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  • 特開-樹脂組成物 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024163856
(43)【公開日】2024-11-22
(54)【発明の名称】樹脂組成物
(51)【国際特許分類】
   C08L 67/02 20060101AFI20241115BHJP
   C08G 63/688 20060101ALI20241115BHJP
   C08L 55/02 20060101ALI20241115BHJP
   C08L 69/00 20060101ALI20241115BHJP
   B29C 64/118 20170101ALI20241115BHJP
   B29C 64/40 20170101ALI20241115BHJP
   B33Y 70/00 20200101ALI20241115BHJP
   B33Y 10/00 20150101ALI20241115BHJP
   B33Y 40/20 20200101ALI20241115BHJP
【FI】
C08L67/02
C08G63/688
C08L55/02
C08L69/00
B29C64/118
B29C64/40
B33Y70/00
B33Y10/00
B33Y40/20
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024070319
(22)【出願日】2024-04-24
(31)【優先権主張番号】P 2023079300
(32)【優先日】2023-05-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】野呂 尭広
(72)【発明者】
【氏名】吉村 忠徳
【テーマコード(参考)】
4F213
4J002
4J029
【Fターム(参考)】
4F213AA13
4F213AA28
4F213AC02
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL23
4F213WL62
4J002BN152
4J002CF031
4J002CF141
4J002CG002
4J002GL00
4J029AA03
4J029AB07
4J029AC02
4J029AE01
4J029BA03
4J029BA04
4J029CB05B
4J029CB06B
4J029CC05B
4J029CC06B
4J029CF07
4J029DB02
4J029HA01
4J029HB01
4J029JF321
4J029KE02
(57)【要約】
【課題】中性水で除去可能でありながら、多くの種類の造形材と接着性が高く、柔軟で折れにくい三次元造形用可溶性材料の材料となる樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】
下記成分A、及び下記成分Bを含有し、前記成分Aに対する前記成分Bの含有質量比が0.32以下である樹脂組成物。
成分A:親水性基を有する芳香族ジカルボン酸モノマーユニットA、前記親水性基を有さないジカルボン酸モノマーユニットB、及びジオールモノマーユニットを有する水溶性ポリエステル樹脂α
成分B:15(J/cm1/2以上25(J/cm1/2以下の範囲内のSP値、及び80℃以上160℃以下の範囲内のガラス転移温度を有する非水溶性樹脂β
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記成分A、及び下記成分Bを含有し、前記成分Aに対する前記成分Bの含有質量比が0.32以下である樹脂組成物。
成分A:親水性基を有する芳香族ジカルボン酸モノマーユニットA、前記親水性基を有さないジカルボン酸モノマーユニットB、及びジオールモノマーユニットを有する水溶性ポリエステル樹脂α
成分B:15(J/cm1/2以上25(J/cm1/2以下の範囲内のSP値、及び80℃以上160℃以下の範囲内のガラス転移温度を有する非水溶性樹脂β
【請求項2】
前記非水溶性樹脂βがABS樹脂、及びポリカーボネート樹脂からなる群より選ばれる1種以上を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
【請求項3】
前記非水溶性樹脂βの含有量が20質量%以下である、請求項1に記載の樹脂組成物。
【請求項4】
請求項1~3の何れか1項に記載の樹脂組成物を含む、三次元造形用可溶性材料。
【請求項5】
形状がフィラメント状である、請求項4に記載の三次元造形用可溶性材料。
【請求項6】
フィラメントの直径が、0.5~3.0mmである、請求項5に記載の三次元造形用可溶性材料。
【請求項7】
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、請求項4に記載の三次元造形用可溶性材料である、三次元物体の製造方法。
【請求項8】
前記三次元物体の材料である造形材が、前記非水溶性樹脂βを含む、請求項7に記載の三次元物体の製造方法。
【請求項9】
前記非水溶性樹脂βがABS樹脂、及びポリカーボネート樹脂からなる群より選ばれる1種以上を含む、請求項8に記載の三次元物体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
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方式は造形材料を加熱/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、造形用材料として重合体フィラメントやトナー用粉末材料等が主に用いられるが、他の方式とは異なり造形材料の化学反応を用いない。そのため、特に重合体フィラメントを造形材料に用いた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。
【0003】
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高温の強アルカリ水溶液に浸漬することによりサポート材を除去する手法が挙げられる(例えば、下記特許文献1)。当該手法はメタクリル酸共重合体中のカルボン酸がアルカリにより中和され、強アルカリ水溶液に溶解することを利用している。
【0004】
しかし、前記特許文献1に開示されているメタクリル酸共重合体をサポート材として用いた場合、三次元物体前駆体からサポート材を除去するために強アルカリ水溶液を用いる必要があるが、当該強アルカリ水溶液は人に対する危険性や環境への負荷が大きい。
【0005】
