JP7762010B2 - Photocurable composition and cured product thereof - Google Patents
Photocurable composition and cured product thereofInfo
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Description
本発明は光硬化性組成物及び該組成物を用いてロストワックス鋳造法で使用する消失モデル用の硬化物を製造する方法に関する。 The present invention relates to a photocurable composition and a method for producing a cured product using the composition for use in lost-wax casting.
近年、金型等を作製することなく目的とする立体造形物を良好な寸法精度で製造し得ることから、三次元データに基づいて光硬化性材料から立体物を造形する付加造形技術が広く採用されるようになっている。 In recent years, additive manufacturing technology, which creates three-dimensional objects from photocurable materials based on three-dimensional data, has become widely adopted, as it allows for the production of desired three-dimensional objects with good dimensional accuracy without the need to create molds or other tools.
付加造形技術を用いて光硬化性材料から立体物を造形する方法(光学的立体造形法)は、以下の手順で造形されるのが一般的である。容器に入れた光硬化性材料の液面に所望のパターンが得られるようにコンピューターで制御された紫外線レーザーを選択的に照射して所定の厚みを硬化させ、硬化層を形成する。ついで、硬化層の上に液状の光硬化性材料を供給し、同様に紫外線レーザーを照射して光硬化性材料を所定の厚みで硬化させて硬化層を形成する。そしてこれらの工程を繰り返すことで立体造形物を作製する。 The method of creating three-dimensional objects from photocurable materials using additive modeling technology (photolithography) generally involves the following steps: A computer-controlled ultraviolet laser is selectively irradiated onto the liquid surface of a container of photocurable material to obtain the desired pattern, hardening the material to a predetermined thickness and forming a hardened layer. Liquid photocurable material is then supplied onto the hardened layer, and similarly irradiated with an ultraviolet laser to harden the photocurable material to a predetermined thickness, forming a hardened layer. These steps are then repeated to create a three-dimensional object.
硬化層の上に供給された液状の光硬化性材料の、巻き込まれた泡の消泡性や液面の平滑性を改善するために、光学的立体造形法に用いる材料の粘度はできる限り低いことが望ましい。また、光学的立体造形法を用いて、デザイン・プロトタイプ、建築モデルや医療用モデル等の各種モデルだけでなく、鋳造物を得るための消失モデル等も作成されている。これらの用途それぞれに求められる特性に応じて、樹脂材料の種類や調製の改良だけでなく機能性フィラーや色素等を添加する等、エネルギー線硬化型樹脂組成物の開発がすすめられている。 In order to improve the defoaming of trapped bubbles in the liquid photocurable material supplied on top of the curing layer and to improve the smoothness of the liquid surface, it is desirable for the viscosity of the material used in photolithography to be as low as possible. Furthermore, photolithography is used to create a variety of models, including design prototypes, architectural models, and medical models, as well as loss models for obtaining castings. Depending on the characteristics required for each of these applications, energy beam-curable resin compositions are being developed by improving the type and formulation of resin materials, as well as adding functional fillers and pigments.
特許文献1には、柔軟性を有し、曲げても割れることがない光造形品を得るためのモデル材用樹脂組成物、及び該モデル材用樹脂組成物を用いて造形される光造形品の製造方法が開示されている。特許文献1のモデル材用樹脂組成物では、硬化性樹脂組成物100重量部に対して、環状エーテル骨格を含む単官能モノマーが20~90重量部、多官能オリゴマーが5重量部以上、さらに、多官能モノマーを含まないもしくは15重量部以下含有する処方を選定している。 Patent Document 1 discloses a resin composition for modeling materials that can be used to obtain stereolithography products that are flexible and will not break even when bent, and a method for producing stereolithography products formed using the resin composition for modeling materials. The resin composition for modeling materials in Patent Document 1 uses a formulation that contains 20 to 90 parts by weight of a monofunctional monomer containing a cyclic ether skeleton, 5 or more parts by weight of a polyfunctional oligomer, and either no polyfunctional monomer or 15 or less parts by weight of the polyfunctional monomer, per 100 parts by weight of the curable resin composition.
特許文献2では、曲げ強度及び曲げ弾性率に優れ、さらには屈曲耐性を有し、引張強度及び伸び率にも優れる光硬化性組成物を提供している。具体的には、光硬化性組成物の重合性化合物として、1分子中に水酸基及びカルボキシ基を有さず2個の芳香環と2個の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有するジ(メタ)アクリルモノマーから選ばれる少なくとも1種であり重量平均分子量が400以上800以下であるジ(メタ)アクリルモノマーと、1分子中に少なくとも1個の環構造と、1個の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する(メタ)アクリルモノマーから選ばれる少なくとも1種であり重量平均分子量が130以上350以下である(メタ)アクリルモノマーを選定している。 Patent Document 2 provides a photocurable composition that exhibits excellent flexural strength and flexural modulus, as well as flexural resistance, and excellent tensile strength and elongation. Specifically, the polymerizable compounds selected for the photocurable composition include at least one di(meth)acrylic monomer having a weight-average molecular weight of 400 to 800 and no more than one di(meth)acrylic monomer that has no hydroxyl or carboxyl groups in one molecule, two aromatic rings, and two (meth)acryloyloxy groups, and at least one (meth)acrylic monomer having a weight-average molecular weight of 130 to 350 and no more than one (meth)acrylic monomer that has at least one ring structure and one (meth)acryloyloxy group in one molecule.
しかし、特許文献1では柔軟性を有する造形物を得ることを目的としているが、サイズの大きな造形物を作製した場合や造形物の形状によって、自重に耐えられずに歪んでしまうことが懸念される。さらに、特許文献2では分子量を規定したモノマーを使用することで曲げ強度及び曲げ弾性率に優れ、さらには屈曲耐性、引張強度及び伸び率にも優れる光硬化性組成物を提供している。しかし、硬化物のTgが高いため、消失モデルとして用いる場合には、その消失性の悪化が懸念される。 However, while Patent Document 1 aims to produce a flexible object, there is a concern that when a large object is produced or depending on the shape of the object, it may not be able to withstand its own weight and may become distorted. Furthermore, Patent Document 2 uses a monomer with a defined molecular weight to provide a photocurable composition that has excellent flexural strength and flexural modulus, as well as excellent flexural resistance, tensile strength, and elongation. However, because the Tg of the cured product is high, there is a concern that its disappearance may deteriorate when used as an elimination model.
本発明は、以上に述べた背景技術に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、熱膨張が小さく、高い弾性率及び一定の温度域での耐熱性を有する造形物を与える光硬化性組成物を提供し、かつ光酸発生剤を含まない光硬化性組成物を提供することである。 The present invention was made in consideration of the background art described above. It is an object of the present invention to provide a photocurable composition that produces a shaped object with low thermal expansion, a high elastic modulus, and heat resistance over a certain temperature range, and that does not contain a photoacid generator.
本発明の一態様は、分子量が150以上350未満の単官能(メタ)アクリレートと分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートからなる硬化性材料を含む光硬化性組成物であって、前記単官能(メタ)アクリレートの含有量が前記硬化性材料の80モル%以上90モル%以下であり、かつ前記単官能(メタ)アクリレートが三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレート及びエーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレートからなる、もしくは、前記単官能(メタ)アクリレートの含有量が硬化性材料の60モル%以上75モル%以下であり、かつ前記単官能(メタ)アクリレートが脂環式骨格を有しかつ第四級炭素も有する単官能(メタ)アクリレート及び炭素原子数15乃至20の分岐アルキル鎖構造を有する単官能(メタ)アクリレートからなることを特徴とする光硬化性組成物を提供する。 One aspect of the present invention provides a photocurable composition comprising a curable material consisting of a monofunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 150 or more but less than 350 and a bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more but less than 400, wherein the content of the monofunctional (meth)acrylate is 80 mol % or more but less than 90 mol % of the curable material, and the monofunctional (meth)acrylate consists of a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure and a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic structure with an ether bond; or the content of the monofunctional (meth)acrylate is 60 mol % or more but less than 75 mol % of the curable material, and the monofunctional (meth)acrylate consists of a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton and also having a quaternary carbon, and a monofunctional (meth)acrylate having a branched alkyl chain structure with 15 to 20 carbon atoms.
また、本発明の別の態様は、前記光硬化性組成物が重合してなる硬化物を提供する。
さらに、本発明の別の態様は、前記光硬化性組成物を重合させることを含む硬化物の製造方法を提供する。
Another aspect of the present invention provides a cured product obtained by polymerizing the photocurable composition.
Furthermore, another aspect of the present invention provides a method for producing a cured product, which comprises polymerizing the photocurable composition.
本発明の光硬化性組成物は、光学的立体造形法により硬化物を作製した消失モデルとするためのベース材料として好適である。また、本発明の硬化物の製造方法では、上記光硬化性組成物に、硬化物の造形に必要な光重合開始剤や光吸収剤を添加して重合することにより硬化物がえられることを特徴とする。
本発明の光硬化性組成物の硬化物は、消失モデル用の模型となることを特徴とする。
The photocurable composition of the present invention is suitable as a base material for a lost model produced by a three-dimensional optical modeling method. The method for producing a cured product of the present invention is characterized in that a photopolymerization initiator and a light absorber necessary for modeling the cured product are added to the photocurable composition, followed by polymerization to obtain a cured product.
The cured product of the photocurable composition of the present invention is characterized by its ability to serve as a model for a disappearing model.
本発明によれば、熱膨張が小さく、高い弾性率及び一定の温度域での耐熱性を有し、かつ光酸発生剤を含まない光学的立体造形法で使用できる光硬化性の消失モデル用材料処方を提供することができる。本発明の材料処方を使用すれば従来の光学的立体造形法で使用できる光硬化性の消失モデル用の材料処方では得られなかった高い機械特性や光酸発生剤を含まないことによる低灰分量が可能になる。これにより、従来金型等を製作して射出成形により消失用モデルを製作していた工程がなくなり、光学的立体造形法で直接製作した消失モデルから精度が高く、かつ鋳巣等の不良の少ない鋳物の製作を短期間で行うことが可能になる。 The present invention provides a material formulation for a photocurable elimination model that can be used in optical 3D modeling, which has low thermal expansion, a high elastic modulus, and heat resistance over a certain temperature range, and does not contain a photoacid generator. Use of the material formulation of the present invention enables high mechanical properties and a low ash content due to the absence of a photoacid generator, which were not possible with material formulations for photocurable elimination models that can be used in conventional optical 3D modeling. This eliminates the need for the conventional process of creating a mold and then producing an elimination model by injection molding, and makes it possible to quickly produce castings with high accuracy and few defects such as casting cavities from elimination models produced directly using optical 3D modeling.
(第一の実施形態)
以下、本発明の第一の実施形態を詳細に説明する。まず本発明の第一の実施形態にかかる光硬化性組成物について説明する。本発明の第一の実施形態の光硬化性組成物は、分子量が150以上350未満の単官能(メタ)アクリレートと分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートからなる硬化性材料を含む光硬化性組成物であって、単官能(メタ)アクリレートの含有量が硬化性材料の80モル%以上90モル%以下であり、かつ単官能(メタ)アクリレートが三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレート及びエーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレートからなることを特徴とする。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described in detail below. First, a photocurable composition according to the first embodiment of the present invention will be described. The photocurable composition according to the first embodiment of the present invention is a photocurable composition containing a curable material composed of a monofunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 150 or more but less than 350 and a bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more but less than 400, wherein the content of the monofunctional (meth)acrylate is 80 mol % or more but less than 90 mol % of the curable material, and the monofunctional (meth)acrylate is composed of a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure and a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic structure with an ether bond.
