(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-05
(54)【発明の名称】ポリカプロラクトン粉末を製造する核形成方法
(51)【国際特許分類】
B29C 64/153 20170101AFI20240829BHJP
B33Y 70/00 20200101ALI20240829BHJP
B33Y 40/00 20200101ALI20240829BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240829BHJP
B33Y 80/00 20150101ALI20240829BHJP
B29C 64/314 20170101ALI20240829BHJP
C08J 3/14 20060101ALI20240829BHJP
【ＦＩ】
B29C64/153
B33Y70/00
B33Y40/00
B33Y10/00
B33Y80/00
B29C64/314
C08J3/14 CFD
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024504819
(86)(22)【出願日】2022-08-17
(85)【翻訳文提出日】2024-03-18
(86)【国際出願番号】 US2022075072
(87)【国際公開番号】W WO2023023549
(87)【国際公開日】2023-02-23
(31)【優先権主張番号】63/234,812
(32)【優先日】2021-08-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/265,641
(32)【優先日】2021-12-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/820,405
(32)【優先日】2022-08-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514073570
【氏名又は名称】ジャビル インク
(74)【代理人】
【識別番号】100073184
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史
(74)【代理人】
【識別番号】100175042
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100224775
【弁理士】
【氏名又は名称】南 毅
(72)【発明者】
【氏名】ガードナー，トーマス ジョージ
(72)【発明者】
【氏名】パイル，ヴィクトリア ハンナ
(72)【発明者】
【氏名】ヒスロップ，トラヴィス リー
【テーマコード（参考）】
4F070
4F213
【Ｆターム（参考）】
4F070AA47
4F070AB19
4F070AB23
4F070AC20
4F070AC43
4F070AE28
4F070AE30
4F070DA23
4F070DC07
4F070DC09
4F213AC04
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL03
4F213WL13
4F213WL24
4F213WL26
(57)【要約】
ポリカプロラクトン粉末を粉末床溶融結合３Ｄ印刷プロセスに適したものとする特性を有するポリカプロラクトン粉末を調製する方法が開示されている。ここに開示されたポリカプロラクトン粉末は、８０Ｊ／ｇと１４０Ｊ／ｇの間の融解エンタルピーを有する。ここに記載されたポリカプロラクトン粉末は、２０マイクロメートルと１５０マイクロメートルの間のＤ９０を有する。ここに記載されたポリカプロラクトン粉末は、検出量の生体適合性溶媒、生体吸収性溶媒、および／または乳酸エチルを含有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリカプロラクトン粒子を含む粉末であって、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が２０マイクロメートルと１５０マイクロメートルの間の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子は検出量の核剤を含有し、該ポリカプロラクトン粒子は、生体適合性溶媒または生体吸収性溶媒の少なくとも一方を含む溶媒を検出量で含有する、粉末。
【請求項2】
前記溶媒が乳酸エチルを含む、請求項１記載の粉末。
【請求項3】
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、請求項１記載の粉末。
【請求項4】
前記ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、請求項１記載の粉末。
【請求項5】
前記ポリカプロラクトン粒子の８０体積パーセント超が、０．８０超の真球度を有する、請求項１記載の粉末。
【請求項6】
２０マイクロメートル未満の粒径を有するポリカプロラクトン粒子の体積パーセントが、ゼロであるか、または検出不可能である、請求項１記載の粉末。
【請求項7】
前記粉末が、約９０Ｊ／ｇから約１２０Ｊ／ｇの溶融エンタルピーを有する、請求項１記載の粉末。
【請求項8】
ポリカプロラクトン粒子、検出量の乳酸エチル、および検出量の核剤を含む粉末であって、約５５℃から約６５℃のピーク溶融温度、および約９０Ｊ／ｇから約１２０Ｊ／ｇの溶融エンタルピーを有する粉末。
【請求項9】
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、請求項８記載の粉末。
【請求項10】
前記粉末が、約１５℃から約３５℃の再結晶化ピークを有する、請求項８記載の粉末。
【請求項11】
前記粉末が、約２５０℃から約４２５℃の分解開始温度を有する、請求項８記載の粉末。
【請求項12】
前記ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有する、請求項８記載の粉末。
【請求項13】
前記ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、請求項８記載の粉末。
【請求項14】
検出量の乳酸エチルおよび検出量の核剤を有する、ポリカプロラクトン粒子を含む粉末であって、該ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセントが、０．７５超の真球度を有し、該ポリカプロラクトン粒子が、０．５％ｗ／ｗと５％ｗ／ｗの間に調節され、その間に維持された含水率を有する、粉末。
【請求項15】
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、請求項１４記載の粉末。
【請求項16】
請求項１記載の粉末を製造する方法において、ポリカプロラクトンおよび極性有機溶媒を混ぜ合わせる工程、
前記極性有機溶媒中に前記ポリカプロラクトンを溶解させて溶液を形成する工程、
前記溶液を、溶解したポリカプロラクトンの少なくとも一部を該溶液から沈殿させる温度に冷却する工程、
前記溶液に核剤を添加する工程、
沈殿したポリカプロラクトンを前記溶液から分離する工程、
分離された沈殿したポリカプロラクトンを洗浄して、洗浄済みポリカプロラクトンを形成する工程、および
前記洗浄済みポリカプロラクトンを乾燥させて、乾燥ポリカプロラクトンを形成する工程、
を有してなる方法。
【請求項17】
混ぜ合わされたポリカプロラクトンおよび前記極性有機溶媒を加熱する工程をさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項18】
１５０マイクロメートル未満の粒径を有する乾燥ポリカプロラクトン粒子をそれより大きい乾燥ポリカプロラクトン粒子から分離して、サイズ分けされたポリカプロラクトンを形成する分離工程をさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項19】
混ぜ合わされたポリカプロラクトン／核剤混合物中の核剤のパーセントが、約０．５質量パーセントと約１０質量パーセントの間である、請求項１８記載の方法。
【請求項20】
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、請求項１６記載の方法。
【請求項21】
前記サイズ分けされたポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、請求項１６記載の方法。
【請求項22】
前記サイズ分けされたポリカプロラクトン粒子の８０体積パーセント超が、０．８０超の真球度を有する、請求項１６記載の方法。
【請求項23】
前記極性有機溶媒が、酢酸エチル、乳酸エチル、γ－バレロラクトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、クロロホルム、アセトン、およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）からなる群より選択される、請求項１６記載の方法。
【請求項24】
前記極性有機溶媒が乳酸エチルである、請求項２３記載の方法。
【請求項25】
請求項１記載の粉末を製造する方法において、ポリカプロラクトンおよび乳酸エチルを混ぜ合わせる工程、
前記乳酸エチル中に前記ポリカプロラクトンおよび少なくとも１種類の核剤を溶解させて溶液を形成する工程、
前記溶液を、溶解したポリカプロラクトンの少なくとも一部を該溶液から沈殿させる温度に冷却する工程、
沈殿したポリカプロラクトンを前記溶液から分離する工程、
分離された沈殿したポリカプロラクトンを洗浄して、洗浄済みポリカプロラクトンを形成する工程、および
前記洗浄済みポリカプロラクトンを乾燥させて、乾燥ポリカプロラクトンを形成する工程、
を有してなる方法。
【請求項26】
前記少なくとも１種類の核剤がヒドロキシアパタイトを含む、請求項２５記載の方法。
【請求項27】
前記溶液が加熱される、請求項２５記載の方法。
【請求項28】
積層造形方法において、隣接するポリカプロラクトン粒子を選択的に溶融または焼結する工程、
を含み、
前記ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有し、
前記ポリカプロラクトン粒子は、検出量のヒドロキシアパタイトを含有し、
前記ポリカプロラクトン粒子は、検出量の乳酸エチルを含有する、方法。
【請求項29】
前記ポリカプロラクトン粒子が、０．５％ｗ／ｗと５％ｗ／ｗの間に調節され、その間に維持された含水率を有する、請求項２８記載の方法。
【請求項30】
請求項１記載の粉末から作られた物品。
【請求項31】
請求項１記載の粉末から作られた医療用品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【0001】
本特許出願は、ここに全て引用される、２０２１年８月１９日に出願された米国仮特許出願第６３／２３４８１２号、および２０２１年１２月１７日に出願された米国仮特許出願第６３／２６５６４１号に優先権を主張するものである。
【技術分野】
【0002】
本開示は、ポリカプロラクトン（ＰＣＬとも称される）粉末の製造に関する。開示されたポリカプロラクトン粉末は、３Ｄ印刷または成形などの他の公知の製造方法により三次元物体を製造するための構築材料として使用することができる。開示されたポリカプロラクトン粉末は、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）により埋め込み型物体を製造するのに適しているであろう。
【背景技術】
【0003】
生体適合性かつ生体吸収性のポリマーが、人体にとって非毒性の医療移植片を製造するのに使用されることがある。
【0004】
３Ｄプリンターは、例えば、隣接する材料が冷却の際に互いに固化するようにそれらを溶融および／または焼結することによって、隣接する材料を互いに接合することで、固体の三次元物体を作る。３Ｄプリンターは、通常、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルの指示に従い、層毎に物体を構築する。３Ｄ印刷は、ある種の積層造形である。積層造形には、材料の押出し、粉末床溶融結合、結合剤噴射、ヴァット光重合、シート積層、指向性エネルギー堆積、および材料噴射が含まれるであろう。
【0005】
選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）は、数ある中でも、医療移植片を作るために使用することのできる３Ｄ印刷の一種である。ＳＬＳ装置では、印刷／構築材料が、特定の粒径分布および他の特徴を有する粉末の形態にあることが要求されることがある。その装置では、印刷材料がある程度の流動性を有することも要求されることがある。流動性により、印刷材料が均一に広がり、所定の領域を焼結するために電磁エネルギー（典型的に、レーザエネルギーの形態にある）を施す前に構築材料の新たな層がそれぞれ配置されるであろう。
【0006】
３Ｄ印刷用途としては、ＳＬＳ（選択的レーザ焼結）、ＭＪＦ（マルチジェットフュージョン）、ＨＳＳ（高速焼結）、および電子写真術が挙げられるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ＳＬＳ印刷材料の流動性を改善するために、流動補助剤(flow aid)が添加されることがある。しかしながら、ある流動補助剤を医療移植片に添加することは、その添加により患者の体に副作用が生じる可能性があるので、望ましくないであろう。したがって、医療移植片を製造するためのＳＬＳ粉末を製造する場合、一部の例では、流動補助剤の必要を最小にするか、またはなくすために、良好な粒子真球度(sphericity)を有することが望ましいことがある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示は、ＳＬＳ装置に使用するのに適合することのできる部分結晶性ポリカプロラクトン粉末を製造する溶媒沈殿方法に関する。
【0009】
特許請求の範囲内の多数のバリエーションに、ＰＣＬ粉末の調製およびＰＢＦプロセスを含む積層造形プロセスにおけるその使用に関連するプロセス、組成物、および製造物品が含まれるであろう。
【0010】