前記課題に対し、下記特許文献2には、特定の水溶性ポリエステル樹脂を含む三次元造形用可溶性材料が開示されている。当該特許文献2に係る三次元造形用可溶性材料は、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を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特表2012-509777号公報
【特許文献2】特開2017-030346号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前記三次元物体を構成する造形材とサポート材の接着性が悪いとFDM方式による三次元物体の造形中にサポート材が造形材から剥がれやすくなり、三次元物体の造形精度が低下するおそれがある。造形材との接着性を高めるために、当該造形材の内容に合わせてサポート材を開発することが考えられるが、造形材の種類は多いことから、多くの種類の造形材と接着性が高く、汎用性が高いサポート材が求められている。
【0008】
また、重合体フィラメントを造形材料に用いたFDM方式では、フィラメント形状の造形材と、サポート材の材料となる三次元造形用可溶性材料とを3Dプリンタに供給し、それらを積層させて三次元物体を造形するが、供給されるフィラメントが造形中に破断すると材料の供給が止まり、生産性や造形精度の低下を招く。そのため、柔軟で折れにくいフィラメントが求められる。
【0009】
本発明は、中性水で除去可能でありながら、多くの種類の造形材と接着性が高く、柔軟で折れにくい三次元造形用可溶性材料の材料となる樹脂組成物、当該樹脂組成物を含む三次元造形用可溶性材料、当該三次元造形用可溶性材料を用いた三次元物体の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、下記成分A、及び下記成分Bを含有し、前記成分Aに対する前記成分Bの含有質量比が0.32以下である樹脂組成物である。
成分A:親水性基を有する芳香族ジカルボン酸モノマーユニットA、前記親水性基を有さないジカルボン酸モノマーユニットB、及びジオールモノマーユニットを有する水溶性ポリエステル樹脂α
成分B:15(J/cm1/2以上25(J/cm1/2以下の範囲内のSP値、及び80℃以上160℃以下の範囲内のガラス転移温度を有する非水溶性樹脂β
【0011】
本発明は、前記樹脂組成物を含む、三次元造形用可溶性材料である。
【0012】
本発明は、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。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、中性水で除去可能でありながら、多くの種類の造形材と接着性が高く、柔軟で折れにくい三次元造形用可溶性材料の材料となる樹脂組成物、当該樹脂組成物を含む三次元造形用可溶性材料、当該三次元造形用可溶性材料を用いた三次元物体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】実施例で作製した三次元物体前駆体の形状を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【0015】
<樹脂組成物>
本実施形態の樹脂組成物は、下記成分A、及び下記成分Bを含有し、前記成分Aに対する前記成分Bの含有質量比が0.32以下である。
成分A:親水性基を有する芳香族ジカルボン酸モノマーユニットA、前記親水性基を有さないジカルボン酸モノマーユニットB、及びジオールモノマーユニットを有する水溶性ポリエステル樹脂α
成分B:
15(J/cm1/2以上25(J/cm1/2以下の範囲内のSP値、及び80℃以上160℃以下の範囲内のガラス転移温度を有する非水溶性樹脂β
【0016】
本実施形態の樹脂組成物によれば、中性水で除去可能でありながら、多くの種類の造形材と接着性が高く、柔軟で折れにくい三次元造形用可溶性材料の材料となる樹脂組成物を提供することができる。
【0017】
〔成分A〕
前記成分Aは、前記水溶性ポリエステル樹脂αの生成に係る重合を構成する親水性基以外の親水性基(以下、単に親水性基とも称する。)を有する芳香族ジカルボン酸モノマーユニットA、前記親水性基を有さないジカルボン酸モノマーユニットB、及びジオールモノマーユニットを有する水溶性ポリエステル樹脂αである。なお、本明細書において、水溶性とは、中性水100gに1g溶解し、その後水温を20℃に保持しても、析出を生じないことをいう。また、非水溶性とは中性水100gに1g添加した際に溶解しない、あるいは溶解しても20℃に戻した際に析出を生じることをいう。
【0018】
なお、前記中性水としては、pH6~8の水又は水溶液が挙げられる。前記中性水としては、具体的には、脱イオン水、純水、水道水、工業用水が挙げられ、入手容易性の観点から脱イオン水又は水道水が好ましい。また、前記中性水は水溶性有機溶媒、界面活性剤などの他の成分を含んでいてもよい。前記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。前記界面活性剤としては、アルキル硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、オレフィンスルホン酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩等のアニオン界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニウム塩等のカチオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルグリコシド等のノニオン界面活性剤が挙げられる。
【0019】
[芳香族ジカルボン酸モノマーユニットA]
前記親水性基としては、中性水による除去性を付与する観点から、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム塩基、オキシアルキレン基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボキシル塩基、リン酸基、リン酸塩基、スルホン酸基、及びスルホン酸塩基からなる群より選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。これらの中でも同様の観点から、第4級アンモニウム塩基、オキシアルキレン基、カルボキシル塩基、リン酸塩基、及びスルホン酸塩基からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、第4級アンモニウム塩基、オキシアルキレン基、及びスルホン酸塩基からなる群より選ばれる1種又は2種以上がより好ましく、スルホン酸塩基が更に好ましい。