硬化性材料は、分子量が150以上350未満の単官能(メタ)アクリレートと分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートからなる硬化性材料であれば特に制限はない。分子量が小さくなると材料の揮発性が高くなり貯蔵時の処方変化につながるため、単官能(メタ)アクリレートの分子量は150以上、2官能(メタ)アクリレートの分子量は200以上である。また、分子量が大きくなるとエチレングリコール鎖やプロピレングリコール鎖等の柔軟部位の割合が増えて、脂環式骨格等の機械物性を発現するために必要な主骨格部位の割合が減り、消失モデル用材料としての機械特性が低下する。そのため、単官能(メタ)アクリレートの分子量は350未満、2官能(メタ)アクリレートの分子量は400未満である。
本実施形態の光硬化性組成物において、硬化性材料の含有量は硬化性や硬化物の機械特性等を考慮すると60重量%以上99.5重量%以下である。機械特性の低下等を考慮すると80重量%以上99.5重量%以下が好ましい。
The curable material is not particularly limited as long as it is a curable material composed of a monofunctional (meth)acrylate with a molecular weight of 150 or more but less than 350 and a bifunctional (meth)acrylate with a molecular weight of 200 or more but less than 400. As the molecular weight decreases, the volatility of the material increases, leading to formulation changes during storage. Therefore, the molecular weight of the monofunctional (meth)acrylate is 150 or more, and the molecular weight of the bifunctional (meth)acrylate is 200 or more. Furthermore, as the molecular weight increases, the proportion of flexible moieties such as ethylene glycol chains and propylene glycol chains increases, reducing the proportion of main skeleton moieties necessary for expressing mechanical properties such as alicyclic skeletons, and resulting in reduced mechanical properties as a material for elimination models. Therefore, the molecular weight of the monofunctional (meth)acrylate is less than 350, and the molecular weight of the bifunctional (meth)acrylate is less than 400.
In the photocurable composition of this embodiment, the content of the curable material is 60% by weight or more and 99.5% by weight or less, taking into consideration the curability, mechanical properties of the cured product, etc. Taking into consideration the deterioration of mechanical properties, etc., the content of the curable material is preferably 80% by weight or more and 99.5% by weight or less.
本実施形態の光硬化性組成物において、単官能(メタ)アクリレートの硬化性材料中の含有量は、高い弾性率で熱膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有する消失モデルとしての硬化物を提供するために、80モル%以上90モル%以下である。 In the photocurable composition of this embodiment, the content of monofunctional (meth)acrylate in the curable material is 80 mol% or more and 90 mol% or less in order to provide a cured product as an elimination model that has a high elastic modulus, small thermal expansion, and heat resistance over a certain temperature range.
三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレートとしては、光硬化性組成物の硬化物が、熱膨張が小さく、高い弾性率及び一定の温度域での耐熱性を有する消失モデルとなれば特に制限はない。脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、アダマンタン骨格、ノルボルナン骨格、ジシクロペンタジエン骨格等を含む単官能(メタ)アクリレートが挙げられる。具体的には、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート、2-メチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-エチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシ-1-アダマンチル(メタ)アクリレート、1-アダマンチル(メタ)アクリレート等の三次元の架橋構造を形成する脂環式(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、光硬化性組成物中に含まれる脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレートは、一種類であっても複数種類が同時に含まれていてもよい。
なお、本実施形態の脂環式骨格は、特に記載がない限り炭素原子と水素原子からなる分子構造であり、酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子は含まない。
The monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure is not particularly limited as long as the cured product of the photocurable composition becomes a disappearance model having small thermal expansion, high elastic modulus, and heat resistance over a certain temperature range. Examples of the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton include monofunctional (meth)acrylates containing an adamantane skeleton, a norbornane skeleton, a dicyclopentadiene skeleton, etc. Specific examples include alicyclic (meth)acrylates that form a three-dimensional crosslinked structure, such as isobornyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth)acrylate, 2-methyl-2-adamantyl (meth)acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl (meth)acrylate, 3-hydroxy-1-adamantyl (meth)acrylate, and 1-adamantyl (meth)acrylate. The photocurable composition may contain one type of monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton, or may contain multiple types of monofunctional (meth)acrylates simultaneously.
Unless otherwise specified, the alicyclic skeleton of this embodiment is a molecular structure consisting of carbon atoms and hydrogen atoms, and does not contain heteroatoms such as oxygen atoms and nitrogen atoms.
エーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレートとしては、光硬化性組成物の硬化物が、熱膨張が小さく、高い弾性率及び一定の温度域での耐熱性を有する消失モデル用となれば特に制限はない。エーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、ジオキサン骨格、テトラヒドロピラン骨格、テトラヒドロフラン骨格等を含む単官能(メタ)アクリレートが挙げられる。本実施形態の光硬化性組成物がエーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレートを含むことにより、脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレート由来の構造により硬化物の高い弾性率、小さい熱膨張、及び一定の温度域での耐熱性を担保し、かつエーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレート由来の構造による光学的立体造形法で成形した際の層間の密着性の改善が可能となる。これにより硬化物の曲げ弾性率だけでなく曲げ強さの改善も可能になる。具体的には、アクリル酸テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマル(メタ)アクリレート等のエーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。光硬化性組成物に含まれるエーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレートは、一種類であっても複数種類が同時に含まれていてもよい。熱膨張が小さく、より高い弾性率及び一定の温度域での耐熱性を有する消失モデルとしての硬化物を提供するのであれば、エーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレートがアクリル酸テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル、環状トリメチロールプロパンホルマル(メタ)アクリレートであることが好ましい。 There are no particular limitations on the monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure with an ether bond, as long as the cured product of the photocurable composition has low thermal expansion, a high elastic modulus, and heat resistance over a certain temperature range, making it suitable for use as an evaporative model. Examples of monofunctional (meth)acrylates containing an alicyclic structure with an ether bond include monofunctional (meth)acrylates containing a dioxane skeleton, a tetrahydropyran skeleton, a tetrahydrofuran skeleton, etc. By including a monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure with an ether bond in the photocurable composition of this embodiment, the structure derived from the monofunctional (meth)acrylate with an alicyclic skeleton ensures a high elastic modulus, low thermal expansion, and heat resistance over a certain temperature range in the cured product, while the structure derived from the monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure with an ether bond enables improved interlayer adhesion when molded by photolithography. This improves not only the flexural modulus of the cured product but also its flexural strength. Specific examples include monofunctional (meth)acrylates containing an alicyclic structure with an ether bond, such as tetrahydro-2H-pyran-2-yl acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, and cyclic trimethylolpropane formal (meth)acrylate. The photocurable composition may contain one or more types of monofunctional (meth)acrylates containing an alicyclic structure with an ether bond. To provide a cured product as an elimination model with small thermal expansion, a higher elastic modulus, and heat resistance over a certain temperature range, it is preferable that the monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure with an ether bond be tetrahydro-2H-pyran-2-yl acrylate or cyclic trimethylolpropane formal (meth)acrylate.
三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレートとエーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレートの光硬化性組成物中の含有比は、光硬化性組成物が熱膨張が小さく、高い弾性率及び一定の温度域での耐熱性を有する消失モデルとしての硬化物を提供できれば特に制限はない。ここでいう一定の温度領域とは、鋳型焼成工程より前の工程で曝される温度領域(60℃以下)を指す。しかし、三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレートの含有量が多くなると、硬化物の耐熱性が、鋳型焼成工程において曝される温度域を超える可能性が生じる。また光学的立体造形法で成形した際の層間の密着性の低下を招く恐れがある。そのため、三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレートの含有量は、硬化性材料の30モル%以上80モル%以下であることが好ましい。さらに、熱膨張が小さく、より高い弾性率及び一定の温度域での耐熱性を有し、かつ製造時の層間の密着性を改善した硬化物を提供するために、三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレートの含有量は硬化性材料の40モル%以上50モル%以下であることがより好ましい。 The content ratio of the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure and the monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure with an ether bond in the photocurable composition is not particularly limited as long as the photocurable composition can provide a cured product as a loss model with low thermal expansion, high elastic modulus, and heat resistance within a certain temperature range. The "certain temperature range" here refers to the temperature range (60°C or less) to which the composition is exposed in processes prior to the mold baking process. However, if the content of the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure is high, the heat resistance of the cured product may exceed the temperature range to which the composition is exposed in the mold baking process. This may also result in reduced adhesion between layers when molded using a stereolithography method. Therefore, the content of the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure is preferably 30 mol% or more and 80 mol% or less of the curable material. Furthermore, in order to provide a cured product that has low thermal expansion, a higher elastic modulus, heat resistance over a certain temperature range, and improved adhesion between layers during production, it is more preferable that the content of the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure be 40 mol% or more and 50 mol% or less of the curable material.
分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートとしては、光硬化性組成物が熱膨張が小さく、高い弾性率及び一定の温度域での耐熱性を有する消失モデルとしての硬化物を提供できれば特に制限はない。分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートにおいて、(メタ)アクリロイル基が結合する直鎖状の分子構造が硬化物中に占める体積の割合が大きくなると、硬化物の弾性率の低下や熱膨張率の増大が懸念される。一方、直鎖状の分子構造が光硬化性組成物中に存在しない場合、脂環式骨格に結合した(メタ)アクリロイル基のみが重合反応に関与することになり、立体障害等により重合反応性の低下が懸念される。そのため、分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートとしては、炭素原子数が1乃至6である、直鎖状アルキル鎖、分岐アルキル鎖、エチレングリコール鎖、プロピレングリコール鎖から選択される側鎖を有する2官能(メタ)アクリレートであることが好ましい。具体的にはジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサン-1,4-ジメタノールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサン-1,3-ジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2-[5-エチル-5-[(アクリロイルオキシ)メチル]-1,3-ジオキサン-2-イル]-2,2-ジメチルエチル、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、アルキレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-アダマンタンジメタノールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4-(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4-(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)スルホン、1,1-ビス(4-(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)スルホン等の2官能(メタ)アクリレートが挙げられる。光硬化性組成物に含まれる分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートは、一種類であっても複数種類が同時に含まれていてもよい。 There are no particular limitations on the bifunctional (meth)acrylate with a molecular weight of 200 or more but less than 400, as long as it can provide a cured product as a loss model with low thermal expansion, high elastic modulus, and heat resistance over a certain temperature range in the photocurable composition. In bifunctional (meth)acrylates with a molecular weight of 200 or more but less than 400, if the linear molecular structure to which the (meth)acryloyl groups are bonded accounts for a large volume proportion in the cured product, there are concerns about a decrease in the elastic modulus of the cured product and an increase in the thermal expansion coefficient. On the other hand, if a linear molecular structure is not present in the photocurable composition, only the (meth)acryloyl group bonded to the alicyclic skeleton will participate in the polymerization reaction, raising concerns about reduced polymerization reactivity due to steric hindrance, etc. Therefore, bifunctional (meth)acrylates with a molecular weight of 200 or more but less than 400 are preferably bifunctional (meth)acrylates having a side chain containing 1 to 6 carbon atoms and selected from linear alkyl chains, branched alkyl chains, ethylene glycol chains, and propylene glycol chains. Specific examples include diethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, cyclohexane-1,4-dimethanol di(meth)acrylate, cyclohexane-1,3-dimethanol di(meth)acrylate, tricyclodecane dimethanol di(meth)acrylate, 2-[5-ethyl-5-[(acryloyloxy)methyl]-1,3-dioxan-2-yl]-2,2-dimethylethyl (meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, dicyclopentanyl di(meth)acrylate, alkylene oxide-modified neopentyl glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, dipropylene glycol di(meth)acrylate, 1,3-adamantanedimethanol di(meth)acrylate, propoxylated neopentyl glycol di(meth)acrylate, ethoxylated bisphenol A di(meth)acrylate, 1,4-butanediol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, 9,9-bis[4-(2-(meth)acryloyloxyethoxy)phenyl]fluorene, 2,2-bis(4-(meth)acryloxyethoxyphenyl)propane, 2, Examples of bifunctional (meth)acrylates include 2-bis(4-(meth)acryloxydiethoxyphenyl)propane, 1,1-bis(4-(meth)acryloxyethoxyphenyl)methane, 1,1-bis(4-(meth)acryloxydiethoxyphenyl)methane, 1,1-bis(4-(meth)acryloxyethoxyphenyl)sulfone, and 1,1-bis(4-(meth)acryloxydiethoxyphenyl)sulfone. The photocurable composition may contain one or more bifunctional (meth)acrylates having a molecular weight of 200 or more but less than 400.
