JP6733155B2 - Support material for additive manufacturing and method for manufacturing additive manufacturing using the same - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
本発明は、積層造形に用いられ除去される積層造形用サポート材(以下、「サポート材」と略すことがある。)およびそれを用いた積層造形物の製造方法に関するものであり、更に詳しくは低吸湿性、成形安定性に優れた積層造形用サポート材に関するものである。
なお、本発明において、モデル材とは、造形物自体の材料を指し、サポート材とは、モデル材の造形物の形成をしやすくするための支持形成材料を指すものであり、造形物の形成後には、取り除かれることが多い。
The present invention, layered manufacturing for supporting material to be used in the laminate shaping removed (hereinafter, referred to as "support material".) And relates to a manufacturing method of a product layer shaped article using the same, more specifically Relates to a support material for additive manufacturing having low hygroscopicity and excellent molding stability.
In the present invention, the model material refers to the material of the modeled article itself, and the support material refers to the support forming material for facilitating the formation of the modeled article of the modeled material. It is often removed later.
積層造形とは、所定の構造を有する立体を造形する方法であって、流動状態の材料が押出された後、瞬時に固化し、その上にさらに材料が積層されていくことで物品が造形されることである。積層造形方法にはUV硬化法、熱溶融積層法等が提案されているが、装置の構造が簡便であること、実際に最終製品が造形できることから、熱溶融積層法が広く検討されている。 Laminated molding is a method of molding a solid body having a predetermined structure.After a material in a fluid state is extruded, it is instantly solidified, and the material is further laminated on the article to form an article. Is Rukoto. Although a UV curing method, a hot melt laminating method, and the like have been proposed as a layered modeling method, the hot melt layering method has been widely studied because of the simple structure of the device and the fact that the final product can be actually molded.
熱溶融積層法での積層造形方法に使用されるサポート材とは、立体を積層造形する際に用いられるものであって、目的の立体構造には存在しない部分を賄う材料のことを指す。積層造形される立体としては、様々な構造を有するものがあり、造形される過程において、他の何かの素材でサポートしておかなければ、造形できない部位を含むものもある。上記サポート材は、そのような立体の部位を支えるために造形過程で用いられるものであり、最終的には除去されるものである。 The support material used in the layered manufacturing method by the hot melt layering method is a material used for layered modeling of a solid body, and refers to a material that covers a portion that does not exist in the target three-dimensional structure. Some three-dimensional bodies to be layered have various structures, and some of them include parts that cannot be formed unless they are supported by some other material in the process of being formed. The support material is used in the modeling process to support such a three-dimensional part, and is eventually removed.
従来から、積層造形において用いられるサポート材としては種々の材料が検討されており、上記サポート材としては造形後に主に液体に溶かして除去するものと、削り取るもの、液体や気体で吹き飛ばすものがある。
削り取る場合は、立体造形物が複雑形状の際には、立体造形物に傷がつかないように削り取ることが難しく、吹き飛ばして除去するものは、サポート材自身の強度が不足し、充分なサポートができないという問題があった。このような点から、液体に溶かして除去できるサポート材が提案されている(特許文献1)。
Conventionally, various materials have been studied as support materials used in additive manufacturing, and as the support materials, there are those that are mainly dissolved in a liquid after modeling, those that are scraped off, those that are scraped off, and those that are blown off with a liquid or gas. ..
When scraping off, if the three-dimensional object has a complicated shape, it is difficult to scrape it off so that the three-dimensional object is not scratched, and if it is blown off, the strength of the support material itself is insufficient and sufficient support is not provided. There was a problem that I could not. From such a point, a support material that can be dissolved in a liquid and removed has been proposed (Patent Document 1).
また、上記サポート材として用いられる、容易に水洗除去できる水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール(以下、「PVA」と略す)系樹脂が提案されている(特許文献2)。特に、特許文献2では、非結晶性のPVA系樹脂に柔軟性を付与する為にスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー(SEBS)を添加することが提案されている。上記非結晶性の水溶性樹脂は冷却固化する際に、収縮が少なく、形状の再現性が良い点で優れている。 In addition, as a water-soluble resin that can be easily washed and removed and used as the support material, a polyvinyl alcohol (hereinafter, abbreviated as “PVA”) resin has been proposed (Patent Document 2). In particular, Patent Document 2 proposes to add a styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS) in order to impart flexibility to the amorphous PVA-based resin. The above-mentioned non-crystalline water-soluble resin is excellent in that it has little shrinkage when cooled and solidified, and has good shape reproducibility.
しかしながら、上記水洗除去できる水溶性樹脂としてPVA系樹脂を用いたサポート材は、PVA系樹脂自身が吸湿し易いことから、造形装置に設置して時間が経過すると、サポート材が吸湿してしまい、結果、高温での積層造形時にはサポート材中の水分が蒸発して発泡する等の問題が生じたりして、安定して成形する(積層造形する)ことが困難であった。このように、これまでのものは、サポート材として、満足のいくものではなく、まだまだ改良の余地があった。 However, the support material using a PVA-based resin as the water-soluble resin that can be removed by washing with water is apt to absorb moisture in the PVA-based resin itself, so that the support material absorbs moisture after a lapse of time after being installed in the modeling apparatus, As a result, it is difficult to perform stable molding (lamination molding) due to problems such as evaporation of water in the support material and foaming during lamination molding at high temperature. As described above, the materials so far are not satisfactory as support materials, and there is still room for improvement.
本発明は、かかる課題、すなわち、低吸湿性および成形安定性に優れた積層造形用サポート材およびそれを用いた積層造形物の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention, such problems, i.e., an object to provide a method for producing a low hygroscopicity and molding stability in excellent laminate shaping for support material and the product layer shaped article using the same.
本発明は、上記の実情に鑑み鋭意検討した結果、PVA系樹脂に低吸湿性を付与するために、無機質充填剤として、ある特性を備えたシリカを配合することを想起した。すなわち、BET比表面積が15〜350m2/gという物性を備えた特定のシリカを用いることにより、サポート材の低吸湿性が向上し、結果、成形安定性の向上が図られることを見出し、本発明の完成に至ったのである。 As a result of intensive studies in view of the above-mentioned circumstances, the present invention has conceived to blend silica having certain properties as an inorganic filler in order to impart low hygroscopicity to PVA-based resins. That is, by using a specific silica having a physical property of BET specific surface area of 15 to 350 m 2 /g, it was found that the low hygroscopicity of the support material is improved, and as a result, the molding stability is improved, The invention was completed.
上記効果の発現メカニズム(低吸湿性効果)は、つぎのように推定される。すなわち、BET比表面積が15〜350m2/gのシリカを用いることにより、PVA系樹脂の水酸基がシリカ凝集体側に向くこととなって、成形物表面の疎水性が高まるものとなり、このことにより、湿度の吸収性が低減されると推察される。そして、その結果、積層造形の際に溶融状態で押出されたサポート材の成形安定性が向上する。 The mechanism of expression of the above effect (low hygroscopic effect) is estimated as follows. That is, by using silica having a BET specific surface area of 15 to 350 m 2 /g, the hydroxyl groups of the PVA-based resin will face the silica aggregate side, and the hydrophobicity of the surface of the molded article will be increased. It is presumed that the humidity absorption is reduced. As a result, the molding stability of the support material extruded in a molten state at the time of additive manufacturing is improved.
<発明の要旨>
本発明は、PVA系樹脂(a)、及び、BET比表面積が15〜350m2/gのシリカ(b)を含有し、シリカ(b)の含有量が、ポリビニルアルコール系樹脂(a)100重量部に対して、0.1〜15重量部であり、ポリビニルアルコール系樹脂(a)の含有量が、サポート材全体の45〜95重量%、シリカ(b)の含有量が、サポート材全体の0.1〜10重量%である積層造形用サポート材を第1の要旨とする。
<Summary of Invention>
The present invention contains a PVA-based resin (a) and a silica (b) having a BET specific surface area of 15 to 350 m 2 /g, and the content of the silica (b) is 100% by weight of the polyvinyl alcohol-based resin (a). 0.1 to 15 parts by weight, the content of the polyvinyl alcohol resin (a) is 45 to 95% by weight of the whole support material, and the content of silica (b) is the amount of the whole support material. 0.1 to 10 wt% der Ru layered manufacturing for the support member to the first aspect.
そして、本発明は、上記第1の要旨である積層造形用サポート材とモデル材とを順次、流動状態で積層し、固化した後、上記サポート材を除去する積層造形物の製造方法を第2の要旨とする。 Then, the present invention is the first aspect is a laminate shaping support material and the model material successively laminated in a fluid state, after solidification, a method for manufacturing a laminated molded article of removing the support member second The summary of
このように、本発明は、PVA系樹脂(a)と、BET比表面積が15〜350m2/gのシリカ(b)を含有し、シリカ(b)の含有量が、ポリビニルアルコール系樹脂(a)100重量部に対して、0.1〜15重量部であり、ポリビニルアルコール系樹脂(a)の含有量が、サポート材全体の45〜95重量%、シリカ(b)の含有量が、サポート材全体の0.1〜10重量%である積層造形用サポート材である。このため、低吸湿性に優れ、成形安定性に優れたサポート材が得られる。従って、本発明の積層造形用サポート材とモデル材とを順次、流動状態で積層し、固化した後、上記サポート材を除去することにより積層造形物を製造する方法では、安定して積層造形物を作製することができる。 As described above, the present invention contains the PVA-based resin (a) and the silica (b) having a BET specific surface area of 15 to 350 m 2 /g, and the content of the silica (b) is the polyvinyl alcohol-based resin (a). ) 0.1 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight, the content of the polyvinyl alcohol resin (a) is 45 to 95% by weight of the entire support material, and the content of silica (b) is the support. Ru 0.1 to 10 wt% der of the total wood is layered manufacturing for support material. Therefore, it is possible to obtain a support material having excellent low hygroscopicity and molding stability. Therefore, in the method for producing a layered product by sequentially stacking the support material for layered modeling and the model material of the present invention in a fluidized state and solidifying, and then removing the support material, a stable layered product Can be produced.
さらに、芳香族ビニル化合物の重合体ブロックと共役ジエン化合物の重合体ブロック及びその水素添加ブロックの少なくとも一方を有し、さらに水酸基と反応する官能基を有するブロック共重合体(c)を含有すると、積層造形の際に溶融状態で押出されたサポート材の成形安定性がより一層向上する。 Furthermore, when a block copolymer (c) having at least one of a polymer block of an aromatic vinyl compound, a polymer block of a conjugated diene compound and a hydrogenated block thereof, and further having a functional group reactive with a hydroxyl group is contained, The molding stability of the support material extruded in a molten state during the additive manufacturing is further improved.
また、ブロック共重合体(c)の含有量が、PVA系樹脂(a)100重量部に対して5〜100重量部であると、成形安定性を付与することが可能となり、モデル材との接着性も向上する。 Further, when the content of the block copolymer (c) is 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the PVA-based resin (a), it becomes possible to impart molding stability, and it is possible to obtain a good compatibility with the model material. Adhesion is also improved.
そして、PVA系樹脂(a)が、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を含有するPVA系樹脂、特に側鎖に一級水酸基を有する構造単位が、側鎖に1,2−ジオール構造を有する構造単位であると、モデル材との親和性が向上し、モデル材との接着力が良好となり、さらには上記ブロック共重合体(c)との親和性にも優れるようになる。 Then, the PVA-based resin (a) is a PVA-based resin containing a structural unit having a primary hydroxyl group in its side chain, and particularly a structural unit having a primary hydroxyl group in its side chain has a 1,2-diol structure in its side chain. When it is a unit, the affinity with the model material is improved, the adhesive force with the model material is improved, and the affinity with the block copolymer (c) is also excellent.
本発明の積層造形用サポート材は、マトリックス成分であるPVA系樹脂(a)と、特定のシリカ(b)を用いて得られる。さらに、好ましくは、これら成分に加えて、芳香族ビニル化合物の重合体ブロックと共役ジエン化合物の重合体ブロック及びその水素添加ブロックの少なくとも一方を有し、さらに水酸基と反応する官能基を有するブロック共重合体(c)を用いて得られる。 The additive manufacturing support material of the present invention is obtained by using the PVA-based resin (a) which is a matrix component and a specific silica (b). Further, preferably, in addition to these components, a block copolymer having at least one of a polymer block of an aromatic vinyl compound, a polymer block of a conjugated diene compound and its hydrogenated block, and a block copolymer having a functional group capable of reacting with a hydroxyl group. Obtained using the polymer (c).
[PVA系樹脂(a)]
上記PVA系樹脂(a)としては、ビニルエステル系モノマーを共重合して得られるポリビニルエステル系樹脂をケン化して得られる、ビニルアルコール構造単位を主体とする樹脂であり、ケン化度相当のビニルアルコール構造単位とケン化されずに残存したビニルエステル構造単位から構成される。
[PVA-based resin (a)]
The PVA-based resin (a) is a resin having a vinyl alcohol structural unit as a main component, which is obtained by saponifying a polyvinyl ester-based resin obtained by copolymerizing a vinyl ester-based monomer, and has a saponification degree corresponding to vinyl. It is composed of an alcohol structural unit and a vinyl ester structural unit remaining without being saponified.
