JP2023531307A - 3d印刷シリコーンを準備するための方法 - Google Patents
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
Description
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する少なくとも1つの架橋剤(B)と、
iii)少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含む、ステップと、
c)光促進硬化以外の少なくとも1つの更なる硬化ステップ、好ましくは加熱促進ラジカル硬化又はシラノール縮合硬化のいずれかを含む後硬化処理を行うステップと、
を含み、
前記積層造形用組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある。
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
iv)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、0.1~5.0重量部、好ましくは0.2~3.0重量部の範囲の量の熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある。
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは1~90重量部の範囲の量の縮合硬化シリコーンブレンド(C1)と、
iv)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある。
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある、ステップと、
c)加熱促進ラジカル硬化ステップを含む後硬化処理するステップであって、前記半製品が好ましくは50℃~150℃の範囲の一定温度で、1~24時間の範囲の時間にわたって加熱される、ステップと、
を含み、
前記熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)は、
a)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定したヤング率が、フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのヤング率の110~10,000%の範囲内であることと、
b)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定された破断伸度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの破断伸度の110~1,000%の範囲であることと、
c)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定した引張強度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引張強度の110~500%の範囲であることと、
d)ASTM D624に従って試験片タイプCのサンプルで測定した引裂強度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引裂強度の110~400%の範囲であることと、
e)ISO7619-1に従って測定されるショアA硬度で、その数値が、フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのショアA硬度の数値の110~2,500%の範囲であることと、
のうちの特性の1つ以上を有する3D印刷シリコーンを製造するために、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、0.1~5.0重量部、好ましくは0.2~3.0重量部の範囲の量で、ステップb)の前記積層造形用組成物中に存在する。
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある、ステップと、
c)シラノール縮合硬化ステップを含む後硬化処理するステップであって、好ましくは半製品を20%超、好ましくは50%超の相対湿度で、30分~72時間、好ましくは6~36時間の範囲の時間にわたって、暴露することからなる、ステップと、
を含み、
前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)は、
a)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定したヤング率が、縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのヤング率の110~10,000%の範囲内であることと、
b)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定された破断伸度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの破断伸度の110~1,000%の範囲であることと、
c)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定した引張強度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引張強度の110~500%の範囲であることと、
d)ASTM D624に従って試験片タイプCのサンプルで測定した引裂強度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引裂強度の110~400%の範囲であることと、
e)ISO7619-1に従って測定されるショアA硬度で、その数値が、縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのショアA硬度の数値の110~2,500%の範囲であることと、
のうちの特性の1つ以上を有する3D印刷シリコーンを製造するために、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、1~90重量部の範囲の量で、ステップb)の前記積層造形用組成物中に存在する。
本明細書で使用される「積層造形」という用語は、ステレオリソグラフィー、例えばレーザーベースのステレオリソグラフィー(SLA)及びデジタルライトプロセッシング(DLP)、材料噴射、ドロップオンデマンド、ボリューメトリック3D印刷、すなわち、ホログラフィックレーザー3D印刷、材料押出、例えばロボキャスティングなどの方法を指す。
本発明の方法は、
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する少なくとも1つの架橋剤(B)と、
iii)少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含む、ステップと、
c)光促進硬化以外の少なくとも1つの更なる硬化ステップ、好ましくは加熱促進ラジカル硬化又はシラノール縮合硬化のいずれかを含む後硬化処理を行うステップと、
を含み、
前記積層造形用組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある。
i)プラットフォームを予め定義された高さで積層造形用組成物に浸漬させて、積層造形用組成物の層をプラットフォーム又は出現する半製品の表面に塗布するステップ、
ii)積層造形用組成物の少なくとも塗布された層が積層造形用組成物の上方になるようにプラットフォームを移動させるステップ、
iii)積層造形用組成物の塗布された層をリコータで拭き取ることによって、予め定義された厚さの積層造形用組成物のフィルムを提供するステップ、
iv)積層造形用組成物の塗布されたフィルムに放射線源を照射するステップ、
v)任意に、プラットフォームをz方向に移動させるステップ、
vi)任意に、ステップii)、iii)、iv)、及び/又はv)を繰り返すステップ。
本発明の方法の積層造形用組成物は、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する少なくとも1つの架橋剤(B)と、
iii)少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
前記積層造形用組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある。
R1(R)2SiO((R3R)SiO)xSi(R)2R2 (I)
