JP2024095609A - Photocurable resin composition, three-dimensional object, and method for manufacturing three-dimensional object - Google Patents

Photocurable resin composition, three-dimensional object, and method for manufacturing three-dimensional object

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JP2024095609A
JP2024095609A JP2023219937A JP2023219937A JP2024095609A JP 2024095609 A JP2024095609 A JP 2024095609A JP 2023219937 A JP2023219937 A JP 2023219937A JP 2023219937 A JP2023219937 A JP 2023219937A JP 2024095609 A JP2024095609 A JP 2024095609A
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祐三 金子
志保 五郎丸
康子 水野
明美 細川
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三菱ケミカル株式会社
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Abstract

【課題】硬化性に優れ、得られる光学的立体造形物の耐熱性、耐衝撃性に優れる光硬化性樹脂組成物及びこれを用いて得られる耐熱性、耐衝撃性に優れる立体造形物を提供する。
【解決手段】一般式(1)

(式中、R~Rはそれぞれ、水素原子、ハロゲン原子、酸素原子もしくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭化水素基、または置換基を有していてもよいアルコキシ基であり、互いに同一でも異なってもよい。また、R10は2価の炭化水素基であり、R10はあってもなくてもよく、R10が存在する場合には、R又はRのいずれか及びR又はRのいずれかが存在しない。Zは分岐鎖や置換基を有していてもよい多価の有機基(エステル結合含有基を除く)、nは2~10の整数である。)で表される脂環式エポキシ化合物(A)とウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するアクリル材料(B)及び光重合開始剤(C)を含有する光硬化性樹脂組成物である。
【選択図】なし
The present invention provides a photocurable resin composition having excellent curing properties and capable of providing an optically molded object having excellent heat resistance and impact resistance, and a three-dimensional object obtained using the same, the three-dimensional object having excellent heat resistance and impact resistance.
General formula (1)

(wherein R 1 to R 9 are each a hydrogen atom, a halogen atom, an oxygen atom, a hydrocarbon group which may contain a halogen atom, or an alkoxy group which may have a substituent, and may be the same or different. R 10 is a divalent hydrocarbon group, and R 10 may or may not be present. When R 10 is present, either R 2 or R 3 and either R 7 or R 8 are not present. Z is a polyvalent organic group (excluding ester bond-containing groups) which may have a branched chain or a substituent, and n is an integer of 2 to 10.)
[Selection diagram] None

Description

本発明は、光硬化性樹脂組成物、該光硬化性樹脂組成物を用いた立体造形物、及び立体造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to a photocurable resin composition, a three-dimensional object using the photocurable resin composition, and a method for manufacturing the three-dimensional object.

硬化性組成物を用いた立体造形方法としては、加熱されたノズルから材料を溶かして、それを吐出しながら材料を一層ずつ積み上げる方式(熱溶解積層方式)、液状の樹脂に対して紫外線を当てて硬化層を形成し、その作業を何層も繰り返すことにより立体的に作り上げる方式(光造形方式)、インクジェットヘッドから噴射した樹脂を紫外線で固めながら積層する方式(インクジェット方式)、粉末状の材料(樹脂、金属)にレーザー光線を照射して焼結させる方式(粉末燃結方式)、石膏などの粉末材料を敷き詰めた上に、ヘッドから吐出された接着剤で固めていく方式(粉末固着方式)等が知られている。これらのうち、工業製品を製造するに際しては、熱溶解積層方式、光造形方式、粉末燃結方式が利用され始めている。
しかしながら、熱溶解積層方式は3次元(XYZ軸)成型時のZ方向の強度が弱いという欠点があり、また、粉末燃結方式は高温での焼結が必要というデメリットがある。
As a three-dimensional modeling method using a curable composition, there are known a method of melting a material from a heated nozzle and discharging it while stacking the material layer by layer (fused deposition modeling), a method of applying ultraviolet light to a liquid resin to form a hardened layer and repeating this process many times to create a three-dimensional object (stereolithography), a method of stacking resin sprayed from an inkjet head while hardening it with ultraviolet light (inkjet model), a method of irradiating a powdered material (resin, metal) with a laser beam to sinter it (powder sintering model), a method of spreading a powdered material such as gypsum and then hardening it with an adhesive discharged from a head (powder adhesion model), etc. Of these, the fused deposition modeling, stereolithography, and powder sintering models are beginning to be used when manufacturing industrial products.
However, the fused deposition modeling method has the drawback of having weak strength in the Z direction during three-dimensional (XYZ axes) molding, and the powder sintering method has the disadvantage of requiring sintering at high temperatures.