少なくとも１つのバリエーションは、ポリカプロラクトン粒子を含む粉末を含むであろう。その粉末は、粒子の９０体積パーセント超が２０マイクロメートルと１５０マイクロメートルの間の粒径を有する。その粉末は、検出量の溶媒および検出量の核剤を有し、その溶媒は生体適合性溶媒または生体吸収性溶媒である。あるバリエーションでは、溶媒は乳酸エチルである。あるバリエーションでは、核剤はヒドロキシアパタイトである。あるバリエーションでは、ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する。別のバリエーションでは、ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．８０超の真球度を有する。あるバリエーションでは、２０マイクロメートル未満の粒径を有するポリカプロラクトン粒子の体積パーセントは、ゼロであるか、または検出できない。あるバリエーションでは、前記粉末は、約５５℃から約６５℃のピーク溶融温度および約９０Ｊ／ｇから約１２０Ｊ／ｇの融解エンタルピーを有する。あるバリエーションでは、その粉末は、約１５℃から約３５℃の再結晶化ピークを有する。あるバリエーションでは、その粉末は、約２５０℃から約４２５℃の分解温度を有する。あるバリエーションでは、ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント(number percent)超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有する。あるバリエーションでは、ポリカプロラクトン粒子は、０．５％ｗ／ｗと５％ｗ／ｗの間に調節され、その間に維持される含水率を有する。
【0011】
少なくとも１つのバリエーションは、極性有機溶媒中でポリカプロラクトンを混ぜ合わせる工程、極性有機溶媒中にポリカプロラクトンを溶解させて溶液を形成する工程、その溶液を、溶解したポリカプロラクトンの少なくとも一部を沈殿させる温度に冷却する工程を含むことのある、ＰＣＬ粉末を調製する方法を含むことがある。沈殿を促進するために、溶液に核剤が添加されることがある。その粉末は溶液から分離されて、後に、第２のより薄いＰＣＬ溶液、並びに原料ＰＣＬからの汚染物質；例えば、残留触媒、開始剤、重合溶媒、単量体、およびオリゴマーが残される。次いで、分離された粉末は、洗浄され、乾燥されることがある。あるバリエーションでは、この方法は、混ぜ合わされたポリカプロラクトンおよび極性有機溶媒を加熱する工程をさらに含む。あるバリエーションでは、その方法は、１５０マイクロメートル未満の粒径を有する乾燥ポリカプロラクトン粒子を、それより大きい乾燥ポリカプロラクトン粒子から分離して、サイズ分けされたポリカプロラクトンを形成する分離工程をさらに含む。あるバリエーションでは、混ぜ合わされたポリカプロラクトン／核剤混合物中の核剤のパーセントは、約０．５質量パーセントと１０質量パーセントの間である。あるバリエーションでは、核剤はヒドロキシアパタイトである。あるバリエーションでは、極性有機溶媒は、酢酸エチル、乳酸エチル、γ－バレロラクトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、クロロホルム、アセトン、およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）からなる群より選択される。
【0012】
少なくとも１つのバリエーションは、ポリカプロラクトンと極性有機溶媒を混ぜ合わせる工程、およびポリカプロラクトンを少なくとも１種類の核剤と共に極性有機溶媒中に溶解させる工程を含む、ポリカプロラクトン粒子を含む粉末を製造する方法を含むことがある。次に、その溶液は、溶解したポリカプロラクトンの少なくとも一部を溶液中に沈殿させるより低い温度に冷却されることがある。沈殿したポリカプロラクトンは溶液から分離され、洗浄され、乾燥される。あるバリエーションでは、その方法は、溶液を加熱する工程を含む。
【0013】
少なくとも１つのバリエーションは、隣接するポリカプロラクトン粒子を選択的に溶融または焼結する工程を含む積層造形方法を含むことがある。ポリカプロラクトン粒子の９５数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有し、ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する。ポリカプロラクトン粒子は、検出量の乳酸エチルおよび検出量のヒドロキシアパタイトを含有する。あるバリエーションでは、ポリカプロラクトン粒子は、０．５％ｗ／ｗと５％ｗ／ｗの間に調節され、その間に維持される含水率を有する。
【0014】
少なくとも１つのバリエーションは、ポリカプロラクトン粒子を含む物品を含むことがある。ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、２０マイクロメートルと１５０マイクロメートルの間の粒径を有する。ポリカプロラクトン粒子は、検出量の核剤を含有する。ポリカプロラクトン粒子は、生体適合性溶媒または生体吸収性溶媒の少なくとも一方を含む溶媒を検出量で含有する。
【0015】
少なくとも１つのバリエーションは、ポリカプロラクトン粒子を含む医療用品を含むことがある。ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、２０マイクロメートルと１５０マイクロメートルの間の粒径を有する。ポリカプロラクトン粒子は、検出量の核剤を含有する。ポリカプロラクトン粒子は、生体適合性溶媒または生体吸収性溶媒の少なくとも一方を含む溶媒を検出量で含有する。
【0016】
そのような方法により調製されたＰＣＬ粉末を含む、ＰＢＦプロセスに使用するための粉末組成物が提供される。物体は、ＰＢＦプロセスにおいてそのようなＰＣＬ粉末を使用して、その物体を形成することによって、調製することができる。
【0017】
装置、システム、および方法のバリエーションの開示された実例は、ＳＬＳ、ＭＪＦ、ＨＳＳ、および電子写３Ｄ印刷用途に使用するための適切な特性および特徴を有するＰＣＬ粉末を提供する。本開示の実施の形態は、ポリマーを溶媒から沈殿させることによって形成された沈殿ＰＣＬ粉末を提供し、次いで、沈殿した粉末ポリマーを粉末系３Ｄ印刷プロセスに利用することができる。
【0018】
さらなる適用性の領域が、ここに与えられた記載から明白になるであろう。この概要における説明と具体例は、説明目的のためだけを意図しており、本開示の範囲または特許請求の範囲を限定する意図はない。
【0019】
バリエーションは、ポリカプロラクトン粒子を含む粉末を含むことがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超は、２０マイクロメートルと１５０マイクロメートルの間の粒径を有する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】少なくとも１つのバリエーションによる、ポリカプロラクトン粉末を製造する方法を示す流れ図
【図2】少なくとも１つのバリエーションにより製造されたポリカプロラクトンの試料について行った熱重量分析（ＴＧＡ）からの結果を示すグラフ
【図3】少なくとも１つのバリエーションにより沈殿したポリカプロラクトンの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）曲線を示すグラフ
【図4】少なくとも１つのバリエーションにより製造されたＳＬＳ級の粉末に関する粒径体積分布を示すグラフ
【図5】少なくとも１つのバリエーションにより製造されたＳＬＳ級の粉末に関する粒径数分布を示すグラフ
【図6】少なくとも１つのバリエーションにより製造されたポリカプロラクトン粉末に関する粉末データを示す表
【図7】少なくとも１つのバリエーションによる、４％ｗ／ｗ（質量／質量）のヒドロキシアパタイト（ＨＡとも称される）を含むポリカプロラクトンを使用してＳＬＳ印刷された棒材の写真
【図8A】ＳＬＳで作製されたポリカプロラクトン（４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトを含む）引張棒材を引っ張ることによって生じた引張プロットを示すグラフ
【図9】少なくとも１つのバリエーションによる、ヒドロキシアパタイトで核形成された結果として得られたポリカプロラクトン粉末のＤＳＣ曲線を示すグラフ
【図10】少なくとも１つのバリエーションによる粒子の個数粒度分布を示すグラフ
【図11】少なくとも１つのバリエーションによる粒子の個数粒度分布を示すグラフ
【図12A】少なくとも１つのバリエーションによる、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトで核形成されたポリカプロラクトン粉末を示す図
【図12B】少なくとも１つのバリエーションによる、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトがドライブレンドされ、２４時間に亘り静置されたポリカプロラクトン粉末を示す図
【図13】少なくとも１つのバリエーションによる、そのままで沈殿したポリカプロラクトンと、核剤の機能を果たすヒドロキシアパタイトで沈殿したポリカプロラクトンとの間の粒径分布の比較を示す表
【図14A】少なくとも１つのバリエーションによる方法で調製されたポリカプロラクトンパックを示す図
【図14B】少なくとも１つのバリエーションによる方法で調製されたポリカプロラクトンパックを示す図
【図14C】少なくとも１つのバリエーションによる方法で調製されたポリカプロラクトンパックを示す図
【図14D】少なくとも１つのバリエーションによる方法で調製されたポリカプロラクトンパックを示す図
【図14E】少なくとも１つのバリエーションによる方法で調製されたポリカプロラクトンパックを示す図
【図14F】少なくとも１つのバリエーションによる方法で調製されたポリカプロラクトンパックを示す図
【図14G】少なくとも１つのバリエーションによる方法で調製されたポリカプロラクトンパックを示す図
【図15】少なくとも１つのバリエーションによる、乳酸エチル中で再沈殿したポリカプロラクトン粉末のＤＳＣ曲線を示すグラフ
【図16】少なくとも１つのバリエーションによる、核剤としての４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトの存在下で再沈殿したポリカプロラクトン粉末のＤＳＣ曲線を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下の記載は、１つ以上の発明の主題、製造および使用の性質上で実例に過ぎず、本出願または本出願に優先権を主張して出願されるような他の出願、もしくはそこから発行された特許において請求される任意の特定の発明の範囲、適用、または使用を限定する意図はない。開示された方法に関して、提示された工程の順序は、本質的に実例であり、それゆえ、工程の順序は、様々な実施の形態で異なることがある。ここに使用される名詞は、その対象が「少なくとも１つ」存在し、可能であれば、そのような対象が複数存在してもよいことを示す。特に明記のない限り、技術の最も広い範囲を記載する上で、本記載における全ての数量は、「約」という単語により修飾されると理解されるべきであり、全ての幾何学的および空間的記述語は、「実質的に」という単語により修飾されると理解されるべきである。「約」は、数値に適用される場合、計算または測定により、その値におけるある程度のわずかな不正確さを持たせられる（値における正確さへのある取組み；その値にほぼまたは合理的に近い；ほとんど）ことを示す。何らかの理由で、「約」および／または「実質的に」により与えられる不正確さが、当該技術分野でこの通常の意味により理解されない場合、ひいては、ここに使用されているような「約」および／または「実質的に」は、少なくとも、そのようなパラメータを測定または使用する通常の方法から生じるかもしれない変動を示す。
【0022】
本発明の実施の形態を説明し、主張するために、含む、含有する、または有するなどの非制限的用語の同義語として、制約がない用語「含む(comprising)」がここに使用されているが、実施の形態は、代わりに、「からなる(consisting of)」または「から実質的になる(consisting essentially of)」などのより制限的な用語を使用して説明されることがある。したがって、材料、成分、または工程段階を記載する任意の所定の実施の形態について、本発明の技術はまた、下記のような追加の材料、成分、またはプロセスが本出願で明白に記載されていなくても、追加の材料、成分、またはプロセスを除き（からなるための）、実施の形態の重要な特性に影響を与える追加の材料、成分、またはプロセスを除く（から実質的になるための）、そのような材料、成分、または工程段階からなる、またはそれらから実質的になる実施の形態を具体的に含むものである。例えば、要素Ａ、ＢおよびＣを列挙する組成物またはプロセスの記載は、要素Ｄがここに除外されるものとして明白に記載されていないにもかかわらず、当該技術分野において記載され得る要素Ｄを除き、Ａ、ＢおよびＣからなる実施の形態、およびそれから実質的になる実施の形態を具体的に想定している。
【0023】
２つ以上の項目、要素、成分、または材料のリストに関して、ここに用いられている「または」という用語は、列挙された項目、要素、成分、または材料が互い排他的であるような完全な選言を示すものではない。例えば、「Ｘ、Ｙ、またはＺ」は、Ｘ、Ｙ、Ｚの各々が互いに排他的であることを意味するものではない。Ｘ、Ｙ、Ｚの２つ以上は、互いに部分的または完全に重複し得る、もしくはＸ、Ｙ、またはＺの少なくとも１つは、Ｘ、Ｙ、またはＺの別のものの少なくとも１つに含まれ得る、またはその亜属であり得る。別の例として、「細胞は、単層、三次元、またはビーズ上で成長することがある」とは、ビーズ上で成長した細胞が、三次元で成長した細胞を含まないことを意味するものではない。さらなる例として、「生体適合性溶媒；生体吸収性溶媒、または乳酸エチルの少なくとも１つ」とは、乳酸エチルも、乳酸エチルを含む溶媒も、生体適合性溶媒または生体吸収性溶媒ではないことを意味するものではない、もしくは、生体適合性溶媒または生体吸収性溶媒が、乳酸エチルであり得ない、または乳酸エチルを含み得ないことを意味するものでもない。
【0024】
ここに言及されるように、範囲の開示は、特に指定しない限り、端点を含み、全範囲に入る全ての個別の値およびさらに分割された範囲を含む。それゆえ、例えば、「ＡからＢまで」または「約Ａから約Ｂまで」の範囲は、ＡおよびＢを含む。特定のパラメータ（量、質量パーセントなど）についての値および値の範囲の開示は、ここに有用な他の値および値の範囲を排除するものではない。所定のパラメータに対する２つ以上の特定の例示的な値が、そのパラメータについて主張され得る値の範囲の端点を定義し得ることが想定される。例えば、パラメータＸが、値Ａを有するとここに例示され、値Ｚを有するとも例示されている場合、パラメータＸは、約Ａから約Ｚの値の範囲を有するであろうと想定される。同様に、あるパラメータに関する値の２つ以上の範囲（そのような範囲が、入れ子になっているか、重複しているか、または別個のものであるかにかかわらず）の開示は、開示された範囲の端点を使用して主張され得る値の範囲の全ての可能な組合せを包含すると想定される。例えば、パラメータＸが１～１０、または２～９、または３～８の範囲の値を有するとここに例示されている場合、パラメータＸは、１～９、１～８、１～３、１～２、２～１０、２～８、２～３、３～１０、３～９などを含む他の値の範囲を有する可能性も想定される。
【0025】
