JP2024065389A - Method for producing polyurethane composite material, polyurethane composite material obtained by said method, and method for producing material for dental cutting - Google Patents

Method for producing polyurethane composite material, polyurethane composite material obtained by said method, and method for producing material for dental cutting Download PDF

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Abstract

【課題】 架橋構造を有し、樹脂中のポリウレタン含有率が80質量%を超える樹脂マトリックス中に充填材が分散した、高強度且つ高耐水性のポリウレタン系複合材料及びその製造方法を提供する。【解決手段】 ラジカル重合性ジオール:A1及び非重付加性ラジカル重合性単量体:C、及び充填材:Dを含む第1原料組成物にジイソシアネート:B1を混合して前記A1とB1の重付加を行いラジカル重合性ポリウレタン成分:PUを形成して、PU、C、D及び充填材を含み、PUとCの合計量に対するPUの量の割合が実質的に80~95質量%である第2原料組成物を調製しこれをラジカル重合させるに際し、前記付加重合を特定量のラジカル重合性基モノオール:A2又はラジカル重合性基モノイソシアネート:B2の共存下に行って前記PUの数平均分子量を1000~2000とする。【選択図】なし[Problem] To provide a high-strength and highly water-resistant polyurethane composite material having a crosslinked structure and in which a filler is dispersed in a resin matrix having a polyurethane content of more than 80% by mass in the resin, and a method for producing the same. [Solution] A first raw material composition containing a radically polymerizable diol: A1, a non-polyaddition-type radically polymerizable monomer: C, and a filler: D is mixed with a diisocyanate: B1 to carry out polyaddition of A1 and B1 to form a radically polymerizable polyurethane component: PU, and a second raw material composition containing PU, C, D, and a filler, in which the ratio of the amount of PU to the total amount of PU and C is substantially 80 to 95% by mass is prepared and radically polymerized, and the addition polymerization is carried out in the coexistence of a specific amount of a radically polymerizable monool: A2 or a radically polymerizable monoisocyanate: B2 to set the number average molecular weight of the PU to 1000 to 2000. [Selected Figure] None

Description

本発明は、ポリウレタン系複合材料の製造方法、該製造方法によって得られるポリウレタン系複合材料および歯科切削加工用材料、及び歯科切削加工用材料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyurethane composite material, a polyurethane composite material and a material for dental cutting obtained by the method, and a method for producing a material for dental cutting.

歯科治療において、インレー、アンレー、クラウン、ブリッジ、インプラント上部構造などの歯科用補綴物を作製する一手法として、歯科用CAD/CAMシステムを用いて切削加工する方法がある。歯科用CAD/CAMシステムとは、コンピュータを利用して三次元座標データに基づいて歯科用補綴物の設計を行い、切削加工機などを用いて歯冠修復物を作成するシステムである。切削加工用材料としては、ガラスセラミックス、ジルコニア、チタン、レジンなど様々な材料が用いられる。歯科切削加工用レジン系材料としては、シリカ等の無機充填材、メタクリレートなどの重合性単量体、重合開始剤等を含有する硬化性組成物を用い、これをブロック形状、ディスク形状に硬化させた硬化物が使用されている。切削加工用材料は、コンピュータシステムを活用することにより、従来の歯科用補綴物の作製方法よりも、工程数が短いことに起因する作業性の高さや、硬化体の審美性、ないし強度の観点から関心が高まっている。 In dental treatment, one method for producing dental prostheses such as inlays, onlays, crowns, bridges, and implant superstructures is to use a dental CAD/CAM system for cutting. A dental CAD/CAM system is a system that uses a computer to design dental prostheses based on three-dimensional coordinate data, and creates crown restorations using a cutting machine or the like. Various materials such as glass ceramics, zirconia, titanium, and resin are used as cutting materials. Resin-based materials for dental cutting include hardening compositions containing inorganic fillers such as silica, polymerizable monomers such as methacrylate, and polymerization initiators, which are hardened into block or disk shapes. Cutting materials are attracting attention from the perspective of high workability due to the shorter number of steps compared to conventional methods for producing dental prostheses, as well as the aesthetics and strength of the hardened products.

このような切削加工用材料は、主に歯冠部で適用されており、大臼歯冠やブリッジとして使用される場合、より高強度が求められる。ポリウレタン樹脂は、一般的に高強度を有することが知られており、歯科材料として用いることが検討されている。例えば、特許文献1には、切削加工用材料に好適に使用できるポリウレタン系複合材料として、ポリウレタン樹脂の内部にラジカル重合性基の重合により形成される架橋構造を導入することにより、ポリウレタン樹脂の高強度であるという特徴を生かしつつ、その欠点である耐水性の低さを改善したポリウレタン系複合材料が記載されている。 Such cutting materials are mainly used in the crown area, and higher strength is required when used as molar crowns or bridges. Polyurethane resins are generally known to have high strength, and their use as dental materials is being considered. For example, Patent Document 1 describes a polyurethane composite material that can be suitably used as a cutting material, which takes advantage of the high strength characteristic of polyurethane resin while improving its drawback of low water resistance by introducing a crosslinked structure formed by polymerization of radically polymerizable groups into the polyurethane resin.

すなわち、特許文献1には、原料として、1つ以上のラジカル重合性基を有するジオール化合物(A2);ジイソシアネート化合物(A1);分子内に1つ以上のラジカル重合性基を有し、前記ジオール化合物(A2)および前記ジイソシアネート化合物(A1)の何れとも重付加反応を起こさない重合性単量体(以下、「非重付加性ラジカル重合性単量体」ともいう。)(B);ラジカル重合開始剤(C);及び充填材(D)を含む原料組成物を用い、前記A2とA1を重付加させて1500~5000の分子量のポリウレタン成分(A)を形成した後に該(A)に含まれるラジカル重合性基と前記(B)とを反応させて架橋構造を導入することによって製造されるポリウレタン系複合材料は、全体が均一で強度及び耐水性に優れ、歯科用切削加工用材料に適したものであることが記載されている。 That is, Patent Document 1 describes that a raw material composition containing a diol compound (A2) having one or more radically polymerizable groups; a diisocyanate compound (A1); a polymerizable monomer (B) having one or more radically polymerizable groups in the molecule and not undergoing a polyaddition reaction with either the diol compound (A2) or the diisocyanate compound (A1) (hereinafter also referred to as a "non-polyaddition radically polymerizable monomer"); a radical polymerization initiator (C); and a filler (D) is used, and A2 and A1 are polyadded to form a polyurethane component (A) having a molecular weight of 1500 to 5000, and then the radically polymerizable group contained in (A) is reacted with (B) to introduce a crosslinked structure. The polyurethane composite material is uniform throughout, has excellent strength and water resistance, and is suitable for use as a dental cutting material.

国際公開第2021/153446号パンフレットInternational Publication No. 2021/153446

特許文献1に記載された前記ポリウレタン系複合材料は、上記したような特徴を有する優れたものであるが、その均一性を良好に保つために、樹脂成分中に占めるポリウレタン成分の割合を、80質量%を超えて高くすることができない。具体的には、前記原料組成物中のモノマー成分の合計質量{A2、A1及びBの合計質量}に占めるBの質量の割合(質量%)で定義される「重合性単量体配合比率Rr」を20~80質量%とする必要がある(ポリウレタン成分の割合を表す「100-Rr」は80~20質量%となる)。 The polyurethane composite material described in Patent Document 1 is an excellent material having the above-mentioned characteristics, but in order to maintain good uniformity, the proportion of the polyurethane component in the resin component cannot be increased beyond 80 mass%. Specifically, the "polymerizable monomer blending ratio Rr," defined as the proportion (mass%) of the mass of B in the total mass of the monomer components in the raw material composition {total mass of A2, A1, and B}, must be 20 to 80 mass% ("100-Rr," which represents the proportion of the polyurethane component, is 80 to 20 mass%).

このため、ポリウレタン成分の含有率が80質量%を超える領域について架橋構造導入ポリウレタン系複合材料がどのような特性を有するか、あるいは、特許文献1に記載された前記ポリウレタン系複合材料と同様に全体が均一で強度及び耐水性に優れるという特長を有するのか否かは不明であった。架橋構造導入ポリウレタン系複合材料中のポリウレタン成分の含有率が増加することにより、(ポリウレタン構造に由来する)高強度化が期待できるばかりでなく、仮にポリウレタン成分の含有率が80質量%を超える架橋構造導入ポリウレタン系複合材料が製造できるようになり、均一性や耐水性が良好に保たれるものが確認されれば、特許文献1に記載された前記ポリウレタン系複合材料と同様の特性を有する新たな架橋構造導入ポリウレタン系複合材料が利用可能となる。 For this reason, it was unclear what characteristics a crosslinked polyurethane composite material would have in the region where the polyurethane component content exceeds 80% by mass, or whether it would have the characteristics of being uniform overall and having excellent strength and water resistance, similar to the polyurethane composite material described in Patent Document 1. By increasing the content of the polyurethane component in a crosslinked polyurethane composite material, not only can high strength (derived from the polyurethane structure) be expected, but if it becomes possible to produce a crosslinked polyurethane composite material with a polyurethane component content of more than 80% by mass and it is confirmed that the uniformity and water resistance are well maintained, a new crosslinked polyurethane composite material with similar characteristics to the polyurethane composite material described in Patent Document 1 will be available.

そこで、本発明は、ポリウレタン成分の含有率が80質量%を超える架橋構造導入ポリウレタン系複合材料を製造することができる方法を提供し、延いてはポリウレタン成分の含有率が80質量%を超える架橋構造導入ポリウレタン系複合材料であって、均一で強度及び耐水性に優れる架橋構造導入ポリウレタン系複合材料を提供することを目的とする。 The present invention therefore aims to provide a method for producing a crosslinked polyurethane composite material having a polyurethane component content of more than 80% by mass, and by extension, to provide a crosslinked polyurethane composite material having a polyurethane component content of more than 80% by mass, which is homogeneous, has excellent strength, and is water-resistant.

本発明は、上記課題を解決するものであり、本発明の第一の形態は、ラジカル重合性基を有するジオール化合物からなるラジカル重合性ジオール(A1);ジイソシアネート化合物からなるジイソシアネート(B1);分子内にラジカル重合性基を有する非重付加反応性重合性単量体からなる非重付加性モノマー(C);無機充填材からなるフィラー(D);及び熱ラジカル重合開始剤からなる開始剤(E);並びにラジカル重合性基を有するモノオール化合物からなるラジカル重合性モノオール(A2)、又はラジカル重合性基を有するモノイソシアネート化合物からなるラジカル重合性モノイソシアネート(B2);を原料として用いて、架橋構造を有するポリウレタン系樹脂からなるマトリックス中に充填材が分散したポリウレタン系複合材料を製造する方法であって、
前記ラジカル重合性ジオール(A1)、前記非重付加性モノマー(C)、前記フィラー(D)を含む第1原料組成物を調製する第1原料組成物調製工程、
前記第1原料組成物と前記ジイソシアネート(B1)とを混合して重付加反応させることにより、ラジカル重合性基を有するポリウレタン成分からなるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成させて、該ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)、前記非重付加性モノマー(C)、前記フィラー(D)及び前記開始剤(E)を含む第2原料組成物を調製する第2原料組成物調製工程、
前記第2原料組成物を加熱してラジカル重合を行うことにより前記ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を架橋して前記ポリウレタン系複合材料を得る重合・硬化工程、を含み、
前記第2原料組成物調製工程では、
前記重付加反応を、
(1)前記ラジカル重合性ジオール(A1)1モルに対して0.2~0.7モルの前記ラジカル重合性モノオール(A2)の共存下に、前記ラジカル重合性モノオール(A2)と前記ラジカル重合性ジオール(A1)が有する水酸基の総モル数:TOHに対する前記ジイソシアネート(B1)が有するイソシアネート基の総モル数:TNCOの比:TNCO/TOHが0.9~1.1となるようにして行うか、又は
(2)前記ジイソシアネート(B1)1モルに対して0.2~0.7モルの前記ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)の共存下に、前記ラジカル重合性ジオール(A1)が有する水酸基の総モル数をTOHに対する前記ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)と前記ジイソシアネート(B1)が有するイソシアネート基の総モル数:TNCOの比:TNCO/TOHが0.9~1.1となるようにして行う、
ことによって、数平均分子量が1000~2000である前記ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成し、
前記第1原料組成物調製工程及び前記第2原料組成物調製工程では、前記第2原料組成物に含まれる前記非重付加性モノマー(C)の含有量が、前記重付加反応に用いた原料ベースの量で表される前記原料(A1)、(B1)、(C)及び(A2)又は(B2)の総質量の5質量%以上20質量%未満となるように、前記第1原料組成物及び前記第2原料組成物の調製を行う、
ことを特徴とする、前記ポリウレタン系複合材料の製造方法である。
The present invention is to solve the above-mentioned problems, and a first aspect of the present invention is a method for producing a polyurethane-based composite material in which a filler is dispersed in a matrix made of a polyurethane-based resin having a crosslinked structure, using as raw materials a radically polymerizable diol (A1) made of a diol compound having a radically polymerizable group; a diisocyanate (B1) made of a diisocyanate compound; a non-polyaddition monomer (C) made of a non-polyaddition-reactive polymerizable monomer having a radically polymerizable group in the molecule; a filler (D) made of an inorganic filler; and an initiator (E) made of a thermal radical polymerization initiator; and a radically polymerizable monool (A2) made of a monool compound having a radically polymerizable group, or a radically polymerizable monoisocyanate (B2) made of a monoisocyanate compound having a radically polymerizable group,
a first raw material composition preparation step of preparing a first raw material composition containing the radical polymerizable diol (A1), the non-polyaddition monomer (C), and the filler (D);
a second raw material composition preparation step of mixing the first raw material composition with the diisocyanate (B1) and subjecting them to a polyaddition reaction to form a radically polymerizable polyurethane component (PU) composed of a polyurethane component having a radically polymerizable group, and preparing a second raw material composition containing the radically polymerizable polyurethane component (PU), the non-polyaddition monomer (C), the filler (D) and the initiator (E);
a polymerization/curing step of heating the second raw material composition to carry out radical polymerization to crosslink the radically polymerizable polyurethane component (PU) to obtain the polyurethane composite material,
In the second raw material composition preparation step,
The polyaddition reaction is
(1) in the presence of 0.2 to 0.7 mol of the radically polymerizable monol (A2) relative to 1 mol of the radically polymerizable diol (A1), such that the ratio of the total number of moles of the isocyanate groups of the diisocyanate (B1) to the total number of moles of the hydroxyl groups of the radically polymerizable monol (A2) and the radically polymerizable diol (A1): TOH : T NCO / T OH is 0.9 to 1.1, or (2) in the presence of 0.2 to 0.7 mol of the radically polymerizable monoisocyanate (B2) relative to 1 mol of the diisocyanate (B1), such that the ratio of the total number of moles of the hydroxyl groups of the radically polymerizable diol (A1) to the total number of moles of the isocyanate groups of the radically polymerizable monoisocyanate (B2) and the diisocyanate (B1): T NCO / T The OH is adjusted to 0.9 to 1.1.
thereby forming the radically polymerizable polyurethane component (PU) having a number average molecular weight of 1000 to 2000,
In the first raw material composition preparation step and the second raw material composition preparation step, the first raw material composition and the second raw material composition are prepared so that the content of the non-polyaddition monomer (C) contained in the second raw material composition is 5 mass% or more and less than 20 mass% of the total mass of the raw materials (A1), (B1), (C), and (A2) or (B2) expressed in terms of the amount of raw materials used in the polyaddition reaction.
The method for producing the polyurethane composite material is characterized in that:

上記形態の製造方法(以下、「本発明の製造方法」ともいう。)においては、(1)前記第1原料組成物調製工程において、前記ラジカル重合性モノオール(A2)を更に含む、第1原料組成物を調製し、前記第2原料組成物調製工程における前記重付加反応を、当該ラジカル重合性モノオール(A2)の共存下に行うか、又は(2)前記第1原料組成物調製工程において、前記ラジカル重合性モノオール(A2)を含まない第1原料組成物を調製し、前記ジイソシアネート(B1)と共に前記ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)を前記第1原料組成物と混合することによって、前記第2原料組成物調製工程における前記重付加反応を、前記ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)の共存下に行う、ことが好ましい。 In the above-mentioned manufacturing method (hereinafter also referred to as the "manufacturing method of the present invention"), it is preferable to: (1) prepare a first raw material composition further containing the radical polymerizable monool (A2) in the first raw material composition preparation step, and perform the polyaddition reaction in the second raw material composition preparation step in the presence of the radical polymerizable monool (A2); or (2) prepare a first raw material composition not containing the radical polymerizable monool (A2) in the first raw material composition preparation step, and mix the radical polymerizable monoisocyanate (B2) with the first raw material composition together with the diisocyanate (B1), thereby performing the polyaddition reaction in the second raw material composition preparation step in the presence of the radical polymerizable monoisocyanate (B2).