これに対し、近年、三次元CADデータに基づいて、液状の光硬化性樹脂組成物に対して、選択域に光を照射することによって立体造形物を作製する、光学的立体造形方法(上記光造形方式)が採用され始めている。
より具体的には、光学的造形用樹脂組成物からなる薄膜を形成する工程と、該薄膜に対して光エネルギーを照射し硬化させる工程とを複数回繰り返すことにより、硬化した薄膜を複数積層させ、所望の形状の立体造形物を製造する光学的立体造形法(3次元光造形法)である(特許文献1、2等)。かかる光学的立体造形法によれば、製造する立体造形物の形状が複雑であっても、簡易にかつ比較的短時間で、所望の立体造形物を製造することができる。
In response to this, in recent years, optical three-dimensional modeling methods (the optical modeling method described above) have begun to be adopted, in which a three-dimensional object is created by irradiating light onto selected areas of a liquid photocurable resin composition based on three-dimensional CAD data.
More specifically, this is an optical stereolithography method (three-dimensional optical stereolithography) in which a step of forming a thin film made of a resin composition for optical stereolithography and a step of irradiating the thin film with light energy to cure the thin film are repeated multiple times to laminate the cured thin films and produce a three-dimensional object of a desired shape (Patent Documents 1 and 2, etc.). According to this optical stereolithography method, even if the shape of the three-dimensional object to be produced is complex, it is possible to produce the desired three-dimensional object easily and in a relatively short time.

光学的立体造形法に用いられる光硬化性組成物としては、例えば23℃において液体であり、開環反応によって重合しうるモノマー又はオリゴマー或いはモノマーとオリゴマーの混合物を含む樹脂組成物、メチルメタクリレートから構成される少なくとも1つのブロックを有する1種類以上のブロックコポリマーを含む耐衝撃性改良剤、及び1種類以上の重合開始剤を含む硬化性組成物が知られている(特許文献3)。 As photocurable compositions used in optical three-dimensional modeling, for example, a resin composition that is liquid at 23°C and contains a monomer or oligomer or a mixture of a monomer and an oligomer that can be polymerized by a ring-opening reaction, a curable composition that contains an impact resistance modifier that contains one or more types of block copolymers having at least one block composed of methyl methacrylate, and one or more types of polymerization initiators is known (Patent Document 3).

特開平3-21432号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-21432 特開平3-41126号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-41126 特表2010-520949号公報JP 2010-520949 A

