JP2844583B2 - Photopolymerizable composition for optical stereolithography - Google Patents

Photopolymerizable composition for optical stereolithography

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JP2844583B2
JP2844583B2 JP19924193A JP19924193A JP2844583B2 JP 2844583 B2 JP2844583 B2 JP 2844583B2 JP 19924193 A JP19924193 A JP 19924193A JP 19924193 A JP19924193 A JP 19924193A JP 2844583 B2 JP2844583 B2 JP 2844583B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光学的立体造形用光重合
性組成物(以下、単に光重合性組成物という)に関す
る。鋳型製作用模型、倣い加工用模型、形彫放電加工用
模型等、各種の模型や定形物の製作にNC切削加工法が
行なわれているが、近年ではこれらの製作に光学的立体
造形法すなわち光重合性組成物にエネルギー線を照射し
て所定形状に硬化させる方法が注目されている。本発明
は上記のような光学的立体造形法に適用される光重合性
組成物であって、特定構造の不飽和ウレタンを含有する
光重合性組成物に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photopolymerizable composition for stereolithography (hereinafter simply referred to as a photopolymerizable composition). The NC cutting method has been used to produce various models and fixed objects such as mold working models, copying machining models, sculpture electric discharge machining models, and the like. Attention has been paid to a method of irradiating a photopolymerizable composition with an energy beam to cure it into a predetermined shape. The present invention relates to a photopolymerizable composition applied to the above-described optical three-dimensional modeling method, and more particularly to a photopolymerizable composition containing an unsaturated urethane having a specific structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、不飽和ウレタンを含有する光重合
性組成物として、1)ポリウレタンジイソシアネートと
ヒドロキシアルキルアクリレートとから得られる不飽和
ウレタンを含有する例(特開平2−145616)、
2)ポリウレタンジイソシアネートとトリオールジ(メ
タ)アクリレートとから得られる不飽和ウレタンを含有
する例(特開平1−204915、特開昭63−355
50)、3)ポリウレタンジイソシアネートとテトラオ
ールトリアクリレートとから得られる不飽和ウレタンを
含有する例(特開昭61−276863)、4)ポリウ
レタントリ〜ヘキサイソシアネートとトリオールジ(メ
タ)アクリレートとから得られる不飽和ウレタンを含有
する例(特開昭63−35550)、5)トリイソシア
ネートとジオールモノ(メタ)アクリレート又はトリオ
ールジ(メタ)アクリレートとから得られる不飽和ウレ
タンを含有する例(特開昭63−112551)、6)
ジイソシアネートとトリオールジメタクリレートとから
得られる不飽和ウレタンを含有する例(特公昭63−2
0203)がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a photopolymerizable composition containing an unsaturated urethane, 1) an example containing an unsaturated urethane obtained from a polyurethane diisocyanate and a hydroxyalkyl acrylate (JP-A-2-145616);
2) Examples containing unsaturated urethane obtained from polyurethane diisocyanate and triol di (meth) acrylate (JP-A-1-204915, JP-A-63-355)
50), 3) Examples containing unsaturated urethane obtained from polyurethane diisocyanate and tetraol triacrylate (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 61-276863), 4) Unsaturation obtained from polyurethane tri-hexa isocyanate and triol di (meth) acrylate. Examples containing saturated urethane (JP-A-63-35550), 5) Examples containing unsaturated urethane obtained from triisocyanate and diol mono (meth) acrylate or trioldi (meth) acrylate (JP-A-63-112551) ), 6)
Example containing unsaturated urethane obtained from diisocyanate and triol dimethacrylate (Japanese Patent Publication No. Sho 63-2
0203).

【0003】ところが、上記の従来例には次のような欠
点がある。上記1)〜5)の従来例の場合、光重合性組
成物中の二重結合濃度を高くして、得られる硬化造形物
の架橋密度を大きくしようとすると、光重合反応におけ
る反応収縮が大きくなり、逆に光重合性組成物中の二重
結合濃度を低くして、得られる硬化造形物の架橋密度を
小さくしようとすると、熱的物性に劣る、例えば熱変形
温度の低い硬化造形物しか得られない。また上記6)の
従来例の場合、もともと光重合性組成物中の二重結合の
濃度が高いため、光重合反応における反応収縮が著しく
大きく、しかもメタクリル基から成る重合性基を有する
ことに基因して光重合反応性が低い。従来例では、光重
合反応性の向上、光重合反応における反応収縮の低減及
び得られる硬化造形物の熱的物性の向上を同時に達成で
きないのである。
However, the above-described conventional example has the following disadvantages. In the case of the above-mentioned conventional examples 1) to 5), when the concentration of double bonds in the photopolymerizable composition is increased to increase the crosslink density of the obtained cured molded article, the reaction shrinkage in the photopolymerization reaction is large. Conversely, when the concentration of double bonds in the photopolymerizable composition is lowered to reduce the crosslink density of the obtained cured molded article, thermal properties are inferior, for example, only the cured molded article having a low heat distortion temperature is obtained. I can't get it. In the case of the conventional example 6), since the concentration of the double bond in the photopolymerizable composition is originally high, the reaction shrinkage in the photopolymerization reaction is remarkably large, and the polymerizable group comprising a methacryl group is present. And low photopolymerization reactivity. In the conventional example, it is impossible to simultaneously improve the photopolymerization reactivity, reduce the reaction shrinkage in the photopolymerization reaction, and improve the thermal properties of the obtained cured molded article.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、不飽和ウレタンを含有する従来の光重合性
組成物では、光重合反応性の向上、光重合反応における
反応収縮の低減及び得られる硬化造形物の熱的物性の向
上を同時に達成できない点である。
The problem to be solved by the present invention is to provide a conventional photopolymerizable composition containing an unsaturated urethane with an improvement in photopolymerization reactivity, a reduction in reaction shrinkage in a photopolymerization reaction, and The point is that it is not possible to simultaneously improve the thermal properties of the obtained cured molded article.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】しかして本発明者らは、
不飽和ウレタンを含有する光重合性組成物について、不
飽和ウレタンの化学構造と、光重合反応性、光重合反応
における反応収縮及び得られる硬化造形物の熱的物性と
の関係を研究した結果、不飽和ウレタンとして分子中に
アクリロイル基及びメタクリロイル基から成る重合性基
と長鎖脂肪族炭化水素残基を含む疎水基とが所定量導入
された特定構造の不飽和ウレタンを用い、これと共に所
定割合で(メタ)アクリル酸エステルを用いることが正
しく好適であることを見出した。
Means for Solving the Problems Thus, the present inventors have
As for the photopolymerizable composition containing unsaturated urethane, as a result of studying the chemical structure of the unsaturated urethane, the relationship between the photopolymerization reactivity, the reaction shrinkage in the photopolymerization reaction, and the thermal properties of the resulting cured molded article, As the unsaturated urethane, an unsaturated urethane having a specific structure in which a polymerizable group consisting of an acryloyl group and a methacryloyl group and a hydrophobic group containing a long-chain aliphatic hydrocarbon residue are introduced into a molecule in a predetermined amount, is used together with a predetermined ratio. It was found that the use of (meth) acrylic acid esters was correct and suitable.

【0006】すなわち本発明は、下記の式1で示される
不飽和ウレタン及び下記の式2で示される不飽和ウレタ
ンから選ばれる1種又は2種以上の不飽和ウレタンと、
該不飽和ウレタンと共重合可能である分子中にウレタン
結合を有しない(メタ)アクリル酸エステルと、光重合
開始剤とから成り、且つ該不飽和ウレタン/該(メタ)
アクリル酸エステル=10/90〜90/10(重量
比)の割合から成ることを特徴とする光重合性組成物に
係る。
That is, the present invention relates to an unsaturated urethane represented by the following formula 1 and one or more unsaturated urethanes selected from the following unsaturated urethanes represented by the following formula 2:
A (meth) acrylic acid ester having no urethane bond in a molecule copolymerizable with the unsaturated urethane, and a photopolymerization initiator, and the unsaturated urethane / (meth)
The present invention relates to a photopolymerizable composition, characterized in that the ratio of acrylic ester is from 10/90 to 90/10 (weight ratio).