また、前記ラジカル重合性ジオール化合物(A1)が、分子内に含まれる2つのヒドロキシル基間に介在する2価の有機残基における主鎖を構成する原子の数が2~4であるジオール化合物であることが好ましい。 The radically polymerizable diol compound (A1) is preferably a diol compound in which the number of atoms constituting the main chain in the divalent organic residue interposed between the two hydroxyl groups contained in the molecule is 2 to 4.

本発明の第二の形態は、本発明の製造方法によって得られる、架橋構造を有するポリウレタン系樹脂からなるマトリックス中に充填材が分散したポリウレタン系複合材料(以下、「本発明のポリウレタン系複合材料」ともいう。)である。 The second aspect of the present invention is a polyurethane composite material (hereinafter also referred to as the "polyurethane composite material of the present invention") obtained by the manufacturing method of the present invention, in which a filler is dispersed in a matrix made of a polyurethane resin having a crosslinked structure.

本発明の第三の形態は、架橋構造を有するポリウレタン系樹脂からなるマトリックス中に充填材が分散したポリウレタン系複合材料の成形体からなる歯科切削加工用材料を製造する方法であって、本発明の製造方法を含み、前記重合・硬化工程を成形型内で行うことを特徴とする前記歯科切削加工用材料の製造方法である。 The third aspect of the present invention is a method for producing a material for dental cutting comprising a molded body of a polyurethane composite material in which a filler is dispersed in a matrix made of a polyurethane resin having a crosslinked structure, the method including the production method of the present invention, and characterized in that the polymerization and curing steps are carried out in a mold.

本発明によれば、均一で、強度、耐水性に優れた、歯科切削加工用材料として好適に使用することができるポリウレタン系複合材料を得ることができる。また、本発明の製造方法によれば、上記のような特徴を有する本発明のポリウレタン系複合材料を製造することができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a polyurethane composite material that is uniform, has excellent strength and water resistance, and can be suitably used as a material for dental cutting. Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture the polyurethane composite material of the present invention having the above-mentioned characteristics.

本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を行った結果、架橋構造導入ポリウレタン系複合材料の製造方法を改良し、具体的には下記製造方法(以下「既提案製法」ともいう。)を採用することで、ポリウレタン成分の含有率が80質量%を超えるポリウレタン樹脂マトリックス中に充填材が分散したポリウレタン系複合材料であって、均一で強度及び耐水性に優れる新規な架橋構造導入ポリウレタン系複合材料(以下、「既提案複合材料」ともいう。)を得ることに成功し、その製造方法(以下、「既提案製法」ともいう。)と共に既に報告している(特願2021-191505)。 As a result of investigations to solve the above problems, the present inventors improved the manufacturing method of a crosslinked polyurethane composite material, specifically by adopting the manufacturing method described below (hereinafter also referred to as the "proposed manufacturing method"), they succeeded in obtaining a new crosslinked polyurethane composite material (hereinafter also referred to as the "proposed composite material") that is a polyurethane composite material in which a filler is dispersed in a polyurethane resin matrix having a polyurethane component content of more than 80 mass%, and that is uniform and has excellent strength and water resistance, and have already reported the manufacturing method thereof (hereinafter also referred to as the "proposed manufacturing method") (Patent Application No. 2021-191505).

すなわち、
「ポリウレタン系樹脂からなるマトリックス中に充填材が分散したポリウレタン系複合材料であって、前記ポリウレタン系樹脂は、数平均分子量が1500~5000であり、且つ、ラジカル重合性基を有するポリウレタン成分の前記ラジカル重合性基とラジカル重合性単量体とがラジカル重合することにより形成された架橋構造を有し、前記ポリウレタン系樹脂に占める前記ポリウレタン成分の割合が80質量%を超え95質量%以下である、ことを特徴とする前記ポリウレタン系複合材料」(既提案複合材料)及び
当該ポリウレタン系複合材料からなる成形体を製造する方法であって、「1つ以上のラジカル重合性基を有するジオール化合物;分子内に1つ以上のラジカル重合性基を有し、前記ジオール化合物およびジイソシアネート化合物の何れとも重付加反応を起こさない重合性単量体;10時間半減期温度:T10が60℃以上である熱ラジカル重合開始剤;及び充填材を含む第1原料組成物を調製する第1原料組成物調製工程;前記第1原料組成物とジイソシアネート化合物とを混合して前記ジオール化合物と該ジイソシアネート化合物とを重付加反応させることにより、数平均分子量が1500~5000であり、かつ、ラジカル重合性基を有するポリウレタン成分を形成させて、該ポリウレタン成分、前記重合性単量体;熱ラジカル重合開始剤;及び充填材を含み、未反応の前記ジオール化合物及び/又は未反応の前記ジイソシアネート化合物を含んでいてもよい第2原料組成物を調製する第2原料組成物調製工程;前記第2原料組成物の温度を40℃以上で且つ前記熱ラジカル重合開始剤のT10よりも15℃低い温度以下の温度に保持した状態で、モールド内に充填した後に、前記熱ラジカル重合開始剤のT10よりも10℃低い温度~T10よりも25℃高い温度に加熱してラジカル重合を行うことによりポリウレタン系複合材料成形体を得る成型工程;を含み、前記第2原料組成物に含まれる前記各成分の含有量(質量部)を、夫々、前記ポリウレタン成分の含有量:Ar、前記重合性単量体の含有量:Br、前記ジオール化合物の含有量:a1r及び前記ジイソシアネート化合物の含有量:a2rとしたときに、
式:Rr=100×Br/〔a1r+a2r+Ar+Br〕
で定義される重合性単量体配合比率Rrを5質量%以上20質量%未満とする、ことを特徴とする、ポリウレタン系複合材料成形体の製造方法」(既提案製法)
を提案している。
That is,
"A polyurethane composite material in which a filler is dispersed in a matrix made of a polyurethane resin, the polyurethane resin having a number average molecular weight of 1500 to 5000, and having a crosslinked structure formed by radical polymerization of a radical polymerizable group of a polyurethane component having a radical polymerizable group and a radical polymerizable monomer, the polyurethane component occupying a proportion of more than 80 mass% and not more than 95 mass% of the polyurethane resin" (already proposed composite material) and a method for producing a molded article made of the polyurethane composite material, comprising: "a diol compound having one or more radical polymerizable groups; a polymerizable monomer having one or more radical polymerizable groups in the molecule and not undergoing a polyaddition reaction with either the diol compound or the diisocyanate compound; a 10-hour half-life temperature: T a first raw material composition preparation step of preparing a first raw material composition comprising a thermal radical polymerization initiator having a T10 of 60° C. or higher; and a filler; a second raw material composition preparation step of mixing the first raw material composition with a diisocyanate compound to polyaddition-react the diol compound with the diisocyanate compound to form a polyurethane component having a number average molecular weight of 1500 to 5000 and having a radically polymerizable group, thereby preparing a second raw material composition comprising the polyurethane component, the polymerizable monomer, the thermal radical polymerization initiator, and a filler, and which may also contain unreacted diol compound and/or unreacted diisocyanate compound; a second raw material composition preparation step of filling the second raw material composition into a mold while maintaining the temperature of the second raw material composition at 40° C. or higher and at a temperature not higher than a temperature 15° C. lower than the T10 of the thermal radical polymerization initiator, and then heating the second raw material composition at a temperature 10° C. lower than the T10 of the thermal radical polymerization initiator to a temperature a molding process for obtaining a polyurethane composite material molded body by heating the polyurethane composite material molded body to a temperature 25° C. higher than 10 and carrying out radical polymerization; and
Formula: Rr = 100 x Br / [a1r + a2r + Ar + Br]
A method for producing a polyurethane composite molded body, characterized in that the polymerizable monomer blend ratio Rr defined by is 5 mass% or more and less than 20 mass% (already proposed manufacturing method)
is proposed.

なお、上記既提案製法の成型工程で第2原料組成物を40℃以上に加熱するのは、均一な流動性ペースト状としてモールド内に充填し易くするためであり、加熱中に予期せぬラジカル重合の進行を防ぐためにT10が60℃以上の熱重合開始剤を使用することが必要となっている。生産効率の観点および熱重合開始剤に関する制約をなくすという観点からは、このような加熱工程は含まない方が好ましいが、上記ポリウレタン成分の分子量が2000を越えるような場合には、常温での第2原料組成物の流動性が低く、モールド内への充填が非常に困難である。 The reason why the second raw material composition is heated to 40° C. or higher in the molding step of the above-mentioned proposed manufacturing method is to make it easier to fill the mold in the form of a uniform fluid paste, and it is necessary to use a thermal polymerization initiator having a T10 of 60° C. or higher in order to prevent the progress of unexpected radical polymerization during heating. From the viewpoint of production efficiency and from the viewpoint of removing restrictions on the thermal polymerization initiator, it is preferable not to include such a heating step, but when the molecular weight of the polyurethane component exceeds 2000, the fluidity of the second raw material composition at room temperature is low and it is very difficult to fill the mold.

本発明者らは、前記ラジカル重合性ポリウレタン成分を調製する際に前記ジイソシアネート化合物を減量することにより、得られるポリウレタン成分を低分子量化して第2原料組成物の流動性を高めれば、ポリウレタン成分の割合が80質量%を超える場合でも常温でモールド充填が容易に行えるのではないかと考え、試みたところ、流動性に関しては所期の効果を得ることができた。しかし、重合硬化後に得られた成形体の耐水性が大きく低下することが判明した。本発明の製造方法は、このような課題を解決するものである。また、該製造方法によって得られる本発明のポリウレタン系複合材料は、既提案複合材料と同様にマトリックスとなるポリウレタン系樹脂に占めるポリウレタン成分の割合が80質量%を超え均一で強度及び耐水性に優れるという特徴を有する(既提案複合材料とは異なる構造の)新規な架橋構造導入ポリウレタン系複合材料である。 The inventors of the present invention thought that if the amount of the diisocyanate compound was reduced when preparing the radically polymerizable polyurethane component, the resulting polyurethane component would have a low molecular weight, and the fluidity of the second raw material composition would be increased, so that mold filling would be easily performed at room temperature even if the proportion of the polyurethane component exceeded 80% by mass. When they tried this, they were able to obtain the desired effect in terms of fluidity. However, it was found that the water resistance of the molded body obtained after polymerization and curing was greatly reduced. The manufacturing method of the present invention solves such problems. In addition, the polyurethane-based composite material of the present invention obtained by this manufacturing method is a new crosslinked polyurethane-based composite material (with a structure different from that of the previously proposed composite material) that has the characteristics of being uniform, having excellent strength and water resistance, and having a proportion of the polyurethane component in the polyurethane-based resin that serves as the matrix exceeding 80% by mass, just like the previously proposed composite material.

なお、本発明のポリウレタン系複合材料の構造(特に架橋の状態)を分析等によって特定することは極めて困難であり、分析が可能であったとしても長時間を要する。このような理由から、本発明のポリウレタン系複合材料については製造方法(使用する原料、組成、反応等)で特定を行っている。 It is extremely difficult to identify the structure (particularly the state of crosslinking) of the polyurethane composite material of the present invention by analysis, etc., and even if analysis were possible, it would take a long time. For this reason, the polyurethane composite material of the present invention is identified by the manufacturing method (raw materials used, composition, reactions, etc.).

以下に本発明の製造方法について詳しく説明する。なお、本願明細書においては特に断らない限り、数値x及びyを用いた「x~y」という表記は「x以上y以下」を意味するものとする。かかる表記において数値yのみに単位を付した場合には、当該単位が数値xにも適用されるものとする。また、本願明細書において、「(メタ)アクリル」との用語は「アクリル」及び「メタクリル」の両者を意味する。 The manufacturing method of the present invention will be described in detail below. In this specification, unless otherwise specified, the notation "x to y" using the numerical values x and y means "greater than or equal to x and less than or equal to y." In such notations, when a unit is added only to the numerical value y, the unit is also applied to the numerical value x. In addition, in this specification, the term "(meth)acrylic" means both "acrylic" and "methacrylic."

1.本発明の製造方法
本発明の製造方法では、以下に示す化合物及び材料を原料として使用して、架橋構造を有するポリウレタン系樹脂からなるマトリックス中に充填材が分散したポリウレタン系複合材料を製造する。なお、本発明では表現の簡素化のため、各化合物等をその略称(下記の化合物等の記載において、「:」の右側に記された表記)又は略号(略称後の括弧内の標記)で表すようにしている。
・ラジカル重合性基を有するジオール化合物:ラジカル重合性ジオール(A1)、
・ジイソシアネート化合物:ジイソシアネート(B1)、
・分子内にラジカル重合性基を有する非重付加反応性重合性単量体:非重付加性モノマー(C)、
・無機充填材:フィラー(D)、
・熱ラジカル重合開始剤:開始剤(E)、並びに
・ラジカル重合性基を有するモノオール化合物:ラジカル重合性モノオール(A2)、又は
・ラジカル重合性基を有するモノイソシアネート化合物:ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)
そして、本発明の製造方法は、下記「第1原料組成物調製工程」、「第2原料組成物調製工程」及び「重合・硬化工程」を含む。
1. Manufacturing method of the present invention In the manufacturing method of the present invention, a polyurethane composite material in which a filler is dispersed in a matrix made of a polyurethane resin having a crosslinked structure is manufactured using the compounds and materials shown below as raw materials. Note that, in the present invention, for the sake of simplicity, each compound is represented by its abbreviation (the notation written to the right of ":" in the description of the compounds below) or abbreviation (the notation in parentheses following the abbreviation).
Diol compound having a radical polymerizable group: radical polymerizable diol (A1),
Diisocyanate compound: diisocyanate (B1),
Non-polyaddition reactive polymerizable monomer having a radical polymerizable group in the molecule: non-polyaddition monomer (C),
Inorganic filler: filler (D),
Thermal radical polymerization initiator: initiator (E), and Monool compound having a radical polymerizable group: radical polymerizable monool (A2), or Monoisocyanate compound having a radical polymerizable group: radical polymerizable monoisocyanate (B2)
The production method of the present invention includes the following "first raw material composition preparation step", "second raw material composition preparation step", and "polymerization and curing step".

<第1原料組成物調製工程>
ラジカル重合性ジオール(A1)、非重付加性モノマー(C)、フィラー(D)を含む第1原料組成物を調製する工程。
<First raw material composition preparation step>
A step of preparing a first raw material composition containing a radical polymerizable diol (A1), a non-polyaddition monomer (C), and a filler (D).

<第2原料組成物調製工程>
前記第1原料組成物と前記ジイソシアネート(B1)とを混合して重付加反応させることにより、ラジカル重合性基を有するポリウレタン成分であるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成させて、該ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)、前記非重付加性モノマー(C)、前記フィラー(D)及び前記開始剤(E)を含む第2原料組成物を調製する工程。
<Second raw material composition preparation step>
a step of mixing the first raw material composition with the diisocyanate (B1) and carrying out a polyaddition reaction to form a radically polymerizable polyurethane component (PU), which is a polyurethane component having a radically polymerizable group, and preparing a second raw material composition containing the radically polymerizable polyurethane component (PU), the non-polyaddition monomer (C), the filler (D), and the initiator (E).