本実施形態の光硬化性組成物には、必要に応じて光重合開始剤、光吸収剤、重合禁止剤、光増感剤、耐光安定剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、防カビ剤等をさらに含有させてもよい。また、本実施形態の光硬化性組成物は、光硬化性組成物の硬化物を消失モデルとして用いた場合に、消失モデルの焼失後にその灰分の残留量を低減するために光酸発生剤を含まないことを特徴とする。 The photocurable composition of this embodiment may further contain, as needed, a photopolymerization initiator, a light absorber, a polymerization inhibitor, a photosensitizer, a light stabilizer, a heat stabilizer, an antioxidant, a mold release agent, an anti-fungal agent, and the like. Furthermore, when a cured product of the photocurable composition is used as a loss model, the photocurable composition of this embodiment is characterized by not containing a photoacid generator, in order to reduce the amount of ash remaining after the loss model is burned.
光照射によりラジカル種を発生する光重合開始剤としては、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-1-ブタノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド、4-フェニルベンゾフェノン、4-フェノキシベンゾフェノン、4,4’-ジフェニルベンゾフェノン、4,4’-ジフェノキシベンゾフェノン等が挙げられるがこれらに限定されない。 Examples of photopolymerization initiators that generate radical species upon irradiation with light include, but are not limited to, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide, 4-phenylbenzophenone, 4-phenoxybenzophenone, 4,4'-diphenylbenzophenone, and 4,4'-diphenoxybenzophenone.
光硬化性組成物に含有される重合開始剤の添加量は、光硬化性組成物に対して、0.01質量%以上10.00質量%以下の範囲が好ましい。なお、重合開始剤は1種類のみで使用することもできるし、2種類以上を併用して使用することもできる。なお、前記光硬化性組成物に対する重合開始剤の添加量は、光照射量、さらには、付加的な加熱温度に応じて適宜選択してもよい。また、得られる重合体の目標とする平均分子量に応じて、調整してもよい。さらに、後述する光吸収剤と合わせて使用することにより光学的立体造形法における、臨界露光量や透過深度を調整しても良い。 The amount of polymerization initiator added to the photocurable composition is preferably in the range of 0.01% by mass to 10.00% by mass, based on the photocurable composition. A single type of polymerization initiator can be used, or two or more types can be used in combination. The amount of polymerization initiator added to the photocurable composition can be selected appropriately depending on the light irradiation dose and additional heating temperature. It can also be adjusted depending on the target average molecular weight of the resulting polymer. Furthermore, by using it in combination with a light absorber, as described below, the critical exposure dose and penetration depth in optical 3D modeling methods can be adjusted.
光吸収剤には、光学的立体造形法で使用するUV光の波長に応じて適宜選択することができるが、無機フィラー等の無機物では、光硬化性組成物の硬化物を消失モデルとして用いた場合、その焼失時に灰分が残留するため有機物を選択することが望ましい。また、後述する光増感剤や耐光安定剤も光吸収剤として使用でき、透過性を制御できるのであれば特に制限はない。光増感剤や耐光安定剤以外のものとしては、有機ポリマーフィラー等が挙げられるが特に制限はない。 The light absorber can be selected appropriately depending on the wavelength of UV light used in the optical 3D modeling method, but if inorganic materials such as inorganic fillers are used and the cured product of the photocurable composition is used as an erosion model, ash will remain when it is burned, so it is desirable to select an organic material. In addition, photosensitizers and light-resistance stabilizers, which will be described later, can also be used as light absorbers, and there are no particular restrictions on them as long as they can control transparency. Examples of materials other than photosensitizers and light-resistance stabilizers include organic polymer fillers, but there are no particular restrictions on them.
重合禁止剤には、反応時や保存時の重合抑制剤として働き、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ヒドロキノンモノエチルエーテル、ヒドロキノンモノプロピルエーテル、ヒドロキノンモノブチルエーテル、ヒドロキノンモノペンチルエーテル、ヒドロキノンモノヘキシルエーテル、ヒドロキノンモノオクチルエーテル、ヒドロキノンモノへプチルエーテル等のヒドロキノン系の重合禁止剤、3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート等の置換基を有するフェノール系の重合禁止剤が挙げられるがこれらに限定されない。 Polymerization inhibitors act as polymerization inhibitors during reaction and storage, and include, but are not limited to, hydroquinone-based polymerization inhibitors such as hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, hydroquinone monoethyl ether, hydroquinone monopropyl ether, hydroquinone monobutyl ether, hydroquinone monopentyl ether, hydroquinone monohexyl ether, hydroquinone monooctyl ether, and hydroquinone monoheptyl ether, and substituted phenol-based polymerization inhibitors such as 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate.
光硬化性組成物に含有される重合禁止剤の添加量は、光硬化性組成物に対して、0.01質量%以上1.00質量%以下の範囲が好ましい。また、一つの重合禁止剤のみを使用しても良いし2種類以上の重合禁止剤を組み合わせて使用しても良い。 The amount of polymerization inhibitor contained in the photocurable composition is preferably in the range of 0.01% by mass to 1.00% by mass, based on the photocurable composition. Furthermore, only one polymerization inhibitor may be used, or two or more polymerization inhibitors may be used in combination.
光増感剤にはベンゾフェノン、4,4-ジエチルアミノベンゾフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、p-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4-ジメチルアミノ安息香酸メチル、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、2,2-ジエトキシアセトフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、アシルホスフィンオキサイド等が挙げられる。重合禁止剤には、反応時や保存時の重合抑制剤として上述したものが挙げられるがそれらに限定されない。また、一つの重合禁止剤のみを使用しても良いし2種類以上の重合禁止剤を組み合わせて使用しても良い。硬化物の着色の少なさを考慮すると具体的にはヒドロキノン系重合禁止剤を組み合わせて利用することが好ましい。添加量は、光硬化性組成物に対して、0.01質量%以上10.00質量%以下の範囲が好ましい。 Photosensitizers include benzophenone, 4,4-diethylaminobenzophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, isoamyl p-dimethylaminobenzoate, methyl 4-dimethylaminobenzoate, benzoin, benzoin ethyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin isopropyl ether, 2,2-diethoxyacetophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, and acylphosphine oxide. Polymerization inhibitors include, but are not limited to, those listed above as polymerization inhibitors during reaction and storage. A single polymerization inhibitor may be used alone, or two or more polymerization inhibitors may be used in combination. Considering minimal coloration of the cured product, it is preferable to use a combination of hydroquinone-based polymerization inhibitors. The amount added is preferably between 0.01% and 10.00% by mass of the photocurable composition.
耐光安定剤には硬化物の特性に大きな影響を及ぼさないものであれば特に制限は無く、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-p-クレゾール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2-[5-クロロ(2H)-ベンゾトリアゾール-2-イル]-4-メチル-6-(tert-ブチル)フェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ジ-tert-ペンチルフェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール、2,2’-メチレンビス[6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)]-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-ドデシル-4-メチルフェノール等のベンゾトリアゾール系の化合物、2-シアノ-3,3-ジフェニルアクリル酸エチル、2-シアノ-3,3-ジフェニルアクリル酸2-エチルヘキシル等のシアノアクリレート系の化合物、トリアジン系の化合物、オクタベンゾン、2,2’-4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシベンゾエノン等のベンゾフェノン系の化合物等が挙げられる。上記耐光安定剤が光増感剤の役割を果たす場合もあり、その場合には光増感剤は添加しなくても良い。また、上記耐光安定剤が光吸収剤の役割を果たす場合もあり、その場合には光学的立体造形法で要求される硬化特性に合うように調整するのが望ましい。添加量は、光硬化性組成物に対して、0.01質量%以上5.00質量%以下の範囲が好ましい。 There are no particular restrictions on light resistance stabilizers as long as they do not significantly affect the properties of the cured product, and examples include 2-(2H-benzotriazol-2-yl)-p-cresol, 2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4,6-bis(1-methyl-1-phenylethyl)phenol, 2-[5-chloro(2H)-benzotriazol-2-yl]-4-methyl-6-(tert-butyl)phenol, 2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4,6-di-tert-pentylphenol, 2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol, 2,2'-methylene Examples of suitable light-resistant stabilizers include benzotriazole compounds such as bis[6-(2H-benzotriazol-2-yl)]-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol and 2-(2H-benzotriazol-2-yl)-6-dodecyl-4-methylphenol; cyanoacrylate compounds such as ethyl 2-cyano-3,3-diphenylacrylate and 2-ethylhexyl 2-cyano-3,3-diphenylacrylate; triazine compounds; and benzophenone compounds such as octabenzone, 2,2'-4,4'-tetrahydroxybenzophenone, and 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzoenone. The light-resistant stabilizer may also function as a photosensitizer, in which case no photosensitizer needs to be added. The light-resistant stabilizer may also function as a light absorber, in which case it is desirable to adjust it to meet the curing characteristics required for the optical three-dimensional modeling method. The amount added is preferably in the range of 0.01% by mass to 5.00% by mass of the photocurable composition.
また、本実施形態の光硬化性組成物には、熱膨張が小さく、高い弾性率及び一定の温度域での耐熱性を有する消失モデルとしての硬化物用の材料を提供できる範囲で、光硬化性組成物の粘度調整や機能付与のため光硬化性組成物と重合可能なその他の重合性材料或いは非重合性材料を添加しても構わない。前記重合性材料の添加量は添加する前記光硬化性組成物によって異なるが、0.1モル%以上20.0モル%以下の範囲が好ましい。添加量が少ないと前記重合性材料の添加効果が得られず、また添加量が多いと前記光硬化性組成物が硬化した際の前記硬化物の機械特性が低下してしまうため、0.1モル%以上10.0モル%以下が好ましい。重合性材料の制限は特になく単官能或いは2官能以上の(メタ)アクリレート化合物である。 The photocurable composition of this embodiment may contain other polymerizable or non-polymerizable materials that can polymerize with the photocurable composition to adjust the viscosity of the photocurable composition or to impart functionality, as long as the material provides a material for a cured product as an elimination model with low thermal expansion, a high elastic modulus, and heat resistance over a certain temperature range. The amount of polymerizable material added varies depending on the photocurable composition to which it is added, but is preferably in the range of 0.1 mol % to 20.0 mol %. If the amount added is too small, the effect of adding the polymerizable material will not be obtained, while if the amount added is too large, the mechanical properties of the cured product will be reduced when the photocurable composition is cured. Therefore, an amount of 0.1 mol % to 10.0 mol % is preferred. There are no particular restrictions on the polymerizable material, and it can be a monofunctional or difunctional or higher (meth)acrylate compound.