【0007】[0007]

【式1】 (Equation 1)

【0008】[0008]

【式2】 (Equation 2)

【0009】式1及び式2において、 X1,X2:3又は4価のポリオールからすべての水酸基
を除いた残基 Y:ジイソシアネートからすべてのイソシアネート基を
除いた残基 R1,R4:同時に同一にはならないH又はCH3 2,R6:炭素数5〜21の脂肪族炭化水素基 R3:炭素数2〜4のアルキレン基 R5,R8:同時に同一にはならないH又はCH3 7:炭素数2〜6のアルキレン基又はアルキレン基の
炭素数が2又は3のポリアルキレングリコール残基 p,q,r:X1が3価のポリオールからすべての水酸基
を除いた残基である場合はいずれも1、X1が4価のポ
リオールからすべての水酸基を除いた残基である場合は
1又は2であって且つp+q+r=4を満足するもの s,t,u:X2が3価のポリオールからすべての水酸基
を除いた残基である場合はいずれも1、X2が4価のポ
リオールからすべての水酸基を除いた残基である場合は
1又は2であって且つs+t+u=4を満足するもの
In equations 1 and 2, X1, XTwo: From tri- or tetravalent polyol to all hydroxyl groups
Residues except for Y: all isocyanate groups from diisocyanate
Excluding residue R1, RFour: H or CH not simultaneously the sameThree  RTwo, R6: An aliphatic hydrocarbon group having 5 to 21 carbon atoms RThree: An alkylene group R having 2 to 4 carbon atomsFive, R8: H or CH not simultaneously the sameThree  R7: An alkylene group having 2 to 6 carbon atoms or an alkylene group
A polyalkylene glycol residue having 2 or 3 carbon atoms p, q, r: X1From trivalent polyol to all hydroxyl groups
Are all 1, X1Is a four-valent port
If the residue is obtained by removing all hydroxyl groups from riol
1 or 2 that satisfies p + q + r = 4 s, t, u: XTwoFrom trivalent polyol to all hydroxyl groups
Are all 1, XTwoIs a four-valent port
If the residue is obtained by removing all hydroxyl groups from riol
1 or 2 and s + t + u = 4

【0010】式1で示される不飽和ウレタンには、1)
3又は4価のポリオールとメタクリル酸と長鎖脂肪酸と
から誘導されるポリオールのメタクリル酸・長鎖脂肪酸
混合部分エステルとアクリロイルオキシアルキルイソシ
アネートとを反応させて得られるウレタン化物、2)3
又は4価のポリオールとアクリル酸と長鎖脂肪酸とから
誘導されるポリオールのアクリル酸・長鎖脂肪酸混合部
分エステルとメタクリロイルオキシアルキルイソシアネ
ートとを反応させて得られるウレタン化物が包含され
る。
The unsaturated urethane represented by the formula (1) includes 1)
Urethane compounds obtained by reacting a methacrylic acid / long chain fatty acid mixed partial ester of a polyol derived from a tri- or tetravalent polyol, methacrylic acid and a long-chain fatty acid with acryloyloxyalkyl isocyanate, 2) 3
Alternatively, a urethane compound obtained by reacting a mixed partial ester of acrylic acid and long chain fatty acid of a polyol derived from a tetravalent polyol, acrylic acid and long chain fatty acid with methacryloyloxyalkyl isocyanate is included.

【0011】ポリオールのメタクリル酸・長鎖脂肪酸混
合部分エステル及びポリオールのアクリル酸・長鎖脂肪
酸混合部分エステルをポリオールの(メタ)アクリル酸
・長鎖脂肪酸混合部分エステルと総称すると、該ポリオ
ールの(メタ)アクリル酸・長鎖脂肪酸混合部分エステ
ルを誘導するのに用いる3又は4価のポリオールとして
は、1)グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチ
ロールプロパン等の3価のアルコール、2)ペンタエリ
スリトール等の4価のアルコール、3)これら3価又は
4価のアルコールにエチレンオキサイド、プロピレンオ
キサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイ
ドを付加したポリエーテルポリオール、4)これら3価
又は4価のアルコールにカプロラクトン、ブチロラクト
ン等の脂肪族ラクトンを付加したポリエステルポリオー
ル等が挙げられる。
The methacrylic acid / long chain fatty acid mixed partial ester of a polyol and the acrylic acid / long chain fatty acid mixed partial ester of a polyol are collectively referred to as a (meth) acrylic acid / long chain fatty acid mixed partial ester of a polyol. Examples of the tri- or tetrahydric polyol used for deriving the acrylic acid / long chain fatty acid mixed partial ester include: 1) trihydric alcohols such as glycerin, trimethylolethane, and trimethylolpropane; and 2) trihydric alcohols such as pentaerythritol. Polyhydric alcohols, 3) polyether polyols obtained by adding alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, and butylene oxide to these trihydric or tetrahydric alcohols, 4) caprolactone, butyrolactone, etc. to these trihydric or tetrahydric alcohols Aliphatic lacquer Polyester polyols obtained by adding the emissions and the like.

【0012】ポリオールの(メタ)アクリル酸・長鎖脂
肪酸混合部分エステルを誘導するのに用いる長鎖脂肪酸
は炭素数6〜22の、直鎖若しくは分枝鎖を有する飽和
脂肪酸又は不飽和脂肪酸である。かかる長鎖脂肪酸とし
ては、1)ヘキサン酸、オクタン酸、ドデカン酸、ステ
アリン酸等の直鎖状飽和脂肪酸、2)イソオクタン酸、
イソパルミチン酸、イソステアリン酸等の分枝状飽和脂
肪酸、3)オレイン酸、エライジン酸等の不飽和脂肪
酸、及びこれらの混合物が挙げられる。
The long-chain fatty acid used to derive the (meth) acrylic acid / long-chain fatty acid mixed partial ester of the polyol is a saturated or unsaturated fatty acid having 6 to 22 carbon atoms and having a straight or branched chain. . Examples of such long-chain fatty acids include: 1) linear saturated fatty acids such as hexanoic acid, octanoic acid, dodecanoic acid, and stearic acid; 2) isooctanoic acid;
Branched saturated fatty acids such as isopalmitic acid and isostearic acid; 3) unsaturated fatty acids such as oleic acid and elaidic acid; and mixtures thereof.

【0013】ポリオールの(メタ)アクリル酸・長鎖脂
肪酸混合部分エステルの合成方法としては、ポリオール
と(メタ)アクリル酸と長鎖脂肪酸との直接エステル化
反応、長鎖脂肪酸グリシジルエステルと(メタ)アクリ
ル酸との開環付加反応、グリシジル(メタ)アクリレー
トと長鎖脂肪酸との開環付加反応等が挙げられ、本発明
はかかる合成方法を特に限定するものではないが、いず
れの合成方法においても、ポリオール1モルに対して遊
離の水酸基が少なくとも1個残るように(メタ)アクリ
ル酸と長鎖脂肪酸との結合モル比が決定される。
As a method for synthesizing a (meth) acrylic acid / long chain fatty acid mixed partial ester of a polyol, a direct esterification reaction between a polyol, (meth) acrylic acid and a long chain fatty acid, a long chain fatty acid glycidyl ester and (meth) Examples include a ring-opening addition reaction with acrylic acid and a ring-opening addition reaction between glycidyl (meth) acrylate and a long-chain fatty acid, and the present invention is not particularly limited to such a synthesis method. The bonding molar ratio between (meth) acrylic acid and long-chain fatty acid is determined so that at least one free hydroxyl group remains per 1 mol of polyol.