<重合・硬化工程>
前記第2原料組成物を加熱してラジカル重合を行うことによりラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を架橋して前記ポリウレタン系複合材料を得る工程。
<Polymerization and curing process>
a step of heating the second raw material composition to carry out radical polymerization to crosslink the radically polymerizable polyurethane component (PU) to obtain the polyurethane composite material;

そして、本発明の製造方法では、前記第2原料組成物調製工程における前記重付加反応を、下記(1)又は(2)の条件を満足するようにして行うことによって、数平均分子量が1000~2000である前記ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成する。
(1) 前記ラジカル重合性ジオール(A1)1モルに対して0.2~0.7モルの前記ラジカル重合性モノオール(A2)の共存下に、前記ラジカル重合性モノオール(A2)と前記ラジカル重合性ジオール(A1)が有する水酸基の総モル数:TOHに対する前記ジイソシアネート(B1)が有するイソシアネート基の総モル数:TNCOの比:TNCO/TOHが0.9~1.1となるようにする。
(2)前記ジイソシアネート(B1)に対して0.2~0.7モルの前記ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)の共存下に、前記ラジカル重合性ジオール(A1)が有する水酸基の総モル数をTOHに対する前記ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)と前記ジイソシアネート(B1)が有するイソシアネート基の総モル数:TNCOの比:TNCO/TOHが0.9~1.1となるようにする。
In the production method of the present invention, the polyaddition reaction in the second raw material composition preparation step is carried out so as to satisfy the following condition (1) or (2), thereby forming the radically polymerizable polyurethane component (PU) having a number average molecular weight of 1,000 to 2,000:
(1) In the coexistence of 0.2 to 0.7 moles of the radically polymerizable monol (A2) per mole of the radically polymerizable diol (A1), the ratio of the total moles of the isocyanate groups in the diisocyanate (B1) (T NCO ) to the total moles of the hydroxyl groups in the radically polymerizable monol (A2) and the radically polymerizable diol (A1) (T OH ) (T NCO /T OH) is 0.9 to 1.1.
(2) In the coexistence of 0.2 to 0.7 mol of the radically polymerizable monoisocyanate (B2) relative to the diisocyanate (B1), the total molar number of hydroxyl groups in the radically polymerizable diol (A1) is adjusted so that the ratio of the total molar number of isocyanate groups in the radically polymerizable monoisocyanate (B2) and the diisocyanate (B1) to TOH: T NCO / T OH is 0.9 to 1.1.

さらに、本発明の製造方法では、前記第1原料組成物調製工程及び前記第1原料組成物調製工程において、前記第2原料組成物に含まれる前記非重付加性モノマー(C)の含有量が、前記重付加反応に用いた原料ベースの量で表される前記原料(A1)、(B1)、(C)及び(A2)又は(B2)の総質量の5質量%以上20質量%未満となるように、前記第1原料組成物及び前記第2原料組成物の調製を行う。 Furthermore, in the manufacturing method of the present invention, in the first raw material composition preparation step and the second raw material composition preparation step, the first raw material composition and the second raw material composition are prepared so that the content of the non-polyaddition monomer (C) contained in the second raw material composition is 5% by mass or more and less than 20% by mass of the total mass of the raw materials (A1), (B1), (C), and (A2) or (B2) expressed as the amount on a raw material basis used in the polyaddition reaction.

こうすることにより、前記第2原料組成物を常温で容易にモールド充填できるような流動性を有するようにすることが可能となり、均一で強度及び耐水性に優れる本発明のポリウレタン系複合材料を効率的に製造することが可能となる。 This makes it possible to give the second raw material composition fluidity that allows it to be easily filled into a mold at room temperature, making it possible to efficiently produce the polyurethane composite material of the present invention that is uniform and has excellent strength and water resistance.

以下に、本発明の製造方法について、使用する上記した化合物及び材料について説明した上で、各工程について詳しく説明する。 The manufacturing method of the present invention will be described below in detail with reference to the above-mentioned compounds and materials used, and each step will be described in detail.

1-1.原料化合物等について
<ラジカル重合性基を有するジオール化合物:ラジカル重合性ジオール(A1)>
ラジカル重合性基を有するジオール化合物:ラジカル重合性ジオール(A1)は、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成するための原料となる化合物である。そして、ラジカル重合性ジオール(A1)が有する2つのヒドロキシル基(-OH基)と、ジイソシアネート(B1)の2つのイソシアネート基と、が重付加反応を起こすことにより、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の主鎖部分が形成される。
1-1. Raw material compounds, etc. <Diol compound having a radically polymerizable group: radically polymerizable diol (A1)>
Diol compound having a radical polymerizable group: The radical polymerizable diol (A1) is a compound that serves as a raw material for forming the radical polymerizable polyurethane component (PU). The two hydroxyl groups (-OH groups) of the radical polymerizable diol (A1) and the two isocyanate groups of the diisocyanate (B1) undergo a polyaddition reaction to form the main chain portion of the radical polymerizable polyurethane component (PU).

ラジカル重合性ジオール(A1)としては、分子内に少なくとも1つのラジカル重合性基を有し、かつ、2個のヒドロキシル基を有する化合物が使用できる。ここで、ラジカル重合性基とは、ラジカルを発生させる開始剤により反応し、重合する官能基を意味し、具体的には、ビニル基、(メタ)アクリレート基、及び、スチリル基等のラジカル重合性炭素-炭素二重結合を有する基を意味する。ラジカル重合性基としては、(メタ)アクリレート基が特に好ましい。ラジカル重合性ジオール(A1)において、2個のヒドロキシル基とラジカル重合性基とが結合する有機残基は、炭化水素基であることが好ましい。 As the radically polymerizable diol (A1), a compound having at least one radically polymerizable group and two hydroxyl groups in the molecule can be used. Here, the radically polymerizable group means a functional group that reacts with an initiator that generates radicals and polymerizes, specifically, a group having a radically polymerizable carbon-carbon double bond such as a vinyl group, a (meth)acrylate group, or a styryl group. As the radically polymerizable group, a (meth)acrylate group is particularly preferred. In the radically polymerizable diol (A1), the organic residue to which the two hydroxyl groups and the radically polymerizable group are bonded is preferably a hydrocarbon group.

ラジカル重合性ジオール(A1)がラジカル重合性基を有することによって重付加反応により形成されるポリウレタン分子の主鎖にラジカル重合性基が導入される。また、成形工程におけるラジカル重合の際にラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の分子内のラジカル重合性基同士、あるいは、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の分子内のラジカル重合性基と非重付加性モノマー(C)のラジカル重合性基と、が反応して結合を形成することにより架橋が形成される。これにより、硬化体であるポリウレタン系材料の耐水性が向上する。 The radically polymerizable diol (A1) has a radically polymerizable group, which introduces the radically polymerizable group into the main chain of the polyurethane molecule formed by the polyaddition reaction. In addition, during the radical polymerization in the molding process, the radically polymerizable groups in the molecule of the radically polymerizable polyurethane component (PU) react with each other, or with the radically polymerizable group in the molecule of the radically polymerizable polyurethane component (PU) and the radically polymerizable group of the non-polyaddition monomer (C) to form bonds, thereby forming crosslinks. This improves the water resistance of the polyurethane material, which is the cured product.

生成物であるポリウレタン系材料の強度及び耐水性の観点から、ラジカル重合性ジオール(A1)の分子内に含まれるラジカル重合性基の数は、1~4であることが好ましく、特に1~2であることが好ましい。ラジカル重合性基の数を4以下とした場合には、ラジカル重合反応時に形成される硬化体の収縮を抑制することがより容易となる。 From the viewpoint of the strength and water resistance of the polyurethane material product, the number of radically polymerizable groups contained in the molecule of the radically polymerizable diol (A1) is preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 2. When the number of radically polymerizable groups is 4 or less, it becomes easier to suppress the shrinkage of the cured body formed during the radical polymerization reaction.

また、ラジカル重合性ジオール(A1)の分子内に含まれる2つのヒドロキシル基間に介在する2価の有機残基における主鎖を構成する原子の数(以下、「OH間距離」と称す場合がある)は、2~4であることが好ましい。ラジカル重合性ジオール(A1)のOH間距離を上記範囲内とすることにより、重付加反応により得られるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の分子中にラジカル重合性基及びウレタン結合を高密度に導入することができ、ポリウレタン系複合材料の強度を高めることができる。 The number of atoms constituting the main chain in the divalent organic residue between the two hydroxyl groups contained in the molecule of the radically polymerizable diol (A1) (hereinafter sometimes referred to as the "OH distance") is preferably 2 to 4. By setting the OH distance of the radically polymerizable diol (A1) within the above range, radically polymerizable groups and urethane bonds can be introduced at a high density into the molecule of the radically polymerizable polyurethane component (PU) obtained by the polyaddition reaction, and the strength of the polyurethane composite material can be increased.

なお、2種類以上のラジカル重合性ジオール(A1)を用いる場合、OH間距離は、2種類以上のラジカル重合性ジオール(A1)の平均値として計算された値を意味する。ここで、OH間距離の平均値は、2以上の整数であるn種類のラジカル重合性ジオール(A1)を用いる場合には、各ラジカル重合性ジオールのOH間距離:Dxに、ラジカル重合性ジオールの総モル数に占める各ラジカル重合性ジオールのモル数として定義される各ラジカル重合性ジオールのモル分率(モル/モル):Mxを乗じた積の総和として計算される値を意味する。 When two or more types of radically polymerizable diols (A1) are used, the OH distance refers to a value calculated as the average value of two or more types of radically polymerizable diols (A1). Here, when n types of radically polymerizable diols (A1), where n is an integer of 2 or more, are used, the average OH distance refers to a value calculated as the sum of the products obtained by multiplying the OH distance: Dx of each radically polymerizable diol by the mole fraction (mol/mol): Mx of each radically polymerizable diol, which is defined as the number of moles of each radically polymerizable diol in the total number of moles of radically polymerizable diols.

また、重付加時の反応性の観点から、ラジカル重合性ジオール(A1)は1~2級のヒドロキシ基を有する。特に、1級と2級のヒドロキシ基の両方を有することが好ましい。前記条件を満たすラジカル重合性ジオール(A1)を用いることで、ラジカル重合性モノオール(A2)を添加した際に、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の数平均分子量を1000~2000に調整しやすく、かつ、得られる成形体の高い曲げ強さ及び耐水性を維持しやすくなる。 In addition, from the viewpoint of reactivity during polyaddition, the radically polymerizable diol (A1) has primary or secondary hydroxyl groups. In particular, it is preferable that the radically polymerizable diol (A1) has both primary and secondary hydroxyl groups. By using a radically polymerizable diol (A1) that satisfies the above conditions, it becomes easier to adjust the number average molecular weight of the radically polymerizable polyurethane component (PU) to 1000 to 2000 when the radically polymerizable monol (A2) is added, and it becomes easier to maintain high bending strength and water resistance of the obtained molded body.

ラジカル重合性ジオール(A1)として好適に使用される化合物としては、たとえば、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、エリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルの酸((メタ)アクリル酸やビニル安息香酸)開環物等を挙げることができる。これらは、単独で、又は異なる種類のものを混合して使用することができる。 Examples of compounds suitable for use as the radically polymerizable diol (A1) include trimethylolpropane mono(meth)acrylate, glycerol mono(meth)acrylate, erythritol di(meth)acrylate, pentaerythritol di(meth)acrylate, and ring-opened products of ethylene glycol diglycidyl ether with acids ((meth)acrylic acid or vinylbenzoic acid). These can be used alone or in combination with different types.

<ジイソシアネート化合物:ジイソシアネート(B1)>
ジイソシアネート(B1)は、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成するためのポリウレタン前駆体成分であり、1分子中に2個のイソシアネート基(-N=C=O基)を有する化合物が特に限定されず使用できる。なお、2個のイソシアネート基が結合する(2価の)有機残基は、ラジカル重合性基を有している必要はない。当該有機残基としては、炭化水素基における少なくとも1つの水素原子が、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子からなる群より選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子で置換されてもよい2価の炭化水素基であることが好ましく、少なくとも1つの水素原子が上記ヘテロ原子で置換されていてもよい(置換)アルキル基を置換基として有していてもよい脂環式構造または芳香族環を有する2価の炭化水素基であることが好ましい。
<Diisocyanate Compound: Diisocyanate (B1)>
Diisocyanate (B1) is a polyurethane precursor component for forming a radically polymerizable polyurethane component (PU), and any compound having two isocyanate groups (-N=C=O groups) in one molecule can be used without any particular limitation. The (divalent) organic residue to which the two isocyanate groups are bonded does not need to have a radically polymerizable group. The organic residue is preferably a divalent hydrocarbon group in which at least one hydrogen atom in the hydrocarbon group may be substituted with at least one heteroatom selected from the group consisting of oxygen atoms, nitrogen atoms, and sulfur atoms, and is preferably a divalent hydrocarbon group having an alicyclic structure or an aromatic ring which may have as a substituent a (substituted) alkyl group in which at least one hydrogen atom may be substituted with the heteroatom.

ジイソシアネート(B1)として好適に使用される化合物としては、たとえば、1,3-ビス(2-イソシアナト-2-プロピル)ベンゼン、2,2-ビス(4-イソシアナトフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、4,4‘-ジイソシアン酸メチレンジフェニル、3,3’-ジクロロ-4,4‘-ジイソシアナトビフェニル、4,4’-ジイソシアナト-3,3‘-ジメチルビフェニル、ジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアナート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアナート、ノルボルナンジイソシアネート、ジイソシアン酸イソホロン、1,5-ジイソシアナトナフタレン、ジイソシアン酸1,3-フェニレン、トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、トリレン-2,4-ジイソシアナート、トリレン-2,6-ジイソシアナート、m-キシリレンジイソシアナートなどを挙げることができる。 Examples of compounds that can be suitably used as diisocyanate (B1) include 1,3-bis(2-isocyanato-2-propyl)benzene, 2,2-bis(4-isocyanatophenyl)hexafluoropropane, 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, 4,4'-methylenediphenyldiisocyanate, 3,3'-dichloro-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 4,4'-diisocyanato-3,3'-dimethylbiphenyl, and dicyclohexyl. Examples include diisocyanate such as dihexylmethane 4,4'-diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, norbornane diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,5-diisocyanatonaphthalene, 1,3-phenylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, tolylene-2,4-diisocyanate, tolylene-2,6-diisocyanate, and m-xylylene diisocyanate.

これらの中でも、ジイソシアネート(B1)としては、得られる第2原料組成物の流動性と得られるポリウレタン系複合材料の強度との観点から分子内にフェニル基を有することが好ましい。 Among these, it is preferable for the diisocyanate (B1) to have a phenyl group in the molecule from the viewpoints of the fluidity of the resulting second raw material composition and the strength of the resulting polyurethane composite material.

<ラジカル重合性基を有するモノオール化合物:ラジカル重合性モノオール(A2)>
ラジカル重合性モノオール(A2)は、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成するための原料となる化合物であり、前記重付加の際に共存することによりラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の末端部を形成する。ラジカル重合性モノオール(A2)としては、分子内に少なくとも1つのラジカル重合性基を有し、かつ、1個のヒドロキシル基を有する化合物が特に制限なく使用できる。ラジカル重合性モノオール(A2)のラジカル重合性基は、ラジカル重合性ジオール(A1)が有するラジカル重合性基と同様の基が利用できる。ラジカル重合性モノオール(A2)において、1個のヒドロキシル基とラジカル重合性基とが結合する有機残基は炭化水素基であることが好ましい。
生成物であるポリウレタン系材料の強度及び耐水性の観点から、ラジカル重合性モノオール(A2)の分子内に含まれるラジカル重合性基の数は、1~4であることが好ましく、特に1~2であることが好ましい。重付加時の反応性、及び、分子量低減効果の観点から、ラジカル重合性モノオール化合物(A2)は、イソシアネート基との反応性が高い1~2級のヒドロキシ基を有する。特に、より分子量低減効果に優れる1級のヒドロキシ基を有することが好ましい。ラジカル重合性モノオール(A2)として好適に使用される化合物としては、たとえば、エチレングリコール(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、2-アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシエチル-フタル酸などを挙げることができる。ラジカル重合性モノオール(A2)は単独で用いても、2種以上を混合して使用してもよい。
<Monool Compound Having Radically Polymerizable Group: Radically Polymerizable Monool (A2)>
The radical polymerizable monool (A2) is a compound that is a raw material for forming the radical polymerizable polyurethane component (PU), and forms the terminal portion of the radical polymerizable polyurethane component (PU) by coexisting during the polyaddition. As the radical polymerizable monool (A2), a compound having at least one radical polymerizable group and one hydroxyl group in the molecule can be used without any particular limitation. The radical polymerizable group of the radical polymerizable monool (A2) can be the same as the radical polymerizable group of the radical polymerizable diol (A1). In the radical polymerizable monool (A2), the organic residue to which one hydroxyl group and the radical polymerizable group are bonded is preferably a hydrocarbon group.
From the viewpoint of strength and water resistance of the polyurethane material, which is the product, the number of radically polymerizable groups contained in the molecule of the radically polymerizable monool (A2) is preferably 1 to 4, and particularly preferably 1 to 2. From the viewpoint of reactivity during polyaddition and molecular weight reduction effect, the radically polymerizable monool compound (A2) has a primary or secondary hydroxyl group that is highly reactive with an isocyanate group. In particular, it is preferable to have a primary hydroxyl group that is more excellent in molecular weight reduction effect. Examples of compounds that are preferably used as the radically polymerizable monool (A2) include ethylene glycol (meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, and 2-acryloyloxyethyl-2-hydroxyethyl-phthalic acid. The radically polymerizable monool (A2) may be used alone or in a mixture of two or more kinds.