単官能或いは2官能以上の(メタ)アクリレート化合物としては、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、モルホリン(メタ)アクリレート、フェニルグリシジル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、トリシクロデカン(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエンオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシメタクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、1-アダマンチルアクリレート、2-メチル-2-アダマンチルアクリレート、2-エチル-2-アダマンチルアクリレート、1-アダマンチルメタクリレート、シクロヘキサン-1,4-ジメタノールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサン-1,3-ジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジオキサングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、アルキレンオキサイド変性1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)ジアクリレート、アルキレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)ジアクリレート、ヒドロキシシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート等が挙げられるがこれらに限定されず、同時に複数使用しても良い。 Examples of monofunctional or bifunctional or higher functional (meth)acrylate compounds include 2-ethylhexyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, trimethylolpropane di(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, pentaerythritol, tetritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol tri(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, phenoxypolyethylene glycol (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, morpholine (meth)acrylate, phenylglycidyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, ethoxydiethylene glycol (meth)acrylate, methoxyditripropylene glycol (meth)acrylate, Tricyclodecane (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, dicyclopentadieneoxyethyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl acrylate, dicyclopentenyloxy methacrylate, dicyclopentanyl acrylate, dicyclopentanyl methacrylate, 1-adamantyl acrylate, 2-methyl-2-adamantyl acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl acrylate, 1-adamantyl methacrylate, cyclohexane-1,4-dimethanol di(meth)acrylate, cyclohexane-1,3-dimethanol di(meth)acrylate, tricyclodecane dimethanol di(meth)acrylate, dioxane Examples include, but are not limited to, glycol diacrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, dicyclopentanyl di(meth)acrylate, alkylene oxide-modified 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)diacrylate, alkylene oxide-modified neopentyl glycol di(meth)diacrylate, hydroxycipivalic acid neopentyl glycol di(meth)acrylate, 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, and ethylene oxide-modified bisphenol A di(meth)acrylate, and multiple compounds may be used simultaneously.
非重合性材料の制限は特になく、消失モデルとしての硬化物を光学的立体造形法で造形する際の密着性や相溶性等を考慮すると、光硬化性組成物に含まれる(メタ)アクリレート類のアルコール体が望ましい。具体的には、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリシクロデカンジメタノール、2-エチル-2-アダマンタンメタノール、1-アダマンタンメタノール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、シクロヘキサン-1,3-ジメタノール、トリシクロデカンジメチロール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,9-ノナンジオール、環状トリメチロールプロパンホルマール、トリメチロールプロパンホルムアルデヒドアセタール類等であるがこれらに限定されない。 There are no particular restrictions on the non-polymerizable material, but considering adhesion and compatibility when forming a cured product as a lost model using optical 3D modeling, alcohol-based (meth)acrylates contained in the photocurable composition are desirable. Specific examples include, but are not limited to, diethylene glycol, dipropylene glycol, tricyclodecane dimethanol, 2-ethyl-2-adamantanemethanol, 1-adamantanemethanol, cyclohexane-1,4-dimethanol, cyclohexane-1,3-dimethanol, tricyclodecane dimethylol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,9-nonanediol, cyclic trimethylolpropane formal, and trimethylolpropane formaldehyde acetals.
本実施形態の光硬化性組成物の調製方法は特に制限されず、すべての材料を秤量した後、撹拌する方法が最も簡便である。撹拌だけでは均一に混合することが困難な場合は、加熱撹拌や、溶剤希釈した後に撹拌し、その後に溶剤を除去して調製しても良い。 The method for preparing the photocurable composition of this embodiment is not particularly limited, and the simplest method is to weigh out all the materials and then stir them. If it is difficult to achieve uniform mixing by stirring alone, the composition may be prepared by heating and stirring, or by diluting with a solvent and then stirring, and then removing the solvent.
次に本実施形態の硬化物について説明する。
本実施形態の硬化物は、本実施形態の光硬化性組成物に含まれる硬化性材料の重合性官能基が重合した硬化物である。本実施形態の硬化物は、少なくとも分子量が150以上350未満の単官能(メタ)アクリレートと分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートからなる硬化性材料において、単官能(メタ)アクリレートが硬化性材料の80モル%以上90モル%以下含有し、かつ単官能(メタ)アクリレートが三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレート及びエーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレート並びに2官能(メタ)アクリレートに含まれる重合性官能基が、それぞれ重合していることを特徴とする。
Next, the cured product of this embodiment will be described.
The cured product of this embodiment is a cured product formed by polymerization of polymerizable functional groups of the curable material contained in the photocurable composition of this embodiment. The cured product of this embodiment is characterized in that, in the curable material comprising at least a monofunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 150 or more but less than 350 and a bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more but less than 400, the monofunctional (meth)acrylate accounts for 80 mol % or more but less than 90 mol % of the curable material, and the polymerizable functional groups contained in the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure, the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic structure with an ether bond, and the bifunctional (meth)acrylate are each polymerized.
本実施形態の光硬化性組成物を用いて光学的立体造形を行う方法は、従来既知の光学的立体造形方法及び装置が使用できる。好ましくは、光硬化性組成物に所望のパターンを有する硬化層が得られるように活性エネルギー光線を選択的に照射して硬化層を形成する操作を繰り返すことによって最終的に目的とする立体造形物を得る方法である。 Conventionally known optical three-dimensional modeling methods and devices can be used to perform optical three-dimensional modeling using the photocurable composition of this embodiment. Preferably, the method involves repeatedly repeating the process of selectively irradiating the photocurable composition with active energy rays to form a cured layer having the desired pattern, ultimately obtaining the desired three-dimensional object.
活性エネルギー光線(光エネルギーともいう)としては、紫外線、電子線、X線、放射線、高周波等を挙げることができる。その中でも、300~430nmの波長を有する紫外線が経済的な観点から好ましく用いられ、活性エネルギー光線の光源としては、紫外線レーザー(例えば半導体励起固体レーザー、Arレーザー、He-Cdレーザー等)、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、紫外線LED(発光ダイオード)、蛍光灯等を使用することができる。 Examples of active energy rays (also called light energy) include ultraviolet rays, electron beams, X-rays, radiation, and high-frequency waves. Among these, ultraviolet rays with a wavelength of 300 to 430 nm are preferred from an economical standpoint, and light sources for active energy rays include ultraviolet lasers (e.g., semiconductor-pumped solid-state lasers, Ar lasers, He-Cd lasers, etc.), high-pressure mercury lamps, ultra-high-pressure mercury lamps, mercury lamps, xenon lamps, halogen lamps, metal halide lamps, ultraviolet LEDs (light-emitting diodes), and fluorescent lamps.
光硬化性組成物よりなる造形面に活性エネルギー光線を照射して所定の形状パターンを有する各硬化樹脂層を形成するに当たっては、レーザー光等のような点状に絞られた活性エネルギー光線を使用して点描または線描方式で硬化樹脂層を形成してもよい。また、は液晶シャッターまたはデジタルマイクロミラーシャッター(DMD)等のような微小光シャッターを複数配列して形成した面状描画マスクを介して造形面に活性エネルギー光線を面状に照射して硬化樹脂層を形成させる造形方式を採用してもよい。 When irradiating a modeling surface made of a photocurable composition with active energy rays to form each cured resin layer having a predetermined geometric pattern, the cured resin layer may be formed by a pointillist or line drawing method using active energy rays focused into a point shape, such as laser light. Alternatively, a modeling method may be used in which the modeling surface is irradiated with active energy rays in a planar manner through a planar drawing mask formed by arranging multiple microscopic optical shutters, such as liquid crystal shutters or digital micromirror shutters (DMDs), to form the cured resin layer.
好ましい光造形法の代表例として、自由液面法について説明する。図1に、自由液面法を用いた造形装置100の構成例を示す。造形装置100は、液状の硬化性樹脂組成物10を収容する槽11を有している。槽11の内側には、造形ステージ12が、駆動軸13によって鉛直方向に駆動可能に設けられている。光源14から射出された硬化性樹脂組成物10を硬化するための活性エネルギー光線15は、製造目的物(立体モデル)の三次元形状データに基づいて生成したスライスデータに従って、硬化性樹脂組成物10に照射される。活性エネルギー光線15は、制御部18によって制御されるガルバノミラー16で照射位置が変更され、槽11の表面を走査される。図1では、走査範囲を太い破線で示している。 As a representative example of a preferred stereolithography method, the free surface method will be described. Figure 1 shows an example of the configuration of a modeling device 100 using the free surface method. The modeling device 100 has a tank 11 that contains a liquid curable resin composition 10. Inside the tank 11, a modeling stage 12 is provided that can be driven vertically by a drive shaft 13. An active energy beam 15 for curing the curable resin composition 10 is emitted from a light source 14 and irradiates the curable resin composition 10 in accordance with slice data generated based on three-dimensional shape data of the object to be manufactured (a three-dimensional model). The irradiation position of the active energy beam 15 is changed by a galvanometer mirror 16 controlled by a control unit 18, and the surface of the tank 11 is scanned. In Figure 1, the scanning range is indicated by a thick dashed line.
活性エネルギー光線15によって硬化される光硬化性樹脂組成物10の表面からの深さ(厚さ)dは、スライスデータの生成時の設定に基づいて決まる値で、得られる物品の精度(造形する物品の三次元形状データの再現性)に影響を与える。厚さdは、制御部18が駆動軸13の駆動量を制御することによって達成される。 The depth (thickness) d from the surface of the photocurable resin composition 10 that is cured by the active energy beam 15 is a value determined based on the settings made when the slice data was generated, and affects the accuracy of the resulting article (the reproducibility of the three-dimensional shape data of the article being formed). The thickness d is achieved by the control unit 18 controlling the drive amount of the drive shaft 13.
まず、制御部18が設定に基づいて駆動軸13を制御し、ステージ12の上に厚さdで硬化性樹脂組成物が配置される。ステージ12上の液状の硬化性樹脂組成物に、所望のパターンを有する硬化層が得られるように、スライスデータに基づいて活性エネルギー光線15が選択的に照射され、硬化層が形成される。次いで、ステージ12を白抜きの矢印の方向に移動させることによって、硬化層の表面に厚さdで未硬化の硬化性樹脂組成物が配置される。そして、スライスデータに基づいて活性エネルギー光線15が照射され、先に形成した硬化層と一体化した硬化物が形成される。この層状に硬化させる工程を繰り返すことによって目的とする立体的な造形物17を得ることができる。 First, the control unit 18 controls the drive shaft 13 based on the settings, and a curable resin composition is placed on the stage 12 to a thickness d. The liquid curable resin composition on the stage 12 is selectively irradiated with active energy rays 15 based on the slice data to form a cured layer with the desired pattern. Next, the stage 12 is moved in the direction of the white arrow, and uncured curable resin composition is placed on the surface of the cured layer to a thickness d. Then, active energy rays 15 are irradiated based on the slice data, forming a cured product integrated with the previously formed cured layer. By repeating this layer-by-layer curing process, the desired three-dimensional object 17 can be obtained.
自由液面法と同様に、規制液面法による造形も好ましい。規制液面法を用いる造形装置は、図1の造形装置100のステージ12が造形物17を液面の上方に引き上げるように設けられ、光照射手段が槽11の下方に設けられた構成となる。規制液面法の代表的な造形例は、次のとおりである。まず、昇降自在に設けられた支持ステージの支持面と硬化性樹脂組成物を収容した槽の底面とが所定の距離となるように設置され、支持ステージの支持面と槽の底面との間に硬化性樹脂組成物が配置される。次いで、硬化性樹脂組成物を収容した槽の底面側から、レーザー光源あるいは、プロジェクターによって、ステージ支持面と槽の底面との間の硬化性樹脂組成物に、スライスデータに従って選択的に光が照射される。光の照射により、ステージ支持面と槽の底面との間の硬化性樹脂組成物が硬化し、固体状の硬化層が形成される。その後、支持ステージを上昇させることにより、硬化層は槽の底面から引きはがされる。 Similar to the free liquid level method, modeling using the regulated liquid level method is also preferred. A modeling apparatus using the regulated liquid level method is configured as shown in Figure 1, with the stage 12 of the modeling apparatus 100 positioned to raise the model 17 above the liquid surface, and a light irradiation means positioned below the vat 11. A typical modeling example using the regulated liquid level method is as follows: First, a support stage that can be raised and lowered is set so that its support surface is a predetermined distance from the bottom of a vat containing a curable resin composition, and the curable resin composition is placed between the support surface of the support stage and the bottom of the vat. Next, a laser light source or projector selectively irradiates light from the bottom of the vat containing the curable resin composition onto the curable resin composition between the stage support surface and the bottom of the vat in accordance with slice data. The light irradiation cures the curable resin composition between the stage support surface and the bottom of the vat, forming a solid cured layer. The support stage is then raised, and the cured layer is peeled off from the bottom of the vat.