で表され、
式中、Rは、独立してC(1-12)アルキルであり、好ましくはメチルであり、
R1、R2、R3は、独立して、C(1-12)アルキルであり、好ましくはメチル、又はメルカプト-C(1-12)アルキルであり、
R3の各インスタンスは、同じ(すなわち、ホモポリマー)であっても、異なって(すなわち、コポリマー)いてもよく、
xは1以上、好ましくは1~100であり、
ただし、R1、R2、R3の少なくとも1つ、好ましくは10~100,000がメルカプト-C(1-12)アルキルである。
Cd=Dp×ln(t×Irr)+Ec (1)
式中,Cdは、[mm]で与えられる硬化深さであり、
Dpは、[mm]で与えられる浸透深さであり、
t=時間(すなわち照射時間)は、単位が[s]で与えられ、
Irr=照度(すなわち光源のパワー)、単位が[W/mm2]で与えられ、
Ecは、固体層を形成するために必要なエネルギーの最小量であり、単位が[J/mm2]で与えられる。
(i)2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、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シドなどの、アシルホスフィンオキシド及びビスアシルホスフィンオキシド;
(ii)アニソイン;
(iii)ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインメチルエーテルなどの、ベンゾイン及びベンゾインアルキルエーテル;
(iv)ベンジルジメチルケタールなどの、ベンジル及びベンジルジアルキルケタール、
(v)アセトフェノン;1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-1-プロパノン、2-ヒドロキシ-1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-メチル-1-プロパノン、3’-ヒドロキシアセトフェノン、4’-ヒドロキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノンなどの、ヒドロキシアセトフェノン;2,2-ジエトキシアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、4’-エトキシアセトフェノンなどの、(ジ)アルコキシアセトフェノン;2-ベンジル-2-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルホリニル)-フェニル]-1-ブタノン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)-フェニル]-2-(4-モルホリニル)-1-プロパノンなどの、アミノアセトフェノン;4’-フェノキシアセトフェノンなどのアリールオキシアセトフェノン;
(vi)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ベンゾイルビフェニル、4’-ジヒドロキシベンゾフェノン、3-ヒドロキシベンゾフェノン、4-ヒドロキシベンゾフェノンなどの(ジ)ヒドロキシベンゾフェノン;及び4-(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、2-メチルベンゾフェノン、3-メチルベンゾフェノン、2,5-ジメチルベンゾフェノン、3,4-ジメチルベンゾフェノンなどの(ジ)アルキルベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノンなどの(ジ)アミノベンゾフェノン、及び2-ベンジル-2-(ジメチルアミノ)-4’-モルホリノブチロフェノン、2-メチル-4’-(メチルチオ)-2-モルホリノプロピオフェノン;
(vii)2-エチルアントラキノンなどの、アントラキノン及びアルキルアントラキノン;
(viii)チオキサントン;i-プロピルチオキサントンなどのアルキルチオキサントン;及び2-クロロチオキサンテン-9-オンなどのチオキサンテン-9-オン;
(ix)ジベンゾスベレノン;
(x)カンファーキノン、9,10-フェナントレンキノン、1-フェニル-プロパン-1,2-ジオン、4,4’-ジクロロベンジル、メチルベンゾイルホルメートなどの、a-ジケトン又はそれらの誘導体;
(xi)ベンゾイルトリメチルゲルマニウム、ジベンゾイルジエチルゲルマニウム、ビス-(4-メトキシベンゾイル)-ジエチルゲルマニウムなどの、モノアシルゲルマニウム化合物及びジアシルゲルマニウム化合物;
(xii)ビス-(エタ5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス-[2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル]-チタンなどの、チタノセン。
一実施形態において、本発明のステップc)の少なくとも1つの更なる硬化ステップは、加熱促進ラジカル硬化ステップである。
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
iv)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、0.1~5.0重量部、好ましくは0.2~3.0重量部の範囲の量の熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)と、
を含み、
組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある。
更なる実施形態において、本発明のステップc)の少なくとも1つの更なる硬化ステップは、シラノール縮合硬化ステップである。
(R’)mSi(R)n (II)
に従う化合物から選択され、
式中、Rは、H、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択され、
R’は、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルコキシ基で、特にC(1-6)アルコキシ基であり、最も好ましくはエトキシであり、
R及びR’の各インスタンスは、同一であっても異なっていてもよく、
mは3又は4のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=4である。
(R’)mSi(R)n (IIa)
に従う化合物から選択され、
式中、Rは、H、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択され、
R’は、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルケノキシ基であり、最も好ましくはイソプロペノキシであり、
R及びR’の各インスタンスは、同一であっても異なっていてもよく、
mは3又は4のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=4である。
R1O((R3O)R4SiO)xR2 (III)
に従うポリアルキルシリケートポリマー/オリゴマーであり、
式中、R1、R2、及びR3は、独立してC(1-6)アルキルであり、好ましくはR1、R2、及びR3は、同一であり、最も好ましくはエチルであり、
R4は、C(1-6)アルキル、及びC(1-6)アルケニル、好ましくはメチル、エチル、ビニル、及びイソプロペニルから選択され、
xは、好ましくは2~100である。
本発明に適した例示的なシラノール縮合触媒には、ジメチルヒドロキシ(オレイン酸)スズ、ジラウリン酸ジブチルスズ及びジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)チタンが含まれる。
(R’)mSi(R’’)nR (IV)
で表され、
式中、Rは、ビニル、アリル、ブテニル又はペンテニル基であり、好ましくはビニル基であり、
R’は、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルコキシ基、特にC(1-6)アルコキシ基、であり、最も好ましくはエトキシであり、
R’’は、C(1-6)アルキル、及びC(1-6)アルケニルから選択され、好ましくはメチル、エチル、ビニル及びイソプロペニルから選択され、最も好ましくはメチルであり、
mは2又は3のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=3である。
(R’)mSi(R’’)nR (IVa)
で表され、
式中、Rは、ビニル、アリル、ブテニル又はペンテニル基であり、好ましくはビニル基であり、