【0020】
前記スルホン酸塩基は、中性水による除去性を付与する観点、及び水溶性ポリエステル樹脂α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、中性水による除去性を付与する観点からナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオン、バリウムイオン、及び亜鉛イオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン、及びアンモニウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、ナトリウムイオン、及びカリウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、ナトリウムイオンが更に好ましい。)で表されるスルホン酸塩基が好ましい。
【0021】
前記水溶性ポリエステル樹脂α中の前記親水性基の含有量は、中性水による除去性を付与する観点から、0.2mmol/g以上が好ましく、0.5mmol/g以上がより好ましく、0.7mmol/g以上が更に好ましく、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、3.0mmol/g以下が好ましく、2.0mmol/g以下がより好ましく、1.5mmol/g以下が更に好ましい。なお、本明細書において親水性基の含有量は実施例に記載の方法によって求めることができる。
【0022】
前記芳香族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は、中性水による除去性を付与する観点、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、スルホン酸塩基含有芳香族ジカルボン酸、及びそれらの塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。これらの中でも同様の観点からスルホフタル酸、及びスルホナフタレンジカルボン酸、並びにそれらの塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、スルホフタル酸、及びそれらの塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上が更に好ましく、スルホイソフタル酸及びスルホテレフタル酸、及びそれらの塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上が更に好ましく、5-スルホイソフタル酸又はその塩が更に好ましい。
【0023】
前記水溶性ポリエステル樹脂α中の全モノマーユニットの物質量の合計に対する前記芳香族ジカルボン酸モノマーユニットAの物質量の割合は、中性水による除去性を付与する観点から、1mol%以上が好ましく、5mol%以上がより好ましく、10mol%以上が更に好ましく、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、35mol%以下が好ましく、25mol%以下がより好ましく、15mol%以下が更に好ましい。なお、本明細書において樹脂中の各モノマーユニットの割合は実施例に記載の方法によって算出する。
【0024】
前記水溶性ポリエステル樹脂α中の全ジカルボン酸モノマーユニットの合計に対する、前記芳香族ジカルボン酸モノマーユニットAの割合は、中性水による除去性を付与する観点から、2mol%以上が好ましく、10mol%以上がより好ましく、20mol%以上が更に好ましく、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、75mol%以下が好ましく、50mol%以下がより好ましく、30mol%以下が更に好ましい。
【0025】
[ジカルボン酸モノマーユニットB]
前記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は、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、前記親水性基を有さない芳香族ジカルボン酸及び前記親水性基を有さない脂肪族ジカルボン酸からなる群より選ばれる1種又は2種以上がより好ましく、前記親水性基を有さない芳香族ジカルボン酸からなる群より選ばれる1種又は2種以上が更に好ましい。
【0026】
前記親水性基を有さない芳香族ジカルボン酸としては、ベンゼンジカルボン酸、フランジカルボン酸、及びナフタレンジカルボン酸からなる群より選ばれる1種又は2種以上が例示できる。これらの中でも、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、テレフタル酸、イソフタル酸、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1種又は2種以上が好ましい。
【0027】
前記親水性基を有さない脂肪族ジカルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、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1種又は2種以上が例示できる。これらの中でも、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、アジピン酸が好ましい。
【0028】
前記水溶性ポリエステル樹脂α中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Bの物質量の割合は、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、15mol%以上が好ましく、25mol%以上がより好ましく、35mol%以上が更に好ましく、中性水による除去性を付与する観点から、49mol%以下が好ましく、45mol%以下がより好ましく、40mol%以下が更に好ましい。
【0029】
前記水溶性ポリエステル樹脂α中の全ジカルボン酸モノマーユニットの合計に対する、前記ジカルボン酸モノマーユニットBの物質量の割合は、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、30mol%以上が好ましく、50mol%以上がより好ましく、70mol%以上が更に好ましく、中性水による除去性を付与する観点から、98mol%以下が好ましく、90mol%以下がより好ましく、80mol%以下が更に好ましい。
【0030】