樹脂組成物には、光エネルギー照射により迅速に硬化する速硬化性を有すると共に、得られる造形物の機械的特性が要求される。特に、光学的立体造形法により得られる立体造形物は、各種製品や部材等のモデルとしてではなく、それ自体が金型や部材等として使用されるため、優れた耐熱性と耐衝撃性を兼ね備えることが要求される。
この要求に対して、特許文献3に開示される光硬化性樹脂組成物は、硬化性、耐熱性、耐衝撃性の全てを満足するという点では不十分であった。
以上の点から、本発明は、硬化性に優れ、得られる光学的立体造形物の耐熱性、耐衝撃性に優れる光硬化性樹脂組成物及びこの光硬化性樹脂組成物を用いて得られる耐熱性、耐衝撃性に優れる立体造形物を提供することを課題とするものである。
The resin composition is required to have a fast curing property whereby it is quickly cured by irradiation with light energy, and also to have mechanical properties of the resulting object. In particular, the three-dimensional object obtained by the optical three-dimensional modeling method is used not as a model for various products or components, but as a mold or component itself, and therefore is required to have both excellent heat resistance and impact resistance.
With respect to these demands, the photocurable resin composition disclosed in Patent Document 3 is insufficient in terms of satisfying all of the requirements for curability, heat resistance, and impact resistance.
In view of the above, an object of the present invention is to provide a photocurable resin composition having excellent curing properties and resulting in an optically molded object having excellent heat resistance and impact resistance, and a three-dimensional object obtained using the photocurable resin composition, the three-dimensional object having excellent heat resistance and impact resistance.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、以下を要旨とする。
[1]下記の一般式(1)
(式(1)中、R~Rはそれぞれ、水素原子、ハロゲン原子、酸素原子もしくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭化水素基、または置換基を有していてもよいアルコキシ基であり、互いに同一でも異なってもよい。また、R10は2価の炭化水素基であり、R10はあってもなくてもよく、R10が存在する場合には、R又はRのいずれか及びR又はRのいずれかが存在しない。Zは分岐鎖や置換基を有していてもよい多価の有機基(エステル結合含有基を除く)、nは2~10の整数である。)で表される脂環式エポキシ化合物(A)、ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するアクリル材料(B)、及び光重合開始剤(C)を含有することを特徴とする光硬化性樹脂組成物。
[2]前記脂環式エポキシ化合物(A)が分子量260以上2000以下であり、分子内に少なくとも2個の重合可能な脂環式エポキシ基を有する、上記[1]に記載の光硬化性樹脂組成物。
[3]前記脂環式エポキシ化合物(A)の含有量が、光硬化性樹脂組成物の総重量に対し、1~50重量%である、上記[1]又は[2]に記載の光硬化性樹脂組成物。
[4]前記脂環式エポキシ化合物(A)が、その重合体のガラス転移温度が80℃以上のものである、上記[1]~[3]のいずれかに記載の光硬化性樹脂組成物。
[5]前記ウレタン(メタ)アクリレート化合物が、分子内に少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する、上記[1]~[4]のいずれかに記載の光硬化性樹脂組成物。
[6]前記ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するアクリル材料(B)の含有量が、光硬化性樹脂組成物の総重量に対し、50~99重量%である、上記[1]~[5]のいずれかに記載の光硬化性樹脂組成物。
[7]前記光重合開始剤(C)として、カチオン開始剤ならびにラジカル開始剤の両方を含む、上記[1]~[6]のいずれかに記載の光硬化性樹脂組成物。
[8]前記光硬化性樹脂組成物の粘度が室温(25℃)で2000cP以下である、上記[1]~[7]のいずれかに記載の光硬化性樹脂組成物。
[9]上記[1]~[8]のいずれかに記載の光硬化性樹脂組成物に対して、光照射により形成した所定の形状パターンを有する硬化樹脂層からなる立体造形物であって、硬化後の樹脂層の少なくとも一部が、硬化樹脂よりなる海部中に、海部を構成する硬化樹脂とは異なる重合体よりなる島部が分散したミクロ海島構造を有することを特徴とする立体造形物。
[10]前記硬化樹脂層の全てが、硬化樹脂よりなる海部中に、海部を構成する硬化樹脂とは異なる重合体よりなる微細な島部が分散したミクロ海島構造を有する、上記[9]に記載の立体造形物。
[11]前記島部が粒径1~20nm未満の微細な構造からなる、上記[9]又は[10]に記載の立体造形物。
[12]前記ミクロ海島構造を有する硬化樹脂層において、硬化樹脂層の重量に対する島部の合計量が1~50重量%である、上記[9]~[11]のいずれかに記載の立体造形物。
[13]前記島部を形成する重合体が、前記脂環式エポキシ化合物(A)から形成される、上記[9]~[12]のいずれかに記載の立体造形物。
[14]前記海部を形成する重合体が、前記ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するアクリル材料(B)から形成される、上記[9]~[13]のいずれかに記載の立体造形物。
[15]上記[9]~[14]のいずれかに記載の立体造形物の製造方法であって、前記島部となる重合体成分の含有割合が、ミクロ海島構造を有する硬化樹脂層の形成に用いる光硬化性樹脂組成物の重量に対して1~50重量%である、立体造形物の製造方法。
[16]前記光硬化性樹脂組成物が、脂環式エポキシと共にオキセタン化合物を含有する、上記[15]に記載の立体造形物の製造方法。
The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems, and as a result have completed the present invention.
[1] The following general formula (1):
(In formula (1), R 1 to R 9 are each a hydrogen atom, a halogen atom, an oxygen atom, a hydrocarbon group which may contain a halogen atom, or an alkoxy group which may have a substituent, and may be the same or different. R 10 is a divalent hydrocarbon group, and R 10 may be present or absent. When R 10 is present, either R 2 or R 3 and either R 7 or R 8 are not present. Z is a polyvalent organic group (excluding ester bond-containing groups) which may have a branched chain or a substituent, and n is an integer of 2 to 10.) A photocurable resin composition comprising an alicyclic epoxy compound (A) represented by the following formula (1), an acrylic material (B) containing a urethane (meth)acrylate compound, and a photopolymerization initiator (C).
[2] The photocurable resin composition according to the above [1], wherein the alicyclic epoxy compound (A) has a molecular weight of 260 or more and 2000 or less and has at least two polymerizable alicyclic epoxy groups in the molecule.
[3] The photocurable resin composition according to the above [1] or [2], wherein the content of the alicyclic epoxy compound (A) is 1 to 50% by weight based on the total weight of the photocurable resin composition.
[4] The photocurable resin composition according to any one of the above [1] to [3], wherein the alicyclic epoxy compound (A) is a polymer having a glass transition temperature of 80° C. or higher.
[5] The photocurable resin composition according to any one of the above [1] to [4], wherein the urethane (meth)acrylate compound has at least two (meth)acryloyl groups in the molecule.
[6] The photocurable resin composition according to any one of [1] to [5] above, wherein the content of the acrylic material (B) containing the urethane (meth)acrylate compound is 50 to 99 wt % based on the total weight of the photocurable resin composition.
[7] The photocurable resin composition according to any one of the above [1] to [6], wherein the photopolymerization initiator (C) contains both a cationic initiator and a radical initiator.
[8] The photocurable resin composition according to any one of [1] to [7] above, wherein the photocurable resin composition has a viscosity of 2000 cP or less at room temperature (25° C.).
[9] A three-dimensional object comprising a cured resin layer having a predetermined pattern formed by irradiating the photocurable resin composition according to any one of [1] to [8] above with light, wherein at least a part of the resin layer after curing has a micro sea-island structure in which islands made of a polymer different from the cured resin constituting the sea part are dispersed in a sea part made of the cured resin.
[10] The three-dimensional object according to the above-mentioned [9], wherein all of the cured resin layers have a micro sea-island structure in which fine islands made of a polymer different from the cured resin constituting the sea part are dispersed in a sea part made of the cured resin.
[11] The three-dimensional object according to the above [9] or [10], wherein the island portion has a fine structure with a particle size of 1 to less than 20 nm.
[12] The three-dimensional object according to any one of [9] to [11] above, wherein in the cured resin layer having a micro-sea-island structure, a total amount of island portions relative to a weight of the cured resin layer is 1 to 50% by weight.
[13] The three-dimensional object according to any one of the above [9] to [12], wherein the polymer forming the island portion is formed from the alicyclic epoxy compound (A).
[14] The three-dimensional object according to any one of the above [9] to [13], wherein the polymer forming the sea portion is formed from an acrylic material (B) containing the urethane (meth)acrylate compound.
[15] The method for producing a three-dimensional object according to any one of the above [9] to [14], wherein a content of the polymer component that becomes the islands is 1 to 50% by weight based on a weight of a photocurable resin composition used to form a cured resin layer having a micro-island-sea structure.
[16] The method for producing a three-dimensional object according to the above [15], wherein the photocurable resin composition contains an oxetane compound together with an alicyclic epoxy.