R’は、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルケノキシ基、特にC(1-6)アルケノキシ基であり、最も好ましくはイソプロペノキシであり、
R’’は、C(1-6)アルキル、及びC(1-6)アルケニルから選択され、好ましくはメチル、エチル、ビニル及びイソプロペニルから選択され、最も好ましくはメチルであり、
mは2又は3のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=3である。
(Ra)mSi(Rb)nR (V)
で表され、
式中、Rは、メルカプト-C(1-12)アルキル、好ましくはメルカプト-C(1-6)アルキル、最も好ましくはメルカプトプロピルであり、
Raは、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルコキシ基、特にC(1-6)アルコキシ基であり、最も好ましくはエトキシ基であり、
Rbは、C(1-6)アルキル、及びC(1-6)アルケニルから選択され、好ましくはメチル、エチル、ビニル及びイソプロペニルから選択され、最も好ましくはメチルであり、
mは2又は3のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=3である。
(Ra)mSi(Rb)nR (Va)
で表され、
式中、Rは、メルカプト-C(1-12)アルキル、好ましくはメルカプト-C(1-6)アルキル、最も好ましくはメルカプトプロピルであり、
Raは、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルケノキシ基、特にC(1-6)アルケノキシ基であり、最も好ましくはイソプロペノキシであり、
Rbは、C(1-6)アルキル、及びC(1-6)アルケニルから選択され、好ましくはメチル、エチル、ビニル及びイソプロペニルから選択され、最も好ましくはメチルであり、
mは2又は3のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=3である。
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは1~90重量部の範囲の量の縮合硬化シリコーンブレンド(C1)と、
iv)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある。
特に好ましい実施形態では、3D印刷シリコーンを準備するための方法のステップc)は、加熱促進ラジカル硬化ステップとシラノール縮合硬化ステップとの両方を含む。
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは1~90重量部の範囲の量の縮合硬化シリコーンブレンド(C1)と、
iv)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
v)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、0.1~5.0重量部、好ましくは0.2~3.0重量部の範囲の量の熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)と、
を含み、
組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある。
本発明は、さらに本発明の方法によって得られる3D印刷シリコーン製品に向けられる。
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲である、ステップと、
c)加熱促進ラジカル硬化ステップを含む後硬化処理するステップであって、半製品が好ましくは50℃~150℃の範囲の一定温度で、1~24時間の範囲の時間にわたって加熱される、ステップと、
を含み、
熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)は、
a)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定したヤング率が、フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのヤング率の110~10,000%の範囲内であることと、
b)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定された破断伸度が、フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの破断伸度の110~1,000%の範囲であることと、
c)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定した引張強度が、フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引張強度の110~500%の範囲であることと、
d)ASTM D624に従って試験片タイプCのサンプルで測定した引裂強度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引裂強度の110~400%の範囲であることと、
e)ISO7619-1に従って測定されるショアA硬度で、その数値が、フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのショアA硬度の数値の110~2,500%の範囲であることと、
のうちの特性の1つ以上を有する3D印刷シリコーンを製造するために、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、0.1~5.0重量部、好ましくは0.2~3.0重量部の範囲の量で、ステップb)の積層造形用組成物中に存在する。
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲である、ステップと、
c)シラノール縮合硬化ステップを含む後硬化処理するステップであって、好ましくは半製品を20%超、好ましくは50%超の相対湿度で、30分~72時間、好ましくは6~36時間の範囲の時間にわたって、暴露することからなる、ステップと、
を含み、
前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)は、
a)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定したヤング率が、縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのヤング率の110~10,000%の範囲内であることと、
b)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定された破断伸度が、縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの破断伸度の110~1,000%の範囲であることと、
c)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定した引張強度が、縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引張強度の110~500%の範囲であることと、
d)ASTM D624に従って試験片タイプCのサンプルで測定した引裂強度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引裂強度の110から400%の範囲であることと、
e)ISO7619-1に従って測定されるショアA硬度で、その数値が、縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのショアA硬度の数値の110~2,500%の範囲であることと、
のうちの特性の1つ以上を有する3D印刷シリコーンを製造するために、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、1~90重量部の範囲の量で、ステップb)の前記積層造形用組成物中に存在する。
(項目1)
3D印刷シリコーンを準備するための方法であって、
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する少なくとも1つの架橋剤(B)と、
iii)少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含む、ステップと、
