JP6537250B2 - ポリ乳酸系モノフィラメント - Google Patents
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(1)D体含有量が3モル%以下であるポリ乳酸樹脂を主成分とするポリ乳酸系樹脂組成物で構成される直径が1mm以上のモノフィラメントであって、複屈折率が5×10−3以上であり、かつDSC曲線における吸熱ピーク温度(A)が150〜180℃であり、吸熱ピーク温度(A)とベースラインとDSC曲線における低温側の傾きが最大である接線との交点の温度(B)との差〔(A)−(B)〕が10℃以内であることを特徴とするポリ乳酸系モノフィラメント。
なお、DSC曲線は以下のようにして測定するものである。
測定条件:ポリ乳酸系モノフィラメントを長さ方向に対して垂直に切断してチップ状にしたものを試料とし、示差走査熱量計(DSC)を用い、試料(2g)を40℃から250℃まで10℃/分で昇温させて測定する。DSC曲線における吸熱ピークの温度を吸熱ピーク温度(A)とし、ベースラインとDSC曲線における低温側の傾きが最大である接線との交点の温度を交点の温度(B)とする。
(2)熱溶解積層法による3Dプリンターの造形材料に用いられる、(1)記載のポリ乳酸系モノフィラメント。
本発明におけるポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸樹脂を主成分とするものである。そして、本発明におけるポリ乳酸樹脂としては、ポリ(L−乳酸)、ポリ(D−乳酸)、およびこれらの混合物または共重合体を用いることができるが、ポリ(L−乳酸)を主体とするものであって、D体含有量が3モル%以下のものであることが必要である。中でもポリ乳酸樹脂はD体含有量が2モル%以下であることが好ましく、さらには1.5モル%以下であることが好ましい。
ベースラインとDSC曲線における低温側の傾きが最大である接線との交点の温度(B)は、熱を受けた際に溶け始める溶融開始温度を示すものである。吸熱ピーク温度(A)と交点の温度(B)との差は10℃以内であるが、中でも8℃以内であることが好ましく、さらには5℃以内である。
まず、ポリ乳酸樹脂組成物を常法によって紡糸速度5〜30m/分で溶融紡出し、未延伸モノフィラメントを得る。この際の紡糸温度は190℃〜230℃とするのが適当であり、紡糸温度が低すぎると完全に溶融させることが困難となり、高すぎるとポリマーの熱分解が起こるので好ましくない。
紡出された糸条を0〜100℃、好ましくは20〜80℃の液浴中で冷却固化する。冷却温度が低すぎると温度管理が困難であるとともに作業性が悪くなり、高すぎると冷却固化が不完全となるので好ましくない。冷却固化した未延伸モノフィラメントを一旦巻き取ることなく延伸する。このとき、ローラ間に非接触の乾熱ヒーターを設置し、170〜250℃で熱処理を行いながら、2〜5倍の延伸倍率で延伸を施す。さらに延伸を施す必要がある場合は、同様の設備を有するローラ間で同様の熱処理を施しながら第二段目や第三段目の延伸を行う。そして、延伸の後、ローラ間に非接触の乾熱ヒーターを設置し、130〜200℃で熱処理を行いながら、弛緩熱処理(延伸倍率は0.9〜0.99倍)を施す。
(1)ポリ乳酸樹脂のD体含有量
ポリ乳酸樹脂を0.3g秤量し、1N−水酸化カリウム/メタノール溶液6mlに加え、65℃にて充分撹拌した。次いで、硫酸450μlを加えて、65℃にて撹拌し、ポリ乳酸樹脂を分解、メチルエステル化し、サンプルとして5mlを計り取った。このサンプルに純水3ml、および、塩化メチレン13mlを混合して振り混ぜた。静置分離後、下部の有機層を約1.5ml採取し、孔径0.45μmのHPLC用ディスクフィルターでろ過後、HewletPackard社製HP−6890SeriesGCsystemを用いてガスクロマトグラフィー測定した。乳酸メチルエステルの全ピーク面積に占めるD−乳酸メチルエステルのピーク面積の割合(%)を算出し、これをポリ乳酸樹脂のD体含有量(モル%)とした。
(2)モノフィラメントの直径
得られたモノフィラメントより10mの試料を取り出し、マイクロメーターでランダムに20点測定した平均値を用いた。小数点以下第4位まで測定し、平均値を算出、四捨五入で小数点以下第3位にまとめた。