上記ビニルエステル系モノマーとしては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、バーサチック酸ビニル等があげられるが、経済的に酢酸ビニルが好ましく用いられる。 Examples of the vinyl ester-based monomer include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl pivalate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate. , Vinyl versatate, etc., but vinyl acetate is preferably used economically.
上記PVA系樹脂(a)の平均重合度(JIS K6726に準拠して測定)は、通常、150〜4000であり、好ましくは200〜2000であり、特に好ましくは250〜800であり、さらに好ましくは300〜600である。
かかる平均重合度が低すぎると積層時に安定した形状を形成することが困難となる傾向があり、高すぎると材料全体の粘度が高くなりすぎて溶融成形が困難になる傾向がある。
The average degree of polymerization of the PVA-based resin (a) (measured in accordance with JIS K6726) is usually 150 to 4000, preferably 200 to 2000, particularly preferably 250 to 800, and further preferably. It is 300-600.
If the average degree of polymerization is too low, it tends to be difficult to form a stable shape during lamination, and if it is too high, the viscosity of the entire material tends to be too high and melt molding tends to be difficult.
また、PVA系樹脂(a)の重合度の指標として水溶液とした時の粘度が用いられる場合があり、PVA系樹脂(a)の水溶液の粘度は、通常、1.5〜20mPa・sであり、好ましくは2〜12mPa・sであり、特に好ましくは2.5〜8mPa・sである。粘度が低すぎると積層時に安定した形状を形成することが困難となる傾向があり、高すぎると材料全体の粘度が高くなりすぎて溶融成形が困難になる傾向がある。
なお、本発明においてPVA系樹脂(a)の水溶液の粘度は、JIS K6726に準拠して測定した20℃における4重量%水溶液の粘度である。
In addition, the viscosity of an aqueous solution may be used as an index of the degree of polymerization of the PVA-based resin (a), and the viscosity of the aqueous solution of the PVA-based resin (a) is usually 1.5 to 20 mPa·s. , Preferably 2 to 12 mPa·s, and particularly preferably 2.5 to 8 mPa·s. If the viscosity is too low, it tends to be difficult to form a stable shape during lamination, and if it is too high, the viscosity of the entire material tends to be too high and melt molding tends to be difficult.
In addition, in the present invention, the viscosity of the aqueous solution of the PVA-based resin (a) is the viscosity of the 4 wt% aqueous solution at 20° C. measured according to JIS K6726.
PVA系樹脂(a)のケン化度(JIS K6726に準拠して測定)は、通常、70モル%以上であり、好ましくは75〜99.7モル%であり、特に好ましくは85〜99.5モル%である。ケン化度が低すぎるとPVA系樹脂の柔軟性が高くなりすぎて、積層時の形状安定性が低下する傾向がある。 The degree of saponification of PVA-based resin (a) (measured in accordance with JIS K6726) is usually 70 mol% or more, preferably 75 to 99.7 mol%, and particularly preferably 85 to 99.5. Mol%. If the saponification degree is too low, the flexibility of the PVA-based resin becomes too high, and the shape stability during lamination tends to decrease.
PVA系樹脂(a)の融点は、通常、120〜230℃、好ましくは150〜220℃であり、特に好ましくは190〜210℃である。融点が高すぎると積層造形の際の加工温度が高くなり樹脂が劣化する恐れがあり、低すぎると積層時にノズルからPVA系樹脂が溶融吐出できなくなる傾向がある。 The melting point of the PVA-based resin (a) is usually 120 to 230°C, preferably 150 to 220°C, and particularly preferably 190 to 210°C. If the melting point is too high, the processing temperature at the time of additive manufacturing may increase and the resin may deteriorate. If it is too low, the PVA-based resin may not be melt-discharged from the nozzle during the lamination.
また、通常のPVA系樹脂の場合、主鎖の結合様式は1,3−ジオール結合が主であり、主鎖中の1,2−ジオール結合の含有量は1.5〜1.7モル%程度であるが、ビニルエステル系モノマーを重合する際の重合温度を高温にすることによって含有量を増やすことができ、その含有量を1.8モル%以上、更には2.0〜3.5モル%有することが、例えば、後述のブロック共重合体(c)との親和性が向上する点で好ましい。 In the case of a normal PVA-based resin, the main chain bonding mode is mainly 1,3-diol bonds, and the content of 1,2-diol bonds in the main chain is 1.5 to 1.7 mol%. The content can be increased by increasing the polymerization temperature at the time of polymerizing the vinyl ester-based monomer to a degree, and the content is 1.8 mol% or more, and further 2.0 to 3.5. It is preferable to have it in a mol %, for example, from the viewpoint of improving the affinity with the block copolymer (c) described later.
また、PVA系樹脂(a)として、ビニルエステル系樹脂の製造時に各種単量体を共重合させ、これをケン化して得られたものや、未変性PVAに後変性によって各種官能基を導入した各種変性PVA系樹脂を用いることができる。かかる変性は、PVA系樹脂(a)の水溶性が失われない範囲で行うことができ、通常は20モル%以下、好ましくは10モル%以下、特に好ましくは5モル%以下である。 Further, as the PVA-based resin (a), various monomers were copolymerized at the time of production of the vinyl ester-based resin and saponified, or various functional groups were introduced into unmodified PVA by post-modification. Various modified PVA-based resins can be used. Such modification can be performed within a range in which the water solubility of the PVA-based resin (a) is not lost, and is usually 20 mol% or less, preferably 10 mol% or less, particularly preferably 5 mol% or less.
ビニルエステル系モノマーとの共重合に用いられる単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン、α−オクテン、α−ドデセン、α−オクタデセン等のオレフィン類、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸等の不飽和酸類あるいはその塩あるいはモノ又はジアルキルエステル等、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル類、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド類、エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸等のオレフィンスルホン酸あるいはその塩、アルキルビニルエーテル類、N−アクリルアミドメチルトリメチルアンモニウムクロライド、アリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチルアリルビニルケトン、N−ビニルピロリドン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリオキシエチレン(メタ)アリルエーテル、ポリオキシプロピレン(メタ)アリルエーテル等のポリオキシアルキレン(メタ)アリルエーテル、ポリオキシエチレン(メタ)アクリレート、ポリオキシプロピレン(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレン(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレン(メタ)アクリルアミド、ポリオキシプロピレン(メタ)アクリルアミド等のポリオキシアルキレン(メタ)アクリルアミド、ポリオキシエチレン(1−(メタ)アクリルアミド−1,1−ジメチルプロピル)エステル、ポリオキシエチレンビニルエーテル、ポリオキシプロピレンビニルエーテル、ポリオキシエチレンアリルアミン、ポリオキシプロピレンアリルアミン、ポリオキシエチレンビニルアミン、ポリオキシプロピレンビニルアミン、3−ブテン−1−オール、4−ペンテン−1−オール、5−ヘキセン−1−オール等のヒドロキシ基含有α−オレフィン類及びそのアシル化物などの誘導体等が共重合されてもよい。 Examples of the monomer used for the copolymerization with the vinyl ester-based monomer include ethylene, propylene, isobutylene, α-octene, α-dodecene, olefins such as α-octadecene, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, Unsaturated acids such as maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, etc. or salts or mono- or dialkyl esters thereof, nitriles such as acrylonitrile, methacrylonitrile, amides such as acrylamide, methacrylamide, ethylene sulfonic acid, allyl sulfonic acid. , Olefin sulfonic acids such as methallyl sulfonic acid or salts thereof, alkyl vinyl ethers, N-acrylamidomethyltrimethylammonium chloride, allyltrimethylammonium chloride, dimethylallyl vinyl ketone, N-vinylpyrrolidone, vinyl chloride, vinylidene chloride, polyoxyethylene Polyoxyalkylene (meth)allyl ether such as (meth)allyl ether, polyoxypropylene (meth)allyl ether, polyoxyalkylene (meth)acrylate such as polyoxyethylene (meth)acrylate, polyoxypropylene (meth)acrylate, Polyoxyethylene (meth)acrylamide, polyoxyalkylene (meth)acrylamide such as polyoxypropylene (meth)acrylamide, polyoxyethylene (1-(meth)acrylamide-1,1-dimethylpropyl) ester, polyoxyethylene vinyl ether, Polyoxypropylene vinyl ether, polyoxyethylene allylamine, polyoxypropylene allylamine, polyoxyethylene vinylamine, polyoxypropylene vinylamine, 3-buten-1-ol, 4-penten-1-ol, 5-hexen-1-ol Hydroxy group-containing α-olefins such as and derivatives thereof such as acylated products may be copolymerized.
また、後反応によって官能基が導入されたPVA系樹脂としては、ジケテンとの反応によるアセトアセチル基を有するもの、エチレンオキサイドとの反応によるポリアルキレンオキサイド基を有するもの、エポキシ化合物等との反応によるヒドロキシアルキル基を有するもの、あるいは各種官能基を有するアルデヒド化合物をPVA系樹脂と反応させて得られたものなどをあげることができる。
かかる変性PVA系樹脂中の変性量、すなわち共重合体中の各種単量体に由来する構成単位、あるいは後反応によって導入された官能基の含有量は、変性種によって特性が大きく異なるため一概には言えないが、通常、0.1〜20モル%であり、特に0.5〜12モル%の範囲が好ましく用いられる。
Examples of the PVA-based resin having a functional group introduced by a post-reaction include those having an acetoacetyl group by the reaction with diketene, those having a polyalkylene oxide group by the reaction with ethylene oxide, and those having a reaction with an epoxy compound or the like. Examples thereof include those having a hydroxyalkyl group or those obtained by reacting an aldehyde compound having various functional groups with a PVA resin.
The amount of modification in the modified PVA-based resin, that is, the content of the constituent units derived from various monomers in the copolymer, or the content of the functional group introduced by the post-reaction, is largely different depending on the modified species. Although it cannot be said, it is usually 0.1 to 20 mol %, and particularly preferably 0.5 to 12 mol %.
本発明においては、これら各種変性PVA系樹脂の中でも、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を含有するPVA系樹脂を用いることが好ましい。一級水酸基の数は、通常1〜5個であり、好ましくは1〜2個であり、特に好ましくは1個である。また、一級水酸基以外にも二級水酸基を有することが好ましい。 In the present invention, among these various modified PVA-based resins, it is preferable to use the PVA-based resin containing a structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain. The number of primary hydroxyl groups is usually 1 to 5, preferably 1 to 2, and particularly preferably 1. Further, it is preferable to have a secondary hydroxyl group in addition to the primary hydroxyl group.
そして、上記側鎖に一級水酸基を有する構造単位を含有するPVA系樹脂における、側鎖に一級水酸基を有する構造単位の含有量(変性率)は、構造単位の種類によって異なるが、通常0.1〜12モル%である。かかる変性率が低すぎると、モデル材との接着性が低下する傾向があり、変性率が高すぎるとガラス転移温度(Tg)が高くなりすぎ、冷却固化速度が速くなりすぎて、モデル材との接着性が低下する傾向がある。 The content (modification rate) of the structural unit having a primary hydroxyl group on the side chain in the PVA-based resin containing the structural unit having a primary hydroxyl group on the side chain varies depending on the type of the structural unit, but is usually 0.1. ~ 12 mol%. If the modification rate is too low, the adhesion to the model material tends to decrease, and if the modification rate is too high, the glass transition temperature (Tg) becomes too high and the cooling and solidifying rate becomes too fast, so that the model material The adhesiveness of is likely to decrease.
このような側鎖に一級水酸基を有する構造単位を含有するPVA系樹脂としては、例えば、側鎖に1,2−ジオール構造単位を有するPVA系樹脂、側鎖にヒドロキシアルキル基構造単位を有するPVA系樹脂等があげられる。中でも、モデル材との親和性が向上し、モデル材との接着力が良好となるという点、さらには後述のブロック共重合体(c)との親和性に優れる点という点から、側鎖に1,2−ジオール構造単位を有するPVA系樹脂(以下、「1,2−ジオール含有PVA系樹脂」という場合がある。)が好ましい。上記1,2−ジオール含有PVA系樹脂として、特に下記一般式(1)で表される側鎖に1,2−ジオール構造単位を有するPVA系樹脂を用いることが、モデル材との接着力がより良好になる点、また後述のブロック共重合体(c)の水酸基と、この水酸基と反応しうる官能基との反応性が高くなる点で好ましい。 Examples of the PVA-based resin containing a structural unit having a primary hydroxyl group in its side chain include, for example, a PVA-based resin having a 1,2-diol structural unit in its side chain and a PVA having a hydroxyalkyl group structural unit in its side chain. Examples include resin series. Among them, the side chains are improved in that the affinity with the model material is improved, the adhesion with the model material is improved, and the affinity with the block copolymer (c) described later is excellent. A PVA-based resin having a 1,2-diol structural unit (hereinafter sometimes referred to as "1,2-diol-containing PVA-based resin") is preferable. As the 1,2-diol-containing PVA-based resin, it is particularly preferable to use a PVA-based resin having a 1,2-diol structural unit in the side chain represented by the following general formula (1), because the adhesion with the model material is It is preferable in that it becomes better and the reactivity between the hydroxyl group of the block copolymer (c) described later and the functional group capable of reacting with this hydroxyl group becomes higher.