続いて、支持ステージの上に形成された硬化層と槽の底面との間が所定の距離となるように支持ステージの高さが調整される。そして、先ほどと同様に、槽の底面と硬化層との間に硬化性樹脂組成物を配置し、スライスデータに従って光を照射することによって、硬化層と槽の底面との間に新しい硬化層を形成する。この工程を複数回繰り返すことにより、複数の硬化層が一体的に積層されてなる造形物17を得ることができる。
このようにして得られる造形物17を槽11から取り出し、その表面に残存する未反応の硬化性樹脂組成物を除去した後、必要に応じて後加工を施すことにより目的とする物品を得ることができる。
Next, the height of the support stage is adjusted so that a predetermined distance is maintained between the cured layer formed on the support stage and the bottom of the vat. Then, as before, a curable resin composition is placed between the bottom of the vat and the cured layer, and light is irradiated according to the slice data to form a new cured layer between the cured layer and the bottom of the vat. By repeating this process multiple times, a shaped object 17 can be obtained, consisting of multiple cured layers stacked together.
The shaped object 17 thus obtained is removed from the tank 11, and any unreacted curable resin composition remaining on its surface is removed. After that, post-processing can be carried out as necessary to obtain the desired article.
後加工としては、洗浄やポストキュアー、切削や研磨、組立等が挙げられる。
洗浄に用いる洗浄剤としては、イソプロピルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類に代表されるアルコール系有機溶剤を用いることができる。他に、アセトン、酢酸エチル、メチルエチルケトン等に代表されるケトン系有機溶剤や、テルペン類に代表される脂肪族系有機溶剤を用いても良い。
洗浄した後、必要に応じて光照射や熱照射、またはその両方によるポストキュアーを行っても良い。ポストキュアーは、造形物の表面及び内部に残存することのある未反応の硬化性樹脂組成物を硬化させることができ、立体造形物の表面のべたつきを抑えることができる他、立体造形物の初期強度を向上させることができる。
Post-processing includes cleaning, post-curing, cutting, polishing, assembly, and the like.
As a cleaning agent used for cleaning, an alcohol-based organic solvent, typified by alcohols such as isopropyl alcohol and ethyl alcohol, can be used. In addition, a ketone-based organic solvent, typified by acetone, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, etc., or an aliphatic organic solvent, typified by terpenes, can also be used.
After washing, post-curing may be performed as needed by light irradiation, heat irradiation, or both. Post-curing can cure any unreacted curable resin composition that may remain on the surface or inside of the three-dimensional object, thereby reducing stickiness on the surface of the three-dimensional object and improving the initial strength of the three-dimensional object.
(第二の実施形態)
以下、本発明の第二の実施形態を詳細に説明する。まず本発明の第二の実施形態にかかる光硬化性組成物について説明する。本発明の第二の実施形態にかかる光硬化性組成物は、少なくとも分子量が150以上350未満の単官能(メタ)アクリレートと分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートからなる硬化性材料を含む光硬化性組成物であって、前記単官能(メタ)アクリレートの含有量が硬化性材料の60モル%以上75モル%以下でありかつ前記単官能(メタ)アクリレートが脂環式骨格を有しかつ第四級炭素も有する単官能(メタ)アクリレート及び炭素原子数15乃至20の分岐アルキル鎖構造を有する単官能(メタ)アクリレートからなることを特徴とする。
Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described in detail below. First, a photocurable composition according to the second embodiment of the present invention will be described. The photocurable composition according to the second embodiment of the present invention is a photocurable composition containing a curable material consisting of at least a monofunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 150 or more but less than 350 and a bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more but less than 400, wherein the content of the monofunctional (meth)acrylate is 60 mol % or more but less than 75 mol % of the curable material, and the monofunctional (meth)acrylate comprises a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton and also having a quaternary carbon, and a monofunctional (meth)acrylate having a branched alkyl chain structure having 15 to 20 carbon atoms.
本実施形態の光硬化性組成物は、前記分子量が150以上350未満の単官能(メタ)アクリレートと分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートからなる組成物あれば特に制限はないが、分子量が小さくなると材料の揮発性が高くなり貯蔵時の処方変化につながるため、150以上の分子量を有することが好ましい。また分子量が大きくなるとエチレングリコール鎖やプロピレングリコール鎖等の柔軟部位の割合が増えて、脂環式骨格等の機械物性を発現するために必要な主骨格部位の割合が減り、消失モデル用材料としての機械特性が低下するため、単官能(メタ)アクリレートで350未満、2官能(メタ)アクリレートで400未満の分子量を有することが好ましい。 The photocurable composition of this embodiment is not particularly limited as long as it is a composition comprising a monofunctional (meth)acrylate with a molecular weight of 150 or more but less than 350 and a bifunctional (meth)acrylate with a molecular weight of 200 or more but less than 400. However, as the molecular weight decreases, the volatility of the material increases, leading to formulation changes during storage, so a molecular weight of 150 or more is preferred. Furthermore, as the molecular weight increases, the proportion of flexible moieties such as ethylene glycol chains and propylene glycol chains increases, reducing the proportion of main skeleton moieties necessary for expressing mechanical properties such as alicyclic skeletons, and resulting in reduced mechanical properties as a material for elimination models. Therefore, it is preferred that the molecular weight be less than 350 for monofunctional (meth)acrylates and less than 400 for bifunctional (meth)acrylates.
本実施形態の光硬化性組成物において、前記単官能(メタ)アクリレートの含有量は特に制限はないが、高い弾性率で熱膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有する消失モデル用材料処方を提供するためには、硬化性材料の50モル%以上95モル%以下含有することが好ましい。より好ましくは硬化性材料の60モル%以上75モル%以下含有することがより高い弾性率で熱膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有する消失モデル用の材料を供できる。 In the photocurable composition of this embodiment, there are no particular restrictions on the content of the monofunctional (meth)acrylate, but in order to provide a material formulation for a disappearance model that has a high elastic modulus, small thermal expansion, and heat resistance over a certain temperature range, it is preferable for the content to be 50 mol% or more and 95 mol% or less of the curable material. More preferably, a content of 60 mol% or more and 75 mol% or less of the curable material can be used to provide a material for a disappearance model that has a higher elastic modulus, small thermal expansion, and heat resistance over a certain temperature range.
前記脂環式骨格を有しかつ第四級炭素も有する単官能(メタ)アクリレートとしては、高い弾性率で熱膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有する消失モデル用材料であれば特に制限はなく、具体的には、イソボルニル(メタ)アクリレート、2-メチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-エチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレートトリメチルシクロヘキサン(メタ)アクリレート、t-ブチルシクロヘキサン(メタ)クリレート、環状トリメチロールプロパンフォルマルアクリレート等の脂環式骨格を有し、かつ第四級炭素も有する単官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、高い弾性率で熱膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有する消失モデル用材料を提供するのであれば、一種類であっても複数種類を同時に使用しても問題ない。 The monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton and a quaternary carbon is not particularly limited as long as it is a material for a fading model that has a high elastic modulus, small thermal expansion, and heat resistance over a certain temperature range. Specific examples include monofunctional (meth)acrylates having an alicyclic skeleton and a quaternary carbon, such as isobornyl (meth)acrylate, 2-methyl-2-adamantyl (meth)acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl (meth)acrylate, trimethylcyclohexane (meth)acrylate, t-butylcyclohexane (meth)acrylate, and cyclic trimethylolpropane formal acrylate. Furthermore, as long as it provides a material for a fading model that has a high elastic modulus, small thermal expansion, and heat resistance over a certain temperature range, it is acceptable to use one type or multiple types simultaneously.
前記分岐アルキル鎖構造を有する単官能(メタ)アクリレートとしては、高い弾性率で膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有する消失モデル用材料を提供できるのであれば特に制限はない。アルキル鎖の長さが長くなると一定の温度域での耐熱性が低く、熱膨張が大きくなり、アルキル鎖の長さが短くなると一定の温度域での耐熱性が高くなり、高い弾性率で熱膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有する消失モデル用材料を提供することができない。また、直鎖のアルキル鎖ではなく分岐のアルキル鎖の構造にすることにより高い弾性率で熱膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有する消失モデル用材料を提供できる。そのため、分岐アルキル鎖の炭素原子数は、10乃至25であることが好ましい。高い弾性率で熱膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有するためには分岐アルキル鎖の炭素原子数が15乃至20であることがより好ましい。分岐アルキル鎖構造を有する単官能(メタ)アクリレートの具体例としては、イソステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 There are no particular limitations on the monofunctional (meth)acrylate with a branched alkyl chain structure, as long as it can provide a fading model material with a high elastic modulus, low expansion, and heat resistance over a certain temperature range. As the alkyl chain length increases, heat resistance over a certain temperature range decreases and thermal expansion increases. On the other hand, as the alkyl chain length decreases, heat resistance over a certain temperature range increases. This makes it impossible to provide a fading model material with a high elastic modulus, low thermal expansion, and heat resistance over a certain temperature range. Furthermore, by using a branched alkyl chain structure rather than a linear alkyl chain, it is possible to provide a fading model material with a high elastic modulus, low thermal expansion, and heat resistance over a certain temperature range. Therefore, the number of carbon atoms in the branched alkyl chain is preferably 10 to 25. To achieve a high elastic modulus, low thermal expansion, and heat resistance over a certain temperature range, it is more preferable that the number of carbon atoms in the branched alkyl chain be 15 to 20. Specific examples of monofunctional (meth)acrylates with a branched alkyl chain structure include isostearyl (meth)acrylate.
前記脂環式骨格を有しかつ第四級炭素も有する単官能(メタ)アクリレートと前記分岐アルキル鎖構造を有する単官能(メタ)アクリレートとの含有比は、高い弾性率で熱膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有する消失モデル用材料を提供できれば特に制限はない。しかし、前記脂環式骨格を有しかつ第四級炭素も有する単官能(メタ)アクリレートの含有量が多くなると消失モデル用材料に必要な一定の温度域での耐熱性が一定の温度域を超える可能性が生じ、また光学的立体造形法で成形した際の層間の密着性の低下を招く恐れがある。そのため、前記脂環式骨格を有しかつ第四級炭素も有する単官能(メタ)アクリレートの含有量は、前記硬化性材料の20モル%以上70モル%以下であることが好ましい。より高い弾性率で熱膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有し、かつ層間の密着性を改善した材料を提供するためには前記脂環式骨格を有しかつ第四級炭素も有する単官能(メタ)アクリレートの含有量は、硬化性材料の35モル%以上55モル%以下であることがより好ましい。 There are no particular restrictions on the content ratio of the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton and a quaternary carbon to the monofunctional (meth)acrylate having a branched alkyl chain structure, as long as it provides a material for elimination models that has a high elastic modulus, low thermal expansion, and heat resistance within a certain temperature range. However, if the content of the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton and a quaternary carbon increases, the heat resistance within the certain temperature range required for the material for elimination models may exceed that temperature range, and this may also result in reduced adhesion between layers when molded using a stereolithography method. Therefore, it is preferable that the content of the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton and a quaternary carbon be 20 mol% or more and 70 mol% or less of the curable material. In order to provide a material that has a higher elastic modulus, low thermal expansion, heat resistance over a certain temperature range, and improved interlayer adhesion, it is more preferable that the content of the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton and also a quaternary carbon be 35 mol % or more and 55 mol % or less of the curable material.
前記分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートとしては、第一の実施形態に例示した分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートを用いることができる。 As the bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more and less than 400, the bifunctional (meth)acrylates having a molecular weight of 200 or more and less than 400 exemplified in the first embodiment can be used.