<ラジカル重合性基を有するモノイソシアネート化合物:ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)>
ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)もラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成するための原料となる化合物であり、前記重付加の際に共存することによりラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の末端部を形成する。ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)としては、分子内に少なくとも1つのラジカル重合性基を有し、かつ、1個のイソシアネート基を有する化合物が特に制限なく使用できる。ラジカル重合性基については、(A2)及び(A1)における場合と同様である。ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)において、1個のイソシアネート基とラジカル重合性基とが結合する有機残基は炭化水素基であることが好ましい。生成物であるポリウレタン系材料の強度及び耐水性の観点から、分子内に含まれるラジカル重合性基の数は、1~4であることが好ましく、特に1~2であることが好ましい。ラジカル重合性基の数を4以下とした場合には、ラジカル重合反応時に形成される硬化体の収縮を抑制することがより容易となる。ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)として好適に使用される化合物としては、たとえば、2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、2-(2-(メタ)アクリロイルオキシエチルオキシ)エチルイソシアナート、1,1-(ビス(メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートなどを挙げることができる。ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)は単独で用いても、2種以上を混合して使用してもよい。
<Monoisocyanate compound having a radically polymerizable group: radically polymerizable monoisocyanate (B2)>
The radically polymerizable monoisocyanate (B2) is also a compound that serves as a raw material for forming the radically polymerizable polyurethane component (PU), and forms the terminal portion of the radically polymerizable polyurethane component (PU) by coexisting during the polyaddition. As the radically polymerizable monoisocyanate (B2), a compound having at least one radically polymerizable group and one isocyanate group in the molecule can be used without any particular limitation. The radically polymerizable group is the same as in (A2) and (A1). In the radically polymerizable monoisocyanate (B2), the organic residue to which one isocyanate group and the radically polymerizable group are bonded is preferably a hydrocarbon group. From the viewpoint of the strength and water resistance of the polyurethane material, which is the product, the number of radically polymerizable groups contained in the molecule is preferably 1 to 4, and particularly preferably 1 to 2. When the number of radically polymerizable groups is 4 or less, it is easier to suppress the shrinkage of the cured body formed during the radical polymerization reaction. Examples of compounds that can be suitably used as the radical polymerizable monoisocyanate (B2) include 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate, 2-(2-(meth)acryloyloxyethyloxy)ethyl isocyanate, 1,1-(bis(meth)acryloyloxymethyl)ethyl isocyanate, etc. The radical polymerizable monoisocyanate (B2) may be used alone or in combination of two or more kinds.

<分子内にラジカル重合性基を有する非重付加反応性重合性単量体:非重付加性モノマー(C)>
非重付加性モノマー(C)は、分子内に、少なくとも1つのラジカル重合性基を有し、かつ、ラジカル重合性ジオール(A1)及びジイソシアネート(B1)の何れとも重付加反応を起こさない化合物である。すなわち、ラジカル重合性ジオール(A1)と重付加反応を起こす基及びジイソシアネート(B1)と重付加反応を起こす基の双方、具体的にはヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシ基、イソシアネート基及びメルカプト基の何れの基も分子内には含まれない。したがって、非重付加性モノマー(C)は、ラジカル重合性モノオール(A2)及びラジカル重合性モノイソシアネート(B2)の何れとも重付加反応を起こさない。
<Non-polyaddition reactive polymerizable monomer having a radical polymerizable group in the molecule: non-polyaddition monomer (C)>
The non-polyaddition monomer (C) is a compound having at least one radical polymerizable group in the molecule, and not undergoing polyaddition reaction with either the radical polymerizable diol (A1) or the diisocyanate (B1). That is, the molecule does not contain any group that undergoes polyaddition reaction with the radical polymerizable diol (A1) or with the diisocyanate (B1), specifically, any group of hydroxyl group, amino group, carboxy group, isocyanate group, or mercapto group. Therefore, the non-polyaddition monomer (C) does not undergo polyaddition reaction with either the radical polymerizable monool (A2) or the radical polymerizable monoisocyanate (B2).

ラジカル重合性基の種類については、(A2)、(A1)、(B2)の場合と同様である。ラジカル重合性基の数は、架橋の形成し易さの観点から、2~6個であることが好ましく、2~4個であることがより好ましい。ラジカル重合性基の数を2個以上とすることにより、架橋密度をより大きくできるため、十分な強度を有する硬化体を得ることがより容易になる。また、ラジカル重合性基の数を6個以下とすることにより、硬化時の収縮を抑制することがより容易になる。また、非重付加性ラジカル重合性単量体(B)は室温(すなわち25℃)で液体であることが好ましい。 The type of radical polymerizable group is the same as in the cases of (A2), (A1), and (B2). From the viewpoint of ease of forming crosslinks, the number of radical polymerizable groups is preferably 2 to 6, and more preferably 2 to 4. By making the number of radical polymerizable groups 2 or more, the crosslink density can be increased, making it easier to obtain a cured product with sufficient strength. Furthermore, by making the number of radical polymerizable groups 6 or less, it becomes easier to suppress shrinkage during curing. Furthermore, it is preferable that the non-polyaddition radical polymerizable monomer (B) is a liquid at room temperature (i.e., 25°C).

非重付加性モノマー(C)としては、好適に使用できる化合物を例示すれば、ジエチレングリコールジアクリレート、ジ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アクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパンアクリレート、トリメチロールプロパンメタクリレート、ペンタエリスリトールアクリレート、ペンタエリスリトールメタクリレート、ジトリメチロールプロパンアクリレート、ジトリメチロールプロパンメタアクリレート、ジペンタエリスリトールアクリレート、ジペンタエリスリトールメタクリレート等を挙げることができる。これらの中でも、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、が特に好ましい。 Examples of compounds that can be suitably used as the non-polyaddition monomer (C) include diethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol diacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane acrylate, trimethylolpropane methacrylate, pentaerythritol acrylate, pentaerythritol methacrylate, ditrimethylolpropane acrylate, ditrimethylolpropane methacrylate, dipentaerythritol acrylate, dipentaerythritol methacrylate, etc. Among these, ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, and triethylene glycol di(meth)acrylate are particularly preferred.

<無機充填材:フィラー(D)>
フィラー(D)は、ポリウレタン系樹脂マトリックス中に分散して、ポリウレタン系樹脂マトリックスと複合化することにより、ポリウレタン系複合材料の機械的強度、耐摩耗性及び耐水性等の物性を向上させる機能を有する。
<Inorganic filler: filler (D)>
The filler (D) disperses in the polyurethane resin matrix and forms a composite with the polyurethane resin matrix, thereby improving the physical properties such as mechanical strength, abrasion resistance, and water resistance of the polyurethane composite material.

フィラー(D)としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、あるいは、それらの複合酸化物、ガラス等の無機物質の粉体からなる無機充填材を用いることが好ましい。このような、無機充填材を具体的に例示すれば、非晶質シリカ、シリカ-ジルコニア、シリカ-チタニア、シリカ-チタニア-ジルコニア、石英、アルミナなどの球形状粒子あるいは不定形状粒子を挙げることができる。なお、本発明の製造方法により製造されたポリウレタン系複合材料を歯科材料として利用する場合、フィラー(D)としては、シリカ、チタニア、ジルコニア、あるいは、それらの複合酸化物を用いることが好ましく、シリカ、あるいは、その複合酸化物であることが特に好ましい。これらの無機充填材は、口腔内環境において溶解のおそれがなく、ポリウレタン樹脂系マトリックスとの屈折率差が調整しやすく、透明性や審美性を制御しやすいためである。 As the filler (D), it is preferable to use an inorganic filler consisting of a powder of an inorganic substance such as silica, alumina, titania, zirconia, or a composite oxide thereof, or glass. Specific examples of such inorganic fillers include spherical particles or irregular particles such as amorphous silica, silica-zirconia, silica-titania, silica-titania-zirconia, quartz, and alumina. When the polyurethane composite material produced by the production method of the present invention is used as a dental material, it is preferable to use silica, titania, zirconia, or a composite oxide thereof as the filler (D), and silica or a composite oxide thereof is particularly preferable. These inorganic fillers are not likely to dissolve in the oral cavity environment, and the refractive index difference with the polyurethane resin matrix can be easily adjusted, making it easy to control the transparency and aesthetics.

フィラー(D)を構成する粒子の形状は、特に限定されず、目的のポリウレタン系複合材料の用途に応じて適宜選択することができるが、たとえば、耐摩耗性、表面滑沢性、光沢持続性に特に優れたポリウレタン系複合材料が得られる観点からは、(略)球形状であることが好適である。 The shape of the particles constituting the filler (D) is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended use of the polyurethane composite material. However, from the viewpoint of obtaining a polyurethane composite material that is particularly excellent in abrasion resistance, surface smoothness, and gloss durability, for example, a (nearly) spherical shape is preferable.

フィラー(D)を構成する粉体の平均粒子径は、耐摩耗性、表面滑沢性、光沢持続性の観点から0.001μm~100μmであることが好ましく、0.01μm~10μmであることがより好ましい。また、ポリウレタン系複合材料中におけるフィラー(D)の含有率を向上させやすいという点から、複数の粒径を有するフィラー(D)を用いることが好ましい。具体的には、0.001μm~0.1μmの粒径と0.1μm~100μmの粒径を組み合わせることが好ましく、0.01μm~0.1μmの粒径と0.1μm~10μmの粒径を組み合わせることがより好ましい。 From the viewpoints of abrasion resistance, surface smoothness, and gloss durability, the average particle size of the powder constituting the filler (D) is preferably 0.001 μm to 100 μm, and more preferably 0.01 μm to 10 μm. In addition, it is preferable to use a filler (D) having a plurality of particle sizes, since it is easier to increase the content of the filler (D) in the polyurethane composite material. Specifically, it is preferable to combine a particle size of 0.001 μm to 0.1 μm with a particle size of 0.1 μm to 100 μm, and it is more preferable to combine a particle size of 0.01 μm to 0.1 μm with a particle size of 0.1 μm to 10 μm.

無機フィラーの上記平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)像による画像解析により決定される平均粒子径を意味し、粉体試料をSEMで、全体の形状が確認できる球状粒子が視野内に100個以上含まれるように5000~100000倍の倍率で観察したときに得られる画像(又は写真)に基づき、任意に選択した30個以上の各粒子の最大径(nm)を測定し、その総和を個数:n(≧30の自然数)で除した値を意味する。すなわち、各粒子の最大径をx(iは1~nの自然数である。)で表し、平均粒子径をxAVで表した場合、xAV=(Σx)/n で定義される値を意味する。 The average particle diameter of the inorganic filler means the average particle diameter determined by image analysis using a scanning electron microscope (SEM) image, and means the value obtained by measuring the maximum diameter (nm) of each of 30 or more arbitrarily selected particles based on an image (or photograph) obtained by observing a powder sample with an SEM at a magnification of 5,000 to 100,000 times so that 100 or more spherical particles whose overall shape can be confirmed are included in the field of view, and dividing the sum by the number: n (a natural number of ≧30). In other words, when the maximum diameter of each particle is represented by x i (i is a natural number from 1 to n) and the average particle diameter is represented by x AV , it means a value defined by x AV = (Σx i )/n.

フィラー(D)として無機フィラーを用いる場合には、ポリウレタン系樹脂マトリックスとのなじみをよくし、ポリウレタン系複合材料の機械的強度や耐水性を向上させるために、表面処理を行ったものを使用することが好ましい。 When using an inorganic filler as filler (D), it is preferable to use one that has been surface-treated in order to improve compatibility with the polyurethane resin matrix and to improve the mechanical strength and water resistance of the polyurethane composite material.

<熱ラジカル重合開始剤:開始剤(E)>
熱ラジカル重合開始剤:開始剤(E)は、重合・硬化工程におけるラジカル重合反応を開始する機能を有し、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)のラジカル重合性基とラジカル重合性モノマー(C)のラジカル重合性基とを反応させて結合させることにより、第2原料組成物を重合硬化させると共にマトリックスとなるポリウレタン系樹脂に架橋点を形成させる。熱ラジカル重合開始剤を使用することにより、重合・硬化工程においてモールド(成形型)内に充填された第2原料組成物を加熱して重合させることが可能となる。重付加時の加熱温度、及び、第2原料組成物をモールドに充填する温度の観点から10時間半減期温度T10が40~120℃の範囲であるものを使用することが好ましい。ここで、10時間半減期温度:T10とは、熱重合開始剤の存在量が、初期から10時間経過後に初期の半分に減ずる温度のことであり、熱重合開始剤の反応性を表す指標として用いられる。好適に使用できる熱ラジカル重合開始剤:開始剤(E)を具体的に例示すると、ベンゾイルパーオキサイドやtert-ブチルパーオキシラウレートなどのような過酸化物開始剤、アゾビスブチロニトリルなどのようなアゾ系の開始剤などを挙げることができる。これら熱重合開始剤は、単独で用いても、2種以上を混合して使用してもよい。
<Thermal Radical Polymerization Initiator: Initiator (E)>
Thermal radical polymerization initiator: The initiator (E) has a function of initiating a radical polymerization reaction in the polymerization and curing process, and reacts and bonds the radical polymerizable group of the radical polymerizable polyurethane component (PU) with the radical polymerizable group of the radical polymerizable monomer (C), thereby polymerizing and curing the second raw material composition and forming crosslinking points in the polyurethane resin that becomes the matrix. By using a thermal radical polymerization initiator, it is possible to heat and polymerize the second raw material composition filled in the mold (molding die) in the polymerization and curing process. From the viewpoint of the heating temperature during polyaddition and the temperature at which the second raw material composition is filled into the mold, it is preferable to use one having a 10-hour half-life temperature T 10 in the range of 40 to 120°C. Here, the 10-hour half-life temperature: T 10 is the temperature at which the amount of the thermal polymerization initiator present is reduced to half of the initial amount after 10 hours have passed from the initial time, and is used as an index of the reactivity of the thermal polymerization initiator. Specific examples of the thermal radical polymerization initiator (E) that can be suitably used include peroxide initiators such as benzoyl peroxide and tert-butyl peroxylaurate, and azo initiators such as azobisbutyronitrile, etc. These thermal polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.

<その他の添加剤>
第1原料組成物あるいは第2原料組成物には以上に説明した必須成分の他に、その他の各種の添加剤を配合しても良い。各種添加剤としては、重合禁止剤、蛍光剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、顔料、抗菌材、X線造影剤など挙げることができ、その添加量は所望の目的に応じて適宜決定すればよい。
<Other additives>
In addition to the essential components described above, the first raw material composition or the second raw material composition may contain various other additives, such as polymerization inhibitors, fluorescent agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, pigments, antibacterial agents, X-ray contrast agents, etc., and the amounts of the additives may be appropriately determined depending on the desired purpose.

1-2.各工程について
以下に、本発明の製造方法における各工程について説明する。
1-2. Each step in the production method of the present invention will be described below.