かかる1,2−ジオール含有PVA系樹脂の一般式(1)で表わされる1,2−ジオール構造単位の含有量(変性率)は、通常、0.1〜10モル%であり、好ましくは0.5〜9モル%であり、更に好ましくは2〜8.5モル%であり、特に好ましくは5〜8モル%である。かかる変性率が低すぎると後述のブロック共重合体(c)の官能基との反応性が低下する傾向があり、高すぎると結晶化速度が遅くなりすぎて、積層時に形状が変形する傾向がある。
なお、1,2−ジオール構造単位以外の部分は、通常のPVA系樹脂と同様、ビニルアルコール構造単位と未ケン化部分のビニルエステル構造単位である。
The content (modification rate) of the 1,2-diol structural unit represented by the general formula (1) in the 1,2-diol-containing PVA-based resin is usually 0.1 to 10 mol %, preferably 0. It is 0.5 to 9 mol %, more preferably 2 to 8.5 mol %, and particularly preferably 5 to 8 mol %. If the modification rate is too low, the reactivity with the functional group of the block copolymer (c) described below tends to decrease, and if it is too high, the crystallization rate becomes too slow and the shape tends to deform during lamination. is there.
The portions other than the 1,2-diol structural unit are a vinyl alcohol structural unit and a vinyl ester structural unit of an unsaponifiable portion, as in a normal PVA-based resin.
一般式(1)で表わされる1,2−ジオール構造単位中のR1〜R3、およびR4〜R6は、すべて水素原子であることが側鎖の末端が一級水酸基となり更にブロック共重合体の官能基との反応性が向上する点で望ましいが、樹脂特性を大幅に損なわない程度の量であれば炭素数1〜4のアルキル基で置換されていてもよい。炭素数1〜4のアルキル基は、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等であり、必要に応じて、ハロゲン基、水酸基、エステル基、カルボン酸基、スルホン酸基等の置換基を有していてもよい。 All of R 1 to R 3 and R 4 to R 6 in the 1,2-diol structural unit represented by the general formula (1) are hydrogen atoms, and the end of the side chain becomes a primary hydroxyl group, and the block copolymerization is further performed. Although it is desirable in that the reactivity with the functional group of the coalescence is improved, it may be substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms as long as the amount is such that the resin characteristics are not significantly impaired. The alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, or the like, and if necessary, a halogen group or a hydroxyl group. It may have a substituent such as an ester group, a carboxylic acid group and a sulfonic acid group.
また、一般式(1)で表わされる1,2−ジオール構造単位中のXは熱安定性の点や高温下や酸性条件下での安定性の点で単結合であるものが最も好ましいが、本発明の効果を阻害しない範囲であれば結合鎖であってもよく、かかる結合鎖としては、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、フェニレン、ナフチレン等の炭化水素(これらの炭化水素はフッ素、塩素、臭素等のハロゲン等で置換されていても良い)の他、−O−、−(CH2O)m−、−(OCH2)m−、−(CH2O)mCH2−、−CO−、−COCO−、−CO(CH2)mCO−、−CO(C6H4)CO−、−S−、−CS−、−SO−、−SO2−、−NR−、−CONR−、−NRCO−、−CSNR−、−NRCS−、−NRNR−、−HPO4−、−Si(OR)2−、−OSi(OR)2−、−OSi(OR)2O−、−Ti(OR)2−、−OTi(OR)2−、−OTi(OR)2O−、−Al(OR)−、−OAl(OR)−、−OAl(OR)O−、等(Rは各々独立した任意の置換基であり、水素原子、アルキル基が好ましく、また、mは1〜5の整数)があげられる。中でも製造時あるいは使用時の安定性の点で炭素数6以下のアルキレン基、特にメチレン基、あるいは−CH2OCH2−が好ましい。 Further, X in the 1,2-diol structural unit represented by the general formula (1) is most preferably a single bond from the viewpoint of thermal stability and stability under high temperature and acidic conditions. It may be a binding chain as long as it does not impair the effects of the present invention, such a binding chain, hydrocarbons such as alkylene, alkenylene, alkynylene, phenylene, naphthylene (these hydrocarbons are fluorine, chlorine, bromine, etc. another of may be substituted with halogen, etc.), -O -, - (CH 2 O) m -, - (OCH 2) m -, - (CH 2 O) mCH 2 -, - CO -, - COCO -, - CO (CH 2 ) m CO -, - CO (C 6 H 4) CO -, - S -, - CS -, - SO -, - SO 2 -, - NR -, - CONR -, - NRCO -, - CSNR -, - NRCS -, - NRNR -, - HPO 4 -, - Si (OR) 2 -, - OSi (OR) 2 -, - OSi (OR) 2 O -, - Ti (OR) 2 -, - OTi (OR) 2 -, - OTi (OR) 2 O -, - Al (OR) -, - OAl (OR) -, - OAl (OR) O-, etc. (R is independently arbitrary And a hydrogen atom or an alkyl group is preferable, and m is an integer of 1 to 5). Of these, an alkylene group having 6 or less carbon atoms, particularly a methylene group, or —CH 2 OCH 2 — is preferable from the viewpoint of stability during production or use.
かかる側鎖に1,2−ジオール構造を有するPVA系樹脂の製造法としては、特に限定されないが、(i)ビニルエステル系モノマーと下記一般式(2)で示される化合物との共重合体をケン化する方法や、(ii)ビニルエステル系モノマーと下記一般式(3)で示される化合物との共重合体をケン化及び脱炭酸する方法や、(iii)ビニルエステル系モノマーと下記一般式(4)で示される化合物との共重合体をケン化及び脱ケタール化する方法が好ましく用いられ、例えば特開2004−285143の段落[0011]〜[0019]に記載の方法で製造することができる。 The method for producing the PVA-based resin having a 1,2-diol structure in the side chain is not particularly limited, but (i) a copolymer of a vinyl ester-based monomer and a compound represented by the following general formula (2) is used. A method for saponification, a method for saponifying and decarboxylating a copolymer of (ii) a vinyl ester-based monomer and a compound represented by the following general formula (3), and (iii) a vinyl ester-based monomer and the following general formula A method of saponifying and deketalizing a copolymer with the compound represented by (4) is preferably used, and for example, it can be produced by the method described in paragraphs [0011] to [0019] of JP-A 2004-285143. it can.
また、本発明にて用いられるPVA系樹脂(a)は、一種類であっても、二種類以上の混合物であってもよく、その場合は、上述の未変性PVA系樹脂同士、未変性PVA系樹脂と上記一般式(1)で示される構造単位を有するPVA系樹脂、ケン化度、重合度、変性度などが異なる上記一般式(1)で示される構造単位を有するPVA系樹脂同士、未変性PVA系樹脂、あるいは上記一般式(1)で示される構造単位を有するPVA系樹脂と他の変性PVA系樹脂、などの組み合わせを用いることができる。 The PVA-based resin (a) used in the present invention may be one kind or a mixture of two or more kinds. In that case, the above-mentioned unmodified PVA-based resins and unmodified PVA may be used. -Based resin and PVA-based resin having the structural unit represented by the general formula (1), PVA-based resins having the structural unit represented by the general formula (1) having different saponification degree, polymerization degree, modification degree and the like, An unmodified PVA-based resin or a combination of a PVA-based resin having the structural unit represented by the general formula (1) and another modified PVA-based resin can be used.
[特定のシリカ(b)]
上記PVA系樹脂(a)とともに用いられる特定のシリカ(b)は、BET比表面積が15〜350m2/gという物性を有するシリカである。上記BET比表面積は、多孔質のシリカにおいて、どれだけの細孔を有しているかを示す指標であり、2次凝集の状態を示している。また、上記BET比表面積は、窒素吸着BET1点法により測定した値であり、測定手順はJIS Z 8830の規定に準ずる。上記BET比表面積は、好ましくは100〜300m2/g、特に好ましくは150〜250m2/gである。BET比表面積が小さすぎると、PVA系樹脂(a)内での分散均一性が悪く、BET比表面積が大きすぎると、耐水性の向上効果が低いものとなる。
[Specific silica (b)]
The specific silica (b) used together with the PVA-based resin (a) is a silica having a physical property of BET specific surface area of 15 to 350 m 2 /g. The BET specific surface area is an index showing how many pores the porous silica has, and shows a state of secondary aggregation. Further, the BET specific surface area is a value measured by the nitrogen adsorption BET one-point method, and the measurement procedure conforms to the regulation of JIS Z 8830. The BET specific surface area is preferably 100 to 300 m 2 / g, particularly preferably from 150 to 250 2 / g. If the BET specific surface area is too small, the dispersion uniformity in the PVA-based resin (a) will be poor, and if the BET specific surface area is too large, the effect of improving water resistance will be low.
上記BET比表面積に加えて、シリカ(b)の他の物性として、吸油量が100〜500ml/100gであることが好ましい。上記吸油量は、JIS K5101−13−1に準拠して測定される値である。 In addition to the BET specific surface area, as another physical property of silica (b), it is preferable that the oil absorption amount is 100 to 500 ml/100 g. The oil absorption amount is a value measured according to JIS K5101-13-1.
そして、上記特定のシリカ(b)の中でも、親水性という点から、非晶質シリカ、中でも、湿式シリカを用いることが好ましい。 Among the specific silica (b), it is preferable to use amorphous silica, particularly wet silica, from the viewpoint of hydrophilicity.
上記特定のシリカ(b)の一次粒子径は、通常5〜60nmであり、好ましくは10〜30nm、特に好ましくは15〜25nmである。なお、シリカ(b)の一次粒子径は、母集団から任意の測定試料を取り出し、市販のレーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。一次粒子径が大きすぎると均一分散が困難で、サポート材の強度が低下する傾向があり、小さすぎるとサポート材自体の柔軟性が損なわれる傾向がある。 The primary particle diameter of the specific silica (b) is usually 5 to 60 nm, preferably 10 to 30 nm, and particularly preferably 15 to 25 nm. The primary particle size of silica (b) can be measured using a commercially available laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device by taking an arbitrary measurement sample from the population. If the primary particle size is too large, uniform dispersion is difficult and the strength of the support material tends to decrease, and if it is too small, the flexibility of the support material itself tends to be impaired.
また、本発明においては、シリカ(b)の中でも、シリカ表面が疎水化処理されたものや無孔質のものは、PVA系樹脂(a)中での分散状態が悪く、不均一凝集を起こしたり、成形物の強度を著しく低下させる傾向があり、好ましくない。 Further, in the present invention, among silica (b), those having a hydrophobic surface on the silica surface or non-porous silica have a poor dispersion state in the PVA-based resin (a) and cause non-uniform aggregation. Or, the strength of the molded product tends to be remarkably reduced, which is not preferable.
上記特定のシリカ(b)の含有量は、PVA系樹脂(a)100重量部に対して、0.1〜15重量部であり、更に好ましくは1〜10重量部、特に好ましくは2〜8重量部である。また、特定のシリカ(b)の含有量は、サポート材全体の0.1〜10重量%であり、より好ましくは2〜8重量%、特に好ましくは3〜5重量%である。含有量が少なすぎると、サポート材に対して充分な低吸湿性効果を付与することが困難となる傾向があり、含有量が多すぎると、サポート材自体の強度が低下し、もろくなる傾向がある。 The content of the specific silica (b), to the P VA resin (a) 100 parts by weight of a 0.1 to 15 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight, particularly preferably 2 to 8 parts by weight. The content of the specific silica (b) is 0.1 to 10 wt% der of the total support material is, more preferably 2 to 8% by weight, particularly preferably 3-5 wt%. If the content is too small, it tends to be difficult to impart a sufficiently low hygroscopic effect to the support material, and if the content is too large, the strength of the support material itself decreases and it tends to become brittle. is there.
[特定のブロック共重合体(c)]
本発明においては、成形安定性を付与することを目的に、上記PVA系樹脂(a)および特定のシリカ(b)とともに、特定のブロック共重合体(c)を用いることができる。
[Specific block copolymer (c)]
In the present invention, the specific block copolymer (c) can be used together with the PVA-based resin (a) and the specific silica (b) for the purpose of imparting molding stability.
上記特定のブロック共重合体(c)は、スチレンに代表される芳香族ビニル化合物の重合体ブロックをハードセグメントとし、ソフトセグメントとして共役ジエン化合物の重合体ブロックや、かかる重合体ブロックに残存する二重結合の一部、または全部が水素添加されたブロック、あるいはイソブチレンの重合体ブロックを有するものである。
さらに、上記特定のブロック共重合体(c)として、側鎖に水酸基と反応しうる官能基を有するものが用いられ、具体的にはカルボン酸基あるいはその誘導体基を有するものが好ましく用いられる。
The specific block copolymer (c) has a polymer block of an aromatic vinyl compound represented by styrene as a hard segment, and a polymer block of a conjugated diene compound as a soft segment or a polymer block remaining in the polymer block. It has a block in which some or all of the heavy bonds are hydrogenated, or a polymer block of isobutylene.
Further, as the specific block copolymer (c), one having a functional group capable of reacting with a hydroxyl group in a side chain is used, and specifically, one having a carboxylic acid group or a derivative group thereof is preferably used.
