JP2020090574A - Manufacturing method of polymerization curable composition - Google Patents

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Abstract

To provide a method for manufacturing a polymerization curable composition having inorganic particle dispersibility, capable of surely providing a cured body which becomes a composite material by dispersing an inorganic particle in a resin matrix and capable of coloring a structure color with a constant color tone without depending on a change of an incidence angle of light.SOLUTION: When a polymerization curable composition is manufactured by mixing a polymerizable monomer which becomes a matrix resin, and an inorganic spherical particle which has a specific average primary particle diameter, is extremely narrow in a particle size distribution width, and has a larger refractive index than a cured body of the polymerizable monomer, a radical distribution function of the cured body is evaluated by conducting sampling properly during a mixing process, and mixing is conducted so that a distance between nearest particles is 1 time to 2 times of an average particle diameter and a minimum value between the distance between nearest particles and a distance between second nearest particles is 0.56 to 1.10 finally.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、樹脂マトリックス中に無機粒子が分散してなる複合材料であって、染料や顔料を使用することなく外観色調を制御することが可能で、退色や変色の少ない複合材料を与える重合硬化性組成物の製造方法に関する。特に、簡便且つ審美性に優れた修復が可能な歯科用充填修復材料として好適に使用できる重合硬化性組成物の製造方法に関する。 The present invention is a composite material in which inorganic particles are dispersed in a resin matrix, the appearance color tone can be controlled without using dyes or pigments, and the polymerization curing gives a composite material with little fading or discoloration. The present invention relates to a method for producing a sexual composition. In particular, the present invention relates to a method for producing a polymerization-curable composition that can be suitably used as a dental filling/restoring material that can be simply restored with excellent aesthetics.

歯科用コンポジットレジン(以下、単に「CR」ともいう。)とは、齲蝕や破折等により損傷をうけた歯牙の修復をするための材料の一種であり、重合性単量体と、無機フィラーとを含む重合硬化性組成物からなる。歯科用コンポジットレジン(CR)を用いた修復(CR修復)は、歯質の切削量を少なくでき、天然歯牙と同等の色調を付与できることや操作が容易なことから、急速に普及している。また、近年においては、機械的強度の向上や、歯牙との接着力の向上から、前歯部の修復のみならず、高い咬合圧が加わる臼歯部に対しても使用されている。 Dental composite resin (hereinafter also simply referred to as "CR") is a kind of material for repairing a tooth damaged by caries, fracture, etc., and is a polymerizable monomer and an inorganic filler. And a polymerization curable composition containing. Restoration (CR restoration) using a dental composite resin (CR) is rapidly spreading because it can reduce the amount of cutting of tooth material, can impart a color tone equivalent to that of natural teeth, and is easy to operate. Further, in recent years, it has been used not only for the restoration of the anterior tooth portion but also for the molar portion to which a high occlusal pressure is applied because of the improvement of the mechanical strength and the adhesive force with the tooth.

上記したように審美性の高い修復が可能であることがCR修復の優れた特徴の一つであるが、審美性の高い修復を行うためには、修復する歯牙(被修復歯牙)の色(色相及び色調)を判別し(このような色の判別は、「シェードテイキング」と呼ばれることもある。)、判別された色に適合する色のCRを選択して修復を行う必要がある。この場合、1色のCRを用いて修復が行われることもあるが、歯牙の部位による色の変化を忠実に再現するような高い審美修復を行う場合には、色の異なる複数のCRを積層して修復することもある。 As described above, it is one of the excellent characteristics of CR restoration that the restoration with high aesthetics is possible, but in order to perform restoration with high aesthetics, the color of the tooth to be restored (tooth to be restored) ( It is necessary to determine the hue and color tone (this type of color determination is also referred to as “shade taking”), and select a CR that matches the determined color to perform restoration. In this case, although one color CR may be used for restoration, when performing high-quality aesthetic restoration that faithfully reproduces the color change due to the tooth part, a plurality of CRs of different colors are laminated. It may then be repaired.

このような審美修復を含めて、CR修復は、顔料物質や染料物質を、その種類や配合量を変えて添加することによって、色調が調製されたCRを1種類又は複数種類用いて行なうことが一般的である。ところが、顔料物質や染料物質を用いて色調調整を行ったCRには、CRの硬化体中におけるこれら物質が経年劣化によって退色または変色することにより、修復後から時間が経過するに従って変色し、修復部位の外観が天然歯と適合しなくなってしまうことがある。 CR restoration, including such aesthetic restoration, can be performed by using one or more CRs whose color tone is adjusted by adding pigment substances or dye substances in different types and compounding amounts. It is common. However, in CR in which the color tone is adjusted by using a pigment substance or a dye substance, these substances in the cured body of CR are discolored or discolored due to deterioration over time, which causes discoloration over time after restoration, The appearance of the part may not match the natural teeth.

一方、顔料物質や染料物質を用いずに着色する技術として、媒質中の微粒子による光の反射、干渉、散乱、透過など利用して発色を生じさせる技術があり、これら技術を応用して樹脂などの媒体中に無機粒子が分散した複合材料を所期の色に発色させる技術も知られている(特許文献1及び2参照)。 On the other hand, as a technique for coloring without using a pigment substance or a dye substance, there is a technique for generating color by utilizing reflection, interference, scattering, transmission of light by fine particles in a medium. There is also known a technique of developing a desired color of a composite material in which inorganic particles are dispersed in the medium (see Patent Documents 1 and 2).

たとえば、特許文献1には、「平均粒子径が50nm〜1μmの範囲にあり且つ粒子径のCv値が10%以下である第一微粒子が媒質中に分散してなる微粒子分散体であって、前記分散体中における前記第一微粒子の配列構造が、アモルファス構造であり、且つ、“平面内の動径分布関数:g(r)”で規定される特定の条件を満足するような短距離秩序構造を有する微粒子分散体」は、微粒子の配列構造が安定的に維持され、特定の波長の光を反射することができ、光の入射角の変化によって反射光のピーク波長が変化する反射光の角度依存性を十分に低減することが可能な微粒子分散体であることが開示されている。 For example, in Patent Document 1, “a fine particle dispersion in which first fine particles having an average particle diameter in the range of 50 nm to 1 μm and a Cv value of the particle diameter of 10% or less are dispersed in a medium, A short-range order in which the array structure of the first fine particles in the dispersion is an amorphous structure and satisfies a specific condition defined by "in-plane radial distribution function: g(r)". The “fine particle dispersion having a structure” is a structure in which fine particles are stably maintained, can reflect light of a specific wavelength, and the peak wavelength of reflected light changes according to the change of the incident angle of light. It is disclosed that the fine particle dispersion is capable of sufficiently reducing the angle dependence.

また、特許文献2には、たとえば、「重合性単量体成分(A),平均粒子径が230nm〜1000nmの範囲内にある球状フィラー(B)及び重合開始剤(C)を含み、前記球状フィラー(B)を構成する個々の粒子のうち90%以上が平均粒子径の前後の5%の範囲内に存在し、前記球状フィラー(B)の25℃における屈折率nが前記重合性単量体成分(A)を重合して得られる重合体の25℃における屈折率nよりも大きいという条件を満足する硬化性組成物」からなり、更に「厚さ1mmの硬化体を形成した状態で、各々色差計を用いて測定した、黒背景下での着色光のマンセル表色系による測色値の明度(V)が5未満であり、彩度(C)が0.05以上であり、且つ白背景下での着色光のマンセル表色系による測色値の明度(V)が6以上であり、彩度(C)が2未満となる硬化性組成物」が開示されている。そして、特許文献2には上記硬化性組成物からなるCRは、(1)染料物質や顔料物質を用いていないので前記経時変色の問題が起こり難く、(2)その硬化体は(使用する球状フィラーの平均粒子径に応じて)象牙色質と同様の色である黄色〜赤色に着色することができ、しかも(3)該硬化体が適度な透明性を有するため、被修復歯牙の色と調和し易く、煩雑なシェードテイキングやコンポジットレジンのシェード選択を行うことなく、1種類のコンポジットレジンで広範な色の被修復歯牙に対して天然歯に近い外観の修復を行うことができる、という優れた特徴を有することが記載されている。 In addition, Patent Document 2 describes, for example, "a polymerizable monomer component (A), a spherical filler (B) having an average particle diameter within a range of 230 nm to 1000 nm and a polymerization initiator (C), and 90% or more of the individual particles constituting the filler (B) are present within the range of 5% before and after the average particle diameter, and the refractive index n F of the spherical filler (B) at 25° C. is the polymerizable single particle. A curable composition satisfying the condition that the polymer obtained by polymerizing the monomer component (A) is higher than the refractive index n P at 25° C. of a polymer, and a “cured product having a thickness of 1 mm is formed” And the lightness (V) of the colorimetric value of the colored light under the black background measured by the Munsell color system under a black background is less than 5 and the saturation (C) is 0.05 or more. And a curable composition in which the lightness (V) of the colorimetric value of the colored light by the Munsell color system under the white background is 6 or more and the saturation (C) is less than 2." Further, in Patent Document 2, CR composed of the above curable composition is (1) a dye substance or a pigment substance is not used, and thus the problem of discoloration over time does not easily occur. It can be colored yellow to red, which is the same color as the dentin (depending on the average particle size of the filler), and (3) because the cured product has appropriate transparency, It is easy to harmonize, and one type of composite resin can restore the appearance of a wide range of colors to be restored to a tooth close to a natural tooth without complicated shade-taking and shade selection of the composite resin. It has been described that it has the following characteristics.

なお、特許文献2には、使用する球状フィラーの平均粒子径が100nm未満では構造色の発現が起こり難いこと、及び同平均粒子径が150nm以上230nm未満の球状フィラーを用いた場合には、青色系の構造色が発現するが、修復窩洞深層部の象牙質面の色調とは調和し難いことも記載されている。 In addition, in Patent Document 2, when the average particle size of the spherical filler used is less than 100 nm, the structural color is unlikely to occur, and when the spherical filler having the same average particle size of 150 nm or more and less than 230 nm is used, it is blue. It is also described that the structural color of the system appears, but it is difficult to match the color tone of the dentin surface in the deep part of the repair cavity.

特許第5274164号Patent No. 5274164 国際公開第2017/069274号パンフレットInternational Publication No. 2017/069274 Pamphlet

前記特許文献1によれば、均質な粒径を有する微粒子が、特定の短距離秩序構造を有しつつ全体的にはアモルファス構造となるように分散することによって、光の入射角の変化に左右されない一定の色調の構造色を発色することができることが分かる。また、前記特許文献2には、前記硬化性組成物(或いは当該硬化性組成物からなるCR)の硬化体における干渉による着色光は、構成する粒子が比較的規則的に集積された部分で生じ、散乱による着色光は、構成する粒子が無秩序に分散された部分で生じると説明されており、当該系においても球状フィラーの分散状態における、長距離的な不規則性と短距離的な規則性のバランスが、前記効果を得る上で重要であることが推察できる。 According to Patent Document 1, fine particles having a uniform particle size are dispersed so as to have an amorphous structure as a whole while having a specific short-range ordered structure, thereby changing the incident angle of light. It can be seen that a structural color having a constant color tone that is not generated can be developed. Further, in Patent Document 2, colored light due to interference in a cured product of the curable composition (or a CR made of the curable composition) is generated in a portion where constituent particles are relatively regularly accumulated. , It is explained that the colored light due to scattering is generated in the portion where the constituent particles are randomly dispersed, and even in this system, the long-range irregularity and the short-range regularity in the dispersed state of the spherical filler are described. It can be inferred that the balance is important in obtaining the above effect.

しかしながら、特許文献2に開示されるCRでは、前記効果が得られる前記球状フィラー(B)として、“230〜1000nmの範囲内にある所定の平均一次粒子径を有する無機球状粒子の集合体からなり、当該集合体の個数基準粒度分布において全粒子数の90%以上が前記所定の平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する集合体”を1種類しか用いておらず、平均一次粒子径の異なるこのような集合体を複数用いた場合に、前記効果がどのような影響を受けるのかは不明であった。さらに、頻度は極めて少ないものの各成分を混錬してCRを調製する際の条件によっては、所期の効果を奏するものが得られないことがあることが判明した。 However, in the CR disclosed in Patent Document 2, as the spherical filler (B) that achieves the above-mentioned effect, an aggregate of inorganic spherical particles having a predetermined average primary particle diameter within the range of 230 to 1000 nm is used. In the number-based particle size distribution of the aggregate, 90% or more of the total number of particles are present within a range of 5% before and after the predetermined average primary particle diameter, and only one type of aggregate is used. It was unclear how the above effects would be affected when a plurality of such aggregates having different diameters were used. Further, it has been found that, although the frequency is extremely low, a desired effect may not be obtained depending on the conditions for preparing CR by kneading each component.

そこで本発明は、前記特許文献2に開示された硬化性組成物の硬化体のような複合材料であって、複数の球状フィラー集合体を用いた場合にも前記効果を発現し得る複合材料を確実に与える重合硬化性組成物の製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a composite material such as a cured product of the curable composition disclosed in Patent Document 2, which is capable of exhibiting the above effects even when a plurality of spherical filler aggregates are used. An object of the present invention is to provide a method for producing a polymerization-curable composition that is surely given.

本発明者は、球状粒子の分散状態の定量化の手法として前記特許文献1に開示されている“平面内の動径分布関数:g(r)”を用いた短距離秩序構造の規定方法を活用し、複数の球状フィラー集合体を用いた場合について鋭意検討を行った。その結果、特許文献2に開示されるような系において、球状粒子が全体的にはアモルファス構造となるように分散することを前提として、前記効果が得られる短距離秩序構造を特定することに成功すると共に、特定の条件を満足する場合には、複数の球状フィラー集合体を用いても各球状フィラー集合体で構造色を発色する短距離秩序構造型が保たれて、それぞれの集合体に起因する構造色が発色し、全体としてそれらが合成された色調で発色すること、を確認した。そして更に、重合硬化性組成物の段階でその分散状態が実現できるように制御すれば、確実に所期の硬化体(複合材料)が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have disclosed a method for defining a short-range ordered structure using “in-plane radial distribution function: g(r)” disclosed in Patent Document 1 as a method for quantifying the dispersed state of spherical particles. Utilizing it, the inventors conducted a thorough study on the case of using a plurality of spherical filler aggregates. As a result, in the system as disclosed in Patent Document 2, on the assumption that spherical particles are dispersed so as to have an amorphous structure as a whole, it is possible to specify a short-range ordered structure capable of obtaining the above effect. In addition, when a specific condition is satisfied, even if a plurality of spherical filler aggregates are used, a short-range ordered structure type that develops a structural color in each spherical filler aggregate is maintained, and it is caused by each aggregate. It has been confirmed that the structural colors that develop are colored, and that they are colored in the combined color tone as a whole. Furthermore, they have found that the desired cured product (composite material) can be reliably obtained by controlling so that the dispersed state can be realized at the stage of the polymerization-curable composition, and completed the present invention.

すなわち、第一の本発明は、重合性単量体(A)、下記条件(i)、(ii)及び(iii)を満足する無機粒子(B)、並びに光重合開始剤(C)を構成成分として含み、且つ所定の色調の構造色を発色する硬化体を与える重合硬化性組成物を製造する方法であって、
当該方法は、前記重合性単量体(A)、前記無機粒子(B)及び前記光重合開始剤(C)を混合する混合工程を含み、
前記混合工程は、当該工程で得られる混合物について、当該混合物を硬化させて得られる硬化体中における前記無機粒子(B)の分散状態が、下記条件(I)及び(II)を満足することが確認された混合条件を採用して前記混合を行う、
ことを特徴とする前記方法である。
〔無機粒子(B)が満足すべき条件〕
(i) 100〜1000nmの範囲内にある所定の平均一次粒子径を有する無機球状粒子の集合体からなり、当該集合体を構成する個々の無機球状粒子は、実質的に同一物質で構成されると共に、当該集合体の個数基準粒度分布において全粒子数の90%以上が前記所定の平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する、1又は複数の“同一粒径球状粒子群(roup of spherical article having dentical iameter)”(G−PID)を含む。
(ii) 前記1又は複数の“同一粒径球状粒子群”の数をaとしたときの各“同一粒径球状粒子群”を、その平均一次粒子径の小さい順にそれぞれG−PID(但し、mは、aが1のときは1であり、aが2以上のときは1〜aまでの自然数である。)で表したときに、前記aが2以上の場合における各G−PIDの個々の粒子を構成する物質は互いに異なっていてもよく、当該場合における各G−PIDの平均一次粒子径は、それぞれ互いに25nm以上異なっている。
(iii) 前記重合性単量体成分(A)の硬化体の25℃における屈折率をn(MX)とし、前記各G−PIDを構成する無機球状粒子の25℃における屈折率をn(G−PIDm)としたときに、何れのn(G−PIDm)に対しても、
(MX)<n(G−PIDm)
の関係が成り立つ。
〔分散状態が満足すべき条件〕
(I) 前記混合物の硬化体中に分散する任意の無機球状粒子の中心からの距離:rを、前記混合物の硬化体中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:rで、除して規格化した無次元数(r/r)をx軸とし、前記任意の無機球状粒子の中心から距離r離れた地点において他の無機球状粒子が存在する確率を表す動径分布関数:g(r)をy軸として、前記r/rとその時のrに対応する前記g(r)との関係を表した動径分布関数グラフにおいて、当該動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から最も近いピークのピークトップに対応するrとして定義される最近接粒子間距離:rが、前記混合物の硬化体中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:rの1倍以上2倍以下の値である。
(II) 前記動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から2番目に近いピークのピークトップに対応するrを次近接粒子間距離:rとしたときに、前記最近接粒子間距離:rと次近接粒子間距離:rとの間における前記動径分布関数:g(r)の極小値が0.56以上1.10以下の値である。
That is, the first aspect of the present invention comprises a polymerizable monomer (A), inorganic particles (B) satisfying the following conditions (i), (ii) and (iii), and a photopolymerization initiator (C). A method for producing a polymerization-curable composition, which comprises a component, and gives a cured product that develops a structural color having a predetermined color tone,
The method includes a mixing step of mixing the polymerizable monomer (A), the inorganic particles (B) and the photopolymerization initiator (C),
In the mixing step, the dispersion state of the inorganic particles (B) in the cured product obtained by curing the mixture obtained in the step may satisfy the following conditions (I) and (II). The mixing is performed by using the confirmed mixing conditions,
The method is characterized by the above.
[Conditions that the inorganic particles (B) must satisfy]
(I) It is composed of an aggregate of inorganic spherical particles having a predetermined average primary particle diameter within the range of 100 to 1000 nm, and the individual inorganic spherical particles constituting the aggregate are composed of substantially the same substance. At the same time, in the number-based particle size distribution of the aggregate, 90% or more of the total number of particles is present within a range of 5% before and after the predetermined average primary particle size, and one or more "spherical particle groups having the same particle size ( G roup of spherical P article having I dentical D iameter) " including the (G-PID).
(Ii) When the number of the one or more "spherical particle groups having the same particle size" is a, the "spherical particle groups having the same particle size" are respectively G-PID m (however, in the order of decreasing average primary particle size). , M is 1 when a is 1, and is a natural number from 1 to a when a is 2 or more.), each G-PID m when a is 2 or more individual or different particles together material constituting the average primary particle diameter of each G-PID m when the are different from each 25nm or more from each other.
(Iii) a refractive index at 25 ° C. of the polymerizable monomer cured product of components (A) and n (MX), the refractive index at 25 ° C. of the inorganic spherical particles constituting the respective G-PID m n ( G-PIDm) , for any n (G-PIDm) ,
n (MX) <n (G-PIDm)
The relationship is established.
[Conditions that the dispersed state must satisfy]
(I) The distance from the center of any inorganic spherical particles dispersed in the cured product of the mixture: r is divided by the average particle diameter of the entire inorganic spherical particles dispersed in the cured product of the mixture: r 0. A radial distribution function that represents the probability that another inorganic spherical particle exists at a point separated by a distance r from the center of the arbitrary inorganic spherical particle, where x is a dimensionless number (r/r 0 ) standardized by In the radial distribution function graph showing the relationship between the r/r 0 and the g(r) corresponding to r at that time with (r) as the y-axis, among the peaks appearing in the radial distribution function graph, The closest particle distance: r 1 defined as r corresponding to the peak top of the peak closest to the origin is 1 or more times the average particle size of all inorganic spherical particles dispersed in the cured product of the mixture: r 0 It is a value of 2 times or less.
(II) Of the peaks appearing in the radial distribution function graph, when r corresponding to the peak top of the second peak closest to the origin is set as the next adjacent particle distance: r 2 , the closest particle distance: The minimum value of the radial distribution function: g(r) between r 1 and the distance between adjacent particles: r 2 is 0.56 or more and 1.10.

上記本発明の方法において、前記動径分布関数:g(r)は、前記硬化体の内部の面を観察平面とする走査型電子顕微鏡画像に基づいて決定される、当該観察平面内の前記無機球状粒子の平均粒子密度:〈ρ〉、及び当該観察平面内の任意の無機球状粒子からの距離rの円と距離r+drの円との間の領域中に存在する無機球状粒子の数:dn、並びに前記領域の面積:da(ただし、da=2πr・drである。)に基づいて下記式(1):
g(r)={1/〈ρ〉}×{dn/da} ・・・(1)
により計算されるものであることが好ましい。
In the above method of the present invention, the radial distribution function: g(r) is determined based on a scanning electron microscope image in which an inner surface of the cured body is an observation plane, and the inorganic substance in the observation plane is determined. Average particle density of spherical particles: <ρ>, and the number of inorganic spherical particles existing in a region between a circle of distance r and a circle of distance r+dr from any inorganic spherical particle in the observation plane: dn, And the area of the region: da (where da=2πr·dr) based on the following formula (1):
g(r)={1/<ρ>}×{dn/da} (1)
It is preferably calculated by

また、前記本発明の方法においては、前記混合工程において採用する混合条件を決定する方法が、下記(1)又は(2)に示す方法であることが好ましい。
(1)予め、別途、実際に製造する重合硬化性組成物と同一又は実質的に同一の組成を有する組成物を用いて、混合条件を複数変化させて混合を行い、各混合条件で混合したときに得られた混合物の硬化体における前記動径動径分布関数:g(r)を調べることにより、前記条件(I)及び(II)を満足する混合条件を決定し、決定された当該混合条件と同一の混合条件を採用する方法。
(2)前記混合工程の途中及び/又は終了後に得られた混合物の一部をサンプリングし、サンプリングされた混合物の硬化体中における前記無機粒子(B)の分散状態が前記条件(I)及び(II)を満足するか否かを確認し、これら条件を満足するまで混合を継続する方法。
Further, in the method of the present invention, it is preferable that the method of determining the mixing condition adopted in the mixing step is the method shown in the following (1) or (2).
(1) Separately in advance, a composition having the same or substantially the same composition as the polymerization-curable composition to be actually produced was used, the mixing conditions were changed plural times, and the mixture was mixed under each mixing condition. Mixing conditions satisfying the above conditions (I) and (II) are determined by examining the radial distribution function: g(r) in the cured product of the mixture obtained at this time, and the determined mixture is determined. A method that employs the same mixing conditions as the conditions.
(2) A part of the mixture obtained during and/or after the mixing step is sampled, and the dispersion state of the inorganic particles (B) in the cured product of the sampled mixture is the conditions (I) and ( A method of confirming whether or not II) is satisfied and continuing mixing until these conditions are satisfied.