<第1原料組成物調製工程>
第1原料組成物調製工程では、ラジカル重合性ジオール(A1)、非重付加性モノマー(C)、フィラー(D)を含む第1原料組成物を調製する。開始剤(E)は、第1原料組成物調製工程、第2原料組成物調製工程の何れで配合してもよいが、第1原料組成物調製工程で配合しておくことが好ましい。また、後述する第2原料組成物調製工程における重付加反応をラジカル重合性モノオール(A2)の共存下に行う場合には、第1原料組成物に、ラジカル重合性モノオール(A2)を配合することが好ましい。こうすることにより、第1原料組成物中にラジカル重合性モノオール(A2)が分散し、重付加反応時に調製されるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の数平均分子量を1000~2000の範囲に調整し易くなる。但し、第1原料組成物中で重付加反応が起こらないようにするために、ジイソシアネート(B1)を配合しないようにする必要がある。
<First raw material composition preparation step>
In the first raw material composition preparation step, a first raw material composition containing a radical polymerizable diol (A1), a non-polyaddition monomer (C), and a filler (D) is prepared. The initiator (E) may be mixed in either the first raw material composition preparation step or the second raw material composition preparation step, but it is preferable to mix it in the first raw material composition preparation step. In addition, when the polyaddition reaction in the second raw material composition preparation step described later is carried out in the presence of a radical polymerizable monool (A2), it is preferable to mix the radical polymerizable monool (A2) in the first raw material composition. By doing so, the radical polymerizable monool (A2) is dispersed in the first raw material composition, and it becomes easy to adjust the number average molecular weight of the radical polymerizable polyurethane component (PU) prepared during the polyaddition reaction to a range of 1000 to 2000. However, in order to prevent the polyaddition reaction from occurring in the first raw material composition, it is necessary not to mix the diisocyanate (B1).

なお、各成分の配合量は次のようにして決定される。すなわち、第1原料組成物の組成は、得ようとする第2原料組成物の組成をベースとして決定される。具体的には、ラジカル重合性ジオール(A1)及びジイソシアネート(B1)、並びにラジカル重合性モノオール(A2)又はラジカル重合性モノイソシアネート(B2)と、が定量的に重付加反応してラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を生成することを前提に、ラジカル重合性モノオール(A2)とラジカル重合性ジオール化合物(A1)が有する水酸基の総モル数:TOHに対するラジカル重合性モノイソシアネート(B2)とジイソシアネート(B1)が有するイソシアネート基の総モル数:TNCOの比:TNCO/TOHが0.9~1.1となるようにして決定される。なお、得られるポリウレタン系複合材料の強度が低下し難く、第2原料組成物の成形がよりし易くなるという理由から、TNCO/TOHは、1.0~1.05であることがより好ましい。 The amount of each component is determined as follows. That is, the composition of the first raw material composition is determined based on the composition of the second raw material composition to be obtained. Specifically, on the premise that the radical polymerizable diol (A1) and the diisocyanate (B1), and the radical polymerizable monool (A2) or the radical polymerizable monoisocyanate (B2) are quantitatively polyaddition reacted to produce the radical polymerizable polyurethane component (PU), the ratio of the total number of moles of hydroxyl groups possessed by the radical polymerizable monool (A2) and the radical polymerizable diol compound (A1): T OH to the total number of moles of isocyanate groups possessed by the radical polymerizable monoisocyanate (B2) and the diisocyanate (B1): T NCO /T OH is determined to be 0.9 to 1.1. Note that, it is more preferable that T NCO /T OH is 1.0 to 1.05 because the strength of the obtained polyurethane composite material is less likely to decrease and the second raw material composition is easier to mold.

ここで、後述する第2原料組成物調製工程における重付加反応をラジカル重合性モノオール(A2)の共存下に行う場合には、前記ラジカル重合性モノオール(A2)と前記ラジカル重合性ジオール化合物(A1)が有する水酸基の総モル数がTOHにとなり、ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)は使用しないため上記:TNCOは、ジイソシアネート(B1)が有するイソシアネート基の総モル数となる。また、この場合には、ラジカル重合性モノオール(A2)は、ラジカル重合性ジオール(A1)1モルに対して0.2~0.7モル使用する必要がある。0.2を下回る範囲では分子量低減の効果が小さいため、均一な硬化体を得ることが難しく、0.7を上回る範囲では得られる硬化体の曲げ強さ、及び、耐水性が低下する。 Here, when the polyaddition reaction in the second raw material composition preparation step described later is carried out in the presence of a radical polymerizable monool (A2), the total number of moles of hydroxyl groups in the radical polymerizable monool (A2) and the radical polymerizable diol compound (A1) is T OH , and since the radical polymerizable monoisocyanate (B2) is not used, the above T NCO is the total number of moles of isocyanate groups in the diisocyanate (B1). In this case, it is necessary to use 0.2 to 0.7 moles of the radical polymerizable monool (A2) per mole of the radical polymerizable diol (A1). If the ratio is less than 0.2, the effect of reducing the molecular weight is small, making it difficult to obtain a uniform cured product, and if the ratio is more than 0.7, the bending strength and water resistance of the obtained cured product are reduced.

他方、上記重付加反応をラジカル重合性モノイソシアネート(B2)の共存下に行う場合には、ラジカル重合性モノオール(A2)は使用しないため上記:TOHは、ラジカル重合性ジオール化合物(A1)が有する水酸基の総モル数となり、前記ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)と前記ジイソシアネート(B1)が有するイソシアネート基の総モル数がTNCOとなる。また、この場合には、ラジカル重合性イソシアネート(B2)は、ジイソシアネート(B1)1モルに対して0.2~0.7モル使用する必要がある。0.2を下回る範囲では分子量低減の効果が小さいため、均一な硬化体を得ることが難しく、0.7を上回る範囲では得られる硬化体の曲げ強さ、及び、耐水性が低下する。 On the other hand, when the polyaddition reaction is carried out in the presence of a radically polymerizable monoisocyanate (B2), no radically polymerizable monool (A2) is used, so the above T OH is the total number of moles of hydroxyl groups in the radically polymerizable diol compound (A1), and the total number of moles of isocyanate groups in the radically polymerizable monoisocyanate (B2) and the diisocyanate (B1) is T NCO . In this case, it is necessary to use 0.2 to 0.7 moles of the radically polymerizable isocyanate (B2) per mole of the diisocyanate (B1). If the ratio is less than 0.2, the effect of reducing the molecular weight is small, making it difficult to obtain a uniform cured product, and if the ratio is more than 0.7, the bending strength and water resistance of the obtained cured product are reduced.

第1原料組成物調製工程及び第2原料組成物調製工程で使用される(A2)、(A1)、(B2)及び(B1)の量比は、このような条件を満たすことを前提に、ラジカル重合性ジオール化合物(A1)の量を基準に決めればよい。なお、これら成分は、第2原料組成物調製工程で実質的に定量的に重付加反応を起こし、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)となるので、量比によって若干の未反応物が残るものの、これら成分の合計質量は第2原料組成物中含まれるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の質量と実質的に同一であるとみなすことができる。 The quantitative ratios of (A2), (A1), (B2) and (B1) used in the first raw material composition preparation process and the second raw material composition preparation process may be determined based on the amount of the radically polymerizable diol compound (A1), provided that such conditions are met. Note that these components undergo a substantially quantitative polyaddition reaction in the second raw material composition preparation process to become the radically polymerizable polyurethane component (PU), and although some unreacted material remains depending on the quantitative ratio, the total mass of these components can be considered to be substantially the same as the mass of the radically polymerizable polyurethane component (PU) contained in the second raw material composition.

非重付加性モノマー(C)の配合量は、前記第2原料組成物に含まれる前記非重付加性モノマー(C)の含有量を、前記重付加反応に用いた原料ベースの量で表して原料(A2)、(A1)、(B2)、(B1)及び(C)の総質量の5質量%以上20質量%未満とする必要がある。したがって、第1原料組成物調製工程で使用するラジカル重合性ジオール(A1)及び(必要に応じて使用される)ラジカル重合性モノオール(A2)の使用量に応じて、これら量から前記条件を満たすようにして決定されるジイソシアネート(B1)及び(必要に応じて使用される)ラジカル重合性イソシアネート(B2)をもとに、(A1)、(B1)、(C)及び(A2)又は(B2)の総質量の5質量%以上20質量%未満となるように決定すればよい。なお、(A1)、(B1)及び(A2)又は(B2)については、少量ではあるが一部が未反応で残存することもあり、また、使用しない(A2)又は(B2)は当然含まれない(含有量はゼロ質量部となる)ので、前記第2原料組成物に含まれる前記各成分の含有量(質量部)を、夫々、
ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の含有量:[PU]、
非重付加性モノマー(C)の含有量:[C]、
ラジカル重合性ジオール(A1)の含有量:[A1]、
ジイソシアネート(B1)の含有量:[B1]
ラジカル重合性モノオール(A2)の含有量:[A2]、
ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)の含有量:[B2]、
で表した場合、これらの総質量は、上記原料ベースの量で表した、原料(A2)、(A1)、(B2)、(B1)及び(C)の総質量と一致する。したがって、これらの総質量:
[PU]+[C]+[A1]+[A2]+[B1]+[B2]=[SUM]とした場合、非重付加性モノマー(C)の配合量は、式:Rr=([C]/[SUM])×100で定義される「重合性単量体配合比率:Rr」が5質量%以上20質量%未満となるようにして決定される。Rrが5質量%未満である場合には、均一な架橋構造導入ポリウレタン系複合材料を得ることが非常に困難となる。なお、未反応の(A1)、(B1)及び(A2)又は(B2)も重合・硬化工程でそのほとんどは架橋体(架橋ポリウレタン系樹脂)に組み込まれるので、(100-Rr)(質量%)は、(実質的な)架橋ポリウレタン系樹脂中のポリウレタン含有率ということになり、本発明の製造方法では当該含有率が80質量%以上95質量%未満の架橋ポリウレタン系樹脂をマトリックスとするポリウレタン系複合材料が得られることになる。
The amount of the non-polyaddition monomer (C) is required to be 5% by mass or more and less than 20% by mass of the total mass of the raw materials (A2), (A1), (B2), (B1) and (C) expressed in terms of the amount of raw materials used in the polyaddition reaction. Therefore, the amount of the non-polyaddition monomer (C) contained in the second raw material composition should be determined so as to be 5% by mass or more and less than 20% by mass of the total mass of the raw materials (A2), (A1), (B2), (B1) and (C) based on the amount of the radical polymerizable diol (A1) and the radical polymerizable monool (A2) used in the first raw material composition preparation step, based on the amount of the diisocyanate (B1) and the radical polymerizable isocyanate (B2) determined so as to satisfy the above conditions from these amounts. In addition, with regard to (A1), (B1), and (A2) or (B2), a small amount may remain partially unreacted, and (A2) or (B2) that is not used is naturally not included (the content is zero parts by mass). Therefore, the content (parts by mass) of each of the components contained in the second raw material composition is, respectively,
Content of radically polymerizable polyurethane component (PU): [PU],
Content of non-polyaddition monomer (C): [C],
Content of radical polymerizable diol (A1): [A1],
Content of diisocyanate (B1): [B1]
Content of radical polymerizable monool (A2): [A2],
Content of radically polymerizable monoisocyanate (B2): [B2],
When expressed as:, the total mass of these is equal to the total mass of the raw materials (A2), (A1), (B2), (B1) and (C) expressed in the amount based on the raw materials. Therefore, the total mass of these:
When [PU] + [C] + [A1] + [A2] + [B1] + [B2] = [SUM], the amount of the non-polyaddition monomer (C) is determined so that the "polymerizable monomer blend ratio: Rr" defined by the formula: Rr = ([C] / [SUM]) x 100 is 5% by mass or more and less than 20% by mass. If Rr is less than 5% by mass, it is very difficult to obtain a polyurethane composite material with a uniform crosslinked structure. In addition, since most of the unreacted (A1), (B1), and (A2) or (B2) are also incorporated into the crosslinked body (crosslinked polyurethane resin) in the polymerization and curing process, (100-Rr) (mass%) is the (substantial) polyurethane content in the crosslinked polyurethane resin, and the manufacturing method of the present invention obtains a polyurethane composite material having a crosslinked polyurethane resin with a content of 80% by mass or more and less than 95% by mass as a matrix.

フィラー(D)の使用量は、目的とするポリウレタン系複合材料の強度等の物性に応じて適宜決定すればよいが、前記第2原料組成物に含まれるフィラー(D)の含有量(質量部)を[D]とした場合、式:充填率={[D]/([D]+[SUM])}×100で定義される充填率(質量%)が60質量%~85質量%となる量とすることが好ましく、65質量%~80質量%となる量とすることがより好ましい。また、本実施形態のポリウレタン系複合材料の製造方法により製造されたポリウレタン系複合材料を歯科切削加工用材料として使用する場合には、充填率は65質量%~80質量%であることがより好ましく、70質量%~80質量%がさらに好ましい。 The amount of filler (D) used may be appropriately determined depending on the physical properties such as the strength of the desired polyurethane composite material. When the content (parts by mass) of filler (D) contained in the second raw material composition is [D], the amount is preferably such that the filling rate (% by mass) defined by the formula: filling rate = {[D]/([D]+[SUM])}x100 is 60% by mass to 85% by mass, and more preferably 65% by mass to 80% by mass. In addition, when the polyurethane composite material produced by the method for producing a polyurethane composite material of this embodiment is used as a material for dental cutting, the filling rate is more preferably 65% by mass to 80% by mass, and even more preferably 70% by mass to 80% by mass.

また、開始剤(E)の配合量は、前記[SUM]100質量部に対して0.005~2.0質量部の範囲内であればよいが、0.01~1.0質量部の範囲とすることが好ましい。 The amount of initiator (E) may be within the range of 0.005 to 2.0 parts by mass per 100 parts by mass of [SUM], but is preferably within the range of 0.01 to 1.0 part by mass.

第1原料組成物の調製は、第1原料組成物を構成する全ての成分を一度に混合して調製してもよく、第1原料組成物を構成する一部の成分を混合した混合物を調製した後に、第1原料組成物を構成する残りの成分を添加・混合して調製してもよい。この際、各成分を混合する際の混合方法は特に限定されず、マグネチックスターラー、ライカイ機、プラネタリーミキサー、トリミックス、遠心混合機等を用いた方法が適宜使用される。また、フィラー(D)を均一に分散させやすいという理由から、ラジカル重合性ジオール(A1)、必要に応じて使用されるラジカル重合性モノオール(A2)及び非重付加性モノマー(C)を先に混合することで混合組成物を調製した後、この混合組成物にフィラー(D)を添加して混合することにより第1原料組成物を調製することが好ましい。さらに、副反応を抑制しやすく、分散が容易である点から、その他の添加剤も第1原料組成物に添加することが好ましい。また、各成分を混合する際に、真空条件下で行うと、ラジカル重合の進行により、操作性が悪化し、各成分が均一に分散しづらくなり、最終的に均一な硬化体を得ることが難しくなるため、混合は常圧条件あるいは加圧条件で行うことが好ましい。このようにして調製された第1原料組成物は、脱泡処理を施し、内部に含まれる気泡を無くしておくことが好ましい。脱泡の方法としては常圧条件あるいは加圧条件で行う公知の方法が用いられ、加圧脱泡、遠心脱泡等の方法を任意に用いることができる。 The first raw material composition may be prepared by mixing all the components constituting the first raw material composition at once, or by preparing a mixture by mixing some of the components constituting the first raw material composition, and then adding and mixing the remaining components constituting the first raw material composition. In this case, the mixing method for mixing each component is not particularly limited, and a method using a magnetic stirrer, a Raikai machine, a planetary mixer, a Trimix, a centrifugal mixer, etc. is appropriately used. In addition, because it is easy to uniformly disperse the filler (D), it is preferable to prepare a mixed composition by first mixing the radical polymerizable diol (A1), the radical polymerizable monool (A2) used as needed, and the non-polyaddition monomer (C), and then add the filler (D) to this mixed composition and mix it to prepare the first raw material composition. In addition, it is preferable to add other additives to the first raw material composition because it is easy to suppress side reactions and easy to disperse. Furthermore, if the components are mixed under vacuum conditions, the radical polymerization will progress, which will deteriorate operability and make it difficult to uniformly disperse the components, making it difficult to obtain a uniform hardened body. Therefore, it is preferable to mix the components under normal pressure or pressurized conditions. The first raw material composition thus prepared is preferably subjected to a degassing treatment to remove any air bubbles contained therein. As a degassing method, a known method performed under normal pressure or pressurized conditions can be used, and methods such as pressurized degassing and centrifugal degassing can be used as desired.