c)光促進硬化以外の少なくとも1つの更なる硬化ステップ、好ましくは加熱促進ラジカル硬化又はシラノール縮合硬化のいずれかを含む後硬化処理を行うステップと、
を含み、
前記積層造形用組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある、方法。
(項目2)
複数のアルケニル基を有する前記少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、複数のチオール基を有する前記架橋剤(B)とは、安定なエマルジョンを形成する、項目1に記載の方法。
(項目3)
複数のアルケニル基を有する前記少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、前記複数のチオール基を有する架橋剤(B)とは、連続相を形成する、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記積層造形用組成物は、好ましくは、1~2,000Pa・sの範囲、より好ましくは30~700Pa・sの範囲、最も好ましくは50~300Pa・sの範囲の粘度を有する、項目1~3のいずれか一項目に記載の方法。
(項目5)
複数のアルケニル基を有する前記少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)における前記アルケニル基は、ビニル、アリル、ブテニル又はペンテニルから選択される、項目1~4のいずれか一項目に記載の方法。
(項目6)
複数のアルケニル基を有する前記少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)における前記アルケニル基は、ビニルである、項目1~4のいずれか一項目に記載の方法。
(項目7)
複数のチオール基を有する前記少なくとも1つの架橋剤(B)は、式(I):
R1(R)2SiO((R3R)SiO)xSi(R)2R2 (I)
で表され、
式中、Rは、独立してC(1-12)アルキルであり、好ましくはメチルであり、
R1、R2、R3は、独立して、C(1-12)アルキルであり、好ましくはメチル、又はメルカプト-C(1-12)アルキルであり、
R3の各インスタンスは、同じ(すなわち、ホモポリマー)であっても、異なって(すなわち、コポリマー)いてもよく、
xは1以上、好ましくは1~100であり、
ただし、R1、R2、R3の少なくとも1つ、好ましくは10~100,000がメルカプト-C(1-12)アルキルである、項目1~6のいずれか一項目に記載の方法。
(項目8)
前記積層造形用組成物が、
iv)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、1~60重量部の範囲の量で、好ましくは焼成シリカ及びシリコーン粉末から選択される、剪断減粘性フィラー
をさらに含む、項目1~7のいずれか一項目に記載の方法。
(項目9)
前記少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)が、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、0.01~3.0重量部、好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量で存在する、項目1~8のいずれか一項目に記載の方法。
(項目10)
前記積層造形用組成物が、
v)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.1~5.0重量部、より好ましくは0.2~3.0重量部の範囲の量で存在する熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)
をさらに含み、
ステップc)の前記少なくとも1つの更なる硬化ステップが、加熱促進ラジカル硬化ステップである、項目1~9のいずれか一項目に記載の方法。
(項目11)
前記加熱促進ラジカル硬化ステップが、30℃~200℃の範囲の一定温度で、1秒~24時間の範囲の時間、前記半製品を加熱することからなる、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)が、ジアゾ化合物及び過酸化物から選択され、より好ましくは2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、2,5-ビス(tert-ブチルパーオキシ)-2,5-ジメチルヘキサン及び2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)から選択される、項目10又は11に記載の方法。
(項目13)
前記積層造形用組成物が、
vi)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは1~90重量部の範囲の量で存在する縮合硬化シリコーンブレンド(C1)
をさらに含み、
ステップc)の前記少なくとも1つの更なる硬化ステップが、シラノール縮合硬化ステップであり、
前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)が好ましくはシラノール末端ポリシロキサンから選択される縮合硬化シリコーン構築ブロック(C1a)と、好ましくは低分子シラノール架橋剤及びポリマー/オリゴマーシラノール架橋剤から選択されるシラノール架橋剤(C1b)とのブレンドである、項目1~12のいずれか一項目に記載の方法。
(項目14)
前記シラノール架橋剤(C1b)は、式(II):
(R’)mSi(R)n (II)
に従う化合物から選択される低分子シラノール架橋剤であり、
式中、Rは、H、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択され、
R’は、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルコキシ基で、特にC(1-6)アルコキシ基であり、最も好ましくはエトキシであり、
R及びR’の各インスタンスは、同一であっても異なっていてもよく、
mは3又は4のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=4である、項目13に記載の方法。
(項目15)
前記シラノール架橋剤(C1b)は、式(IIa):
(R’)mSi(R)n (IIa)
に従う化合物から選択される低分子シラノール架橋剤であり、
式中、Rは、H、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択され、
R’は、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルケノキシ基であり、最も好ましくはイソプロペノキシであり、
R及びR’の各インスタンスは、同一であっても異なっていてもよく、
mは3又は4のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=4である、項目12に記載の方法。
(項目16)
前記シラノール縮合硬化ステップが、前記半製品を20%超、好ましくは50%超の相対湿度に、30分~72時間、好ましくは6~36時間の範囲の時間にわたって、暴露することからなる、項目12~15のいずれか一項目に記載の方法。
(項目17)
前記積層造形用組成物中の前記縮合硬化シリコーン構築ブロック(C1a)のシラノール基に対する架橋剤基の比が、0.5:1~50:1の範囲にある、項目12~16のいずれか一項目に記載の方法。
(項目18)
前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)は、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、1~90重量部の範囲、より好ましくは5~75重量部の範囲、最も好ましくは10~60重量部の範囲の量で存在する、項目12~17のいずれか一項目に記載の方法。
(項目19)
前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)は、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量、複数のチオール基を有する架橋剤の総重量及び前記縮合硬化シリコーンブレンドの総重量の合計に対して、1.0~50.0重量%の範囲、より好ましくは10.0~45.0重量%、なおより好ましくは20.0~40.0重量%の範囲、最も好ましくは20.0~39.0重量%の範囲の量で存在する、項目12~17のいずれか一項目に記載の方法。
(項目20)