硬化性に優れ、得られる光学的立体造形物の耐熱性、耐衝撃性に優れる光硬化性樹脂組成物及びこの光硬化性樹脂組成物を用いて得られる耐熱性、耐衝撃性に優れる立体造形物を提供することができる。 It is possible to provide a photocurable resin composition that has excellent curing properties and provides an optically shaped object with excellent heat resistance and impact resistance, and a three-dimensional object obtained using this photocurable resin composition that has excellent heat resistance and impact resistance.

実施例1で製造した立体造形物の層の透過型電子顕微鏡写真である。3 is a transmission electron microscope photograph of a layer of the three-dimensional object produced in Example 1. 実施例2で製造した立体造形物の層の透過型電子顕微鏡写真である。4 is a transmission electron microscope photograph of a layer of a three-dimensional object produced in Example 2. 実施例3で製造した立体造形物の層の透過型電子顕微鏡写真である。1 is a transmission electron microscope photograph of a layer of a three-dimensional object produced in Example 3. 実施例4で製造した立体造形物の層の透過型電子顕微鏡写真である。1 is a transmission electron microscope photograph of a layer of a three-dimensional object produced in Example 4. 比較例1で製造した立体造形物の層の透過型電子顕微鏡写真である。4 is a transmission electron microscope photograph of a layer of a three-dimensional object produced in Comparative Example 1. 比較例2で製造した立体造形物の層の透過型電子顕微鏡写真である。1 is a transmission electron microscope photograph of a layer of a three-dimensional object produced in Comparative Example 2.

以下に、本発明を実施するための代表的な態様を具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の態様に限定されるものではない。なお、本明細書において、「~」を用いてその前後の数値又は物性値を挟んで表現する場合、その前後の値を含むものとして用いることとする。 Representative aspects for carrying out the present invention are specifically described below, but the present invention is not limited to the following aspects as long as it does not deviate from the gist of the invention. In this specification, when "~" is used to express a numerical value or physical property value before and after the value, the value before and after the value is included.