なお、第1原料組成物には、その他の添加剤として、必要であれば重付加反応を促進する触媒がさらに含まれていてもよい。なお、重付加反応を促進する触媒としては、たとえば、オクチル酸錫や二酢酸ジブチル錫などを例示できる。 The first raw material composition may further contain, as an additive, a catalyst that promotes the polyaddition reaction, if necessary. Examples of catalysts that promote the polyaddition reaction include tin octoate and dibutyltin diacetate.

<第2原料組成物調製工程>
第2原料組成物調製工程では、前記第1原料組成物とジイソシアネート(B1)とを混合して重付加反応させることにより、ラジカル重合性基を有するポリウレタン成分であるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成させて、該ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)、非重付加性モノマー(C)、フィラー(D)及び開始剤(E)を含む第2原料組成物を調製する。なお、第1原料組成物が開始剤(E)を含まない場合は、第2原料組成物調製工程で開始剤(E)を配合する。
<Second raw material composition preparation step>
In the second raw material composition preparation step, the first raw material composition is mixed with diisocyanate (B1) and subjected to a polyaddition reaction to form a radically polymerizable polyurethane component (PU), which is a polyurethane component having a radically polymerizable group, and a second raw material composition containing the radically polymerizable polyurethane component (PU), a non-polyaddition monomer (C), a filler (D) and an initiator (E) is prepared. Note that, if the first raw material composition does not contain the initiator (E), the initiator (E) is blended in the second raw material composition preparation step.

第2原料組成物調製工程における重付加反応は、ラジカル重合性ジオール化合物(A1)1モルに対して0.2~0.7モルのラジカル重合性モノオール(A2)の共存下に行うか、又はジイソシアネート化合物(B1)に対して0.2~0.7モルのラジカル重合性モノイソシアネート(B2)の共存下に行う必要がある。 The polyaddition reaction in the second raw material composition preparation step must be carried out in the presence of 0.2 to 0.7 mol of radically polymerizable monool (A2) per mol of radically polymerizable diol compound (A1), or in the presence of 0.2 to 0.7 mol of radically polymerizable monoisocyanate (B2) per mol of diisocyanate compound (B1).

このため、第1原料組成物が所定量のラジカル重合性モノオール(A2)を含まない場合には、(B2)を配合する必要がある。(B2)を配合する場合には、予め夫々所定量の(B2)と(B1)の混合物を調製しておき、これを第1原料組成物と混合することが好ましい。また、(A2)を混合する場合には、(A2)が(B1)と直接接触しない形で、(B1)の混合前、或いは(B1)の混合と同時に(A2)の使用量が所定量となるように(A2)を第1原料組成物と混合することが好ましい。なお、第1原料組成物が所定量のラジカル重合性モノオール(A2)を含む場合には、(B1)のみが第1原料組成物と混合される。(B1)及び(A2)又は(B2)の使用量は、前記した条件を満足するように決定すればよい。 For this reason, when the first raw material composition does not contain a predetermined amount of radical polymerizable monool (A2), it is necessary to mix (B2). When mixing (B2), it is preferable to prepare a mixture of each of the predetermined amounts of (B2) and (B1) in advance and mix this with the first raw material composition. When mixing (A2), it is preferable to mix (A2) with the first raw material composition before mixing (B1) or simultaneously with mixing (B1) so that the amount of (A2) used is a predetermined amount, without (A2) coming into direct contact with (B1). Note that when the first raw material composition contains a predetermined amount of radical polymerizable monool (A2), only (B1) is mixed with the first raw material composition. The amounts of (B1) and (A2) or (B2) used may be determined so as to satisfy the above-mentioned conditions.

第2原料組成物調製工程では、上記重付加反応により、数平均分子量が1000~2000であるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成する。ここで、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の数平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィ)測定で決定されるポリスチレン換算の数平均分子量を意味する。第2原料組成物中のラジカル重合性ポリウレタン成分(A)の数平均分子量は、ラジカル原重合性原料組成物に必要に応じてTHF(テトラヒドロフラン)やジメチルスルホキシド(DMSO)等の溶媒を加え、充填材(D)などの不溶成分を濾過、遠心分離などの操作で除去し、得られた溶液(すなわち、マトリックス原料組成物、あるいは、マトリックス原料組成物と必要に応じて加えた溶媒との混合物からなる溶液)についてGPC測定を行うことにより、求めることができる。(A1)、(B1)及び(A2)又は(B2)の使用量を前記した条件を満足するようにすることで、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の数平均分子量を1000~2000の範囲に制御することができる。 In the second raw material composition preparation step, a radical polymerizable polyurethane component (PU) having a number average molecular weight of 1000 to 2000 is formed by the polyaddition reaction. Here, the number average molecular weight of the radical polymerizable polyurethane component (PU) means the number average molecular weight in terms of polystyrene determined by GPC (gel permeation chromatography) measurement. The number average molecular weight of the radical polymerizable polyurethane component (A) in the second raw material composition can be determined by adding a solvent such as THF (tetrahydrofuran) or dimethyl sulfoxide (DMSO) to the radical polymerizable raw material composition as necessary, removing insoluble components such as the filler (D) by filtration, centrifugation, or the like, and performing GPC measurement on the resulting solution (i.e., a solution consisting of a matrix raw material composition or a mixture of the matrix raw material composition and a solvent added as necessary). The number average molecular weight of the radical polymerizable polyurethane component (PU) can be controlled to a range of 1000 to 2000 by satisfying the above-mentioned conditions in the amounts of (A1), (B1), and (A2) or (B2) used.

ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)は、後述する重合・硬化工程において該ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)が有するラジカル重合性基同士或いは該ラジカル重合性基とラジカル重合性モノマー(C)が有するラジカル重合性基とが重合することにより架橋が形成されて、最終的に得られるポリウレタン系複合材料のマトリックスを構成する「架橋構造を有するポリウレタン系樹脂」となるものである。ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の数平均分子量が2000を超える場合には、均一な成形体を得るために第2原料組成物を40℃以上に加熱して成形する必要が生じる。また、数平均分子量1000を下回る場合には、得られるポリウレタン系複合材料の強度及び、耐水性が低下する。 In the polymerization and curing process described below, the radically polymerizable polyurethane component (PU) forms a crosslink by polymerization between the radically polymerizable groups of the radically polymerizable polyurethane component (PU) or between the radically polymerizable groups of the radically polymerizable monomer (C), resulting in a "polyurethane resin having a crosslinked structure" that constitutes the matrix of the polyurethane composite material obtained in the end. If the number average molecular weight of the radically polymerizable polyurethane component (PU) exceeds 2000, it becomes necessary to heat and mold the second raw material composition to 40°C or higher in order to obtain a uniform molded product. If the number average molecular weight is below 1000, the strength and water resistance of the resulting polyurethane composite material will decrease.

重付加反応は、第1原料組成物と、ジイソシアネート(B1)又はジイソシアネート(B1)及びラジカル重合性モノイソシアネート(B2)との混合と同時に、あるいは、混合後に必要に応じて加熱することにより開始され、ラジカル重合性ジオール(A1)及びジイソシアネート(B1)の少なくとも一方が重付加反応により実質的に消費し尽くされるまで行われる。このとき、使用する熱ラジカル重合開始剤:開始剤(E)のT10よりも低い反応温度で重付加反応を行う必要がある。なお、本発明の製造方法においては、不可避的に僅かながら生じるラジカル重合反応は許容される。 The polyaddition reaction is started by heating the first raw material composition with the diisocyanate (B1) or the diisocyanate (B1) and the radical polymerizable monoisocyanate (B2) simultaneously or after mixing, if necessary, and is carried out until at least one of the radical polymerizable diol (A1) and the diisocyanate (B1) is substantially consumed by the polyaddition reaction. At this time, it is necessary to carry out the polyaddition reaction at a reaction temperature lower than the T10 of the thermal radical polymerization initiator: initiator (E) used. In the production method of the present invention, a small amount of unavoidable radical polymerization reaction is allowed.

反応時間は反応温度により異なり、例えば反応温度が30℃以上50℃未満であれば60時間以上が好ましく、72時間以上がより好ましい。加熱温度が50℃以上80℃未満であれば24時間以上が好ましく、36時間以上がより好ましい。加熱温度が80℃以上であれば15時間以上が好ましく、24時間以上がより好ましい。これら何れのケースにおいても、加熱時間の上限値は特に限定されるものではないが、生産性などの実用上の観点からは120時間以下とすることが好ましい。第2原料組成物の調製に際して、各成分を混合する際の混合方法は特に限定されず、マグネチックスターラー、ライカイ機、プラネタリーミキサー、トリミックス、遠心混合機等を用いた方法が適宜使用される。また、各成分を混合する際に、真空条件下で長時間行うと、意図しないラジカル重合の進行が生じる場合があり、好ましくないため、混合は常圧条件あるいは加圧条件で行うことが好ましい。 The reaction time varies depending on the reaction temperature. For example, if the reaction temperature is 30°C or more and less than 50°C, it is preferably 60 hours or more, more preferably 72 hours or more. If the heating temperature is 50°C or more and less than 80°C, it is preferably 24 hours or more, more preferably 36 hours or more. If the heating temperature is 80°C or more, it is preferably 15 hours or more, more preferably 24 hours or more. In any of these cases, the upper limit of the heating time is not particularly limited, but from the practical viewpoint of productivity, it is preferable to set it to 120 hours or less. When preparing the second raw material composition, the mixing method for mixing each component is not particularly limited, and a method using a magnetic stirrer, a Raikai machine, a planetary mixer, a trimix, a centrifugal mixer, etc. is appropriately used. In addition, when mixing each component, if it is performed under vacuum conditions for a long time, unintended radical polymerization may occur, which is not preferable, so it is preferable to mix it under normal pressure conditions or pressurized conditions.

前記したように、ラジカル重合性ジオール(A1)とジイソシアネート(B1)のみを用いて重付加を行う既提案製法において、ジイソシアネート(B1)の使用量を減らすと、得られるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の分子量は低下し、第2原料組成物の流動性を高めることができる。しかし、重合・硬化工程を経て得られるポリウレタン系複合材料は、耐水性が低いものとなってしまう。これは、下記反応式に示されるように、ラジカル重合性ジオール(A1)とジイソシアネート(B1)のみを用いて重付加を行って得られるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)は、分子の両末端に親水性の高いヒドロキシル基(-OH基)又はイソシアネート基(-N=C=O)が存在するため、分子量の低下によって(これらの基の数が相対的に増え)分子の親水性が高まったことが原因であると考えられる。なお、下記式は、得られるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の末端構造を説明するために簡略化したものであり、(A1)中の基:-R-は、ラジカル重合性基を有し、ヒドロキシル基及びイソシアネート基を有しない2価の有機基を表し、(B1)中の基:-R-は、ヒドロキシル基及びイソシアネート基を有しない2価の有機基を表している。 As described above, in the proposed method of polyaddition using only radically polymerizable diol (A1) and diisocyanate (B1), if the amount of diisocyanate (B1) used is reduced, the molecular weight of the resulting radically polymerizable polyurethane component (PU) decreases, and the fluidity of the second raw material composition can be increased. However, the polyurethane composite material obtained through the polymerization and curing process has low water resistance. This is because, as shown in the reaction formula below, the radically polymerizable polyurethane component (PU) obtained by polyaddition using only radically polymerizable diol (A1) and diisocyanate (B1) has highly hydrophilic hydroxyl groups (-OH groups) or isocyanate groups (-N=C=O) at both ends of the molecule, and the molecular weight is reduced (the number of these groups increases relatively), which is thought to be the reason for this. The following formula is a simplification for explaining the terminal structure of the resulting radically polymerizable polyurethane component (PU), in which the group -R 1 - in (A1) represents a divalent organic group having a radically polymerizable group and no hydroxyl group or isocyanate group, and the group -R 2 - in (B1) represents a divalent organic group having no hydroxyl group or isocyanate group.

これに対し、本発明の製造方法では、重付加反応に際してラジカル重合性モノオール(A2)又はラジカル重合性モノイソシアネート(B2)を共存させるため、下記反応式に示されるように、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)分子の少なくとも一方の末端はヒドロキシル基、イソシアネート基の何れの基でもなくなるため、これら成分の配合割合に応じてラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の親水性が低下して、分子量が低下しても得られるポリウレタン系複合材料の耐水性低化が抑制されたものと考えられる。なお下記式も得られるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の末端構造を説明するために簡略化したものである。また、下記式中の基:-R-及び基:-R-は上記した通りであり、基:-Xはラジカル重合性基を表し、基:-R-及び基:-R-は、ラジカル重合性基、ヒドロキシル基及びイソシアネート基を有しない2価の有機基を表している。 In contrast, in the production method of the present invention, since the radical polymerizable monool (A2) or the radical polymerizable monoisocyanate (B2) is coexisted during the polyaddition reaction, as shown in the reaction formula below, at least one end of the radical polymerizable polyurethane component (PU) molecule is neither a hydroxyl group nor an isocyanate group, and therefore the hydrophilicity of the radical polymerizable polyurethane component (PU) decreases according to the blending ratio of these components, and it is considered that the decrease in water resistance of the obtained polyurethane composite material is suppressed even if the molecular weight is reduced. The following formula is also simplified to explain the terminal structure of the obtained radical polymerizable polyurethane component (PU). In the following formula, the groups -R 1 - and -R 2 - are as described above, the group -X represents a radical polymerizable group, and the groups -R 3 - and -R 4 - represent divalent organic groups having no radical polymerizable group, hydroxyl group, or isocyanate group.

<重合・硬化工程>
重合・硬化工程では、前記第2原料組成物を加熱してラジカル重合を行うことによりラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を架橋して前記ポリウレタン系複合材料を得る。重合・硬化工程では、所望の形状のポリウレタン系複合材料成形体を得ることができるという理由から、前記第2原料組成物を成形型(モールド)内に充填してから上記ラジカル重合を行うことが好ましい。本発明の製造方法では、前記工程で得られる第2原料組成物に含まれるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)が上記したようなものであることから、第2原料組成物は、例えば40℃未満といった比較的低い温度でも均一な流動性ペースト状となるため、容易にモールド内に充填することができる。なお、モールド内への第2原料組成物の充填方法は特に限定されず、たとえば加圧注型、あるいは、真空注型により好適に行うことができる。
<Polymerization and curing process>
In the polymerization and curing step, the second raw material composition is heated to perform radical polymerization, thereby crosslinking the radically polymerizable polyurethane component (PU) to obtain the polyurethane composite material. In the polymerization and curing step, it is preferable to fill the second raw material composition into a mold and then perform the radical polymerization, because a polyurethane composite material molded body of a desired shape can be obtained. In the manufacturing method of the present invention, since the radically polymerizable polyurethane component (PU) contained in the second raw material composition obtained in the step is as described above, the second raw material composition becomes a uniform fluid paste even at a relatively low temperature, for example, less than 40°C, and can be easily filled into the mold. The method of filling the second raw material composition into the mold is not particularly limited, and can be suitably performed, for example, by pressure casting or vacuum casting.