【0014】かくして合成されるポリオールの(メタ)
アクリル酸・長鎖脂肪酸混合部分エステルとしては、
1)グリセリンモノメタクリレート・モノイソパルミテ
ート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート・モ
ノラウレート、5−メチル−1,2,4−ヘプタントリ
オールモノメタクリレート・モノオレート等の、3価の
アルコールの混合部分エステル、2)ペンタエリスリト
ールモノメタクリレート・モノオレート、ペンタエリス
リトールジアクリレート・モノ2−エチルヘキソエー
ト、ペンタエリスリトールモノメタクリレート・ジラウ
レート等の、4価のアルコールの混合部分エステル、
3)トリメチロールプロパンモノ(2−ヒドロキシエチ
ル)エーテルモノメタクリレート・モノイソノナノエー
ト、ポリエトキシル化トリメチロールプロパンモノアク
リレート・モノオクタノエート、ε−カプロラクトンを
開環付加したペンタエリスリトールモノメタクリレート
・ジデカノエート等の、ポリエーテルポリオール若しく
はポリエステルポリオールの混合部分エステルが挙げら
れる。これらのうちでは、長鎖脂肪酸グリシジルエステ
ルと(メタ)アクリル酸との開環付加反応又はグリシジ
ル(メタ)アクリレートと長鎖脂肪酸との開環付加反応
等によって得られるグリセリンモノ(メタ)アクリル酸
・モノ長鎖脂肪酸混合部分エステルが有利に使用でき
る。
The (meth) of the polyol thus synthesized
Acrylic acid / long chain fatty acid mixed partial ester
1) Mixed partial esters of trihydric alcohols such as glycerin monomethacrylate / monoisopalmitate, trimethylolpropane monomethacrylate / monolaurate, and 5-methyl-1,2,4-heptanetriol monomethacrylate / monooleate; ) Mixed partial esters of tetrahydric alcohols such as pentaerythritol monomethacrylate / monooleate, pentaerythritol diacrylate / mono-2-ethylhexoate, and pentaerythritol monomethacrylate / dilaurate;
3) Trimethylolpropane mono (2-hydroxyethyl) ether monomethacrylate monoisononanoate, polyethoxylated trimethylolpropane monoacrylate monooctanoate, pentaerythritol monomethacrylate didecanoate with ring-opening addition of ε-caprolactone, etc. And mixed partial esters of polyether polyols and polyester polyols. Among these, glycerin mono (meth) acrylic acid. Obtained by a ring-opening addition reaction of glycidyl ester of long-chain fatty acid and (meth) acrylic acid or a ring-opening addition reaction of glycidyl (meth) acrylate and long-chain fatty acid. Monolong chain fatty acid mixed partial esters can be advantageously used.

【0015】ポリオールの(メタ)アクリル酸・長鎖脂
肪酸混合部分エステルと反応させる(メタ)アクリロイ
ルオキシアルキルイソシアネートはアルキル基の炭素数
が2〜4の(メタ)アクリロイルオキシアルキルイソシ
アネートである。かかる(メタ)アクリロイルオキシア
ルキルイソシアネートとしては、アクリロイルオキシエ
チルイソシアネート、アクリロイルオキシ−2−メチル
−エチルイソシアネート、メタクリロイルオキシエチル
イソシアネート、メタクリロイルオキシ−2−メチル−
エチルイソシアネート等が挙げられるが、これらのうち
ではメタクリロイルオキシエチルイソシアネート及びア
クリロイルオキシエチルイソシアネートが有利に使用で
きる。
The (meth) acryloyloxyalkyl isocyanate to be reacted with the (meth) acrylic acid / long chain fatty acid mixed partial ester of a polyol is a (meth) acryloyloxyalkyl isocyanate having an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms. Examples of the (meth) acryloyloxyalkyl isocyanate include acryloyloxyethyl isocyanate, acryloyloxy-2-methyl-ethyl isocyanate, methacryloyloxyethyl isocyanate, and methacryloyloxy-2-methyl-isocyanate.
Ethyl isocyanate and the like can be mentioned. Of these, methacryloyloxyethyl isocyanate and acryloyloxyethyl isocyanate can be advantageously used.

【0016】式2で示される不飽和ウレタンには、1)
前述したポリオールのアクリル酸・長鎖脂肪酸混合部分
エステルと、ジイソシアネート1モル及びジオールモノ
メタクリレート1モルをウレタン形成させた不飽和ウレ
タンモノイソシアネートとを反応させて得られるウレタ
ン化物、2)前述したポリオールのメタクリル酸・長鎖
脂肪酸混合部分エステルと、ジイソシアネート1モル及
びジオールモノアクリレート1モルをウレタン形成させ
た不飽和ウレタンモノイソシアネートとを反応させて得
られるウレタン化物が包含される。
The unsaturated urethane represented by the formula (2) includes 1)
A urethane compound obtained by reacting the above-mentioned mixed partial ester of an acrylic acid and a long-chain fatty acid with an unsaturated urethane monoisocyanate in which 1 mol of diisocyanate and 1 mol of diol monomethacrylate are urethane-formed. Urethane compounds obtained by reacting a methacrylic acid / long chain fatty acid mixed partial ester with an unsaturated urethane monoisocyanate in which 1 mol of diisocyanate and 1 mol of diol monoacrylate are urethane-formed are included.

【0017】不飽和ウレタンモノイソシアネートを得る
のに用いるジオールモノメタクリレート及びジオールモ
ノアクリレートをジオールモノ(メタ)アクリレートと
総称すると、該ジオールモノ(メタ)アクリレートとし
ては、1)2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレー
ト、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒ
ドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサ
ンジオールモノ(メタ)アクリレート等のアルカンジオ
ールモノ(メタ)アクリレート、2)ジエチレングリコ
ールモノ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコ
ールモノ(メタ)アクリレート等のアルキレン基の炭素
数が2又は3のポリアルキレングリコールモノ(メタ)
アクリレートが挙げられる。これらのうちで、アルカン
ジオールモノ(メタ)アクリレートとしては2−ヒドロ
キシエチル(メタ)アクリレートが好ましく、またポリ
アルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとして
はオキシアルキレン基の縮合数が5以下のものが好まし
い。
Diol monomethacrylate and diol monoacrylate used for obtaining unsaturated urethane monoisocyanate are collectively referred to as diol mono (meth) acrylate. The diol mono (meth) acrylate includes 1) 2-hydroxyethyl (meth) acrylate. Alkanediol mono (meth) acrylates such as acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate and 1,6-hexanediol mono (meth) acrylate; 2) diethylene glycol mono (meth) acrylate; tripropylene Polyalkylene glycol mono (meth) having 2 or 3 carbon atoms in the alkylene group such as glycol mono (meth) acrylate
Acrylates are mentioned. Among them, alkanediol mono (meth) acrylate is preferably 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, and polyalkylene glycol mono (meth) acrylate is preferably one having an oxyalkylene group condensation number of 5 or less.