[光硬化性樹脂組成物]
本発明の光硬化性樹脂組成物は、下記一般式(1)で表される脂環式エポキシ化合物(A)、ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するアクリル材料(B)、及び光重合開始剤(C)を含有する。
[Photocurable resin composition]
The photocurable resin composition of the present invention contains an alicyclic epoxy compound (A) represented by the following general formula (1), an acrylic material (B) containing a urethane (meth)acrylate compound, and a photopolymerization initiator (C).

<脂環式エポキシ化合物(A)>
本発明の光硬化性樹脂組成物は、下記一般式(1)で表される脂環式エポキシ化合物(A)を含有する。
<Alicyclic epoxy compound (A)>
The photocurable resin composition of the present invention contains an alicyclic epoxy compound (A) represented by the following general formula (1).

式(1)中、R~Rはそれぞれ、水素原子、ハロゲン原子、酸素原子もしくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭化水素基、または置換基を有していてもよいアルコキシ基であり、互いに同一でも異なってもよい。また、R10は2価の炭化水素基であり、R10はあってもなくてもよく、R10が存在する場合には、R又はRのいずれか及びR又はRのいずれかが存在しない。Zは分岐鎖や置換基を有していてもよい多価の有機基(エステル結合含有基を除く)、nは2~10の整数である。 In formula (1), R 1 to R 9 are each a hydrogen atom, a halogen atom, an oxygen atom, a hydrocarbon group which may contain a halogen atom, or an alkoxy group which may have a substituent, and may be the same or different from each other. R 10 is a divalent hydrocarbon group, and R 10 may or may not be present. When R 10 is present, either R 2 or R 3 and either R 7 or R 8 are not present. Z is a polyvalent organic group (excluding ester bond-containing groups) which may have a branched chain or a substituent, and n is an integer from 2 to 10.

上記式(1)中、R~Rは上述の通りであり、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。ハロゲン原子を含む炭化水素基としては、炭化水素基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されたものが挙げられる。酸素原子を含む炭化水素基としては、炭化水素基の一部又は全部の-CH-基が酸素原子で置換されたものが挙げられる。また、酸素原子もしくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭化水素基としては、炭素数1~6の炭化水素基が挙げられ、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、へキシル基等が挙げられる。 In the above formula (1), R 1 to R 9 are as described above, and examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom. Examples of the hydrocarbon group containing a halogen atom include those in which some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group are substituted with halogen atoms. Examples of the hydrocarbon group containing an oxygen atom include those in which some or all of the -CH 2 - groups of the hydrocarbon group are substituted with oxygen atoms. Examples of the hydrocarbon group that may contain an oxygen atom or a halogen atom include hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a hexyl group.

10はあってもなくてもよく、R10がない場合の式(1)は以下となる。 R 10 may be present or absent, and when R 10 is absent, formula (1) is as follows.

これらのうち、R~Rは水素原子であることが好ましい。また、R10としては、炭素数1~3の2価の炭化水素基であることが好ましく、具体的にはメチレン基、エチレン基等が挙げられる。このうち、開環重合時の立体障害性が小さく反応性の高いメチレン基が特に好ましい。 Of these, R 1 to R 9 are preferably hydrogen atoms. R 10 is preferably a divalent hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, specific examples of which include a methylene group and an ethylene group. Of these, a methylene group is particularly preferred because it has low steric hindrance during ring-opening polymerization and is highly reactive.

式(1)におけるZとしては、分岐鎖や置換基を有していてもよい多価の有機基であればよく、n価の有機基である。例えば、nが2の場合には、2価の基が挙げられる。また、極性の観点からエーテル結合やシロキサン結合を有することが好ましいが、エステル結合は極性が高くアクリル材料との相互作用が強くなり海島構造の形成に好ましくない。具体的には、以下の式で表される基が好ましい。 Z in formula (1) may be a polyvalent organic group that may have a branched chain or a substituent, and is an n-valent organic group. For example, when n is 2, a divalent group is an example. From the viewpoint of polarity, it is preferable to have an ether bond or a siloxane bond, but ester bonds have high polarity and interact strongly with acrylic materials, making them undesirable for forming an island-sea structure. Specifically, groups represented by the following formulas are preferred.

nは2~10の整数であり、中でもnは2又は3であることが好ましい。nが4未満であると流動性が低下して粘度上昇することがなく、また、架橋密度の上昇により樹脂の靭性が低下することがない。 n is an integer from 2 to 10, and preferably n is 2 or 3. If n is less than 4, the flowability does not decrease and the viscosity does not increase, and the toughness of the resin does not decrease due to an increase in crosslink density.