前記積層造形用組成物が、
vii)アルケニルシランカップリング剤(C2)、及び/又は
viii)チオール含有シランカップリング剤(C3)
をさらに含み、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、1~60重量部の組み合わせ量である、項目12~19のいずれか一項目に記載の方法。
(項目21)
前記積層造形用組成物が、
vii)アルケニルシランカップリング剤(C2)であって、式(IV):
(R’)mSi(R’’)nR (IV)
で表され、
式中、Rは、ビニル、アリル、ブテニル又はペンテニル基であり、好ましくはビニル基であり、
R’は、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルコキシ基で、特にC(1-6)アルコキシ基であり、最も好ましくはエトキシであり、
R’’は、C(1-6)アルキル、及びC(1-6)アルケニルから選択され、好ましくはメチル、エチル、ビニル及びイソプロペニルから選択され、最も好ましくはメチルであり、
mは2又は3のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=3である、アルケニルシランカップリング剤(C2)、及び/又は
viii)チオール含有シランカップリング剤(C3)であって、式(V):
(Ra)mSi(Rb)nR (V)
で表され、
式中、Rは、メルカプト-C(1-12)アルキル、好ましくはメルカプト-C(1-6)アルキル、最も好ましくはメルカプトプロピルであり、
Raは、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルコキシ基で、特にC(1-6)アルコキシ基であり、最も好ましくはエトキシであり、
Rbは、C(1-6)アルキル、及びC(1-6)アルケニルから選択され、好ましくはメチル、エチル、ビニル及びイソプロペニルから選択され、最も好ましくはメチルであり、
mは2又は3のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=3である、チオール含有シランカップリング剤(C3)
をさらに含み、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、1~60重量部の組み合わせ量である、項目12~19のいずれか一項目に記載の方法。
(項目22)
前記積層造形用組成物が、
vii)アルケニルシランカップリング剤(C2)であって、式(IVa):
(R’)mSi(R’’)nR (IVa)
で表され、
式中、Rは、ビニル、アリル、ブテニル又はペンテニル基であり、好ましくはビニル基であり、
R’は、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルケノキシ基、特にC(1-6)アルケノキシ基であり、最も好ましくはイソプロペノキシであり、
R’’は、C(1-6)アルキル、及びC(1-6)アルケニルから選択され、好ましくはメチル、エチル、ビニル及びイソプロペニルから選択され、最も好ましくはメチルであり、
mは2又は3のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=3である、アルケニルシランカップリング剤(C2)、及び/又は
viii)チオール含有シランカップリング剤(C3)であって、式(Va):
(Ra)mSi(Rb)nR (Va)
で表され、
式中、Rは、メルカプト-C(1-12)アルキル、好ましくはメルカプト-C(1-6)アルキル、最も好ましくはメルカプトプロピルであり、
Raは、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルケノキシ基、特にC(1-6)アルケノキシ基であり、最も好ましくはイソプロペノキシであり、
Rbは、C(1-6)アルキル、及びC(1-6)アルケニルから選択され、好ましくはメチル、エチル、ビニル及びイソプロペニルから選択され、最も好ましくはメチルであり、
mは2又は3のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=3である、チオール含有シランカップリング剤(C3)
をさらに含み、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、1~60重量部の組み合わせ量である、項目12~19のいずれか一項目に記載の方法。
(項目23)
縮合硬化シリコーンブレンド(C1)、アルケニルシランカップリング剤(C2)及びチオール含有シランカップリング剤(C3)の組み合わせ量が、(A)+(B)+(C1)+(C2)+(C3)の合計重量に対して、すなわち、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量、複数のチオール基を有する架橋剤の総重量及び任意のアルケニル及び/又はチオール含有シランカップリング剤を含む縮合硬化シリコーンブレンドの総重量の合計重量に対して([(C1)+(C2)+(C3)]/[(A)+(B)+(C1)+(C2)+(C3)])、1.0~50.0重量%の範囲、より好ましくは10.0~45.0重量%、なおより好ましくは20.0~40.0重量%の範囲、最も好ましくは20.0~39.0重量%の範囲にある、項目20~22のいずれか一項目に記載の方法。
(項目24)
前記積層造形用組成物が、
ix)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.1~5.0重量部の量の、シラノール縮合触媒(F)
をさらに含み、
前記シラノール縮合触媒(F)が、好ましくはスズ、チタン、亜鉛、鉄、鉛もしくはコバルトの錯体、又は芳香族有機スルホン酸の群から選択され、最も好ましくはスズ及びチタンの錯体の群から選択される、項目12~23のいずれか一項目に記載の方法。
(項目25)
ステップc)が、加熱促進ラジカル硬化ステップ及びシラノール縮合硬化ステップの両方を含み、前記加熱促進ラジカル硬化ステップと前記シラノール縮合硬化ステップが別々に又は同時に実施され、前記加熱促進ラジカル硬化ステップと前記シラノール縮合硬化ステップが同時に行われる場合、前記加熱/シラノール縮合硬化ステップの組み合わせは、前記半製品を40℃~200℃の範囲の一定温度で、50%超の相対湿度で1分~24時間の範囲の時間にわたって加熱することからなる、項目1~24のいずれか一項目に記載の方法。
(項目26)
前記積層造形装置が、リコータを備える、項目1~25のいずれか一項目に記載の方法。
(項目27)
ステップb)の積層造形が、
i)プラットフォームを予め定義された高さで前記積層造形用組成物に浸漬させて、前記積層造形用組成物の層をプラットフォーム又は出現する半製品の表面に塗布するステップと、
ii)前記積層造形用組成物の少なくとも塗布された層が積層造形用組成物の上方になるように前記プラットフォームを移動させるステップと、
iii)前記積層造形用組成物の塗布された前記層を前記リコータで拭き取ることによって、予め定義された厚さの前記積層造形用組成物のフィルムを提供するステップと、
iv)前記積層造形用組成物の塗布されたフィルムに放射線源を照射するステップと、
v)任意に、前記プラットフォームをz方向に移動させるステップと、
vi)任意に、ステップii)、iii)、iv)、及び/又はv)を繰り返すステップと、
を含む、項目26に記載の方法。
(項目28)
積層造形用組成物であって、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
iv)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、0.1~5.0重量部、より好ましくは0.2~3.0重量部の範囲の量の熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある、積層造形用組成物。
(項目29)
積層造形用組成物であって、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは1~90重量部の範囲の量の縮合硬化シリコーンブレンド(C1)と、
iv)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある、積層造形用組成物。
(項目30)
項目1~27のいずれか一項目に記載の方法によって得られる硬化組成物であって、サイズが少なくとも1×1×1mm、好ましくは少なくとも3×3×3mm、最も好ましくは少なくとも5×5×5mmであり、前記硬化組成物の表面と前記硬化組成物の中心から採取したサンプル間でISO7619-1に従って測定したショアA硬度の数値の変動が、10%未満であり、好ましくは5%未満であり、最も好ましくは前記数値が同一である、硬化組成物。