なお、前記重合硬化性組成物における前記同一粒径球状粒子群:G−PIDの配合量は、含まれる全G−PIDの総量(すなわち無機球状粒子の総量)で、重合性単量体(A)成分100質量部に対して、10質量部〜1500質量部であることが好ましく、100質量部〜1500質量部であることが特に好ましい。また、得られる重合硬化前組成物を歯科用材料、特に歯科用充填修復材料として使用する場合の取り扱い易さ、硬化させて得られる硬化体(複合材料)の色調及びコントラスト比の観点から、前記重合硬化性組成物は、無機粒子(B)として、平均一次粒子径が100nm未満の無機粒子からなり、平均一次粒子径は、前記G−PIDの平均一次粒子径よりも25nm以上小さい“超微細粒子群”(G−SFP)を更に含んでなることが好ましい。このとき、超微細粒子群:G−SFPの配合量は、重合性単量体(A)成分100質量部に対して、0.1〜50質量部、特に0.2〜30質量部とすることが好ましい。更に、前記短距離秩序構造を容易に得ることができるという理由から、前記1又は複数の各“同一粒径球状粒子群”(G−PID)の少なくとも一部は、1種の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)と、25℃における屈折率が当該1種の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)を構成する球状粒子の屈折率よりも小さい樹脂とを含んでなり、前記1種の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)以外の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)を含まない有機―無機複合フィラーとして、含まれることが好ましい。 The compounding amount of the spherical particle group having the same particle diameter: G-PID in the polymerization-curable composition is the total amount of all G-PID contained (that is, the total amount of inorganic spherical particles), and the polymerizable monomer (A ) It is preferably 10 parts by mass to 1500 parts by mass, and particularly preferably 100 parts by mass to 1500 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the component. Further, from the viewpoint of ease of handling when the obtained composition before polymerization and curing is used as a dental material, particularly a dental filling/restoring material, a color tone and a contrast ratio of a cured product (composite material) obtained by curing, The polymerization-curable composition comprises inorganic particles (B) having an average primary particle size of less than 100 nm, and the average primary particle size is 25 nm or more smaller than the average primary particle size of the G-PID 1. It is preferable to further comprise a group of fine particles" (G-SFP). At this time, the compounding amount of the ultrafine particle group: G-SFP is 0.1 to 50 parts by mass, particularly 0.2 to 30 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polymerizable monomer (A) component. Preferably. Further, at least a part of each of the “spherical particle groups having the same particle size” (G-PID) is one kind of “the same particle size” because the short-range ordered structure can be easily obtained. Spherical particle group" (G-PID) and a resin having a refractive index at 25°C smaller than the refractive index of the spherical particles constituting the one kind of "spherical particle group having the same particle size" (G-PID). Therefore, it is preferable that the filler is contained as an organic-inorganic composite filler that does not include the “spherical particle group of the same particle size” (G-PID) other than the one kind of the spherical particle group of the same particle size (G-PID).

本発明によれば、使用するG−PIDの平均一次粒子径に応じて、光の入射角に依存しない所定の構造色を発色する硬化体を与える重合硬化性組成物を確実かつ効率的に製造することができる。したがって、前記特許文献2に開示された硬化体と同様の効果を確実に発現する硬化体を与える重合硬化性組成物を効率よく製造することができる。すなわち、(1)染料物質や顔料物質を用いていないので前記経時変色の問題が起こり難く、(2)その硬化体は(使用する球状フィラーの平均粒子径に応じて)青色系の透明感のある色調から象牙色質と同様の色である黄色〜赤色の色調といった幅広い色調範囲内で所望する色調に着色することができ、しかも(3)該硬化体が適度な透明性を有するようにすることもできるため、歯科用修復材として用いたときに、被修復歯牙の色と調和し易く、煩雑なシェードテイキングやコンポジットレジンのシェード選択を行うことなく、1種類のコンポジットレジンで広範な色の被修復歯牙に対して天然歯に近い外観の修復を行うことができる、という優れた効果を確実に発現する硬化体を与える重合硬化性組成物を効率よく製造することができる。そして、この点は、重合硬化性組成物の粘度や硬化体のコントラスト比を調整する目的等で超微細粒子群”(G−SFP)を添加した場合や、硬化体において発現する構造色の色調を調整するために複数の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)を用いた重合硬化性組成物についても同様である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, according to the average primary particle diameter of G-PID to be used, the polymerization curable composition which gives the hardened body which develops the predetermined structural color which does not depend on the incident angle of light reliably and efficiently is manufactured. can do. Therefore, it is possible to efficiently produce a polymerization-curable composition that gives a cured product that reliably exhibits the same effects as the cured product disclosed in Patent Document 2. That is, since (1) no dye substance or pigment substance is used, the problem of discoloration with time hardly occurs, and (2) the cured product has a blue-based transparency (depending on the average particle size of the spherical filler used). It can be colored in a desired color tone within a wide color tone range from a certain color tone to a yellow to red color tone which is similar to ivory color, and (3) the cured product has appropriate transparency. Therefore, when used as a dental restorative material, it is easy to harmonize with the color of the tooth to be restored, and a wide range of colors can be obtained with one type of composite resin without complicated shade-taking and shade selection of the composite resin. It is possible to efficiently produce a polymerization-curable composition that gives a cured product that reliably exhibits the excellent effect of being able to restore the appearance of a tooth to be restored close to that of a natural tooth. And, this point is that when the ultrafine particle group" (G-SFP) is added for the purpose of adjusting the viscosity of the polymerization-curable composition or the contrast ratio of the cured product, or the color tone of the structural color developed in the cured product. The same applies to the polymerization-curable composition using a plurality of “spherical particle groups having the same particle size” (G-PID) for adjusting the above.

本発明の実施形態による複合材料の製造方法のフロー図である。FIG. 6 is a flow chart of a method for manufacturing a composite material according to an embodiment of the present invention. 本図は、実施例1の複合材料における観察平面の走査型電子顕微鏡画像(左図)と、当該画像から得られた座標データ(右図)を示す図である。This figure is a diagram showing a scanning electron microscope image (left diagram) of an observation plane in the composite material of Example 1 and coordinate data (right diagram) obtained from the image. 本図は、図2の座標データから決定されるパラメータに基づいて計算されたg(r)に関する動径分布関数グラフを示す図である。This figure is a diagram showing a radial distribution function graph regarding g(r) calculated based on the parameters determined from the coordinate data of FIG. 2. 本図は、実施例2の複合材料における動径分布関数グラフを示す図である。This figure is a diagram showing a radial distribution function graph in the composite material of Example 2. 本図は、実施例3の複合材料における動径分布関数グラフを示す図である。This figure is a diagram showing a radial distribution function graph in the composite material of Example 3. 本図は、実施例4の複合材料における動径分布関数グラフを示す図である。This figure is a diagram showing a radial distribution function graph in the composite material of Example 4. 本図は、比較例1の複合材料における動径分布関数グラフを示す図である。This figure is a diagram showing a radial distribution function graph in the composite material of Comparative Example 1.

本発明の重合硬化性組成物の製造方法は、重合性単量体(A)、無機粒子(B)、並びに光重合開始剤(C)を構成成分として含み、且つ所定の色調の構造色、好ましくは光の入射角に依存しない所定の色調の構造色を発色する硬化体を与える重合硬化性組成物を製造する方法である。ここで、所定の色調の構造色とは、硬化体中において、G−PIDの各構成粒子が特定の短距離秩序構造を有して樹脂マトリックス中に分散することにより、ブラッグ条件に則って回折干渉が起こり、特定波長の光が強調されて生じる、平均一次粒子径の応じた色調の光を意味する。また、硬化体中に分散する前記各構成粒子が長距離的規則性を有さず、全体としてはランダムに分散することにより、前記構造色は光の入射角による影響を受けることなく、所期の色調に発色するようになる。 The method for producing a polymerization-curable composition of the present invention comprises a polymerizable monomer (A), inorganic particles (B), and a photopolymerization initiator (C) as constituent components, and a structural color having a predetermined color tone, Preferred is a method of producing a polymerization-curable composition that gives a cured product that develops a structural color having a predetermined color tone that does not depend on the incident angle of light. Here, the structural color having a predetermined color tone means that the constituent particles of G-PID have a specific short-range ordered structure and are dispersed in the resin matrix in the cured product, thereby diffracting in accordance with the Bragg condition. It means light having a color tone corresponding to the average primary particle diameter, which is caused by interference and enhancement of light having a specific wavelength. Further, each of the constituent particles dispersed in the cured body does not have long-range regularity, and by randomly dispersing as a whole, the structural color is not affected by the incident angle of light, and is expected. The color will start to develop.

前記したように、同一組成を有し、均一に見える重合硬化性組成物であっても、硬化体の光学的特性は変化することがあり、目的とする光学特性を有する硬化体を確実且つ安定して製造することは工業的に重要である。本発明はこのような製造方法を提供するものであり、所定の色調の構造色を発色する硬化体を与える重合硬化性組成物を確実に製造できるようにするものである。そこで、先ず、最終的な目的物である「所定の色調の構造色、好ましくは光の入射角に依存しない所定の色調の構造色を発色する硬化体」について説明する。 As described above, even if the curable composition has the same composition and looks uniform, the optical properties of the cured product may change, and the cured product having the desired optical properties can be reliably and stably obtained. It is industrially important to manufacture. The present invention provides such a production method, and makes it possible to reliably produce a polymerization-curable composition that gives a cured product that develops a structural color having a predetermined color tone. Therefore, first, the final object "a cured product that develops a structural color having a predetermined color tone, preferably a structural color having a predetermined color tone that does not depend on the incident angle of light" will be described.

このような特徴を有する硬化体としては、特許文献2に開示される「各々色差計を用いて測定した、黒背景下での着色光のマンセル表色系による測色値の明度(V)が5未満であり、彩度(C)が0.05以上であり、且つ白背景下での着色光のマンセル表色系による測色値の明度(V)が6以上であり、彩度(C)が2未満となる硬化体」を挙げることができるが、本発明者等が見出し、特願2018−165680号として既に提案した下記複合材料もこれに含まれる。
〔特願2018−165680号で提案した複合材料〕: 「樹脂マトリックス中に無機粒子が分散してなる複合材料であって、前記無機粒子は、(I)100〜1000nmの範囲内にある所定の平均一次粒子径を有する無機球状粒子の集合体からなり、当該集合体を構成する個々の無機球状粒子は、実質的に同一物質で構成されると共に、当該集合体の個数基準粒度分布において全粒子数の90%以上が前記所定の平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する、1又は複数の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)と、(II)平均一次粒子径が100nm未満の無機粒子からなる“超微細粒子群”(G−SFP)と、を含んでなり、前記無機粒子に含まれる前記“同一粒径球状粒子群”の数をaとしたときの各“同一粒径球状粒子群”を、その平均一次粒子径の小さい順にそれぞれG−PID(但し、mは、aが1のときは1であり、aが2以上のときは1〜aまでの自然数である。)で表したときに、前記aが2以上の場合における各G−PIDの個々の粒子を構成する物質は互いに異なっていてもよく、当該場合における各G−PIDの平均一次粒子径は、それぞれ互いに25nm以上異なっており、前記“超微細粒子群”(G−SFP)の平均一次粒子径は、前記G−PIDの平均一次粒子径よりも25nm以上小さく、前記樹脂マトリックスの25℃における屈折率をn(MX)とし、前記各G−PIDを構成する無機球状粒子の25℃における屈折率をn(G−PIDm)としたときに、何れのn(G−PIDm)に対しても、
(MX)<n(G−PIDm)
の関係が成り立ち、前記樹脂マトリックス中における、全“同一粒径球状粒子群”(G−PID)を構成する無機球状粒子の配列構造が下記条件1及び条件2を満たす短距離秩序構造を有していることを特徴とする前記複合材料。
[条件1] 前記複合材料中に分散する任意の無機球状粒子の中心からの距離:rを、前記複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:rで、除して規格化した無次元数(r/r)をx軸とし、前記任意の無機球状粒子の中心から距離r離れた地点において他の無機球状粒子が存在する確率を表す動径分布関数:g(r)をy軸として、前記r/rとその時のrに対応する前記g(r)との関係をあらわした動径分布関数グラフにおいて、当該動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から最も近いピークのピークトップに対応するrとして定義される最近接粒子間距離:rが、前記複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:rの1倍以上2倍以下の値である。
[条件2] 前記動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から2番目に近いピークのピークトップに対応するrを次近接粒子間距離:rとしたときに、前記最近接粒子間距離:rと次近接粒子間距離:rとの間における前記動径分布関数:g(r)の極小値が0.56以上1.10以下の値である。」
上記複合材料は、均質な粒径を有する微粒子が、特定の短距離秩序構造を有しつつ全体的にはアモルファス構造となるように分散することによって、光の入射角の変化に左右されない一定の色調の構造色を発色することができるという前記特許文献1に示される事実に基づき、前記特許文献2の系における球状粒子の分散状態の定量化の手法として前記特許文献1に開示されている“平面内の動径分布関数:g(r)”を用いた短距離秩序構造の規定方法を活用し、硬化性組成物の粘度調整用或いは硬化体のコントラスト比調整用の微細フィラーや複数の球状フィラー集合体を用いた場合について鋭意検討を行った結果に基づき提案されたものである。すなわち、前記検討により、特許文献2に開示されるような系において前記効果が得られる短距離秩序構造を特定することに成功する(別言すれば、前記条件1及び2を満足すれば前記効果が得られることを見出す)と共に、極微細な無機フィラーを添加しても構造色発現効果にほとんど影響を与えないこと、更に、特定の条件を満足する場合には、複数の球状フィラー集合体を用いても各球状フィラー集合体で構造色を発色する短距離秩序構造型が保たれて、それぞれの集合体に起因する構造色が発色し、全体としてそれらが合成された色調で発色すること、を見出すことによって本発明者等によって提案されるに至ったものである。そして、特許文献2に開示される前記硬化体が、平均粒子径が230〜1000nmの範囲内の1種類の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)のみを含み、“超微細粒子群”(G−SFP)を特に含まないのに対し、上記複合材料は、G−PIDの平均粒子径が100〜1000nmの範囲で、且つ1又は複数のG−PID含み、更に硬化前組成物の粘度を調整する目的や硬化体のコントラスト比を調製する目的でG−SFPが添加されている点で異なっている。
A cured product having such characteristics is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-242, "the lightness (V) of a colorimetric value of a colored light under a black background measured by a Munsell color system, which is measured using a color difference meter. Is less than 5, the saturation (C) is 0.05 or more, and the lightness (V) of the colorimetric value of the colored light by the Munsell color system under the white background is 6 or more, and the saturation (C ) Is less than 2", but the following composite materials found by the present inventors and already proposed as Japanese Patent Application No. 2018-165680 are also included therein.
[Composite Material Proposed in Japanese Patent Application No. 2018-165680]: "A composite material in which inorganic particles are dispersed in a resin matrix, wherein the inorganic particles are (I) in a predetermined range of 100 to 1000 nm. It consists of an aggregate of inorganic spherical particles having an average primary particle diameter, and the individual inorganic spherical particles constituting the aggregate are composed of substantially the same substance, and all particles in the number-based particle size distribution of the aggregate. 90% or more of the number is present in a range of 5% before and after the predetermined average primary particle diameter, and one or more "spherical particle groups having the same particle size" (G-PID), and (II) average primary particle diameter Each consisting of inorganic particles having a particle size of less than 100 nm (G-SFP), wherein the number of the “spherical particle groups having the same particle size” contained in the inorganic particles is a. G-PID m (where m is 1 when a is 1 and from 1 to a when a is 2 or more) in order of decreasing average primary particle size is a natural number. when expressed in) material wherein a constitutes the individual particles of the G-PID m in the case of 2 or more may be different from each other, each G-PID m when the The average primary particle diameters are different from each other by 25 nm or more, and the average primary particle diameter of the "ultrafine particle group" (G-SFP) is 25 nm or more smaller than the average primary particle diameter of the G-PID 1 , When the refractive index at 25° C. of the resin matrix is n (MX) and the refractive index at 25° C. of the inorganic spherical particles forming each G-PID m is n (G-PIDm) , which n (G -PIDm)
n (MX) <n (G-PIDm)
And the arrangement structure of the inorganic spherical particles forming all the “spherical particle groups having the same particle size” (G-PID) in the resin matrix has a short-range ordered structure satisfying the following Condition 1 and Condition 2. The composite material described above.
[Condition 1] The distance from the center of any inorganic spherical particles dispersed in the composite material: r is divided by the average particle diameter of the entire inorganic spherical particles dispersed in the composite material: r 0 , and standardized. A radial distribution function representing the probability that other inorganic spherical particles exist at a point separated by a distance r from the center of the arbitrary inorganic spherical particle, with the dimensionless number (r/r 0 ) as the x-axis: g(r) In the radial distribution function graph showing the relationship between the r/r 0 and the g(r) corresponding to r at that time with y as the y-axis, of the peaks appearing in the radial distribution function graph, The closest interparticle distance defined as r corresponding to the peak top of a near peak: r 1 is a value of 1 or more and 2 or less times the average particle diameter of all inorganic spherical particles dispersed in the composite material: r 0. Is.
[Condition 2] Of the peaks appearing in the radial distribution function graph, when r, which corresponds to the peak top of the second peak closest to the origin, is set as the next adjacent particle distance: r 2 , the closest particle distance is : The minimum value of the radial distribution function: g(r) between r 1 and the distance between adjacent particles: r 2 is 0.56 or more and 1.10 or less. "
In the above composite material, fine particles having a uniform particle size are dispersed so as to have an amorphous structure as a whole while having a specific short-range ordered structure. Based on the fact that a structural color having a color tone can be developed in Patent Document 1, the method disclosed in Patent Document 1 is disclosed as a method for quantifying the dispersed state of spherical particles in the system of Patent Document 2. Utilizing a method for defining a short-range ordered structure using a radial distribution function in a plane: g(r)”, a fine filler or a plurality of spherical particles for adjusting the viscosity of a curable composition or for adjusting the contrast ratio of a cured product It was proposed based on the results of earnest studies on the case of using a filler aggregate. That is, the above-mentioned examination succeeds in specifying a short-range ordered structure that can obtain the above-mentioned effect in the system disclosed in Patent Document 2 (in other words, if the above-mentioned conditions 1 and 2 are satisfied, the above-mentioned effect is obtained). In addition, it has almost no effect on the structural color expression effect even if an extremely fine inorganic filler is added, and further, when specific conditions are satisfied, a plurality of spherical filler aggregates are added. Even if it is used, the short-range ordered structure type that develops a structural color in each spherical filler aggregate is maintained, the structural color due to each aggregate develops, and as a whole they develop a color tone that is synthesized, The present invention has led to the proposal by the present inventors. And the said hardened|cured material disclosed by patent document 2 contains only one kind of "spherical particle group with the same particle diameter" (G-PID) whose average particle diameter is in the range of 230-1000 nm, and "ultrafine particle group. "(G-SFP) is not particularly included, while the composite material has an average particle size of G-PID in the range of 100 to 1000 nm and contains one or more G-PIDs, and further contains a pre-cured composition. The difference is that G-SFP is added for the purpose of adjusting the viscosity and adjusting the contrast ratio of the cured product.

このように、本発明者等の検討により、前記条件1及び2を満足すれば、光の入射角に依存しない所定の色調の構造色を発色する硬化体(複合材料)となることが新たに明らかとなっている。したがって、最終目的物となる硬化体は、前記複合材料において、前記G−SFPの含有及び非含有は任意であるが、前記条件1及び条件2を満たす短距離秩序構造を有している複合材料(以下、「本複合体」ともいう。)であるといえる。 As described above, according to the studies made by the present inventors, if the above conditions 1 and 2 are satisfied, a cured product (composite material) that develops a structural color having a predetermined color tone independent of the incident angle of light is newly added. It is clear. Therefore, the cured product as the final object is a composite material having a short-range ordered structure that satisfies the conditions 1 and 2 although the G-SFP may or may not be included in the composite material. (Hereinafter, also referred to as “this complex”).

そこで、次に、“前記無機球状粒子の分散状態”の特定に関する特徴点について説明した後に、本複合材料で使用する各種原材料(本発明の重合硬化性組成物の原材料でもある)について説明した上で、本発明の製造方法について説明する。 Therefore, next, after explaining the characteristic points relating to the specification of the “dispersion state of the inorganic spherical particles”, various raw materials used in the present composite material (which are also raw materials of the polymerization-curable composition of the present invention) are explained. Now, the manufacturing method of the present invention will be described.

本複合材料では、無機球状粒子の分散状態の定量化の手法として前記特許文献1に開示されている“平面内の動径分布関数:g(r)”を用いて短距離秩序構造を規定している。ここで、動径分布関数g(r)とは、前記特許文献1において使用されていることからも分かるように、任意のある粒子から、距離rだけ離れた地点における、他の粒子の存在確率を求めるための関数として良く知られたものであり、下記式(1)で定義されるものである。
g(r)={1/〈ρ〉}×{dn/da} ・・・(1)
なお、上記式(1)において、〈ρ〉は、平面内の粒子の平均粒子密度を表し、dnは、平面内の任意の粒子の中心とし、半径がそれぞれr及びr+drである2つの円の間の領域の中に存在する粒子の数を表し、daは、前記領域の面積である2πr・drを表す。
In the present composite material, a short-range ordered structure is defined by using the “in-plane radial distribution function: g(r)” disclosed in Patent Document 1 as a method for quantifying the dispersed state of inorganic spherical particles. ing. Here, the radial distribution function g(r) is, as can be seen from the fact that it is used in Patent Document 1, the existence probability of another particle at a point separated by a distance r from an arbitrary particle. It is a well-known function for obtaining ##EQU1## and is defined by the following equation (1).
g(r)={1/<ρ>}×{dn/da} (1)
In the above formula (1), <ρ> represents the average particle density of particles in the plane, dn is the center of any particle in the plane, and two circles whose radii are r and r+dr, respectively. It represents the number of particles existing in the region between, and da represents the area of the region, 2πr·dr.

前記動径分布関数:g(r)は、一般的には、x軸(距離軸)に前記距離rをとりy軸(縦軸)にそのrにおけるg(r)の値{前記式(1)による計算結果}をとった動径分布関数グラフ、或いは距離軸に前記rを粒子の平均粒子径で除して規格化した無次元数をとり、y軸(縦軸)にx軸の値に対応するrにおけるg(r)の値(前記式の計算結果)をとった動径分布関数グラフによって表されるものである。 In general, the radial distribution function: g(r) has the distance r on the x-axis (distance axis) and the value of g(r) at r on the y-axis (vertical axis) {the above equation (1 )), or a dimensionless number standardized by dividing the r by the average particle size of the particles on the distance axis, and the value on the x axis on the y axis (vertical axis) It is represented by a radial distribution function graph that takes the value of g(r) (the calculation result of the above formula) at r corresponding to.