【0018】不飽和ウレタンモノイソシアネートを得る
のに用いるジイソシアネートとしては、1)各種のトリ
レンジイソシアネート、メチレン−ビス−(4−フェニ
ルイソシアネート)等の芳香族ジイソシアネート、2)
ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレン−ビス−
(4−シクロヘキシルイソシアネート)等の脂肪族又は
脂環族ジイソシアネート、3)4−イソシアナトメチル
−1−イソシアナト−1−メチル−シクロヘキサン、5
−イソシアナトメチル−1−イソシアナト−1,1−ジ
メチル−5−メチル−シクロヘキサン(イソホロンジイ
ソシアネート)等の脂肪族・脂環族ジイソシアネートが
挙げられる。これらのうちでは、分子中に立体障害性の
置換基の影響を受けるイソシアネート基とその影響を受
けないイソシアネート基とを併有するジイソシアネー
ト、分子中に脂肪族炭化水素基に直結したイソシアネー
ト基と芳香族炭化水素基に直結したイソシアネート基と
を併有するジイソシアネートが好ましい。かかるジイソ
シアネートとしては、2,4−トリレンジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート、4−イソシアナトメ
チル−1−イソシアナト−1−メチル−シクロヘキサン
等が挙げられる。
The diisocyanates used for obtaining unsaturated urethane monoisocyanates include 1) aromatic diisocyanates such as various tolylene diisocyanates and methylene-bis- (4-phenylisocyanate), and 2).
Hexamethylene diisocyanate, methylene-bis-
Aliphatic or alicyclic diisocyanate such as (4-cyclohexyl isocyanate); 3) 4-isocyanatomethyl-1-isocyanato-1-methyl-cyclohexane;
Aliphatic and alicyclic diisocyanates such as -isocyanatomethyl-1-isocyanato-1,1-dimethyl-5-methyl-cyclohexane (isophorone diisocyanate). Among these, diisocyanates having both isocyanate groups affected by sterically hindered substituents in the molecule and isocyanate groups not affected by the same, and isocyanate groups directly bonded to aliphatic hydrocarbon groups and aromatic A diisocyanate having both an isocyanate group directly bonded to a hydrocarbon group is preferable. Such diisocyanates include 2,4-tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4-isocyanatomethyl-1-isocyanato-1-methyl-cyclohexane, and the like.

【0019】本発明は不飽和ウレタンの合成方法を特に
制限するものではなく、その合成には公知の方法、例え
ば特開平4−53809に記載されているような方法が
適用できる。
In the present invention, the method for synthesizing the unsaturated urethane is not particularly limited, and a known method, for example, a method described in JP-A-4-53809 can be applied to the synthesis.

【0020】本発明は光重合反応性及び得られる硬化造
形物の熱的物性を向上することができる光重合性組成物
を提供するものである。そのために本発明では、重合性
基としてアクリロイル基とメタクリロイル基とを併有す
る不飽和ウレタンを用いる。かかる2種の異なる重合性
基を有することが光重合反応性及び得られる硬化造形物
の熱的物性を向上する上で極めて有効なのである。光重
合反応性及び熱的物性の向上には、不飽和ウレタン1分
子中に含まれる該重合性基の数と該重合性基1個当りの
不飽和ウレタンの分子量との関係も影響する。実用上好
適な光重合反応性及び熱的物性を得る上で好ましい不飽
和ウレタンは重合性基1個当りの分子量が150〜45
0のもの、更に好ましい不飽和ウレタンは該重合性基1
個当りの分子量が200〜400のものである。
The present invention provides a photopolymerizable composition capable of improving the photopolymerization reactivity and the thermal properties of the resulting cured product. Therefore, in the present invention, an unsaturated urethane having both an acryloyl group and a methacryloyl group as a polymerizable group is used. Having such two different polymerizable groups is extremely effective in improving the photopolymerization reactivity and the thermal properties of the resulting cured molded article. The relationship between the number of the polymerizable groups contained in one molecule of the unsaturated urethane and the molecular weight of the unsaturated urethane per one polymerizable group also affects the improvement of the photopolymerization reactivity and the thermal properties. Unsaturated urethanes which are preferable for obtaining photopolymerization reactivity and thermal properties suitable for practical use have a molecular weight of 150 to 45 per polymerizable group.
0, and more preferred unsaturated urethane is the polymerizable group 1
The molecular weight per unit is 200 to 400.

【0021】また本発明は光重合反応における反応収縮
を低減することができる光重合性組成物を提供するもの
である。そのために本発明では、不飽和ウレタンの分子
中に炭素数5〜21の長鎖脂肪族炭化水素基を導入する
のである。長鎖脂肪族炭化水素基としては、炭素数7〜
17のアルキル基、炭素数16〜19のアルケニル基が
好ましい。導入する長鎖脂肪族炭化水素基の数は、3価
のポリオールを原料として用いた不飽和ウレタンの場合
に1個であり、4価のポリオールを原料として用いた不
飽和ウレタンの場合に1個又は2個であるが、不飽和ウ
レタン1分子中に占める長鎖脂肪族炭化水素基の割合を
10〜45重量%とするのが好ましく、15〜40重量
%とするのが更に好ましい。
The present invention also provides a photopolymerizable composition capable of reducing the reaction shrinkage in the photopolymerization reaction. Therefore, in the present invention, a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 5 to 21 carbon atoms is introduced into the molecule of the unsaturated urethane. The long-chain aliphatic hydrocarbon group has 7 to 7 carbon atoms.
An alkyl group having 17 and an alkenyl group having 16 to 19 carbon atoms are preferred. The number of long-chain aliphatic hydrocarbon groups to be introduced is one in the case of unsaturated urethane using a trivalent polyol as a raw material, and one in the case of unsaturated urethane using a tetravalent polyol as a raw material. Alternatively, the number of long-chain aliphatic hydrocarbon groups in one molecule of the unsaturated urethane is preferably 10 to 45% by weight, more preferably 15 to 40% by weight.

【0022】式1や式2で示される不飽和ウレタンと併
用する(メタ)アクリル酸エステルとしては、いずれも
該不飽和ウレタンと共重合可能である分子中にウレタン
結合を有しない下記1)〜10)の(メタ)アクリル酸
エステルが挙げられる。1)アクリル酸ブチル、アクリ
ル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸アルキル、2)
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル
酸イソブチル等のメタクリル酸アルキル、3)エチレン
グリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジ
アクリレート等の、2価アルコールのジアクリレート、
4)1,2−プロピレングリコールジメタクリレート、
1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート等の、2価
アルコールのジメタクリレート、5)グリセリントリア
クリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート
等の、3価アルコールのトリアクリレート、6)グリセ
リントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメ
タクリレート等の、3価アルコールのトリメタクリレー
ト、7)トリメチロールプロパンジアクリレート・モノ
メタクリレート、グリセリンモノアクリレート・ジメタ
クリレート等の、3価アルコールの混合(メタ)アクリ
レート、8)ペンタエリスリトールテトラアクリレー
ト、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ペン
タエリスリトールジアクリレート・ジメタクリレート等
の、4価アルコールのテトラエステル、9)前記した2
〜4価アルコールにエチレンオキサイド、プロピレンオ
キサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイ
ドを付加したポリエーテルポリオールとアクリル酸、メ
タクリル酸、これらの混合酸とから得られる、ポリエー
テルポリオールのエステル、10)前記した2〜4価ア
ルコールにカプロラクトン、ブチロラクトン等の脂肪族
ラクトンを付加したポリエステルポリオールとアクリル
酸、メタクリル酸、これらの混合酸とから得られる、ポ
リエステルポリオールのエステル。
The (meth) acrylic acid ester used in combination with the unsaturated urethane represented by the formulas 1 and 2 includes any of the following 1) to 3) which have no urethane bond in a molecule copolymerizable with the unsaturated urethane. 10) (meth) acrylic acid esters. 1) alkyl acrylates such as butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate, 2)
Alkyl methacrylates such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate and isobutyl methacrylate; 3) diacrylates of dihydric alcohols such as ethylene glycol diacrylate and 1,4-butanediol diacrylate;
4) 1,2-propylene glycol dimethacrylate,
Dihydric alcohol dimethacrylate such as 1,6-hexanediol dimethacrylate, 5) trihydric alcohol triacrylate such as glycerin triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, etc. 6) glycerin trimethacrylate, trimethylolethane trimethacrylate Trimethacrylate of trihydric alcohol, 7) mixed (meth) acrylate of trihydric alcohol such as trimethylolpropane diacrylate / monomethacrylate, glycerin monoacrylate / dimethacrylate, 8) pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol tetra Tetraesters of tetrahydric alcohols such as methacrylate and pentaerythritol diacrylate / dimethacrylate;
Esters of polyether polyols obtained from polyether polyols obtained by adding alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, and butylene oxide to polyhydric alcohols and acrylic acid, methacrylic acid, and mixed acids thereof. Esters of polyester polyols obtained from polyester polyols obtained by adding aliphatic lactones such as caprolactone and butyrolactone to tetrahydric alcohols, acrylic acid, methacrylic acid, and mixed acids thereof.