(項目31)
プロセスにおける熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)の使用であって、前記プロセスが、
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある、ステップと、
c)加熱促進ラジカル硬化ステップを含む後硬化処理するステップであって、前記半製品が好ましくは50℃~150℃の範囲の一定温度で、1~24時間の範囲の時間にわたって加熱される、ステップと、
を含み、
前記熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)は、
a)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定したヤング率が、フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのヤング率の110~10,000%の範囲内であることと、
b)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定された破断伸度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの破断伸度の110~1,000%の範囲であることと、
c)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定した引張強度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引張強度の110~500%の範囲であることと、
d)ASTM D624に従って試験片タイプCのサンプルで測定した引裂強度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引裂強度の110~400%の範囲であることと、
e)ISO7619-1に従って測定されるショアA硬度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのショアA硬度の数値の110~2,500%の範囲であることと、
のうちの特性の1つ以上を有する3D印刷シリコーンを製造するために、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、0.1~5.0重量部、好ましくは0.2~3.0重量部の範囲の量で、ステップb)の前記積層造形用組成物中に存在する、使用。
(項目32)
積層造形用組成物のステップを含むプロセスにおける縮合硬化シリコーンブレンド(C1)の使用であって、前記プロセスが、
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある、ステップと、
c)シラノール縮合硬化ステップを含む後硬化処理するステップであって、好ましくは前記半製品を20%超、好ましくは50%超の相対湿度に、30分~72時間、好ましくは6~36時間の範囲の時間にわたって、暴露することからなる、ステップと、
を含み、
前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)は、
a)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定したヤング率が、縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのヤング率の110~10,000%の範囲内であることと、
b)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定された破断伸度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの破断伸度の110~1,000%の範囲であることと、
c)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定した引張強度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引張強度の110~500%の範囲であることと、
d)ASTM D624に従って試験片タイプCのサンプルで測定した引裂強度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引裂強度の110~400%の範囲であることと、
e)ISO7619-1に従って測定されるショアA硬度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのショアA硬度の数値の110~2,500%の範囲であることと、
のうちの特性の1つ以上を有する3D印刷シリコーンを製造するために、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、1~90重量部の範囲の量で、ステップb)の前記積層造形用組成物中に存在する、使用。
(ヤング率)
ヤング率は、ISO37に従って、タイプ4の引張試験片を用いて測定した。この試験片は、以下のようにして得られた。
a)本発明による物品を印刷する。
b)物品が1mmよりも厚い場合、その物品を1mm厚のシートにスライスする。
c)この1mmのシートからタイプ4の引張試験片を打ち抜く。
このようにして、物品内の異なる点におけるヤング率を測定することができる。
測定は100Nのロードセルを備えたUTMで行い、10~50%の伸びの間でヤング率を算出した。
引張強度は、ISO37に従って、タイプ4の引張試験片を用いて測定した。この試験片は、以下のようにして得られた。
a)本発明による物品を印刷する。
b)物品が1mmよりも厚い場合、その物品を1mm厚のシートにスライスする。
c)この1mmのシートからタイプ4の引張試験片を打ち抜く。
このようにして、物品内の異なる点における引張強度を測定することができる。
測定は、100Nのロードセルを備えたUTMで行った。
破断伸度は、ISO37に従って、タイプ4の引張試験片を用いて測定した。この試験片は、以下のようにして得られた。
a)本発明による物品を印刷する。
b)物品が1mmよりも厚い場合、その物品を1mm厚のシートにスライスする。
c)この1mmのシートからタイプ4の引張試験片を打ち抜く。
このようにして、物品内の異なる点における破断伸度を測定することができる。
測定は、100Nのロードセルを備えたUTMで行った。
引裂強度は、ASTM D624に従って、タイプCの試験片を用いて測定した。この試験片は、以下のようにして得られた。
a)本発明による物品を印刷する。
b)物品が2mmよりも厚い場合、その物品を2mm厚のシートにスライスする。
c)この2mmのシートからタイプCの試験片を打ち抜く。
このようにして、物品内の異なる点における引裂伸度を測定することができる。
測定は、100Nのロードセルを備えたUTMで行った。
ショアA硬度は、ISO7619-1に従って測定した。全ての試験は、タイプAデュロメータによって行われた。測定は、あらゆる大きさの印刷されたサンプルに対して直接行われた。物品の内部領域のショアA硬度値を得るために、物品を所定の高さでスライスし、切断面の中央と切断面の端でショアA硬度を測定した。
a)加熱促進ラジカル硬化ステップを含む3D印刷シリコーンの準備
B:GPC Siliconesから商品名GP-800で市販されている(メルカプトプロピル)メチルシロキサン・ジメチルシロキサンコポリマー(CAS:101810-99-5)
D:Merck Sigma Aldrichから市販されている2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン(CAS:24650-42-8)
UVブロッカ:Merck Sigma Aldrichから市販されているアボベンゾン(CAS:70356-09-1)
E:Alfa Aesarから市販されている1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(CAS:947-19-3)
UV硬化と加熱促進ラジカル硬化との効率を比較するために、積層造形用組成物のチューブをUV硬化と加熱促進ラジカル硬化、又はUV硬化のみのいずれかに供した。
B:GPC Siliconesから商品名GP-800で市販されている(メルカプトプロピル)メチルシロキサン・ジメチルシロキサンコポリマー(CAS:101810-99-5)