〈ρ〉及びdnの確認が容易で、確実であるという理由から、本複合材料の内部の面を観察平面とする走査型電子顕微鏡画像に基づいて決定した〈ρ〉、及びdn、並びに上記dnを決定する際に採用したdrの値に応じた:da(=2πr・dr)に基づいて前記式(1)により計算したg(r)を採用することが好ましい。 Since <ρ> and dn are easily and surely confirmed, <ρ> and dn determined based on a scanning electron microscope image in which the inner surface of the present composite material is an observation plane, and the above dn It is preferable to adopt g(r) calculated according to the above formula (1) based on the value of dr adopted when deciding: da(=2πr·dr).

本複合材料の内部の面を観察平面とする走査型電子顕微鏡画像に基づく、〈ρ〉、dn及びdaの決定は、次のようにして行うことができる。すなわち、先ず本発明で得られる重合硬化性組成物等を硬化させて本複合材料を作製し、得られた複合材料の表面を研磨する等の手段により、複合材料内部における無機球状粒子の分散状態が観察可能な平面(観察平面)を表面に露出させる。次いで、当該観察平面を走査型電子顕微鏡により観測し、少なくとも平面内に500個以上の無機球状粒子を含有している領域の顕微鏡画像を取得する。その後、得られた走査型電子顕微鏡画像を画像解析ソフト(例えば「Simple Digitizer ver3.2」フリーソフト)を用いて、前記領域内の無機球状粒子の座標を求める。得られた座標データから任意の無機球状粒子の座標を1つ選択し、選択した無機球状粒子を中心に少なくとも200個以上の無機球状粒子が含まれる距離rを半径とする円を描き、当該円内に含まれる無機球状粒子の個数をカウントすることにより平均粒子密度<ρ>(単位:個/cm2)を決定することができる。 The determination of <ρ>, dn, and da based on the scanning electron microscope image with the inner surface of the present composite material as the observation plane can be performed as follows. That is, first, the dispersion state of the inorganic spherical particles inside the composite material is obtained by means of curing the polymerization-curable composition or the like obtained in the present invention to prepare the present composite material, and polishing the surface of the obtained composite material. Exposes a plane (observation plane) on which the surface can be observed. Then, the observation plane is observed with a scanning electron microscope to obtain a microscope image of a region containing at least 500 inorganic spherical particles in at least the plane. After that, the coordinates of the inorganic spherical particles in the region are obtained from the obtained scanning electron microscope image using image analysis software (for example, “Simple Digitizer ver 3.2” free software). From the obtained coordinate data, select one coordinate of any inorganic spherical particle, draw a circle with a radius of a distance r containing at least 200 or more inorganic spherical particles around the selected inorganic spherical particle, and draw the circle. The average particle density <ρ> (unit: particles/cm 2 ) can be determined by counting the number of inorganic spherical particles contained therein.

また、dnについては、無機球状粒子の平均粒子径をrで表したときに、その長さがr/100〜r/10程度の値となるdrを設定し、任意に選択した1つの無機球状粒子を中心粒子とし、その中心からの距離rを半径とする円と、当該円と同一の中心を有する、半径:r+drの円との間の領域内に含まれる無機球状粒子数をカウントすることによりdnを決定することができる。さらに、前記2つの円の間の領域の面積であるdaは、実際に設定したdrの長さに基づき、2πr・drとして決定される。 As for dn, when the average particle diameter of the inorganic spherical particles is represented by r 0 , the length dr is set to a value of about r 0 /100 to r 0 /10 and arbitrarily selected 1 The number of inorganic spherical particles contained in a region between a circle having one inorganic spherical particle as a central particle and a radius of a distance r from the center and a circle having the same center as the circle and having a radius of r+dr. The dn can be determined by counting. Further, da, which is the area of the region between the two circles, is determined as 2πr·dr based on the actually set length of dr.

本複合材料では、複合材料中に分散する任意の無機球状粒子の中心からの距離:rを、複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:rで除して規格化した無次元数(r/r)をx軸とし、前記任意の無機球状粒子の中心から距離r離れた地点において他の無機球状粒子が存在する確率を表す動径分布関数:g(r)をy軸として、前記r/rとその時のrに対応する前記g(r)との関係をあらわした動径分布関数グラフにおいて、当該動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から最も近いピークのピークトップに対応するrとして定義される最近接粒子間距離:rが、前記複合材料中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:rの1倍以上2倍以下の値である必要がある(条件1)。rがrの1倍未満(r/r<1)である場合には、平面内の粒子同士の重なりが多くなり、また、rがrの2倍を越える(r/r>2)場合には選択した中心の無機粒子近傍に粒子が存在しなくなることによって、短距離の秩序性がなくなり、構造色を発現しなくなる。すなわち、短距離の秩序性を維持し、構造色を発現しやすくなるという観点から、r/rは、1.0以上、2.0以下、特に1.0以上、1.5以下であることが好ましい。 In the present composite material, the distance from the center of any inorganic spherical particles dispersed in the composite material: r is divided by the average particle diameter of the entire inorganic spherical particles dispersed in the composite material: r 0 , and standardized Letting the number of dimensions (r/r 0 ) be the x-axis, the radial distribution function: g(r), which represents the probability that other inorganic spherical particles exist at a distance r from the center of the arbitrary inorganic spherical particles, is represented by y. In the radial distribution function graph showing the relationship between the r/r 0 and the g(r) corresponding to r at that time, the peak closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph. The closest particle distance: r 1 defined as r corresponding to the peak top of is a value of 1 to 2 times the average particle diameter of the entire inorganic spherical particles dispersed in the composite material: r 0. It is necessary (condition 1). When r 1 is less than 1 times r 0 (r 1 /r 0 <1), the particles in the plane overlap with each other, and r 1 exceeds 2 times r 0 (r 1 In the case of /r 0 >2), particles do not exist in the vicinity of the selected central inorganic particles, so that short-range order is lost and structural color is not developed. That is, from the viewpoint of maintaining order in a short distance and easily developing a structural color, r 1 /r 0 is 1.0 or more and 2.0 or less, particularly 1.0 or more and 1.5 or less. Preferably.

また、本複合材料では、前記動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から2番目に近いピークのピークトップに対応するrを次近接粒子間距離:rとしたときに、前記最近接粒子間距離:rと次近接粒子間距離:rとの間における前記動径分布関数:g(r)の極小値が0.56以上1.10以下の値である必要もある(条件2)。前記極小値が0.56未満となる場合は、無機球状粒子の配列構造の長距離秩序性が高くなり、発現する構造色の光の入射角度依存性が高まるばかりでなく、複合材料の彩度が高くなってしまい、歯科充填材料として用いた場合における、色調適合性が得られ難くなる。他方、前記極小値が1.10を越える場合には、無機球状粒子の配列構造がランダム構造となってしまい、目的とする反射性能が得られ難くなり、所期の構造色が発現し難くなる。すなわち、構造色を発現させ、歯科充填材料としての色調適合性を得易くするという観点から、前記極小値は、0.56以上、1.10以下、特に0.56以上、1.00以下であることが好ましい。 Further, in the present composite material, when r corresponding to the peak top of the second peak closest to the origin among the peaks appearing in the radial distribution function graph is set as the next interparticle distance: r 2 , It is also necessary that the minimum value of the radial distribution function: g(r) between the interparticle distance: r 1 and the next adjacent interparticle distance: r 2 is a value of 0.56 or more and 1.10. 2). When the minimum value is less than 0.56, the long-range order of the arrangement structure of the inorganic spherical particles becomes high, and not only the incident angle dependence of the light of the structural color that develops but also the saturation of the composite material increases. Becomes high, and it becomes difficult to obtain color tone compatibility when used as a dental filling material. On the other hand, when the minimum value exceeds 1.10, the arrangement structure of the inorganic spherical particles becomes a random structure, which makes it difficult to obtain the desired reflection performance and makes it difficult to develop the desired structural color. .. That is, the minimum value is 0.56 or more and 1.10 or less, particularly 0.56 or more and 1.00 or less, from the viewpoint of developing a structural color and making it easier to obtain color tone compatibility as a dental filling material. Preferably.

本発明者等の検討では、前記特許文献2に開示される硬化性組成物(CR)においては、頻度は極めて少ないものの各成分を混錬して組成物(CR)を調製する際の条件によっては、所期の効果を奏するものが得られないことがあること、及びこのような(効果が得られない)系について前記動径分布関数:g(r)の評価を行うと、前記条件1及び/又は2を満足しないことが確認されている。このことは、本複合材料における、前記同一粒径球状粒子群(G−PID)を構成する無機球状粒子の配列構造が、原料の混錬条件等の製造条件と相関していることを意味している。すなわち、手動混錬のように混錬条件にバラツキが生じ易い場合には、一定の確率で混練条件が十分でない場合が発生し、前記条件1又は条件2を満足せずに、目的の色調適合性が得られなくなり、製造時の歩留まりが低下してしまう。これに対し、本発明の方法を採用することにより、前記条件1及び2を確実に満足させることができるようになる。 According to the studies by the present inventors, in the curable composition (CR) disclosed in Patent Document 2, although the frequency is extremely low, it depends on the conditions when kneading the respective components to prepare the composition (CR). Shows that the desired effect may not be obtained in some cases, and when the above radial distribution function: g(r) is evaluated for such a system (where no effect is obtained), the condition 1 And/or 2 is not satisfied. This means that in the present composite material, the array structure of the inorganic spherical particles constituting the spherical particle group of the same particle size (G-PID) is correlated with the manufacturing conditions such as the kneading conditions of the raw materials. ing. That is, when the kneading conditions are likely to vary as in the case of manual kneading, the kneading conditions may not be sufficient with a certain probability, and the desired color tone conformance cannot be achieved without satisfying the condition 1 or the condition 2. Properties are not obtained, and the production yield is reduced. On the other hand, by adopting the method of the present invention, it becomes possible to surely satisfy the above conditions 1 and 2.

次に、本複合材料及びこれを得るための重合硬化性組成物{本発明の製造方法の目的物となる重合硬化性組成物(以下、「本重合硬化性組成物」とも言う。)}で使用する各種原材料や製造方法の詳細について説明する。 Next, the present composite material and a polymerization-curable composition for obtaining the same (a polymerization-curable composition which is an object of the production method of the present invention (hereinafter, also referred to as “the present polymerization-curable composition”)}. Details of various raw materials used and manufacturing methods will be described.

<樹脂マトリックス>
本複合材料における樹脂マトリックスは、無機球状粒子を分散して存在させることができる樹脂から成るものであれば特に限定されず熱可塑性樹脂等も使用可能であるが、無機球状粒子の分散状態の制御が容易であるという理由から重合性単量体を主成分とする硬化性組成物の硬化体から成ることが好ましい。さらに、歯科用充填修復材料として使用する際の取り扱い易さや物性(機械的特性や歯科用途では歯質に対する接着性)から、ラジカル重合性単量体或いはカチオン重合性単量体を主成分とする硬化性組成物の硬化体であることがより好ましい。また、屈折率に関する前記条件、すなわち、 n(MX)<n(G−PIDm) の条件を満足させやすいという観点から、25℃における硬化体の屈折率が1.40〜1.57、特に1.42〜1.57となるような上記硬化性組成物の硬化体であることが特に好ましい。
<Resin matrix>
The resin matrix in the present composite material is not particularly limited as long as it is made of a resin capable of allowing the inorganic spherical particles to be dispersed and present, and a thermoplastic resin or the like can be used, but the dispersion state of the inorganic spherical particles can be controlled. It is preferable that the cured product of the curable composition containing a polymerizable monomer as a main component is used because it is easy. Furthermore, from the viewpoint of ease of handling and physical properties (mechanical properties and adhesiveness to tooth material for dental use) when used as a dental filling/restoring material, a radical polymerizable monomer or cationic polymerizable monomer is used as a main component. A cured product of the curable composition is more preferred. Further, from the viewpoint of easily satisfying the above-mentioned condition regarding the refractive index, that is, the condition of n (MX) <n (G-PIDm) , the refractive index of the cured product at 25° C. is 1.40 to 1.57, particularly 1 It is particularly preferable that it is a cured product of the above curable composition such that it has a viscosity of 0.42 to 1.57.

<重合性単量体(A)>
前記樹脂マトリックスを得るために好適に使用できるラジカル重合性単量体(A)は、特に限定されず、(メタ)アクリル化合物、エポキシ類やオキセタン類等のカチオン重合性単量体等の中から適宜選択して用いることができる。たとえば、歯科用重合硬化性組成物を得るためには、(メタ)アクリル化合物を使用することが好ましい。(メタ)アクリル化合物としては、(前記特許文献2にも記載されているように、)単官能重合性単量体、多官能重合性単量体の何れであってもよく、また、分子内に酸性基や水酸基を有するものであってもよく、更に芳香族系のものであっても脂肪族系のものであってもよい。歯科用重合性硬化物用に好適に使用できる(メタ)アクリル化合物を例示すれば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、N−(メタ)アクリロイルグリシン、p−ビニル安息香酸、2−(メタ)アクリロイルオキシ安息香酸、6−(メタ)アクリロイルオキシエチルナフタレン−1,2,6−トリカルボン酸無水物、13−(メタ)アクリロイルオキシトリデカン−1,1−ジカルボン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N、N−(ジヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、2,2−ビス(メタクリロイルオキシフェニル)プロパン、2,2−ビス[(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピルオキシ)フェニル]プロパン、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ビス(メタクリルエチルオキシカルボニルアミノ)トリメチルヘキサン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート等を挙げることができる。
<Polymerizable monomer (A)>
The radically polymerizable monomer (A) that can be preferably used to obtain the resin matrix is not particularly limited, and includes (meth)acrylic compounds, cationically polymerizable monomers such as epoxies and oxetanes, and the like. It can be appropriately selected and used. For example, in order to obtain a dental curable composition, it is preferable to use a (meth)acrylic compound. The (meth)acrylic compound may be either a monofunctional polymerizable monomer or a polyfunctional polymerizable monomer (as described in the above-mentioned Patent Document 2). It may have an acidic group or a hydroxyl group, and may be aromatic or aliphatic. Examples of (meth)acrylic compounds that can be suitably used for dental polymerizable cured products include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid, and N-. (Meth)acryloylglycine, p-vinylbenzoic acid, 2-(meth)acryloyloxybenzoic acid, 6-(meth)acryloyloxyethylnaphthalene-1,2,6-tricarboxylic acid anhydride, 13-(meth)acryloyloxy Tridecane-1,1-dicarboxylic acid, 2-(meth)acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, 2-hydroxyethyl(meth)acrylate, 3-hydroxypropyl(meth)acrylate, N-hydroxyethyl(meth)acrylamide , N,N-(dihydroxyethyl)(meth)acrylamide, 2,2-bis(methacryloyloxyphenyl)propane, 2,2-bis[(3-methacryloyloxy-2-hydroxypropyloxy)phenyl]propane, ethylene glycol Examples thereof include dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, 1,6-bis(methacrylethyloxycarbonylamino)trimethylhexane, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, and 4,4-diphenylmethane diisocyanate.

これらの(メタ)アクリレート系重合性単量体は、必要に応じて複数の種類のものを併用しても良い。 These (meth)acrylate-based polymerizable monomers may be used in combination of a plurality of types, if necessary.

重合性単量体としては、樹脂マトリックスとなる硬化体の物性(機械的特性や歯科用途では歯質に対する接着性)調整のため、一般に、複数種の重合性単量体が使用されるが、この際、重合性単量体組成物(混合物)の25℃における屈折率が1.38〜1.55の範囲となるように、重合性単量体の種類及び量を設定することが、前記屈折率に関する条件を満足し易いという観点から望ましい。即ち、無機球状粒子として屈折率の調整が容易なシリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物を用いる場合、その25℃における屈折率はシリカ分の含有量に応じて1.45〜1.58程度の範囲となるが、重合性単量体組成物の屈折率を1.38〜1.55の範囲に設定することにより、得られる硬化体の屈折率を、おおよそ1.40〜1.57の範囲に調整でき、前記条件を満足するようにすることが容易となる。なお、重合性単量体や重合性単量体の硬化体の屈折率は、25℃にてアッベ屈折率計を用いて求めることができる。 As the polymerizable monomer, generally, a plurality of types of polymerizable monomers are used for the purpose of adjusting the physical properties of the cured product which becomes the resin matrix (mechanical properties and adhesiveness to tooth in dental applications). At this time, the type and amount of the polymerizable monomer may be set so that the refractive index of the polymerizable monomer composition (mixture) at 25° C. is in the range of 1.38 to 1.55. It is desirable from the viewpoint of easily satisfying the condition regarding the refractive index. That is, when a silica-titanium group element oxide-based composite oxide whose refractive index is easily adjusted is used as the inorganic spherical particles, the refractive index at 25° C. is 1.45 to 1.58 depending on the content of silica. By setting the refractive index of the polymerizable monomer composition in the range of 1.38 to 1.55, the refractive index of the cured product obtained is approximately 1.40 to 1.57. The range can be adjusted, and it becomes easy to satisfy the above conditions. The refractive index of the polymerizable monomer or the cured product of the polymerizable monomer can be determined at 25°C using an Abbe refractometer.

<無機粒子(B)>
本複合材において樹脂マトリックス中に分散する無機粒子(B)は、1又は複数の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)を含んでなる。
<Inorganic particles (B)>
In the present composite material, the inorganic particles (B) dispersed in the resin matrix include one or more "spherical particle groups having the same particle size" (G-PID).

<同一粒径球状粒子群:G−PID>
同一粒径球状粒子群:G−PIDとは、100nm以上、1000nm以下(100〜1000nm)の範囲内にある所定の平均一次粒子径を有する無機球状粒子の集合体からなり、当該集合体を構成する個々の無機球状粒子は、実質的に同一物質で構成されると共に、当該集合体の個数基準粒度分布において全粒子数の90%以上が前記所定の平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する、前記集合体を意味する。
<Spherical particle group having the same particle size: G-PID>
Spherical particle group having the same particle diameter: G-PID is composed of an aggregate of inorganic spherical particles having a predetermined average primary particle diameter within the range of 100 nm or more and 1000 nm or less (100 to 1000 nm), and constitutes the aggregate. The individual inorganic spherical particles are composed of substantially the same substance, and 90% or more of the total number of particles in the number-based particle size distribution of the aggregate is within a range of 5% before and after the predetermined average primary particle size. Existing in the above, the above aggregate is meant.

ここでいう無機球状粒子の平均一次粒子径とは、走査型電子顕微鏡によりG−PIDの写真を撮影し、その写真の単位視野内に観察される粒子の30個以上を選択し、それぞれの一次粒子径(最大径)を求めた平均値を意味する。また、球状とは、略球状であればよく、必ずしも完全な真球である必要はない。走査型電子顕微鏡でG−PIDの写真を撮り、その単位視野内にあるそれぞれの粒子(30個以上)について最大径を測定し、その最大径に直交する方向の粒子径をその最大径で除した平均均斉度が0.6以上、より好ましくは0.8以上のものであればよい。 The average primary particle diameter of the inorganic spherical particles referred to here is a primary electron of each of primary particles selected from 30 or more particles observed in a unit field of view of a G-PID photograph taken by a scanning electron microscope. It means the average value of the particle diameter (maximum diameter). Further, the spherical shape may be a substantially spherical shape, and does not necessarily have to be a perfect true sphere. Take a picture of G-PID with a scanning electron microscope, measure the maximum diameter of each particle (30 or more) within the unit field of view, and divide the particle diameter in the direction orthogonal to the maximum diameter by the maximum diameter. It is sufficient that the average degree of uniformity is 0.6 or more, more preferably 0.8 or more.

本複合材料では、構成無機粒子が球状であり且つ、粒子径分布(個数基準粒度分布)が狭い無機粒子の集合体であるG−PIDの各構成粒子が特定の短距離秩序構造を有して樹脂マトリックス中に分散することにより、ブラッグ条件に則って回折干渉が起こり、特定波長の光が強調されて、平均一次粒子径の応じた色調の着色光が生じる(構造色が発現する)。すなわち、構造色が発現するためには、G−PIDを構成する無機球状粒子の90%(個数ベース)以上が平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する必要がある。また、青色〜黄色〜赤色系の広い範囲内の特定の色調を有する構造色を発現するために、G−PIDを構成する無機球状粒子の平均一次粒子径は、100〜1000nmの範囲内にある必要がある。平均一次粒子径が100nmよりも小さい球状粒子を用いた場合には可視光の干渉現象が生じ難く、構造色も発現し難い。一方、1000nmよりも大きい球状粒子を用いた場合は、光の干渉現象の発現は期待できるが、本発明の硬化性組成物を歯科充填用修復材料として用いる場合には、球状粒子の沈降や研磨性の低下が生じるため、好ましくない。 In this composite material, the constituent inorganic particles are spherical, and each constituent particle of G-PID, which is an aggregate of inorganic particles having a narrow particle size distribution (number-based particle size distribution), has a specific short-range ordered structure. By being dispersed in the resin matrix, diffraction interference occurs according to the Bragg condition, light of a specific wavelength is emphasized, and colored light having a color tone corresponding to the average primary particle diameter is generated (structural color is developed). That is, in order to develop the structural color, 90% (number basis) or more of the inorganic spherical particles constituting the G-PID must be present in the range of 5% before and after the average primary particle diameter. Further, the average primary particle diameter of the inorganic spherical particles constituting the G-PID is in the range of 100 to 1000 nm in order to develop a structural color having a specific color tone within a wide range of blue to yellow to red. There is a need. When spherical particles having an average primary particle size of less than 100 nm are used, the visible light interference phenomenon is unlikely to occur and the structural color is also difficult to develop. On the other hand, when spherical particles having a size of more than 1000 nm are used, the phenomenon of light interference can be expected, but when the curable composition of the present invention is used as a restoration material for dental filling, sedimentation or polishing of spherical particles is performed. This is not preferable because it causes deterioration of sex.

平均一次粒子径が230〜800nmである場合には、黄色〜赤色系の構造色(着色光)が発現し易く、平均一次粒子径が150nm〜230nm未満である場合には青色系の構造色(着色光)が発現し易い。 When the average primary particle size is 230 to 800 nm, a yellow to red structural color (colored light) is likely to appear, and when the average primary particle size is 150 nm to less than 230 nm, a blue structural color ( Colored light) is easy to develop.