ある要素または層が、別の要素または層「上にある」、「に係合される」、「に接続される」、または「に結合される」と称される場合、それは、他方の要素または層上に直接ある、係合される、接続されるまたは結合されることがある、もしくは介在する要素または層が存在することがある。これとは対照的に、ある要素または層が別の要素または層「上に直接ある」、「直接係合される」、「直接接続される」、または「直接結合される」と称される場合、介在する要素または層は存在しないであろう。要素間の関係を説明するために使用される他の単語も、同様に解釈されるべきである（例えば、「間」対「直接的に間」、「隣接」対「直接的に隣接」など）。ここに使用されるように、「および／または」という用語は、関連して列挙された項目の１つ以上の任意と全ての組合せを含む。
【0026】
本明細書では、第１、第２、第３などの用語を用いて、様々な要素、構成要素、領域、層および／またはセクションを説明することがあるが、これらの要素、構成要素、領域、層および／またはセクションは、これらの用語によって限定されるべきものではない。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、層、またはセクションを別の領域、層、またはセクションから区別するためだけに使用されることがある。「第１」、「第２」などの用語、および他の数値用語は、ここに使用される場合、文脈によって明確に示されない限り、順序または順番を意味することはない。それゆえ、後述する第１の要素、構成要素、領域、層またはセクションは、例示の実施の形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層またはセクションと称することができる。
【0027】
「内側」、「外側」、「真下」、「下」、「下方」、「上」、「上方」などの空間的に相対的な用語は、図に示されるように、ある要素または特徴の他の要素または特徴に対する関係を記載するのに、説明を容易にするためにここに使用されることがある。空間的に相対的な用語は、図に描かれた向きに加えて、使用または動作中の装置の異なる向きを包含するように意図されることがある。例えば、図中の装置がひっくり返された場合、他の要素または特徴の「下」または「真下」として記載された要素は、ひいては、他の要素または特徴の「上」に方向付けられるであろう。それゆえ、例示の用語「下」は、上と下の両方の向きを包含することがある。装置は、他に向けられても（９０度回転または他の向き）よく、ここに使用される空間的に相対的な記述子は、それに応じて解釈される。
【0028】
ＰＣＬポリマーの粒径は、積層造形プロセスにおける使用に影響することがある。ここに用いられているように、Ｄ５０（「体積中位径」または「体積による平均粒径」として知られている）は、基準試料の全分布における粒子の５０体積％が、述べられた粒径以下の粒径を有する、粉末の粒径を称する。同様に、Ｄ１０は、基準試料の全分布における粒子の１０体積％が、述べられた粒径以下の粒径を有する、粉末の粒径を称し、Ｄ９０は、基準試料の全分布における粒子の９０体積％が、述べられた粒径以下の粒径を有する、粉末の粒径を称する。粒径は、直径で粒径を測定するための当該技術分野で公知のどの適切な方法で測定されてもよい。ここに提供される半結晶性ポリマー粉末は、１５０μｍ未満のＤ９０粒径を有することがある。
【0029】
ここに用いられているように、「層」は、少なくとも所定の厚さを有する、規則的かまたは不規則な任意の形状を有する便宜上の用語である。特定の実施の形態において、二次元のサイズと輪郭が予め定められており、特定の実施の形態において、層の三次元全てのサイズと形状が予め定められている。各層の厚さは、積層造形方法に応じて、幅広く変動し得る。特定の実施の形態において、形成されたままの各層の厚さは、先のまたは後の層と異なることがある。特定の実施の形態において、各層の厚さは、同じであることがある。特定の実施の形態において、形成されたままの各層の厚さは、０．５ミリメートル（ｍｍ）から５ｍｍであることがある。
【0030】
特定のバリエーションは、積層造形プロセスで複数の層を既定のパターンに形成する工程を含むことがある。多数のバリエーションにおいて、積層造形で、２つ以上の層、または２０以上の層が製造されることがある。層の最大数は、大幅に異なり、例えば、製造されている物体のサイズ、使用される技術、使用される設備の生産量と能力、および最終物体に望ましい詳細のレベルなどの検討事項によって、決まるであろう。例えば、５から１００，０００層が形成されることがある、または２０から５０，０００層が形成されることがある、または５０から５０，０００層が形成されることがある。
【0031】
「粉末床溶融結合(“powder bed fusing”または“powder bed fusion”)」という用語は、ポリマーが選択的に焼結または溶融され、層毎に溶融結合されて、３Ｄ物体を提供するプロセスを意味するためにここに使用される。焼結は、固体粉末組成物の密度の約９０％未満の密度を有する物体をもたらすことがあるのに対し、溶融は、固体粉末組成物の９０％～１００％の密度を有する物体を提供することがある。ここに提供されるような半結晶性ポリマーを使用すると、結果として生じる密度が、射出成形方法で達成される密度に近づけるような溶融が促進されるであろう。
【0032】
粉末床溶融結合は、全てのレーザ焼結プロセスおよび全ての選択的レーザ焼結プロセス、並びにＡＳＴＭ Ｆ２７９２－１２ａにより定義される他の粉末床溶融結合技術をさらに含む。例えば、粉末組成物の焼結は、レーザにより生じるもの以外の電磁放射線の適用によって達成することができ、焼結の選択性は、例えば、阻害剤、吸収剤、サセプタ、または電磁放射線（例えば、マスクの使用または指向性レーザビーム）の選択的適用により達成される。例えば、赤外放射線源、マイクロ波発生器、レーザ、放射加熱器、ランプ、またはその組合せを含む、どの他の適切な電磁放射線源を使用してもよい。特定の実施の形態において、選択的マスク焼結（「ＳＭＳ」）技術を使用して、三次元物体を製造してもよい。ＳＭＳプロセスのさらなる議論について、例えば、赤外放射線を選択的に遮断し、粉末層の一部の選択的照射をもたらすために、遮蔽マスクが使用される、ＳＭＳ装置を記載している、その全ての内容がここに引用される、米国特許第６５３１０８６号明細書を参照のこと。本発明の技術の粉末組成物から物体を製造するためにＳＭＳプロセスを使用する場合、粉末組成物の赤外吸収特性を向上させる１種類以上の材料を粉末組成物に含ませることが望ましいことがある。例えば、粉末組成物は、１種類以上の吸熱体（例えば、ガラス繊維またはガラスマイクロビーズ）または暗色材料（例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、または炭素繊維）を含むことがある。
【0033】
ここに記載された半結晶性ポリマー粉末を含む組成物を粉末床溶融結合することにより製造された全ての三次元物体もここに含まれる。物体の層毎の製造後、その物体は、優れた解像度、耐久性、および強度を示すことがある。そのような物体には、試作品、最終製品、並びに最終製品の金型としての使途を含む、多種多様な使途を有する様々な製造物品が含まれるであろう。
【0034】
物体は既定パターンから形成されることがあり、このパターンは、当該技術分野で公知のように、ここに記載されるように、所望の物体の三次元デジタル表現から決定されることがある。材料は、三次元物体を作るために、コンピュータ制御下で、例えば、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）の作業により、接合または固化されることがある。
【0035】
詳しくは、粉末床溶融結合（例えば、レーザ焼結）された物体は、レーザ焼結プロセスを含むどの適切な粉末床溶融結合プロセスを使用して、ＰＣＬ粉末を含む組成物から製造されてもよい。これらの物体は、いくつかの実施の形態において、ポリマーマトリクス全体に分散された強化粒子を有することがあるポリマーマトリクスを含む、複数の重なった接着性焼結層を含むことがある。レーザ焼結プロセスが公知であり、これは、ポリマー粒子の選択的焼結に基づき、ポリマー粒子の層がレーザエネルギーに短期間暴露され、レーザエネルギーに暴露されたポリマー粒子が、それゆえ、互いに結合される。ポリマー粒子の層の連続焼結により、三次元物体が製造される。選択的レーザ焼結プロセスに関する詳細が、一例として、その各々の全ての内容がここに引用される、米国特許第６１３６９４８号明細書および国際公開第９６／０６８８１号に見つかる。しかしながら、ここに記載された半結晶性ポリマー粉末は、従来技術の他の高速試作形成または高速製造プロセス、特に、先に記載されたプロセスにも使用してもよい。例えば、半結晶性ポリマー粉末は、具体的に、米国特許第６１３６９４８号明細書または国際公開第９６／０６８８１号に記載されたような、ＳＬＳ（選択的レーザ焼結）プロセスにより、国際公開第０１／３８０６１号に記載されたような、ＳＩＢプロセス（粉末の結合の選択的阻害）により、欧州特許第０４３１９２４号明細書に記載されたような、３Ｄ印刷により、または独国特許第１０３１１４３８号明細書に記載されたような、マイクロ波プロセスにより、粉末からの成形型の製造に使用されることがある。これらの特許文献の各々の全ての内容が、ここに引用される。
【0036】
粉末床溶融結合物体の溶融結合層は、選択的レーザ焼結加工に適したどの厚さのものであってもよい。個々の層は各々、平均で、少なくとも５０μｍ厚、少なくとも８０μｍ厚、または少なくとも１００μｍ厚であってよい。数多くのバリエーションにおいて、複数の焼結層の各々は、平均で、５００μｍ未満の厚さ、３００μｍ未満の厚さ、または２００μｍ未満の厚さである。それゆえ、いくつかの実施の形態に関する個々の層は、５０から５００μｍ、８０から３００μｍ、または１００から２００μｍ厚であってよい。選択的レーザ焼結以外の層毎の粉末床溶融結合プロセスを使用して本発明の技術の粉末組成物から製造された三次元物体は、先に記載されたものと同じかまたは異なる層厚を有することがある。
【0037】
数多くのバリエーションは、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、マルチジェットフュージョン（ＭＪＦ）、高速焼結（ＨＳＳ）、および電子写真（ＥＰＧ）３Ｄ印刷に使用するのに適切な特徴を有するＰＣＬ粉末を製造し、使用する方法を提供することがある。少なくとも１つのバリエーションは、極性有機溶媒中のＰＣＬの飽和溶液からのポリマーの沈殿により形成された沈殿ＰＣＬ粉末を提供し、そのポリマーに晶子を形成させ、次いで、ＰＢＦ ３Ｄ印刷プロセスに沈殿したポリマー粉末を利用することができる。ＰＣＬ粉末の数多くのバリエーションは、最適化された粒径とその分散度、形状、結晶化度を含む、ＰＢＦプロセスに最適化された特徴を示すことがあるのと同時に、その製造に分散剤を使用しない単一溶媒プロセスを使用する。
【0038】
ＰＣＬ粉末を調製する方法は、乳酸エチル中にバルクＰＣＬを溶解させて、高温で溶液を形成する工程；その溶液を室温に冷却して、１５０マイクロメートル（ミクロン、またはμｍ）未満のＤ９０値、１００μｍ以下のＤ５０値、または０から１００μｍのＤ５０値を有する沈殿物としてＰＣＬ粉末を形成する工程を含むことがある。この方法は、粒子が、上述したプロセスの結果と比べて上述した印刷プロセスに適した、特定のサイズ（平均直径で約３０μｍから約４０μｍ）、低分散度、回転楕円形状、および結晶特性を示すことがある生成物も生じることがある。再沈殿の作用は、ＰＣＬを精製する働きもする。
【0039】
そのような方法により調製されたＰＣＬ粉末を含む、ＰＢＦプロセスに使用するための粉末組成物が提供される。ＰＢＦプロセスにそのようなＰＣＬ粉末を使用して、物体を形成することによって、物体を調製することができる。
【0040】
特定の実施の形態において、エステル、例えば、乳酸エチルなどの極性溶媒にバルクＰＣＬを溶解させて、第１の温度で溶解ポリマーの第１の溶液を形成する工程を含む、ＰＣＬ粉末を調製する方法が提供される。この第１の溶液は、次に、第１の温度より低い第２の温度に冷却される。溶解ＰＣＬの一部が、第２の温度になる途中か、またはその温度に到達した際のいずれかで、第１の溶液から粉末として沈殿し、第２のより薄いＰＣＬ溶液が後に残される。沈殿ＰＣＬ粉末は、例えば、重力濾過、真空濾過、または遠心分離によって、第２の溶液の残りから分離されることがある。分離されたＰＣＬ粉末は、水または有機溶媒で洗浄させることもある。ただし、洗浄溶媒が、再沈殿に使用される溶媒と混和性であること、および洗浄溶媒が、ポリマー粉末を有害な程度（例えば、許容できない材料の過剰な損失および／または許容できない粒径の過剰な減少）まで溶解せず、ポリマー粉末生成物の溶媒では全くないであろうという条件であるが。分離されたＰＣＬ粉末は、もし適用されている場合、任意の洗浄手順の後に、乾燥されることもある。特定の実施の形態において、極性溶媒として、乳酸エチルが挙げられるであろう。他の実施の形態において、極性溶媒は、乳酸エチルから実質的になることがある。またさらなる実施の形態において、極性溶媒は乳酸エチルからなることがある。
【0041】
再沈殿でＰＣＬ粉末を調製する方法に、様々な溶媒温度が利用されることがある。溶解工程は、極性溶媒中のＰＣＬを加熱して、室温より高い第１の温度で溶解ＰＣＬの第１の溶液を形成する工程を含むことがある。冷却工程は、第１の溶液を第２の温度に冷却する工程を含むことがあり、この第２の温度は、ポリマー溶液の沈殿温度より低く、周囲温度（「室温」）以下であることがある。周囲（「室内」）温度は、約２０～２５℃（６８～７７°Ｆ）であると理解される。
【0042】
ＰＣＬの様々な実施の形態は、以下の物理的特徴を示すことがある。ＰＣＬ粉末は、約１５０μｍ未満のＤ９０粒径を有することがある。特定の実施の形態において、ＰＣＬ粉末は、約１００μｍ未満のＤ５０を有することがある。ＰＣＬ粉末は、約１マイクロメートルから約１００μｍのＤ５０値を有することがある。特定の実施の形態は、ＰＣＬ粉末が、約３０μｍから約４０μｍのＤ５０値を有する場合を含む。ＰＣＬ粉末は、回転楕円体粒子の形態にあることがある。
【0043】
ポリマー粉末の融点および融解エンタルピーは、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）；例えば、２０℃／分で走査されるＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｓｅｒｉｅｓ ＤＳＣ ２５０を使用して決定されることがある。
【0044】
ポリマーの結晶化度パーセントは、ＰＣＬについて、１３９．５Ｊ／ｇの値を有すると報告されている（Gupta and Geeta, J. Appl. Polym.. Sci. 2012, 123(4), 1944-1950）、理論的１００％の結晶性ポリマーの融解エンタルピーに対する、ＤＳＣで測定された融解エンタルピーの比で決定されることがある。結晶化度パーセントは、粉末Ｘ線結晶学で直接決定され、直接線形関係で融解エンタルピーに相関付けられることもある。