【0023】以上例示したような(メタ)アクリル酸エ
ステルとしては、アクリル酸エステルとメタクリル酸エ
ステルとの混合物を用いるのが好ましく、ポリオールと
アクリル酸及びメタクリル酸とから得られる混合不飽和
酸エステルを用いるのが更に好ましい。この場合、アク
リル基とメタクリル基の比率は、混合物及び混合不飽和
酸エステルの双方において、アクリル基/メタクリル基
=9/1〜1/9(モル比)となるようにするのが好ま
しく、8/2〜5/5(モル比)となるようにするのが
更に好ましい。
As the (meth) acrylates exemplified above, it is preferable to use a mixture of an acrylate and a methacrylate, and a mixed unsaturated acid ester obtained from a polyol, acrylic acid and methacrylic acid is preferably used. More preferably, it is used. In this case, the ratio of the acryl group to the methacryl group is preferably such that the acryl group / methacryl group = 9/1 to 1/9 (molar ratio) in both the mixture and the mixed unsaturated acid ester. / 2 to 5/5 (molar ratio).

【0024】本発明の光重合性組成物において、不飽和
ウレタンと、該不飽和ウレタンと共重合可能な(メタ)
アクリル酸エステルとの割合は、該不飽和ウレタン/該
(メタ)アクリル酸エステル=10/90〜90/10
(重量比)であり、好ましくは30/70〜70/30
(重量比)である。双方の割合が10/90(重量比)
未満では光重合反応させて得られる硬化造形物の物性が
劣り、逆に90/10(重量比)を超えると光重合性組
成物の粘度が高くなり過ぎて光造形操作が困難になる。
In the photopolymerizable composition of the present invention, the unsaturated urethane and a (meth) copolymerizable with the unsaturated urethane
The ratio of the unsaturated urethane to the (meth) acrylic ester = 10/90 to 90/10
(Weight ratio), preferably 30/70 to 70/30
(Weight ratio). The ratio of both is 10/90 (weight ratio)
When the amount is less than the above, the physical properties of the cured molded article obtained by the photopolymerization reaction are inferior. On the other hand, when the ratio exceeds 90/10 (weight ratio), the viscosity of the photopolymerizable composition becomes too high and the optical molding operation becomes difficult.

【0025】本発明の光重合性組成物は不飽和ウレタ
ン、(メタ)アクリル酸エステル及び光重合開始剤から
成るものである。本発明は用いる光重合開始剤の種類を
特に限定するものではないが、かかる光重合開始剤とし
ては、1)ベンゾイン、α−メチルベンゾイン、アント
ラキノン、クロルアントラキノン、アセトフェノン等の
カルボニル化合物、2)ジフェニルスルフィド、ジフェ
ニルジスルフィド、ジチオカーバメート等のイオウ化合
物、3)α−クロルメチルナフタレン、アントラセン等
の多環芳香族化合物、等が挙げられる。光重合性組成物
中におけるこれらの光重合開始剤の含有量は、不飽和ウ
レタン及び(メタ)アクリル酸エステルの合計量100
重量部に対し、通常0.1〜10重量部となるように
し、好ましくは1〜5重量部となるようにする。光重合
開始剤と共に、n−ブチルアミン、トリエタノールアミ
ン、N,N−ジメチルアミノベンゼンスルホン酸ジアリ
ルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレー
ト等の光増感剤を用いることができる。
The photopolymerizable composition of the present invention comprises an unsaturated urethane, a (meth) acrylate and a photopolymerization initiator. The type of the photopolymerization initiator used in the present invention is not particularly limited. Examples of the photopolymerization initiator include: 1) carbonyl compounds such as benzoin, α-methylbenzoin, anthraquinone, chloranthraquinone, and acetophenone; and 2) diphenyl. Sulfur compounds such as sulfide, diphenyl disulfide and dithiocarbamate; and 3) polycyclic aromatic compounds such as α-chloromethylnaphthalene and anthracene. The content of these photopolymerization initiators in the photopolymerizable composition is 100% of the total amount of unsaturated urethane and (meth) acrylate.
The amount is usually 0.1 to 10 parts by weight, preferably 1 to 5 parts by weight with respect to parts by weight. Along with the photopolymerization initiator, a photosensitizer such as n-butylamine, triethanolamine, N, N-dimethylaminobenzenesulfonic acid diallylamide, and N, N-dimethylaminoethyl methacrylate can be used.

【0026】本発明の光重合性組成物は、不飽和ウレタ
ン、(メタ)アクリル酸エステル及び光重合開始剤から
成るが、これを光重合させる際の硬化にともなう反応収
縮を更に低減する目的で、これらに加えて、平均粒子径
0.1〜50μmの固体微粒子及び平均繊維長1〜70
μmの無機繊維ウイスカーから選ばれるフィラーを含有
することができる。フィラーとして固体微粒子を用いる
場合は、その平均粒子径が1μm以下のものが好まし
く、0.3μm以下のものが更に好ましい。かかるフィ
ラーとしては、1)シリカ、アルミナ、クレイ、炭酸カ
ルシウム等の無機微粒子、2)アルミニウム、鉄等の金
属微粒子、3)ポリアミド、塩化ビニル、酢酸ビニル、
スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリメチルメタ
クリレート等の有機高分子微粒子、4)ポリメチルシル
セスキオキサン、ポリシロキサン−ポリビニルグラフト
重合体等のポリオルガノシロキサン微粒子等の固体微粒
子、5)チタン酸カリウム繊維、硫酸マグネシウム繊
維、炭素繊維等の無機繊維ウイスカー等がある。これら
のフィラーを含有させる場合、不飽和ウレタン及び(メ
タ)アクリル酸エステルの合計量100重量部に対し、
通常300重量部以下となるようにし、好ましくは1〜
100重量部となるようにする。これらのフィラーは1
種又は2種以上を混合して用いることができる。
The photopolymerizable composition of the present invention comprises an unsaturated urethane, a (meth) acrylic acid ester and a photopolymerization initiator. The photopolymerizable composition is used for the purpose of further reducing the reaction shrinkage accompanying the curing during photopolymerization. , Solid fine particles having an average particle diameter of 0.1 to 50 μm and an average fiber length of 1 to 70
A filler selected from inorganic fiber whiskers of μm can be contained. When solid fine particles are used as the filler, the average particle diameter is preferably 1 μm or less, more preferably 0.3 μm or less. Such fillers include 1) inorganic fine particles such as silica, alumina, clay, and calcium carbonate, 2) metal fine particles such as aluminum and iron, 3) polyamide, vinyl chloride, vinyl acetate,
Organic polymer fine particles such as styrene-divinylbenzene copolymer and polymethyl methacrylate; 4) solid fine particles such as polyorganosiloxane fine particles such as polymethylsilsesquioxane and polysiloxane-polyvinyl graft polymer; and 5) potassium titanate. Inorganic fiber whiskers such as fiber, magnesium sulfate fiber and carbon fiber. When these fillers are contained, the total amount of unsaturated urethane and (meth) acrylate is 100 parts by weight,
Usually, it is 300 parts by weight or less, preferably 1 to
Make up to 100 parts by weight. These fillers are 1
Species or a mixture of two or more can be used.