[ジオールモノマーユニット]
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としては、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、水溶性ポリエステル樹脂の原料の入手容易性の観点から、脂肪族ジオールが好ましい。
【0031】
前記ジオールの炭素数は、中性水による除去性を付与する観点から、2以上が好ましく、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、31以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下が更に好ましく、15以下が更に好ましい。
【0032】
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1種又は2種以上が挙げられるが、原料の入手容易性の観点から、鎖式ジオールが好ましい。
【0033】
前記鎖式ジオールは、中性水による除去性を付与する観点、及び3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールからなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましく、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、及び1,6-ヘキサンジオールからなる群より選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。
【0034】
前記水溶性ポリエステル樹脂αは、本実施形態の効果を損なわない範囲で、前記芳香族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、及び前記ジオールモノマーユニット以外のモノマーユニットを有していても良い。
【0035】
前記水溶性ポリエステル樹脂αの製造方法には特に限定はなく、従来公知のポリエステル樹脂の製造方法を適用できる。
【0036】
前記水溶性ポリエステル樹脂αの重量平均分子量は、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、1000以上が好ましく、3000以上がより好ましく、4000以上が更に好ましく、中性水による除去性を付与する観点から、100000以下が好ましく、80000以下がより好ましく、30000以下が更に好ましい。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。
【0037】
前記水溶性ポリエステル樹脂αのガラス転移温度は、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、0℃以上が好ましく、5℃以上がより好ましく、10℃以上が更に好ましく、中性水による除去性を付与する観点から、200℃以下が好ましく、160℃以下がより好ましく、120℃以下が更に好ましい。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。
【0038】
前記樹脂組成物中の前記水溶性ポリエステル樹脂αの含有量は、中性水による除去性を付与する観点から、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、3Dプリンタによる造形に求められる耐湿性の観点から、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下が更に好ましい。
【0039】
〔成分B〕
前記成分Bは、15(J/cm1/2以上25(J/cm1/2以下の範囲内のSP値、及び80℃以上160℃以下の範囲内のガラス転移温度を有する非水溶性樹脂βである。
【0040】
前記非水溶性樹脂βのSP値は、造形材との接着性を向上させる観点から、15(J/cm1/2以上であり、17(J/cm1/2以上が好ましく、18(J/cm1/2以上がより好ましく、19(J/cm1/2以上が更に好ましく、同様の観点から、25(J/cm1/2以下であり、24(J/cm1/2以下が好ましく、23(J/cm1/2以下がより好ましく、22.5(J/cm1/2以下が更に好ましい。なお、本明細書において、SP値は、ハンセン溶解度パラメータ(Hansen solubility parameter)が用いられる。ハンセンの溶解度パラメータは、物質の分子間に働く相互作用エネルギーの種類を3つに分割し、化学構造に基づいて算出したものを用いることができる。具体的には、下記式を利用することができる。
δ=(δ +δ +δ 1/2
ここで、δはLondon分散力項、δは分子分極項、δは水素結合項という。より詳細なハンセン溶解度パラメータの定義と計算は、Charles M.Hansen著、Hansen Solubility Parameters: A Users Handbook, 2nd Ed., C.M. Hansen, CRC Press, Boca Raton, FL, 2007に記載されている。また、コンピュータソフトウエアHansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP)を用いることにより、文献値等が知られていない化合物に関しても、その化学構造から簡便にハンセン溶解度パラメータを推算することができる。
【0041】
前記非水溶性樹脂βのガラス転移温度は、3Dプリンタによる造形に求められる耐熱性の観点から、80℃以上であり、85℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましく、3Dプリンタによる造形時の吐出を容易にするために求められる低い溶融粘度の観点から160℃以下であり、155℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましい。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。
【0042】