【0045】
ポリマー粉末の粉体流は、ＡＳＴＭ Ｄ１８９５の方法Ａを使用して測定されることがあり、１０ｍｍのノズル径を持つ円錐体を使用して決定した。
【0046】
いくつかの実施の形態において、ポリマー粉末の粒径は、当該技術分野で公知のレーザ回折で決定される。例えば、粒径は、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ Ｓ３５００などのレーザ回折計を使用して決定することができる。
【0047】
特定の実施の形態において、ＰＢＦ ３Ｄ印刷プロセスに使用するための粉末組成物が提供され、ここで、そのような粉末組成物は、ここに提供された方法にしたがって調製されたＰＣＬ粉末を含む。例えば、ＰＢＦプロセスに使用するための粉末組成物は、約１５０μｍ未満のＤ９０粒径、および約３０μｍから約４０μｍのＤ５０値を有するＰＣＬ粉末を含むことがある。そのような粉末組成物は、異なる物理的特徴を有するＰＣＬ粉末並びにここに記載されたような添加剤と他の成分の混合物を含むことがある。
【0048】
特定の実施の形態において、ここに開示された方法により調製された再沈殿ＰＣＬ粉末は、物体を形成するためにＰＢＦ ３Ｄ印刷プロセスに使用される。物体を調製するための特定の方法は、約１５０μｍ未満のＤ９０粒径、および約３０μｍから約４０μｍのＤ５０値を有するＰＣＬ粉末を提供する工程を含む。次いで、このＰＣＬ粉末は、物体を形成するためにＰＢＦプロセスに使用される。
【0049】
特定の実施の形態において、積層造形プロセスで調製される１つ以上の物体が提供される。そのような方法は、ここに記載された方法の１つ以上により調製されたＰＣＬ粉末を提供する工程を含むことがある。次いで、このＰＣＬ粉末は、１つ以上の物体を形成するためにＰＢＦプロセスに使用される。
【0050】
特定の実施の形態は、三次元物体を形成するためにＰＣＬ粉末を含む粉末組成物を使用する粉末床溶融結合のための方法を含むことがある。再沈殿ＰＣＬ粉末の良好な流動性のために、滑らかで緻密な粉末床が形成され、焼結物体の精度と密度を最適にすることができる。
【0051】
特定の実施の形態において、ＰＣＬ粉末を調製する方法は、室温より高い温度で乳酸エチルなどの極性溶媒にバルクＰＣＬを溶解させる工程を含む。周囲（「室内」）温度は、約２０～２５℃（６８～７７°Ｆ）であると理解され、よって、ＰＣＬは、周囲温度より高い温度で乳酸エチル中に溶解されることがある。ＰＣＬは、乳酸エチル溶媒中に可溶性であり、それゆえ、ＰＣＬ溶液が形成される。一般に、その溶液は、溶解ＰＣＬの量が、溶媒を周囲温度でそれを溶液に維持できる量よりも多くなるように、室温より高い温度で調製されることがある。ＰＣＬの乳酸エチル溶媒中への混合は、インラインまたはバッチ式で行われることがある。そのプロセスは、製造規模で容易に行われるであろう。室温（例えば、約２０℃）に冷却する際に、溶解ＰＣＬは、結晶化し、乳酸エチル溶媒から沈殿し始め、ＰＣＬ沈殿物が形成される。
【0052】
沈殿後、乳酸エチル溶媒は、例えば、濾過や遠心分離によって除去される。次いで、ＰＣＬ粉末は、再沈殿溶媒と混和性であり、妥当に揮発性である溶媒、例えば、水で洗浄され、洗浄溶媒を除去するために濾過され、熱の適用の有無にかかわらず、真空の印加にかかわらずに、乾燥されることがある。ＰＣＬの可溶性が最小であるか、またはＰＣＬが不溶性である洗浄溶媒を使用することが、さらに都合よい。
【0053】
ここに記載されているように、ＰＣＬは、極性有機溶媒中に溶解される。例えば、ＰＣＬは、ＰＣＬの飽和溶液を生じる条件下で溶媒中に溶解されることがあり、ここで、条件を変えること（例えば、溶液の温度を低下させること）により、そこからＰＣＬ粉末が沈殿する。特定の実施の形態において、溶媒は、乳酸エチル、並びに１種類以上の他のエステルまたは１種類以上の他の極性有機溶媒を含むことがある。特定の実施の形態において、溶媒は乳酸エチルから実質的になることがあり、ここで、ＰＣＬの結晶化に実質的に影響する他の成分は存在しない。特定の実施の形態において、溶媒は、実質的に１００％乳酸エチルであることがある。乳酸エチル中のＰＣＬの溶液からＰＣＬ粉末を沈殿させる際に、溶解ＰＣＬの一部が溶液中に残ることがあることにさらに留意されたい。特定の実施の形態において、再沈殿溶媒と混和性であるが、ＰＣＬの溶解を支援しない二次溶媒をＰＣＬ／溶媒溶液に添加して、沈殿を誘発することがある。特定の実施の形態において、粉末形態にある核剤の使用により、沈殿を誘発することがあり、粒径と粒径の分散度を制御するのに役立てることがあり、粉末粒子の全体的な回転楕円形状を改善するのに役立てることがある。したがって、溶液の残りから沈殿ＰＣＬ粉末を分離すると、溶解ＰＣＬの一部を含む乳酸エチルの溶液が残る。
【0054】
乳酸エチルは、ＰＣＬを十分に溶解するという点で前記プロセスに有用な溶媒であり；ＰＢＦ ３Ｄ印刷プロセスに適した特徴を有する粉末を生成することがここに示され；周囲温度から十分に離れた沸点を有し、沈殿中に幅広い冷却範囲が可能になり；一般に入手できる有効な洗浄溶媒（例えば、水または低分子量アルコール）と混和性であり；哺乳類において比較的非毒性であることが示されて（食品添加物としての使用が示されて）おり；体内で分解されて、エタノールと乳酸を形成することがある。
【0055】
特定の実施の形態において、沈殿ＰＣＬ粉末は、１５０μｍ未満のＤ８５粒径、特に、１５０μｍ未満のＤ９０粒径を有する。特定の実施の形態は、ＰＣＬ粉末が１５０μｍ未満のＤ９０粒径を有する場合を含む。粒子の１００％が１５０μｍ未満のサイズを有するＰＣＬ粉末も、この方法により製造されることがある。ＰＣＬ粉末は、１００μｍ以下のＤ５０値も有することがある。特に、ＰＣＬ粉末は、１０μｍから１００μｍのＤ５０値を有することがある。ＰＣＬ粉末の平均粒径は、１００μｍ以下である、または０から１００μｍのＤ５０値を含むことがある。
【0056】
特定の実施の形態において、物品を調製する方法は、ＰＣＬ粉末を含む粉末組成物を提供する工程、および粉末組成物に粉末床溶融結合プロセスを使用して、三次元物体を形成する工程を含む。少なくとも１種類のＰＣＬ粉末は、直径が１５０μｍ未満のＤ５０粒径を有することがあり、上述した方法により製造される。実施の形態は、１５０μｍ未満のＤ９０粒径、１００μｍ以下のＤ５０値、または０から１００μｍのＤ５０値を有するものを含む。
【0057】
ＰＣＬ粉末は、粉末組成物中の唯一の成分として使用され、粉末床溶融結合工程に直接適用されることがある。あるいは、ＰＣＬ粉末は、最初に、他のポリマー粉末、例えば、別の結晶性ポリマーまたは非晶質ポリマー、もしくは半結晶性ポリマーと非晶質ポリマーの組合せと混合されることがある。粉末床溶融結合に使用される粉末組成物は、粉末組成物中の全てのポリマー材料の総質量に基づいて、５０質量％から１００質量％のＰＣＬ粉末を含むことがある。
【0058】
ＰＣＬ粉末は、粉末床溶融結合方法に有用な粉末を作るために、１種類以上の添加剤／成分と組み合わされることもある。そのような随意的な成分は、粉末床溶融結合またはそれから調製される物体における粉末組成物の性能に悪影響を与えずに、特定の機能を果たすのに十分な量で存在することがある。随意的な成分は、ＰＣＬ粉末または随意的な流動剤(flow agent)の平均粒径の範囲内に入るＤ５０値を有することがある。必要であれば、各随意的な成分は、ＰＣＬ粉末に実質的に類似であることがある、所望の粒径および／または粒径分布に粉砕されることがある。随意的な成分は、粒状物質であることがあり、充填剤、流動剤、および着色剤などの有機材料と無機材料を含むことがある。さらに他の追加の随意的な成分としては、例えば、トナー、増量剤、充填剤、着色料（例えば、顔料および染料）、滑剤、耐食剤、チキソトロピー剤(thixotropic agent)、分散剤、酸化防止剤、接着促進剤、光安定剤、有機溶媒、界面活性剤、難燃剤、帯電防止剤、可塑剤、先のものの少なくとも１つを含む組合せも挙げられるであろう。さらに別の随意的な成分は、ＰＣＬ粉末の特性を変える第２のポリマーであることもある。特定の実施の形態において、各随意的な成分は、仮にも存在する場合、粉末組成物の総質量に基づいて、０．０１質量％から３０質量％の量で粉末組成物中に存在することがある。粉末組成物中の全ての随意的な成分の総量は、粉末組成物の総質量に基づいて、０質量％超から３０質量％までに及ぶことがある。そのような添加剤は、粉末床においてＩＲレーザエネルギーの熱エネルギーへの変換も向上させることがある。
【0059】
各随意的な成分が、粉末床溶融結合プロセス、例えば、レーザ焼結プロセス中に溶融することは必要ではない。しかしながら、各随意的な成分は、強力で耐久性のある物体を形成するために、ＰＣＬポリマーと均質的に適合するように選択されることがある。随意的な成分は、例えば、形成される物体に追加の強度を与える補強剤であることがある。補強剤の例としては、ガラス繊維、炭素繊維、タルク、粘土、珪灰石、ガラスビーズ、およびその組合せの内の１種類以上が挙げられる。そのような添加剤は、粉末床においてＩＲレーザエネルギーの熱エネルギーへの変換も向上させることがある。
【0060】
粉末組成物は、必要に応じて、流動剤を含有することがある。詳しくは、粉末組成物は、粉末組成物の総質量に基づいて、０．０１質量％から５質量％、特に、０．０５質量％から１質量％の量で粒状流動剤を含むことがある。特定の実施の形態において、粉末組成物は、粉末組成物の総質量に基づいて、０．１質量％から０．２５質量％の量で粒状流動剤を含む。粉末組成物中に含まれる流動剤は、１０μｍ以下の中央粒径を有する粒状無機材料であることがあり、水和シリカ、非晶質アルミナ、ガラス状シリカ、ガラス状リン酸塩、ガラス状ホウ酸塩、ガラス状酸化物、チタニア、タルク、マイカ、ヒュームドシリカ、カオリン、アタパルジャイト、ケイ酸カルシウム、アルミナ、ケイ酸マグネシウム、およびその組合せからなる群より選択さることがある。流動剤は、半結晶性ポリマー粉末が流れ、粉末床溶融結合装置（例えば、レーザ焼結装置）の構築面上に平らになるのに十分な量で存在することがある。そのような添加剤は、粉末床においてＩＲレーザエネルギーの熱エネルギーへの変換も向上させることがある。
【0061】
粉末組成物は、ＳＬＳプロセスにおいてレーザエネルギーの熱エネルギーへの変換を促進させるＩＲ吸収剤を必要に応じて含有することがある。ＩＲ吸収剤は、金属酸化物（例えば、チタニア、シリカ、ガラス、酸化タングステン（ＶＩ））、金属ナノ粒子（例えば、金ナノロッド）、またはＩＲレーザの波長（典型的に、９４３ｃｍ－１に相当する１０．６μｍ）で強力に吸収する有機化合物など、様々な無機または有機物質の１つ以上であることがある。
【0062】
別の随意的な成分は、物体の所望の色を与える着色剤、例えば、カーボンブラックのような顔料または染料である。着色剤は、着色剤が組成物またはそれから調製された物体に悪影響を与えない限り、制限されず、着色剤は、粉末床溶融結合プロセスの条件下および熱および／または電磁放射線、例えば、焼結プロセスに使用されるレーザへの曝露下で、その色を維持するのに十分に安定である。そのような添加剤は、粉末床においてＩＲレーザエネルギーの熱エネルギーへの変換も向上させることがある。
【0063】
またさらなる添加剤の例としては、トナー、増量剤、充填剤、滑剤、耐食剤、チキソトロピー剤、分散剤、酸化防止剤、接着促進剤、光安定剤、有機溶媒、界面活性剤、難燃剤、帯電防止剤、可塑剤、そのようなものの組合せが挙げられる。そのような添加剤は、粉末床においてＩＲレーザエネルギーの熱エネルギーへの変換も向上させることがある。
【0064】
さらに別の随意的な成分は、ＰＣＬ粉末の特性を変える第２のポリマーであることもある。
【0065】
粉末組成物は、溶融結合可能な(fusible)粉末組成物であり、選択的レーザ焼結などの粉末床溶融結合プロセスに使用されることがある。溶融結合可能な粉末組成物から部品を製造するための、特に、ここに開示された溶融結合可能なＰＣＬ粉末から部品を製造するための、選択的レーザ焼結システムの一例を、下記のように説明することができる。ＰＣＬ粉末を含む粉末組成物の１つの薄層が焼結チャンバ上に広げられる。レーザビームが、ＣＡＤモデルの断面切片に対応するコンピュータ制御パターンをトレースして、溶融温度よりわずかに低く予熱された粉末を選択的に溶融する。粉末の１層が焼結された後、粉末床ピストンが所定の増分（典型的に１００μｍ）だけ降下され、粉末の別の層がローラによって先に焼結された層の上に広げられる。次いで、全物体が完成するまで、レーザが各連続層を溶融し、先の層に溶融結合しながら、このプロセスを繰り返す。このように、ここに記載されたＰＣＬ粉末を使用して、複数の溶融結合層から作られた三次元物体を製造することができる。
【0066】
１つ以上のバリエーションは、以下に限られないが、ＰＣＬ粉末の調製における単一溶媒の使用（これにより、溶媒の回収とその再利用が容易になる）を含むことのある、１つ以上の利点を提供するように構成され、準備されることがある。数多くのバリエーションにおいて、開示された方法の少なくとも１つにより製造されるＰＣＬ粉末は、改善されたＰＢＦ性能を与える。したがって、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、マルチジェットフュージョン（ＭＪＦ）、高速焼結（ＨＳＳ）、および電子写真３Ｄ印刷を含む、粉末床の溶融結合を利用する積層造形プロセスは、ここに記載されたように製造されたＰＣＬ粉末を形成し、使用することによって、恩恵を受けるであろう。特に、埋め込み型の生体吸収性医療機器の３Ｄ印刷は、ここに記載されたＰＣＬ粉末材料から恩恵を受けるであろう。
【0067】
数多くのバリエーションにおいて、再沈殿プロセスは、ＰＣＬ材料を精製して、残留触媒、開始剤、単量体、および他の汚染物質を除去する働きをすることがある。ＰＣＬを溶解させることによって、固体中の隙間に捕捉された汚染物質が、結果として生じるＰＣＬ溶液中に放出される。ＰＣＬが沈殿したときに、固体中に再び入り込む汚染物質の数量は、取り込む可能性が低いこと、並びに汚染物質を排除する晶子の形成の性質の両方のために、著しく少ない。再沈殿プロセスは、汚染物質のレベルをさらに減少させるために、新たな汚染されていない溶媒で繰り返してもよい。ＰＣＬから除去すべき一般的な汚染物質としては、ε－カプロラクトンを重合するプロセスにおけるスズ触媒の一般的な利用から残留するスズ化合物である。
【0068】
数多くのバリエーションは、積層造形に適した粉末を製造する方法であって、適切なポリマー材料および溶媒を混ぜ合わせる工程；積層造形に適したポリマー材料を溶媒に溶解させて、溶液を形成する工程；その溶液を、積層造形に適した溶解ポリマー材料の少なくとも一部を溶液から沈殿させる温度に冷却する工程；沈殿したポリマー材料を溶液から分離する工程；分離された沈殿したポリマー材料を洗浄して、洗浄済みポリマー材料を形成する工程；および洗浄済みポリマー材料を乾燥させて、積層造形に適した乾燥ポリマー材料を形成する工程を含む方法を含むことがある。
【0069】