歯科用充填修復材料として好ましい黄色〜赤色系の構造色(着色光)を発現するという理由からG−PIDの平均一次粒子径は、230〜800nmが好適であり、240〜500nmがより好適であり、260〜350nmが特に好適である。平均一次粒子径が230nm〜260nmの範囲のG−PIDを用いた場合、得られる着色光は黄色系であり、シェードガイド(「VITAClassical」、VITA社製)におけるB系(赤黄色)の範疇にある歯牙の修復に有用で、特にエナメル質から象牙質に渡って形成された窩洞の修復に有用である。また平均一次粒子径が260nm〜350nmの範囲のG−PIDを用いた場合、得られる着色光は赤色系であり、シェードガイド(「VITAClassical」、VITA社製)におけるA系(赤茶色)の範疇にある歯牙の修復に有用で、特にエナメル質から象牙質に渡って形成された窩洞の修復に有用である。象牙質の色相はこうした赤色系のものが多いため、平均一次粒子径260nm〜350nmの範囲のG−PIDのみを用いる態様において、多様な色調の修復歯牙に対して、幅広く適合性が良くなり最も好ましい。一方、粒径150nm〜230nm未満の範囲のG−PIDのみを用いた場合、上記したように、得られる着色光は青色系であり、エナメル質から象牙質に渡って形成された窩洞に対しては、歯質との色調適合性が不良となりやすいが、エナメル質の修復に有用で、特に切端部の修復に有用である。 The average primary particle diameter of G-PID is preferably 230 to 800 nm, more preferably 240 to 500 nm, because it exhibits a yellow to red structural color (colored light) that is preferable as a dental filling/restoring material. , 260 to 350 nm is particularly preferable. When using the G-PID having an average primary particle diameter in the range of 230 nm to 260 nm, the obtained colored light is yellowish, and falls within the category of B-type (red-yellow) in the shade guide (“VITAC Classic”, manufactured by VITA). It is useful for the repair of certain teeth, especially for the repair of cavities formed from enamel to dentin. Further, when G-PID having an average primary particle diameter of 260 nm to 350 nm is used, the obtained colored light is red, and the shade guide (“VITAC Classic”, manufactured by VITA) has a category of A (red brown). It is useful for the restoration of the tooth in the above, and is especially useful for the restoration of the cavity formed from the enamel to the dentin. Since the dentin has many reddish hues, it is widely applicable to restoration teeth of various tones in the aspect in which only G-PID having an average primary particle size of 260 nm to 350 nm is used, and the most suitable. preferable. On the other hand, when only G-PID having a particle size in the range of 150 nm to less than 230 nm is used, as described above, the colored light obtained is bluish, and the cavities formed from the enamel to the dentin are used. Has a poor color tone compatibility with the tooth substance, but is useful for restoration of enamel, and particularly useful for restoration of incisal portion.

本複合材料において樹脂マトリックス中に分散する無機粒子に含まれるG−PIDは1種であっても複数種であってもよい。含まれるG−PIDの数:aは、1〜5であることが好ましく、1〜3であることが特に好ましく、1又は2であることが最も好ましい。 In the present composite material, the G-PID contained in the inorganic particles dispersed in the resin matrix may be one kind or plural kinds. The number of G-PIDs included: a is preferably 1 to 5, particularly preferably 1 to 3, and most preferably 1 or 2.

但し、無機粒子にG−PIDが複数種含まれる場合には、各G−PIDの平均一次粒子径は、それぞれ互いに25nm以上異なっている必要がある。すなわち、前記無機粒子に含まれるG−PIDの数を“a”(たとえば“3”)としたときの各G−PIDを、その平均一次粒子径の小さい順にそれぞれG−PID(但し、mは、aが1のときは1であり、aが2以上のときは1〜aまでの自然数である。)で表したときに、各G−PID(たとえば、a=3のときにおけるG−PID、G−PID及びG−PID)における個々の粒子を構成する物質は互いに異なっていてもよいが、当該場合における各G−PIDの平均一次粒子径をそれぞれdとすると、各dは、それぞれ互いに25nm以上異なっている(たとえば、a=3のとき、|d−d|≧25nm、|d−d|≧25nm、で且つ当然のことながら|d−d|≧25nmである)必要がある。この条件を満足することにより、たとえば、各G−PIDが、20個程度を越えないような少数の無機球状粒子が非常にゆるい結合力で凝集した凝集体のような形で分散することなどによって、G−PIDごとに構造色を発現できる短距離秩序構造をもって分散できるようになったことによるものと思われるが、結果として各G−PIDごとに(平均一次粒子径に応じた)特有の構造色を発現することが可能となる。これに対し、この条件を満足しない場合には、無機球状粒子全体の粒子径分布がブロードとなり、恐らく、各G−PIDを構成する無機球状粒子が相互置換して分散してしまい、前記個数基準粒度分布の条件を満足しない単一の無機球状粒子の集合体を用いた時と同様の現象が起こることによるものと思われるが、構造色を発現し難くなってしまう。 However, when a plurality of types of G-PID are contained in the inorganic particles, the average primary particle size of each G-PID m needs to be different from each other by 25 nm or more. That is, when the number of G-PID contained in the inorganic particles is “a” (for example, “3”), G-PID m (however, m Is 1 when a is 1, and is a natural number from 1 to a when a is 2 or more.), each G-PID m (for example, G when a=3) -PID 1 , G-PID 2 and G-PID 3 ) The substances constituting the individual particles may be different from each other, but when the average primary particle diameter of each G-PID m in that case is d m. , D m differ from each other by 25 nm or more (for example, when a=3, |d 1 −d 2 |≧25 nm, |d 2 −d 3 |≧25 nm, and of course |d 1− d 3 |≧25 nm). By satisfying this condition, for example, each G-PID can be dispersed in the form of an aggregate in which a small number of inorganic spherical particles that do not exceed about 20 aggregate with a very loose binding force. , G-PID can be dispersed with a short-range ordered structure capable of expressing a structural color, but as a result, each G-PID has a unique structure (according to the average primary particle diameter). It becomes possible to express a color. On the other hand, when this condition is not satisfied, the particle size distribution of the entire inorganic spherical particles becomes broad, and the inorganic spherical particles constituting each G-PID are likely to be mutually substituted and dispersed, and the number standard This is probably due to the same phenomenon as when a single aggregate of inorganic spherical particles that does not satisfy the condition of particle size distribution is used, but it becomes difficult to develop a structural color.

本発明の複合材料において複数のG−PIDを用いる場合、各G−PIDの平均一次粒子径dは、それぞれ互いに30nm以上、特に40nm以上異なっている(すなわちdとdm―1との差は30nm以上、特に40nm以上である)ことが好ましい。また、dとdm―1との差は、100nm以下、特に60nm以下であることが好ましい。 When using a plurality of G-PID in the composite material of the present invention, the average primary particle diameter d m of the G-PID m are each mutually 30nm or more, are different particularly 40nm or more (that is, d m and d m-1 Is preferably 30 nm or more, particularly 40 nm or more). The difference between d m and d m-1 is preferably 100 nm or less, and particularly preferably 60 nm or less.

<無機球状粒子>
G−PIDを構成する無機球状粒子としては、G−PIDを構成するための前記条件を満足するものであれば、その材質は特に限定されない。好適に使用できる材質を例示すれば、非晶質シリカ、シリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物粒子(シリカ・ジルコニア、シリカ・チタニアなど)、石英、アルミナ、バリウムガラス、ストロンチウムガラス、ランタンガラス、フルオロアルミノシリケートガラス、フッ化イッテルビウム、ジルコニア、チタニア、コロイダルシリカ等のからなるものを挙げることができる。これらの中でも屈折率の調整が容易であることから、シリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物からなる粒子を使用することが好ましい。
<Inorganic spherical particles>
The inorganic spherical particles forming the G-PID are not particularly limited in material as long as they satisfy the above-mentioned conditions for forming the G-PID. Examples of materials that can be preferably used include amorphous silica, silica-titanium group element oxide-based composite oxide particles (silica-zirconia, silica-titania, etc.), quartz, alumina, barium glass, strontium glass, lanthanum glass. , Fluoroaluminosilicate glass, ytterbium fluoride, zirconia, titania, colloidal silica and the like. Among these, it is preferable to use particles composed of a silica-titanium group element oxide-based composite oxide because the refractive index can be easily adjusted.

ここで、シリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物粒子とは、シリカとチタン族元素(周期律表第4族元素)酸化物との複合酸化物を意味し、シリカ分の含有量に応じてその25℃における屈折率を1.45〜1.58程度の範囲で変化させることができる。シリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物粒子の具体例としては、シリカ・チタニア、シリカ・ジルコニア、シリカ・チタニア・ジルコニア等を挙げることができるが、これらの中でも、高いX線不透過性も付与できるという理由から、シリカ・ジルコニアを用いることが好ましい。シリカ・ジルコニアにおける複合比は特に制限されないが、十分なX線不透過性を付与することと、屈折率を後述する好適な範囲にする観点から、シリカの含有量が70〜95モル%であり、チタン族元素酸化物の含有量が5〜30モル%であるものが好ましい。 Here, the silica-titanium group element oxide-based composite oxide particles mean a composite oxide of silica and a titanium group element (element of Group 4 of the periodic table) oxide, and it depends on the content of silica. The refractive index at 25° C. can be changed within the range of 1.45 to 1.58. Specific examples of the silica-titanium group element oxide-based composite oxide particles include silica-titania, silica-zirconia, silica-titania-zirconia, and among these, high X-ray opacity Silica zirconia is preferably used because it can be added. The composite ratio of silica/zirconia is not particularly limited, but the content of silica is 70 to 95 mol% from the viewpoint of imparting sufficient X-ray opacity and making the refractive index into a suitable range described later. It is preferable that the content of the titanium group element oxide is 5 to 30 mol %.

なお、これらシリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物粒子には、少量であれば、シリカ及びチタン族元素酸化物以外の金属酸化物の複合も許容される。具体的には、酸化ナトリウム、酸化リチウム等のアルカリ金属酸化物を10モル%以内で含有させても良い。 It should be noted that these silica/titanium group element oxide-based composite oxide particles may be a composite of metal oxides other than silica and titanium group element oxides, as long as the amount is small. Specifically, an alkali metal oxide such as sodium oxide or lithium oxide may be contained within 10 mol%.

こうしたシリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物粒子の製造方法は特に限定されないが、球状フィラーを得るためには、例えば、加水分解可能な有機ケイ素化合物と加水分解可能な有機チタン族金属化合物とを含んだ混合溶液を、アルカリ性溶媒中に添加し、加水分解を行って反応生成物を析出させる、いわゆるゾルゲル法が好適に採用される。 The method for producing such silica/titanium group element oxide-based composite oxide particles is not particularly limited, but in order to obtain a spherical filler, for example, a hydrolyzable organosilicon compound and a hydrolyzable organotitanium group metal compound are used. A so-called sol-gel method, in which a mixed solution containing a is added to an alkaline solvent to cause hydrolysis to precipitate a reaction product, is preferably adopted.

これらのシリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物からなる無機球状粒子は、シランカップリング剤により表面処理されても良い。シランカップリング剤による表面処理により、後述するような有機無機複合フィラーとしたときに当該有機無機複合フィラーの有機樹脂マトリックスとの界面強度に優れたものになる。代表的なシランカップリング剤としては、例えばγ−メタクリロイルオキシアルキルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等の有機ケイ素化合物が挙げられる。これらシランカップリング剤の表面処理量に特に制限はなく、得られる硬化性組成物の硬化体の機械的物性等を予め実験で確認したうえで最適値を決定すればよいが、好適な範囲を例示すれば、無機球状粒子100質量部に対して0.1〜15質量部の範囲である。 The inorganic spherical particles composed of these silica/titanium group element oxide-based composite oxides may be surface-treated with a silane coupling agent. The surface treatment with the silane coupling agent makes the organic-inorganic composite filler excellent in interfacial strength between the organic-inorganic composite filler and the organic resin matrix, as described below. Examples of typical silane coupling agents include organic silicon compounds such as γ-methacryloyloxyalkyltrimethoxysilane and hexamethyldisilazane. The surface treatment amount of these silane coupling agents is not particularly limited, and the optimum value may be determined after confirming the mechanical properties and the like of the cured product of the obtained curable composition in advance by experiments, but a suitable range is set. For example, it is in the range of 0.1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic spherical particles.

<樹脂マトリックスの屈折率と無機球状粒子の屈折率との関係>
本複合材料においては、前記樹脂マトリックスの25℃における屈折率をn(MX)とし、前記各G−PIDを構成する無機球状粒子の25℃における屈折率をn(G−PIDm)としたときに、何れのn(G−PIDm)に対しても下記関係が成り立つ必要がある。
(MX)<n(G−PIDm)
上記関係を満足しない場合には、構造色が発現しても、樹脂マトリックス中で短波長の光が散乱されやすくなり、発現した構造色が確認し難くなる。発現した構造色の視認性や鮮明さ及び歯科用充填修復材料として使用したときの色調適合性の観点から、n(G−PIDm)とn(MX)との差であるΔn(=n(G−PIDm) − n(MX))は、0.001以上、0.1以下であることが好ましく、0.002以上、0.1以下であることが更に好ましく、0.005以上、0.05以下であることが最も好ましい。
<Relationship between refractive index of resin matrix and inorganic spherical particles>
In the present composite material, when the refractive index at 25° C. of the resin matrix is n (MX) and the refractive index at 25° C. of the inorganic spherical particles constituting each G-PID m is n (G-PIDm). In addition, the following relationship must be established for any n (G-PIDm) .
n (MX) <n (G-PIDm)
If the above relationship is not satisfied, short-wavelength light is likely to be scattered in the resin matrix even if the structural color is developed, and it is difficult to confirm the developed structural color. From the viewpoints of the visibility and sharpness of the developed structural color and the color tone compatibility when used as a dental filling/restoring material, the difference between n (G-PIDm) and n (MX) is Δn(=n (G -PIDm) -n (MX) ) is preferably 0.001 or more and 0.1 or less, more preferably 0.002 or more and 0.1 or less, and 0.005 or more, 0.05. Most preferably it is

前記したように、重合性単量体(混合物であってもよい)の25℃における屈折率を1.38〜1.55の範囲)に設定することにより、樹脂マトリックスとなる硬化体の25℃における屈折率(n(MX))を、1.40〜1.57の範囲とすることができる。また、前記したように、シリカ・チタン族元素酸化物系複合酸化物は、シリカの含有量を変化させることにより、その25℃における屈折率(n(G−PIDm))を1.45〜1.58程度の範囲で変化させることができる。したがって、たとえばこれらの関係を利用することにより、容易にΔnを前記好適な範囲とすることができる。 As described above, by setting the refractive index of the polymerizable monomer (which may be a mixture) at 25°C to the range of 1.38 to 1.55), the cured product of the resin matrix becomes 25°C. The refractive index (n (MX) ) in can be in the range of 1.40 to 1.57. Further, as described above, the silica-titanium group element oxide-based composite oxide has a refractive index (n (G-PIDm) ) at 25°C of 1.45 to 1 by changing the content of silica. It can be changed within a range of about 0.58. Therefore, by utilizing these relationships, for example, Δn can be easily set within the preferable range.

<超微細粒子群:G−SFP>
超微細粒子群(G−SFP)は、平均一次粒子径が100nm未満の無機粒子からなる粒子集合体であり、本複合材料の前駆体(硬化させて複合材料を得るための材料)となる硬化性組成物の粘度を調整する目的、或いは本複合材料のコントラスト比を調整する目的などで配合されることがある。ただし、G−SFPの平均一次粒子径は、無機粒子に配合される前記G−PIDの中で最も平均維持粒子径が小さいG−PIDの平均一次粒子径(d)よりも25nm以上小さい必要がある。このような条件を満足しない場合には無機球状粒子の分散状態に悪影響を与え、構造色が発現し難くなる。なお、G−SFPを構成する無機粒子の形状は特に限定されず、不定形であっても球状であってもよい。また、平均一次粒子径の下限は通常、2nmである。
<Ultrafine particle group: G-SFP>
The ultrafine particle group (G-SFP) is a particle aggregate composed of inorganic particles having an average primary particle size of less than 100 nm, and is a precursor of the present composite material (a material for obtaining a composite material by curing). It may be blended for the purpose of adjusting the viscosity of the composition, or for adjusting the contrast ratio of the present composite material. However, the average primary particle diameter of G-SFP is 25 nm or more smaller than the average primary particle diameter (d 1 ) of G-PID 1 , which has the smallest average maintenance particle diameter among the G-PID mixed in the inorganic particles. There is a need. If these conditions are not satisfied, the dispersed state of the inorganic spherical particles is adversely affected, and the structural color is difficult to develop. The shape of the inorganic particles forming the G-SFP is not particularly limited, and may be amorphous or spherical. The lower limit of the average primary particle size is usually 2 nm.

構造色発現に対する影響が少ないという理由から、G−SFPを添加する場合の当該G−SFPの平均一次粒子径は、3nm以上75nm以下、特に5nm以上50nm以下であることが好ましい。また、同様の理由から、G−PIDの平均一次粒子径(d)よりも30nm以上、特に40nm以上小さいことが好ましい。 The average primary particle diameter of the G-SFP when G-SFP is added is preferably 3 nm or more and 75 nm or less, and particularly preferably 5 nm or more and 50 nm or less, because the effect on the structural color expression is small. For the same reason, the average primary particle diameter (d 1 ) of G-PID 1 is preferably 30 nm or more, and particularly preferably 40 nm or more.

G−SFPを構成する無機粒子の材質としては、前記無機球状粒子と同様のものが特に制限なく使用できる。また、前記無機球状粒子と同様にシランカップリング剤による表面処理を行うこともできる。好適な態様も、平均一次粒子径及び形状を除いて、基本的には、前記無機球状粒子と同様である。 As the material of the inorganic particles constituting the G-SFP, the same materials as the inorganic spherical particles can be used without particular limitation. Further, a surface treatment with a silane coupling agent can be performed in the same manner as the inorganic spherical particles. The preferred embodiment is also basically the same as the inorganic spherical particles except for the average primary particle size and shape.

<本複合材料と本重合硬化性組成物との関係>
本複合材料は、本重合硬化性組成物を重合硬化させることによって好適に製造することができる。また、本複合材料における各成分の配合割合は、本重合硬化性組成物の組成によってほぼ一義的に決定される。さらに、本複合材料における無機球状粒子の分散状態(分散構造)も、硬化直前の本重合硬化性組成物における無機球状粒子の分散状態(分散構造)が、実質的にそのまま維持されるものと思われる。すなわち、硬化時に起こる重合収縮などの影響を受ける可能性はあるものの、その影響は微小であり、前記条件1及び2を満足するか否かが異なるほどの影響は与えない。
<Relationship between the present composite material and the present curable composition>
The present composite material can be suitably produced by polymerizing and curing the present polymerization curable composition. Further, the mixing ratio of each component in the present composite material is almost uniquely determined by the composition of the present polymerization curable composition. Furthermore, it is considered that the dispersion state (dispersion structure) of the inorganic spherical particles in the present composite material is substantially maintained as it is in the dispersion state (dispersion structure) of the inorganic spherical particles in the polymerization-curable composition immediately before curing. Be done. That is, although there is a possibility of being affected by polymerization shrinkage or the like that occurs at the time of curing, the effect is small, and it does not exert such an effect that the conditions 1 and 2 are satisfied or not.

<本重合硬化性組成物>
本重合硬化性組成物は、前記重合性単量体(A)、特に25℃における屈折率が1.40〜1.57となる硬化体を与える重合性単量体、100〜1000nmの範囲の所定の長さの平均一次粒子径を有する球状粒子群からなり、当該球状粒子群を構成する個々の粒子は、実質的に同一物質で構成されると共に当該個々の粒子の90%(個数)以上が平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する、1又は複数の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)と、必要に応じて配合される、100nm未満で且つ前記1又は複数の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)の平均1次粒子径の中で最も小さい平均1次粒子径よりも25nm以上小さい平均一次粒子径を有する無機粒子からなる“超微細粒子群”(G−SFP)と、を含んでなる無機粒子(B)、及び光重合開始剤(C)を含有し、前記“同一粒径球状粒子群”(G−PID)を構成する球状粒子の屈折率が、前記硬化体の25℃における屈折率よりも大きい。また、これを重合硬化させることによって、光の入射角に依存しない所定の色調の構造色を発色する硬化体、すなわち本複合材料、を与えるものである。
<Main polymerization curable composition>
The polymerization-curable composition comprises the polymerizable monomer (A), particularly a polymerizable monomer that gives a cured product having a refractive index of 1.40 to 1.57 at 25° C., in the range of 100 to 1000 nm. The spherical particles are composed of a group of spherical particles having an average primary particle diameter of a predetermined length, and the individual particles constituting the spherical particle group are composed of substantially the same substance and 90% (number) or more of the individual particles. Is present in a range of 5% before and after the average primary particle size, and is blended with one or more "spherical particle groups having the same particle size" (G-PID), if necessary, the particle size is less than 100 nm and the above 1 or "Ultrafine particles" composed of inorganic particles having an average primary particle size smaller by 25 nm or more than the smallest average primary particle size among the average primary particle sizes of a plurality of "same particle size spherical particle groups" (G-PID) Spherical particles that contain the group "(G-SFP)" and the inorganic particles (B) containing the group and a photopolymerization initiator (C), and constitute the "Spherical particle group with the same particle size" (G-PID). Has a higher refractive index than the cured product at 25° C. In addition, by polymerizing and curing this, a cured product, that is, the present composite material, that develops a structural color having a predetermined color tone that does not depend on the incident angle of light is provided.

本重合硬化性組成物は歯科用硬化性組成物、特に光硬化性コンポジットレジンに代表される歯科用充填修復材料として特に好適に使用されるが、それに限定されるものではなく、その他の歯科用途にも好適に使用できる。その用途としては、例えば歯科用セメント、支台築造用の修復材料等が挙げられる。 The present polymerizable curable composition is particularly preferably used as a dental curable composition, particularly as a dental filling and restorative material represented by a photocurable composite resin, but is not limited thereto and other dental applications. Can also be suitably used. Examples of its use include dental cement and restorative materials for abutment construction.

<重合性単量体(A)成分及び無機粒子(B)成分>
本重合硬化性組成物における前記重合性単量体(A)は、本複合体の樹脂マトリックスの原料として説明した重合性単量体(A)と同じものである。また、前記G−PID及びそれを構成する無機球状粒子も本複合体の構成成分として説明したものと同じである。
<Polymerizable monomer (A) component and inorganic particle (B) component>
The polymerizable monomer (A) in the present curable composition is the same as the polymerizable monomer (A) described as the raw material for the resin matrix of the present composite. Further, the G-PID and the inorganic spherical particles constituting the G-PID are the same as those described as the constituent components of the present composite.

前記同一粒径球状粒子群:G−PIDの配合量は、通常、含まれる全G−PIDの総量(すなわち無機球状粒子の総量)で、重合性単量体(A)成分100質量部に対して、10質量部〜1500質量部である。本複合材料が適度な透明性を有し、構造色の発現効果も高いという理由から、G−PIDの前記配合量は、重合性単量体(A)成分100質量部に対して50質量部〜1500質量部であることが好適であり、100質量部〜1500質量部であることが特に好適である。なお、複数種のG−PIDを含む場合の各G−PIDの配合量は、各G−PIDによる構造色の色調と、複合材料において所望する色調とを勘案して、総量が上記範囲内となる量で適宜配分すればよい。 The amount of the spherical particles having the same particle diameter: G-PID is usually the total amount of all G-PID contained (that is, the total amount of the inorganic spherical particles), relative to 100 parts by mass of the polymerizable monomer (A) component. And 10 parts by mass to 1500 parts by mass. For the reason that the present composite material has appropriate transparency and the effect of expressing the structural color is also high, the amount of G-PID blended is 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer (A) component. -1500 parts by mass is preferred, and 100 parts by mass-1500 parts by mass is particularly preferred. In addition, the compounding quantity of each G-PID in the case of including a plurality of kinds of G-PID is within the above range in consideration of the color tones of the structural color by each G-PID and the desired color tone in the composite material. It may be appropriately distributed by the amount.