前記非水溶性樹脂βは、15(J/cm1/2以上25以下(J/cm1/2の範囲内のSP値、及び80℃以上160℃以下の範囲内のガラス転移温度を有する非水溶性樹脂であれば特に限定なく用いることができる。当該非水溶性樹脂βとしては、ポリエチレン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂、ポリアミド樹脂、及びPPS樹脂からなる群より選ばれる1種以上が例示でき、造形材との接着性を向上させる観点から、より具体的には、アクリロニトリル共重合体、スチレン共重合体、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、及びこれらの共重合体から選択される1種以上を含むのが好ましく、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル共重合体、スチレン共重合体、ポリオレフィン樹脂及びこれらの共重合体からなる群より選ばれる1種以上を含むのがより好ましく、ポリカーボネート樹脂及びABS樹脂からなる群より選ばれる1種以上を含むのが更に好ましい。
【0043】
前記樹脂組成物中の前記非水溶性樹脂βの含有量は、中性水による除去性を損なわせない観点から、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましく、3質量%以下が更に好ましく、靭性向上及び造形材との接着性向上の観点から、0.5質量%以上が好ましく、0.7質量%以上がより好ましく、1.0質量%以上が更に好ましい。
【0044】
前記樹脂組成物中の前記水溶性ポリエステル樹脂αに対する前記非水溶性樹脂βの含有量の質量比(含有質量比)は、中性水による除去性を損なわせない観点から、0.32以下であり、0.20以下が好ましく、0.15以下がより好ましく、靭性向上ならびに造形材との接着性向上の観点から、0.015以上が好ましく、0.02以上がより好ましく、0.03以上が更に好ましい。
【0045】
前記樹脂組成物は、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、前記水溶性ポリエステル樹脂α及び前記非水溶性樹脂β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、減粘剤、相溶化剤、エラストマー等が挙げられる。
【0046】
[減粘剤]
前記樹脂組成物は、前記水溶性ポリエステル樹脂αの製造時の分子量制御の観点、及び中性水による除去性を向上させる観点から、減粘剤を含有してもよい。当該減粘剤としては、下記一般式(1)で示される有機塩化合物が例示できる。
(R-SO3-n+ (1)
(前記一般式(1)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、Xn+はカチオンを示し、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。)
【0047】
前記一般式(1)中、Rは、前記水溶性ポリエステル樹脂αの製造時の分子量制御の観点、中性水による除去性を向上させる観点から、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、前記水溶性ポリエステル樹脂αの製造時の分子量制御の観点、中性水による除去性を向上させる観点、及び前記樹脂組成物に耐熱性及び耐湿性を付与する観点から、1以上が好ましく、4以上がより好ましく、8以上が更に好ましく、30以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下が更に好ましい。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、前記水溶性ポリエステル樹脂αの製造時の分子量制御の観点、中性水による除去性を向上させる観点、並びに前記樹脂組成物に耐熱性及び耐湿性を付与する観点から、3以上が好ましく、5以上がより好ましく、6以上が更に好ましく、10以上が更に好ましく、30以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下が更に好ましい。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、前記水溶性ポリエステル樹脂αの製造時の分子量制御の観点、中性水による除去性を向上させる観点、並びに前記樹脂組成物に耐熱性及び耐湿性を付与する観点から、6以上が好ましく、8以上がより好ましく、10以上が更に好ましく、30以下が好ましく、25以下がより好ましい。
【0048】
また、前記置換基としては、中性水による除去性を向上させる観点、並びに前記樹脂組成物に耐熱性及び耐湿性を付与する観点から、水素原子、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更に好ましく、炭素数1~12の炭化水素基が更に好ましい。
【0049】
前記一般式(1)中、Xn+は、前記水溶性ポリエステル樹脂αの製造時の分子量制御の観点、中性水による除去性を向上させる観点、並びに前記樹脂組成物に耐熱性及び耐湿性を付与する観点から、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更に好ましく、ホスホニウムイオンが更に好ましい。ホスホニウムイオンの中でも、前記水溶性ポリエステル樹脂αの製造時に求められる耐熱性の確保の観点から、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。
【0050】
前記一般式(1)中、nは、前記水溶性ポリエステル樹脂αの製造時の分子量制御の観点、中性水による除去性を向上させる観点、並びに前記樹脂組成物に耐熱性及び耐湿性を付与する観点から、1が好ましい。
【0051】
前記樹脂組成物中の前記有機塩化合物の含有量は、中性水による除去性を向上させる観点から、0.1質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、3質量%以上が更に好ましく、前記樹脂組成物に耐熱性及び耐湿性を付与する観点から、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。
【0052】
[相溶化剤]
前記樹脂組成物は、前記水溶性ポリエステル樹脂αと前記非水溶性樹脂βの相溶性を向上させる観点から、相溶化剤を含有してもよい。前記相溶化剤としては、エチレンとブチルアクリレート又はメチルアクリレートとをそれぞれ共重合した重合体であるLOTRYL(登録商標)(SK Functional Polymer社製)シリーズ;Bondfast(登録商標)7B、Bondfast 7M、Bondfast CG-5001(以上、住友化学社製)、ロタダー(登録商標)AX8840(アーケマ社製)、JONCRYL(登録商標)ADR4370S、JONCRYL ADR4368CS、JONCRYL ADR4368F、JONCRYL ADR4300S、JONCRYL ADR4468(以上、BASF社製)、ARUFON(登録商標)UG4035、ARUFON UG4040、ARUFON UG4070(以上、東亜合成社製)等のエポキシ基を有する反応性相溶化剤;ユーメックス(登録商標)1010(三洋化成社製)、アドマー(登録商標)(三井化学社製)、モディパー(登録商標)A8200(日本油脂社製)、OREVAC(登録商標)(アルケマ社製)、FG1901、FG1924(以上、クレイトンポリマー社)、タフテック(登録商標)M1911、タフテックM1913、タフテックM1943(以上、旭化成ケミカルズ社製)等の酸無水物基を有する反応性相溶化剤;カルボジライトLA-1(登録商標)(日清紡社製)等のイソシアネート基を有する反応性相溶化剤等が例示できる。