少なくとも１つのバリエーションにおいて、ポリカプロラクトン粉末は、ポリカプロラクトンを加熱された溶媒に溶解させることによって、形成されることがある。あるいは、溶媒に、加熱は必要ないことがある。溶媒は、非毒性の生体適合性溶媒であることがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、溶媒は乳酸エチルであることがある。単一溶媒が使用されることがある。γ－バレロラクトンおよび酢酸エチルなどの再沈殿溶媒が使用されることがある。キシレンと石油エーテル、テトラヒドロフランとメタノール、またはジクロロメタンと水などの再沈殿系が使用されることがある。特定のバリエーションにおいて、ポリビニルピロリドンなどの分散剤も利用されることがある。
【実施例】
【0070】
ポリカプロラクトン粉末の再沈殿
図１は、少なくとも１つのバリエーションによる、ポリカプロラクトン粉末を製造する方法を示している。ポリカプロラクトンと溶媒は、例えば、工程１０１に示されるように、混ぜ合わされる。どのサイズのポリカプロラクトン片を使用してもよい。溶媒は、上述した溶媒の１つ以上であってよい。単一溶媒を使用してもよい。ポリカプロラクトンは、ポリカプロラクトンの添加の際に溶媒の温度が低下するのを防ぐために、溶媒に添加される前に、加熱されることがある。溶媒が加熱されることがある。必要に応じて、溶媒は、加熱を必要としないことがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、ポリカプロラクトンは、ポリカプロラクトンの融点より高く加熱され、次いで、溶媒に添加されることがある。溶媒は、これもポリカプロラクトンの融点より高い温度を有することがある。ポリカプロラクトン／溶媒の組合せは、例えば、撹拌によって、混合されることがある。毎分２００から８００回転の撹拌速度が使用されることがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、６００から７００ｒｐｍの撹拌速度が使用されることがある。ポリカプロラクトンの濃度は、１％ｗ／ｖから２０％ｗ／ｖに及ぶことがあり、この場合、ポリカプロラクトンの濃度は、ポリカプロラクトンの質量（グラム、ｇ）を溶媒の体積（ミリリットル、ｍｌ）で割ることによって、計算される。あるバリエーションでは、ポリカプロラクトンの濃度は、（ａ）１３％ｗ／ｖから１５％ｗ／ｖ、または（ｂ）８％ｗ／ｖから１０％ｗ／ｖであることがある。新たなまたは再生（ポリカプロラクトンを再沈殿させるために以前に使用された）溶媒が使用されることがある。工程１０２で、溶媒／ポリカプロラクトンの混合物の温度は、設定温度に制御されることがある。１つのバリエーションにおいて、設定温度は、６０℃と１４５℃（範囲の端点を含む）の間にあることがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、設定温度は、８０℃から１１０℃（範囲の端点を含む）に及ぶことがある。設定温度は、溶媒の融点に非常に近い（例えば、約５℃以内）温度であることがある。乳酸エチル溶媒の沸点は、約１５４℃であることがある。溶媒の温度が設定温度と等しいことがある。ポリカプロラクトンは、工程１０２で示されるように、溶媒に溶解して、溶液を作ることがある。工程１０２は、全てのポリカプロラクトンが溶解するまで継続することがある。全てのポリカプロラクトンが溶解したときに、溶液は完全に透明に見えるであろうし、目に見える固形物は最小にしか、または全く存在しないであろう。
図１は、少なくとも１つのバリエーションによる、ポリカプロラクトン粉末を製造する方法を示している。ポリカプロラクトンと溶媒は、例えば、工程１０１に示されるように、混ぜ合わされる。どのサイズのポリカプロラクトン片を使用してもよい。溶媒は、上述した溶媒の１つ以上であってよい。単一溶媒を使用してもよい。ポリカプロラクトンは、ポリカプロラクトンの添加の際に溶媒の温度が低下するのを防ぐために、溶媒に添加される前に、加熱されることがある。溶媒が加熱されることがある。必要に応じて、溶媒は、加熱を必要としないことがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、ポリカプロラクトンは、ポリカプロラクトンの融点より高く加熱され、次いで、溶媒に添加されることがある。溶媒は、これもポリカプロラクトンの融点より高い温度を有することがある。ポリカプロラクトン／溶媒の組合せは、例えば、撹拌によって、混合されることがある。毎分２００から８００回転の撹拌速度が使用されることがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、６００から７００ｒｐｍの撹拌速度が使用されることがある。ポリカプロラクトンの濃度は、１％ｗ／ｖから２０％ｗ／ｖに及ぶことがあり、この場合、ポリカプロラクトンの濃度は、ポリカプロラクトンの質量（グラム、ｇ）を溶媒の体積（ミリリットル、ｍｌ）で割ることによって、計算される。あるバリエーションでは、ポリカプロラクトンの濃度は、（ａ）１３％ｗ／ｖから１５％ｗ／ｖ、または（ｂ）８％ｗ／ｖから１０％ｗ／ｖであることがある。新たなまたは再生（ポリカプロラクトンを再沈殿させるために以前に使用された）溶媒が使用されることがある。工程１０２で、溶媒／ポリカプロラクトンの混合物の温度は、設定温度に制御されることがある。１つのバリエーションにおいて、設定温度は、６０℃と１４５℃（範囲の端点を含む）の間にあることがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、設定温度は、８０℃から１１０℃（範囲の端点を含む）に及ぶことがある。設定温度は、溶媒の融点に非常に近い（例えば、約５℃以内）温度であることがある。乳酸エチル溶媒の沸点は、約１５４℃であることがある。溶媒の温度が設定温度と等しいことがある。ポリカプロラクトンは、工程１０２で示されるように、溶媒に溶解して、溶液を作ることがある。工程１０２は、全てのポリカプロラクトンが溶解するまで継続することがある。全てのポリカプロラクトンが溶解したときに、溶液は完全に透明に見えるであろうし、目に見える固形物は最小にしか、または全く存在しないであろう。
【0071】
工程１０３で、ポリカプロラクトン溶液の温度が低下することがある。冷却工程により、温度が溶液の飽和点を通り、それより低く低下することがあり、これにより、溶解したポリカプロラクトンが溶液から沈殿することがある。１つのバリエーションにおいて、ポリカプロラクトン／溶媒の溶液の温度は、室温まで低下することがある。工程１０４で、沈殿したポリカプロラクトンが溶液から分離されることがある。分離は、例えば、真空濾過により、または篩い分け、遠心分離、サイクロン分離器、空気分級、乾燥などの他の分離技術により行われることがある。ポリカプロラクトンが工程１０４で溶液から分離された後、ポリカプロラクトンは、洗浄工程１０５で洗浄されることがある。ポリカプロラクトンから残留溶媒を置き換えるおよび／または抽出するために、水などの混和性洗液が使用されることがある。洗液は、ポリカプロラクトンと混ぜ合わされることがあり、その混合物が撹拌されることがある。あるいは、洗液は、溶媒を置き換えおよび／または抽出し、それをポリカプロラクトンから洗浄するために、メッシュまたはスクリーンの上に配置されたポリカプロラクトン固体に噴霧されることがある。工程１０５に、他の液体置換または抽出方法も使用してよい。ポリカプロラクトンが洗浄された後、それを乾燥してもよい。ポリカプロラクトンは、周囲温度（例えば、２０℃）から５０℃に及ぶ温度に加熱することによって、乾燥されることがある。ポリカプロラクトンは、高温空気（または窒素などの他の気体）がその上を通過して、水蒸気を運び去るときに静止していることがある。あるいは、ポリカプロラクトンは、乾燥工程中に、洗液のポリカプロラクトンから周囲環境への物質移動を改善するために、回転ドラムにかけられる、または他のやり方で動かされることがある。真空系を使用して、乾燥工程中にポリカプロラクトンが曝露される圧力を低下させて、乾燥に必要なエネルギーを減少させる、および／またはより完璧な乾燥を行うことがある。
【0072】
乾燥したポリカプロラクトン粒子は、工程１０７でサイズにより分離されることがある。サイズ分離は、３０から１５０μｍ、２０から１５０μｍ、または１から１５０μｍの範囲内の粒径を有するポリカプロラクトン粒子を分離／単離することができる。サイズ分離は、ＳＬＳ印刷などの特定の最終用途に望ましい範囲内の直径を有するポリカプロラクトン粒子を分離することができる。サイズ分離は、篩い分け、サイクロン分離器、空気分級などによって行われることがある。最後に、ポリカプロラクトンまたはポリカプロラクトンのあるサイズの部分が、物品を製造するための構築材料として使用されることがある。例えば、ポリカプロラクトンのあるサイズの部分は、３Ｄ印刷物体を製造するために、ＳＬＳプリンターで構築材料として使用されることがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、サイズ分離工程は排除され、粉末は、サイズ分離工程を行わずに、最終使用用途（例えば、ＳＬＳ印刷）に使用される。
【0073】
粉末の特徴付け
いくつかのバリエーションにしたがって沈殿したポリカプロラクトン粉末により、図２から５に示された性質がもたらされた。図２は、少なくとも１つのバリエーションにしたがって製造されたポリカプロラクトンの試料について行った熱重量分析（ＴＧＡ）からの結果を示す。ＴＧＡでは、試料を加熱し、温度の上昇につれてその質量を測定する。残留溶媒の存在と熱分解温度が、ＴＧＡの結果により確認されるであろう。何故ならば、それらは、質量損失の速度変化として現れるであろうからである。ＴＧＡグラフの第２のプロット（線）は、ＴＧＡ曲線の導関数であり、質量の変化率を示す。図２に示されるように、少なくとも１つのバリエーションにおける分解の開始は、水分による３％の質量損失の３５８℃で始まった。
いくつかのバリエーションにしたがって沈殿したポリカプロラクトン粉末により、図２から５に示された性質がもたらされた。図２は、少なくとも１つのバリエーションにしたがって製造されたポリカプロラクトンの試料について行った熱重量分析（ＴＧＡ）からの結果を示す。ＴＧＡでは、試料を加熱し、温度の上昇につれてその質量を測定する。残留溶媒の存在と熱分解温度が、ＴＧＡの結果により確認されるであろう。何故ならば、それらは、質量損失の速度変化として現れるであろうからである。ＴＧＡグラフの第２のプロット（線）は、ＴＧＡ曲線の導関数であり、質量の変化率を示す。図２に示されるように、少なくとも１つのバリエーションにおける分解の開始は、水分による３％の質量損失の３５８℃で始まった。
【0074】
図３は、少なくとも１つのバリエーションにより沈殿したポリカプロラクトンの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）曲線を示す。図３のバリエーションに示されるように、第１の溶融ピークの開始は４９．８１℃であり、ピーク温度は５８．３９℃であり、エンタルピーは１０１．８６Ｊ／ｇである。図３における再結晶化ピークは、２５．８７℃で始まり、ピークは２１．０２℃であり、エンタルピーは６６．２１９Ｊ／ｇである。図３における第２の溶融ピークは、４５．６８℃で始まり、エンタルピーは５５．０９０Ｊ／ｇである。
【0075】
数多くのバリエーションにおいて、乳酸エチル溶媒を使用すると、以下：（ａ）約２８７℃と約４２０℃の間の分解開始温度、（ｂ）約０質量％と約３質量％の間のＴＧＡ質量損失、（ｃ）約４９℃と約５８℃の間の第１の溶融開始温度、（ｄ）約５８℃と約６５℃の間の第１の溶融ピーク温度、（ｅ）約９７Ｊ／ｇと約１１１Ｊ／ｇの間の第１の溶融ピークエンタルピー、（ｆ）約２５℃と約３４℃の間の再結晶化開始温度、（ｇ）約２１℃と約２８℃の間の再結晶化ピーク温度、（ｈ）約５６Ｊ／ｇと約６７Ｊ／ｇの間の再結晶化エンタルピー、（ｉ）約４５℃と約５４℃の間の第２の溶融開始温度、（ｊ）約５１℃と約５８℃の間の第２の溶融ピーク温度、（ｋ）約２６Ｊ／ｇと約５８Ｊ／ｇの間の第２の溶融エンタルピー、（ｌ）体積パーセントで決定した場合の、約３２μｍと約５１７μｍの間のＤ１０、（ｍ）体積パーセントで決定した場合の、約５０μｍと約９４４μｍの間のＤ５０、（ｎ）体積パーセントで決定した場合の、約８３μｍと約１２９７μｍの間のＤ９０、（ｏ）約０体積％と約１００体積％の間の、１５０μｍ超の直径を有する粒子の体積パーセント、（ｐ）０体積％と１体積％の間の、２０μｍ未満の直径を有する粒子の体積パーセント、（ｑ）数パーセントで決定した場合の、約１４μｍと約２４５μｍの間のＤ１０、（ｒ）数パーセントで決定した場合の、２４μｍと３５９μｍの間のＤ５０、（ｓ）数パーセントで決定した場合の、４８μｍと８７６μｍの間のＤ９０、（ｔ）約０数％と約１００数％の間の、１５０μｍ超の直径を有する粒子の数パーセント、または（ｕ）約０数パーセントと約３５数パーセントの間の、２０μｍ未満の直径を有する粒子の数パーセントの内の少なくとも１つを有するポリカプロラクトン粒子が得られるであろう。
【0076】
データを解釈する場合、ｙμｍのＤｘは、試料中の粒子のｘパーセントが、ｙμｍより小さい粒径を有したことを意味する。例えば、１００μｍのＤ５０（体積パーセントで決定した場合）は、試料中の粒子の５０％（体積）が、１００μｍより小さい粒径を有したことを意味する。
【0077】
乳酸エチル溶媒を使用したバリエーションにおいて、方法は、粒子の約７０体積パーセントから約１００体積パーセントが２０μｍと１５０μｍの間の粒径を有する粒子を含有するポリカプロラクトン粉末を生成することがある。バリエーションは、粒子の８０体積パーセント超、９０体積％超、９５体積％超、９８体積％超、またさらには９９体積％超が２０μｍと１５０μｍの間の粒径を有する粒子を含有するポリカプロラクトン粉末を生成することがある。
【0078】
乳酸エチル溶媒を使用したバリエーションにおいて、方法は、粒子の約７０数パーセントから約１００数パーセントが２０μｍと１５０μｍの間の粒径を有する粒子を含有するポリカプロラクトン粉末を生成することがある。バリエーションは、粒子の８０数パーセント超、９０数％超、９５数％超、９８数％超、またさらには９９数％超が２０μｍと１５０μｍの間の粒径を有する粒子を含有するポリカプロラクトン粉末を生成することがある。開示された再沈殿方法を実施して、ポリカプロラクトン粉末を製造する場合、ＮＭＲ（核磁気共鳴分光法）、ＧＣ（ガスクロマトグラフ）、ＴＧＡ（熱重量分析）などの分析方法を使用して、ポリカプロラクトン粉末中の微量の残留溶媒を検出することができる。
【0079】