かかるブロック共重合体(c)中の各ブロックの構成は、ハードセグメントをXで示し、ソフトセグメントをYで示した場合に、X−Yで表されるジブロック共重合体、X−Y−XまたはY−X−Yで表されるトリブロック共重合体、さらにXとYが交互に接続したポリブロック共重合体などをあげることができ、その構造も直鎖状、分岐状、星型などをあげることができる。中でも、力学特性の点でX−Y−Xで表される直鎖状のトリブロック共重合体が好適である。 The structure of each block in the block copolymer (c) is such that when the hard segment is represented by X and the soft segment is represented by Y, a diblock copolymer represented by XY, XY- Examples thereof include a triblock copolymer represented by X or Y-XY, and a polyblock copolymer in which X and Y are alternately connected, and the structure thereof is linear, branched, or star-shaped. And so on. Among them, a linear triblock copolymer represented by XYX is preferable in terms of mechanical properties.
ハードセグメントである芳香族ビニル化合物の重合体ブロックの形成に用いられるモノマーとしては、例えば、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン等のアルキルスチレン;モノフルオロスチレン、ジフルオロスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、メトキシスチレン等のハロゲン化スチレン;ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、インデン、アセトナフチレンなどのベンゼン環以外の芳香環を有するビニル化合物、およびその誘導体等をあげることができる。かかる芳香族ビニル化合物の重合体ブロックは、上述のモノマーの単独重合体ブロックでも、二種以上の複数のモノマーによる共重合体ブロックでもよいが、スチレンの単独重合体ブロックが好適に用いられる。 Examples of the monomer used for forming the polymer block of the aromatic vinyl compound which is the hard segment include styrene; α-methylstyrene, β-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, Alkyl styrenes such as t-butyl styrene, 2,4-dimethyl styrene and 2,4,6-trimethyl styrene; halogenated styrenes such as monofluoro styrene, difluoro styrene, monochloro styrene, dichloro styrene and methoxy styrene; vinyl naphthalene and vinyl Examples thereof include vinyl compounds having an aromatic ring other than the benzene ring, such as anthracene, indene, and acetonaphthylene, and their derivatives. The polymer block of the aromatic vinyl compound may be a homopolymer block of the above-mentioned monomer or a copolymer block of two or more kinds of plural monomers, and a styrene homopolymer block is preferably used.
なお、かかる芳香族ビニル化合物の重合体ブロックは、本発明の効果を阻害しない範囲で、芳香族ビニル化合物以外のモノマーが少量共重合されたものでもよく、かかるモノマーとしては、例えば、ブテン、ペンテン、ヘキセン等のオレフィン類、ブタジエン、イソプレン等のジエン化合物、メチルビニルエーテル等のビニルエーテル化合物やアリルエーテル化合物等をあげることができ、その共重合比率は、通常、重合体ブロック全体の10モル%以下である。これらモノマーは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。 The polymer block of the aromatic vinyl compound may be a copolymer of a small amount of a monomer other than the aromatic vinyl compound, as long as the effect of the present invention is not impaired. Examples of such a monomer include butene and pentene. , Olefins such as hexene, diene compounds such as butadiene and isoprene, vinyl ether compounds such as methyl vinyl ether and allyl ether compounds, and the copolymerization ratio thereof is usually 10 mol% or less of the whole polymer block. is there. These monomers may be used alone or in combination of two or more.
ブロック共重合体(c)中の芳香族ビニル化合物の重合体ブロックの重量平均分子量は、通常、10,000〜300,000であり、特に20,000〜200,000、さらに50,000〜100,000のものが好ましく用いられる。なお、上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレンを標準として求めた値である。 The weight average molecular weight of the polymer block of the aromatic vinyl compound in the block copolymer (c) is usually 10,000 to 300,000, particularly 20,000 to 200,000, and further 50,000 to 100. Those of 1,000 are preferably used. The weight average molecular weight is a value obtained by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard.
また、ソフトセグメントである重合体ブロックの形成に用いられるモノマーとしては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン(2−メチル−1,3−ブタジエン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエンなどの共役ジエン化合物、およびイソブチレンをあげることができ、これらを単独で用いても、二種以上の複数を組み合わせて用いてもよい。中でもイソプレン、ブタジエン、およびイソブチレンの単独重合ブロックや共重合ブロックが好ましく、特にブタジエン、あるいはイソブチレンの単独重合ブロックが好適に用いられる。 Examples of the monomer used for forming the polymer block that is the soft segment include 1,3-butadiene, isoprene (2-methyl-1,3-butadiene), and 2,3-dimethyl-1,3-butadiene. , A conjugated diene compound such as 1,3-pentadiene, and isobutylene, and these may be used alone or in combination of two or more kinds. Of these, homopolymerized blocks or copolymerized blocks of isoprene, butadiene, and isobutylene are preferable, and homopolymerized blocks of butadiene or isobutylene are particularly preferably used.
なお、かかる共役ジエン化合物の重合体ブロックの場合、重合によって複数の結合形式をとる場合があり、例えば、ブタジエンでは、1,2−結合によるブタジエン単位(−CH2−CH(CH=CH2)−)と1,4−結合によるブタジエン単位(−CH2−CH=CH−CH2−)が生成する。これらの生成比率は、共役ジエン化合物の種類により異なるので、一概にはいえないが、ブタジエンの場合、1,2−結合が生成する比率は、通常、20〜80モル%の範囲である。 In the case of such a polymer block of a conjugated diene compound, there are cases in which a plurality of bond types are formed by polymerization. For example, in butadiene, a butadiene unit (—CH 2 —CH (CH═CH 2 ) with 1,2-bonds is used. -) and a butadiene unit by 1,4 bonds (-CH 2 -CH = CH-CH 2 -) is generated. The production ratios of these differ depending on the type of the conjugated diene compound, and therefore cannot be generally stated, but in the case of butadiene, the production ratio of 1,2-bonds is usually in the range of 20 to 80 mol %.
かかる共役ジエン化合物による重合体ブロックは、残存する二重結合の一部または全部を水素添加することによって、スチレン系熱可塑性エラストマーの耐熱性や耐候性を向上させることが可能である。その際の水素添加率は、50モル%以上であることが好ましく、特に70モル%以上のものが好ましく用いられる。
なお、かかる水素添加により、例えばブタジエンの1,2−結合によるブタジエン単位は、ブチレン単位(−CH2−CH(CH2−CH3)−)となり、1,4−結合によって生成するブタジエン単位は二つの連続したエチレン単位(−CH2−CH2−CH2−CH2−)となるが、通常は前者が優先して生成する。
In the polymer block made of such a conjugated diene compound, the heat resistance and weather resistance of the styrene-based thermoplastic elastomer can be improved by hydrogenating a part or all of the remaining double bonds. The hydrogenation rate at that time is preferably 50 mol% or more, and particularly preferably 70 mol% or more.
Note that, by such a hydrogenation, for example butadiene unit Butadiene 1,2 bonds, oxybutylene units (-CH 2 -CH (CH 2 -CH 3) -) , and the butadiene units produced by 1,4-bond two consecutive ethylene units (-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -) a, but it is usually produced in preference former.
なお、かかるソフトセグメントである重合体ブロックは、本発明の効果を阻害しない範囲で、上述のモノマー以外のモノマーが少量共重合されたものでもよく、かかるモノマーとしては、例えば、スチレンなどの芳香族ビニル化合物、ブテン、ペンテン、ヘキセンなどのオレフィン類、メチルビニルエーテルなどのビニルエーテル化合物やアリルエーテル化合物等をあげることができ、その共重合比率は、通常、重合体ブロック全体の10モル%以下である。これらモノマーは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。 In addition, the polymer block which is such a soft segment may be one in which a small amount of a monomer other than the above-mentioned monomers is copolymerized within a range that does not impair the effects of the present invention, and examples of such a monomer include aromatic compounds such as styrene. Examples thereof include vinyl compounds, olefins such as butene, pentene and hexene, vinyl ether compounds such as methyl vinyl ether and allyl ether compounds, and the copolymerization ratio thereof is usually 10 mol% or less of the whole polymer block. These monomers may be used alone or in combination of two or more.
また、ブロック共重合体(c)中の共役ジエン化合物、あるいはイソブチレンに由来する重合体ブロックの重量平均分子量は、通常、10,000〜300,000であり、特に好ましくは20,000〜200,000であり、さらに好ましいは50,000〜100,000である。なお、上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレンを標準として求めた値である。 The weight average molecular weight of the conjugated diene compound in the block copolymer (c) or the polymer block derived from isobutylene is usually 10,000 to 300,000, particularly preferably 20,000 to 200, 000, and more preferably 50,000 to 100,000. The weight average molecular weight is a value obtained by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard.
上述の通り、本発明に用いられるブロック共重合体(c)は、ハードセグメントが芳香族ビニル化合物の重合体ブロックであり、ソフトセグメントが共役ジエン化合物の重合体ブロック、またはその残存二重結合の一部、あるいは全部が水素添加された重合体ブロック、イソブチレンの重合体ブロックなどからなるものであり、その代表例としては、例えば、スチレンとブタジエンを原料とするスチレン/ブタジエンブロック共重合体(SBS)、SBSのブタジエン構造単位における側鎖二重結合が水素添加されたスチレン/ブタジエン/ブチレンブロック共重合体(SBBS)、さらに主鎖二重結合が水素添加されたスチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレンとイソプレンを原料とするスチレン/イソプレンブロック共重合体(SIPS)、スチレンとイソブチレンを原料とするスチレン/イソブチレンブロック共重合体(SIBS)などをあげることができ、中でも熱安定性、耐候性に優れるSEBSやSIBSが好ましく用いられる。 As described above, in the block copolymer (c) used in the present invention, the hard segment is a polymer block of an aromatic vinyl compound, and the soft segment is a polymer block of a conjugated diene compound, or a residual double bond thereof. It is composed of a polymer block partially or wholly hydrogenated, an isobutylene polymer block, and the like. Typical examples thereof include a styrene/butadiene block copolymer (SBS) made from styrene and butadiene as raw materials. ), a styrene/butadiene/butylene block copolymer (SBBS) in which the side chain double bond in the butadiene structural unit of SBS is hydrogenated, and a styrene/ethylene/butylene block copolymer in which the main chain double bond is hydrogenated. Examples thereof include a polymer (SEBS), a styrene/isoprene block copolymer (SIPS) made from styrene and isoprene, and a styrene/isobutylene block copolymer (SIBS) made from styrene and isobutylene. SEBS and SIBS having excellent properties and weather resistance are preferably used.
かかるブロック共重合体(c)中のハードセグメントである芳香族ビニル化合物の重合体ブロックとソフトセグメントである重合体ブロックの含有比率としては、重量比で、通常、ハードセグメント/ソフトセグメント=10/90〜70/30であり、特に、20/80〜50/50の範囲のものが好適である。芳香族ビニル化合物の重合体ブロックの含有比率が多すぎたり、少なすぎたりすると、ブロック共重合体の柔軟性とゴム弾性のバランスが崩れる場合がある。 The content ratio of the polymer block of the aromatic vinyl compound which is the hard segment and the polymer block which is the soft segment in the block copolymer (c) is usually a weight ratio of hard segment/soft segment=10/ 90 to 70/30, particularly preferably 20/80 to 50/50. If the content ratio of the polymer block of the aromatic vinyl compound is too large or too small, the balance between flexibility and rubber elasticity of the block copolymer may be lost.
かかるブロック共重合体(c)は、芳香族ビニル化合物の重合体ブロックと、共役ジエン化合物あるいはイソブチレンの重合体ブロックを有するブロック共重合体を得て、さらに必要に応じて共役ジエン化合物の重合体ブロック中の二重結合を水素添加することによって得ることができる。 The block copolymer (c) is obtained by obtaining a block copolymer having a polymer block of an aromatic vinyl compound and a polymer block of a conjugated diene compound or isobutylene, and further, if necessary, a polymer of the conjugated diene compound. It can be obtained by hydrogenating the double bond in the block.
まず、芳香族ビニル化合物の重合体ブロックと、共役ジエン化合物、あるいはイソブチレンの重合体ブロックを有するブロック共重合体の製造法としては、公知の方法を用いることができるが、例えば、アルキルリチウム化合物等を開始剤とし、不活性有機溶媒中で芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物、あるいはイソブチレンを逐次重合させる方法等をあげることができる。 First, as a method for producing a block copolymer having a polymer block of an aromatic vinyl compound and a conjugated diene compound or a polymer block of isobutylene, a known method can be used, for example, an alkyllithium compound or the like. And an aromatic vinyl compound and a conjugated diene compound or isobutylene are sequentially polymerized in an inert organic solvent.
つぎに、この芳香族ビニル化合物の重合体ブロックと共役ジエン化合物の重合体ブロックを有するブロック共重合体を水素添加する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、水素化ホウ素化合物などの還元剤を用いる方法や、白金、パラジウム、ラネーニッケルなどの金属触媒を用いた水素還元などをあげることができる。 Next, as a method for hydrogenating a block copolymer having a polymer block of this aromatic vinyl compound and a polymer block of a conjugated diene compound, a known method can be used, for example, a borohydride compound or the like. And a reduction with hydrogen using a metal catalyst such as platinum, palladium, or Raney nickel.