【0027】本発明は本発明の光重合性組成物を適用す
る光学的立体造形法を特に制限するものではない。光学
的立体造形法としては各種の方法が知られており(特開
昭56−144478、特開昭60−247515、特
開平1−204915、特開平3−41126等)、こ
れには例えば、最初に硬化層を形成した後、該硬化層の
上に未硬化の組成物を供給し、これにエネルギー線を照
射して次の硬化層を形成する操作を繰返して行ない、所
望の硬化造形物を形成し、必要に応じて更にポストキュ
アする方法がある。用いるエネルギー線としては、可視
光線、紫外線、電子線等があるが、紫外線が好ましい。
The present invention does not particularly limit the optical three-dimensional molding method to which the photopolymerizable composition of the present invention is applied. Various optical three-dimensional modeling methods are known (JP-A-56-144478, JP-A-60-247515, JP-A-1-204915, JP-A-3-41126, etc.). After forming a cured layer on the cured layer, an uncured composition is supplied on the cured layer, and an operation of irradiating the composition with energy rays to form a next cured layer is repeatedly performed to obtain a desired cured molded article. There is a method of forming and post-curing as needed. Examples of the energy beam used include visible light, ultraviolet light, and electron beam, and ultraviolet light is preferable.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

試験区分1(予備合成) 以下に示す予備合成例1〜4を行なった。尚、各予備合
成例において、部は重量部である。 ・予備合成例1 オクタン酸144部(1.0モル)及び触媒としてトリ
エチルアミン2部を反応容器にとり、70℃で保持して
撹拌し、更にグリシジルメタクリレート142部(1.
0モル)を30分かけて滴下した。その後、反応系を7
0℃で5時間保持して合成を終了した。反応物について
オキシラン酸素含有量を定量したが、殆ど検出されなか
った。ここで得た生成物は286部のグリセリンモノメ
タクリレート・モノオクタノエートであり、酸価0.
7、水酸基価198、ケン化価390であった。
Test Category 1 (Preliminary Synthesis) The following preliminary synthesis examples 1 to 4 were performed. In addition, in each preliminary synthesis example, parts are parts by weight. Preparative Synthesis Example 1 144 parts (1.0 mol) of octanoic acid and 2 parts of triethylamine as a catalyst were placed in a reaction vessel, kept at 70 ° C., stirred, and further 142 parts of glycidyl methacrylate (1.
0 mol) was added dropwise over 30 minutes. Then, the reaction system was
It was kept at 0 ° C. for 5 hours to complete the synthesis. The oxirane oxygen content of the reaction was quantified, but hardly detected. The product obtained here is 286 parts of glycerin monomethacrylate monooctanoate and has an acid value of 0.1.
7, hydroxyl value 198, saponification value 390.

【0029】・予備合成例2 ラウリン酸200部(1.0モル)、トリエチルアミン
3部及びグリシジルアクリレート128部(1.0モ
ル)を用い、予備合成例1と同様に操作した。ここで得
た生成物は328部のグリセリンモノアクリレート・モ
ノラウレートであり、酸価0.9、水酸基価172、ケ
ン化価343であった。
Preparative Synthesis Example 2 The procedure of Preparative Synthesis Example 1 was repeated using 200 parts (1.0 mol) of lauric acid, 3 parts of triethylamine and 128 parts (1.0 mol) of glycidyl acrylate. The product obtained here was 328 parts of glycerin monoacrylate / monolaurate, and had an acid value of 0.9, a hydroxyl value of 172 and a saponification value of 343.

【0030】・予備合成例3 グリセリンジアクリレート200部(1.0モル)及び
触媒として三フッ化ホウ素エーテル錯体3部を反応容器
にとり、70℃で保持して撹拌し、更にグリシジルオレ
エート338部(1.0モル)を30分かけて滴下し
た。その後、反応系を70℃で5時間保持して合成を終
了した。反応物についてオキシラン酸素を定量したが、
殆ど検出されなかった。ここで得た生成物は537部の
ジグリセリンジアクリレート・モノオレートであり、酸
価0.2、水酸基価105、ケン化価314であった。
Preparative Synthesis Example 3 200 parts (1.0 mol) of glycerin diacrylate and 3 parts of boron trifluoride etherate complex as a catalyst were placed in a reaction vessel, stirred at 70 ° C., and further stirred with 338 parts of glycidyl oleate. (1.0 mol) was added dropwise over 30 minutes. Thereafter, the reaction system was maintained at 70 ° C. for 5 hours to complete the synthesis. The oxirane oxygen was quantified for the reaction,
Little was detected. The product obtained here was 537 parts of diglycerin diacrylate monooleate, having an acid value of 0.2, a hydroxyl value of 105 and a saponification value of 314.

【0031】・予備合成例4 2−ヒドロキシエチルアクリレート58部(0.5モ
ル)、乾燥トルエン150部及び触媒としてテトラブチ
ルチタネート0.2部を反応容器にとり、80℃で保持
して撹拌し、更にε−カプロラクトン442部(3.9
モル)を30分かけて滴下した。その後、反応系を10
0℃で1時間保持して合成を終了した。反応系からトル
エンを減圧下に留去し、495部の2−ヒドロキシエチ
ルアクリレートのε−カプロラクトン付加物を得た。
Preparative Synthesis Example 4 58 parts (0.5 mol) of 2-hydroxyethyl acrylate, 150 parts of dry toluene and 0.2 part of tetrabutyl titanate as a catalyst were placed in a reaction vessel, and the mixture was stirred at 80 ° C. Further, 442 parts of ε-caprolactone (3.9)
Mol) was added dropwise over 30 minutes. Then, the reaction system was
The synthesis was terminated by holding at 0 ° C. for 1 hour. Toluene was distilled off from the reaction system under reduced pressure to obtain 495 parts of 2-hydroxyethyl acrylate adduct of ε-caprolactone.

【0032】試験区分2(不飽和ウレタンの合成及びモ
ノマー溶液の調製) 以下に示す不飽和ウレタンの合成及びモノマー溶液の調
製を行なった。合成に使用した原料の種類及び使用量等
を表1にまとめて示し、また得られた不飽和ウレタンの
内容を表2にまとめて示した。尚、各不飽和ウレタンの
合成及びモノマー溶液の調製において、部は重量部、ま
た%は重量%である。 ・不飽和ウレタンA−1の合成及びモノマー溶液a−1
の調製 予備合成例1で得たグリセリンモノメタクリレート・モ
ノオクタノエート143部(0.5モル)、ポリエチレ
ングリコール(分子量200)ジアクリレート214部
及びジ−n−ブチル錫ジラウレート0.5部を反応容器
にとり、50℃で保持して撹拌し、更にアクリロイルオ
キシエチルイソシアネート71部(0.5モル)を30
分かけて滴下した。この際に反応熱がでるが、反応温度
を50〜60℃に保った。その後、60℃で1時間保持
して合成を終了した。不飽和ウレタンA−1を50%、
ポリエチレングリコール(分子量200)ジアクリレー
トを50%含むモノマー溶液a−1を得た。
Test Category 2 (Synthesis of Unsaturated Urethane and Preparation of Monomer Solution) The following synthesis of unsaturated urethane and preparation of a monomer solution were performed. Table 1 summarizes the types and amounts of the raw materials used in the synthesis, and Table 2 summarizes the contents of the obtained unsaturated urethane. In the synthesis of each unsaturated urethane and preparation of the monomer solution, parts are parts by weight, and% is% by weight. -Synthesis of unsaturated urethane A-1 and monomer solution a-1
Reaction of 143 parts (0.5 mol) of glycerin monomethacrylate monooctanoate obtained in Preparative Synthesis Example 1, 214 parts of polyethylene glycol (molecular weight 200) diacrylate and 0.5 part of di-n-butyltin dilaurate Place in a container, stir at 50 ° C. and further add 71 parts (0.5 mol) of acryloyloxyethyl isocyanate to 30 parts.
Dropped over minutes. At this time, the reaction heat was generated, but the reaction temperature was kept at 50 to 60 ° C. Thereafter, the temperature was maintained at 60 ° C. for 1 hour to complete the synthesis. 50% of unsaturated urethane A-1;
A monomer solution a-1 containing 50% of polyethylene glycol (molecular weight: 200) diacrylate was obtained.