前記超微細粒子群:G−SFPの添加は任意であるが、添加する場合の配合量は、本重合硬化性組成物の粘度および本複合材料のコントラスト比などを勘案して適宜決定すればよい。通常の添加量は、重合性単量体(A)成分100質量部に対して、0.1〜50質量部であり、好適には、0.2〜30質量部である。 Although the addition of the ultrafine particle group: G-SFP is optional, the blending amount in the case of adding may be appropriately determined in consideration of the viscosity of the polymerization-curable composition and the contrast ratio of the composite material. .. The usual addition amount is 0.1 to 50 parts by mass, and preferably 0.2 to 30 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polymerizable monomer (A) component.

<光重合開始剤(C)>
本重合硬化性組成物における前記光重合開始剤(C)は、前記重合性単量体を重合硬化させる機能を有するものであれば特に限定されない。
<Photopolymerization initiator (C)>
The photopolymerization initiator (C) in the present polymerization-curable composition is not particularly limited as long as it has a function of polymerizing and curing the polymerizable monomer.

前記光重合開始剤(C)としては、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾインアルキルエーテル類、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタールなどのベンジルケタール類、ベンゾフェノン、4,4'−ジメチルベンゾフェノン、4−メタクリロキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類、ジアセチル、2,3−ペンタジオンベンジル、カンファーキノン、9,10−フェナントラキノン、9,10−アントラキノンなどのα-ジケトン類、2,4−ジエトキシチオキサンソン、2−クロロチオキサンソン、メチルチオキサンソン等のチオキサンソン化合物、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルホスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−プロピルフェニルホスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−1−ナフチルホスフィンオキサイド、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などのビスアシルホスフィンオキサイド類等が使用できる。 Examples of the photopolymerization initiator (C) include benzoin alkyl ethers such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether and benzoin isopropyl ether, benzyl ketals such as benzyl dimethyl ketal and benzyl diethyl ketal, benzophenone and 4,4′-dimethyl. Benzophenone, benzophenones such as 4-methacryloxybenzophenone, α-diketones such as diacetyl, 2,3-pentadionebenzyl, camphorquinone, 9,10-phenanthraquinone, and 9,10-anthraquinone, 2,4- Thioxanthone compounds such as diethoxythioxanthone, 2-chlorothioxanthone and methylthioxanthone, bis-(2,6-dichlorobenzoyl)phenylphosphine oxide, bis-(2,6-dichlorobenzoyl)-2,5- Dimethylphenylphosphine oxide, bis-(2,6-dichlorobenzoyl)-4-propylphenylphosphine oxide, bis-(2,6-dichlorobenzoyl)-1-naphthylphosphine oxide, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl) )-Bisacylphosphine oxides such as phenylphosphine oxide can be used.

なお、光重合開始剤には、しばしば還元剤が添加されるが、その例としては、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、N−メチルジエタノールアミンなどの第3級アミン類、ラウリルアルデヒド、ジメチルアミノベンズアルデヒド、テレフタルアルデヒドなどのアルデヒド類、2−メルカプトベンゾオキサゾール、1−デカンチオール、チオサルチル酸、チオ安息香酸などの含イオウ化合物などを挙げることができる。 A reducing agent is often added to the photopolymerization initiator, and examples thereof include tertiary amines such as 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, and N-methyldiethanolamine. And aldehydes such as lauryl aldehyde, dimethylaminobenzaldehyde and terephthalaldehyde, and sulfur-containing compounds such as 2-mercaptobenzoxazole, 1-decanethiol, thiosalicylic acid and thiobenzoic acid.

更に、上記光重合開始剤、還元性化合物に加えて光酸発生剤を加えて用いる例がしばしば見られる。このような光酸発生剤としては、ジアリールヨードニウム塩系化合物、スルホニウム塩系化合物、スルホン酸エステル化合物、およびハロメチル置換−S−トリアジン誘導体、ピリジニウム塩系化合物等が挙げられる。 Furthermore, in addition to the above-mentioned photopolymerization initiator and reducing compound, an example in which a photoacid generator is added is often found. Examples of such a photoacid generator include diaryliodonium salt compounds, sulfonium salt compounds, sulfonate compounds, halomethyl-substituted-S-triazine derivatives, pyridinium salt compounds, and the like.

これら重合開始剤は単独で用いることもあるが、2種以上を混合して使用してもよい。重合開始剤の配合量は目的に応じて有効量を選択すればよいが、重合性単量体(A)100質量部に対して通常0.01〜10質量部の割合であり、より好ましくは0.1〜5質量部の割合で使用される。 These polymerization initiators may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. Although the compounding amount of the polymerization initiator may be selected in accordance with the purpose, an effective amount is usually 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer (A), and more preferably It is used in a proportion of 0.1 to 5 parts by mass.

<本重合硬化性組成物における好ましい態様>
本重合硬化性組成物においては、前記短距離秩序構造をより簡便且つ確実に得ることができるという理由から、前記1又は複数の各“同一粒径球状粒子群”(G−PID)の少なくとも一部は、1種の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)と、25℃における屈折率が当該1種の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)を構成する無機球状粒子の屈折率よりも小さい樹脂とを含んでなり、前記1種の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)以外の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)を含まない有機―無機複合フィラー(Organic-Inorganic Hybrid Filler)、別言すれば“単一のG−PIDしか含まない有機―無機複合フィラー”として配合されることが好ましい。
<Preferred embodiment of the present curable composition>
In the present polymerization-curable composition, at least one of the one or more "spherical particle groups having the same particle size" (G-PID) is used because the short-range ordered structure can be obtained more easily and reliably. The part is one kind of "spherical particle group of the same particle size" (G-PID) and the inorganic spherical particle whose refractive index at 25°C constitutes the one "spherical particle group of the same particle size" (G-PID). An organic compound containing a resin having a refractive index smaller than that of the above, and containing no "spherical particle group having the same particle size" (G-PID) other than the one kind of "spherical particle group having the same particle size" (G-PID). Inorganic composite filler (Organic-Inorganic Hybrid Filler), in other words, "organic-inorganic composite filler containing only a single G-PID" is preferably blended.

ここで、有機−無機複合フィラーとは、(有機)樹脂マトリックス中に無機フィラーが分散した複合体から成る紛体又は、無機フィラーの一次粒子どうしが(有機)樹脂で結着された凝集体からなるフィラーを意味する。 Here, the organic-inorganic composite filler is a powder composed of a composite in which the inorganic filler is dispersed in an (organic) resin matrix, or an aggregate in which primary particles of the inorganic filler are bound by an (organic) resin. Means filler.

前記の好ましい態様は、たとえば、平均一次粒子径が異なる3種類のG−IDP、すなわちG−PID、G−PID及びG−PIDを含む場合、そのうちの少なくとも1種の全部または一部は“単一のG−PIDしか含まない有機―無機複合フィラー”として配合するというものである。仮にG−PIDの全部をG−PIDのみを含む有機−無機複合フィラー(複合フィラー1)として本重合硬化性組成物に配合した場合には、複合フィラー1内においては、G−PIDのみしか含まれていないため、G−PIDの構造色を発現するような前記短距離秩序構造が実現されているので、本重合硬化性組成物を硬化させた本複合体においても確実にG−PIDの構造色が発現する。すなわち、G−PIDを複合フィラー化せずに配合した場合には、同時に(複合化されずに)配合されたG−PID及びG−PIDと混錬されるため、ある程度の割合で、(G−PIDの構成粒子とG−PIDの構成粒子が相互置換して)G−PIDを構成する或る無機球状粒子の最近接粒子がG−PIDを構成する無機状粒子となり、当該或る無機球状粒子を中心とする領域においては、前記短距離秩序構造が破壊されることになるものと思われる。これに対し、G−PIDを全て複合フィラー1として配合した場合には上記のような粒子の相互置換は起こらず、前記短距離秩序構造が破壊されることはないので、構造色発現に関与しない無機球状粒子の割合を極力小さくすることができ、硬化後の本複合体においても確実にG−PIDの構造色を発現することができる。同様に、G−PID及び/又はG−PIDをG−PIDのみを含む有機−無機複合フィラー(複合フィラー2)及び/又はG−PIDのみを含む有機−無機複合フィラー(複合フィラー3)として配合することにより、これらの構造色も確実に発現させることが可能となる。 In the preferred embodiment, for example, when three types of G-IDPs having different average primary particle diameters, that is, G-PID 1 , G-PID 2 and G-PID 3, are included, all or a part of at least one of them is included. Is to be blended as an "organic-inorganic composite filler containing only a single G-PID". If all of the G-PID 1 organic containing only G-PID 1 - when incorporated into the polymerization curable composition as an inorganic composite filler (complex filler 1) has, within the composite filler 1, G-PID 1 Since the short-range ordered structure that develops the structural color of G-PID 1 is realized because it contains only only G-PID 1 , even in the present composite obtained by curing the present polymerization-curable composition, G -The structural color of PID 1 develops. That is, when G-PID 1 is blended without forming a composite filler, it is kneaded with G-PID 2 and G-PID 3 that are blended at the same time (without being complexed), and therefore, to a certain extent. , (The G-PID 1 constituent particles and G-PID 3 constituent particles are mutually substituted), and the closest particles of certain inorganic spherical particles constituting G-PID 1 are the inorganic particles constituting G-PID 3. Therefore, it is considered that the short-range ordered structure is destroyed in the region around the certain inorganic spherical particle. On the other hand, when all of G-PID 1 is blended as the composite filler 1, mutual substitution of particles as described above does not occur, and the short-range ordered structure is not destroyed, which is involved in structural color expression. The proportion of the inorganic spherical particles that do not exist can be made as small as possible, and the structural color of G-PID 1 can be reliably exhibited even in the present composite body after curing. Similarly, organic containing a G-PID 2 and / or G-PID 3 only G-PID 2 - inorganic composite filler organic containing only (composite filler 2) and / or G-PID 3 - inorganic composite filler (complex filler By blending as 3), it becomes possible to surely express these structural colors.

このような効果が期待でき、さらに本重合硬化性組成物の粘度を調整し易いという観点から、各G−PIDの10%〜90%、特に20%〜80%、更には30%〜70%は、“単一のG−PIDしか含まない有機―無機複合フィラー”で配合することが好ましい。 From the viewpoint that such effects can be expected and the viscosity of the present polymerization curable composition can be easily adjusted, 10% to 90%, particularly 20% to 80%, and further 30% to 70% of each G-PID. Is preferably blended with "organic-inorganic composite filler containing only a single G-PID".

なお、G−PIDを“単一のG−PIDしか含まない有機―無機複合フィラー”以外の形態で配合する場合には、紛体(無機球状粒子集合体としてのG−PIDそのもの)の形態で配合するのが一般的であるが、複数種のG−PIDを含む有機−無機複合フィラーとして配合することも可能である。以下にこの場合も含めて有機―無機複合フィラーについて更に詳しく説明する。 When G-PID is blended in a form other than "organic-inorganic composite filler containing only a single G-PID", it is blended in the form of powder (G-PID itself as an inorganic spherical particle aggregate). Although it is general, it is also possible to mix it as an organic-inorganic composite filler containing a plurality of types of G-PID. The organic-inorganic composite filler will be described in more detail below including this case.

<有機−無機複合フィラー>
前記したように、有機−無機複合フィラーとは、(有機)樹脂マトリックス中に無機フィラーが分散した複合体から成る紛体又は、無機フィラーの一次粒子どうしが(有機)樹脂で結着された凝集体からなるフィラーを意味する。
<Organic-inorganic composite filler>
As described above, the organic-inorganic composite filler is a powder composed of a composite in which the inorganic filler is dispersed in the (organic) resin matrix, or an aggregate in which primary particles of the inorganic filler are bound by the (organic) resin. Means a filler consisting of.

本重合硬化性組成物で使用する有機−無機複合フィラーでは、無機フィラーとして無機球状粒子を使用し、(有機)樹脂マトリックスを構成する樹脂として、25℃における屈折率が前記無機球状粒子の屈折率よりも小さい樹脂が使用される。当該樹脂は、このような条件を満足するものであれば特に限定されないが、本複合材料の樹脂マトリックスを製造する際に用いられる前記重合性単量体の硬化体であることが好ましい。このとき、本重合硬化性組成物の重合性単量体成分とまったく同じ組成のものである必要はないが、25℃における屈折率が当該重合性単量体成分の25℃における屈折率と同等となるものを使用することが好ましい。また、前記樹脂(Resin)の25℃における屈折率をn(R)とし、前記無機球状粒子の25℃における屈折率をn(F)としたときに、何れの有機−無機複合フィラーにおいても、
(R)<n(F)
の関係が成り立つ必要がある。そして、この関係は、有機−無機複合フィラーが25℃における屈折率が異なる無機球状粒子を含む場合には、全ての無機球状粒子に対して成り立つ必要がある。前記n(F)とn(R)との差であるΔn(=n(F) − n(R))は、0.001以上0.01以下であることが好ましく、0.001以上、0.005以下であることが更に好ましい。
In the organic-inorganic composite filler used in the present curable composition, inorganic spherical particles are used as the inorganic filler, and the refractive index at 25° C. of the inorganic spherical particles is used as the resin constituting the (organic) resin matrix. A smaller resin is used. The resin is not particularly limited as long as it satisfies such conditions, but is preferably a cured body of the polymerizable monomer used when producing the resin matrix of the present composite material. At this time, it is not necessary that the composition of the polymerizable monomer component of the present polymerizable curable composition is exactly the same, but the refractive index at 25°C is equal to the refractive index of the polymerizable monomer component at 25°C. It is preferable to use the following. Further, when the refractive index of the resin (Resin) at 25° C. is n (R) and the refractive index of the inorganic spherical particles at 25° C. is n (F) , in any organic-inorganic composite filler,
n (R) <n (F)
The relationship must be established. When the organic-inorganic composite filler contains inorganic spherical particles having different refractive indexes at 25°C, this relationship needs to hold for all the inorganic spherical particles. Δn(=n (F) −n (R) ), which is the difference between n (F) and n (R) , is preferably 0.001 or more and 0.01 or less, and 0.001 or more, 0 or less. It is more preferably 0.005 or less.

無機球状粒子の有機−無機複合フィラーへの含有量は、30質量%以上95質量%以下が好ましい。有機−無機複合フィラーへの含有量が30質量%以上であると、硬化性組成物の硬化体の着色光が良好に発現するようになり、機械的強度も十分に高めることができる。また、無機球状粒子を、95質量%を越えて有機無機複合フィラー中に含有させることは操作上困難であり、均質なものが得難くなる。無機球状粒子の有機−無機複合フィラーへのより好適な含有量は、40〜90質量%である。 The content of the inorganic spherical particles in the organic-inorganic composite filler is preferably 30% by mass or more and 95% by mass or less. When the content in the organic-inorganic composite filler is 30% by mass or more, the colored light of the cured product of the curable composition comes to be exhibited well, and the mechanical strength can be sufficiently increased. Further, it is difficult in operation to contain the inorganic spherical particles in the organic-inorganic composite filler in an amount of more than 95% by mass, and it becomes difficult to obtain homogeneous particles. A more preferable content of the inorganic spherical particles in the organic-inorganic composite filler is 40 to 90% by mass.

有機−無機複合フィラーは、無機球状粒子、重合性単量体、及び重合開始剤の各成分の所定量を混合し、加熱あるいは光照射等の方法で重合させた後、粉砕するという、一般的な製造方法に従って製造することができる。このような製法によれば樹脂マトリックスに無機球状粒子が分散した複合体から成る不定形の有機−無機複合フィラーをえることができる。 The organic-inorganic composite filler is generally a mixture of inorganic spherical particles, a polymerizable monomer, and a predetermined amount of each component of a polymerization initiator, polymerized by a method such as heating or light irradiation, and then pulverized. Can be manufactured according to various manufacturing methods. According to such a production method, an amorphous organic-inorganic composite filler composed of a composite in which inorganic spherical particles are dispersed in a resin matrix can be obtained.

また、国際公開第2011/115007号パンフレットや国際公開第2013/039169号パンフレットに記載されている方法、すなわち、無機球状粒子の凝集体から成る凝集粒子を、重合性単量体、重合開始剤及び有機溶媒を含む液状組成物に浸漬した後、有機溶媒を除去し、重合性単量体を加熱あるいは光照射等の方法で重合硬化させる方法によって製造することもできる。このような方法により、無機球状粒子の一次粒子が凝集した状態を実質的に保ったまま、樹脂が各一次粒子の表面少なくとも一部を覆うと共に、各一次粒子を相互に結合させ、外部に連通する微細な孔を多数有する多孔質性の有機−無機複合フィラーを得ることができる。 In addition, the method described in International Publication No. 2011/115007 and International Publication No. 2013/039169 pamphlets, that is, agglomerated particles composed of agglomerates of inorganic spherical particles, a polymerizable monomer, a polymerization initiator and It can also be produced by a method of dipping in a liquid composition containing an organic solvent, removing the organic solvent, and polymerizing and curing the polymerizable monomer by heating or light irradiation. By such a method, the resin covers at least a part of the surface of each primary particle while the primary particles of the inorganic spherical particles are kept substantially agglomerated, and the respective primary particles are bonded to each other to communicate with the outside. It is possible to obtain a porous organic-inorganic composite filler having a large number of fine pores.

有機無機複合フィラーの平均粒子径は、特に制限されるものではないが、硬化体の機械的強度や硬化性ペーストの操作性を良好にする観点から、2〜100μmであることが好ましく、5〜50μm、特に5〜30μmであることが好ましい。 The average particle size of the organic-inorganic composite filler is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the mechanical strength of the cured product and the operability of the curable paste, it is preferably 2 to 100 μm, and 5 to It is preferably 50 μm, particularly preferably 5 to 30 μm.

有機−無機複合フィラーには、その効果を阻害しない範囲で(通常、有機無機複合フィラー100質量部に対して、通常0.0001〜5質量部となる量で)、顔料、重合禁止剤、蛍光増白剤等を添加することができる。また、有機−無機複合フィラーは、洗浄やシランカップリング剤等による表面処理がなされていてもよい。 In the organic-inorganic composite filler, a pigment, a polymerization inhibitor, and a fluorescent substance are used within a range that does not impair the effect (usually 0.0001 to 5 parts by mass relative to 100 parts by mass of the organic-inorganic composite filler). A whitening agent or the like can be added. Further, the organic-inorganic composite filler may be subjected to cleaning or surface treatment with a silane coupling agent or the like.

本重合硬化性組成物における有機―無機複合フィラーの配合量は、本発明の硬化性組成物中に含まれる、有機―無機複合フィラー化されていない同一粒径球状粒子群:G−PIDの配合量を勘案し、含まれる全G−PIDの総量(すなわち無機球状粒子の総量)が、前記した量となるように、有機―無機複合フィラー中に含まれる無機球状粒子の量から換算して決定すればよい。 The compounding amount of the organic-inorganic composite filler in the present curable composition is the same as that of the spherical particles of the same particle size: G-PID, which are contained in the curable composition of the present invention and which are not formed into the organic-inorganic composite filler. In consideration of the amount, the total amount of all G-PID contained (that is, the total amount of the inorganic spherical particles) is determined by converting from the amount of the inorganic spherical particles contained in the organic-inorganic composite filler so as to be the above-mentioned amount. do it.

<その他の添加剤>
本重合硬化性組成物には、その効果を阻害しない範囲で、上記(A)〜(C)成分の他、公知の他の添加剤を配合することができる。具体的には、重合禁止剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。また、粘度調整等を目的として、光の波長より十分に小さく色調や透明性に影響を与え難い粒径のフィラーを配合することができる。
<Other additives>
The present polymerization curable composition may be blended with other known additives in addition to the components (A) to (C) as long as the effects thereof are not impaired. Specific examples include a polymerization inhibitor and an ultraviolet absorber. Further, for the purpose of adjusting viscosity and the like, a filler having a particle size sufficiently smaller than the wavelength of light and hardly affecting the color tone and transparency can be blended.

本重合硬化性組成物から得られる本発明の複合材料は、前述したとおり、顔料などの着色物質を用いなくても、構造色を発現する。したがって、本発明の硬化性組成物に、時間と共に変色する虞のある顔料を配合する必要は特にはない。しかし、顔料の配合自体を否定するものではなく、球状フィラーの干渉による着色光の妨げにならない程度の顔料は配合しても構わない。具体的には、重合性単量体100質量部に対して0.0005〜0.5質量部程度、好ましくは0.001〜0.3質量部程度の顔料であれば配合しても構わない。 As described above, the composite material of the present invention obtained from the present polymerization curable composition develops a structural color without using a coloring substance such as a pigment. Therefore, it is not particularly necessary to mix the curable composition of the present invention with a pigment that may change color over time. However, the compounding of the pigment itself is not denied, and the pigment may be compounded to the extent that it does not hinder the colored light due to the interference of the spherical filler. Specifically, about 0.0005 to 0.5 parts by mass, preferably about 0.001 to 0.3 parts by mass of pigment may be added to 100 parts by mass of the polymerizable monomer. ..

次に、本発明の製造方法について説明する。
本発明の製造方法は、本発明の硬化性組成物を製造する方法であり、前記重合性単量体(A)、前記無機粒子(B)及び前記光重合開始剤(C)を混合する混合工程を含む。当該混合工程では、成分(A)乃至(C)を夫々必要量秤量し、これらを混合する。このときの各成分の秤量方法及び混合方法は特に限定されるものでないが、混合方法については、短時間で本発明の硬化性組成物の混合状態を均一にし、スケールアップ製造が容易であるという理由から、遊星運動型撹拌機等の混練装置を用いて混合することが好ましい。
Next, the manufacturing method of the present invention will be described.
The production method of the present invention is a method of producing the curable composition of the present invention, in which the polymerizable monomer (A), the inorganic particles (B) and the photopolymerization initiator (C) are mixed. Including steps. In the mixing step, the required amounts of the components (A) to (C) are weighed, and these are mixed. The weighing method and the mixing method of each component at this time are not particularly limited, but as for the mixing method, it is said that the curable composition of the present invention is homogenized in a mixed state in a short time and scale-up production is easy. For the reason, it is preferable to mix using a kneading device such as a planetary motion type agitator.