本発明にて用いられる、特定のブロック共重合体(c)は、側鎖に水酸基と反応しうる官能基を有することを特徴とするものである。かかる官能基は特にカルボン酸であることが好ましく、かかる側鎖に水酸基と反応しうる官能基を有するブロック共重合体(特定のブロック共重合体(c))を用いることによって、特に成形安定性に優れたサポート材を得ることが可能となる。 The specific block copolymer (c) used in the present invention has a side chain having a functional group capable of reacting with a hydroxyl group. Such a functional group is particularly preferably a carboxylic acid, and by using a block copolymer having a functional group capable of reacting with a hydroxyl group on the side chain (specific block copolymer (c)), the molding stability is particularly improved. It is possible to obtain an excellent support material.
ブロック共重合体(c)中のカルボン酸の含有量としては、滴定法で測定した酸価が、通常、0.5〜20mgCH3ONa/gであり、特に1〜10mgCH3ONa/g、さらに1.5〜3mgCH3ONa/gのものが好ましく用いられる。
かかる酸価が低すぎると、官能基を導入した効果が充分に得られず、また、高すぎると架橋反応によりサポート材の溶融粘度が高くなりすぎる傾向がある。
As the content of the carboxylic acid in the block copolymer (c), the acid value measured by the titration method is usually 0.5 to 20 mg CH 3 ONa/g, and particularly 1 to 10 mg CH 3 ONa/g, Those having 1.5 to 3 mg CH 3 ONa/g are preferably used.
If the acid value is too low, the effect of introducing a functional group cannot be sufficiently obtained, and if it is too high, the melt viscosity of the support material tends to be too high due to a crosslinking reaction.
かかるカルボン酸を含有する官能基をブロック共重合体に導入する方法としては、公知の方法を用いることが可能であり、例えば、ブロック共重合体の製造時、すなわち、共重合時にα、β−不飽和カルボン酸またはその誘導体を共重合させる方法、あるいは、ブロック共重合体の製造後、これにα、β−不飽和カルボン酸またはその誘導体を付加させる方法が好ましく用いられる。かかる付加方法としては、例えば、ラジカル開始剤の存在下、あるいは非存在下、溶液中でのラジカル反応による方法や、押出機中で溶融混練する方法などをあげることができる。 As a method for introducing such a functional group containing a carboxylic acid into a block copolymer, a known method can be used. For example, during production of the block copolymer, that is, during copolymerization, α, β- A method of copolymerizing an unsaturated carboxylic acid or a derivative thereof, or a method of adding an α,β-unsaturated carboxylic acid or a derivative thereof after producing a block copolymer is preferably used. Examples of such an addition method include a method of radical reaction in a solution in the presence or absence of a radical initiator, and a method of melt-kneading in an extruder.
かかるカルボン酸基導入に用いられるα、β−不飽和カルボン酸またはその誘導体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸等のα、β−不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、コハク酸、イタコン酸、フタル酸等のα、β−不飽和ジカルボン酸;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシメチルメタクリレート等のα、β−不飽和モノカルボン酸エステルなどをあげることができる。また、本発明のブロック共重合体に導入されたカルボン酸基は隣接するカルボン酸基との間で酸無水物構造を形成していてもよく、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸等のα、β−不飽和ジカルボン酸無水物等をあげることができる。 Examples of the α,β-unsaturated carboxylic acid or its derivative used for introducing the carboxylic acid group include, for example, α,β-unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid; maleic acid, succinic acid, itaconic acid, Examples thereof include α,β-unsaturated dicarboxylic acids such as phthalic acid; α,β-unsaturated monocarboxylic acid esters such as glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, and hydroxymethyl methacrylate. The carboxylic acid group introduced into the block copolymer of the present invention may form an acid anhydride structure with an adjacent carboxylic acid group, maleic anhydride, succinic anhydride, itaconic anhydride, Examples thereof include α,β-unsaturated dicarboxylic acid anhydrides such as phthalic anhydride.
上記特定のブロック共重合体(c)の重量平均分子量は、通常、50,000〜500,000であり、特に120,000〜450,000、さらに150,000〜400,000のものが好ましく用いられる。
かかる重量平均分子量が大きすぎても小さすぎても、また、下記の溶融粘度が高すぎても低すぎても、PVA系樹脂(a)中に上記特定のブロック共重合体(c)が均一分散したモルホロジーが得られず、樹脂の機械物性が低下する傾向がある。
なお、かかるブロック共重合体(c)の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレンを標準として求めた値である。
The weight average molecular weight of the specific block copolymer (c) is usually 50,000 to 500,000, particularly preferably 120,000 to 450,000, and more preferably 150,000 to 400,000. To be
When the weight average molecular weight is too large or too small, and the melt viscosity described below is too high or too low, the specific block copolymer (c) is uniformly present in the PVA-based resin (a). The dispersed morphology cannot be obtained, and the mechanical properties of the resin tend to deteriorate.
The weight average molecular weight of the block copolymer (c) is a value obtained by using gel permeation chromatography (GPC) with polystyrene as a standard.
また、ブロック共重合体(c)の220℃、せん断速度122sec−1での溶融粘度は、通常100〜3000mPa・sであり、特に300〜2000mPa・s、さらに800〜1500mPa・sのものが好ましく用いられる。 The melt viscosity of the block copolymer (c) at 220° C. and a shear rate of 122 sec −1 is usually 100 to 3000 mPa·s, particularly 300 to 2000 mPa·s, and more preferably 800 to 1500 mPa·s. Used.
また、本発明においては、上述の特定のブロック共重合体(c)として、一種類のものを用いてもよいが、所望の特性を得る目的で複数のものを適宜混合して用いることも可能である。 Further, in the present invention, as the above-mentioned specific block copolymer (c), one kind may be used, but a plurality of kinds may be appropriately mixed and used for the purpose of obtaining desired characteristics. Is.
かかる反応性の官能基を有するブロック共重合体(c)の市販品としては、例えばSEBSのカルボキシル基変性品である旭化成社製の「タフテックMシリーズ」や、JSR社製の「f−ダイナロン」、シェルジャパン社製の「クレイトンFG」等をあげることができる。 Examples of commercially available products of the block copolymer (c) having such a reactive functional group include "Tuftec M series" manufactured by Asahi Kasei Co., which is a carboxyl group-modified product of SEBS, and "f-dynalone" manufactured by JSR. , "Clayton FG" manufactured by Shell Japan Co., Ltd., and the like.
上記特定のブロック共重合体(c)の含有量は、通常、PVA系樹脂(a)100重量部に対して、5〜100重量部であることが好ましく、更に好ましくは10〜70重量部、特に好ましくは15〜60重量部である。また、特定のブロック共重合体(c)の含有量は、サポート材全体の5〜50重量%であることが好ましく、更に好ましくは15〜45重量%、特に好ましくは25〜40重量%である。含有量が少なすぎると、成形安定性を付与することが困難となる傾向があり、モデル材との接着性も低下する傾向がある。含有量が多すぎると、成形物の柔軟性が高くなりすぎ、寸法安定性が低下する傾向がある。 The content of the specific block copolymer (c) is usually preferably 5 to 100 parts by weight, more preferably 10 to 70 parts by weight, based on 100 parts by weight of the PVA-based resin (a). It is particularly preferably 15 to 60 parts by weight. The content of the specific block copolymer (c) is preferably 5 to 50% by weight, more preferably 15 to 45% by weight, and particularly preferably 25 to 40% by weight based on the whole support material. .. If the content is too small, it tends to be difficult to impart molding stability, and the adhesiveness to the model material tends to decrease. If the content is too large, the flexibility of the molded product tends to be too high, and the dimensional stability tends to decrease.
[積層造形用サポート材]
本発明の積層造形用サポート材は、上記PVA系樹脂(a)とともに、上記特定のシリカ(b)、さらに好ましくは特定のブロック共重合体(c)を含有する樹脂組成物からなるものであるが、通常サポート材はストランド状に成形され、リールに巻きつけられた状態で積層造形装置のヘッド部に供給,設置されるため、リールに巻きつけられても破断しない程度の柔軟性と靭性を要求されることがあり、実用に供する場合には各種添加剤を適宜配合することが好ましい。本発明におけるサポート材中の、PVA系樹脂(a)の含有量は、サポート材全体の45〜95重量%であり、好ましくは55〜95重量%、特に好ましくは60〜90重量%である。かかる含有量が少なすぎると水溶解除去性が低下する傾向があり、多すぎると柔軟性が低下する傾向がある。
[Support material for additive manufacturing]
The additive manufacturing support material of the present invention comprises a resin composition containing the PVA-based resin (a), the specific silica (b), and more preferably the specific block copolymer (c). However, since the support material is usually formed into a strand shape and supplied and installed in the head part of the additive manufacturing apparatus in a state that it is wound around the reel, it has flexibility and toughness that does not break even when wound around the reel. It may be required, and it is preferable to appropriately mix various additives in practical use. Support material in the present invention, the content of the PVA-based resin (a) is 45 to 95 wt% of the total support material, preferably from 55 to 95% by weight, particularly preferably 60 to 90 wt%. If the content is too small, the water-soluble removability tends to decrease, and if it is too large, the flexibility tends to decrease.
上記添加剤として、例えば、本発明のようなサポート材には可塑剤が配合されることがあるが、サポート材の成形安定性の向上および低吸湿性を実現させるには可塑剤の含有量は少ないことが好ましく、サポート材全体の20重量%以下、さらには10重量%以下、さらには1重量%以下、特には0.1重量%以下であることが好ましい。
また、平衡吸湿率としては、通常、0.1〜40重量%であり、かかる平衡吸湿率が大きすぎると、サポート材中の水分が多くなり過ぎ、成形安定性が低下する傾向がある。
As the above-mentioned additive, for example, a plasticizer may be blended in the support material as in the present invention, but the content of the plasticizer is required to realize improvement in molding stability and low hygroscopicity of the support material. It is preferably small, and is preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, still more preferably 1% by weight or less, and particularly preferably 0.1% by weight or less based on the whole support material.
Further, the equilibrium moisture absorption rate is usually 0.1 to 40% by weight, and if the equilibrium moisture absorption rate is too large, the water content in the support material tends to be too much, and the molding stability tends to decrease.
さらに、上記各種添加剤として、例えば、酸化防止剤、着色剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、滑剤等の公知の添加剤、また前記特定のブロック共重合体(c)以外の他の熱可塑性樹脂を適宜配合することができる。他の熱可塑性樹脂としては、例えば、相溶性の面からマレイン酸変性の各種熱可塑性樹脂やポリアミド樹脂があげられる。 Furthermore, as the above-mentioned various additives, for example, known additives such as antioxidants, colorants, antistatic agents, ultraviolet absorbers, lubricants, etc., and thermoplastics other than the specific block copolymer (c) are also included. A resin can be appropriately mixed. Examples of the other thermoplastic resin include various maleic acid-modified thermoplastic resins and polyamide resins from the viewpoint of compatibility.
上記各種添加剤の含有量としては、上記可塑剤の場合と同様、サポート材全体の20重量%以下、さらには10重量%以下、さらには1重量%以下、特には0.1重量%以下であることが好ましい。 As in the case of the plasticizer, the content of the various additives is 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, further 1% by weight or less, and particularly 0.1% by weight or less. It is preferable to have.
本発明の積層造形用サポート材の溶融粘度としては、210℃で2160gの荷重下において、JIS K7210に準拠して測定したメルトフローレート(MFR)で、0.2〜25g/10分が好ましく、特に好ましくは1.0〜15g/10分、さらに好ましくは2.0〜10g/10分である。かかる溶融粘度が低すぎると形状形成時にノズルから垂れが発生し、形状形成の妨げとなる傾向があり、高すぎるとノズルの詰まりの原因となりやすい傾向がある。 The melt viscosity of the additive manufacturing support material of the present invention is preferably 0.2 to 25 g/10 minutes at a melt flow rate (MFR) measured according to JIS K7210 under a load of 2160 g at 210° C., It is particularly preferably 1.0 to 15 g/10 minutes, more preferably 2.0 to 10 g/10 minutes. If the melt viscosity is too low, dripping may occur from the nozzle during shape formation, which may hinder the shape formation, and if it is too high, the nozzle may be clogged.
本発明の積層造形用サポート材の作製方法としては、例えば、上記の各成分について、所定量を混合、加熱して溶融状態にて混練し、ストランド状に押出した後、冷却し、リールに巻き取ることにより積層造形に適用されるサポート材を製造する方法があげられる。具体的には、各成分を予め混合したもの、もしくは別々に単軸または多軸の押出機に供給され、加熱溶解混練されて、1穴もしくは多穴のストランドダイスから直径1.5〜3.0mmのストランド状に押出され、空冷または水冷等により冷却固化した後、リールに巻き取られる。リールに巻き取られたサポート材の重量は、0.5〜2kg/個程度である。ストランドの径は安定していることが必要であり、また、リールに巻きつけられても破断しない程度の柔軟性と靭性を有し、積層造形の際、ヘッドに遅滞なく送り出される程度の剛性が必要である。 As a method for producing the support material for layered manufacturing of the present invention, for example, for each of the above components, a predetermined amount is mixed, kneaded in a molten state by heating, extruded in a strand shape, cooled, and wound on a reel. A method of producing a support material applied to additive manufacturing by taking it is mentioned. Specifically, the components are mixed in advance, or they are separately fed to a single-screw or multi-screw extruder, melted and kneaded by heating, and the diameter of 1.5 to 3. It is extruded into a 0 mm strand, cooled and solidified by air cooling or water cooling, and then wound on a reel. The weight of the support material wound on the reel is about 0.5 to 2 kg/piece. The diameter of the strand must be stable, and it has enough flexibility and toughness that it will not break even if it is wound around the reel, and it will not be stiff enough to be delivered to the head without delay during additive manufacturing. is necessary.