酢酸エチル溶媒を使用すると、以下の特徴：（ａ）約３２９℃と約４７５℃の間の分解開始温度、（ｂ）約０質量％と約０．５質量％の間のＴＧＡ質量損失、（ｃ）約５２℃と約５７℃の間の第１の溶融開始温度、（ｄ）約６４℃と約６７℃の間の第１の溶融ピーク温度、（ｅ）約９６Ｊ／ｇと約１０５Ｊ／ｇの間の第１の溶融ピークエンタルピー、（ｆ）約２７℃と約３１℃の間の再結晶化開始温度、（ｇ）約２２℃と約２６℃の間の再結晶化ピーク温度、（ｈ）約４８Ｊ／ｇと約６３Ｊ／ｇの間の再結晶化エンタルピー、（ｉ）約５０℃と約６０℃の間の第２の溶融開始温度、（ｊ）約５６℃と約５９℃の間の第２の溶融ピーク温度、（ｋ）約５０Ｊ／ｇと約５５Ｊ／ｇの間の第２の溶融エンタルピー、（ｌ）体積パーセントで決定した場合の、約２８μｍのＤ１０、（ｍ）体積パーセントで決定した場合の、約１０６６μｍのＤ５０、（ｎ）体積パーセントで決定した場合の、約１２８３μｍのＤ９０、（ｏ）約６７体積％の、１５０μｍ超の直径を有する粒子の体積パーセント、（ｐ）約１体積％の、２０μｍ未満の直径を有する粒子の体積パーセント、（ｑ）数パーセントで決定した場合の、約４６μｍのＤ１０、（ｒ）数パーセントで決定した場合の、約２５μｍのＤ５０、（ｓ）数パーセントで決定した場合の、約３μｍのＤ９０、（ｔ）約０数％の、１５０μｍ超の直径を有する粒子の数パーセント、または（ｕ）約３３数パーセントの、２０μｍ未満の直径を有する粒子の数パーセントの内の少なくとも１つを有するポリカプロラクトン粉末が得られるであろう。
【0080】
少なくとも１つのバリエーションにしたがって生成されたポリカプロラクトンは、０．３から３．０デシリットル毎グラム（ｄｌ／ｇｍ）（この範囲の端点を含む）の、２５℃でクロロホルム中で決定した、固有粘度を有することがある。少なくとも１つのバリエーションにしたがって生成されたポリカプロラクトンは、１．１から１．４デシリットル毎グラム（ｄｌ／ｇｍ）（この範囲の端点を含む）の、２５℃でクロロホルム中で決定した、固有粘度を有することがある。ポリカプロラクトンは、架橋スチレン－ジビニルベンゼンカラムを使用したゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定して、ポリスチレン基準に対して較正された、５，０００から２００，０００ダルトン、特に、１００，０００から１５０，０００ダルトンの重量平均分子量を有することがある。ＧＰＣ試料は、１ｍｇ毎ｍＬ（ｍｇ／ｍＬ）の濃度で調製され、１．５ｍＬ毎分の流量で溶出される。
【0081】
図４は、少なくとも１つのバリエーションにより生成されたＳＬＳ級の粉末に関する粒径体積分布を示す。図４に示されたバリエーションなどの少なくとも１つのバリエーションによれば、分布は、６２．１４μｍのＤ１０、１０２．２μｍのＤ５０、および１５６．６μｍのＤ９０を有するほぼガウス分布であることがある。
【0082】
図５は、少なくとも１つのバリエーションにより生成されたＳＬＳ級の粉末に関する粒径数分布を示す。分布は、比較的抑制されることがあり、１００μｍ辺りで下落が生じ、３１．２３μｍのＤ１０、５９．８８μｍのＤ５０、および１０５．０μｍのＤ９０を有する。
【0083】
図６は、少なくとも１つのバリエーションにより生成されたポリカプロラクトン粉末の粉末データを示す。図６は、少なくとも１つのバリエーションのポリカプロラクトン粉末が、５８．４℃の溶融ピーク温度を有したことを示す。この図は、少なくとも１つのバリエーションにより生成されたポリカプロラクトンが、微細な粒子（２０μｍ未満の直径を有する粒子と定義される）を含有しなかったことも示す。このことは、微細な粒子は、粉末の流動性を妨げるであろうから、ある用途においては有益であろう。少なくとも１つのバリエーションにより生成された粒子の回転楕円特徴も試験した。ポリカプロラクトン粒子の９０．５４％ｖ／ｖ（体積／体積または「体積パーセント」）が、０．７５超の真球度を有した。ポリカプロラクトン粒子の８０．６４％ｖ／ｖが、０．８０超の真球度を有した。真球度値は、式１で計算した。Ｄａは式２で定義され、Ｄｐは式３で定義されている。より高い真球度値は、より良好な流動性に相関する。少なくとも１つのバリエーションにおいて、１．２５未満のハウスナー比を有するポリカプロラクトン粉末が生成されることがある。ここで、ハウスナー比は、フワフワ(fluffy)（嵩）密度に対するタップ密度の比と定義される。
【0084】
【数1】
【0085】
【数2】
【0086】
【数3】
【0087】
ＳＬＳ試験
少なくとも１つのバリエーションにしたがって生成されたポリカプロラクトンは、ヒドロキシアパタイトなどの１種類以上の他の生体適合性成分とブレンドされることがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、ヒドロキシアパタイトは、ポリカプロラクトンの質量の０．５％ｗ／ｗと１０％ｗ／ｗの間の量でポリカプロラクトンに添加されることがある。ヒドロキシアパタイトは、歯のエナメル質と骨の両方に見られる鉱物であり、骨組織工学で使用される。バリエーションにおいて、他の成分がポリカプロラクトンに添加されることがある。他の成分としては、ガラス繊維、炭素繊維、タルク、粘土、ウォラストナイト、ガラスビーズ、またはその組合せの１つ以上のタイプが挙げられるであろう。
少なくとも１つのバリエーションにしたがって生成されたポリカプロラクトンは、ヒドロキシアパタイトなどの１種類以上の他の生体適合性成分とブレンドされることがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、ヒドロキシアパタイトは、ポリカプロラクトンの質量の０．５％ｗ／ｗと１０％ｗ／ｗの間の量でポリカプロラクトンに添加されることがある。ヒドロキシアパタイトは、歯のエナメル質と骨の両方に見られる鉱物であり、骨組織工学で使用される。バリエーションにおいて、他の成分がポリカプロラクトンに添加されることがある。他の成分としては、ガラス繊維、炭素繊維、タルク、粘土、ウォラストナイト、ガラスビーズ、またはその組合せの１つ以上のタイプが挙げられるであろう。
【0088】
少なくとも１つのバリエーションにしたがって生成されたポリカプロラクトンは、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイト（ヒドロキシアパタイトの質量は、ポリカプロラクトンの質量の４％であった）とブレンドされ、ＳＬＳプリンターで使用されて、引張棒材を製造した。０．１８ｍｍの走査間隔で、４０Ｗの二重レーザ走査を使用して、５６．５℃の部品温度および４０℃の供給温度で、７つの引張棒材を作製した。次いで、ＡＳＴＭ Ｄ６３８－タイプ４引張方法を使用して、引張棒材を引っ張った。引張速度は５．００ｍｍ／分であった。図７は、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイト（ＨＡ）を含むポリカプロラクトンを使用してＳＬＳ印刷した棒材の写真である。図８Ａは、ＳＬＳで作製されたポリカプロラクトン（４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトを含む）引張棒材を引っ張ることによって生じた引張プロットを示す。図８Ｂは、図８Ａにおける引張試験から得られた材料特性の纏めを示す。
【0089】
少なくとも１つのバリエーションよれば、ポリカプロラクトン／ヒドロキシアパタイト粉末の含水率は、ＳＬＳ装置で粉末を使用する前に、調節されることがある。水は、吸熱体の機能を果たすことによって、溶融プロセスを支援することがある。ヒドロキシアパタイトは、乾燥剤の機能を果たすことによって、溶融プロセスを阻害することがある。ヒドロキシアパタイトは、その（ヒドロキシアパタイトの）ＩＲ吸収特質のために、ポリカプロラクトン粉末の融解を促進することがある。ポリカプロラクトン／ヒドロキシアパタイト粉末中の水分（水の）量が、その材料で構築されるＳＬＳ印刷部品の品質に影響することが研究者によって見出された。ポリカプロラクトン／ヒドロキシアパタイトの低水分は、部品の品質にとって有害であることがある。良好な印刷部品の品質を確実にするために、ポリカプロラクトン粉末またはバリエーションのポリカプロラクトン／ヒドロキシアパタイトブレンドに水が添加されることがある。例えば、ポリカプロラクトン粉末またはポリカプロラクトン／ヒドロキシアパタイトブレンドの含水率は、粉末の含水率が増減するように調節されることがある。含水率は、例えば、粉末に水を添加することによって、または粉末を調湿雰囲気内に配置することによって、調節されることがある。ポリカプロラクトン粉末またはポリカプロラクトン／ヒドロキシアパタイトブレンド中の含水率は、粉末の含水率が０．５％ｗ／ｗと５％ｗ／ｗの間となるように調節されることがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、粉末は、約３％ｗ／ｗの水（水分）を含有することがある。
【0090】
ヒドロキシアパタイトなどの核剤
少なくとも１つのバリエーションにおいて、溶媒／ポリカプロラクトン混合物は、核剤をさらに含むことがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、溶媒／ポリカプロラクトン混合物は、核剤としてヒドロキシアパタイトをさらに含むことがある。
少なくとも１つのバリエーションにおいて、溶媒／ポリカプロラクトン混合物は、核剤をさらに含むことがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、溶媒／ポリカプロラクトン混合物は、核剤としてヒドロキシアパタイトをさらに含むことがある。
【0091】
実施例
手順：
２５０ｍＬの三角フラスコに乳酸エチル（１００ｍＬ）を入れ、８０℃に加熱した。一旦、設定温度に到達したら、ポリカプロラクトンとヒドロキシアパタイトを添加した。ポリカプロラクトンは、溶媒中に１２％ｗ／ｖ（ｇ／ｍＬ）の添加量であり、ヒドロキシアパタイトはポリカプロラクトンの４％ｗ／ｗであった。この混合物を、ポリマーが完全に溶解するまで撹拌し、次いで、熱を除去し、再沈殿を生じさせた。撹拌子が動けなくなるほど混合物が沈殿した時点で、濾過して、溶媒を回収し、３時間に亘り室温の脱イオン水で洗浄し、濾過し、７２時間に亘り蒸発皿で空気乾燥させた。
手順：
２５０ｍＬの三角フラスコに乳酸エチル（１００ｍＬ）を入れ、８０℃に加熱した。一旦、設定温度に到達したら、ポリカプロラクトンとヒドロキシアパタイトを添加した。ポリカプロラクトンは、溶媒中に１２％ｗ／ｖ（ｇ／ｍＬ）の添加量であり、ヒドロキシアパタイトはポリカプロラクトンの４％ｗ／ｗであった。この混合物を、ポリマーが完全に溶解するまで撹拌し、次いで、熱を除去し、再沈殿を生じさせた。撹拌子が動けなくなるほど混合物が沈殿した時点で、濾過して、溶媒を回収し、３時間に亘り室温の脱イオン水で洗浄し、濾過し、７２時間に亘り蒸発皿で空気乾燥させた。
【0092】
観察：
ポリカプロラクトンが溶解した際に、溶液は、おそらく、ヒドロキシアパタイト粒子（乳酸エチル中に可溶性ではない）のために、不透明のままであった。
ポリカプロラクトンが溶解した際に、溶液は、おそらく、ヒドロキシアパタイト粒子（乳酸エチル中に可溶性ではない）のために、不透明のままであった。
【0093】
熱を除去してから２時間以内に、混合物は沈殿した。２５０ｍＬの規模では、これは、核剤を含まないポリカプロラクトン溶液の２倍速い。乳酸エチルの４３．５％を回収した。
【0094】
粉末分析：
図９は、少なくとも１つのバリエーションによる、ヒドロキシアパタイトで核形成された、結果として得られたポリカプロラクトン粉末のＤＳＣ曲線を示す。第１の溶融曲線は、６２．４２℃のピークおよび１０１．６８Ｊ／ｇのエンタルピーを有する。再結晶化曲線は、２６．６２℃のピークおよび５９．３８Ｊ／ｇのエンタルピーを有する。第２の溶融曲線は、５７．８０℃のピークおよび４５．７８Ｊ／ｇのエンタルピーを有する。
図９は、少なくとも１つのバリエーションによる、ヒドロキシアパタイトで核形成された、結果として得られたポリカプロラクトン粉末のＤＳＣ曲線を示す。第１の溶融曲線は、６２．４２℃のピークおよび１０１．６８Ｊ／ｇのエンタルピーを有する。再結晶化曲線は、２６．６２℃のピークおよび５９．３８Ｊ／ｇのエンタルピーを有する。第２の溶融曲線は、５７．８０℃のピークおよび４５．７８Ｊ／ｇのエンタルピーを有する。
【0095】
図１０は、少なくとも１つのバリエーションによる、１９．１４μｍのＤ１０、３０．５８μｍのＤ５０、および５３．１３μｍのＤ９０を有する、粒子の個数粒度分布を示す。全粒子の１２．７４％だけが、所望のＳＬＳ範囲（所望のＳＬＳ範囲は、２０μｍと１５０μｍの間の粒径範囲である）から外れ、全粒子の９９．９５％が１５０μｍより小さく、粒子の１２．６９％が２０μｍより小さい。
【0096】
図１１は、少なくとも１つのバリエーションによる、３１．４７μｍのＤ１０、６１．２５μｍのＤ５０、および１２０．６μｍのＤ９０を有する、粒子の個数粒度分布を示す。全粒子の４．０４％だけが、所望のＳＬＳ範囲（所望のＳＬＳ範囲は、２０μｍ～１５０μｍであろう）から外れ、全粒子の９６．８７％が１５０μｍより小さく、粒子の０．９１％が２０μｍより小さい。
【0097】
核剤を含まない粉末との比較：
図１２Ａおよび１２Ｂは、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトで核形成されたポリカプロラクトン粉末（１２Ａ）と、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトとブレンドされ、２４時間に亘り静置されたポリカプロラクトン粉末（１２Ｂ）との比較を示す。図面（図１２Ａおよび１２Ｂ）は、約８ｇのポリカプロラクトン／ヒドロキシアパタイトブレンドを溶融することによって調製されたパックを比較している。試料「（１２Ａ）」は、再沈殿する前に添加された４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトを有し、それを核剤として機能させた。試料「（１２Ｂ）」は、ドライブレンド形態で粉末篩い分けした後に添加された４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトを有した。
図１２Ａおよび１２Ｂは、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトで核形成されたポリカプロラクトン粉末（１２Ａ）と、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトとブレンドされ、２４時間に亘り静置されたポリカプロラクトン粉末（１２Ｂ）との比較を示す。図面（図１２Ａおよび１２Ｂ）は、約８ｇのポリカプロラクトン／ヒドロキシアパタイトブレンドを溶融することによって調製されたパックを比較している。試料「（１２Ａ）」は、再沈殿する前に添加された４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトを有し、それを核剤として機能させた。試料「（１２Ｂ）」は、ドライブレンド形態で粉末篩い分けした後に添加された４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトを有した。
【0098】