本発明の方法では、前記混合は、該工程で得られる混合物について、当該混合物を硬化させて得られる硬化体中における前記無機粒子(B)の分散状態が、前記条件(I)及び(II)を満足することが確認された混合条件を採用して行う必要がある。ここで、前記混合物の硬化体で満たすべき条件(I)及び(II)は、本複合体で満たすべき前記条件1及び2と同一であり、当該条件1及び2における「本複合材料」という語を「混合物の硬化体」に置き換えたものであるので、詳細な説明は割愛する。 In the method of the present invention, in the mixing, the dispersion state of the inorganic particles (B) in the cured product obtained by curing the mixture is the above conditions (I) and (II). It is necessary to adopt the mixing conditions that have been confirmed to satisfy Here, the conditions (I) and (II) to be satisfied with the cured product of the mixture are the same as the conditions 1 and 2 to be satisfied with the present composite, and the term “the present composite material” in the conditions 1 and 2 is used. Since it is replaced with "cured product of mixture", detailed description will be omitted.

前記混合工程では、(1)予め、別途、実際に製造する重合硬化性組成物と同一又は実質的に同一の組成を有する組成物を用いて、混合条件を複数変化させて混合を行い、各混合条件で混合したときに得られた混合物の硬化体における前記動径動径分布関数:g(r)を調べることにより、前記条件(I)及び(II)を満足する混合条件を決定し、決定された当該混合条件と同一の混合条件を採用するか、又は(2)前記混合工程の途中及び/又は終了後に得られた混合物の一部をサンプリングし、サンプリングされた混合物の硬化体中における前記無機粒子(B)の分散状態が前記条件(I)及び(II)を満足するか否かを確認し、これら条件を満足するまで混合を継続すること(図1参照。)が好ましい。 In the mixing step, (1) separately using a composition having the same or substantially the same composition as the polymerization-curable composition to be actually produced, mixing is performed by changing a plurality of mixing conditions. By examining the radial distribution function: g(r) in the cured product of the mixture obtained when mixed under the mixing conditions, the mixing conditions satisfying the above conditions (I) and (II) are determined, The same mixing condition as the determined mixing condition is adopted, or (2) a part of the mixture obtained during and/or after the mixing step is sampled, and the sampled mixture in the cured product is used. It is preferable to confirm whether or not the dispersed state of the inorganic particles (B) satisfies the conditions (I) and (II), and continue mixing until the conditions are satisfied (see FIG. 1).

たとえば、混合方法として遊星運動型撹拌機(プラネタリーミキサー)を用いた混錬法を採用し、さらに前記(1)実際に使用する装置を用い、実際に製造する重合硬化性組成物と同一組成となるように各原料物質を仕込んで、回転速度、混錬時間、混錬後の脱法条件などの各種条件を夫々変えた模擬混錬を複数回行い、各模擬混錬で得られた混合物の硬化体について前記動径分布関数g(r)調べ、前記条件1及び2を満足する硬化体を与える条件を決定し、当該条件を採用するようにすればよい。なお、脱泡方法としては、粘度の高い組成物中からも短時間で気泡を除去可能であるという理由から、減圧下で脱泡する方法を採用することが好ましい。このような(1)の方法は、予め定めた所定の混錬条件を設定するだけで、確実に目的の本重合硬化性組成物を製造することができるので、毎回同じ(同一組成且つ同一量の)本重合硬化性組成物を製造する際に、毎回条件を変える必要がなく、また過剰混錬(不必要に長時間の混錬)を防止できるという点で、作業の効率化を図ることができる。 For example, a kneading method using a planetary motion type agitator (planetary mixer) is adopted as a mixing method, and the same composition as a polymerization-curable composition actually manufactured by using the above-mentioned (1) an actually used apparatus. Each raw material is charged so that the rotation speed, kneading time, and various conditions such as the post-kneading method of demixing are changed, and the mixed kneading is performed multiple times. The radial distribution function g(r) of the cured product may be examined to determine the condition for providing the cured product that satisfies the conditions 1 and 2, and the condition may be adopted. As a defoaming method, it is preferable to adopt a method of defoaming under reduced pressure because bubbles can be removed in a short time even from a composition having high viscosity. In such a method (1), the intended main polymerization-curable composition can be reliably produced only by setting a predetermined kneading condition, and therefore, the same composition (same composition and same amount) is used every time. (2) To improve the efficiency of work in that the present polymerization-curable composition does not need to be changed in condition every time and excessive kneading (kneading for an unnecessarily long time) can be prevented. You can

また、前記(2)の方法は、組成や量が毎回異なる本発明の硬化性組成物を製造する際に、特に好ましい方法であるといえる。 Further, the method (2) can be said to be a particularly preferable method when producing the curable composition of the present invention having a different composition or amount each time.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

実施例及び比較例の複合材料は何れも、重合性単量体、無機粒子及び重合開始剤を含有する重合硬化性組成物を硬化させることによって得た。まず、実施例及び比較例で用いた重合硬化性組成物で使用した各成分について説明する。 Each of the composite materials of Examples and Comparative Examples was obtained by curing a polymerization-curable composition containing a polymerizable monomer, inorganic particles and a polymerization initiator. First, each component used in the polymerization-curable composition used in Examples and Comparative Examples will be described.

1.重合性単量体
表1に示す組成の重合性単量体混合物であるM1を使用した。なお、表の重合単量体欄の略号は、夫々以下の化合物を表し、略号後の括弧内の数字は使用した質量部を表す。
・UDMA:1,6−ビス(メタクリルエチルオキシカルボニルアミノ)トリメチルヘキサン
・3G:トリエチレングリコールジメタクリレート
また、M1の粘度は、E型粘度計(東京精機:VISCONIC ELD)を用いて25℃の恒温室にて測定した。
さらに硬化前(M1)の屈折率及び硬化後(硬化体)の屈折率は、アッベ屈折率計(アタゴ社製)を用いて25℃の恒温室にて測定した。このとき、硬化体試料は、夫々100質量部のM1又はM2に対して(光重合開始剤としての)カンファーキノン(CQ)0.2質量%、p−N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチル(DMBE)0.3質量%及びヒドロキノンモノメチルエーテル(HQME)0.15質量%を添加して均一に混合したものを、7mmφ×0.5mmの貫通した孔を有する型に入れ、両面にポリエステルフィルムを圧接した後に、光量500mW/cmのハロゲン型歯科用光照射器(Demetron LC、サイブロン社製)を用いて30秒間光照射し硬化させてから型から取り出すことにより作成した。なお、硬化体試料をアッベ屈折率計にセットする際に、硬化体試料と測定面を密着させる目的で、試料を溶解せず、かつ試料よりも屈折率の高い溶媒(ブロモナフタレン)を試料に滴下した。
1. Polymerizable Monomer M1 which is a polymerizable monomer mixture having the composition shown in Table 1 was used. The abbreviations in the polymerized monomer column in the table represent the following compounds, and the numbers in parentheses after the abbreviations represent the parts by mass used.
UDMA: 1,6-bis(methacrylethyloxycarbonylamino)trimethylhexane 3G: triethylene glycol dimethacrylate Further, the viscosity of M1 is constant temperature of 25°C using an E-type viscometer (Tokyo Seiki: VISCONIC ELD). It was measured in the room.
Further, the refractive index before curing (M1) and the refractive index after curing (cured product) were measured using an Abbe refractometer (manufactured by Atago Co.) in a thermostatic chamber at 25°C. At this time, the cured product sample was 0.2% by mass of camphorquinone (CQ) (as a photopolymerization initiator), and p-N,N-dimethylaminoethyl benzoate (100% by mass of M1 or M2). DMBE) (0.3% by mass) and hydroquinone monomethyl ether (HQME) (0.15% by mass) were added and uniformly mixed, and the mixture was put into a mold having a through hole of 7 mmφ×0.5 mm, and a polyester film was formed on both sides. After press contacting, a halogen type dental light irradiator with a light amount of 500 mW/cm 2 (Demetron LC, manufactured by CYBRON Co., Ltd.) was used for 30 seconds of light irradiation for curing, followed by removal from the mold. In addition, when setting the cured sample to the Abbe refractometer, a solvent (bromonaphthalene) that does not dissolve the sample and has a higher refractive index than the sample is used as the sample in order to bring the cured sample and the measurement surface into close contact. Dropped.

2.無機粒子
2−1.同一粒径球状粒子群(G−PID)
G−PIDとしては、表2に示すG−PID1〜G−PID8を使用した。なお、これら同一粒径球状粒子群は、特開昭58−110414号公報、特開昭58−156524号公報等に記載された方法(いわゆるゾルゲル法)にしたがって調製した。具体的には、先ず、加水分解可能な有機ケイ素化合物(テトラエチルシリケートなど)と加水分解可能な有機チタン族金属化合物(テトラブチルジルコネートやテトラブチルチタネートなど)とを、表2の組成欄に示すような組成となるように含んだ混合溶液を、アンモニア水を導入したアンモニア性アルコール(例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコールなど)溶液中に添加し、加水分解を行って反応生成物を析出させた。次いで析出物を分離後、乾燥し、必要に応じて粉砕してから、焼成し、該焼成物を得た。
2. Inorganic particles 2-1. Spherical particle group with the same particle size (G-PID)
As G-PID, G-PID1 to G-PID8 shown in Table 2 were used. These spherical particles having the same particle size were prepared according to the method described in JP-A-58-110414 and JP-A-58-156524 (so-called sol-gel method). Specifically, first, a hydrolyzable organosilicon compound (such as tetraethyl silicate) and a hydrolyzable organotitanium group metal compound (such as tetrabutyl zirconate and tetrabutyl titanate) are shown in the composition column of Table 2. A mixed solution containing such a composition is added to a solution of ammoniacal alcohol (for example, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, etc.) in which ammonia water is introduced, and hydrolysis is performed to obtain a reaction product. It was deposited. Next, the precipitate was separated, dried, and optionally crushed and then calcined to obtain the calcined product.

次いで、得られた焼成物100質量部に対し、γ―メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン4質量部とn−プロピルアミン3質量部を、塩化メチレン500質量部中で撹拌混合し、エバポレーターで塩化メチレンを除去した後、90℃で加熱乾燥を行い、同一粒径球状粒子群の表面処理物とした。 Then, 4 parts by mass of γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane and 3 parts by mass of n-propylamine are mixed with stirring in 500 parts by mass of methylene chloride with respect to 100 parts by mass of the obtained baked product, and methylene chloride is evaporated with an evaporator. After removing, it was dried by heating at 90° C. to obtain a surface-treated product of spherical particles having the same particle size.

また、表2における平均粒子径(無機球状粒子については平均一次粒子径を意味する。)、±5%内粒子割合〔個数基準粒度分布において平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する粒子数の全粒子数に占める割合(%)を意味する。〕、平均斉度及び屈折率は、次のようにして測定した。 Further, the average particle diameter in Table 2 (inorganic spherical particles means the average primary particle diameter), ±5% internal particle ratio [exists in the range of 5% before and after the average primary particle diameter in the number-based particle size distribution] It means the ratio (%) of the number of particles to the total number of particles. ], the average uniformity and the refractive index were measured as follows.

(1)平均一次粒子径
走査型電子顕微鏡(フィリップス社製、「XL−30S」)で粉体の写真を5000〜100000倍の倍率で撮り、画像解析ソフト(「IP−1000PC」、商品名;旭化成エンジニアリング社製)を用いて、撮影した画像の処理を行い、その写真の単位視野内に観察される粒子の数(30個以上)および一次粒子径(最大径)を測定し、測定値に基づき下記式により数平均一次粒子径を算出した。
(1) Average primary particle diameter A photograph of powder was taken with a scanning electron microscope ("XL-30S" manufactured by Philips) at a magnification of 5000 to 100000 times, and image analysis software ("IP-1000PC", trade name; Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.) is used to process the photographed image, the number of particles (30 or more) observed in the unit field of view of the photograph and the primary particle diameter (maximum diameter) are measured, and the measured values are obtained. Based on the following formula, the number average primary particle diameter was calculated.

(2)±5%内粒子割合〔個数基準粒度分布において平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する粒子数の全粒子数に占める割合(%)〕
上記写真の単位視野内における全粒子(30個以上)のうち、上記で求めた平均一次粒子径の前後5%の粒子径範囲外の一次粒子径(最大径)を有する粒子の数を計測し、その値を上記全粒子の数から減じて、上記写真の単位視野内における平均一次粒子径の前後5%の粒子径範囲内の粒子数を求め、下記式:
±5%内粒子割合(%)=[(走査型電子顕微鏡写真の単位視野内における平均一次粒子径の前後5%の粒子径範囲内の粒子数)/(走査型電子顕微鏡写真の単位視野内における全粒子数)]×100
に従って算出した。
(2) Particle ratio within ±5% [ratio of the number of particles existing in the range of 5% before and after the average primary particle diameter in the number-based particle size distribution to the total number of particles (%)]
Among all particles (30 or more) in the unit field of view of the above photograph, the number of particles having a primary particle diameter (maximum diameter) outside the particle diameter range of 5% of the average primary particle diameter obtained above was measured. Then, the value is subtracted from the total number of particles to obtain the number of particles within a particle diameter range of 5% before and after the average primary particle diameter in the unit visual field of the photograph, and the following formula:
Particle ratio within ±5% (%)=[(number of particles within 5% particle size range before and after the average primary particle diameter in the unit field of view of the scanning electron microscope photograph)/(in the unit field of view of the scanning electron microscope photograph) Total number of particles in))]×100
Was calculated according to.

(3)平均均斉度
走査型電子顕微鏡で粉体の写真を撮り、その写真の単位視野内に観察される同一粒径球状粒子群(G−PID)の粒子について、その数(n:30以上)、粒子の最大径を長径(Li)、該長径に直交する方向の径を短径(Bi)を求め、下記式により算出した。
(3) Average uniformity The number of particles (n: 30 or more) of particles of the spherical particle group (G-PID) having the same particle size observed in a unit field of view of a powder photographed by a scanning electron microscope. ), the maximum diameter of the particles is the long diameter (Li), and the diameter in the direction orthogonal to the long diameter is the short diameter (Bi), and calculated by the following formula.

(4)屈折率
アッベ屈折率計(アタゴ社製)を用いて液浸法によって測定した。すなわち、25℃の恒温室において、100mlサンプルビン中、同一粒径球状粒子群(G−PID)を無水トルエン50ml中に分散させる。この分散液をスターラーで攪拌しながら1−ブロモトルエンを少しずつ滴下し、分散液が最も透明になった時点の分散液の屈折率を測定し、得られた値を同一粒径球状粒子群(G−PID)の屈折率とした。
(4) Refractive index The refractive index was measured by the liquid immersion method using an Abbe refractometer (manufactured by Atago Co., Ltd.). That is, a spherical particle group (G-PID) having the same particle size is dispersed in 50 ml of anhydrous toluene in a 100 ml sample bottle in a thermostatic chamber at 25°C. While stirring this dispersion with a stirrer, 1-bromotoluene was added dropwise little by little, and the refractive index of the dispersion at the time when the dispersion became most transparent was measured. G-PID).

2−2.有機−無機複合フィラー(CF1)の製造
表2に示す同一粒径球状粒子群(G−PID5)10kgを20kgの水に加え、循環型粉砕機SCミル(日本コークス工業社製)を用いてこれらの水分散液を得た。
一方、400g(1.60mol)のγ―メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランと0.3gの酢酸とを8kgの水に加え、1時間30分撹拌し、pH4の均一な溶液を得た。この溶液を上記同一粒径粒子群分散液に添加し、均一になるまで混合した。その後、分散液を軽く混合しながら、高速で回転するディスク上に供給して噴霧乾燥法により造粒した。
噴霧乾燥は、回転するディスクを備え、遠心力で噴霧化する噴霧乾燥機TSR−2W(坂本技研社製)を用いて行った。ディスクの回転速度は10000rpm、乾燥雰囲気空気の温度は200℃であった。その後、噴霧乾燥により造粒されて得られた粉体を60℃、18時間真空乾燥し、略球形状の凝集体を7.3kg得た。
次いで、重合性単量体としてM1を1.2kg、熱重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を3.0g、さらに有機溶媒としてメタノールを600g混合した重合性単量体溶液(有機溶媒100質量部に対して重合性単量体36質量部を含有)に、上記凝集体6kg浸漬させた。十分撹拌し、この混合物がスラリー状になったことを確認した後、1時間静置した。
上記の混合物を、ロータリーエバポレーターに移した。撹拌状態で、減圧度10ヘクトパスカル、加熱条件40℃(温水バスを使用)の条件下で、前記混合物を1時間乾燥し、有機溶媒を除去した。有機溶媒を除去すると、流動性の高い粉体が得られた。
得られた粉体を、ロータリーエバポレーターで撹拌しながら、減圧度10ヘクトパスカル、加熱条件100℃(オイルバス使用)の条件下で、1時間加熱することにより、上記粉体中の重合性単量体を重合硬化させた。この操作により、球形状の凝集体の表面が有機重合体で被覆された、略球形状の有機−無機複合フィラー(CF1)を5.5kg得た。この有機−無機複合フィラーの平均粒子径は33μmであった。
2-2. Production of organic-inorganic composite filler (CF1) 10 kg of spherical particle group (G-PID5) having the same particle size shown in Table 2 was added to 20 kg of water, and these were added using a circulation type pulverizer SC mill (manufactured by Nippon Coke Industry Co., Ltd.). An aqueous dispersion of was obtained.
On the other hand, 400 g (1.60 mol) of γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane and 0.3 g of acetic acid were added to 8 kg of water and stirred for 1 hour and 30 minutes to obtain a uniform solution of pH 4. This solution was added to the above particle size particle group dispersion liquid and mixed until uniform. Then, the dispersion liquid was lightly mixed and supplied onto a disk rotating at a high speed, and granulated by a spray drying method.
The spray drying was performed using a spray dryer TSR-2W (manufactured by Sakamoto Giken Co., Ltd.), which is equipped with a rotating disk and atomizes by centrifugal force. The rotation speed of the disk was 10,000 rpm, and the temperature of the dry atmosphere air was 200°C. Then, the powder obtained by granulation by spray drying was vacuum dried at 60° C. for 18 hours to obtain 7.3 kg of a substantially spherical aggregate.
Next, 1.2 kg of M1 as a polymerizable monomer, 3.0 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) as a thermal polymerization initiator, and 600 g of methanol as an organic solvent were mixed to produce a polymerizable monomer solution (organic 6 kg of the above aggregate was immersed in 100 parts by mass of the solvent and 36 parts by mass of the polymerizable monomer. After sufficiently stirring and confirming that the mixture became a slurry, the mixture was allowed to stand for 1 hour.
The above mixture was transferred to a rotary evaporator. While stirring, the mixture was dried for 1 hour under the conditions of a reduced pressure of 10 hectopascals and a heating condition of 40° C. (using a hot water bath) to remove the organic solvent. When the organic solvent was removed, a highly fluid powder was obtained.
The resulting powder was heated for 1 hour under a reduced pressure of 10 hectopascals and a heating condition of 100° C. (using an oil bath) with stirring with a rotary evaporator, whereby the polymerizable monomer in the powder was obtained. Was polymerized and cured. By this operation, 5.5 kg of a substantially spherical organic-inorganic composite filler (CF1) in which the surface of the spherical aggregate was covered with the organic polymer was obtained. The average particle size of this organic-inorganic composite filler was 33 μm.

2−3.超微細粒子(G−SFP)
G−SFPとしては、レオロシールQS−102(平均一次粒子径30nm、株式会社トクヤマ製)を使用した。
2-3. Ultra fine particles (G-SFP)
As G-SFP, Reorosil QS-102 (average primary particle diameter 30 nm, manufactured by Tokuyama Corporation) was used.

3.光重合開始剤
光重合開始剤としては、カンファーキノン(CQ)、p−N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチル(DMBE)及びヒドロキノンモノメチルエーテル(HQME)の組み合わせからなる光重合開始剤を使用した。
3. Photopolymerization Initiator As the photopolymerization initiator, a photopolymerization initiator composed of a combination of camphorquinone (CQ), ethyl p-N,N-dimethylaminobenzoate (DMBE) and hydroquinone monomethyl ether (HQME) was used.

実施例1
図1の複合材料の製造方法のフロー図に従い、実施例1の製造を行った。具体的には、重合性単量体混合物M1:1600gに対して、CQ:4.8g、DMBE:16.0g及びHQME:2.4gを加えて混合し、均一な重合性単量体組成物を調製した。次に、G−PID1:6400gを計りとり、上記重合性単量体組成物を赤色光下にて徐々に加えていき、撹拌容器の容量が15Lである遊星運動型撹拌機プラネタリーミキサー(井上製作所製)を用いて、撹拌羽の回転数7〜10rpmで2時間混練した。混練後一旦停止し、この混合物を5.0gサンプリングし、圧力1000Paで5分間減圧脱泡処理を行い、可視光線照射器(トクヤマ製、パワーライト)で30秒光照射し混合物を硬化させた。得られた硬化体について動径分布関数g(r)を調べたところ、最近接粒子間距離rが粒子径rの0.88倍となる位置(r/rが0.88)において動径分布関数g(r)の第一の極大ピークが観測され、次近接粒子間距離rとの間の前記動径分布関数g(r)の極小値が0.32となっており、本発明における条件1及び2を満足していなかった。そこで、更に同一条件で1時間混練を行った後に、同様にしてサンプリングを行い硬化体の動径分布関数g(r)を調べたところ条件1及び2を満足することが確認できた。そこで、全量を回収し、得られた重合硬化性組成物の硬化体について、(1)無機粒子の前記動径分布関数の評価、(2)目視による着色光の評価、(3)着色光の波長測定、(4)色彩計による色調適合性の評価及び(5)目視による色調適合性の評価を行った。硬化体(複合材料)の組成(マトリックス欄についてはマトリックスとなる樹脂を与える重合性単量体混合物を記載している。)及び評価結果を表3、4及び5に示した。また、再現性実験として、最初から3時間プラネタリーミキサーで混練を行い、全量を取り出し、硬化体の動径分布関数g(r)について評価したところ、本発明における条件1及び2を満足し、本発明の効果である所期の構造色が発現していることを確認した。この混合条件にて、調製した実施例1の複合材料は10回中10回の割合で、再現よく前記動径分関数g(r)の条件1及び2を満足していることを確認し、均一な組成物を再現よく得ることが出来た。
なお、上記各評価及び測定は、以下に示す方法で行った。
Example 1
Example 1 was manufactured according to the flow chart of the method for manufacturing the composite material in FIG. 1. Specifically, CQ: 4.8 g, DMBE: 16.0 g, and HQME: 2.4 g were added to and mixed with 1600 g of the polymerizable monomer mixture M1 to obtain a uniform polymerizable monomer composition. Was prepared. Next, G-PID 1:6400 g was measured, the above polymerizable monomer composition was gradually added under red light, and the capacity of the stirring container was 15 L. Planetary motion type stirrer planetary mixer (Inoue (Manufactured by Seisakusho) was used and kneading was performed for 2 hours at a rotating speed of the stirring blade of 7 to 10 rpm. After the kneading, the mixture was once stopped, 5.0 g of this mixture was sampled, decompression defoaming treatment was performed at a pressure of 1000 Pa for 5 minutes, and light was irradiated for 30 seconds with a visible light irradiator (TOKUYAMA, Powerlight) to cure the mixture. When the radial distribution function g(r) of the obtained cured product was examined, the position where the closest particle distance r 1 was 0.88 times the particle diameter r 0 (r 1 /r 0 was 0.88) , The first maximum peak of the radial distribution function g(r) was observed, and the minimum value of the radial distribution function g(r) between the next adjacent particle distance r 2 was 0.32. The conditions 1 and 2 in the present invention were not satisfied. Then, after further kneading under the same conditions for 1 hour and sampling similarly, the radial distribution function g(r) of the cured product was examined, and it was confirmed that the conditions 1 and 2 were satisfied. Then, with respect to the cured product of the obtained polymerization-curable composition, the whole amount was recovered, (1) evaluation of the radial distribution function of the inorganic particles, (2) visual evaluation of colored light, and (3) evaluation of colored light. Wavelength measurement, (4) evaluation of color tone compatibility by a colorimeter, and (5) visual evaluation of color tone compatibility were performed. The composition of the cured product (composite material) (in the matrix column, the polymerizable monomer mixture that gives the resin to be the matrix is described) and the evaluation results are shown in Tables 3, 4 and 5. Further, as a reproducibility experiment, kneading was performed for 3 hours from the beginning with a planetary mixer, the whole amount was taken out, and the radial distribution function g(r) of the cured product was evaluated. The conditions 1 and 2 in the present invention were satisfied, It was confirmed that the desired structural color, which is the effect of the present invention, was developed. Under this mixing condition, it was confirmed that the prepared composite material of Example 1 satisfied the conditions 1 and 2 of the radial function g(r) with good reproducibility at a rate of 10 times out of 10 times, A uniform composition could be obtained with good reproducibility.
The above evaluations and measurements were carried out by the methods described below.