[積層造形物の製造方法、および積層造形物]
本発明の積層造形用サポート材を用いた積層造形物の製造方法について説明する。
積層造形に用いられる積層造形装置はモデル材とサポート材を各々押し出せるヘッドを複数個以上持つ熱溶融による積層造形ができるものであれば公知のものを用いればよく、例えば、フラッシュフォージ社製クリエイト、レイズ・エンタープライズ社製Eagleed、3Dシステムズ社製MBot Grid II、ストラタシス社製uPrint SE等のデュアルヘッドタイプの積層造形装置を用いることができる。立体を形作る上記モデル材としては、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂、ポリ乳酸、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエチレン等種々の樹脂が検討されているが、溶融成形性、熱安定性、固化後の機械物性からABS樹脂が主に用いられ、サポート材はかかるABS樹脂との密着性に優れることが要求される。
[Manufacturing method of layered product, and layered product]
A method of manufacturing a layered product using the layered support material of the present invention will be described.
As the additive manufacturing apparatus used for additive manufacturing, a known one may be used as long as the additive manufacturing apparatus has a plurality of heads capable of respectively extruding a model material and a support material and can perform additive manufacturing by heat melting. For example, Create by Flash Forge A dual-head type additive manufacturing apparatus such as Rayed Enterprise Inc. Eagleed, 3D Systems Inc. MBot Grid II, Stratasys Inc. uPrint SE, or the like can be used. Various resins such as acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, polylactic acid, polystyrene, polyamide, and polyethylene have been studied as the above-mentioned model material for forming a three-dimensional object. However, melt moldability, thermal stability, and after solidification The ABS resin is mainly used because of its mechanical properties, and the support material is required to have excellent adhesion to the ABS resin.
モデル材についてもサポート材と同様に、ストランド状に成形され、リールに巻かれた状態で提供される。モデル材とサポート材のストランドは積層造形装置の別々のヘッドに供給され、ヘッド部で加熱溶解され、別々のノズルからステージ上に押し付けられる様に流動状態にて積層されていく。ヘッド部での溶融温度は、通常150〜240℃で、200〜1000psiの圧力で押出され、積層ピッチは、通常200〜350μmである。 Similar to the support material, the model material is also provided in a state of being formed into a strand and wound on a reel. The strands of the model material and the support material are supplied to separate heads of the additive manufacturing apparatus, are heated and melted by the head portions, and are stacked in a fluid state so as to be pressed onto the stage from separate nozzles. The melting temperature in the head part is usually 150 to 240° C., the composition is extruded at a pressure of 200 to 1000 psi, and the stacking pitch is usually 200 to 350 μm.
上記のように、サポート材およびモデル材により作製された積層物は、冷却固化された後、上記積層物からサポート材を除去することにより、最終目的物である積層造形物が得られる。そして、例えば、本発明の積層造形用サポート材は水を用いて溶解除去することができる。上記溶解除去の方法として、容器に入れられた水もしくは温水に積層物を浸漬してサポート材を溶解除去しても良いし、積層物のサポート材を流水で洗い流しても良い。もちろんサポート材を引き剥がした後、残っている部分を水で水溶解除去してもよい。積層物を浸漬してサポート材を溶解除去する場合は、溶解除去時間を短縮するために水(温水)を撹拌したり超音波を与えることが好ましく、また、水温は25〜80℃程度が好ましい。サポート材の溶解除去に際しては、サポート材の重量に対し、10〜10000倍程度の水もしくは温水が使用される。そして、本発明の積層造形用サポート材は比較的低温でも溶解除去が容易であることも特徴である。 As described above, the laminate manufactured from the support material and the model material is cooled and solidified, and then the support material is removed from the above-mentioned laminate to obtain a laminate molded article as a final object. Then, for example, the additive manufacturing support material of the present invention can be dissolved and removed using water. As the method of dissolving and removing, the support material may be dissolved and removed by immersing the laminate in water or warm water contained in a container, or the support material of the laminate may be washed away with running water. Of course, after the support material is peeled off, the remaining portion may be dissolved and removed with water. When the support material is dissolved and removed by immersing the laminate, it is preferable to stir water (warm water) or apply ultrasonic waves to shorten the dissolution and removal time, and the water temperature is preferably about 25 to 80°C. .. When dissolving and removing the support material, about 10 to 10000 times as much water or warm water as the weight of the support material is used. The support material for additive manufacturing of the present invention is also characterized in that it can be easily dissolved and removed even at a relatively low temperature.
以下、実施例をあげて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、例中、「部」、「%」は、断りのない限り重量基準を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded. In the examples, “parts” and “%” mean weight basis unless otherwise specified.
〔実施例1〕
(i)1,2−ジオール含有PVA系樹脂(1)の製造
還流冷却器、滴下漏斗、撹拌機を備えた反応缶に、酢酸ビニル85g(全体の10%を初期仕込み)、メタノール460g、及び3,4−ジアセトキシ−1−ブテン13.6g(7.2モル%対仕込み酢酸ビニル)を仕込み、アゾビスイソブチロニトリルを0.2モル%(対仕込み酢酸ビニル)投入し、撹拌しながら窒素気流下で温度を上昇させ、重合を開始した。さらに、重合開始0.5時間後に酢酸ビニル(全体の90%)を8時間滴下(滴下速度95.6g/hr)。重合開始から2.5時間目と4.5時間目にアゾビスイソブチロニトリルを0.1モル%ずつ追加し、酢酸ビニルの重合率が85%となった時点で、m−ジニトロベンゼンを所定量添加して重合を終了し、続いて、メタノール蒸気を吹き込みつつ蒸留することで未反応の酢酸ビニルモノマーを系外に除去し共重合体のメタノール溶液を得た。
[Example 1]
(I) Production of 1,2-diol-containing PVA-based resin (1) In a reaction can equipped with a reflux condenser, a dropping funnel, and a stirrer, 85 g of vinyl acetate (initially charged 10% of the whole), 460 g of methanol, and Charge 3,3.6-diacetoxy-1-butene 13.6 g (7.2 mol% to charged vinyl acetate), add azobisisobutyronitrile 0.2 mol% (to charged vinyl acetate) and stir. The temperature was raised under a nitrogen stream to start the polymerization. Furthermore, 0.5 hour after the start of polymerization, vinyl acetate (90% of the whole) was added dropwise for 8 hours (dropping rate 95.6 g/hr). Azobisisobutyronitrile was added by 0.1 mol% at 2.5 hours and 4.5 hours after the initiation of polymerization, and m-dinitrobenzene was added at the time when the polymerization rate of vinyl acetate reached 85%. A predetermined amount was added to complete the polymerization, and subsequently, unreacted vinyl acetate monomer was removed out of the system by distillation while blowing in methanol vapor to obtain a methanol solution of the copolymer.
ついで、上記溶液をメタノールで希釈し、濃度50%に調整してニーダーに仕込み、溶液温度を35℃に保ちながら、水酸化ナトリウム中のナトリウム分2%メタノール溶液を共重合体中の酢酸ビニル構造単位及び3,4−ジアセトキシ−1−ブテン構造単位の合計量1モルに対して9ミリモルとなる割合で加えてケン化を行った。ケン化が進行すると共にケン化物が析出し、粒子状となった時点で、さらに2%メタノール溶液を酢酸ビニル構造単位及び3,4−ジアセトキシ−1−ブテン構造単位の合計量1モルに対して4ミリモル追加しケン化を行った。その後、中和用の酢酸を水酸化ナトリウムの0.8当量を添加し、濾別し、メタノールでよく洗浄して熱風乾燥機中で乾燥し、1,2−ジオール含有PVA系樹脂(1)を得た。 Then, the above solution was diluted with methanol and adjusted to a concentration of 50% and charged in a kneader. While keeping the solution temperature at 35° C., a 2% sodium content methanol solution in sodium hydroxide was added to the vinyl acetate structure in the copolymer. Saponification was carried out by adding the units and the 3,4-diacetoxy-1-butene structural unit at a ratio of 9 mmol per 1 mol of the total amount. As the saponification progressed and the saponified product was deposited and became particles, a 2% methanol solution was further added to 1 mol of the total amount of the vinyl acetate structural unit and the 3,4-diacetoxy-1-butene structural unit. An additional 4 mmol was added for saponification. Then, acetic acid for neutralization was added with 0.8 equivalent of sodium hydroxide, filtered, washed well with methanol, and dried in a hot air dryer to obtain 1,2-diol-containing PVA resin (1). Got
得られた1,2−ジオール含有PVA系樹脂(1)のケン化度は、樹脂中の残存酢酸ビニルおよび3,4−ジアセトキシ−1−ブテンの構造単位の加水分解に要するアルカリ消費量にて分析したところ、87モル%であった。また、平均重合度は、JIS K6726に準じて分析を行ったところ、350であった。そして、融点を示差熱分析装置DSCで測定したところ177℃であった。
また、前記式(1)で表される1,2−ジオール構造単位の含有量は、1H−NMR(300MHzプロトンNMR、d6−DMSO溶液、内部標準物質;テトラメチルシラン、50℃)にて測定した積分値より算出したところ、3モル%であった。
The degree of saponification of the obtained 1,2-diol-containing PVA-based resin (1) depends on the amount of alkali consumption required for hydrolysis of residual vinyl acetate and 3,4-diacetoxy-1-butene structural units in the resin. When analyzed, it was 87 mol %. The average degree of polymerization was 350 when analyzed according to JIS K6726. Then, the melting point was measured by a differential thermal analyzer DSC and found to be 177° C.
The content of the 1,2-diol structural unit represented by the formula (1) is determined by 1 H-NMR (300 MHz proton NMR, d6-DMSO solution, internal standard substance; tetramethylsilane, 50° C.). It was 3 mol% when calculated from the measured integral value.
(ii)サポート材の製造
上記1,2−ジオール含有PVA系樹脂(1)66.5部と、シリカ(東ソーシリカ社製 NS−P:BET比表面積220m2/g、一次粒子径15nm)5部と、ブロック共重合体(c)としてカルボン酸基を有するスチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体(SEBS)(旭化成社製「タフテックM1911」、酸価2mgCH3ONa/g、重量平均分子量20万)28.5部をドライブレンドした後、これを二軸押出機に供給し、下記条件で溶融混練し、直径1.75mmのストランド状に押出して、ベルト上で空冷し、リールに巻き取り、サポート材(フィラメント)を得た。そのサポート材(フィラメント)について、下記の評価(平衡吸湿率、造形物の形状安定性)を行った。その結果を後記の表1に示す。
(Ii) Production of Support Material 66.5 parts of the 1,2-diol-containing PVA-based resin (1) and silica (NS-P: BET specific surface area 220 m 2 /g, primary particle diameter 15 nm manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) 5 Parts and a styrene/ethylene/butylene block copolymer (SEBS) having a carboxylic acid group as a block copolymer (c) (“Tuftec M1911” manufactured by Asahi Kasei Corporation, acid value 2 mg CH 3 ONa/g, weight average molecular weight 200,000). ) After dry blending 28.5 parts, this is fed to a twin-screw extruder, melt-kneaded under the following conditions, extruded into a strand having a diameter of 1.75 mm, air-cooled on a belt and wound on a reel, A support material (filament) was obtained. The support materials (filaments) were evaluated as follows (equilibrium moisture absorption rate, shape stability of the shaped article). The results are shown in Table 1 below.
〔製造条件〕
押出機:テクノベル社製 15mmφ L/D=60
押出温度(℃):C1/C2/C3/C4/C5/C6/C7/C8/D=150/170/180/190/200/210/220/220/220
回転数:200rpm
吐出量:1.5kg/時
[Manufacturing conditions]
Extruder: Techno Bell 15mmφ L/D=60
Extrusion temperature (° C.): C1/C2/C3/C4/C5/C6/C7/C8/D=150/170/180/190/200/210/220/220/220
Rotation speed: 200 rpm
Discharge rate: 1.5 kg/hour
(iii)サポート材の評価
〔平衡吸湿率〕
上記サポート材(フィラメント)を、長さ2mm(約3g)にカットし、アルミカップに入れ、50℃×90%RHの雰囲気下に放置し、経時的に重量増加分を測定した。そして、重量変化がなくなり、重量が一定になった時の吸湿率を測定した。
(Iii) Evaluation of support material [equilibrium moisture absorption rate]
The support material (filament) was cut into a length of 2 mm (about 3 g), placed in an aluminum cup and left in an atmosphere of 50° C.×90% RH, and the weight increase was measured with time. Then, the moisture absorption rate when the weight change disappeared and the weight became constant was measured.
