ⁇ 35> dicarboxylic acid component and having a sulfonic acid group and / or a sulfonic acid group in the dicarboxylic acid monomer unit A The thermoplastic resin composition as described in ⁇ 33> or ⁇ 34> whose ratio of dicarboxylic acid monomer unit a is 10 mol% or more.
  • the aromatic dicarboxylic acid component a is preferably at least one selected from the group consisting of 5-sulfoisophthalic acid, 2-sulfoterephthalic acid, and 4-sulfo-2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and 5 Thermoplastic resin according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 35>, more preferably at least one selected from the group consisting of -sulfoisophthalic acid and 2-sulfoterephthalic acid, further preferably 5-sulfoisophthalic acid Composition.
  • the proportion of the dicarboxylic acid monomer unit a in the ⁇ 37> dicarboxylic acid monomer unit A is 10 mol% or more, preferably 16 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and still more preferably 23 mol% or more, 90 mol% or less 80 mol% or less is more preferable, 70 mol% or less is still more preferable, 65 mol% or less is still more preferable, 10 to 90 mol% is preferable, 16 to 80 mol% is more preferable, 20 to 70 mol% is more preferable,
  • the thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 35>, wherein 65 mol% is more preferable.
  • 0.5 mmol / g or more is preferable, and, as for the sum total of content of the sulfonic acid group in said ⁇ 38> said thermoplastic resin, and content of a sulfonate group, 0.6 mmol / g or more is more preferable, and 0.7 mmol / g is preferable.
  • thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 37>, wherein 1.5 mmol / g is more preferable, and 0.7 to 1.0 mmol / g is further preferable.
  • a dicarboxylic acid component B having a dicarboxylic acid monomer unit B derived from a dicarboxylic acid component having no hydrophilic group, and for deriving the dicarboxylic acid monomer unit B is an aromatic dicarboxylic acid or an aliphatic dicarbonide
  • At least one selected from the group consisting of acids and alicyclic dicarboxylic acids is preferable, and terephthalic acid, isophthalic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid And at least one selected from the group consisting of 1,3-adamantanedicarboxylic acid, and at least one selected from the group consisting of terephthalic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid And more preferably 2,6-naphthalenedicarboxylic acid is more preferred.
  • thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 38>. 5 mol% or more is preferable and, as for the ratio of the substance amount of the said dicarboxylic acid monomer unit a in the said thermoplastic resin with respect to the sum total of the thing amount of all the monomer units of the ⁇ 40> above-mentioned thermoplastic resin, 8 mol% or more is more preferable, 10 mol% or more is more preferable, 45 mol% or less is preferable, 35 mol% or less is more preferable, 30 mol% or less is more preferable, 5 to 45 mol% is preferable, 8 to 40 mol% is more preferable, 10 to 35 mol% is more preferable.
  • thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 40>.
  • thermoplastic resin is preferably at least one member selected from the group consisting of polyester resins, polyamide resins, acrylic resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl pyrrolidone resins, ester amide resins and urethane resins, and polyester resins and polyamide resins
  • thermoplastic resin according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 43>, in which the following is preferable, 65 mol% or less is more preferable, 60 mol% or less is more preferable, 40 mol% or less is more preferable, and 27 mol% or less is more preferable Composition.
  • thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 45>, wherein the ⁇ 46> polyester resin is represented by the following general formulas (II) and (III).
  • p1 represents the degree of polymerization of ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate
  • q1 represents the number of degrees of polymerization of ethylene 5-sulfoisophthalate, provided that ethylene 2,6-naphthalenedicarboxy is used.
  • ethylene 5-sulfoisophthalate are block linkages and / or random linkages, with random linkages being more preferred.
  • p2 is the degree of polymerization of ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate
  • q2 is the degree of polymerization of ethylene 5-sulfoisophthalate
  • r2 is bisphenoxyethanol fluorene and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid
  • S2 represents the number of degrees of polymerization of the condensate of bisphenoxyethanol fluorene and 5-sulfoisophthalic acid, provided that ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate, ethylene 5-sulfoisophthalate, bis The condensation product of phenoxyethanol fluorene and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and the condensation product of bisphenoxyethanol fluorene and 5-sulfoisophthalic acid are block bond and / or random bond, and random bond is more preferable.
  • ⁇ 47> The thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 46>, wherein the polyamide resin has the dicar
  • the ratio of the substance mass of the dicarboxylic acid monomer unit a in the polyamide resin to the total substance mass of all the monomer units of the ⁇ 48> polyamide resin is 2.5 mol% or more, preferably 4 mol% or more, and 6 mol % Or more is preferable, 8 mol% or more is further preferable, 10 mol% or more is further preferable, 40 mol% or less, 35 mol% or less is preferable, 31 mol% or less is more preferable, 25 mol% or less is more preferable, 20 mol% or less.
  • thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 48>, which is preferably 40 mol% or less.
  • thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 49>, wherein the ⁇ 50> polyamide resin is represented by the following general formulas (IV) to (IX).
  • p3 and q3 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • p4 and q4 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • p5 and q5 each represent the number of polymerization degrees.
  • Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • p6 and q6 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • p7 and q7 each represent the number of polymerization degrees. Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • p8 and q8 each represent the number of polymerization degrees.
  • Each polymerization is a block bond and / or a random bond, and a random bond is more preferable.
  • 3000 or more is preferable, 10000 or more is more preferable, 16000 or more is more preferable, 70000 or less is preferable, 50000 or less is more preferable, 40000 or less is more preferable, and the weight average molecular weight of the ⁇ 51> above-mentioned thermoplastic resin is 35000 or less
  • the glass transition temperature (Tg) of the ⁇ 52> thermoplastic resin is 50 ° C. or higher, preferably 60 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher, further preferably 80 ° C.
  • thermoplasticity according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 51> Resin composition. 70 mass% or more is preferable, as for content of the said thermoplastic resin in the ⁇ 53> said thermoplastic resin composition, 80 mass% or more is more preferable, 95 mass% or less is preferable, 90 mass% or less is more preferable, The thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 52>.
  • X n + Represents sodium ion, potassium ion, lithium ion, ammonium ion, phosphonium ion, magnesium ion, calcium ion, barium ion, zinc ion or phosphonium ion, sodium ion, potassium ion, lithium ion, magnesium ion, ammonium ion, Or phosphonium ion is preferable, sodium ion, lithium ion, ammonium ion or phosphonium ion is more preferable, lithium ion or phosphonium ion is more preferable, phosphonium ion is still more preferable, and among phosphonium ions, tetraalkyl phosphonium ion is preferable And the tetrabutyl phosphonium ion are more preferable,
  • the thermoplastic tree in any one of ⁇ 33>- ⁇ 53> Composition.
  • the mass ratio of the organic salt compound to the thermoplastic resin is preferably 0.5 or more, more preferably 2 or more, still more preferably 6 or more, preferably 30 or less, more preferably 20 or less, 15 or less.
  • thermoplastic resin composition according to any one of ⁇ 33> to ⁇ 55>, wherein 03 or more is more preferable, 0.35 or less is preferable, 0.25 or less is more preferable, and 0.2 or less is more preferable.
  • the ⁇ 57> above-mentioned thermoplastic resin composition is the compound of the dicarboxylic acid monomer unit a, the dicarboxylic acid monomer unit B, the diol monomer unit, and the organic salt compound with respect to the total of the substance mass of all the monomer units of the thermoplastic resin.