光硬化性組成物には、必要に応じて光重合開始剤、光吸収剤、重合禁止剤、光増感剤、耐光安定剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、防カビ剤等の添加剤をさらに含有させてもよい。また、本実施形態の光硬化性組成物も、第一の実施形態の光硬化性組成物と同様に、光硬化性組成物の硬化物を消失モデルとして用いた場合に、消失モデルの焼失後にその灰分の残留量を低減するために光酸発生剤を含まないことを特徴とする。必要に応じて含有させる各種の添加剤は、第一の実施形態に記載したものを用いることができる。 The photocurable composition may further contain additives such as photopolymerization initiators, light absorbers, polymerization inhibitors, photosensitizers, light stabilizers, heat stabilizers, antioxidants, release agents, and anti-fungal agents, as necessary. Furthermore, like the photocurable composition of the first embodiment, the photocurable composition of this embodiment is characterized in that, when a cured product of the photocurable composition is used as a loss model, it does not contain a photoacid generator in order to reduce the amount of ash remaining after the loss model is burned. The various additives that may be added as needed can be the same as those described in the first embodiment.
本実施形態の光硬化性組成物の調製方法は特に制限されず、すべての材料を秤量した後、撹拌する方法が最も簡便である。攪拌だけでは均一に混合することが困難な場合は、加熱攪拌や溶剤希釈した後に溶剤を除去して調製しても良い。 The method for preparing the photocurable composition of this embodiment is not particularly limited, and the simplest method is to weigh out all the materials and then stir them. If it is difficult to achieve uniform mixing by stirring alone, the composition may be prepared by heating and stirring or by diluting with a solvent and then removing the solvent.
次に本実施形態の硬化物について説明する。
本実施形態の硬化物は本実施形態の光硬化性組成物中の硬化性材料の重合性官能基が共重合した硬化物である。本実施形態の硬化物は、少なくとも分子量が150以上350未満の単官能(メタ)アクリレートと分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートからなる硬化性材料を含む光硬化性組成物において、前記単官能(メタ)アクリレートの含有量が硬化性材料の60モル%以上75モル%以下でありかつ前記単官能(メタ)アクリレートが脂環式骨格を有しかつ第四級炭素も有する単官能(メタ)アクリレート及び炭素原子数15乃至20の分岐アルキル鎖構造を有する単官能(メタ)アクリレートからなる光硬化性組成物中の硬化性材料の重合性官能基が共重合したことを特徴とする。
Next, the cured product of this embodiment will be described.
The cured product of this embodiment is a cured product obtained by copolymerization of polymerizable functional groups of the curable materials in the photocurable composition of this embodiment. The cured product of this embodiment is characterized in that, in a photocurable composition containing a curable material consisting of at least a monofunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 150 or more but less than 350 and a bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more but less than 400, the content of the monofunctional (meth)acrylate is 60 mol % or more but less than 75 mol % of the curable material, and the monofunctional (meth)acrylate is a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton and also having a quaternary carbon, and a monofunctional (meth)acrylate having a branched alkyl chain structure having 15 to 20 carbon atoms, and the polymerizable functional groups of the curable materials in the photocurable composition are copolymerized.
本実施形態の光硬化性組成物を用いて光学的立体造形を行う方法は、第一の実施形態で説明した、従来既知の光学的立体造形方法及び装置のいずれもが使用できる。好ましくは、光硬化性組成物に所望のパターンを有する硬化した層が得られるように活性エネルギー光線を選択的に照射して硬化した層を形成し、次いでこの硬化した層に未硬化の液状光硬化性樹脂組成物を配置し、同様に活性エネルギー光線を照射して前記の硬化した層と連続した硬化した層を新たに形成する積層操作を繰り返すことによって最終的に目的とする立体造形物を得る方法である。 The method for optical three-dimensional modeling using the photocurable composition of this embodiment can use any of the conventionally known optical three-dimensional modeling methods and devices described in the first embodiment. Preferably, the photocurable composition is selectively irradiated with active energy rays to form a cured layer having the desired pattern, and then an uncured liquid photocurable resin composition is placed on this cured layer, and similarly irradiated with active energy rays to form a new cured layer continuous with the cured layer. This lamination process is repeated to finally obtain the desired three-dimensional object.
造形に好適な前記活性エネルギー光線、前記活性エネルギー光線の照射方法、造形方式等も、第一の実施形態と同様である。 The active energy rays suitable for shaping, the method of applying the active energy rays, the shaping method, etc. are the same as those in the first embodiment.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to the examples described below as long as they do not depart from the gist of the invention.
(実施例1)
三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレートとしてイソボルニルアクリレート(東京化成工業製)を10.5g、エーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレート(商品名:サートマーSR531、アルケマ社製)を9.5g、分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレート(商品名:KAYARAD R-604、日本化薬製)を4.0g、重合開始剤(商品名:Omnirad184、IGM Resins B.V製)を0.24gを褐色ガラス瓶に秤量し撹拌した。得られた光硬化性組成物を用いて下記の評価用サンプル作製方法(2a)に従い評価用サンプルを作製し評価した。評価結果を表3に示す。
Example 1
10.5 g of isobornyl acrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure, 9.5 g of a monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure having an ether bond (trade name: Sartomer SR531, manufactured by Arkema), 4.0 g of a bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more but less than 400 (trade name: KAYARAD R-604, manufactured by Nippon Kayaku), and 0.24 g of a polymerization initiator (trade name: Omnirad 184, manufactured by IGM Resins B.V.) were weighed into a brown glass bottle and stirred. Using the obtained photocurable composition, an evaluation sample was prepared and evaluated according to the following evaluation sample preparation method (2a). The evaluation results are shown in Table 3.
(実施例2乃至9)
脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレート、エーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレート、分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートを表1に記載の化合物及び添加割合とした他は実施例1と同様にして、光硬化性組成物を得た。得られた光硬化性組成物を用いて下記の評価用サンプル作製方法(2a)に従い評価用サンプルを作製し評価した。評価結果を表3に示す。
(Examples 2 to 9)
A photocurable composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton, the monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure having an ether bond, and the bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more but less than 400 were used in the compounds and addition ratios shown in Table 1. Evaluation samples were prepared using the obtained photocurable composition according to the following evaluation sample preparation method (2a) and evaluated. The evaluation results are shown in Table 3.
(実施例10)
脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレート、エーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレート、分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートを表1に記載の化合物及び添加割合とし、重合開始剤(商品名:OmniradTPO、IGM Resins B.V製)を1.92g、光吸収剤として2-[5-クロロ(2H)-ベンゾトリアゾール-2-イル]-4-メチル-6-(tert-ブチル)フェノール(東京化成工業製)を0.768gを用いた他は実施例1と同様にして、光硬化性組成物を得た。得られた光硬化性組成物を用いて下記の評価用サンプル作製方法(2b)に従い評価用サンプルを作製し評価した。評価結果を表3に示す。
Example 10
A photocurable composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton, a monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure having an ether bond, and a bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more but less than 400 were used in the compounds and addition ratios shown in Table 1, 1.92 g of a polymerization initiator (trade name: Omnirad TPO, manufactured by IGM Resins B.V.) and 0.768 g of 2-[5-chloro(2H)-benzotriazol-2-yl]-4-methyl-6-(tert-butyl)phenol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were used as a light absorber. Using the obtained photocurable composition, an evaluation sample was prepared and evaluated according to the evaluation sample preparation method (2b) described below. The evaluation results are shown in Table 3.
(比較例1乃至13)
脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレート、エーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレート、分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートを表2に記載の化合物及び添加割合とした他は実施例1と同様にして、光硬化性組成物を得た。得られた光硬化性組成物を用いて下記の評価用サンプル作製方法(2a)に従い評価用サンプルを作製し評価した。評価結果を表4に示す。
(Comparative Examples 1 to 13)
A photocurable composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton, the monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure having an ether bond, and the bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more but less than 400 were used in the compounds and addition ratios shown in Table 2. Evaluation samples were prepared using the obtained photocurable composition according to the following evaluation sample preparation method (2a) and evaluated. The evaluation results are shown in Table 4.
(評価用サンプルの作製及び評価方法)
(1)評価用サンプルの評価方法
荷重たわみ温度を熱変形試験機(商品名:HDT試験機3M-2、株式会社東洋精機製作所製)を用いて、並びに曲げ弾性率及び曲げ強度を材料試験機(商品名:万能材料試験機No.5581、インストロンジャパン カンパニイリミテッド製)を用いて行い、JIS規格に則ったサンプルサイズ(4mm×10mm×80mm)及び試験条件で評価を行い、下記の基準で評価結果を判定した。
(Preparation of evaluation samples and evaluation method)
(1) Evaluation Method of Evaluation Samples The deflection temperature under load was measured using a heat deformation tester (product name: HDT Tester 3M-2, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, Ltd.), and the flexural modulus and flexural strength were measured using a material testing machine (product name: Universal Material Tester No. 5581, manufactured by Instron Japan Company Limited). Evaluation was performed using a sample size (4 mm × 10 mm × 80 mm) and under test conditions in accordance with JIS standards, and the evaluation results were judged according to the following criteria.
荷重たわみ温度
A:50℃以上60℃未満
B:45℃以上50℃未満
C:45℃未満もしくは60℃以上
曲げ弾性率
A:2.5GPa以上
B:2.0GPa以上2.5GPa未満
C:2.0GPa未満
曲げ強度
A:90MPa以上
B:60MPa以上90MPa未満
C:60MPa未満
Deflection temperature under load A: 50°C or higher and lower than 60°C B: 45°C or higher and lower than 50°C C: Lower than 45°C or 60°C or higher Flexural modulus A: 2.5 GPa or higher B: 2.0 GPa or higher and lower than 2.5 GPa C: Lower than 2.0 GPa Flexural strength A: 90 MPa or higher B: 60 MPa or higher and lower than 90 MPa C: Lower than 60 MPa
また、線膨張係数を熱分析・熱測定装置(商品名:TMA-Q400、TA instrument製)を用いて測定した。サンプルとしては、一辺5mm程度の立方体を切り出して10℃/minの昇温速度で測定し、20℃から40℃の範囲での線膨張係数を算出し、下記の基準で判定した。
A:100ppm未満
B:100ppm以上130ppm未満
C:130ppm以上
The linear expansion coefficient was measured using a thermal analysis/thermal measurement device (product name: TMA-Q400, manufactured by TA Instrument). A cube with a side of approximately 5 mm was cut out as a sample and measured at a temperature increase rate of 10°C/min. The linear expansion coefficient in the range of 20°C to 40°C was calculated and evaluated according to the following criteria.
A: Less than 100 ppm B: 100 ppm or more but less than 130 ppm C: 130 ppm or more
(2a)注型造形物の評価用サンプルの作製方法
離型剤を塗布した石英板に4mm×10mm×80mmのサイズで枠抜きされた型を設置し、光硬化性組成物を型に注ぎ離型剤を塗布した石英板で挟んで固定した。紫外線照射機(商品名:EX250、HOYA製)にて10mW(ウシオ製365nmセンサーで評価)で120秒照射を表面、表面、裏面の計3回行った後、型から角柱状の造形物を離型し評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを50℃で1時間熱処理し、さらに80℃で1時間熱処理し、注型造形物の評価用サンプルとした。
(2a) Method for Preparing a Cast-Molded Product Evaluation Sample: A 4 mm x 10 mm x 80 mm framed mold was placed on a quartz plate coated with a release agent. The photocurable composition was poured into the mold and sandwiched between the quartz plates coated with a release agent. The mold was irradiated with 10 mW of UV light (evaluated with a 365 nm sensor manufactured by Ushio) for 120 seconds, a total of three times on the front, front, and back surfaces. The rectangular prism-shaped molded product was then released from the mold to obtain an evaluation sample. The obtained evaluation sample was heat-treated at 50°C for 1 hour and then at 80°C for 1 hour to obtain an evaluation sample for the cast-molded product.