【0053】
前記相溶化剤は、前記樹脂組成物に高い靭性を付与する観点から、0℃以下のガラス転移温度を有することが好ましく、-10℃以下のガラス転移温度を有することがより好ましく、-20℃以下のガラス転移温度を有することが更に好ましく、前記樹脂組成物の耐熱性を維持する観点から、-80℃以上のガラス転移温度を有することが好ましく、-60℃以上のガラス転移温度を有することがより好ましく、-40℃以上のガラス転移温度を有することが更に好ましい。
【0054】
前記樹脂組成物中の前記相溶化剤の含有量は、前記水溶性ポリエステル樹脂αと前記非水溶性樹脂βの相溶性を向上させる観点から、0.1質量%以上が好ましく、0.4質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が更に好ましく、0.9質量%以上が更に好ましく、1.0質量%以上が更に好ましく、前記樹脂組成物の耐熱性を維持する観点から、25質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、18質量%以下が更に好ましく、15質量%以下が更に好ましい。
【0055】
[エラストマー]
前記樹脂組成物は、フィラメントに成形する際の成形性の観点から、エラストマーを含有してもよい。前記エラストマーは、フィラメントに成形する際の成形性の観点から、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、及びシリコーン系エラストマー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、アクリル系エラストマーがより好ましい。当該アクリル系エラストマーとしては、クラリティ(登録商標)LA2250、クラリティLA2140、クラリティLA4285(以上、クラレ社製)が例示できる。前記オレフィン系エラストマーとしては、Kraton(登録商標)ERSポリマー(クレイトンポリマー社製)が例示できる。前記スチレン系エラストマーとしては、Kraton Aポリマー、Kraton Gポリマー(以上、クレイトンポリマー社製)、「タフテックH」シリーズ、「タフテックP」シリーズ(旭化成ケミカルズ社製)、セプトン(登録商標)、ハイブラー(登録商標)(以上、クラレプラスチックス社)が例示できる。
【0056】
前記エラストマーは、前記樹脂組成物に高い靭性を付与する点観点から、0℃以下のガラス転移温度を有することが好ましく、-20℃以下のガラス転移温度を有することがより好ましく、-40℃以下のガラス転移温度を有することが更に好ましく、前記樹脂組成物の耐熱性を維持する観点から、-80℃以上のガラス転移温度を有することが好ましく、-70℃以上のガラス転移温度を有することがより好ましく、-60℃以上のガラス転移温度を有することが更に好ましい。
【0057】
前記樹脂組成物中の前記エラストマーの含有量は、フィラメントに成形する際の成形性の観点から、0.1質量%以上が好ましく、0.4質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が更に好ましく、0.9質量%以上が更に好ましく、1.0質量%以上が更に好ましく、前記樹脂組成物の耐熱性を維持する観点から、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましい。
【0058】
前記樹脂組成物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。前記樹脂組成物の製造方法は、水溶性ポリエステル樹脂α、及び非水溶性樹脂β、並びに前記他の成分を含有する前記樹脂組成物を製造する場合は当該他の成分を練機して行う前記樹脂組成物の製造方法であってよい。前記混練は、バッチ式混練機や二軸押出機等の混練機で行うことができる。前記混練は、溶融混練が好ましい。
【0059】
<三次元造形用可溶性材料>
前記樹脂組成物は、FDM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の材料として用いられる三次元造形用可溶性材料として用いられてもよい。すなわち、本実施形態の三次元造形用可溶性材料は、前記樹脂組成物を含む、三次元造形用可溶性材料であってよい。
【0060】
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。
【0061】
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以下が好ましい。
【0062】
フィラメントを作成する場合は、靱性を高める観点から延伸加工を行うのが好ましい。当該延伸加工における延伸倍率は、靱性向上と水溶性両立の観点から1.5倍以上が好ましく、2倍以上がより好ましく、3倍以上が更に好ましく、5倍以上がより更に好ましく、同様の観点から200倍以下が好ましく、150倍以下がより好ましく、100倍以下が更に好ましく、50倍以下がより更に好ましい。また、当該延伸加工における延伸温度は、前記三次元造形用可溶性材料のガラス転移温度より20℃低い温度から当該ガラス転移温度より110℃高い温度の範囲内が好ましい。前記延伸温度の下限は靱性向上と熱安定性の観点から当該ガラス転移温度より10℃低い温度がより好ましく、当該ガラス転移温度と同じ温度が更に好ましい。前記延伸温度の上限は同様の観点から当該ガラス転移温度より110℃高い温度がより好ましく、当該ガラス転移温度より100℃高い温度が更に好ましく、当該ガラス転移温度より90℃高い温度が更に好ましい。延伸は、樹脂を押出機から吐出した際に空冷しながら延伸してもよく、また、熱風、レーザーによって加熱しても良い。また当該延伸は、一段階で所定の延伸倍率及びフィラメント径に延伸しても良く、多段階で所定の延伸倍率及びフィラメント径に延伸しても良い。
【0063】
<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FDM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、造形精度の高い三次元物体を製造することができる。