D:Merck Sigma Aldrichから市販されている2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン(CAS:24650-42-8)
UVブロッカ:Merck Sigma Aldrichから市販されているアボベンゾン(CAS:70356-09-1)
E:Alfa Aesarから市販されている1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(CAS: 947-19-3)
顔料:Smooth-Onから市販されているSilc Pig(商標)の青
B:GPC Siliconesから商品名GP-800で市販されている(メルカプトプロピル)メチルシロキサン・ジメチルシロキサンコポリマー(CAS:101810-99-5)
C1a:700mPa・sの粘度を有するシラノール末端ポリシロキサン(Gelest Inc.から商品名DMS-S27で市販されている)
C1b:Merck Sigma Aldrichから市販されているオルトケイ酸テトラエチル(CAS:78-10-4)
C2:Merck Sigma Aldrichから市販されているビニルトリメトキシシラン(CAS:2768-02-7)
D:Merck Sigma Aldrichから市販されている2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン(CAS:24650-42-8)
F:Gelest Inc.から市販されているジメチルヒドロキシ(オレイン酸)スズ(CAS:43136-18-1)
UVブロッカ:Merck Sigma Aldrichから市販されているアボベンゾン(CAS:70356-09-1)
シリカ:焼成シリカ(Aerosil R8200、Evonik)
Claims (19)
- 3D印刷シリコーンを準備するための方法であって、
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する少なくとも1つの架橋剤(B)と、
iii)少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含む、ステップと、
c)光促進硬化以外の少なくとも1つの更なる硬化ステップ、好ましくは加熱促進ラジカル硬化又はシラノール縮合硬化のいずれかを含む後硬化処理を行うステップと、
を含み、
前記積層造形用組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある、方法。 - 複数のアルケニル基を有する前記少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、複数のチオール基を有する前記架橋剤(B)とは、安定なエマルジョンを形成する、請求項1に記載の方法。
- 複数のチオール基を有する前記少なくとも1つの架橋剤(B)は、式(I):
R1(R)2SiO((R3R)SiO)xSi(R)2R2 (I)
で表され、
式中、Rは、独立してC(1-12)アルキルであり、好ましくはメチルであり、
R1、R2、R3は、独立して、C(1-12)アルキルであり、好ましくはメチル、又はメルカプト-C(1-12)アルキルであり、
R3の各インスタンスは、同じ(すなわち、ホモポリマー)であっても、異なって(すなわち、コポリマー)いてもよく、
xは1以上、好ましくは1~100であり、
ただし、R1、R2、R3の少なくとも1つ、好ましくは10~100,000がメルカプト-C(1-12)アルキルである、請求項1又は2に記載の方法。 - 前記積層造形用組成物が、
iv)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、1~60重量部の範囲の量で、好ましくは焼成シリカ及びシリコーン粉末から選択される、剪断減粘性フィラー
をさらに含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)が、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、0.01~3.0重量部、好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量で存在する、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記積層造形用組成物が、
v)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.1~5.0重量部、より好ましくは0.2~3.0重量部の範囲の量で存在する熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)
をさらに含み、
ステップc)の前記少なくとも1つの更なる硬化ステップが、加熱促進ラジカル硬化ステップである、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記加熱促進ラジカル硬化ステップが、30℃~200℃の範囲の一定温度で、1秒~24時間の範囲の時間、前記半製品を加熱することからなる、請求項6に記載の方法。
- 前記熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)が、ジアゾ化合物及び過酸化物から選択され、より好ましくは2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、2,5-ビス(tert-ブチルパーオキシ)-2,5-ジメチルヘキサン及び2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)から選択される、請求項6又は7に記載の方法。
- 前記積層造形用組成物が、
vi)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは1~90重量部の範囲の量で存在する縮合硬化シリコーンブレンド(C1)
をさらに含み、
ステップc)の前記少なくとも1つの更なる硬化ステップが、シラノール縮合硬化ステップであり、
前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)が好ましくはシラノール末端ポリシロキサンから選択される縮合硬化シリコーン構築ブロック(C1a)と、好ましくは低分子シラノール架橋剤及びポリマー/オリゴマーシラノール架橋剤から選択されるシラノール架橋剤(C1b)とのブレンドである、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。 - 前記シラノール縮合硬化ステップが、前記半製品を20%超、好ましくは50%超の相対湿度に、30分~72時間、好ましくは6~36時間の範囲の時間にわたって、暴露することからなる、請求項9に記載の方法。
- 前記積層造形用組成物中の前記縮合硬化シリコーン構築ブロック(C1a)のシラノール基に対する架橋剤基の比が、0.5:1~50:1の範囲にある、請求項9又は10に記載の方法。
- 前記積層造形用組成物が、
vii) アルケニルシランカップリング剤(C2)であって、好ましくは、式(IVa):
(R’)mSi(R’’)nR (IVa)
で表され、
式中、Rは、ビニル、アリル、ブテニル又はペンテニル基であり、好ましくはビニル基であり、
R’は、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルケノキシ基、特にC(1-6)アルケノキシ基であり、最も好ましくはイソプロペノキシであり、
R’’は、C(1-6)アルキル、及びC(1-6)アルケニルから選択され、好ましくはメチル、エチル、ビニル及びイソプロペニルから選択され、最も好ましくはメチルであり、
mは2又は3のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=3である、アルケニルシランカップリング剤(C2)、及び/又は
viii)チオール含有シランカップリング剤(C3)であって、好ましくは式(V):
(Ra)mSi(Rb)nR (Va)
で表され、
式中、Rは、メルカプト-C(1-12)アルキル、好ましくはメルカプト-C(1-6)アルキル、最も好ましくはメルカプトプロピルであり、
Raは、シラノール縮合反応において脱離基としての挙動ができる任意の基であってもよく、より好ましくはカルボキシレート基、アルケニルオキシ基、オキシム基、アルコキシ基及びジアルキルアミノ基から選択され、さらにより好ましくはアルケノキシ基、特にC(1-6)アルケノキシ基であり、最も好ましくはイソプロペノキシであり、