(2b)光学的立体造形による評価用サンプルの作製方法
DWS製DIGITALWAX020Xを使用して4mm×10mm×80mmの角柱を造形した。レーザー走査速度は、2500mm/秒でレーザー走査間隔は60μm、縁取り回数1回で造形物を得た。得られた評価用サンプルを2-プロパノールで洗浄後、Formlabs社製FormCureを使用して60℃で405nmの光を60分間照射することで二次硬化を行い、次いで50℃で1時間熱処理し、さらに100℃で1時間熱処理することで評価用サンプルとした。
(2b) Method for producing evaluation samples by optical stereolithography A 4 mm x 10 mm x 80 mm prism was fabricated using a DWS DIGITALWAX020X. The laser scanning speed was 2500 mm/sec, the laser scanning interval was 60 μm, and the edge was cut once to obtain a shaped object. The obtained evaluation sample was then washed with 2-propanol and then subjected to secondary curing by irradiating it with 405 nm light at 60 °C for 60 minutes using FormCure manufactured by Formlabs. The sample was then heat-treated at 50 °C for 1 hour and then further heat-treated at 100 °C for 1 hour to obtain an evaluation sample.
表1及び表2中の略号が示す化合物を以下に示す。また、表1及び表2中「-」はそれを使用していないことを示す。
IBA:イソボルニルアクリレート(東京化成工業製、分子量208)
MADA:アダマンチルアクリレート(商品名:MADA、大阪有機化学工業製、分子量220)
TCDA:ジシクロペンタニルアクリレート(商品名:FA-513AS、日立化成製、分子量206)
TMHA:3,3,5-トリメチルシクロヘキサノールアクリレート(商品名:SR420NS、アルケマ社製、分子量210)
PEGDM;エトキシ化エチルヘキシルポリエチレングリコールメタクリレート(商品名:EH-4E、新中村化学工業製、分子量374)
TMPFA;環状トリメチロールプロパンホルマルアクリレート(商品名:サートマーSR531、アルケマ社製、分子量200)
EEEA:アクリル酸2-(2-エトキシエトキシ)エチル(東京化成工業製、分子量188)
DEGDM:ジエチレングリコールジメタクリレート(商品名:2G、新中村化学工業製、分子量242)
TCDDA:トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(商品名:KAYARAD R-684、日本化薬製、分子量304)
DiODA:アクリル酸2-[5-エチル-5-[(アクリロイルオキシ)メチル]-1,3-ジオキサン-2-イル]-2,2-ジメチルエチル(商品名:KAYARAD R-604、日本化薬製、分子量326)
NPGDA:ネオペンチルグリコールジアクリレート(商品名:A-NPG、新中村化学工業製、分子量212)
NDA:1,9-ノナンジオールジアクリレート(商品名:A-NOD-N、新中村化学工業製、分子量268)
TEGDA:ポリエチレングリコール#200ジアクリレート(商品名:A-200、新中村化学工業製、分子量302)
PEG400DA:ポリエチレングリコール#400ジアクリレート(商品名:A-400、新中村化学工業製、分子量523)
BDDA:1,4-ブタンジオールジアクリレート(商品名:SR213、アルケマ社製、分子量198)
The compounds represented by the abbreviations in Tables 1 and 2 are shown below. In Tables 1 and 2, "-" indicates that the compound was not used.
IBA: Isobornyl acrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., molecular weight 208)
MADA: Adamantyl acrylate (trade name: MADA, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd., molecular weight 220)
TCDA: dicyclopentanyl acrylate (trade name: FA-513AS, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., molecular weight 206)
TMHA: 3,3,5-trimethylcyclohexanol acrylate (trade name: SR420NS, manufactured by Arkema, molecular weight 210)
PEGDM: Ethoxylated ethylhexyl polyethylene glycol methacrylate (trade name: EH-4E, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., molecular weight 374)
TMPFA: cyclic trimethylolpropane formal acrylate (trade name: Sartomer SR531, manufactured by Arkema, molecular weight 200)
EEEA: 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., molecular weight 188)
DEGDM: Diethylene glycol dimethacrylate (trade name: 2G, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., molecular weight 242)
TCDDA: tricyclodecane dimethanol diacrylate (trade name: KAYARAD R-684, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., molecular weight 304)
DiODA: 2-[5-ethyl-5-[(acryloyloxy)methyl]-1,3-dioxan-2-yl]-2,2-dimethylethyl acrylate (trade name: KAYARAD R-604, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., molecular weight 326)
NPGDA: Neopentyl glycol diacrylate (trade name: A-NPG, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., molecular weight 212)
NDA: 1,9-nonanediol diacrylate (trade name: A-NOD-N, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., molecular weight 268)
TEGDA: polyethylene glycol #200 diacrylate (trade name: A-200, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., molecular weight 302)
PEG400DA: polyethylene glycol #400 diacrylate (trade name: A-400, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., molecular weight 523)
BDDA: 1,4-butanediol diacrylate (trade name: SR213, manufactured by Arkema, molecular weight 198)
荷重たわみ温度、曲げ弾性率、曲げ強度、線膨張係数において、評価結果がCとなると消失モデル用材料として、形状の維持や鋳型割れ等の懸念が増えるため望ましくなく、好ましくは評価結果がAもしくはBとなる場合である。 If the evaluation result for deflection temperature under load, flexural modulus, flexural strength, or linear expansion coefficient is C, it is undesirable as a material for fading models, as it increases concerns about shape maintenance and mold cracking. Preferably, the evaluation result is A or B.
(評価用サンプルの作製手順と評価手順)
(1)光硬化性組成物の調製
以下の実施例11~23、及び比較例14~23に記載するように、以下の表5及び表6に示す含有量で各材料を十分攪拌することで光硬化性組成物を調製した。
(Procedure for preparing and evaluating samples for evaluation)
(1) Preparation of Photocurable Compositions As described in the following Examples 11 to 23 and Comparative Examples 14 to 23, photocurable compositions were prepared by thoroughly stirring each material in the amounts shown in Tables 5 and 6 below.
(2)評価用サンプルの評価方法
第一実施形態と同様に評価用サンプルを作製し、第一実施形態と同じ基準で、荷重たわみ温度、曲げ弾性率、曲げ強度評価、線膨張係数の評価を行った。
(2) Evaluation Method of Evaluation Samples Evaluation samples were prepared in the same manner as in the first embodiment, and the deflection temperature under load, flexural modulus, flexural strength, and linear expansion coefficient were evaluated according to the same criteria as in the first embodiment.
(2a)注型造形物の評価用サンプルの作製方法
注型造形物の評価用サンプルも、第一の実施形態と同様に作製した。
(2a) Method for Producing Evaluation Samples of Cast-Molded Objects Evaluation samples of cast-molded objects were also produced in the same manner as in the first embodiment.
(2b)光学的立体造形による評価用サンプルの作製方法
光学的立体造形による評価用サンプルも、第一の実施形態と同様に作製した。
(2b) Method for Producing Evaluation Samples by Optical 3D Fabrication Evaluation samples were also produced by optical 3D fabrication in the same manner as in the first embodiment.
(実施例11)
脂環式骨格を有しかつ第四級炭素も有する単官能(メタ)アクリレートとして東京化成工業製イソボルニルアクリレートを8.0g、分岐アルキル鎖構造を有する単官能(メタ)アクリレートとして新中村化学工業製イソステアリルアクリレートを7.4g、分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートとして新中村化学工業製ジエチレングリコールジメタクリレートを8.0g、重合開始剤としてIGM Resins B.V製1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名:Omnirad184)を0.24g、を褐色ガラス瓶に秤量し攪拌した。得られた光硬化性組成物を前記評価用サンプル作製方法(2a)でサンプルを作製し評価した。評価結果を表5に示す。
Example 11
8.0 g of isobornyl acrylate manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. as a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton and also a quaternary carbon, 7.4 g of isostearyl acrylate manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. as a monofunctional (meth)acrylate having a branched alkyl chain structure, 8.0 g of diethylene glycol dimethacrylate manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. as a bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more but less than 400, and 0.24 g of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (trade name: Omnirad 184) manufactured by IGM Resins B.V. as a polymerization initiator were weighed into a brown glass bottle and stirred. A sample was prepared from the obtained photocurable composition using the evaluation sample preparation method (2a) and evaluated. The evaluation results are shown in Table 5.
(実施例12乃至22)
実施例11に記載の方法で表5に記載の添加割合で光硬化性材料を秤量し、さらに重合開始剤としてOmnirad184を光硬化性材料に対して1.0重量%秤量し、褐色瓶に入れて撹拌した。得られた光硬化性組成物を前記評価用サンプル作製方法(2a)でサンプルを作製し評価した。評価結果を表5に示す。
Examples 12 to 22
The photocurable material was weighed out in the addition ratio shown in Table 5 using the method described in Example 11, and Omnirad 184 was further weighed out as a polymerization initiator at 1.0 wt % relative to the photocurable material, and the mixture was placed in a brown bottle and stirred. Samples of the resulting photocurable composition were prepared and evaluated using the above-mentioned evaluation sample preparation method (2a). The evaluation results are shown in Table 5.
(実施例23)
脂環式骨格を有しかつ第四級炭素も有する単官能(メタ)アクリレートとして東京化成工業製イソボルニルアクリレートを80.2g、分岐アルキル鎖構造を有する単官能(メタ)アクリレートとして新中村化学工業製イソステアリルアクリレートを74.2g、分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートとして新中村化学工業製ジエチレングリコールジメタクリレートを80.1g、重合開始剤としてIGM Resins B.V製OmniradTPOを1.92g、光吸収剤として東京化成製2-[5-クロロ(2H)-ベンゾトリアゾール-2-イル]-4-メチル-6-(tert-ブチル)フェノールを0.768g、を褐色ガラス瓶に秤量し攪拌した。得られた光硬化性組成物を前記評価用サンプル作製方法(2b)でサンプルを作製し評価した。評価結果を表5に示す。
(Example 23)
80.2 g of isobornyl acrylate manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. as a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton and a quaternary carbon, 74.2 g of isostearyl acrylate manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. as a monofunctional (meth)acrylate having a branched alkyl chain structure, 80.1 g of diethylene glycol dimethacrylate manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. as a bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more but less than 400, 1.92 g of Omnirad TPO manufactured by IGM Resins B.V. as a polymerization initiator, and 0.768 g of 2-[5-chloro(2H)-benzotriazol-2-yl]-4-methyl-6-(tert-butyl)phenol manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. as a light absorber were weighed into a brown glass bottle and stirred. A sample was prepared from the resulting photocurable composition using the evaluation sample preparation method (2b) and evaluated. The evaluation results are shown in Table 5.
(比較例14乃至23)
実施例11に記載の方法で表6に記載の添加割合で光硬化性材料を秤量し、さらに重合開始剤としてOmnirad184を光硬化性材料に対して1.0重量%秤量し、褐色瓶に入れて撹拌した。得られた比較例1乃至10の光硬化性組成物を前記評価用サンプル作製方法(2a)でサンプルを作製し評価した。評価結果を表6に示す。
(Comparative Examples 14 to 23)
The photocurable material was weighed out in the addition ratio shown in Table 6 using the method described in Example 11, and Omnirad 184 was further weighed out as a polymerization initiator at 1.0 wt % relative to the photocurable material, and the mixture was placed in a brown bottle and stirred. Samples were prepared from the obtained photocurable compositions of Comparative Examples 1 to 10 using the above-mentioned evaluation sample preparation method (2a) and evaluated. The evaluation results are shown in Table 6.