  • the proportion is preferably 10 to 30 mol% of the dicarboxylic acid monomer unit a, 20 to 40 mol% of the dicarboxylic acid monomer unit B, 40 to 60 mol% of the diol monomer unit, and 0.05 mol% to 2 mol% of the organic salt compound.
  • 60 degreeC or more is more preferable, 70 degreeC or more is more preferable, 80 degreeC or more is further more preferable, 250 degreeC or less is preferable, and, as for the glass transition temperature of the ⁇ 59> above-mentioned soluble material for three-dimensional shaping, 220 degreeC or less is more preferable,
  • the availability material for three-dimensional modeling as described in ⁇ 58> whose 200 degrees C or less is further preferable.
  • the shape of the ⁇ 60> above-mentioned soluble material for three-dimensional modeling is a filamentous thing, The availability material for three-dimensional modeling as described in ⁇ 58> or ⁇ 59>.
  • the diameter of the ⁇ 61> filament is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1.0 mm or more, preferably 3.0 mm or less, more preferably 2.0 mm or less, even more preferably 1.8 mm or less, ⁇ 58>
  • a process for obtaining a three-dimensional object precursor including a ⁇ 62> three-dimensional object and a support material, and a hot melt lamination method including a support material removing step of bringing the three-dimensional object precursor into contact with neutral water and removing the support material.
  • the building material which is the material of the three-dimensional object is ABS resin, PP resin, ASA resin, PS resin, HIPS resin, PVC resin, polylactic acid resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polyetherimide resin, polyether Thermoplastic resins such as ether ketone resin and polyphenyl sulfone resin are preferable, and one or more selected from the group consisting of ABS resin, polylactic acid resin, polycarbonate resin, and polyamide resin is more preferable, ABS resin, polycarbonate resin, and polyamide
  • the manufacturing method of the three-dimensional object as described in ⁇ 62> in which 1 or more types selected from the group which consists of resin are still more preferable.
  • the glass transition temperature of the support material used in the step of obtaining the three-dimensional object precursor is (glass transition temperature of forming material used -20 ° C) to (glass transition temperature of forming material used + 20 ° C)
  • the method for producing a three-dimensional object according to ⁇ 62> or ⁇ 63>, which is preferably (glass transition temperature of forming material to be used ⁇ 15 ° C.) to (glass transition temperature of forming material to be used + 15 ° C.) is more preferable.
  • ⁇ 66> The method for producing a three-dimensional object according to any one of ⁇ 62> to ⁇ 63>, wherein the neutral water contains a water-soluble organic solvent.
  • the water-soluble organic solvent is lower alcohols such as methanol, ethanol and 2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, glycol ethers such as ethylene glycol monotertiary butyl ether and diethylene glycol monobutyl ether,
  • ketones such as acetone and methyl ethyl ketone are preferable.
  • 0.1 mass% or more is preferable, as for content of the said water-soluble organic solvent in ⁇ 66> neutral water, 0.5 mass% or more is more preferable, 1 mass% or more is more preferable, 3 mass% or more Furthermore, 50% by mass or less is preferable, 40% by mass or less is preferable, 30% by mass or less is preferable, and 20% by mass or less is preferable.
  • the amount of use of the ⁇ 67> neutral water is preferably 10 times by mass or more, more preferably 20 times by mass or more, preferably 10000 times by mass or less, more preferably 5000 times by mass or less, relative to the support material.
  • the time for which the ⁇ 66> soluble material for three-dimensional formation is in contact with neutral water is preferably 5 minutes or more, preferably 180 minutes or less, more preferably 120 minutes or less, further preferably 90 minutes or less, ⁇ 62>
  • the temperature of neutral water to be brought into contact with the soluble material for three-dimensional formation is preferably 15 ° C. or more, more preferably 25 ° C. or more, still more preferably 30 ° C. or more, still more preferably 40 ° C. or more, 85 ° C.