脂環式エポキシ化合物(A)の分子量は260以上、2000以下であることが好ましい。分子量が260以上であると重合時に相分離構造を形成する点で有利であり、一方2000以下であると低粘度化の点で有利である。
以上の観点から、脂環式エポキシ化合物(A)の分子量は280~1800であることがより好ましく、300~1600であることがさらに好ましい。
また、脂環式エポキシ化合物(A)は、分子内に少なくとも2個の重合可能な脂環式エポキシ基を有することが好ましく、脂環式エポキシ基の数は2個又は3個が好ましく、2個が最も好ましい。
The molecular weight of the alicyclic epoxy compound (A) is preferably 260 or more and 2000 or less. A molecular weight of 260 or more is advantageous in terms of forming a phase-separated structure during polymerization, while a molecular weight of 2000 or less is advantageous in terms of reducing the viscosity.
From the above viewpoints, the molecular weight of the alicyclic epoxy compound (A) is more preferably 280 to 1,800, and further preferably 300 to 1,600.
The alicyclic epoxy compound (A) preferably has at least two polymerizable alicyclic epoxy groups in the molecule, and the number of the alicyclic epoxy groups is preferably two or three, and most preferably two.

脂環式エポキシ化合物(A)は、単独で重合体としたときのガラス転移温度(Tg)が80℃以上であることが好ましい。該重合体のTgが80℃以上であると、立体造形物の耐熱性が高くなる。以上の観点から、脂環式エポキシ化合物(A)の重合体のTgは90℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることがさらに好ましい。
一方、該重合体のTgの上限については、特に限定されないが、通常250℃以下である。
The alicyclic epoxy compound (A) preferably has a glass transition temperature (Tg) of 80° C. or higher when polymerized by itself. When the Tg of the polymer is 80° C. or higher, the heat resistance of the three-dimensional object is increased. From the above viewpoints, the Tg of the polymer of the alicyclic epoxy compound (A) is more preferably 90° C. or higher, and further preferably 100° C. or higher.
On the other hand, the upper limit of the Tg of the polymer is not particularly limited, but is usually 250° C. or lower.

脂環式エポキシ化合物(A)の含有量としては、光硬化性樹脂組成物の総重量に対して、1~50重量%であることが好ましい。脂環式エポキシ化合物(A)の含有量が1重量%以上であると耐熱性及び耐衝撃性が向上する。一方、50重量%以下であると樹脂組成物の溶液粘度が高くなり過ぎず、立体造形物を得やすい。以上の観点から、脂環式エポキシ化合物(A)の含有量は、5~40重量%であることがより好ましく、10~30重量%であることがさらに好ましい。 The content of the alicyclic epoxy compound (A) is preferably 1 to 50% by weight based on the total weight of the photocurable resin composition. If the content of the alicyclic epoxy compound (A) is 1% by weight or more, the heat resistance and impact resistance are improved. On the other hand, if the content is 50% by weight or less, the solution viscosity of the resin composition does not become too high, making it easier to obtain a three-dimensional object. From the above viewpoints, the content of the alicyclic epoxy compound (A) is more preferably 5 to 40% by weight, and even more preferably 10 to 30% by weight.

<ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するアクリル材料(B)>
本発明の光硬化性樹脂組成物は、ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するアクリル材料(B)(以下、「アクリル材料(B)」と記載することがある。)を含む。アクリル材料(B)としては、ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含んでいればよく、その他のアクリル材料について、特に制限はない。なお、ここでアクリル材料とは、アクリル酸エステル構造又はメタクリル酸エステル構造を有するものをいう。本発明においては、アクリル材料(B)に含まれるウレタン(メタ)アクリレート化合物は、分子内に少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有することが好ましい。(メタ)アクリロイル基を有することで、ラジカル重合性を有するものとなる。
ウレタン(メタ)アクリレートは、分子内に1個以上のアミド基と2個以上のヒドロキシ基とを有するアミドヒドロキシ化合物(b1)と、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、及びポリカーボネートジオールからなる群より選ばれるジオール(b2)と、有機ジイソシアネート化合物(b3)と、ヒドロキシ基含有(メタ)アクリレート(b4)とを付加反応させることで得られる。
なお、b1成分及びb4成分中のヒドロキシ基は、b3成分のNCO基に対して反応性を有する。また、本明細書において「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」または「メタクリレート」を意味する。
<Acrylic material (B) containing a urethane (meth)acrylate compound>
The photocurable resin composition of the present invention contains an acrylic material (B) (hereinafter, sometimes referred to as "acrylic material (B)") containing a urethane (meth)acrylate compound. The acrylic material (B) may contain a urethane (meth)acrylate compound, and there are no particular limitations on the other acrylic materials. Here, the acrylic material refers to one having an acrylic acid ester structure or a methacrylic acid ester structure. In the present invention, the urethane (meth)acrylate compound contained in the acrylic material (B) preferably has at least two (meth)acryloyl groups in the molecule. By having a (meth)acryloyl group, the urethane (meth)acrylate compound has radical polymerizability.
The urethane (meth)acrylate can be obtained by addition reaction of an amide hydroxy compound (b1) having one or more amide groups and two or more hydroxy groups in the molecule, a diol (b2) selected from the group consisting of polyether diols, polyester diols, and polycarbonate diols, an organic diisocyanate compound (b3), and a hydroxy group-containing (meth)acrylate (b4).
The hydroxyl groups in the components b1 and b4 have reactivity with the NCO group in the component b3. In addition, in this specification, "(meth)acrylate" means "acrylate" or "methacrylate".