【0033】・不飽和ウレタンA−2,A−3,R−
1,R−2の合成及びモノマー溶液a−2,a−3,r
−1,r−2の調製 不飽和ウレタンA−1の合成及びモノマー溶液a−1の
調製と同様にして、不飽和ウレタンA−2の合成及びモ
ノマー溶液a−2の調製、不飽和ウレタンA−3の合成
及びモノマー溶液a−3の調製、不飽和ウレタンR−1
の合成及びモノマー溶液r−1の調製、不飽和ウレタン
R−2の合成及びモノマー溶液r−2の調製を行なっ
た。
.Unsaturated urethanes A-2, A-3, R-
Synthesis of 1, R-2 and monomer solution a-2, a-3, r
Preparation of -1, r-2 Synthesis of unsaturated urethane A-2, preparation of monomer solution a-2, and unsaturated urethane A in the same manner as in the synthesis of unsaturated urethane A-1 and the preparation of monomer solution a-1. -3 and Preparation of Monomer Solution a-3, Unsaturated Urethane R-1
And the preparation of a monomer solution r-1, the synthesis of an unsaturated urethane R-2, and the preparation of a monomer solution r-2.

【0034】・不飽和ウレタンB−1の合成及びモノマ
ー溶液b−1の調製 イソホロンジイソシアネート111部(0.5モル)、
乾燥トルエン100部及びジ−n−ブチル錫ジラウレー
ト0.5部を反応容器にとり、50℃で保持して撹拌
し、更に2−ヒドロキシエチルアクリレート58部
(0.5モル)を30分かけて滴下した。この間、反応
温度を50〜60℃に保った。その後、50〜55℃で
反応を続け、反応物中のイソシアネート基残量が反応に
供したジイソシアネートの量から算出される理論量の1
/2となったところで反応を終了した。ここで得られた
反応物はイソホロンジイソシアネート1モルと2−ヒド
ロキシエチルアクリレート1モルとが結合した不飽和ウ
レタンモノイソシアネートである。次にこの反応物を6
0℃で保持して撹拌し、更に予備合成例1で得たグリセ
リンモノメタクリレート・モノオクタノエート143部
(0.5モル)を30分かけて滴下した。この際に反応
熱がでるが、反応温度を60〜70℃に保った。その
後、70℃で2時間保持して合成を終了した。更にトリ
エトキシル化トリメチロールプロパンジアクリレート・
モノメタクリレート368部を加えて溶解し、減圧下に
トルエンを留去して、不飽和ウレタンB−1を50%、
トリエトキシル化トリメチロールプロパンジアクリレー
ト・モノメタクリレートを50%含むモノマー溶液b−
1を得た。
Synthesis of unsaturated urethane B-1 and preparation of monomer solution b-1 111 parts (0.5 mol) of isophorone diisocyanate,
100 parts of dry toluene and 0.5 part of di-n-butyltin dilaurate are placed in a reaction vessel, kept at 50 ° C. and stirred, and 58 parts (0.5 mol) of 2-hydroxyethyl acrylate are added dropwise over 30 minutes. did. During this time, the reaction temperature was maintained at 50-60 ° C. Thereafter, the reaction is continued at 50 to 55 ° C., and the remaining amount of isocyanate group in the reaction product is 1 of the theoretical amount calculated from the amount of diisocyanate used for the reaction.
The reaction was terminated when the value became / 2. The reaction product obtained here is an unsaturated urethane monoisocyanate in which 1 mol of isophorone diisocyanate and 1 mol of 2-hydroxyethyl acrylate are bonded. The reaction is then
The mixture was stirred at 0 ° C., and 143 parts (0.5 mol) of glycerin monomethacrylate / monooctanoate obtained in Preparative Synthesis Example 1 was added dropwise over 30 minutes. At this time, the reaction heat was generated, but the reaction temperature was maintained at 60 to 70 ° C. Thereafter, the temperature was maintained at 70 ° C. for 2 hours to complete the synthesis. Furthermore, triethoxylated trimethylolpropane diacrylate.
368 parts of monomethacrylate was added and dissolved, and toluene was distilled off under reduced pressure to obtain 50% of unsaturated urethane B-1.
Monomer solution containing 50% of triethoxylated trimethylolpropane diacrylate / monomethacrylate b-
1 was obtained.

【0035】・不飽和ウレタンB−2,B−3,R−
3,R−4の合成及びモノマー溶液b−2,b−3,r
−3,r−4の調製 不飽和ウレタンB−1の合成及びモノマー溶液b−1の
調製と同様にして、不飽和ウレタンB−2の合成及びモ
ノマー溶液b−2の調製、不飽和ウレタンB−3の合成
及びモノマー溶液b−3の調製、不飽和ウレタンR−3
の合成及びモノマー溶液r−3の調製、不飽和ウレタン
R−4の合成及びモノマー溶液r−4の調製を行なっ
た。
.Unsaturated urethanes B-2, B-3, R-
3, Synthesis of R-4 and monomer solutions b-2, b-3, r
Preparation of -3, r-4 Synthesis of unsaturated urethane B-2, preparation of monomer solution b-2, and unsaturated urethane B in the same manner as in the synthesis of unsaturated urethane B-1 and the preparation of monomer solution b-1. -3 and the preparation of monomer solution b-3, unsaturated urethane R-3
And the preparation of a monomer solution r-3, the synthesis of an unsaturated urethane R-4, and the preparation of a monomer solution r-4.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】表1において、 上段の数値:部 下段のかっこ内の数値:モル *1:ポリエチレングリコール(分子量200)ジアク
リレート *2:トリエトキシル化トリメチロールプロパンジアク
リレート・モノメタクリレート **1:グリセリンモノメタクリレート・モノオクタノエ
ート(予備合成例1で得たもの) **2:グリセリンモノアクリレート・モノラウレート
(予備合成例2で得たもの) **3:ジグリセリンジアクリレート・モノオレート(予
備合成例3で得たもの) **4:グリセリンジメタクリレート **5:2−ヒドロキシエチルアクリレートのε−カプロ
ラクトン付加物(予備合成例4で得たもの) **6:アクリロイルオキシエチルイソシアネート **7:メタクリロイルオキシエチルイソシアネート **8:イソホロンジイソシアネート/2−ヒドロキシエ
チルアクリレート=1/1(モル比)反応物 **9:イソホロンジイソシアネート/2−ヒドロキシエ
チルメタクリレート=1/1(モル比)反応物
In Table 1, the upper value: part The lower value in parentheses: mole * 1: polyethylene glycol (molecular weight: 200) diacrylate * 2: triethoxylated trimethylolpropane diacrylate / monomethacrylate ** 1: glycerin Monomethacrylate / monooctanoate (obtained in Preparative Synthesis Example 1) ** 2: Glycerin monoacrylate / monolaurate (obtained in Preliminary Synthesis Example 2) ** 3: Diglycerin diacrylate / monooleate (Preliminary) ** 4: glycerin dimethacrylate ** 5: ε-caprolactone adduct of 2-hydroxyethyl acrylate (obtained in Preparative Synthesis Example 4) ** 6: Acryloyloxyethyl isocyanate ** 7: Methacryloyloxyethyl isocyanate ** 8: Isophorone diisocyanate Sulfonate / 2-hydroxyethyl acrylate = 1/1 (molar ratio) reaction product ** 9: isophorone diisocyanate / 2-hydroxyethyl methacrylate = 1/1 (molar ratio) reaction product

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】表2において、 A:アクリロイル基 M:メタクリロイル基In Table 2, A: acryloyl group M: methacryloyl group