  • the method for producing a three-dimensional object according to any one of ⁇ 62> to ⁇ 66> wherein the following are preferable, 70 ° C. or less is more preferable, and 60 ° C. or less is more preferable.
  • It is a support material which supports the three-dimensional object when manufacturing a three-dimensional object by a 3D printer of the ⁇ 68> heat fusion lamination method, and the raw material of the support material is any one of ⁇ 58> to ⁇ 61>
  • the support material which is a soluble material for said three-dimensional modeling as described in 4.
  • Example 1 In 2 L stainless steel separable flask (K-shaped tube, stirrer, with nitrogen introduction tube) 97.7 g of dimethyl 2,6-naphthalenedicarboxylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., first grade), dimethyl sodium 5-sulfoisophthalate (Japanese 40.6 g of Kojun Pharmaceutical Co., Ltd., 76.7 g of ethylene glycol (special grade, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 82 mg of titanium tetrabutoxide (first grade, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), sodium acetate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Special grade) 506mg is charged, temperature is elevated from 140 ° C to 260 ° C over 1 hour with mantle heater while stirring under normal pressure and nitrogen atmosphere, and it is stirred at that temperature for 6.5 hours for transesterification The Thereafter, 6.89 g of tetrabutyl phosphonium salt of dodecylbenzenesulfonic
  • thermoplastic resin composition 1 (Sample P4).
  • thermoplastic resin composition 2 (polyester resin) was obtained in the same manner as in Example 1 except that tetrabutylphosphonium dodecylbenzenesulfonate was not used.
  • the sample corresponding to the sample P1 of the example 1 in the comparative example 1 is a sample P5
  • the sample corresponding to the sample P2 of the example 1 is a sample P6
  • the sample corresponding to the sample P3 of the example 1 is a sample P7
  • the sample P7 The sample corresponding to the sample P4 is referred to as a sample P8.
  • Example 2 In 2 L stainless steel separable flask (K-shaped tube, stirrer, with nitrogen introduction tube) 23.7 g of dimethyl 2,6-naphthalenedicarboxylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., first grade), dimethyl sodium 5-sulfoisophthalate (Japanese 52.1 g of Kojun Pharmaceutical Co., Ltd., 22.4 g of ethylene glycol (special grade, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 26 mg of titanium tetrabutoxide (first grade, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), bisphenoxyethanol fluorene (Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) Charge 117.3g and sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, special grade) 866mg, and heat from an external temperature of 180 ° C to 260 ° C over 1 hour and 10 minutes with a mantle heater while stirring under normal pressure and nitrogen atmosphere.
  • dimethyl 2,6-naphthalenedicarboxylate manufactured by Tokyo Chemical
  • thermoplastic resin composition 3 (sample P11).
  • Example 3 In 2 L stainless steel separable flask (K-shaped tube, stirrer, with nitrogen introduction tube) 23.7 g of dimethyl 2,6-naphthalenedicarboxylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., first grade), dimethyl sodium 5-sulfoisophthalate (Japanese 52.1 g of Kojun Pharmaceutical Co., Ltd., 22.4 g of ethylene glycol (special grade, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 26 mg of titanium tetrabutoxide (first grade, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), bisphenoxyethanol fluorene (Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) Charge 117.3 g and sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, special grade) 866 mg, raise temperature from 180 ° C to 260 ° C over 1 hour with mantle heater while stirring under normal pressure and nitrogen atmosphere, The mixture was stirred at temperature for 4 hours for transesterification.
  • thermoplastic resin composition 4 (Sample P15).
  • thermoplastic resin composition 5 (polyester resin) was obtained in the same manner as in Example 2 except that tetrabutylphosphonium dodecylbenzenesulfonate was not used.
  • a sample corresponding to the sample P9 of the example 2 in the comparative example 2 is a sample P16
  • a sample corresponding to the sample P10 of the example 2 is a sample P17
  • a sample corresponding to the sample P11 of the example 2 is a sample P18.