アミドヒドロキシ化合物(b1)は、本発明の立体造形物の伸度を維持したまま、強度(靭性)を向上させる成分である。該成分としては特に制限はないが、環状ヒドロキシカルボン酸エステルと、アンモニア、若しくは第一級又は第二級アミノ窒素を含む化合物との反応生成物が好ましい。 The amide hydroxy compound (b1) is a component that improves the strength (toughness) of the three-dimensional object of the present invention while maintaining its elongation. There are no particular limitations on the component, but a reaction product of a cyclic hydroxycarboxylic acid ester with ammonia or a compound containing primary or secondary amino nitrogen is preferred.

環状ヒドロキシカルボン酸エステルとしては、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。中でも、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトンが特に好ましい。
第一級又は第二級アミノ窒素を含む化合物としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、N-フェニルエタノールアミン、2-アミノ-1-ブタノール、2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール、6-アミノ-1-ヘキサノール、1,4-ジアミノブタン、1,2-ジアミノシクロヘキサン、1,10-ジアミノデカン等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。中でも、エタノールアミン、ジエタノールアミン、及びN-メチルエタノールアミンが特に好ましい。
Examples of cyclic hydroxycarboxylic acid esters include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, γ-butyrolactone and γ-valerolactone are particularly preferred.
Examples of compounds containing primary or secondary amino nitrogen include ethanolamine, diethanolamine, N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine, N-phenylethanolamine, 2-amino-1-butanol, 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol, 6-amino-1-hexanol, 1,4-diaminobutane, 1,2-diaminocyclohexane, and 1,10-diaminodecane. These can be used alone or in combination. Among these, ethanolamine, diethanolamine, and N-methylethanolamine are particularly preferred.

環状ヒドロキシカルボン酸エステルと、アンモニア、若しくは第一級又は第二級アミノ窒素を含む化合物との反応は、当モル量の両者を混合し、約80~100℃で8~24時間加熱することで実施できる。このようにして得られる(b1)成分の中でも、4-ヒドロキシ-N-(2-ヒドロキシエチル)-N-メチルブタナミドが特に好ましい。 The reaction of a cyclic hydroxycarboxylic acid ester with ammonia or a compound containing a primary or secondary amino nitrogen can be carried out by mixing equimolar amounts of the two and heating at about 80 to 100°C for 8 to 24 hours. Among the components (b1) thus obtained, 4-hydroxy-N-(2-hydroxyethyl)-N-methylbutanamide is particularly preferred.

ジオール(b2)は、ウレタン(メタ)アクリレート化合物の硬化物の柔軟性と伸度を向上させる成分である。なお、3官能以上のポリオールであると、ウレタン(メタ)アクリレート化合物の製造時に架橋・ゲル化しやすいため、かかる恐れのないジオールを用いることが好ましい。 Diol (b2) is a component that improves the flexibility and elongation of the cured product of the urethane (meth)acrylate compound. Note that trifunctional or higher polyols are prone to crosslinking and gelling during the production of the urethane (meth)acrylate compound, so it is preferable to use a diol that does not have this risk.