〔造形物の形状安定性〕
3Dプリンター(Ninjabot社製 FDM−200HW−X)に上記で得られたサポート材(フィラメント)をセットし、縦2cm×横2cm×高さ2cmの立方体を造形した。得られた立方体の角度および一辺の長さ(合計4カ所)を各々測定して、以下の基準で評価した。
<合格範囲>
角:90°±1°
一辺(縦、横、高さにおける各々の長さ):2cm±0.5mm
<評価基準>
A:4カ所とも合格範囲に適合。
B:3カ所が合格範囲に適合。
C:2カ所が合格範囲に適合。
D:1カ所のみ合格範囲に適合。
[Shape stability of shaped objects]
The support material (filament) obtained above was set in a 3D printer (FDM-200HW-X manufactured by Ninjabot), and a cube having a length of 2 cm, a width of 2 cm, and a height of 2 cm was formed. The angle and the length of one side (total of 4 places) of the obtained cube were measured and evaluated according to the following criteria.
<Pass range>
Angle: 90°±1°
One side (length, width, height in each height): 2 cm ± 0.5 mm
<Evaluation criteria>
A: All four locations meet the pass range.
B: 3 places meet the pass range.
C: Two places meet the pass range.
D: Only one place meets the pass range.
〔実施例2〕
(i)1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)の製造
還流冷却器、滴下漏斗、撹拌機を備えた反応缶に、酢酸ビニル85g(全体の10%を初期仕込み)、メタノール460g、及び3,4−ジアセトキシ−1−ブテン13.6g(7.2モル%対仕込み酢酸ビニル)を仕込み、アゾビスイソブチロニトリルを0.2モル%(対仕込み酢酸ビニル)投入し、撹拌しながら窒素気流下で温度を上昇させ、重合を開始した。さらに、重合開始0.5時間後に酢酸ビニル(全体の90%)を8時間滴下(滴下速度95.6g/hr)。重合開始から2.5時間目と4.5時間目にアゾビスイソブチロニトリルを0.1モル%ずつ追加し、酢酸ビニルの重合率が85%となった時点で、m−ジニトロベンゼンを所定量添加して重合を終了し、続いて、メタノール蒸気を吹き込みつつ蒸留することで未反応の酢酸ビニルモノマーを系外に除去し共重合体のメタノール溶液を得た。
[Example 2]
(I) Production of 1,2-diol-containing PVA-based resin (2) In a reaction can equipped with a reflux condenser, a dropping funnel, and a stirrer, 85 g of vinyl acetate (initially charged 10% of the whole), 460 g of methanol, and Charge 3,3.6-diacetoxy-1-butene 13.6 g (7.2 mol% to charged vinyl acetate), add azobisisobutyronitrile 0.2 mol% (to charged vinyl acetate) and stir. The temperature was raised under a nitrogen stream to start the polymerization. Furthermore, 0.5 hour after the initiation of the polymerization, vinyl acetate (90% of the whole) was added dropwise for 8 hours (dropping rate 95.6 g/hr). Azobisisobutyronitrile was added by 0.1 mol% at 2.5 hours and 4.5 hours after the initiation of polymerization, and m-dinitrobenzene was added at the time when the polymerization rate of vinyl acetate reached 85%. A predetermined amount was added to complete the polymerization, and subsequently, unreacted vinyl acetate monomer was removed out of the system by distillation while blowing in methanol vapor to obtain a methanol solution of the copolymer.
ついで、上記溶液をメタノールで希釈し、濃度50%に調整してニーダーに仕込み、溶液温度を35℃に保ちながら、水酸化ナトリウム中のナトリウム分2%メタノール溶液を共重合体中の酢酸ビニル構造単位及び3,4−ジアセトキシ−1−ブテン構造単位の合計量1モルに対して9ミリモルとなる割合で加えてケン化を行った。ケン化が進行すると共にケン化物が析出し、粒子状となった時点で、さらに2%メタノール溶液を酢酸ビニル構造単位及び3,4−ジアセトキシ−1−ブテン構造単位の合計量1モルに対して4ミリモル追加しケン化を行った。その後、中和用の酢酸を水酸化ナトリウムの0.8当量を添加し、濾別し、メタノールでよく洗浄して熱風乾燥機中で乾燥し、1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)を得た。 Then, the above solution was diluted with methanol and adjusted to a concentration of 50% and charged in a kneader. While keeping the solution temperature at 35° C., a 2% sodium content methanol solution in sodium hydroxide was added to the vinyl acetate structure in the copolymer. Saponification was carried out by adding the units and the 3,4-diacetoxy-1-butene structural unit at a ratio of 9 mmol per 1 mol of the total amount. As the saponification progressed and the saponified product was deposited and became particles, a 2% methanol solution was further added to 1 mol of the total amount of the vinyl acetate structural unit and the 3,4-diacetoxy-1-butene structural unit. An additional 4 mmol was added for saponification. Then, acetic acid for neutralization was added with 0.8 equivalent of sodium hydroxide, filtered off, washed well with methanol and dried in a hot air drier to obtain 1,2-diol-containing PVA resin (2). Got
得られた1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)のケン化度は、樹脂中の残存酢酸ビニルおよび3,4−ジアセトキシ−1−ブテンの構造単位の加水分解に要するアルカリ消費量にて分析したところ、99モル%であった。また、平均重合度は、JIS K6726に準じて分析を行ったところ、390であった。そして、融点を示差熱分析装置DSCで測定したところ184℃であった。また、前記式(1)で表される1,2−ジオール構造単位の含有量は、1H−NMR(300MHzプロトンNMR、d6−DMSO溶液、内部標準物質;テトラメチルシラン、50℃)にて測定した積分値より算出したところ、7.2モル%であった。 The degree of saponification of the obtained 1,2-diol-containing PVA-based resin (2) depends on the amount of alkali consumed for hydrolysis of residual vinyl acetate and 3,4-diacetoxy-1-butene structural units in the resin. When analyzed, it was 99 mol %. The average degree of polymerization was 390 when analyzed in accordance with JIS K6726. Then, the melting point was measured by a differential thermal analyzer DSC, and it was 184° C. The content of the 1,2-diol structural unit represented by the formula (1) is determined by 1 H-NMR (300 MHz proton NMR, d6-DMSO solution, internal standard substance; tetramethylsilane, 50° C.). It was 7.2 mol% as calculated from the measured integral value.
(ii)サポート材の製造
上記1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)66.5部と、シリカ(東ソーシリカ社製 NS−P:BET比表面積220m2/g、一次粒子径15nm)5部と、ブロック共重合体(c)としてカルボン酸基を有するスチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体(SEBS)(旭化成社製「タフテックM1911」、酸価2mgCH3ONa/g)28.5部をドライブレンドした後、これを二軸押出機に供給し、上記実施例1と同じ条件で溶融混練し、直径1.75mmのストランド状に押出して、ベルト上で空冷し、リールに巻き取り、サポート材(フィラメント)を得た。そのサポート材(フィラメント)について、上記実施例1と同様にして評価(平衡吸湿率、造形物の形状安定性)を行った。その結果を後記の表1に示す。
(Ii) Production of Support Material 66.5 parts of the 1,2-diol-containing PVA-based resin (2) and silica (NS-P:BET specific surface area 220 m 2 /g, primary particle diameter 15 nm manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) 5 And 28.5 parts of a styrene/ethylene/butylene block copolymer (SEBS) having a carboxylic acid group as a block copolymer (c) (“Tuftec M1911” manufactured by Asahi Kasei Co., acid value 2 mg CH 3 ONa/g). After dry-blending, this was fed to a twin-screw extruder, melt-kneaded under the same conditions as in Example 1 above, extruded into a strand having a diameter of 1.75 mm, air-cooled on a belt, wound on a reel, and supported. A material (filament) was obtained. The support material (filament) was evaluated in the same manner as in Example 1 above (equilibrium moisture absorption rate, shape stability of the shaped article). The results are shown in Table 1 below.
〔実施例3〕
(ii)サポート材の製造
実施例2で作製した1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)95部と、シリカ(東ソーシリカ社製 NS−P:BET比表面積220m2/g、一次粒子径15nm)5部をドライブレンドした後、これを二軸押出機に供給し、上記実施例1と同じ条件で溶融混練し、直径1.75mmのストランド状に押出して、ベルト上で空冷し、リールに巻き取り、サポート材(フィラメント)を得た。そのサポート材(フィラメント)について、上記実施例1と同様にして評価(平衡吸湿率、造形物の形状安定性)を行った。その結果を後記の表1に示す。
[Example 3]
(Ii) Production of Support Material 95 parts of 1,2-diol-containing PVA-based resin (2) produced in Example 2 and silica (NS-P: Tosoh Silica NS-P:BET specific surface area 220 m 2 /g, primary particle diameter) (15 nm) 5 parts after dry blending, this was fed to a twin-screw extruder, melt-kneaded under the same conditions as in Example 1 above, extruded into a strand having a diameter of 1.75 mm, air-cooled on a belt, and reeled. The support material (filament) was taken up. The support material (filament) was evaluated in the same manner as in Example 1 above (equilibrium moisture absorption rate, shape stability of the shaped article). The results are shown in Table 1 below.
〔実施例4〕
(ii)サポート材の製造
実施例2で作製した1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)69.9部と、シリカ(東ソーシリカ社製 NS−P:BET比表面積220m2/g、一次粒子径15nm)0.1部と、ブロック共重合体(c)としてカルボン酸基を有するスチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体(SEBS)(旭化成社製「タフテックM1911」、酸価2mgCH3ONa/g)29.9部をドライブレンドした後、これを二軸押出機に供給し、上記実施例1と同じ条件で溶融混練し、直径1.75mmのストランド状に押出して、ベルト上で空冷し、リールに巻き取り、サポート材(フィラメント)を得た。そのサポート材(フィラメント)について、上記実施例1と同様にして評価(平衡吸湿率、造形物の形状安定性)を行った。その結果を後記の表1に示す。
[Example 4]
(Ii) Production of Support Material 69.9 parts of 1,2-diol-containing PVA-based resin (2) produced in Example 2 and silica (NS-P: BET specific surface area 220 m 2 /g, manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd., primary) Styrene/ethylene/butylene block copolymer (SEBS) having a carboxylic acid group as a block copolymer (c) (0.1 part, particle diameter 15 nm) (“Tuftec M1911” manufactured by Asahi Kasei Corporation, acid value 2 mg CH 3 ONa/ g) After dry blending 29.9 parts, this was fed to a twin-screw extruder, melt-kneaded under the same conditions as in Example 1 above, extruded into a strand having a diameter of 1.75 mm, and air-cooled on a belt. Then, it was wound on a reel to obtain a support material (filament). The support material (filament) was evaluated in the same manner as in Example 1 above (equilibrium moisture absorption rate, shape stability of the shaped article). The results are shown in Table 1 below.
〔実施例5〕
(ii)サポート材の製造
実施例2で作製した1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)63部と、シリカ(東ソーシリカ社製 NS−P:BET比表面積220m2/g、一次粒子径15nm)10部と、ブロック共重合体(c)としてカルボン酸基を有するスチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体(SEBS)(旭化成社製「タフテックM1911」、酸価2mgCH3ONa/g)27部をドライブレンドした後、これを二軸押出機に供給し、上記実施例1と同じ条件で溶融混練し、直径1.75mmのストランド状に押出して、ベルト上で空冷し、リールに巻き取り、サポート材(フィラメント)を得た。そのサポート材(フィラメント)について、上記実施例1と同様にして評価(平衡吸湿率、造形物の形状安定性)を行った。その結果を後記の表1に示す。
[Example 5]
(Ii) Production of Support Material 63 parts of 1,2-diol-containing PVA-based resin (2) produced in Example 2 and silica (NS-P: Tosoh Silica NS-P:BET specific surface area 220 m 2 /g, primary particle diameter) 15 nm) 10 parts and 27 parts of a styrene/ethylene/butylene block copolymer (SEBS) having a carboxylic acid group as a block copolymer (c) (“Tuftec M1911” manufactured by Asahi Kasei Corporation, acid value 2 mg CH 3 ONa/g). Was dry-blended, fed to a twin-screw extruder, melt-kneaded under the same conditions as in Example 1 above, extruded into a strand having a diameter of 1.75 mm, air-cooled on a belt and wound on a reel, A support material (filament) was obtained. The support material (filament) was evaluated in the same manner as in Example 1 above (equilibrium moisture absorption rate, shape stability of the shaped article). The results are shown in Table 1 below.