ラジカル重合時には反応熱により発熱するため、加熱温度(硬化温度)を制御することが好ましい。この場合、加熱温度は150℃を超えないように制御することが好ましく、熱ラジカル重合開始剤の10時間半減期温度:T10(℃)の-10℃~+25℃、すなわちT10より10℃低い温度(下限温度L)~T10より25℃高い温度(上限温度H)の範囲で行うことが特に好ましい。加熱温度を下限温度L以上に設定することにより、ラジカル重合速度を十分に大きくすることができる上に、硬化体の意図せぬ着色の発生も抑制することが容易となる。また、加熱温度を上限温度H以下に設定することにより、反応系中に存在するラジカル重合性基の過度な消費を防ぐと共に、急激なラジカル重合の進行も抑制することができる。上述した温度範囲内に加熱温度を制御することにより、工業的に許容できる反応速度で重合硬化を進行させ、急激な反応進行により硬化体中に歪やクラックが発生することも抑制でき、さらに非重付加性モノマー(C)の劣化が生じるのも抑制することが極めて容易になる。また、加熱によりラジカル重合させる際には、気泡に起因するボイドが硬化体中に形成されるのを抑制するために、ラジカル重合中の第2原料組成物を加圧しても良い。加圧の方法に制限はなく、機械的に加圧しても良いし、窒素等の気体による加圧を行っても良い。このようにしてラジカル重合工程を行うことにより、ポリウレタン系樹脂マトリックス中にフィラー(D)が分散した本発明のポリウレタン系複合材料からなる成形体を効率よく得ることができる。 During radical polymerization, heat is generated by reaction heat, so it is preferable to control the heating temperature (curing temperature). In this case, it is preferable to control the heating temperature so as not to exceed 150°C, and it is particularly preferable to carry out the heating in the range of -10°C to +25°C of the 10-hour half-life temperature: T 10 (°C) of the thermal radical polymerization initiator, that is, a temperature 10°C lower than T 10 (lower limit temperature L) to a temperature 25°C higher than T 10 (upper limit temperature H). By setting the heating temperature to the lower limit temperature L or higher, it is possible to sufficiently increase the radical polymerization rate, and it is also easy to suppress the occurrence of unintended coloring of the cured body. In addition, by setting the heating temperature to the upper limit temperature H or lower, it is possible to prevent excessive consumption of the radical polymerizable group present in the reaction system and to suppress the rapid progress of radical polymerization. By controlling the heating temperature within the above-mentioned temperature range, it is possible to proceed with polymerization curing at an industrially acceptable reaction rate, and it is also possible to suppress the occurrence of distortion or cracks in the cured body due to the rapid progress of the reaction, and it is also extremely easy to suppress the occurrence of deterioration of the non-polyaddition monomer (C). In addition, when radical polymerization is performed by heating, the second raw material composition may be pressurized during radical polymerization in order to suppress the formation of voids due to bubbles in the cured body. There is no limitation on the pressurization method, and the pressurization may be performed mechanically or with a gas such as nitrogen. By performing the radical polymerization step in this manner, a molded body made of the polyurethane composite material of the present invention in which the filler (D) is dispersed in the polyurethane resin matrix can be efficiently obtained.

2.本発明のポリウレタン系複合材料
本発明のポリウレタン系複合材料は、本発明の製造方法によって得られるものであり、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)のラジカル重合性基同士及び/又は該ラジカル重合性基とラジカル重合性単量体とがラジカル重合することにより形成された架橋構造を有し、且つ前記ポリウレタン系樹脂に占める前記ポリウレタン成分の割合が80質量%を超え95質量%以下であるという特長を有する新規なポリウレタン系樹脂からなるマトリックス中に充填材が分散したものである。そして、口腔内のような親水環境下においても高い強度を維持しつつ耐水性も有する。このように高い耐水性を有するために、本発明の製造方法は、特に歯科用CAD/CAMシステムを用いて歯科切削加工用材料を切削加工することにより歯科用補綴物を作製する場合において、当該歯科切削加工用材料の製造方法として好適に使用することができる。
2. Polyurethane Composite Material of the Present Invention The polyurethane composite material of the present invention is obtained by the manufacturing method of the present invention, and is a matrix of a novel polyurethane resin having a crosslinked structure formed by radical polymerization of radical polymerizable groups of the radical polymerizable polyurethane component (PU) and/or between the radical polymerizable groups and a radical polymerizable monomer, and having a filler dispersed therein. The polyurethane resin has a feature that the ratio of the polyurethane component in the polyurethane resin is more than 80 mass% and not more than 95 mass%. The composite material has water resistance while maintaining high strength even in a hydrophilic environment such as the oral cavity. Because of such high water resistance, the manufacturing method of the present invention can be suitably used as a manufacturing method of a material for dental cutting, particularly when a dental prosthesis is manufactured by cutting the material for dental cutting using a dental CAD/CAM system.

3.歯科切削加工用材料の製造方法
本発明の第三の形態である歯科切削加工用材料の製造方法は、架橋構造を有するポリウレタン系樹脂からなるマトリックス中に充填材が分散したポリウレタン系複合材料の成形体からなる歯科切削加工用材料を製造する方法であって、本発明の製造方法を含み、前記重合・硬化工程を成形型内で行うことを特徴としている。
3. Manufacturing method of dental cutting material The manufacturing method of dental cutting material, which is the third embodiment of the present invention, is a method for manufacturing a dental cutting material comprising a molded body of a polyurethane composite material in which a filler is dispersed in a matrix made of a polyurethane resin having a crosslinked structure, and includes the manufacturing method of the present invention, characterized in that the polymerization and curing steps are carried out in a mold.

すなわち、本発明の製造方法における重合・硬化工程で、前記第2原料組成物をモールド内に充填してから加熱してラジカル重合を行うことによりラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を架橋して得られた本発明のポリウレタン系複合材料の成形体が歯科切削加工用材料となる。上記製造方法で得られた歯科切削加工用材料は、歯科用CAD/CAMシステムを用いて歯科切削加工用材料を切削加工することにより歯科用補綴物を作製するために使用する、所謂、歯科用ミルブランクの被切削加工部として好適に使用することができる。 That is, in the polymerization and curing step in the manufacturing method of the present invention, the molded article of the polyurethane composite material of the present invention obtained by filling the second raw material composition into a mold and then heating it to carry out radical polymerization to crosslink the radically polymerizable polyurethane component (PU) becomes a dental cutting material. The dental cutting material obtained by the above manufacturing method can be suitably used as the cutting part of a so-called dental mill blank, which is used to manufacture dental prostheses by cutting the dental cutting material using a dental CAD/CAM system.

なお、このような歯科用ミルブランクを製造する場合には、被切削加工部の形状に対応したモールドを使用し、必要に応じて例えば40℃以下の温度に加熱した第2原料組成物を、加圧注型法あるいは真空注型法を採用して前記モールド内に注入・充填して硬化を行い、得られた硬化体をモールドから取り出し、必要に応じて、残留応力を緩和させるための熱処理、切削による形状の修正、研磨などの後処理・後加工を行い、更にCAD/CAM装置に保持するためのピン等の固定具を接合することで、歯科切削加工用材料を得ることができる。 When manufacturing such dental mill blanks, a mold corresponding to the shape of the part to be machined is used, and the second raw material composition, heated to a temperature of, for example, 40°C or less as necessary, is injected and filled into the mold using pressure casting or vacuum casting, and hardened. The hardened body obtained is then removed from the mold, and post-processing such as heat treatment to relieve residual stress, correction of shape by cutting, and polishing are performed as necessary, and a fixing device such as a pin for holding the blank in a CAD/CAM device is attached to obtain a material for dental machining.

以下、本発明を、実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 The present invention will be described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

1.原材料
各実施例および比較例において用いた各成分とその略称を以下に示す。
1. Raw Materials The components used in each of the Examples and Comparative Examples and their abbreviations are shown below.

(1)ラジカル重合性ジオール(A1)
GLM:グリセロールモノメタクリレート(OH間距離:2)
(2)ジイソシアネート(B1)
XDI:m-キシリレンジイソシアナート
(3)ラジカル重合性モノオール(A2)
HEMA:エチレングリコールモノメタクリレート
GDMA:グリセリンジメタクリレート
(4)ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)
MOI:イソシアナトエチルメタクリレート
(5)非重付加性モノマー(C)
TEGDMA:トリエチレングリコールジメタクリレート
(6)フィラー(D)
F1:シリカ-ジルコニア(平均粒径:0.4μm、メタクリル酸3-(トリメトキシシリル)プロピル表面処理物)
F2:シリカ-チタニア(平均粒径:0.08μm、メタクリル酸3-(トリメトキシシリル)プロピル表面処理物)
(7)開始剤(E)
PBC:t-ブチルクミルパーオキサイド(10時間半減期温度120℃)。
(1) Radically Polymerizable Diol (A1)
GLM: glycerol monomethacrylate (OH distance: 2)
(2) Diisocyanate (B1)
XDI: m-xylylene diisocyanate (3) Radical polymerizable monool (A2)
HEMA: Ethylene glycol monomethacrylate GDMA: Glycerin dimethacrylate (4) Radically polymerizable monoisocyanate (B2)
MOI: Isocyanatoethyl methacrylate (5) Non-polyaddition monomer (C)
TEGDMA: Triethylene glycol dimethacrylate (6) Filler (D)
F1: Silica-zirconia (average particle size: 0.4 μm, surface-treated with 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate)
F2: Silica-titania (average particle size: 0.08 μm, surface treated with 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate)
(7) Initiator (E)
PBC: t-butylcumyl peroxide (10 hour half-life temperature 120° C.).

2.ポリウレタン系材料の製造方法
以下に本発明の製造方法の実施例を、比較例と共に示す。
2. Manufacturing Method of Polyurethane Material Examples of the manufacturing method of the present invention will be described below together with comparative examples.

実施例1
(1)第1原料組成物調製工程
先ず、ラジカル重合性ジオール(A1)であるGLM(7.9質量部)、ラジカル重合性モノオール(A2)であるHEMA(2.2質量部)、非重付加性モノマー(C)であるTEGDMA(4.3質量部)、及び開始剤(E)であるPBC(0.1質量部)を混合した混合組成物を調製した。次に、この混合物組成物に対して、フィラー(D)であるF1(52.5質量部)及びF2(22.5質量部)を添加して混練することにより、第1原料組成物を調製した。なお、上記操作は、常温(25℃)環境下において実施した。
Example 1
(1) First raw material composition preparation step First, a mixed composition was prepared by mixing GLM (7.9 parts by mass) which is a radical polymerizable diol (A1), HEMA (2.2 parts by mass) which is a radical polymerizable monool (A2), TEGDMA (4.3 parts by mass) which is a non-polyaddition monomer (C), and PBC (0.1 parts by mass) which is an initiator (E). Next, the first raw material composition was prepared by adding F1 (52.5 parts by mass) and F2 (22.5 parts by mass) which are fillers (D) to this mixed composition and kneading. The above operation was carried out under a room temperature (25 ° C) environment.

(2)第2原料組成物調製工程
常温(25℃)環境下において、得られた第1原料組成物(9.0g)を含む自転公転ミキサー内にジイソシアネート(B1)であるXDI(1.24g)を加えて混練した後、37℃で72時間インキュベーター内に静置して重付加反応を行い、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成して第2原料組成物を調製した。
第1原料組成物調製工程及び第2原料組成物調製工程で使用した各原料(略号)と使用量(括弧内の数字:単位は質量部)及び組成に関するパラメーターを表1にまとめる。なお、表1においては、「ラジカル重合性」を「重合性」と略記している。また、表1における「TNCO/TOH」は、(A1)と(A2)が有する水酸基の総モル数:TOHに対する(B1)が有するイソシアネート基の総モル数:TNCOの比を意味し、「A2/A1モル比」は、(A1)1モルに対する(A2)のモル比を表し、「C配合比率Rr」は、前記したRr=([C]/[SUM])×100で定義される「重合性単量体配合比率:Rr」を意味し、「D充填率」は前記したフィラー(D)の「充填率」を意味している。また表中の「↑」は「同上」を意味している。
(2) Second raw material composition preparation step In a room temperature (25° C.) environment, XDI (1.24 g), which is the diisocyanate (B1), was added to a planetary centrifugal mixer containing the obtained first raw material composition (9.0 g) and kneaded, and then the mixture was allowed to stand in an incubator at 37° C. for 72 hours to carry out a polyaddition reaction, thereby forming a radically polymerizable polyurethane component (PU) to prepare a second raw material composition.
Table 1 summarizes the raw materials (abbreviations) and amounts used (numbers in parentheses: units are parts by mass) and composition parameters used in the first raw material composition preparation step and the second raw material composition preparation step. In Table 1, "radical polymerizability" is abbreviated as "polymerizable". In Table 1, "T NCO /T OH " means the ratio of the total number of moles of isocyanate groups in (B1): T NCO to the total number of moles of hydroxyl groups in (A1) and (A2): T OH , "A2/A1 molar ratio" means the molar ratio of (A2) to 1 mole of (A1), "C blending ratio Rr" means the "polymerizable monomer blending ratio: Rr" defined as Rr = ([C] / [SUM]) x 100 described above, and "D filling rate" means the "filling rate" of the filler (D) described above. In the table, "↑" means "same as above".

(3)第2原料組成物の評価
(3-1)ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の数平均分子量の評価
得られた第2原料組成物に関して、ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)の数平均分子量を次のようにして評価した。すなわち、得られた第2原料組成物1gをスクリュー管瓶に測り取り、DMSOを3.5ml加え撹拌して得られたDMSO溶液を遠心分離機(アズワン株式会社製)にて、10000rpmで10分間遠心分離を行った。次に遠心分離により得られた上澄み液をメンブレンフィルター(PORE SIZE 20μm,株式会社ADVANTEC製)で濾過することにより濾液を得た。そしてこの濾液について、下記に示すGPC測定条件にてGPC測定を行うことにより、重付加反応により得られたラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)のポリスチレン換算の数平均分子量を求めた。その結果、数平均分子量は1400であった。
(3) Evaluation of the second raw material composition (3-1) Evaluation of the number average molecular weight of the radical polymerizable polyurethane component (PU) With respect to the obtained second raw material composition, the number average molecular weight of the radical polymerizable polyurethane component (PU) was evaluated as follows. That is, 1 g of the obtained second raw material composition was weighed into a screw tube bottle, 3.5 ml of DMSO was added and stirred to obtain a DMSO solution, which was centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes in a centrifuge (manufactured by AS ONE Corporation). Next, the supernatant obtained by centrifugation was filtered with a membrane filter (PORE SIZE 20 μm, manufactured by ADVANTEC Co., Ltd.) to obtain a filtrate. Then, the filtrate was subjected to GPC measurement under the GPC measurement conditions shown below to obtain the polystyrene-equivalent number average molecular weight of the radical polymerizable polyurethane component (PU) obtained by the polyaddition reaction. As a result, the number average molecular weight was 1400.

[GPC測定条件]
測定装置:Advanced Polymer Chromatography(日本ウォーターズ社製)
・カラム:ACQUITY APCTMXT45 1.7μm
ACQUITY APCTMXT125 2.5μm
・カラム温度:40℃
・展開溶媒:THF(流量:0.5ml/分)
・検出器:フォトダイオードアレイ検出器 254nm(PDA検出器)
(3-2)流動性の評価
第2原料組成物のモールド充填時の保持温度となる37℃における流動性を、以下の手順で測定することにより評価した。すなわち、第2原料組成物を口径9mm、深さ5mmの孔を有する試料台の孔内に充填して、表面を平らにならし、遮光した。次いで、37℃で2分間静置してから、サンレオメーター(株式会社サン科学)を用いて第2原料組成物が充填された孔に口径5mmの感圧棒を120mm/分の速度で第2原料組成物中に深さ2mmまで圧縮進入させた。そしてこの時の最大荷重(Kg)を測定することにより評価した。その結果、37℃における最大荷重は3.2(kg)であった。
[GPC measurement conditions]
Measurement device: Advanced Polymer Chromatography (manufactured by Japan Waters)
Column: ACQUITY APCTMXT45 1.7 μm
ACQUITY APCTMXT125 2.5μm
Column temperature: 40°C
Developing solvent: THF (flow rate: 0.5 ml/min)
Detector: Photodiode array detector 254 nm (PDA detector)
(3-2) Evaluation of fluidity The fluidity at 37°C, which is the holding temperature when the second raw material composition is filled into the mold, was evaluated by measuring it according to the following procedure. That is, the second raw material composition was filled into a hole of a sample table having a hole with a diameter of 9 mm and a depth of 5 mm, the surface was flattened, and the sample was shielded from light. Next, after leaving it at 37°C for 2 minutes, a pressure-sensitive rod with a diameter of 5 mm was compressed and inserted into the hole filled with the second raw material composition at a speed of 120 mm/min using a Sun Rheometer (Sun Scientific Co., Ltd.) to a depth of 2 mm. The maximum load (Kg) at this time was measured and evaluated. As a result, the maximum load at 37°C was 3.2 (kg).