【0064】
〔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FDM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。
【0065】
三次元物体の材料である造形材は、従来のFDM方式の三次元物体の製造方法で造形材として用いられる樹脂であれば特に限定なく用いることが出来る。当該造形材としては、ABS樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂、12-ナイロン、6,6-ナイロン、6-ナイロン、ポリフェニルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリエーテルイミド等の熱可塑性樹脂が例示でき、これらの中でもポリカーボネート樹脂、12-ナイロン、6,6-ナイロン、6-ナイロン、ポリフェニルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリエーテルイミドがより好ましい。また、当該造形材は、前記非水溶性樹脂βを含むことが好ましい。
【0066】
〔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。
【0067】
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質量倍以下が更に好ましく、100質量倍以下がより更に好ましい。
【0068】
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分以下が更に好ましい。洗浄温度は、モデル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℃以上が更に好ましく、40℃以上がより更に好ましく、同様の観点から、85℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましい。
【0069】
〔その他の用途〕
前記樹脂組成物は、様々な樹脂との接着性が良好であることから、印刷物の脱印刷層用下地層、積層フィルムの中間層、コーティング剤、水溶性仮止め剤等としても使用することができる。前記水溶性ポリエステル樹脂αは水溶性であることから、前記樹脂組成物を脱印刷層用下地層として用いて印刷された印刷物や、前記樹脂組成物を中間層として用いた積層フィルム等を温水に浸漬させることで容易に印刷層やフィルム等を剥離することができるため、リサイクル率やその効率性を高めることができる。
【0070】
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の組成物等を開示する。
【0071】
<1>
下記成分A、及び下記成分Bを含有し、前記成分Aに対する前記成分Bの含有質量比が0.32以下である樹脂組成物。
成分A:親水性基を有する芳香族ジカルボン酸モノマーユニットA、前記親水性基を有さないジカルボン酸モノマーユニットB、及びジオールモノマーユニットを有する水溶性ポリエステル樹脂α
成分B:15(J/cm1/2以上25(J/cm1/2以下の範囲内のSP値、及び80℃以上160℃以下の範囲内のガラス転移温度を有する非水溶性樹脂β
<2>
前記非水溶性樹脂βのSP値が、15(J/cm1/2以上であり、17(J/cm1/2以上が好ましく、18(J/cm1/2以上がより好ましく、19(J/cm1/2以上が更に好ましく、25(J/cm1/2以下であり、24(J/cm1/2以下が好ましく、23(J/cm1/2以下がより好ましく、22.5(J/cm1/2以下が更に好ましい、<1>に記載の樹脂組成物。
<3>
前記非水溶性樹脂βのガラス転移温度が、80℃以上であり、85℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましく、160℃以下であり、155℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましい、<1>又は<2>に記載の樹脂組成物。
<4>
前記非水溶性樹脂βが、ポリエチレン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂、ポリアミド樹脂、及びPPS樹脂からなる群より選ばれる1種以上を含むのが好ましく、アクリロニトリル共重合体、スチレン共重合体、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、及びこれらの共重合体から選択される1種以上を含むのがより好ましく、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル共重合体、スチレン共重合体、ポリオレフィン樹脂及びこれらの共重合体からなる群より選ばれる1種以上を含むのが更に好ましく、ABS樹脂、及びポリカーボネート樹脂からなる群より選ばれる1種以上を含むのが更に好ましい、<1>~<3>の何れかに記載の樹脂組成物。
<5>
前記樹脂組成物中の前記非水溶性樹脂βの含有量が、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましく、3質量%以下が更に好ましく、0.5質量%以上が好ましく、0.7質量%以上がより好ましく、1.0質量%以上が更に好ましい、<1>~<4>の何れかに記載の樹脂組成物。
<6>
前記樹脂組成物中の前記水溶性ポリエステル樹脂αの含有量が、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下が更に好ましい、<1>~<5>の何れかに記載の樹脂組成物。
<7>
前記樹脂組成物中の前記水溶性ポリエステル樹脂αに対する前記非水溶性樹脂βの含有量の質量比(含有質量比)は、0.32以下であり、0.20以下が好ましく、0.15以下がより好ましく、0.015以上が好ましく、0.02以上がより好ましく、0.03以上が更に好ましい、<1>~<6>の何れかに記載の樹脂組成物。
<8>
<1>~<7>の何れかに記載の樹脂組成物を含む、三次元造形用可溶性材料。
<9>
形状がフィラメント状である、<8>に記載の三次元造形用可溶性材料。
<10>
フィラメントの直径が、0.5~3.0mmである、<9>に記載の三次元造形用可溶性材料。
<11>
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、<8>~<10>の何れかに記載の三次元造形用可溶性材料である、三次元物体の製造方法。
<12>
前記三次元物体の材料である造形材が、前記非水溶性樹脂βを含む、<11>に記載の三次元物体の製造方法。