〔実施例6〕
(ii)サポート材の製造
実施例2で作製した1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)85.5部と、シリカ(東ソーシリカ社製 NS−P:BET比表面積220m2/g、一次粒子径15nm)5部と、ブロック共重合体(c)としてカルボン酸基を有するスチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体(SEBS)(旭化成社製「タフテックM1911」、酸価2mgCH3ONa/g)9.5部をドライブレンドした後、これを二軸押出機に供給し、上記実施例1と同じ条件で溶融混練し、直径1.75mmのストランド状に押出して、ベルト上で空冷し、リールに巻き取り、サポート材(フィラメント)を得た。そのサポート材(フィラメント)について、上記実施例1と同様にして評価(平衡吸湿率、造形物の形状安定性)を行った。その結果を後記の表1に示す。
[Example 6]
(Ii) Production of Support Material 85.5 parts of 1,2-diol-containing PVA-based resin (2) produced in Example 2 and silica (NS-P:BET specific surface area 220 m 2 /g, manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd., primary) Styrene/ethylene/butylene block copolymer (SEBS) having 5 parts of a particle diameter of 15 nm) and a carboxylic acid group as a block copolymer (c) (“Tuftec M1911” manufactured by Asahi Kasei Corporation, acid value 2 mg CH 3 ONa/g) After dry blending 9.5 parts, this was fed to a twin-screw extruder, melt-kneaded under the same conditions as in Example 1 above, extruded into a strand having a diameter of 1.75 mm, air-cooled on a belt, and reeled. The support material (filament) was taken up. The support material (filament) was evaluated in the same manner as in Example 1 above (equilibrium moisture absorption rate, shape stability of the shaped article). The results are shown in Table 1 below.
〔実施例7〕
(ii)サポート材の製造
実施例2で作製した1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)57部と、シリカ(東ソーシリカ社製 NS−P:BET比表面積220m2/g、一次粒子径15nm)5部と、ブロック共重合体(c)としてカルボン酸基を有するスチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体(SEBS)(旭化成社製「タフテックM1911」、酸価2mgCH3ONa/g)38部をドライブレンドした後、これを二軸押出機に供給し、上記実施例1と同じ条件で溶融混練し、直径1.75mmのストランド状に押出して、ベルト上で空冷し、リールに巻き取り、サポート材(フィラメント)を得た。そのサポート材(フィラメント)について、上記実施例1と同様にして評価(平衡吸湿率、造形物の形状安定性)を行った。その結果を後記の表1に示す。
[Example 7]
(Ii) Production of Support Material 57 parts of 1,2-diol-containing PVA-based resin (2) produced in Example 2 and silica (NS-P: Tosoh Silica NS-P:BET specific surface area 220 m 2 /g, primary particle diameter) 15 nm) and 38 parts of a styrene/ethylene/butylene block copolymer (SEBS) having a carboxylic acid group as a block copolymer (c) (“Tuftec M1911” manufactured by Asahi Kasei Corporation, acid value 2 mg CH 3 ONa/g). Was dry-blended, fed to a twin-screw extruder, melt-kneaded under the same conditions as in Example 1 above, extruded into a strand having a diameter of 1.75 mm, air-cooled on a belt and wound on a reel, A support material (filament) was obtained. The support material (filament) was evaluated in the same manner as in Example 1 above (equilibrium moisture absorption rate, shape stability of the shaped article). The results are shown in Table 1 below.
〔実施例8〕
(ii)サポート材の製造
実施例2で作製した1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)66.5部と、シリカ(東ソーシリカ社製 E―220A:BET比表面積160m2/g、一次粒子径30nm)5部と、ブロック共重合体(c)としてカルボン酸基を有するスチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体(SEBS)(旭化成社製「タフテックM1911」、酸価2mgCH3ONa/g)28.5部をドライブレンドした後、これを二軸押出機に供給し、上記実施例1と同じ条件で溶融混練し、直径1.75mmのストランド状に押出して、ベルト上で空冷し、リールに巻き取り、サポート材(フィラメント)を得た。そのサポート材(フィラメント)について、上記実施例1と同様にして評価(平衡吸湿率、造形物の形状安定性)を行った。その結果を後記の表1に示す。
[Example 8]
(Ii) Production of Support Material 66.5 parts of 1,2-diol-containing PVA resin (2) produced in Example 2 and silica (E-220A manufactured by Tosoh Silica Corporation: BET specific surface area 160 m 2 /g, primary) Styrene/ethylene/butylene block copolymer (SEBS) having a carboxylic acid group as a block copolymer (c) (SEA) (“Tuftec M1911” manufactured by Asahi Kasei Corporation, acid value 2 mg CH3ONa/g). After dry-blending 5 parts, this was fed to a twin-screw extruder, melt-kneaded under the same conditions as in Example 1 above, extruded into a strand having a diameter of 1.75 mm, air-cooled on a belt, and wound on a reel. Then, a support material (filament) was obtained. The support material (filament) was evaluated in the same manner as in Example 1 above (equilibrium moisture absorption rate, shape stability of the shaped article). The results are shown in Table 1 below.
〔実施例9〕
(ii)サポート材の製造
実施例2で作製した1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)66.5部と、シリカ(東ソーシリカ社製 AZ204:BET比表面積250m2/g、一次粒子径17nm)5部と、ブロック共重合体(c)としてカルボン酸基を有するスチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体(SEBS)(旭化成社製「タフテックM1911」、酸価2mgCH3ONa/g)28.5部をドライブレンドした後、これを二軸押出機に供給し、上記実施例1と同じ条件で溶融混練し、直径1.75mmのストランド状に押出して、ベルト上で空冷し、リールに巻き取り、サポート材(フィラメント)を得た。そのサポート材(フィラメント)について、上記実施例1と同様にして評価(平衡吸湿率、造形物の形状安定性)を行った。その結果を後記の表1に示す。
[Example 9]
(Ii) Manufacture of Support Material 66.5 parts of 1,2-diol-containing PVA-based resin (2) prepared in Example 2 and silica (AZ204 manufactured by Tosoh Silica Corporation: BET specific surface area 250 m 2 /g, primary particle diameter) 17 parts) and 5 parts of styrene/ethylene/butylene block copolymer (SEBS) having a carboxylic acid group as the block copolymer (c) (“Tuftec M1911” manufactured by Asahi Kasei Corporation, acid value 2 mg CH 3 ONa/g) 28. After dry-blending 5 parts, this was fed to a twin-screw extruder, melt-kneaded under the same conditions as in Example 1 above, extruded into a strand having a diameter of 1.75 mm, air-cooled on a belt, and wound on a reel. Then, a support material (filament) was obtained. The support material (filament) was evaluated in the same manner as in Example 1 above (equilibrium moisture absorption rate, shape stability of the shaped article). The results are shown in Table 1 below.
〔比較例1〕
(i)PVA系樹脂の製造
還流冷却器、滴下漏斗、撹拌機を備えた反応容器に、酢酸ビニル100部、メタノール100部を仕込み、アゾビスイソブチロニトリルを0.15モル%(対仕込み酢酸ビニル)投入し、撹拌しながら窒素気流下で温度を上昇させ、重合を開始した。さらに、重合開始5時間後にアゾビスイソブチロニトリルを0.05モル%追加し、酢酸ビニルの重合率が85%となった時点で、m−ジニトロベンゼンを所定量添加して重合を終了し、続いて、メタノール蒸気を吹き込みつつ蒸留することで未反応の酢酸ビニルモノマーを系外に除去し共重合体のメタノール溶液を得た。
[Comparative Example 1]
(I) Production of PVA-based resin In a reaction vessel equipped with a reflux condenser, a dropping funnel, and a stirrer, 100 parts of vinyl acetate and 100 parts of methanol were charged, and 0.15 mol% of azobisisobutyronitrile (pair charge) (Vinyl acetate) was added, and the temperature was raised under a nitrogen stream while stirring to start polymerization. Further, after 5 hours from the initiation of polymerization, 0.05 mol% of azobisisobutyronitrile was added, and when the polymerization rate of vinyl acetate reached 85%, a predetermined amount of m-dinitrobenzene was added to terminate the polymerization. Then, the unreacted vinyl acetate monomer was removed out of the system by distillation while blowing methanol vapor to obtain a methanol solution of the copolymer.
ついで、上記溶液をメタノールで希釈し、濃度50%に調整してニーダーに仕込み、溶液温度を35℃に保ちながら、ナトリウム分濃度が2%の水酸化ナトリウムのメタノール溶液を共重合体中の酢酸ビニル構造単位1モルに対して水酸化ナトリウム4.3ミリモルとなる割合で加えてケン化を行った。ケン化が進行すると共にケン化物が析出し、粒子状となった時点で、中和用の酢酸を加えた水酸化ナトリウムの1.0当量を添加し、濾別し、メタノールでよく洗浄して熱風乾燥機中で乾燥し、PVA系樹脂を得た。 Then, the above solution was diluted with methanol and adjusted to a concentration of 50% and charged in a kneader. While maintaining the solution temperature at 35° C., a methanol solution of sodium hydroxide having a sodium content concentration of 2% was added to acetic acid in the copolymer. Saponification was carried out by adding sodium hydroxide at a ratio of 4.3 mmol to 1 mol of vinyl structural unit. As the saponification progressed and the saponified product precipitated and became particulate, 1.0 equivalent of sodium hydroxide to which acetic acid for neutralization was added was added, filtered and washed thoroughly with methanol. It was dried in a hot air dryer to obtain a PVA resin.
得られたPVA系樹脂のケン化度は、残存酢酸ビニルに要するアルカリ消費量で分析を行ったところ88モル%であった。また平均重合度は、JIS K6726に準拠して分析を行ったところ500であった。 The saponification degree of the obtained PVA-based resin was 88 mol% when analyzed by the amount of alkali consumption required for residual vinyl acetate. The average degree of polymerization was 500 when analyzed in accordance with JIS K6726.
(ii)サポート材の製造
上記PVA系樹脂100部を二軸押出機に供給し、上記実施例1と同じ条件で溶融混練し、直径1.75mmのストランド状に押出して、ベルト上で空冷し、リールに巻き取り、サポート材(フィラメント)を得た。そのサポート材(フィラメント)について、上記実施例1と同様にして評価(平衡吸湿率、造形物の形状安定性)を行った。その結果を後記の表1に示す。
(Ii) Production of Support Material 100 parts of the PVA-based resin was supplied to a twin-screw extruder, melt-kneaded under the same conditions as in Example 1 above, extruded into a strand having a diameter of 1.75 mm, and air-cooled on a belt. Then, it was wound on a reel to obtain a support material (filament). The support material (filament) was evaluated in the same manner as in Example 1 above (equilibrium moisture absorption rate, shape stability of the shaped article). The results are shown in Table 1 below.
〔比較例2〕
比較例1で作製したPVA系樹脂に代えて、実施例2で作製した1,2−ジオール含有PVA系樹脂(2)を用いた以外は、比較例1と同様にしてサポート材(フィラメント)を作製した。そのサポート材(フィラメント)について、上記実施例1と同様にして評価(平衡吸湿率、造形物の形状安定性)を行った。その結果を後記の表1に示す。
[Comparative Example 2]
A support material (filament) was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the 1,2-diol-containing PVA resin (2) produced in Example 2 was used instead of the PVA resin produced in Comparative Example 1. It was made. The support material (filament) was evaluated in the same manner as in Example 1 above (equilibrium moisture absorption rate, shape stability of the shaped article). The results are shown in Table 1 below.
上記結果から明らかなように、PVA系樹脂(a)とともに特定のシリカ(b)を含有してなる実施例品は、平衡吸湿率が40%以下であり、低吸湿性に優れていることがわかる。また、造形物の形状安定性評価に関しても、良好な結果が得られた。特に、PVA系樹脂(a)および特定のシリカ(b)に加えて、特定のブロック共重合体(c)を含有してなる実施例1,2,4,5,7,8,9品は、平衡吸湿率が30%以下であり、低吸湿性に一層優れたものが得られたことがわかる。これに対して、特定のシリカ(b)を用いなかった比較例品は、いずれも平衡吸湿率が40%を超えて高いものであった。また、造形物の形状安定性評価に関しても、実施例に比べて劣る結果となった。 As is clear from the above results, the example product containing the PVA-based resin (a) and the specific silica (b) has an equilibrium moisture absorption rate of 40% or less, and is excellent in low hygroscopicity. Recognize. In addition, good results were obtained regarding the evaluation of the shape stability of the molded article. In particular, the products of Examples 1, 2, 4, 5, 7, 8, 9 containing the specific block copolymer (c) in addition to the PVA-based resin (a) and the specific silica (b) are It can be seen that the equilibrium moisture absorption rate was 30% or less, and that the one having further excellent low hygroscopicity was obtained. On the other hand, the comparative example products which did not use the specific silica (b) had a high equilibrium moisture absorption rate of more than 40%. In addition, the evaluation of the shape stability of the modeled product was inferior to that of the example.
本発明の積層造形用サポート材は、低吸湿性に優れており、熱溶融積層法による造形時のサポート材として好適に用いることができる。 The support material for layered modeling of the present invention is excellent in low hygroscopicity, and can be suitably used as a support material at the time of modeling by the hot melt lamination method.
Claims (6)
シリカ(b)の含有量が、ポリビニルアルコール系樹脂(a)100重量部に対して、0.1〜15重量部であり、
ポリビニルアルコール系樹脂(a)の含有量が、サポート材全体の45〜95重量%、
シリカ(b)の含有量が、サポート材全体の0.1〜10重量%であることを特徴とする積層造形用サポート材。 Contains a polyvinyl alcohol-based resin (a) and silica (b) having a BET specific surface area of 15 to 350 m 2 /g ,
The content of silica (b) is 0.1 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyvinyl alcohol resin (a),
The content of the polyvinyl alcohol resin (a) is 45 to 95% by weight of the whole support material,
The content of the silica (b) is layered manufacturing for support material, wherein from 0.1 to 10 wt% der Rukoto the overall support material.
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