  • NPDM molecular ratio
  • SID molecular ratio
  • EG molecular weight
  • BPEF molecular ratio
  • composition of Thermoplastic Resin Composition [Composition of Thermoplastic Resin Composition]
  • composition of the polyester resin contained in the thermoplastic resin composition 1 can be determined by proton NMR measurement using NMR and MR400 manufactured by Agilent.
  • thermoplastic resin composition 1 The amount (unit: mmol / g) of the hydrophilic group (SO 3 ) in the thermoplastic resin composition 1 can be determined from the composition of the thermoplastic resin composition 1 determined by the above method.
  • FIG. 1 is a graph in which the results of stirrer power consumption of the polyesterification reaction measured with time by the above method and the measured values of weight average molecular weight of the samples P1 to P8 are plotted. It can be seen from FIG. 1 that when manufactured by adding an organic salt compound to the reaction system, control of the weight average molecular weight can be easily performed as compared with the case where the organic salt compound is not used.
  • evaluation samples were prepared by sandwiching the samples in a polyimide film and grinding with a hammer.
  • the samples P4, P8, P11, P15, and P18 were ground in a coffee mill (Mini Blender manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd.) (grind time is 120 seconds) to prepare an evaluation sample.
  • 0.25 g of the sample powder was dispersed in 5 g of ion-exchanged water at 70 ° C. in a 50 mL screw tube, allowed to stand for 5 minutes, shaken gently to re-disperse the polymer powder, and allowed to stand at 70 ° C. for 5 minutes.
  • Dissolution rate (%) (mass of polymer before dissolution ⁇ mass of remaining polymer) / mass of polymer before dissolution ⁇ 100
  • Samples P4 and P8 were also evaluated in 2% BDG (diethylene glycol mono n-butyl ether) aqueous solution.
  • BDG diethylene glycol mono n-butyl ether
  • BzDG diethylene glycol monobenzyl ether
  • thermoplastic resin composition 1 of Example 1 is extruded from a capillary of 2 mm in diameter and 10 mm in length at a melting temperature of 180 ° C. and an extrusion speed of 10 mm / min using Capirograph (Capilograph 1D manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) It pinched with the tweezers, processed it into a filament of 1.5 mm in diameter while pulling lightly by hand. Thereafter, the filament was supplied to a Genkei Atom 3D Printer and extruded from a heat nozzle at 230 ° C. It was possible to discharge without blocking the nozzle, and it was confirmed that the melt also solidified immediately. From this, it is understood that the thermoplastic resin 1 can be used as a soluble material for three-dimensional shaping which is a material of a support material.
  • thermoplastic resin 1 The weight average molecular weight of the thermoplastic resin 1 was 17800, and the glass transition temperature was 110 ° C.
  • the viscosity reduction effect was evaluated by the value of the kneading torque after 5 minutes of kneading. The results are shown in Table 4.
  • the molar ratio of the organic salt compound to the sulfonic acid group of the thermoplastic resin was 0.0172.
  • thermoplastic resin 1 obtained in Synthesis Example 1 and Erekat S-418 (manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd .: organic salt compound: tetrabutylphosphonium salt of dodecylbenzenesulfonic acid) are changed as shown in Table 4, and Examples In the same manner as in 5, a yellow mixture, soluble materials 2 and 3 was obtained. The viscosity reduction effect was evaluated by the value of the kneading torque after 5 minutes of kneading. The results are shown in Table 4. The molar ratio of the organic salt compound to the sulfonic acid group of the thermoplastic resin was 0.0516 in Example 6 and 0.086 in Example 7.
  • Comparative Example 3 100 g of the thermoplastic resin 1 obtained in Synthesis Example 1 is dried at 60 ° C. under reduced pressure, and then melt kneading is performed at 230 ° C., 90 r / min for 10 minutes using a melt kneader (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd .: Labo Plastmill 4C150) To obtain a soluble material 4 which is a yellow mixture. The viscosity reduction effect was evaluated by the value of the kneading torque after 5 minutes of kneading. The results are shown in Table 4.