【0040】試験区分3(実施例及び比較例とその評
価) ・実施例1〜12、比較例1〜6 表1記載のモノマー溶液を用い、表3又は表4記載の組
成を有する光重合性組成物を調製した。そして該光重合
性組成物を充填した容器を装着の三次元NCテーブル及
びヘリウム・カドミウムレーザー光(波長3250オン
グストローム)制御システムで主構成された光学的立体
造形装置を用い、光重合性組成物の表面に対し垂直方向
から集束されたヘリウム・カドミウムレーザー光を照射
して、直径150mm×厚さ10mmの円板を造形した。各
光重合性組成物について、造形に要した時間を測定し
た。また造形した円板を長さ127mm×幅12.7mmに
ダイヤモンドカッターを用いて切断し、試験片を作製し
た。この試験片について、下記の方法で造形収縮率及び
熱変形温度を測定した。結果を表3又は表4に示した。
Test Category 3 (Examples and Comparative Examples and Evaluations) Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 6 Photopolymerizable having the composition shown in Table 3 or 4 using the monomer solution shown in Table 1 A composition was prepared. Then, using a three-dimensional NC table equipped with a container filled with the photopolymerizable composition and an optical three-dimensional modeling device mainly including a helium / cadmium laser beam (wavelength: 3250 Å) control system, the photopolymerizable composition is prepared. The surface was irradiated with a helium-cadmium laser beam focused from a vertical direction to form a disk having a diameter of 150 mm and a thickness of 10 mm. For each photopolymerizable composition, the time required for molding was measured. The shaped disk was cut into a length of 127 mm and a width of 12.7 mm using a diamond cutter to prepare a test piece. With respect to this test piece, the molding shrinkage and the heat distortion temperature were measured by the following methods. The results are shown in Table 3 or Table 4.

【0041】造形収縮率: 試験片の密度(D1)及び造形に用いた光重合性組成物
の密度(D2)を測定し、下記の式3で造形収縮率を算
出した。
Molding shrinkage: The density (D 1 ) of the test piece and the density (D 2 ) of the photopolymerizable composition used for shaping were measured, and the shaping shrinkage was calculated by the following equation 3.

【式3】 熱変形温度: JIS−K6919に準じて測定した。(Equation 3) Heat distortion temperature: Measured according to JIS-K6919.

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】[0043]

【表4】 [Table 4]

【0044】表3及び表4において、 *3:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
(商品名イルガキュア184、チバガイギー社製) *4:平均粒子径が0.1μmのシリカヒューム *5:平均繊維長が10μmの硫酸マグネシウム繊維ウ
イスカー 比較例1:造形した円板に著しいクラックとそりが発生
した 比較例3:造形した円板にクラックが発生した
In Tables 3 and 4, * 3: 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (trade name Irgacure 184, manufactured by Ciba Geigy) * 4: Silica fume having an average particle diameter of 0.1 μm * 5: Average fiber length of 10 μm Comparative Example 1: Significant cracks and warpage occurred on the shaped disc Comparative Example 3: Cracks occurred on the shaped disc

【0045】[0045]

【発明の効果】既に明らかなように、以上説明した本発
明には、光重合反応性の向上、光重合反応における反応
収縮の低減及び得られる硬化造形物の熱的物性の向上を
同時に達成できるという効果がある。
As is clear from the above, according to the present invention described above, it is possible to simultaneously improve the photopolymerization reactivity, reduce the reaction shrinkage in the photopolymerization reaction, and improve the thermal properties of the cured molded article obtained. This has the effect.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−83562(JP,A) 特開 昭63−175019(JP,A) 特開 昭60−195538(JP,A) 特開 平5−105732(JP,A) 特開 平5−255461(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08F 220/36,20/36 C08F 2/44 - 2/50 C08F 290/06Continuation of the front page (56) References JP-A-57-83562 (JP, A) JP-A-63-175019 (JP, A) JP-A-60-195538 (JP, A) JP-A-5-105732 (JP) (A) JP-A-5-255461 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C08F 220 / 36,20 / 36 C08F 2/44-2/50 C08F 290/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記の式1で示される不飽和ウレタン及
び下記の式2で示される不飽和ウレタンから選ばれる1
種又は2種以上の不飽和ウレタンと、該不飽和ウレタン
と共重合可能である分子中にウレタン結合を有しない
(メタ)アクリル酸エステルと、光重合開始剤とから成
り、且つ該不飽和ウレタン/該(メタ)アクリル酸エス
テル=10/90〜90/10(重量比)の割合から成
ることを特徴とする光学的立体造形用光重合性組成物。 【式1】 【式2】 [式1及び式2において、 X1,X2:3又は4価のポリオールからすべての水酸基
を除いた残基 Y:ジイソシアネートからすべてのイソシアネート基を
除いた残基 R1,R4:同時に同一にはならないH又はCH3 2,R6:炭素数5〜21の脂肪族炭化水素基 R3:炭素数2〜4のアルキレン基 R5,R8:同時に同一にはならないH又はCH3 7:炭素数2〜6のアルキレン基又はアルキレン基の
炭素数が2又は3のポリアルキレングリコール残基 p,q,r:X 1 が3価のポリオールからすべての水酸基
を除いた残基である場合はいずれも1、X 1 が4価のポ
リオールからすべての水酸基を除いた残基である場合は
又は2であって且つp+q+r=4を満足するもの s,t,u:X 2 が3価のポリオールからすべての水酸基
を除いた残基である場合はいずれも1、X 2 が4価のポ
リオールからすべての水酸基を除いた残基である場合は
又は2であって且つs+t+u=4を満足するもの]
An unsaturated urethane represented by the following formula (1):
And 1 selected from unsaturated urethanes represented by the following formula 2:
One or more unsaturated urethanes, and the unsaturated urethane
Copolymerizable withHas no urethane bond in the molecule
A (meth) acrylate and a photopolymerization initiator.
And the unsaturated urethane / (meth) acrylic acid ester
Ter = 10/90 to 90/10 (weight ratio)
A photopolymerizable composition for optical three-dimensional modeling. (Equation 1)(Equation 2)[In the formulas 1 and 2, X1, XTwo: Is it a tri- or tetravalent polyol?All the waterAcid group
Y: DiisocyanateAllSocyanate group
Excluding residue R1, RFour: H or CH not simultaneously the sameThree  RTwo, R6: An aliphatic hydrocarbon group having 5 to 21 carbon atoms RThree: An alkylene group R having 2 to 4 carbon atomsFive, R8: H or CH not simultaneously the sameThree  R7: An alkylene group having 2 to 6 carbon atoms or an alkylene group
A polyalkylene glycol residue having 2 or 3 carbon atoms p, q, r: X 1 From trivalent polyol to all hydroxyl groups
Are all 1, X 1 Is a four-valent port
If the residue is obtained by removing all hydroxyl groups from riol
1Or 2AndOne p + q + r= 4S, t, u that satisfies: X Two From trivalent polyol to all hydroxyl groups
Are all 1, X Two Is a four-valent port
If the residue is obtained by removing all hydroxyl groups from riol
1Or 2AndS + t + u= 4That satisfy
【請求項2】 (メタ)アクリル酸エステルがポリオー
ルとアクリル酸及びメタクリル酸とから得られる混合不
飽和酸エステルである請求項1記載の光学的立体造形用
光重合性組成物。
2. The photopolymerizable composition for stereolithography according to claim 1, wherein the (meth) acrylate is a mixed unsaturated ester obtained from a polyol, acrylic acid and methacrylic acid.
【請求項3】 更に不飽和ウレタン及び(メタ)アクリ
ル酸エステルの合計量100重量部当たり平均粒子径
0.1〜50μmの固体微粒子及び平均繊維長1〜70
μmの無機繊維ウイスカーから選ばれるフィラーの1種
又は2種以上を300重量部以下の割合で含有する請求
項1又は2記載の光学的立体造形用光重合性組成物。
3. Solid fine particles having an average particle diameter of 0.1 to 50 μm and an average fiber length of 1 to 70 per 100 parts by weight of the total amount of unsaturated urethane and (meth) acrylate.
The photopolymerizable composition for optical three-dimensional modeling according to claim 1, comprising one or more fillers selected from inorganic fiber whiskers of μm in a proportion of 300 parts by weight or less.
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