表5及び表6中の各記号や材料名は下記材料の意味であり、「-」はそれを使用していないことを示す。
イソボルニル:東京化成工業製イソボルニルアクリレート(分子量208)
トリシクロデカン:日立化成製ジシクロペンタニルアクリレート(FA-513AS
分子量206)
3Meシクロヘキサン:アルケマ社製3,3,5-トリメチルシクロヘキサノールアクリレート(SR420NS 分子量210)
tBuシクロヘキサン:アルケマ社製4-tert-ブチルシクロヘキサノールアクリレート(SR217NS 分子量210)
分岐C18:新中村化学工業製イソステアリルアクリレート(S-1800A 分子量325)
分岐C8:アルケマ社製イソオクチルアクリレート(SR440 分子量184)
分岐C10:アルケマ社製イソデシルアクリレート(SR395 分子量212)
直鎖C18メタクリル:新中村化学工業製イソステアリルメタクリレート(S-1800M 分子量339)
ポリエチレングリコール:新中村化学工業製エトキシ化エチルヘキシルポリエチレングリコールメタクリレート(EH-4E 分子量374)
ジエチレングリコールメタ:新中村化学工業製ジエチレングリコールジメタクリレート(2G 分子量242)
トリシクロデカンアクリ:日本化薬製トリシクロデカノールアクリレート(KAYARAD R-684 分子量304)
ジオキサンアクリ:日本化薬製アクリル酸2-[5-エチル-5-[(アクリロイルオキシ)メチル]-1,3-ジオキサン-2-イル]-2,2-ジメチルエチル(KAYARAD R-604 分子量326)
ネオペンチルグリコール:新中村化学工業製ネオペンチルグリコールジアクリレート(A-NPG 分子量212)
ノナンジアクリ:新中村化学工業製1,9-ノナンジオールジアクリレート(A-NOD-N 分子量268)
A-400:新中村化学工業製ポリエチレングリコール#400ジアクリレート(A-400 分子量523)
ブタンジオール:アルケマ社製1,4-ブタンジオールジアクリレート(SR213 分子量198)
The symbols and material names in Tables 5 and 6 represent the materials listed below, and "-" indicates that the material was not used.
Isobornyl: Isobornyl acrylate (molecular weight 208) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
Tricyclodecane: dicyclopentanyl acrylate (FA-513AS) manufactured by Hitachi Chemical
Molecular weight 206)
3Me cyclohexane: 3,3,5-trimethylcyclohexanol acrylate (SR420NS, molecular weight 210) manufactured by Arkema
tBu cyclohexane: 4-tert-butylcyclohexanol acrylate (SR217NS, molecular weight 210) manufactured by Arkema
Branched C18: Isostearyl acrylate (S-1800A, molecular weight 325) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
Branched C8: Isooctyl acrylate (SR440, molecular weight 184) manufactured by Arkema
Branched C10: Isodecyl acrylate (SR395, molecular weight 212) manufactured by Arkema
Linear C18 methacrylate: isostearyl methacrylate (S-1800M, molecular weight 339) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
Polyethylene glycol: Ethoxylated ethylhexyl polyethylene glycol methacrylate (EH-4E, molecular weight 374) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
Diethylene glycol methacrylate: diethylene glycol dimethacrylate (2G, molecular weight 242) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
Tricyclodecane acrylate: Tricyclodecanol acrylate (KAYARAD R-684, molecular weight 304) manufactured by Nippon Kayaku
Dioxane Acrylate: 2-[5-ethyl-5-[(acryloyloxy)methyl]-1,3-dioxane-2-yl]-2,2-dimethylethyl acrylate (KAYARAD R-604, molecular weight 326) manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
Neopentyl glycol: neopentyl glycol diacrylate (A-NPG, molecular weight 212) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
Nonanediol diacrylate: 1,9-nonanediol diacrylate (A-NOD-N, molecular weight 268) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
A-400: Polyethylene glycol #400 diacrylate (A-400 molecular weight 523) manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.
Butanediol: 1,4-butanediol diacrylate (SR213, molecular weight 198) manufactured by Arkema
以上説明したように、本発明の光硬化性組成物は、光学的立体造形分野に幅広く用いることができ、何ら限定されるものではない。本発明の光硬化性組成物の硬化物の代表的な利用分野としては、ロストワックス鋳造法で使用する消失モデル、設計の途中で外観デザインを検証するためのモデル、部品の機能性をチェックするためのモデル、金型を制作するためのベースモデル等を挙げることできる。特に、本発明の光硬化性組成物の硬化物は、熱膨張が小さく、高い弾性率及び一定の温度域での耐熱性を有するため、ロストワックス鋳造法で使用する消失モデルに好適に使用できる。 As explained above, the photocurable composition of the present invention can be used in a wide range of applications in the field of optical three-dimensional modeling, and is not limited in any way. Typical applications of the cured product of the photocurable composition of the present invention include lost models used in lost-wax casting, models for verifying the appearance design during the design process, models for checking the functionality of parts, and base models for creating molds. In particular, the cured product of the photocurable composition of the present invention has low thermal expansion, a high elastic modulus, and heat resistance over a certain temperature range, making it ideal for use as lost-wax models used in lost-wax casting.
また、本発明の光硬化性組成物を注型造形法により硬化物を得た場合、光学的立体造形分野では実現できない精度の造形物を光硬化性材料を用いて提供することが可能となる。その際の硬化物の造形方法としては、型に本発明の光硬化性組成物を注ぎ、型に合わせたサイズの透明基板を載せて、透明基板越しに活性エネルギー光線を照射する。その際に、材料組成物の硬化収縮による型形状の転写不良が発生する場合には、光硬化性組成物を加圧しながら活性エネルギー光線を照射してもよい。また、光学的立体造形法と同様に、型への光硬化性組成物の注入及びその硬化を少しずつ繰り返して所望の造形物を得てもよい。 Furthermore, when a cured product is obtained using the photocurable composition of the present invention through casting molding, it becomes possible to provide a molded object with a precision that is not possible in the field of optical three-dimensional modeling using a photocurable material. The method for molding the cured product in this case involves pouring the photocurable composition of the present invention into a mold, placing a transparent substrate of the appropriate size for the mold on top of it, and irradiating it with active energy rays through the transparent substrate. If poor transfer of the mold shape occurs due to shrinkage of the material composition upon curing, the photocurable composition may be pressurized while irradiating it with active energy rays. Furthermore, as with optical three-dimensional modeling, the desired molded object may be obtained by repeatedly injecting the photocurable composition into a mold and curing it little by little.
本発明の光硬化性組成物及び硬化物は、従来の消失モデル用の光学的立体造形用材料と比較して高い弾性率で熱膨張が小さく一定の温度域での耐熱性を有しかつエポキシ材料等に使用する光酸発生剤を含まない光硬化性の消失モデル用材料として利用可能である。このため、ロストワックス鋳造法において、精度が高くかつ鋳巣の少ない鋳物を製造することに利用することができる。 The photocurable composition and cured product of the present invention have a higher elastic modulus, lower thermal expansion, and heat resistance over a certain temperature range compared to conventional optical three-dimensional modeling materials for efflorescent models, and can be used as a photocurable efflorescent modeling material that does not contain the photoacid generators used in epoxy materials, etc. Therefore, they can be used in the lost-wax casting method to produce castings with high precision and few voids.
Claims (12)
前記単官能(メタ)アクリレートの含有量が硬化性材料の80モル%以上90モル%以下であり、かつ
前記単官能(メタ)アクリレートが三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレート及びエーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレートからなり、
前記三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレートの含有量が硬化性材料の40モル%以上50モル%以下であり、
前記三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格は、アダマンタン骨格、ノルボルナン骨格、ジシクロペンタジエン骨格から選ばれる一つ或いは複数であることを特徴とする光硬化性組成物。 A photocurable composition comprising a curable material consisting of a monofunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 150 or more and less than 350 and a bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more and less than 400,
the content of the monofunctional (meth)acrylate is 80 mol % or more and 90 mol % or less of the curable material, and the monofunctional (meth)acrylate comprises a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure and a monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure having an ether bond ,
the content of the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure is 40 mol % or more and 50 mol % or less of the curable material,
The photocurable composition, wherein the alicyclic skeleton forming the three-dimensional crosslinked structure is one or more selected from the group consisting of an adamantane skeleton, a norbornane skeleton, and a dicyclopentadiene skeleton .
前記エーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレートが環状トリメチロールプロパンホルマル(メタ)アクリレートであり、
前記分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートは、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリシクロデカノールアクリレート、アクリル酸2-[5-エチル-5-[(アクリロイルオキシ)メチル]-1,3-ジオキサン-2-イル]-2,2-ジメチルエチル、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,9-ノナンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200ジアクリレートから選ばれる一つ或いは複数であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光硬化性組成物。 the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure is one or more selected from the group consisting of isobornyl acrylate, adamantyl acrylate, and dicyclopentanyl acrylate;
the monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure having an ether bond is cyclic trimethylolpropane formal (meth)acrylate;
The photocurable composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more and less than 400 is one or more selected from diethylene glycol dimethacrylate, tricyclodecanol acrylate, 2-[5-ethyl-5-[(acryloyloxy)methyl]-1,3-dioxan- 2 -yl]-2,2-dimethylethyl acrylate, neopentyl glycol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, and polyethylene glycol #200 diacrylate.
前記分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートは、トリシクロデカノールアクリレート、アクリル酸2-[5-エチル-5-[(アクリロイルオキシ)メチル]-1,3-ジオキサン-2-イル]-2,2-ジメチルエチルから選ばれる一つ或いは複数であることを特徴とする請求項4に記載の光硬化性組成物。 the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure is one or more selected from the group consisting of isobornyl acrylate and adamantyl acrylate;
5. The photocurable composition according to claim 4, wherein the bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more and less than 400 is one or more selected from the group consisting of tricyclodecanol acrylate and 2-[5-ethyl-5-[(acryloyloxy)methyl]-1,3-dioxan-2-yl]-2,2-dimethylethyl acrylate.
立体モデルのスライスデータに基づいて、前記光硬化性樹脂組成物に光エネルギーを照射して硬化させる工程と、
を含み、
前記光硬化性樹脂組成物が、分子量が150以上350未満の単官能(メタ)アクリレートと分子量が200以上400未満の2官能(メタ)アクリレートからなる硬化性材料を含み、
前記単官能(メタ)アクリレートの含有量が硬化性材料の80モル%以上90モル%以下であり、
かつ前記単官能(メタ)アクリレートが三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレート及びエーテル結合を有する脂環式構造を含む単官能(メタ)アクリレートからなり、
前記三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格を有する単官能(メタ)アクリレートの含有量が硬化性材料の40モル%以上50モル%以下であり、
前記三次元の架橋構造を形成する脂環式骨格は、アダマンタン骨格、ノルボルナン骨格、ジシクロペンタジエン骨格から選ばれる一つ或いは複数であることを特徴とする、物品の製造方法。 disposing a photocurable resin composition to a predetermined thickness;
a step of irradiating the photocurable resin composition with light energy to cure it based on slice data of the three-dimensional model;
Including,
the photocurable resin composition contains a curable material made of a monofunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 150 or more and less than 350 and a bifunctional (meth)acrylate having a molecular weight of 200 or more and less than 400,
the content of the monofunctional (meth)acrylate is 80 mol % or more and 90 mol % or less of the curable material,
the monofunctional (meth)acrylate comprises a monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure and a monofunctional (meth)acrylate containing an alicyclic structure having an ether bond ,
the content of the monofunctional (meth)acrylate having an alicyclic skeleton that forms a three-dimensional crosslinked structure is 40 mol % or more and 50 mol % or less of the curable material,
A method for producing an article, wherein the alicyclic skeleton forming the three-dimensional crosslinked structure is one or more selected from an adamantane skeleton, a norbornane skeleton, and a dicyclopentadiene skeleton .
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011225824A (en) | 2010-03-30 | 2011-11-10 | Fujifilm Corp | Ink composition, inkjet recording method and process for producing molded printed material |
| JP2015078255A (en) | 2013-10-15 | 2015-04-23 | コニカミノルタ株式会社 | Inkjet ink composition for three-dimensional shaping and method for producing three-dimensionally shaped article |
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