(1)無機粒子の動径分布関数の評価
前記混合物(ペースト)を5mmφ×10mmの貫通した孔を有する型にいれ、両面にポリエステルフィルムで圧接した。可視光線照射器(トクヤマ製、パワーライト)で両面を30秒ずつ光照射し硬化させた後、型から取り出して、前記重合硬化性組成物(ペースト)の硬化体(複合材料)を得、当該硬化体中の球状粒子の分散状態を走査型電子顕微鏡(フィリップス社製、「XL−30S」)により観察することにより動径分布関数を求め、評価を行った。具体的には、前記硬化体をイオンミリング装置(日立社製、「IM4000」)で断面ミリングを2kV、20minの条件にて行い、観察平面とした。その後当該観察面について前記走査型電子顕微鏡により平面内に1000個の球状粒子を含有している領域の顕微鏡画像を取得し、得られた走査型電子顕微鏡画像を画像解析ソフト(「Simple Digitizer ver3.2」フリーソフト)を用いて、前記領域内の球状粒子の座標を求めた。得られた座標データから任意の球状粒子の座標を1つ選択し、選択した球状粒子を中心に少なくとも200個以上の球状粒子が含まれる距離rを半径とする円を描き、円内に含まれる球状粒子の個数を求め、平均粒子密度<ρ>(単位:個/cm2)を算出した。drは、r/100〜r/10(rは球状粒子の平均粒子径を示す。)程度の値であり、中心の球状粒子から距離rの円と距離r+drの円との間の領域内に含まれる粒子の数dn、及び前記領域の面積daを求める。このようにして求めた <ρ>、dn、daの値を用いて、下記式(2):
g(r) = {1/<ρ>}×{dn/da} (2)
を計算し、動径分布関数g(r)を求めた。動径分布関数とr/r(rは前記円の中心からの任意の距離を示し、rは球状粒子の平均粒子径を示す。)との関係を示すグラフを作成し評価した。
(1) Evaluation of Radial Distribution Function of Inorganic Particles The mixture (paste) was placed in a mold having a 5 mmφ×10 mm penetrating hole, and pressed on both sides with a polyester film. After irradiating both sides with a visible light irradiator (manufactured by Tokuyama, Power Light) for 30 seconds to cure, the composition was taken out of the mold to obtain a cured product (composite material) of the polymerization curable composition (paste). The dispersion state of the spherical particles in the cured product was observed by a scanning electron microscope ("XL-30S" manufactured by Philips) to obtain a radial distribution function and evaluated. Specifically, the cured product was subjected to cross-section milling with an ion milling device ("IM4000" manufactured by Hitachi, Ltd.) under the conditions of 2 kV and 20 min to obtain an observation plane. Thereafter, a microscope image of a region containing 1000 spherical particles in a plane is obtained on the observation surface by the scanning electron microscope, and the obtained scanning electron microscope image is subjected to image analysis software (“Simple Digitizer ver3. 2” free software) was used to determine the coordinates of the spherical particles within the region. From the obtained coordinate data, select one coordinate of an arbitrary spherical particle, draw a circle centered on the selected spherical particle and having a radius r at a distance r of at least 200 spherical particles, and include it within the circle. The number of spherical particles was determined, and the average particle density <ρ> (unit: particles/cm 2 ) was calculated. dr is, r 0 / 100~r 0/10 (r 0 is. shows the average particle diameter of the spherical particles) is the value of the order, between the circle of the circle and the distance r + dr distance r from the spherical particles of the center The number dn of particles contained in the region and the area da of the region are determined. Using the values of <ρ>, dn, and da thus obtained, the following equation (2):
g(r) = {1/<ρ>}×{dn/da} (2)
Was calculated to obtain the radial distribution function g(r). A graph showing the relationship between the radial distribution function and r/r 0 (r represents an arbitrary distance from the center of the circle and r 0 represents the average particle diameter of spherical particles) was prepared and evaluated.

(2)目視による着色光の評価
前記重合硬化性組成物(ペースト)を7mmφ×1mmの貫通した孔を有する型にいれ、両面にポリエステルフィルムで圧接した。可視光線照射器(トクヤマ製、パワーライト)で両面を30秒ずつ光照射し硬化させた後、型から取り出して評価試料を作成した。得られた評価資料を10mm角程度の黒いテープ(カーボンテープ)の粘着面に載せ、目視にて着色光の色調を確認した。
(2) Visual Evaluation of Colored Light The polymerization curable composition (paste) was put into a mold having a hole of 7 mmφ×1 mm penetrating, and pressed on both sides with a polyester film. Both sides were irradiated with light for 30 seconds with a visible light irradiator (Power Light, manufactured by Tokuyama Corporation) to cure, and then taken out from the mold to prepare an evaluation sample. The obtained evaluation material was placed on an adhesive surface of a black tape (carbon tape) of about 10 mm square, and the color tone of the colored light was visually confirmed.

(3)着色光の波長
(2)と同様にして作成した評価資料について、色差計(東京電色製、「TC−1800MKII」)を用いて、背景色黒、背景色白で分光反射率を測定し、背景色黒における反射率の極大点を着色光の波長とした。
(3) Wavelength of colored light The spectral reflectance of the evaluation material prepared in the same manner as in (2) was measured with a color difference meter (“TC-1800MKII” manufactured by Tokyo Denshoku) with a black background color and a white background color. Then, the maximum point of the reflectance in the background color black was set as the wavelength of the colored light.

(4)色彩計による色調適合性の評価
右下6番の咬合面中央部にI級窩洞(直径4mm、深さ2mm)を再現した硬質レジン歯を用いて、欠損部に前記重合硬化性組成物(ペースト)を充填し硬化、研磨することによって模擬修復を行った。模擬修復後の色調適合性を二次元色彩計(パパラボ社製、「RC−500」)にて評価した。なお、硬質レジン歯としては、シェードガイド(「VITAClassical」、VITA社製)におけるA系(赤茶色)の範疇の中にあって、高彩度の硬質レジン歯(A4相当)と低彩度の硬質レジン歯(A1相当)及び、シェードガイド(「VITAClassical」、VITA社製)におけるB系(赤黄色)の範疇の中にあって、高彩度の硬質レジン歯(B4相当)と低彩度の硬質レジン歯(B1相当)を用いた。
硬質レジン歯を二次元色彩計にセットし、硬質レジン歯を撮影、画像解析ソフト(「RC Series Image Viewer」、パパラボ社製)を用いて、撮影した画像の処理を行い、硬質レジン歯の修復部と非修復部の測色値の色差(CIELabにおけるΔE)を求め、色調適合性の評価を行った。
ΔE={(ΔL+(Δa+(Δb1/2
ΔL=L1−L2
Δa=a1−a2
Δb=b1−b2
なお、L1:硬質レジン歯の修復部の明度指数、a1,b1:硬質レジン歯の修復部の色質指数、L2:硬質レジン歯の修復部の明度指数、a2,b2:硬質レジン歯の修復部の色質指数、ΔE:色調変化量である。
(4) Evaluation of color tone compatibility using a colorimeter Using a hard resin tooth that reproduces a class I cavity (diameter 4 mm, depth 2 mm) at the center of the lower right 6th occlusal surface, the above-mentioned polymerization-curable composition is used at the defect. A simulated restoration was carried out by filling a material (paste), hardening and polishing. The color tone compatibility after the simulated restoration was evaluated by a two-dimensional colorimeter (“RC-500” manufactured by Paparabo Co., Ltd.). The hard resin teeth are in the A-type (red-brown) category of the shade guide (“VITAC Classic”, manufactured by VITA), and have a high-saturation hard resin tooth (corresponding to A4) and a low-saturation hard resin tooth. Within the category of B type (red-yellow) in the tooth (corresponding to A1) and the shade guide (“VITAC Classic”, manufactured by VITA), a hard resin tooth with high saturation (corresponding to B4) and a hard resin tooth with low saturation. (Corresponding to B1) was used.
The hard resin tooth is set on a two-dimensional colorimeter, the hard resin tooth is photographed, the photographed image is processed using image analysis software ("RC Series Image Viewer", manufactured by Paparabo Co., Ltd.), and the hard resin tooth is restored. The color difference (ΔE * in CIELab) between the calorimetric values of the non-restored area and the non-restored area was obtained, and the color tone compatibility was evaluated.
ΔE * ={(ΔL * ) 2 +(Δa * ) 2 +(Δb * ) 2 } 1/2
ΔL * =L1 * −L2 *
Δa * =a1 * -a2 *
Δb * =b1 * -b2 *
In addition, L1 * : lightness index of the restoration portion of the hard resin tooth, a1 * , b1 * : color index of the restoration portion of the hard resin tooth, L2 * : lightness index of the restoration portion of the hard resin tooth, a2 * , b2 * : Color quality index of the restoration part of the hard resin tooth, ΔE * : Color tone change amount.

(5)目視による色調適合性の評価
(4)と同様にして模擬修復を行った。修復後の色調適合性を目視にて確認した。評価基準を以下に示す。
5:修復物の色調が硬質レジン歯と見分けがつかない。
4:修復物の色調が硬質レジン歯と良く適合している。
3:修復物の色調が硬質レジン歯と類似している。
2:修復物の色調が硬質レジン歯と類似しているが適合性は良好でない。
1:修復物の色調が硬質レジン歯と適合していない。
(5) Visual evaluation of color tone compatibility Simulated restoration was performed in the same manner as in (4). The compatibility of the color tone after restoration was visually confirmed. The evaluation criteria are shown below.
5: The color tone of the restoration is indistinguishable from the hard resin teeth.
4: The color tone of the restoration matches well with the hard resin teeth.
3: The color tone of the restoration is similar to that of a hard resin tooth.
2: The color tone of the restoration is similar to that of the hard resin tooth, but the compatibility is not good.
1: The color tone of the restoration is not compatible with the hard resin teeth.

実施例2
実施例1と同様にして図1の複合材料の製造方法のフロー図に従い、実施例2の製造を行った。具体的には、重合性単量体混合物M1:1600gに対して、CQ:4.8g、DMBE:16.0g及びHQME:2.4gを加えて混合し、均一な重合性単量体組成物を調製した。次に、G−PID3:3200g、G−PID4:3200g及び超微細粒子群(G−SFP):8.0gを計りとり、上記重合性単量体組成物を赤色光下にて徐々に加えていき、撹拌容器の容量が15Lである遊星運動型撹拌機プラネタリーミキサー(井上製作所製)を用いて、撹拌羽の回転数7〜10rpmで2時間混練した。実施例1と同様にして、サンプリング評価を行い動径分布関数g(r)の条件1及び2を満足する混練時間を決定し、決定した混練時間混練を行った。得られた重合硬化性組成物の硬化体について、(1)無機粒子の前記動径分布関数の評価、(2)目視による着色光の評価、(3)着色光の波長測定、(4)色彩計による色調適合性の評価及び(5)目視による色調適合性の評価を行った。評価結果を表3、4及び5に示した。また、再現性実験として、最初から決定した混練時間プラネタリーミキサーで混練を行い、全量を取り出し、硬化体の動径分布関数g(r)について評価したところ、動径分布関数g(r)の条件1及び2を満足し、所期の構造色が発現していることを確認した。この混合条件にて、調製した実施例2の複合材料は10回中10回の割合で、再現よく前記動径分関数g(r)の条件1及び2を満足していることを確認し、均一な組成物を再現よく得ることが出来た。
Example 2
In the same manner as in Example 1, Example 2 was manufactured according to the flowchart of the method for manufacturing the composite material in FIG. Specifically, CQ: 4.8 g, DMBE: 16.0 g, and HQME: 2.4 g were added to and mixed with 1600 g of the polymerizable monomer mixture M1 to obtain a uniform polymerizable monomer composition. Was prepared. Next, G-PID3: 3200 g, G-PID4: 3200 g, and ultrafine particle group (G-SFP): 8.0 g were weighed and the above polymerizable monomer composition was gradually added under red light. Then, using a planetary motion type agitator planetary mixer (manufactured by Inoue Seisakusho) in which the volume of the agitation vessel is 15 L, kneading was performed for 2 hours at a rotation speed of the agitation blade of 7 to 10 rpm. In the same manner as in Example 1, sampling evaluation was performed to determine the kneading time that satisfied the conditions 1 and 2 of the radial distribution function g(r), and the kneading time determined was kneaded. Regarding the obtained cured product of the polymerization curable composition, (1) evaluation of the radial distribution function of the inorganic particles, (2) visual evaluation of colored light, (3) wavelength measurement of colored light, (4) color The color tone compatibility was evaluated by a meter and (5) the color tone compatibility was visually evaluated. The evaluation results are shown in Tables 3, 4 and 5. Further, as a reproducibility experiment, kneading was performed from the beginning with a planetary mixer, the entire amount was taken out, and the radial distribution function g(r) of the cured product was evaluated. It was confirmed that the conditions 1 and 2 were satisfied and that the desired structural color was developed. It was confirmed that the composite material of Example 2 prepared under these mixing conditions satisfied the conditions 1 and 2 of the radial function g(r) with good reproducibility at a rate of 10 times out of 10. A uniform composition could be obtained with good reproducibility.

実施例3
実施例1と同様にして図1の複合材料の製造方法のフロー図に従い、実施例3の製造を行った。具体的には、重合性単量体混合物M1:1000gに対して、CQ:3.0g、DMBE:10.0g及びHQME:1.5gを加えて混合し、均一な重合性単量体組成物を調製した。次に、G−PID1:2000g、G−PID5:1000g、G−PID6:1000g、G−PID7:1000g及びG−PID8:1000gを計りとり、上記重合性単量体組成物を赤色光下にて徐々に加えていき、撹拌容器の容量が15Lである遊星運動型撹拌機プラネタリーミキサー(井上製作所製)を用いて、撹拌羽の回転数7〜10rpmで2時間混練した。実施例1と同様にして、サンプリング評価を行い動径分布関数g(r)の条件1及び2を満足する混練時間を決定し、決定した混練時間混練を行った。得られた重合硬化性組成物の硬化体について、(1)無機粒子の前記動径分布関数の評価、(2)目視による着色光の評価、(3)着色光の波長測定、(4)色彩計による色調適合性の評価及び(5)目視による色調適合性の評価を行った。評価結果を表3、4及び5に示した。また、再現性実験として、最初から決定した混練時間プラネタリーミキサーで混練を行い、全量を取り出し、硬化体の動径分布関数g(r)について評価したところ、本発明における条件1及び2を満足し、本発明の効果である所期の構造色が発現していることを確認した。この混合条件にて、調製した実施例3の複合材料は10回中10回の割合で、再現よく前記動径分関数g(r)の条件1及び2を満足していることを確認し、均一な組成物を再現よく得ることが出来た。
Example 3
In the same manner as in Example 1, Example 3 was manufactured according to the flowchart of the method for manufacturing the composite material in FIG. Specifically, CQ: 3.0 g, DMBE: 10.0 g and HQME: 1.5 g were added to and mixed with the polymerizable monomer mixture M1: 1000 g to obtain a uniform polymerizable monomer composition. Was prepared. Next, G-PID1:2000g, G-PID5:1000g, G-PID6:1000g, G-PID7:1000g and G-PID8:1000g were measured, and the above-mentioned polymerizable monomer composition under red light. The mixture was gradually added and kneaded for 2 hours at a rotation speed of stirring blades of 7 to 10 rpm using a planetary mixer (Planetary Mixer, manufactured by Inoue Seisakusho) having a capacity of 15 L for the stirring vessel. In the same manner as in Example 1, sampling evaluation was performed to determine the kneading time that satisfied the conditions 1 and 2 of the radial distribution function g(r), and the kneading time determined was kneaded. Regarding the obtained cured product of the polymerization curable composition, (1) evaluation of the radial distribution function of the inorganic particles, (2) visual evaluation of colored light, (3) wavelength measurement of colored light, (4) color The color tone compatibility was evaluated by a meter and (5) the color tone compatibility was visually evaluated. The evaluation results are shown in Tables 3, 4 and 5. Further, as a reproducibility experiment, kneading was carried out using a planetary mixer for a kneading time determined from the beginning, the whole amount was taken out, and the radial distribution function g(r) of the cured product was evaluated. The conditions 1 and 2 in the present invention were satisfied. Then, it was confirmed that the desired structural color, which is the effect of the present invention, was developed. Under these mixing conditions, it was confirmed that the composite material of Example 3 prepared satisfied the conditions 1 and 2 of the radial function g(r) with good reproducibility at a rate of 10 times out of 10. A uniform composition could be obtained with good reproducibility.

実施例4
実施例1と同様にして図1の複合材料の製造方法のフロー図に従い、実施例4の製造を行った。具体的には、重合性単量体混合物M1:1600gに対して、CQ:4.8g、DMBE:16.0g及びHQME:2.4gを加えて混合し、均一な重合性単量体組成物を調製した。次に、CF1:4800g、G−PID4:1600g及び超微細粒子群(G−SFP):16.0gを計りとり、上記重合性単量体組成物を赤色光下にて徐々に加えていき、撹拌容器の容量が15Lである遊星運動型撹拌機プラネタリーミキサー(井上製作所製)を用いて、撹拌羽の回転数7〜10rpmで2時間混練した。実施例1と同様にして、サンプリング評価を行い動径分布関数g(r)の条件1及び2を満足する混練時間を決定し、決定した混練時間混練を行った。得られた重合硬化性組成物の硬化体について、(1)無機粒子の前記動径分布関数の評価、(2)目視による着色光の評価、(3)着色光の波長測定、(4)色彩計による色調適合性の評価及び(5)目視による色調適合性の評価を行った。評価結果を表3、4及び5に示した。また、再現性実験として、最初から決定した混練時間プラネタリーミキサーで混練を行い、全量を取り出し、硬化体の動径分布関数g(r)について評価したところ、本発明における条件1及び2を満足し、本発明の効果である所期の構造色が発現していることを確認した。この混合条件にて、調製した実施例4の複合材料は10回中10回の割合で、再現よく前記動径分関数g(r)の条件1及び2を満足していることを確認し、均一な組成物を再現よく得ることが出来た。
Example 4
In the same manner as in Example 1, Example 4 was manufactured according to the flowchart of the method for manufacturing the composite material in FIG. Specifically, CQ: 4.8 g, DMBE: 16.0 g, and HQME: 2.4 g were added to and mixed with 1600 g of the polymerizable monomer mixture M1 to obtain a uniform polymerizable monomer composition. Was prepared. Next, CF1:4800 g, G-PID4:1600 g, and ultrafine particle group (G-SFP): 16.0 g were weighed, and the polymerizable monomer composition was gradually added under red light. Using a planetary motion type agitator planetary mixer (manufactured by Inoue Seisakusho) having a stirring vessel capacity of 15 L, kneading was performed for 2 hours at a rotating speed of stirring blades of 7 to 10 rpm. In the same manner as in Example 1, sampling evaluation was performed to determine the kneading time that satisfied the conditions 1 and 2 of the radial distribution function g(r), and the kneading time determined was kneaded. Regarding the obtained cured product of the polymerization curable composition, (1) evaluation of the radial distribution function of the inorganic particles, (2) visual evaluation of colored light, (3) wavelength measurement of colored light, (4) color The color tone compatibility was evaluated by a meter and (5) the color tone compatibility was visually evaluated. The evaluation results are shown in Tables 3, 4 and 5. As a reproducibility experiment, kneading was carried out using a planetary mixer for a kneading time determined from the beginning, and the entire amount was taken out and evaluated for the radial distribution function g(r) of the cured product. The conditions 1 and 2 in the present invention were satisfied. Then, it was confirmed that the desired structural color, which is the effect of the present invention, was developed. Under this mixing condition, it was confirmed that the composite material of Example 4 prepared satisfied the conditions 1 and 2 of the radial function g(r) with good reproducibility at a rate of 10 out of 10. A uniform composition could be obtained with good reproducibility.

比較例1
重合性単量体混合物M1:16gに対して、CQ:0.048g、DMBE:0.16g及びHQME:0.024gを加えて混合し、均一な重合性単量体組成物を調製した。次に、G−PID2:64g及び超微細粒子群(G−SFP):0.08gを計りとり、上記重合性単量体組成物を赤色光下にて徐々に加えていき、乳鉢を用いて1時間手混練し硬化性ペーストを調製した。さらにこのペーストを圧力1000Paで減圧脱泡処理を行い、気泡を除去し重合硬化性組成物を製造した。得られた重合硬化性組成物の硬化体(複合材料)について、(2)目視による着色光の評価、(3)着色光の波長測定、(4)色彩計による色調適合性の評価、(5)目視による色調適合性の評価を行った。硬化体(複合材料)の組成(マトリックス欄についてはマトリックスとなる樹脂を与える重合性単量体混合物を記載している。)及び評価結果を表3、4及び5に示した。なお、比較例1の複合材料において、5回中1回の割合で良好な評価を得ることができなかった。この系について(1)無機粒子の動径分布関数の評価を行った。表に示す評価結果は、この系についてのものである。
Comparative Example 1
CQ: 0.048 g, DMBE: 0.16 g and HQME: 0.024 g were added to and mixed with the polymerizable monomer mixture M 1: 16 g to prepare a uniform polymerizable monomer composition. Next, G-PID2: 64 g and ultrafine particle group (G-SFP): 0.08 g were weighed and the above polymerizable monomer composition was gradually added under red light, using a mortar. Hand kneading was carried out for 1 hour to prepare a curable paste. Further, this paste was subjected to reduced pressure defoaming treatment at a pressure of 1000 Pa to remove bubbles, and a polymerization-curable composition was produced. Regarding the obtained cured product (composite material) of the polymerization-curable composition, (2) visual evaluation of colored light, (3) wavelength measurement of colored light, (4) evaluation of color tone compatibility by colorimeter, (5) ) The color tone compatibility was visually evaluated. The composition of the cured product (composite material) (in the matrix column, the polymerizable monomer mixture that gives the resin to be the matrix is described) and the evaluation results are shown in Tables 3, 4 and 5. In the composite material of Comparative Example 1, good evaluation could not be obtained once in five times. With respect to this system, (1) the radial distribution function of the inorganic particles was evaluated. The evaluation results shown in the table are for this system.