Rbは、C(1-6)アルキル、及びC(1-6)アルケニルから選択され、好ましくはメチル、エチル、ビニル及びイソプロペニルから選択され、最も好ましくはメチルであり、
mは2又は3のいずれかであり、nは0又は1のいずれかであり、m+n=3である、チオール含有シランカップリング剤(C3)
をさらに含み、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、1~60重量部の組み合わせ量である、請求項9~11のいずれか一項に記載の方法。 - 前記積層造形用組成物が、
ix)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.1~5.0重量部の量の、シラノール縮合触媒(F)
をさらに含み、
前記シラノール縮合触媒(F)が、好ましくはスズ、チタン、亜鉛、鉄、鉛もしくはコバルトの錯体、又は芳香族有機スルホン酸の群から選択され、最も好ましくはスズ及びチタンの錯体の群から選択される、請求項9~12のいずれか一項に記載の方法。 - ステップc)が、加熱促進ラジカル硬化ステップ及びシラノール縮合硬化ステップの両方を含み、前記加熱促進ラジカル硬化ステップと前記シラノール縮合硬化ステップが別々に又は同時に実施され、前記加熱促進ラジカル硬化ステップと前記シラノール縮合硬化ステップが同時に行われる場合、前記加熱/シラノール縮合硬化ステップの組み合わせは、前記半製品を40℃~200℃の範囲の一定温度で、50%超の相対湿度に、1分~24時間の範囲の時間にわたって加熱することからなる、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
- 積層造形用組成物であって、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
iv)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、0.1~5.0重量部、より好ましくは0.2~3.0重量部の範囲の量の熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲にある、積層造形用組成物。 - 積層造形用組成物であって、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは1~90重量部の範囲の量の縮合硬化シリコーンブレンド(C1)と、
iv)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲である、積層造形用組成物。 - 請求項1~14のいずれか一項に記載の方法によって得られる硬化組成物であって、そのサイズが少なくとも1×1×1mm、好ましくは少なくとも3×3×3mm、最も好ましくは少なくとも5×5×5mmであり、前記硬化組成物の表面と前記硬化組成物の中心から採取したサンプル間でISO7619-1に従って測定したショアA硬度の数値の変動が、10%未満であり、好ましくは5%未満であり、最も好ましくは前記数値が同一である、硬化組成物。
- プロセスにおける熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)の使用であって、前記プロセスが、
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲である、ステップと、
c)加熱促進ラジカル硬化ステップを含む後硬化処理するステップであって、前記半製品が好ましくは50℃~150℃の範囲の一定温度で、1~24時間の範囲の時間にわたって加熱される、ステップと、
を含み、
前記熱活性化可能なフリーラジカル開始剤(E)は、
a)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定したヤング率が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのヤング率の110~10,000%の範囲内であることと、
b)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定された破断伸度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの破断伸度の110~1,000%の範囲であることと、
c)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定した引張強度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引張強度の110~500%の範囲であることと、
d)ASTM D624に従って試験片タイプCのサンプルで測定した引裂強度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引裂強度の110~400%の範囲であることと、
e)ISO7619-1に従って測定されるショアA硬度が、前記フリーラジカル開始剤(E)又は加熱促進ラジカル硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのショアA硬度の数値の110~2,500%の範囲であることと、
のうちの特性の1つ以上を有する3D印刷シリコーンを製造するために、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、0.1~5.0重量部、好ましくは0.2~3.0重量部の範囲の量で、ステップb)の前記積層造形用組成物中に存在する、使用。 - 積層造形用組成物のステップを含むプロセスにおける縮合硬化シリコーンブレンド(C1)の使用であって、前記プロセスが、
a)半製品の3Dモデルを準備するステップと、
b)積層造形装置及び積層造形用組成物を用いて、前記半製品の前記3Dモデルに従って前記半製品を積層造形するステップであって、前記積層造形用組成物が、
i)複数のアルケニル基を有する少なくとも1つのシリコーン構築ブロック(A)と、
ii)複数のチオール基を有する架橋剤(B)と、
iii)複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、好ましくは0.01~3.0重量部、より好ましくは0.1~2.0重量部の範囲の量の少なくとも1つのフリーラジカル光開始剤(D)と、
を含み、
前記組成物中のチオール基とアルケニル基の比は、0.5:1~5:1の範囲である、ステップと、
c)シラノール縮合硬化ステップを含む後硬化処理するステップであって、好ましくは前記半製品を20%超、好ましくは50%超の相対湿度に、30分~72時間、好ましくは6~36時間の範囲の時間にわたって、暴露することからなる、ステップと、
を含み、
前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)は、
a)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定したヤング率が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのヤング率の110~10,000%の範囲内であることと、
b)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定された破断伸度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの破断伸度の110~1,000%の範囲であることと、
c)ISO37に従ってタイプ4の引張試験片で測定した引張強度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引張強度の110~500%の範囲であることと、
d)ASTM D624に従って試験片タイプCのサンプルで測定した引裂強度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンの引裂強度の110~400%の範囲であることと、
e)ISO7619-1に従って測定されるショアA硬度が、前記縮合硬化シリコーンブレンド(C1)又はシラノール縮合硬化ステップの非存在下で同じ前記積層造形用組成物から製造された3D印刷シリコーンのショアA硬度の数値の110~2,500%の範囲であることと、
のうちの特性の1つ以上を有する3D印刷シリコーンを製造するために、
好ましくは、複数のアルケニル基を有するシリコーン構築ブロックの総重量に対して、1~90重量部の範囲の量で、ステップb)の前記積層造形用組成物中に存在する、使用。
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