(3)真円率
得られたモノフィラメントより10mの試料を取り出し、ランダムに20点を選び出し、マイクロメーターで1点につき長径と短径を測定して、真円率=長径/短径を算出した(小数点以下第4位まで求めた)。そして、20点の平均値を算出した(小数点以下第5位を四捨五入して小数点以下第4位にまとめた)。
(4)複屈折率
上記の方法により測定し、n数10の平均値とした。
(5)吸熱ピーク温度(A)、交点の温度(B)、(A)と(B)の差
上記の方法により測定した。
(6)耐加水分解性
得られたモノフィラメントより5mの試料を取り出し、温度50℃、湿度99%の環境下で20日放置した後、フィラメントを一定方向に一回180°の角度で手で折り曲げた。この時、延性破壊による局部的な白濁が生じたのみで切断しなかったものについては合格(○)、脆性破壊により切断してしまったものについては不合格(×)とした。
(ポリ乳酸樹脂)
A−1:ネイチャーワークス社製の6201D・・D体含有量1.4モル%
A−2:ネイチャーワークス社製の6100D・・D体含有量0.5モル%
A−3:ネイチャーワークス社製の4042D・・D体含有量4モル%
ポリ乳酸樹脂A−1をエクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、紡糸温度200℃で溶融し、直径5mmの紡糸孔を1孔有する丸断面形状の口金から吐出した。なお、このときの吐出量は、延伸後の糸径が1.75mmになるように調整した。引き続き50℃の液浴中で冷却固化して20m/分の速度で引き取り、未延伸糸を得た。未延伸糸を一旦巻取ることなく専用スポンジで水分を拭き取った後、ローラ間に設置された非接触型乾熱ヒーターにて230℃で熱処理を施しながら、4.09倍に延伸した。この後、同様にローラ間に設置された非接触型乾熱ヒーターにて、150℃で熱処理を施しながら延伸倍率0.98倍で弛緩熱処理を施して、モノフィラメントを得た。
延伸倍率を表1に示すものに変更した以外は、実施例1と同様に行い、モノフィラメントを得た。
ポリ乳酸樹脂を表1に示すものに変更した以外は、実施例1と同様に行い、モノフィラメントを得た。
実施例1と同様にして未延伸糸を得た後、未延伸糸を一旦巻取ることなく専用スポンジで水分を拭き取った後、ローラ間に95℃の水浴を設置して、水浴中で熱処理を行いながら、4.09倍に延伸した。それ以外は実施例1と同様に行ったが、延伸時に糸切れが多発してモノフィラメントを得ることができなかった。
実施例1と同様にして未延伸糸を得た後、未延伸糸を一旦巻取ることなく専用スポンジで水分を拭き取った後、ローラ間に95℃の水浴を設置して、水浴中で熱処理を行いながら、2.00倍に延伸した。それ以外は実施例1と同様に行い、モノフィラメントを得た。
Claims (2)
- D体含有量が3モル%以下であるポリ乳酸樹脂を主成分とするポリ乳酸系樹脂組成物で構成される直径が1mm以上のモノフィラメントであって、複屈折率が5×10−3以上であり、かつDSC曲線における吸熱ピーク温度(A)が150〜180℃であり、吸熱ピーク温度(A)とベースラインとDSC曲線における低温側の傾きが最大である接線との交点の温度(B)との差〔(A)−(B)〕が10℃以内であることを特徴とするポリ乳酸系モノフィラメント。
なお、DSC曲線は以下のようにして測定するものである。
測定条件:ポリ乳酸系モノフィラメントを長さ方向に対して垂直に切断してチップ状にしたものを試料とし、示差走査熱量計(DSC)を用い、試料(2g)を40℃から250℃まで10℃/分で昇温させて測定する。DSC曲線における吸熱ピークの温度を吸熱ピーク温度(A)とし、ベースラインとDSC曲線における低温側の傾きが最大である接線との交点の温度を交点の温度(B)とする。 - 熱溶解積層法による3Dプリンターの造形材料に用いられる、請求項1記載のポリ乳酸系モノフィラメント。
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JP2014230807A JP6537250B2 (ja) | 2014-11-13 | 2014-11-13 | ポリ乳酸系モノフィラメント |
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