(4)重合・硬化工程
得られた第2原料組成物を37℃において、真空脱泡した後、型枠(縦12mm×横18mm×厚 さ14mm)に注入し、120℃で18時間、窒素加圧下(0.3MPa)にてラジカル重合することにより、ポリウレタン系樹脂マトリックス中に充填材が分散したポリウレタン系複合材料を得た。
(4) Polymerization and curing step The obtained second raw material composition was vacuum degassed at 37°C, poured into a mold (length 12 mm × width 18 mm × thickness 14 mm), and radically polymerized at 120°C for 18 hours under nitrogen pressure (0.3 MPa) to obtain a polyurethane composite material in which a filler was dispersed in a polyurethane resin matrix.

(5)ポリウレタン系複合材料(硬化体)の評価
得られたポリウレタン系複合材料について、曲げ強さ、水中曲げ強さ、維持率(耐水性)を評価した。評価方法と結果を以下に示す。
(5) Evaluation of polyurethane composite material (cured product) The obtained polyurethane composite material was evaluated for bending strength, underwater bending strength, and water resistance. The evaluation methods and results are shown below.

[曲げ強さBS
型枠(縦12mm×横18mm×厚さ14mm)を使用して得られたポリウレタン系複合材料(硬化体)を低速のダイヤモンドカッター(Buehler社製)で切り出した後、#2000の耐水研磨紙を用いて研磨することにより、5本の角柱状の試験片(厚さ:約1.2mm×幅:約4.0mm×長さ:14.0mm)を作製した。次に、各試験片についてオートグラフ(島津製作所製)を用いて3点曲げ試験を行い、最大点の曲げ荷重を測定した。曲げ強さ(MPa):BSは、最大点の曲げ荷重(N):P、支点間距離:S、試験片の幅(実測値、mm):W、試験片の厚さ(実測値、mm):Bから、下式:
BS=3PS/2WB
に基づき曲げ強さBSを求めた。最大点の曲げ荷重は、支点間距離は12.0mm、クロスヘッドスピードは1.0mm/分に設定して測定した。その結果、5本の試験片の曲げ強さBSの平均値(曲げ強さBS)は、314MPaであった。
[Flexural strength BSd ]
The polyurethane composite material (cured product) obtained using a mold (length 12 mm x width 18 mm x thickness 14 mm) was cut out with a low-speed diamond cutter (manufactured by Buehler), and then polished with #2000 waterproof abrasive paper to prepare five rectangular columnar test pieces (thickness: about 1.2 mm x width: about 4.0 mm x length: 14.0 mm). Next, a three-point bending test was performed on each test piece using an autograph (manufactured by Shimadzu Corporation), and the bending load at the maximum point was measured. The bending strength (MPa): BS was calculated from the bending load at the maximum point (N): P, the distance between supports: S, the width (actual value, mm): W of the test piece, and the thickness (actual value, mm): B of the test piece, according to the following formula:
BS = 3PS / 2WB 2
The bending strength BS was calculated based on the above. The bending load at the maximum point was measured with a support distance of 12.0 mm and a crosshead speed of 1.0 mm/min. As a result, the average value of the bending strength BS of the five test pieces (bending strength BS d ) was 314 MPa.

[水中曲げ強さBS
[曲げ強さ]の欄にて説明した場合と同様にして試験片5本を作製し、全ての試験片をイオン交換水中にて、37℃で1週間保管した。その後、イオン交換水から取り出した試験片について、表面に付着した水分を除去した後、[曲げ強さ]の欄にて説明した場合と同様の試験条件にて3点曲げ試験を行い、水中保管後の試験片の最大点の曲げ荷重を測定した。その後、個々の水中保管後の試験片について上記式に基づき曲げ強さBSを求めた。その結果、5本の水中保管後の試験片の曲げ強さBSの平均値(水中曲げ強さBS)は、291MPaであった。
[Underwater bending strength BS W ]
Five test pieces were prepared in the same manner as described in the [Bending strength] section, and all test pieces were stored in ion-exchanged water at 37°C for one week. After that, the test pieces were taken out of the ion-exchanged water, and the moisture adhering to the surface was removed, and a three-point bending test was performed under the same test conditions as described in the [Bending strength] section, and the bending load at the maximum point of the test pieces after underwater storage was measured. Then, the bending strength BS of each test piece after underwater storage was calculated based on the above formula. As a result, the average value of the bending strength BS of the five test pieces after underwater storage (underwater bending strength BS w ) was 291 MPa.

[維持率(耐水性)]
硬化体の耐水性を示す指標となる維持率は、下式:
維持率(%)=100×BS/BS
に基づいて計算した。本実施例では、維持率は93%であり、高い耐水性を有することが確認された。
[Retention rate (water resistance)]
The water resistance retention rate, which is an index of the hardened body, is calculated by the following formula:
Retention rate (%) = 100 × BS W / BS d
In this example, the retention rate was 93%, and it was confirmed that the sample had high water resistance.

実施例2~3、比較例1~3
各原料及びその使用量を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、ポリウレタン系複合材料を製造し、第2原料組成物及びポリウレタン系複合材料の評価を行った。その結果を表3に示す。
Examples 2 to 3, Comparative Examples 1 to 3
A polyurethane-based composite material was produced in the same manner as in Example 1, except that the raw materials and the amounts used were changed as shown in Table 1, and the second raw material composition and the polyurethane-based composite material were evaluated. The results are shown in Table 3.

実施例4~5、比較例4~5
ラジカル重合性モノオール(A2)を配合せず、(A1)及び(C)の配合量を表2に示すように変更した他は実施例1と同様にして第1原料組成物を調製した。次に、第2原料組成物調製工程において表2に示す種類と量の(B1)及び(B2)を予め混合してから第1原料組成物に添加した他は実施例1と同様にして第2原料組成物の調製を行い、得られ第2原料組成物の評価を行った。
なお、表2においても「ラジカル重合性」を「重合性」と表記している。また、表2における「TNCO/TOH」は、(A1)が有する水酸基の総モル数:TOHに対する(B1)及び(B2)が有するイソシアネート基の総モル数:TNCOの比を意味し、「B2/B1モル比」は、(B1)1モルに対する(B2)のモル比を表している。
その後、実施例1と同様にして重合・硬化を行い、得られた硬化体(ポリウレタン系複合材料)の評価を行った。第2原料組成物及びポリウレタン系複合材料の評価結果を表3に示す。
Examples 4 to 5, Comparative Examples 4 to 5
A first raw material composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the radical polymerizable monool (A2) was not added, and the amounts of (A1) and (C) added were changed as shown in Table 2. Next, a second raw material composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that in the second raw material composition preparation step, the types and amounts of (B1) and (B2) shown in Table 2 were mixed in advance and then added to the first raw material composition, and the obtained second raw material composition was evaluated.
In Table 2, "radical polymerizable" is expressed as "polymerizable." In Table 2, "T NCO /T OH " means the ratio of the total number of moles of isocyanate groups in (B1) and (B2): T NCO to the total number of moles of hydroxyl groups in (A1): T OH , and "B2/B1 molar ratio" means the molar ratio of (B2) to 1 mole of (B1).
Thereafter, polymerization and curing were carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained cured product (polyurethane-based composite material) was evaluated. The evaluation results of the second raw material composition and the polyurethane-based composite material are shown in Table 3.

Claims (6)

ラジカル重合性基を有するジオール化合物からなるラジカル重合性ジオール(A1);ジイソシアネート化合物からなるジイソシアネート(B1);分子内にラジカル重合性基を有する非重付加反応性重合性単量体からなる非重付加性モノマー(C);無機充填材からなるフィラー(D);及び熱ラジカル重合開始剤からなる開始剤(E);並びにラジカル重合性基を有するモノオール化合物からなるラジカル重合性モノオール(A2)、又はラジカル重合性基を有するモノイソシアネート化合物からなるラジカル重合性モノイソシアネート(B2);を原料として用いて、架橋構造を有するポリウレタン系樹脂からなるマトリックス中に充填材が分散したポリウレタン系複合材料を製造する方法であって、
前記ラジカル重合性ジオール(A1)、前記非重付加性モノマー(C)、前記フィラー(D)を含む第1原料組成物を調製する第1原料組成物調製工程、
前記第1原料組成物と前記ジイソシアネート(B1)とを混合して重付加反応させることにより、ラジカル重合性基を有するポリウレタン成分からなるラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成させて、該ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)、前記非重付加性モノマー(C)、前記フィラー(D)及び前記開始剤(E)を含む第2原料組成物を調製する第2原料組成物調製工程、
前記第2原料組成物を加熱してラジカル重合を行うことにより前記ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を架橋して前記ポリウレタン系複合材料を得る重合・硬化工程、を含み、
前記第2原料組成物調製工程では、
前記重付加反応を、
(1)前記ラジカル重合性ジオール(A1)1モルに対して0.2~0.7モルの前記ラジカル重合性モノオール(A2)の共存下に、前記ラジカル重合性モノオール(A2)と前記ラジカル重合性ジオール(A1)が有する水酸基の総モル数:TOHに対する前記ジイソシアネート(B1)が有するイソシアネート基の総モル数:TNCOの比:TNCO/TOHが0.9~1.1となるようにして行うか、又は
(2)前記ジイソシアネート(B1)1モルに対して0.2~0.7モルの前記ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)の共存下に、前記ラジカル重合性ジオール(A1)が有する水酸基の総モル数をTOHに対する前記ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)と前記ジイソシアネート(B1)が有するイソシアネート基の総モル数:TNCOの比:TNCO/TOHが0.9~1.1となるようにして行う、
ことによって、数平均分子量が1000~2000である前記ラジカル重合性ポリウレタン成分(PU)を形成し、
前記第1原料組成物調製工程及び前記第2原料組成物調製工程では、前記第2原料組成物に含まれる前記非重付加性モノマー(C)の含有量が、前記重付加反応に用いた原料ベースの量で表される前記原料(A1)、(B1)、(C)及び(A2)又は(B2)の総質量の5質量%以上20質量%未満となるように、前記第1原料組成物及び前記第2原料組成物の調製を行う、
ことを特徴とする、前記ポリウレタン系複合材料の製造方法。
A method for producing a polyurethane composite material in which a filler is dispersed in a matrix made of a polyurethane resin having a crosslinked structure, using as raw materials a radically polymerizable diol (A1) made of a diol compound having a radically polymerizable group; a diisocyanate (B1) made of a diisocyanate compound; a non-polyaddition monomer (C) made of a non-polyaddition reactive polymerizable monomer having a radically polymerizable group in the molecule; a filler (D) made of an inorganic filler; and an initiator (E) made of a thermal radical polymerization initiator; and a radically polymerizable monool (A2) made of a monool compound having a radically polymerizable group, or a radically polymerizable monoisocyanate (B2) made of a monoisocyanate compound having a radically polymerizable group, the method comprising the steps of:
a first raw material composition preparation step of preparing a first raw material composition containing the radical polymerizable diol (A1), the non-polyaddition monomer (C), and the filler (D);
a second raw material composition preparation step of mixing the first raw material composition with the diisocyanate (B1) and subjecting them to a polyaddition reaction to form a radically polymerizable polyurethane component (PU) composed of a polyurethane component having a radically polymerizable group, and preparing a second raw material composition containing the radically polymerizable polyurethane component (PU), the non-polyaddition monomer (C), the filler (D) and the initiator (E);
a polymerization/curing step of heating the second raw material composition to carry out radical polymerization to crosslink the radically polymerizable polyurethane component (PU) to obtain the polyurethane composite material,
In the second raw material composition preparation step,
The polyaddition reaction is
(1) in the presence of 0.2 to 0.7 mol of the radically polymerizable monol (A2) relative to 1 mol of the radically polymerizable diol (A1), such that the ratio of the total number of moles of the isocyanate groups of the diisocyanate (B1) to the total number of moles of the hydroxyl groups of the radically polymerizable monol (A2) and the radically polymerizable diol (A1): TOH : T NCO / T OH is 0.9 to 1.1, or (2) in the presence of 0.2 to 0.7 mol of the radically polymerizable monoisocyanate (B2) relative to 1 mol of the diisocyanate (B1), such that the ratio of the total number of moles of the hydroxyl groups of the radically polymerizable diol (A1) to the total number of moles of the isocyanate groups of the radically polymerizable monoisocyanate (B2) and the diisocyanate (B1): T NCO / T The OH is adjusted to 0.9 to 1.1.
thereby forming the radically polymerizable polyurethane component (PU) having a number average molecular weight of 1000 to 2000,
In the first raw material composition preparation step and the second raw material composition preparation step, the first raw material composition and the second raw material composition are prepared so that the content of the non-polyaddition monomer (C) contained in the second raw material composition is 5 mass% or more and less than 20 mass% of the total mass of the raw materials (A1), (B1), (C), and (A2) or (B2) expressed in terms of the amount of raw materials used in the polyaddition reaction.
4. A method for producing the polyurethane composite material, comprising:
前記第1原料組成物調製工程において、前記ラジカル重合性モノオール(A2)を更に含む、第1原料組成物を調製し、前記第2原料組成物調製工程における前記重付加反応を、当該ラジカル重合性モノオール(A2)の共存下に行う、請求項1に記載のポリウレタン系複合材料の製造方法。 The method for producing a polyurethane composite material according to claim 1, wherein in the first raw material composition preparation step, a first raw material composition further containing the radically polymerizable monool (A2) is prepared, and in the second raw material composition preparation step, the polyaddition reaction is carried out in the coexistence of the radically polymerizable monool (A2). 前記第1原料組成物調製工程において、前記ラジカル重合性モノオール(A2)を含まない第1原料組成物を調製し、前記ジイソシアネート(B1)と共に前記ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)を前記第1原料組成物と混合することによって、前記第2原料組成物調製工程における前記重付加反応を、前記ラジカル重合性モノイソシアネート(B2)の共存下に行う、を特徴とする、請求項1に記載のポリウレタン系複合材料の製造方法。 The method for producing a polyurethane composite material according to claim 1, characterized in that in the first raw material composition preparation step, a first raw material composition not containing the radical polymerizable monool (A2) is prepared, and the radical polymerizable monoisocyanate (B2) is mixed with the first raw material composition together with the diisocyanate (B1), thereby carrying out the polyaddition reaction in the second raw material composition preparation step in the presence of the radical polymerizable monoisocyanate (B2). 前記ラジカル重合性ジオール化合物(A1)が、分子内に含まれる2つのヒドロキシル基間に介在する2価の有機残基における主鎖を構成する原子の数が2~4であるジオール化合物であることを特徴とする、請求項1に記載のポリウレタン系複合材料の製造方法。 The method for producing a polyurethane composite material according to claim 1, characterized in that the radically polymerizable diol compound (A1) is a diol compound in which the number of atoms constituting the main chain in the divalent organic residue interposed between two hydroxyl groups contained in the molecule is 2 to 4. 請求項1に記載のポリウレタン系複合材料の製造方法によって得られる、架橋構造を有するポリウレタン系樹脂からなるマトリックス中に充填材が分散したポリウレタン系複合材料。 A polyurethane composite material in which a filler is dispersed in a matrix made of a polyurethane resin having a crosslinked structure, obtained by the method for producing a polyurethane composite material described in claim 1. 架橋構造を有するポリウレタン系樹脂からなるマトリックス中に充填材が分散したポリウレタン系複合材料の成形体からなる歯科切削加工用材料を製造する方法であって、
請求項1に記載のポリウレタン系複合材料の製造方法を含み、前記重合・硬化工程を成形型内で行うことを特徴とする前記歯科切削加工用材料の製造方法。
A method for producing a dental cutting material comprising a molded body of a polyurethane composite material in which a filler is dispersed in a matrix made of a polyurethane resin having a crosslinked structure, comprising:
A method for producing a material for dental cutting, comprising the method for producing the polyurethane composite material according to claim 1, characterized in that the polymerization and curing steps are carried out in a molding die.
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