<13>
前記非水溶性樹脂βが、ポリエチレン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂、ポリアミド樹脂、及びPPS樹脂からなる群より選ばれる1種以上を含むのが好ましく、アクリロニトリル共重合体、スチレン共重合体、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、及びこれらの共重合体から選択される1種以上を含むのがより好ましく、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル共重合体、スチレン共重合体、ポリオレフィン樹脂及びこれらの共重合体からなる群より選ばれる1種以上を含むのが更に好ましく、ABS樹脂、及びポリカーボネート樹脂からなる群より選ばれる1種以上を含むのが更に好ましい、請求項<12>に記載の三次元物体の製造方法。
【実施例0072】
<水溶性ポリエステル樹脂組成物の調製方法>
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(富士フイルム和光純薬社製)40.6g、エチレングリコール(富士フイルム和光純薬社製、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(富士フイルム和光純薬社製、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、ヒーターの表面の温度を140℃から260℃まで昇温し、その温度で6時間30分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: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、ヒーターの表面の温度を260から290℃まで昇温し、反応を行い、この後100Paまで徐々に減圧度を増しながら撹拌して反応を行い、水溶性ポリエステル樹脂αを含有する水溶性ポリエステル樹脂組成物を得た。このとき、エチレングリコールについては、過剰量は反応系外に留去され、ジオールユニットとジカルボン酸ユニットが等量で反応したと仮定した。原料の添加量から算出した、水溶性ポリエステル樹脂組成物に含まれる水溶性ポリエステル樹脂α及び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含有量を表1に示す。水溶性ポリエステル樹脂組成物に含まれる水溶性ポリエステル樹脂αの全ジカルボン酸モノマーユニットの合計に対する芳香族ジカルボン酸モノマーユニットAの割合とジカルボン酸モノマーユニットBの割合、及び重量平均分子量並びに親水性基の含有量を表2に示す。このとき、芳香族ジカルボン酸モノマーユニットAの割合とジカルボン酸モノマーユニットBの割合は、仕込み量から算出した。
【0073】
【表1】
【0074】
【表2】
【0075】
〔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、重量平均分子量(Mw)を求めた。
・装置:HLC-8320 GPC(東ソー社製、検出器一体型)
・カラム:α-M×2本(東ソー社製、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
【0076】
<樹脂組成物(サポート材)の調製>
ラボプラストミル(東洋精機製作所社製 Labo Plastmill 4C150)を用い、表3に記載の組成になるように各原料を230℃/90rpm/10minの条件で溶融混練して樹脂組成物1~5を得た。
【0077】
<フィラメントの作製>
前記樹脂組成物1~5を、それぞれキャピログラフ(東洋精機製作所社製 Capilograph 1D)を用いて、バレル温度200℃で溶融し、押し出し速度15mm/minで直径2.0mm、長さ10mmのキャピラリーから押し出し、直径1.7mmになるように巻き取って作製した。
【0078】
<評価方法>
〔SP値〕
SP値は、ハンセン溶解度パラメータ(Hansen solubility parameter)を用いた。ハンセンの溶解度パラメータは、物質の分子間に働く相互作用エネルギーの種類を3つに分割し、化学構造に基づいて算出したものを用いた。具体的には、下記式を利用した。
δ=(δ +δ +δ 1/2
ここで、δはLondon分散力項、δは分子分極項、δは水素結合項を意味し、詳細なハンセン溶解度パラメータの定義と計算は、Charles M.Hansen著、Hansen Solubility Parameters: A Users Handbook, 2nd Ed., C.M. Hansen, CRC Press, Boca Raton, FL, 2007の記載に基づいて行った。
【0079】
〔ガラス転移温度〕
25~10mgのサンプルを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社製DSC7020)を用い、30℃から230℃まで10℃/minで昇温させた後、冷却速度を150℃/minに設定して、30℃まで冷却した。再び10℃/minで230℃まで昇温させて得られたDSC曲線より、ガラス転移温度(℃)を求めた。結果を表3に示す。
【0080】
〔靭性の評価〕
引張圧縮試験機(SHIMADZU社製、商品名「Autograph AGS-X」)を用いて、破断伸度引張試験によって測定した。10cmのフィラメントを、支点間距離50mmでセットし、クロスヘッド速度10mm/minで測定を行い、破断伸度(%)を調べた。破断伸度の値が高い事と靱性が高い事を示す。1サンプルにつき5点試験を行い、平均値を測定値とした。評価結果を表3に示す。
【0081】
〔造形材との接着性〕
前記樹脂組成物1~5の各フィラメントを、FDM方式3Dプリンタ(INTAMSYS社製:FUNMAT PRO 410)に供給し、250℃の温度を有するヒートノズルから吐出し、表3に記載の造形材を含有する、図1に示す形状の三次元物体前駆体1を造形した。前記三次元物体前駆体1は、外寸が縦24.0mm、横25.0mm、高さ14.0mmの箱型の三次元物体11と、縦20mm、横21mm、高さ10mmの直方体のサポート材12を有する。前記三次元物体11は造形材からなり、前記サポート材12は樹脂組成物からなる。各樹脂組成物1~5と表3に記載の造形材の組み合わせで三次元物体前駆体1を2回ずつ造形し、2回とも適切に造形できた場合を○、1回造形でき、1回は接着性が不十分で適切に造形できなかった場合を△、2回とも造形できなかった場合を×と評価した。評価結果を表3に示す。
【0082】
【表3】
図1