Abstract

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、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。 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熱可塑性樹脂組成物の製造方法。 (R1-SO3 -)nXn+ (I)

Description

熱可塑性樹脂組成物の製造方法
 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、下記特表2008-507619号公報)。当該手法はメタクリル酸共重合体中のカルボン酸がアルカリにより中和され、強アルカリ水溶液に溶解することを利用している。
 特表2008-507619号公報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。
 下記特表2002-516346号公報には、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。当該特表2002-516346号公報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(特開2017-30346号公報)。
 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。)
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
発明の詳細な説明
 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。
 以下、本発明の一実施形態について説明する。
<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 JPOXMLDOC01-appb-C000001
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000002
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000003
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000004
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000005
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000006
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000007
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000008
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000009
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000010
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000011
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000012
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000013
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000014
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000015
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000016
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000017
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000018
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000019
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000020
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000021
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000022
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000023
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000024
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000025
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000026
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000027
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000028
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000029
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000030
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000031
(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 JPOXMLDOC01-appb-C000032
(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 JPOXMLDOC01-appb-T000033
<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 JPOXMLDOC01-appb-T000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
〔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 JPOXMLDOC01-appb-T000036

Claims (12)

  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。
  3.  前記熱可塑性樹脂が、ポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂である請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  4.  前記熱可塑性樹脂が、前記有機塩化合物を混合して前記ジカルボン酸成分とジオール成分又はジアミン成分とを反応させて製造される請求項3に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  5.  前記有機塩化合物を、熱可塑性樹脂の重合時に添加する、請求項1~4いずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  6.  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物質量の割合が、10mol%以上70mol%以下である、請求項1~5いずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  7.  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物質量の割合が、2.5mol%以上40mol%以下である、請求項1~6いずれか1項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が、0.5mmol/g以上3.0mmol/g以下である、請求項1~7いずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  9.  前記熱可塑性樹脂の重量平均分子量が、3000以上70000以下である、請求項1~8いずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  10.  前記ホスホニウムイオンが、テトラアルキルホスホニウムイオンである、請求項1~9のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  11.  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30以下である、請求項1~10のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  12.  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親水性基の物質量(mol)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親水性基の物質量)は、0.005以上1.0以下である、請求項1~11のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
     
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021049481A1 (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 花王株式会社 樹脂組成物
CN115151612A (zh) * 2020-06-03 2022-10-04 花王株式会社 水分散性树脂组合物
EP3960819A4 (en) * 2019-04-26 2023-01-18 Kao Corporation WATER SOLUBLE RESIN FOR PRINTING

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020077127A1 (en) * 2018-10-10 2020-04-16 Stratasys, Inc. Water dispersible sulfonated thermoplastic copolymer for use in additive manufacturing
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 (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02209950A (ja) * 1989-02-09 1990-08-21 Toray Ind Inc 共重合ポリエステル組成物
JPH09506139A (ja) * 1994-05-30 1997-06-17 ローヌ−プーラン シミ 新規のスルホン化ポリエステル並びに洗剤組成物、織物のすすぎ、柔軟化及び処理用組成物における抗汚れ剤としてのその使用
JP2002516346A (ja) 1998-05-20 2002-06-04 ストラタシス・インコーポレイテッド 水溶性の急速原型化支持体および鋳型材料
JP2006022232A (ja) * 2004-07-09 2006-01-26 Teijin Chem Ltd ポリエステル組成物
JP2008507619A (ja) 2004-07-26 2008-03-13 ストラタシス・インコーポレイテッド 三次元造形用の可溶性材料および工程
JP2017030346A (ja) 2015-02-06 2017-02-09 花王株式会社 三次元造形用可溶性材料

Family Cites Families (10)

* 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
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
JP3616037B2 (ja) 2001-06-26 2005-02-02 竹本油脂株式会社 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
JP3693322B2 (ja) * 2001-07-24 2005-09-07 竹本油脂株式会社 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
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
US11186679B2 (en) * 2015-06-19 2021-11-30 Stratasys, Inc. Water dispersible polymer for use in additive manufacturing
JP6656253B2 (ja) 2015-08-05 2020-03-04 リケンテクノス株式会社 制電性樹脂組成物
JP6907942B2 (ja) * 2015-11-04 2021-07-21 三菱瓦斯化学株式会社 樹脂組成物の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02209950A (ja) * 1989-02-09 1990-08-21 Toray Ind Inc 共重合ポリエステル組成物
JPH09506139A (ja) * 1994-05-30 1997-06-17 ローヌ−プーラン シミ 新規のスルホン化ポリエステル並びに洗剤組成物、織物のすすぎ、柔軟化及び処理用組成物における抗汚れ剤としてのその使用
JP2002516346A (ja) 1998-05-20 2002-06-04 ストラタシス・インコーポレイテッド 水溶性の急速原型化支持体および鋳型材料
JP2006022232A (ja) * 2004-07-09 2006-01-26 Teijin Chem Ltd ポリエステル組成物
JP2008507619A (ja) 2004-07-26 2008-03-13 ストラタシス・インコーポレイテッド 三次元造形用の可溶性材料および工程
JP2017030346A (ja) 2015-02-06 2017-02-09 花王株式会社 三次元造形用可溶性材料

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3653669A4

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3960819A4 (en) * 2019-04-26 2023-01-18 Kao Corporation WATER SOLUBLE RESIN FOR PRINTING
WO2021049481A1 (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 花王株式会社 樹脂組成物
CN114174430A (zh) * 2019-09-10 2022-03-11 花王株式会社 树脂组合物
CN115151612A (zh) * 2020-06-03 2022-10-04 花王株式会社 水分散性树脂组合物

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