実施例1〜4の結果から理解されるように、本発明で規定する条件を満足して製造した硬化性組成物は黒背景化で着色光を示し、色調適合性が良好であることが分かる。 As can be understood from the results of Examples 1 to 4, it is understood that the curable composition produced by satisfying the conditions defined in the present invention shows colored light with a black background and has good color tone compatibility. ..

図2及び図3に示す結果から理解されるように、実施例1で得られた硬化性組成物は最近接粒子間距離rが粒子径r0の1.03倍となる位置(r/rが1.03)において動径分布関数g(r)の第一の極大ピークが観測され、次近接粒子間距離rとの間の前記動径分布関数g(r)の極小値が0.60となっていることが確認され、本発明における短距離秩序構造を有していることが確認された。 As can be understood from the results shown in FIGS. 2 and 3, in the curable composition obtained in Example 1, the closest particle distance r 1 was 1.03 times the particle diameter r 0 (r 1 /R 0 is 1.03), the first maximum peak of the radial distribution function g(r) is observed, and the minimum value of the radial distribution function g(r) between the second adjacent particle distance r 2 Was confirmed to be 0.60, and it was confirmed to have the short-range ordered structure in the present invention.

図4に示す結果から理解されるように、実施例2で得られた硬化性組成物は最近接粒子間距離rが粒子径r0の1.24倍となる位置(r/rが1.24)において動径分布関数g(r)の第一の極大ピークが観測され、次近接粒子間距離rとの間の前記動径分布関数g(r)の極小値が0.62となっていることが確認され、本発明における短距離秩序構造を有していることが確認された。 As can be seen from the results shown in FIG. 4, in the curable composition obtained in Example 2, the closest interparticle distance r 1 was 1.24 times the particle diameter r 0 (r 1 /r 0 Is 1.24), the first maximum peak of the radial distribution function g(r) is observed, and the minimum value of the radial distribution function g(r) between the next adjacent interparticle distance r 2 is 0. It was confirmed to be 62, and it was confirmed to have the short-range ordered structure in the present invention.

図5に示す結果から理解されるように、実施例3で得られた硬化性組成物は最近接粒子間距離rが粒子径r0の1.41倍となる位置(r/rが1.41)において動径分布関数g(r)の第一の極大ピークが観測され、次近接粒子間距離rとの間の前記動径分布関数g(r)の極小値が0.88となっていることが確認され、本発明における短距離秩序構造を有していることが確認された。 As can be understood from the results shown in FIG. 5, in the curable composition obtained in Example 3, the closest particle distance r 1 was 1.41 times the particle diameter r 0 (r 1 /r 0) Is 1.41), the first maximum peak of the radial distribution function g(r) is observed, and the minimum value of the radial distribution function g(r) between the next adjacent particle distance r 2 is 0. It was confirmed to be 88, and it was confirmed to have the short-range ordered structure in the present invention.

図6に示す結果から理解されるように、実施例4で得られた硬化性組成物は最近接粒子間距離rが粒子径r0の1.04倍となる位置(r/rが1.04)において動径分布関数g(r)の第一の極大ピークが観測され、次近接粒子間距離rとの間の前記動径分布関数g(r)の極小値が0.80となっていることが確認され、本発明における短距離秩序構造を有していることが確認された。 As can be seen from the results shown in FIG. 6, in the curable composition obtained in Example 4, the closest interparticle distance r 1 was 1.04 times the particle diameter r 0 (r 1 /r 0 Is 1.04), the first maximum peak of the radial distribution function g(r) is observed, and the minimum value of the radial distribution function g(r) between the next adjacent interparticle distance r 2 is 0. It was confirmed to be 80, and it was confirmed to have the short-range ordered structure in the present invention.

比較例1の結果から理解されるように、組成物の混練状態が不均一となった場合、本発明で規定する無機球状粒子の配列構造の条件を満足せず、歯質との色調適合性に劣っていることが分かる。 As can be understood from the results of Comparative Example 1, when the kneaded state of the composition becomes non-uniform, the condition of the arrangement structure of the inorganic spherical particles defined in the present invention is not satisfied, and the color tone compatibility with the tooth substance is satisfied. It turns out that it is inferior to.

図7に示す結果から理解されるように、比較例1で得られた硬化性組成物は最近接粒子間距離rが粒子径r0の1.58倍となる位置(r/rが1.58)において動径分布関数g(r)の第一の極大ピークが観測され、次近接粒子間距離rとの間の前記動径分布関数g(r)の極小値が0.18となっていることが確認され、本発明における短距離秩序構造を有していないことが確認された。 As understood from the results shown in FIG. 7, the curable composition obtained in Comparative Example 1 is the closest distance between particles r 1 is 1.58 times the particle diameter r 0 position (r 1 / r 0 Is 1.58), the first maximum peak of the radial distribution function g(r) is observed, and the minimum value of the radial distribution function g(r) between the second adjacent particle distance r 2 is 0. It was confirmed that it was 18, and it was confirmed that it did not have the short-range ordered structure in the present invention.

すなわち、発明は、重合性単量体(A)、機粒子(B)、及び光重合開始剤(C)を構成成分として含み、且つ所定の色調の構造色を発色する硬化体を与える重合硬化性組成物を製造する方法であって、
前記無機粒子(B)は、
(i) 100〜1000nmの範囲内にある所定の平均一次粒子径を有する無機球状粒子の集合体からなり、当該集合体を構成する個々の無機球状粒子は、実質的に同一物質で構成されると共に、当該集合体の個数基準粒度分布において全粒子数の90%以上が前記所定の平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する、1又は複数の“同一粒径球状粒子群(Group of spherical Particle having Identical Diameter)”(G−PID)を含むという条件、
(ii) 前記1又は複数の“同一粒径球状粒子群”の数をaとしたときの各“同一粒径球状粒子群”を、その平均一次粒子径の小さい順にそれぞれG−PID (但し、mは、aが1のときは1であり、aが2以上のときは1〜aまでの自然数である。)で表したときに、前記aが2以上の場合における各G−PID の個々の粒子を構成する物質は互いに異なっていてもよく、当該場合における各G−PID の平均一次粒子径は、それぞれ互いに25nm以上異なるという条件、及び
(iii) 前記重合性単量体成分(A)の硬化体の25℃における屈折率をn (MX) とし、前記各G−PID を構成する無機球状粒子の25℃における屈折率をn (G−PIDm) としたときに、何れのn (G−PIDm) に対しても、
(MX) <n (G−PIDm)
の関係が成り立つという条件を全て満足するものであり、
前記方法は、前記重合性単量体(A)、前記無機粒子(B)及び前記光重合開始剤(C)を混合する混合工程を含み、
前記混合工程は、
前記重合性単量体(A)、前記無機粒子(B)及び前記光重合開始剤(C)を含む混合物の硬化体について、当該硬化体中に分散する任意の無機球状粒子の中心から距離r離れた地点において他の無機球状粒子が存在する確率を表す動径分布関数g(r)を、前記硬化体内部の面を観察平面とする走査型電子顕微鏡画像に基づいて夫々決定される、当該観察平面内の前記無機球状粒子の平均粒子密度:〈ρ〉、当該観察平面内の任意の無機球状粒子からの距離rの円と距離r+drの円との間の領域中に存在する無機球状粒子の数:dn、及び前記領域の面積:da(ただし、da=2πr・drである。)に基づいて、
式:g(r)={1/〈ρ〉}×{dn/da}
で表したときに、
(1)予め、別途、実際に製造する重合硬化性組成物と同一又は実質的に同一の組成を有する組成物を用いて、混合条件を複数変化させて混合を行い、各混合条件で混合したときに得られた混合物の硬化体における前記動径分布関数:g(r)を調べることにより、上記組成物の硬化体中における前記無機粒子(B)の分散状態が下記条件(I)及び(II)を満足する混合条件を決定し、決定された当該混合条件と同一の混合条件で前記重合性単量体(A)、前記無機粒子(B)及び前記光重合開始剤(C)を混合するか、又は
(2)前記混合工程の途中及び/又は終了後に得られた混合物の一部をサンプリングし、サンプリングされた混合物の硬化体中における前記無機粒子(B)の分散状態が下記条件(I)及び(II)を満足するか否かを確認し、これら条件を満足しない場合には、これら条件を満足するまで混合を継続する、ことによって、
当該混合工程終了後に得られる混合物を、その硬化体中における前記無機粒子(B)の分散状態が、下記条件(I)及び(II)を満足するようにする
ことを特徴とする前記方法である。
分散状態が満足すべき条件〕
(I) 前記化体中に分散する任意の無機球状粒子の中心からの距離:rを、前記化体中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:rで、除して規格化した無次元数(r/r)をx軸とし、前記径分布関数:g(r)をy軸として、前記r/rとその時のrに対応する前記g(r)との関係をあらわした動径分布関数グラフにおいて、当該動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から最も近いピークのピークトップに対応するrとして定義される最近接粒子間距離:rが、前記混合物の硬化体中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:rの1倍以上2倍以下の値である。
(II) 前記動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から2番目に近いピークのピークトップに対応するrを次近接粒子間距離:rとしたときに、前記最近接粒子間距離:rと次近接粒子間距離:rとの間における前記動径分布関数:g(r)の極小値が0.56以上1.10以下の値である。

That is, the present invention provides polymerizable monomer (A), no aircraft particles (B), and comprises a photopolymerization initiator (C) as a constituent component, and a cured body which develops a structural color of a predetermined color A method for producing a polymerization-curable composition, comprising:
The inorganic particles (B) are
(I) It is composed of an aggregate of inorganic spherical particles having a predetermined average primary particle diameter within the range of 100 to 1000 nm, and the individual inorganic spherical particles constituting the aggregate are composed of substantially the same substance. At the same time, in the number-based particle size distribution of the aggregate, 90% or more of the total number of particles is present within a range of 5% before and after the predetermined average primary particle size, and one or a plurality of “spherical particle groups with the same particle size (Group)”. of spherical Particle having Dental Diameter” (G-PID),
(Ii) When the number of the one or more "spherical particle groups having the same particle size" is a, the "spherical particle groups having the same particle size" are respectively G-PID m (provided that the average primary particle size is smaller). , M is 1 when a is 1, and is a natural number from 1 to a when a is 2 or more.), each G-PID m when a is 2 or more May be different from each other, and the average primary particle diameter of each G-PID m in that case is different from each other by 25 nm or more, and
(Iii) a refractive index at 25 ° C. of the polymerizable monomer cured product of components (A) and n (MX), the refractive index at 25 ° C. of the inorganic spherical particles constituting the respective G-PID m n ( G-PIDm) , for any n (G-PIDm) ,
n (MX) <n (G-PIDm)
Satisfy all the conditions that the relationship of
The method includes a mixing step of mixing the polymerizable monomer (A), the inorganic particles (B) and the photopolymerization initiator (C),
Wherein the mixing step,
For a cured product of a mixture containing the polymerizable monomer (A), the inorganic particles (B) and the photopolymerization initiator (C), a distance r from the center of any inorganic spherical particle dispersed in the cured product. A radial distribution function g(r) representing the probability that other inorganic spherical particles exist at a distant point is determined based on a scanning electron microscope image in which the surface inside the cured body is an observation plane. Average particle density of the inorganic spherical particles in the observation plane: <ρ>, inorganic spherical particles present in a region between the circle of distance r and the circle of distance r+dr from any inorganic spherical particle in the observation plane Based on the number of dn and the area of the region: da (provided that da=2πr·dr).
Formula: g(r)={1/<ρ>}×{dn/da}
When expressed by
(1) Separately in advance, a composition having the same or substantially the same composition as the polymerization-curable composition to be actually produced was used, the mixing conditions were changed plural times, and the mixture was mixed under each mixing condition. By examining the radial distribution function: g(r) in the cured product of the mixture obtained at this time, the dispersion state of the inorganic particles (B) in the cured product of the above composition was determined by the following conditions (I) and ( II) is determined, and the polymerizable monomer (A), the inorganic particles (B) and the photopolymerization initiator (C) are mixed under the same mixing conditions as the determined mixing conditions. Or
(2) A part of the mixture obtained during and/or after the mixing step is sampled, and the dispersion state of the inorganic particles (B) in the cured product of the sampled mixture has the following conditions (I) and ( II) is confirmed, and if these conditions are not satisfied, the mixing is continued until these conditions are satisfied.
The mixing step after the end of the resulting mixture, the dispersion state of the inorganic particles in the cured product in (B) is to satisfy the following condition (I) and (II),
The method is characterized by the above.
[ Conditions that the dispersed state must satisfy]
Distance from the center of any inorganic spherical particles dispersed in (I) the hard embodying: r the average of the entire inorganic spherical particles having a particle diameter dispersed in the hard embodying: at r 0, divided by standard It phased dimensionless number (r / r 0) and x-axis, the dynamic radial distribution function: g a (r) as the y-axis, the r / r 0 and the the g (r) corresponding to r at that time In the radial distribution function graph showing the relationship, among the peaks appearing in the radial distribution function graph, the closest interparticle distance: r 1 defined as r corresponding to the peak top of the peak closest to the origin is Average particle diameter of the whole inorganic spherical particles dispersed in the cured product of the mixture: a value of 1 time or more and 2 times or less of r 0 .
(II) Of the peaks appearing in the radial distribution function graph, when r corresponding to the peak top of the second peak closest to the origin is set as the next adjacent particle distance: r 2 , the closest particle distance: The minimum value of the radial distribution function: g(r) between r 1 and the distance between adjacent particles: r 2 is 0.56 or more and 1.10.

Claims (4)

重合性単量体(A)、下記条件(i)、(ii)及び(iii)を満足する無機粒子(B)、並びに光重合開始剤(C)を構成成分として含み、且つ所定の色調の構造色を発色する硬化体を与える重合硬化性組成物を製造する方法であって、
当該方法は、前記重合性単量体(A)、前記無機粒子(B)及び前記光重合開始剤(C)を混合する混合工程を含み、
前記混合工程は、当該工程で得られる混合物について、当該混合物を硬化させて得られる硬化体中における前記無機粒子(B)の分散状態が、下記条件(I)及び(II)を満足することが確認された混合条件を採用して前記混合を行う、
ことを特徴とする前記方法。
〔無機粒子(B)が満足すべき条件〕
(i) 100〜1000nmの範囲内にある所定の平均一次粒子径を有する無機球状粒子の集合体からなり、当該集合体を構成する個々の無機球状粒子は、実質的に同一物質で構成されると共に、当該集合体の個数基準粒度分布において全粒子数の90%以上が前記所定の平均一次粒子径の前後の5%の範囲に存在する、1又は複数の“同一粒径球状粒子群”(G−PID)を含む。
(ii) 前記1又は複数の“同一粒径球状粒子群”の数をaとしたときの各“同一粒径球状粒子群”を、その平均一次粒子径の小さい順にそれぞれG−PID(但し、mは、aが1のときは1であり、aが2以上のときは1〜aまでの自然数である。)で表したときに、前記aが2以上の場合における各G−PIDの個々の粒子を構成する物質は互いに異なっていてもよく、当該場合における各G−PIDの平均一次粒子径は、それぞれ互いに25nm以上異なっている。
(iii) 前記重合性単量体成分(A)の硬化体の25℃における屈折率をn(MX)とし、前記各G−PIDを構成する無機球状粒子の25℃における屈折率をn(G−PIDm)としたときに、何れのn(G−PIDm)に対しても、
(MX)<n(G−PIDm)
の関係が成り立つ。
〔分散状態が満足すべき条件〕
(I) 前記混合物の硬化体中に分散する任意の無機球状粒子の中心からの距離:rを、前記混合物の硬化体中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:rで、除して規格化した無次元数(r/r)をx軸とし、前記任意の無機球状粒子の中心から距離r離れた地点において他の無機球状粒子が存在する確率を表す動径分布関数:g(r)をy軸として、前記r/rとその時のrに対応する前記g(r)との関係をあらわした動径分布関数グラフにおいて、当該動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から最も近いピークのピークトップに対応するrとして定義される最近接粒子間距離:rが、前記混合物の硬化体中に分散する無機球状粒子全体の平均粒子径:rの1倍以上2倍以下の値である。
(II) 前記動径分布関数グラフに現れるピークのうち、原点から2番目に近いピークのピークトップに対応するrを次近接粒子間距離:rとしたときに、前記最近接粒子間距離:rと次近接粒子間距離:rとの間における前記動径分布関数:g(r)の極小値が0.56以上1.10以下の値である。
A polymerizable monomer (A), inorganic particles (B) satisfying the following conditions (i), (ii) and (iii), and a photopolymerization initiator (C) are contained as constituent components and have a predetermined color tone. A method for producing a polymerization-curable composition that gives a cured product that develops a structural color,
The method includes a mixing step of mixing the polymerizable monomer (A), the inorganic particles (B) and the photopolymerization initiator (C),
In the mixing step, the dispersion state of the inorganic particles (B) in the cured product obtained by curing the mixture obtained in the step may satisfy the following conditions (I) and (II). The mixing is performed by using the confirmed mixing conditions,
The method as described above.
[Conditions that the inorganic particles (B) must satisfy]
(I) It is composed of an aggregate of inorganic spherical particles having a predetermined average primary particle diameter within the range of 100 to 1000 nm, and the individual inorganic spherical particles constituting the aggregate are composed of substantially the same substance. At the same time, in the number-based particle size distribution of the aggregate, 90% or more of the total number of particles is present within a range of 5% before and after the predetermined average primary particle size, and one or more "spherical particle groups having the same particle size" ( G-PID).
(Ii) When the number of the one or more "spherical particle groups having the same particle size" is a, the "spherical particle groups having the same particle size" are respectively G-PID m (however, in the order of decreasing average primary particle size). , M is 1 when a is 1, and is a natural number from 1 to a when a is 2 or more.), each G-PID m when a is 2 or more individual or different particles together material constituting the average primary particle diameter of each G-PID m when the are different from each 25nm or more from each other.
(Iii) a refractive index at 25 ° C. of the polymerizable monomer cured product of components (A) and n (MX), the refractive index at 25 ° C. of the inorganic spherical particles constituting the respective G-PID m n ( G-PIDm) , for any n (G-PIDm) ,
n (MX) <n (G-PIDm)
The relationship is established.
[Conditions that the dispersed state must satisfy]
(I) The distance from the center of any inorganic spherical particles dispersed in the cured product of the mixture: r is divided by the average particle diameter of the entire inorganic spherical particles dispersed in the cured product of the mixture: r 0. A radial distribution function that represents the probability that another inorganic spherical particle exists at a point separated by a distance r from the center of the arbitrary inorganic spherical particle, where x is a dimensionless number (r/r 0 ) standardized by In the radial distribution function graph showing the relationship between the r/r 0 and the g(r) corresponding to r at that time with (r) as the y-axis, among the peaks appearing in the radial distribution function graph, The closest particle distance: r 1 defined as r corresponding to the peak top of the peak closest to the origin is 1 or more times the average particle size of all inorganic spherical particles dispersed in the cured product of the mixture: r 0 It is a value of 2 times or less.
(II) Of the peaks appearing in the radial distribution function graph, when r corresponding to the peak top of the second peak closest to the origin is set as the next adjacent particle distance: r 2 , the closest particle distance: The minimum value of the radial distribution function: g(r) between r 1 and the distance between adjacent particles: r 2 is 0.56 or more and 1.10.
前記動径分布関数:g(r)は、前記混合物の硬化体の内部の面を観察平面とする走査型電子顕微鏡画像に基づいて決定される、当該観察平面内の前記無機球状粒子の平均粒子密度:〈ρ〉、及び当該観察平面内の任意の無機球状粒子からの距離rの円と距離r+drの円との間の領域中に存在する無機球状粒子の数:dn、並びに前記領域の面積:da(ただし、da=2πr・drである。)に基づいて下記式(1):
g(r)={1/〈ρ〉}×{dn/da} ・・・(1)
により計算される、請求項1に記載の方法。
The radial distribution function: g(r) is determined based on a scanning electron microscope image in which the inner surface of the cured body of the mixture is used as an observation plane, and the average particle of the inorganic spherical particles in the observation plane. Density: <ρ>, and the number of inorganic spherical particles present in a region between a circle of distance r and a circle of distance r+dr from any inorganic spherical particle in the observation plane: dn, and area of the region : Da (however, da=2πr·dr) based on the following formula (1):
g(r)={1/<ρ>}×{dn/da} (1)
The method of claim 1, calculated by:
前記混合工程において採用する混合条件を決定する方法が、
(1)予め、別途、実際に製造する重合硬化性組成物と同一又は実質的に同一の組成を有する組成物を用いて、混合条件を複数変化させて混合を行い、各混合条件で混合したときに得られた混合物の硬化体における前記動径動径分布関数:g(r)を調べることにより、前記条件(I)及び(II)を満足する混合条件を決定し、決定された当該混合条件と同一の混合条件を採用する方法であるか、又は
(2)前記混合工程の途中及び/又は終了後に得られた混合物の一部をサンプリングし、サンプリングされた混合物の硬化体中における前記無機粒子(B)の分散状態が前記条件(I)及び(II)を満足するか否かを確認し、これら条件を満足するまで混合を継続する方法である、
請求項1又は2に記載の方法。
The method of determining the mixing conditions adopted in the mixing step,
(1) Separately in advance, a composition having the same or substantially the same composition as the polymerization-curable composition to be actually produced was used, the mixing conditions were changed plural times, and the mixture was mixed under each mixing condition. Mixing conditions satisfying the above conditions (I) and (II) are determined by examining the radial distribution function: g(r) in the cured product of the mixture obtained at this time, and the determined mixture is determined. Or (2) a part of the mixture obtained during and/or after the mixing step is sampled and the inorganic substance in the cured product of the sampled mixture is used. It is a method of confirming whether the dispersed state of the particles (B) satisfies the above conditions (I) and (II), and continuing the mixing until these conditions are satisfied,
The method according to claim 1 or 2.
前記重合硬化性組成物が、無機粒子(B)として、平均一次粒子径が100nm未満の無機粒子からなり、平均一次粒子径は、前記G−PIDの平均一次粒子径よりも25nm以上小さい“超微細粒子群”(G−SFP)を更に含んでなる、ことを特徴とする、請求項1乃至3の何れかに記載の方法。 The polymerization-curable composition is composed of inorganic particles having an average primary particle diameter of less than 100 nm as the inorganic particles (B), and the average primary particle diameter is 25 nm or more smaller than the average primary particle diameter of the G-PID 1. Method according to any of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises a group of ultrafine particles" (G-SFP).
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