ヒドロキシアパタイトが核剤として添加されるバリエーションでは、ヒドロキシアパタイトは、ポリカプロラクトン沈殿工程中に添加されて、ヒドロキシアパタイト、ポリカプロラクトン、および溶媒を含む溶液を形成することがある。少なくとも１つのバリエーションにおいて、ヒドロキシアパタイトの量は、ヒドロキシアパタイトがポリカプロラクトンの質量の０．５％ｗ／ｗと１０％ｗ／ｗの間の量で存在するように溶媒／溶液に添加されることがある。次いで、ポリカプロラクトンが溶液から沈殿して、ヒドロキシアパタイトを含有する沈殿ポリカプロラクトン粉末を形成することがある。この方法は、パック「（１２Ａ）」として図１２Ａに示されたパックなどのパックを調製するために使用されることがある。パック調製方法は、ポリカプロラクトン含有材料を溶融する工程、次いで、その材料を冷まし、固化させる工程を含むことがある。
【0099】
ヒドロキシアパタイトがポリカプロラクトンとドライブレンドされるバリエーションでは、ポリカプロラクトンは、溶媒から沈殿され、乾燥されることがある。次いで、乾燥ポリカプロラクトンをある量のヒドロキシアパタイトとブレンドして、ポリカプロラクトンとヒドロキシアパタイトを含む粉末を形成することがある。この方法は、パック「（１２Ｂ）」として図１２Ｂに示されたパックなどのパックを調製するために使用されることがある。パック調製方法は、ポリカプロラクトン含有材料を溶融する工程、次いで、その材料を冷まし、固化させる工程を含むことがある。
【0100】
図１３は、そのままで沈殿したポリカプロラクトンと、核剤として機能するヒドロキシアパタイトで沈殿したポリカプロラクトンとの間の粒径分布の比較を示す。図１３に示されるように、再沈殿工程で核剤としてヒドロキシアパタイトを添加することによって、粒径分布が改善され、２０から１５０μｍの範囲内に入るポリカプロラクトン粒子がより多くなることがある。
【0101】
粉末がＳＬＳに適しているか否かを決定するときに、体積分布と数分布の両方が検討される。理想的な状況では、体積分布と数分布が同一であり、Ｄ５０が６０μｍであり、分布が３０μｍと１５０μｍとの間にあり、その範囲から外れる粉末が最小である。しかしながら、実際には、このようにはならない。それゆえ、体積分布は、粉末がＳＬＳに適しているか否を判定するために見られ、数分布は、生じるかもしれない潜在的な問題があるか否かを判定するために見られる。例えば、３０μｍより小さいまたは２０μｍより小さい粒子が多すぎると、流動問題が生じることがあるのに対し、１５０μｍより大きい粒子が多すぎると、解像度の問題が生じることがある。
【0102】
図１３は、核剤として機能するヒドロキシアパタイトの有無で沈殿したポリカプロラクトンの粒径分布の間の比較を示す。体積分布を見ると、両方の粉末は相対的にガウス分布を有するが、ヒドロキシアパタイトで沈殿したポリカプロラクトンは、ほぼ理想的なＤ５０を有する。それに加え、ヒドロキシアパタイトで沈殿したポリカプロラクトンは、所望の範囲（所望の範囲は、端点を含む、２０μｍと１５０μｍの直径の間の粒径サイズ範囲でることがある）から外れた粒子の体積％が小さい。数分布を見ると、ヒドロキシアパタイトで沈殿したポリカプロラクトンは、核剤を含まないポリカプロラクトンよりも、２０μｍより小さい粒子を１２．７％多く有する。しかしながら、ほぼ理想的な体積分布のために、核剤を含むポリカプロラクトン粉末が好ましいであろう。
【0103】
図１４Ａは、対流式オーブン内でバージンポリカプロラクトンを溶融する（環境湿度で）ことによって調製したパックを示す。図１４Ａは、図１４Ｂ～Ｇのように、１つのパックの２つの反対側（上面と底面）を示す。図１４Ｂは、ＩＲ（赤外）下でバージンポリカプロラクトンを溶融する（環境湿度で）ことによって調製したパックを示す。図１４Ｃは、新たに作られたポリカプロラクトンを４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトとドライブレンドし、その後、対流式オーブン内で溶融することによって調製したパックを示す。図１４Ｄは、新たに作られたポリカプロラクトンを４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトとドライブレンドし、その後、ＩＲ下で溶融することによって調製したパックを示す。図１４Ｅは、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトをポリカプロラクトンとドライブレンドし、そのブレンドを２４時間に亘り周囲条件で経時変化させ、その後、経時変化したブレンドを対流式オーブン内で溶融することによって調製したパックを示す。図１４Ｆは、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトをポリカプロラクトンとドライブレンドし、そのブレンドを２４時間に亘り周囲条件で経時変化させ、その後、経時変化したブレンドをＩＲ下で溶融することによって調製したパックを示す。図１４Ｇは、粉末沈殿プロセスで形成された、核剤として４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトを含む（すなわち、ヒドロキシアパタイトは、沈殿中に溶媒に添加されて、ヒドロキシアパタイト、ポリカプロラクトン、および溶媒を含む溶液を形成した）ポリカプロラクトンを対流式オーブン内で溶融することによって調製したパックを示す。図１４Ｇに示されるように、乳酸エチル中のポリカプロラクトンの沈殿中に核剤としてヒドロキシアパタイトを添加することにより、外観が均質なパックが製造された。言い換えると、理論で束縛するものではないが、沈殿プロセス中に核剤としてヒドロキシアパタイトを使用すると、溶融物体の全体に亘りヒドロキシアパタイトとポリカプロラクトンの濃度が均一となり、十分に混合されているであろう溶融物体が得られるようである。
【0104】
図１５は、乳酸エチル中で再沈殿したポリカプロラクトン粉末のＤＳＣ曲線を示す。図に示されるように、最初に、ポリカプロラクトンを毎分２０℃の昇温速度で１００℃に加熱した。第１の溶融ピーク温度は５８．３９℃であり、溶融エンタルピーは９９．９２８Ｊ／ｇであった。次に、ポリカプロラクトン試料を毎分２０℃の冷却速度で－１０℃に冷却した。再結晶化ピーク温度は２１．０２℃であり、エンタルピーは６２．２６１Ｊ／ｇであった。次に、ポリカプロラクトン試料を二度目で、２０℃／分の速度で１００℃に加熱した（図１５の底部の破線で示されるように）。第２の加熱サイクルは、５１．２２℃の溶融ピーク温度、および５２．６７７Ｊ／ｇの溶融エンタルピーを示した。
【0105】
図１６は、核剤としての４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトの存在下で再沈殿した（乳酸エチル中において）ポリカプロラクトン粉末のＤＳＣ曲線を示し、ここで、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトは、乳酸エチルに添加されたヒドロキシアパタイトの質量を、乳酸エチルに添加されたポリカプロラクトンの質量で割ることによって計算した。図１６でデータを生成するのに使用したＤＳＣプロトコルは、図１５でデータを生成するのに使用したＤＳＣプロトコルと同じであった。最初に、試料を２０℃／分の昇温速度で１００℃に加熱し、次いで、試料を２０℃／分の速度で－１０℃に冷却し、次いで、試料を２０℃／分の昇温速度で１００℃に再び加熱した。図１６に示されるように、核剤としてのヒドロキシアパタイトの存在下で再沈殿したポリカプロラクトン試料は、６２．４２℃の第１の溶融ピーク温度、および１０１．６８Ｊ／ｇのエンタルピーを有した。その試料は、２６．６２℃の再結晶化ピーク温度、および５９．３７６Ｊ／ｇのエンタルピーを有した。最後に、試料は、５７．８０℃の第２のピーク溶融温度、および４５．７７５Ｊ／ｇのエンタルピーを有した。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図14E】
【図14F】
【図14G】
【図15】
【図16】
【手続補正書】
【提出日】2024-04-02
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0105】
図１６は、核剤としての４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトの存在下で再沈殿した（乳酸エチル中において）ポリカプロラクトン粉末のＤＳＣ曲線を示し、ここで、４％ｗ／ｗのヒドロキシアパタイトは、乳酸エチルに添加されたヒドロキシアパタイトの質量を、乳酸エチルに添加されたポリカプロラクトンの質量で割ることによって計算した。図１６でデータを生成するのに使用したＤＳＣプロトコルは、図１５でデータを生成するのに使用したＤＳＣプロトコルと同じであった。最初に、試料を２０℃／分の昇温速度で１００℃に加熱し、次いで、試料を２０℃／分の速度で－１０℃に冷却し、次いで、試料を２０℃／分の昇温速度で１００℃に再び加熱した。図１６に示されるように、核剤としてのヒドロキシアパタイトの存在下で再沈殿したポリカプロラクトン試料は、６２．４２℃の第１の溶融ピーク温度、および１０１．６８Ｊ／ｇのエンタルピーを有した。その試料は、２６．６２℃の再結晶化ピーク温度、および５９．３７６Ｊ／ｇのエンタルピーを有した。最後に、試料は、５７．８０℃の第２のピーク溶融温度、および４５．７７５Ｊ／ｇのエンタルピーを有した。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
ポリカプロラクトン粒子を含む粉末であって、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が２０マイクロメートルと１５０マイクロメートルの間の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子は検出量の核剤を含有し、該ポリカプロラクトン粒子は、生体適合性溶媒または生体吸収性溶媒の少なくとも一方を含む溶媒を検出量で含有する、粉末。
実施形態２
前記溶媒が乳酸エチルを含む、実施形態１に記載の粉末。
実施形態３
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、実施形態１に記載の粉末。
実施形態４
前記ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、実施形態１に記載の粉末。
実施形態５
前記ポリカプロラクトン粒子の８０体積パーセント超が、０．８０超の真球度を有する、実施形態１に記載の粉末。
実施形態６
２０マイクロメートル未満の粒径を有するポリカプロラクトン粒子の体積パーセントが、ゼロであるか、または検出不可能である、実施形態１に記載の粉末。
実施形態７
前記粉末が、約９０Ｊ／ｇから約１２０Ｊ／ｇの溶融エンタルピーを有する、実施形態１に記載の粉末。
実施形態８
ポリカプロラクトン粒子、検出量の乳酸エチル、および検出量の核剤を含む粉末であって、約５５℃から約６５℃のピーク溶融温度、および約９０Ｊ／ｇから約１２０Ｊ／ｇの溶融エンタルピーを有する粉末。
実施形態９
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、実施形態８に記載の粉末。
実施形態１０
前記粉末が、約１５℃から約３５℃の再結晶化ピークを有する、実施形態８に記載の粉末。
実施形態１１
前記粉末が、約２５０℃から約４２５℃の分解開始温度を有する、実施形態８に記載の粉末。
実施形態１２
前記ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有する、実施形態８に記載の粉末。
実施形態１３
前記ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、実施形態８に記載の粉末。
実施形態１４
検出量の乳酸エチルおよび検出量の核剤を有する、ポリカプロラクトン粒子を含む粉末であって、該ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセントが、０．７５超の真球度を有し、該ポリカプロラクトン粒子が、０．５％ｗ／ｗと５％ｗ／ｗの間に調節され、その間に維持された含水率を有する、粉末。
実施形態１５
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、実施形態１４に記載の粉末。
実施形態１６
実施形態１に記載の粉末を製造する方法において、
ポリカプロラクトンおよび極性有機溶媒を混ぜ合わせる工程、
前記極性有機溶媒中に前記ポリカプロラクトンを溶解させて溶液を形成する工程、
前記溶液を、溶解したポリカプロラクトンの少なくとも一部を該溶液から沈殿させる温度に冷却する工程、
前記溶液に核剤を添加する工程、
沈殿したポリカプロラクトンを前記溶液から分離する工程、
分離された沈殿したポリカプロラクトンを洗浄して、洗浄済みポリカプロラクトンを形成する工程、および
前記洗浄済みポリカプロラクトンを乾燥させて、乾燥ポリカプロラクトンを形成する工程、
を有してなる方法。
実施形態１７
混ぜ合わされたポリカプロラクトンおよび前記極性有機溶媒を加熱する工程をさらに含む、実施形態１６に記載の方法。
実施形態１８
１５０マイクロメートル未満の粒径を有する乾燥ポリカプロラクトン粒子をそれより大きい乾燥ポリカプロラクトン粒子から分離して、サイズ分けされたポリカプロラクトンを形成する分離工程をさらに含む、実施形態１６に記載の方法。
実施形態１９
混ぜ合わされたポリカプロラクトン／核剤混合物中の核剤のパーセントが、約０．５質量パーセントと約１０質量パーセントの間である、実施形態１８に記載の方法。
実施形態２０
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、実施形態１６に記載の方法。
実施形態２１
前記サイズ分けされたポリカプロラクトンの９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、実施形態１８に記載の方法。
実施形態２２
前記サイズ分けされたポリカプロラクトンの８０体積パーセント超が、０．８０超の真球度を有する、実施形態１８に記載の方法。
実施形態２３
前記極性有機溶媒が、酢酸エチル、乳酸エチル、γ－バレロラクトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、クロロホルム、アセトン、およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）からなる群より選択される、実施形態１６に記載の方法。
実施形態２４
前記極性有機溶媒が乳酸エチルである、実施形態２３に記載の方法。
実施形態２５
実施形態１に記載の粉末を製造する方法において、
ポリカプロラクトンおよび乳酸エチルを混ぜ合わせる工程、
前記乳酸エチル中に前記ポリカプロラクトンおよび少なくとも１種類の核剤を溶解させて溶液を形成する工程、
前記溶液を、溶解したポリカプロラクトンの少なくとも一部を該溶液から沈殿させる温度に冷却する工程、
沈殿したポリカプロラクトンを前記溶液から分離する工程、
分離された沈殿したポリカプロラクトンを洗浄して、洗浄済みポリカプロラクトンを形成する工程、および
前記洗浄済みポリカプロラクトンを乾燥させて、乾燥ポリカプロラクトンを形成する工程、
を有してなる方法。
実施形態２６
前記少なくとも１種類の核剤がヒドロキシアパタイトを含む、実施形態２５に記載の方法。
実施形態２７
前記溶液が加熱される、実施形態２５に記載の方法。
実施形態２８
積層造形方法において、
隣接するポリカプロラクトン粒子を選択的に溶融または焼結する工程、
を含み、
前記ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有し、
前記ポリカプロラクトン粒子は、検出量のヒドロキシアパタイトを含有し、
前記ポリカプロラクトン粒子は、検出量の乳酸エチルを含有する、方法。
実施形態２９
前記ポリカプロラクトン粒子が、０．５％ｗ／ｗと５％ｗ／ｗの間に調節され、その間に維持された含水率を有する、実施形態２８に記載の方法。
実施形態３０
実施形態１に記載の粉末から作られた物品。
実施形態３１
実施形態１に記載の粉末から作られた医療用品。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
ポリカプロラクトン粒子を含む粉末であって、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が２０マイクロメートルと１５０マイクロメートルの間の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子は検出量の核剤を含有し、該ポリカプロラクトン粒子は、生体適合性溶媒または生体吸収性溶媒の少なくとも一方を含む溶媒を検出量で含有する、粉末。
実施形態２
前記溶媒が乳酸エチルを含む、実施形態１に記載の粉末。
実施形態３
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、実施形態１に記載の粉末。
実施形態４
前記ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、実施形態１に記載の粉末。
実施形態５
前記ポリカプロラクトン粒子の８０体積パーセント超が、０．８０超の真球度を有する、実施形態１に記載の粉末。
実施形態６
２０マイクロメートル未満の粒径を有するポリカプロラクトン粒子の体積パーセントが、ゼロであるか、または検出不可能である、実施形態１に記載の粉末。
実施形態７
前記粉末が、約９０Ｊ／ｇから約１２０Ｊ／ｇの溶融エンタルピーを有する、実施形態１に記載の粉末。
実施形態８
ポリカプロラクトン粒子、検出量の乳酸エチル、および検出量の核剤を含む粉末であって、約５５℃から約６５℃のピーク溶融温度、および約９０Ｊ／ｇから約１２０Ｊ／ｇの溶融エンタルピーを有する粉末。
実施形態９
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、実施形態８に記載の粉末。
実施形態１０
前記粉末が、約１５℃から約３５℃の再結晶化ピークを有する、実施形態８に記載の粉末。
実施形態１１
前記粉末が、約２５０℃から約４２５℃の分解開始温度を有する、実施形態８に記載の粉末。
実施形態１２
前記ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有する、実施形態８に記載の粉末。
実施形態１３
前記ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、実施形態８に記載の粉末。
実施形態１４
検出量の乳酸エチルおよび検出量の核剤を有する、ポリカプロラクトン粒子を含む粉末であって、該ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセントが、０．７５超の真球度を有し、該ポリカプロラクトン粒子が、０．５％ｗ／ｗと５％ｗ／ｗの間に調節され、その間に維持された含水率を有する、粉末。
実施形態１５
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、実施形態１４に記載の粉末。
実施形態１６
実施形態１に記載の粉末を製造する方法において、
ポリカプロラクトンおよび極性有機溶媒を混ぜ合わせる工程、
前記極性有機溶媒中に前記ポリカプロラクトンを溶解させて溶液を形成する工程、
前記溶液を、溶解したポリカプロラクトンの少なくとも一部を該溶液から沈殿させる温度に冷却する工程、
前記溶液に核剤を添加する工程、
沈殿したポリカプロラクトンを前記溶液から分離する工程、
分離された沈殿したポリカプロラクトンを洗浄して、洗浄済みポリカプロラクトンを形成する工程、および
前記洗浄済みポリカプロラクトンを乾燥させて、乾燥ポリカプロラクトンを形成する工程、
を有してなる方法。
実施形態１７
混ぜ合わされたポリカプロラクトンおよび前記極性有機溶媒を加熱する工程をさらに含む、実施形態１６に記載の方法。
実施形態１８
１５０マイクロメートル未満の粒径を有する乾燥ポリカプロラクトン粒子をそれより大きい乾燥ポリカプロラクトン粒子から分離して、サイズ分けされたポリカプロラクトンを形成する分離工程をさらに含む、実施形態１６に記載の方法。
実施形態１９
混ぜ合わされたポリカプロラクトン／核剤混合物中の核剤のパーセントが、約０．５質量パーセントと約１０質量パーセントの間である、実施形態１８に記載の方法。
実施形態２０
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、実施形態１６に記載の方法。
実施形態２１
前記サイズ分けされたポリカプロラクトンの９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、実施形態１８に記載の方法。
実施形態２２
前記サイズ分けされたポリカプロラクトンの８０体積パーセント超が、０．８０超の真球度を有する、実施形態１８に記載の方法。
実施形態２３
前記極性有機溶媒が、酢酸エチル、乳酸エチル、γ－バレロラクトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、クロロホルム、アセトン、およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）からなる群より選択される、実施形態１６に記載の方法。
実施形態２４
前記極性有機溶媒が乳酸エチルである、実施形態２３に記載の方法。
実施形態２５
実施形態１に記載の粉末を製造する方法において、
ポリカプロラクトンおよび乳酸エチルを混ぜ合わせる工程、
前記乳酸エチル中に前記ポリカプロラクトンおよび少なくとも１種類の核剤を溶解させて溶液を形成する工程、
前記溶液を、溶解したポリカプロラクトンの少なくとも一部を該溶液から沈殿させる温度に冷却する工程、
沈殿したポリカプロラクトンを前記溶液から分離する工程、
分離された沈殿したポリカプロラクトンを洗浄して、洗浄済みポリカプロラクトンを形成する工程、および
前記洗浄済みポリカプロラクトンを乾燥させて、乾燥ポリカプロラクトンを形成する工程、
を有してなる方法。
実施形態２６
前記少なくとも１種類の核剤がヒドロキシアパタイトを含む、実施形態２５に記載の方法。
実施形態２７
前記溶液が加熱される、実施形態２５に記載の方法。
実施形態２８
積層造形方法において、
隣接するポリカプロラクトン粒子を選択的に溶融または焼結する工程、
を含み、
前記ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有し、
前記ポリカプロラクトン粒子は、検出量のヒドロキシアパタイトを含有し、
前記ポリカプロラクトン粒子は、検出量の乳酸エチルを含有する、方法。
実施形態２９
前記ポリカプロラクトン粒子が、０．５％ｗ／ｗと５％ｗ／ｗの間に調節され、その間に維持された含水率を有する、実施形態２８に記載の方法。
実施形態３０
実施形態１に記載の粉末から作られた物品。
実施形態３１
実施形態１に記載の粉末から作られた医療用品。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリカプロラクトン粒子を含む粉末であって、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が２０マイクロメートルと１５０マイクロメートルの間の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子は検出量の核剤を含有し、該ポリカプロラクトン粒子は、生体適合性溶媒または生体吸収性溶媒の少なくとも一方を含む溶媒を検出量で含有する、粉末。
【請求項2】
前記溶媒が乳酸エチルを含む、請求項１記載の粉末。
【請求項3】
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、請求項１記載の粉末。
【請求項4】
前記ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、請求項１記載の粉末。
【請求項5】
前記ポリカプロラクトン粒子の８０体積パーセント超が、０．８０超の真球度を有する、請求項１記載の粉末。
【請求項6】
２０マイクロメートル未満の粒径を有するポリカプロラクトン粒子の体積パーセントが、ゼロであるか、または検出不可能である、請求項１記載の粉末。
【請求項7】
前記粉末が、約９０Ｊ／ｇから約１２０Ｊ／ｇの溶融エンタルピーを有する、請求項１記載の粉末。
【請求項8】
ポリカプロラクトン粒子、検出量の乳酸エチル、および検出量の核剤を含む粉末であって、約５５℃から約６５℃のピーク溶融温度、および約９０Ｊ／ｇから約１２０Ｊ／ｇの溶融エンタルピーを有する粉末。
【請求項9】
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、請求項８記載の粉末。
【請求項10】
前記粉末が、約１５℃から約３５℃の再結晶化ピークを有する、請求項８記載の粉末。
【請求項11】
前記粉末が、約２５０℃から約４２５℃の分解開始温度を有する、請求項８記載の粉末。
【請求項12】
前記ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有する、請求項８記載の粉末。
【請求項13】
前記ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、請求項８記載の粉末。
【請求項14】
検出量の乳酸エチルおよび検出量の核剤を有する、ポリカプロラクトン粒子を含む粉末であって、該ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセントが、０．７５超の真球度を有し、該ポリカプロラクトン粒子が、０．５％ｗ／ｗと５％ｗ／ｗの間に調節され、その間に維持された含水率を有する、粉末。
【請求項15】
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、請求項１４記載の粉末。
【請求項16】
請求項１記載の粉末を製造する方法において、ポリカプロラクトンおよび極性有機溶媒を混ぜ合わせる工程、
前記極性有機溶媒中に前記ポリカプロラクトンを溶解させて溶液を形成する工程、
前記溶液を、溶解したポリカプロラクトンの少なくとも一部を該溶液から沈殿させる温度に冷却する工程、
前記溶液に核剤を添加する工程、
沈殿したポリカプロラクトンを前記溶液から分離する工程、
分離された沈殿したポリカプロラクトンを洗浄して、洗浄済みポリカプロラクトンを形成する工程、および
前記洗浄済みポリカプロラクトンを乾燥させて、乾燥ポリカプロラクトンを形成する工程、
を有してなる方法。
【請求項17】
混ぜ合わされたポリカプロラクトンおよび前記極性有機溶媒を加熱する工程をさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項18】
１５０マイクロメートル未満の粒径を有する乾燥ポリカプロラクトン粒子をそれより大きい乾燥ポリカプロラクトン粒子から分離して、サイズ分けされたポリカプロラクトンを形成する分離工程をさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項19】
混ぜ合わされたポリカプロラクトン／核剤混合物中の核剤のパーセントが、約０．５質量パーセントと約１０質量パーセントの間である、請求項１８記載の方法。
【請求項20】
前記核剤がヒドロキシアパタイトである、請求項１６記載の方法。
【請求項21】
前記サイズ分けされたポリカプロラクトンの９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有する、請求項１８記載の方法。
【請求項22】
前記サイズ分けされたポリカプロラクトンの８０体積パーセント超が、０．８０超の真球度を有する、請求項１８記載の方法。
【請求項23】
前記極性有機溶媒が、酢酸エチル、乳酸エチル、γ－バレロラクトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、クロロホルム、アセトン、およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）からなる群より選択される、請求項１６記載の方法。
【請求項24】
前記極性有機溶媒が乳酸エチルである、請求項２３記載の方法。
【請求項25】
請求項１記載の粉末を製造する方法において、ポリカプロラクトンおよび乳酸エチルを混ぜ合わせる工程、
前記乳酸エチル中に前記ポリカプロラクトンおよび少なくとも１種類の核剤を溶解させて溶液を形成する工程、
前記溶液を、溶解したポリカプロラクトンの少なくとも一部を該溶液から沈殿させる温度に冷却する工程、
沈殿したポリカプロラクトンを前記溶液から分離する工程、
分離された沈殿したポリカプロラクトンを洗浄して、洗浄済みポリカプロラクトンを形成する工程、および
前記洗浄済みポリカプロラクトンを乾燥させて、乾燥ポリカプロラクトンを形成する工程、
を有してなる方法。
【請求項26】
前記少なくとも１種類の核剤がヒドロキシアパタイトを含む、請求項２５記載の方法。
【請求項27】
前記溶液が加熱される、請求項２５記載の方法。
【請求項28】
積層造形方法において、隣接するポリカプロラクトン粒子を選択的に溶融または焼結する工程、
を含み、
前記ポリカプロラクトン粒子の９６数パーセント超が、１２５マイクロメートル未満の粒径を有し、該ポリカプロラクトン粒子の９０体積パーセント超が、０．７５超の真球度を有し、
前記ポリカプロラクトン粒子は、検出量のヒドロキシアパタイトを含有し、
前記ポリカプロラクトン粒子は、検出量の乳酸エチルを含有する、方法。
【請求項29】
前記ポリカプロラクトン粒子が、０．５％ｗ／ｗと５％ｗ／ｗの間に調節され、その間に維持された含水率を有する、請求項２８記載の方法。
【請求項30】
請求項１記載の粉末から作られた物品。
【請求項31】
請求項１記載の粉末から作られた医療用品。
【国際調査報告】