(b2)成分としては、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオールから選ばれるジオールを1種又は2種以上用いることができる。これらは市販品を使用でき、その具体例としては、ポリエチレングリコール(繰り返し単位数:6~20)、ポリプロピレングリコール(繰り返し単位数:6~20)、ポリブチレングリコール(繰り返し単位数:6~20)、1-メチルブチレングリコール(繰り返し単位数:6~20)、ポリカプロラクトンジオール、アルキレン(炭素数2~10)ジオールのカプロラクトン付加(繰り返し単位数:2~10)ジオール、ポリカーボネートジオール(炭素数4~6の脂肪族骨格)、フタル酸とアルキレンジオールから誘導されたポリエステルジオール、マレイン酸とアルキレンジオールから誘導されたポリエステルジオール、フマル酸とアルキレンジオールから誘導されたポリエステルジオール等が挙げられる。中でも、ポリブチレングリコール(繰り返し単位数:6~20)、ポリカプロラクトンジオール、アルキレン(炭素数2~10)ジオールのカプロラクトン付加(繰り返し単位数:2~10)ジオールが特に好ましい。また、重量平均分子量が300~2000程度のものが好ましい。 As the (b2) component, one or more diols selected from polyether diols, polyester diols, and polycarbonate diols can be used. Commercially available products can be used, and specific examples include polyethylene glycol (number of repeating units: 6 to 20), polypropylene glycol (number of repeating units: 6 to 20), polybutylene glycol (number of repeating units: 6 to 20), 1-methylbutylene glycol (number of repeating units: 6 to 20), polycaprolactone diol, caprolactone addition (number of repeating units: 2 to 10) diol of alkylene (2 to 10 carbon atoms), polycarbonate diol (aliphatic skeleton with 4 to 6 carbon atoms), polyester diol derived from phthalic acid and alkylene diol, polyester diol derived from maleic acid and alkylene diol, polyester diol derived from fumaric acid and alkylene diol, etc. Among these, polybutylene glycol (number of repeating units: 6 to 20), polycaprolactone diol, and caprolactone-added diols (number of repeating units: 2 to 10) of alkylene diols (having 2 to 10 carbon atoms) are particularly preferred. Also, those with a weight average molecular weight of about 300 to 2000 are preferred.

有機ジイソシアネート化合物(b3)は、他の成分のヒドロキシ基と反応してウレタン基を生成する成分である。(b3)成分としては特に制限はないが、イソホロンジイソシアネート、ビス(4-イソシアナトシクロヘキシル)メタン、ビス(4-イソシアナトフェニル)メタン、ビス(3-クロロ-4-イソシアナトフェニル)メタン、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、トリス(4-イソシアナトフェニル)メタン、1,2-キシレンジイソシアネート、1,4-キシレンジイソシアネート、1,2-水添キシレンジイソシアネート、1,4-水添キシレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
これらは1種又は2種以上用いることができる。中でも、イソホロンジイソシアネート、ビス(4-イソシアナトシクロヘキシル)メタン、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、1,2-キシリレンジイソシアネート、1,4-キシリレンジイソシアネート、1,2-水添キシレンジイソシアネート、1,4-水添キシレンジイソシアネートが好ましい。特に、硬化物の耐候性に優れることから、イソホロンジイソシアネート、ビス(4-イソシアナトシクロヘキシル)メタン、1,2-水添キシリレンジイソシアネート、1,4-水添キシリレンジイソシアネート等の脂肪族又は脂環族骨格のものが好ましい。
The organic diisocyanate compound (b3) is a component that reacts with the hydroxyl group of another component to produce a urethane group. The component (b3) is not particularly limited, but examples thereof include isophorone diisocyanate, bis(4-isocyanatocyclohexyl)methane, bis(4-isocyanatophenyl)methane, bis(3-chloro-4-isocyanatophenyl)methane, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, tris(4-isocyanatophenyl)methane, 1,2-xylylene diisocyanate, 1,4-xylylene diisocyanate, 1,2-hydrogenated xylylene diisocyanate, 1,4-hydrogenated xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, and hexamethylene diisocyanate.
These may be used alone or in combination. Among these, isophorone diisocyanate, bis(4-isocyanatocyclohexyl)methane, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 1,2-xylylene diisocyanate, 1,4-xylylene diisocyanate, 1,2-hydrogenated xylylene diisocyanate, and 1,4-hydrogenated xylylene diisocyanate are preferred. In particular, those having an aliphatic or alicyclic skeleton, such as isophorone diisocyanate, bis(4-isocyanatocyclohexyl)methane, 1,2-hydrogenated xylylene diisocyanate, and 1,4-hydrogenated xylylene diisocyanate, are preferred because they provide excellent weather resistance to the cured product.

ヒドロキシ基含有(メタ)アクリレート(b4)は、反応で得られるポリウレタン前駆体の末端に付加して、ウレタン(メタ)アクリレート化合物にラジカル反応性を付与する成分である。(b4)成分としては、分子内に1個以上の(メタ)アクリロイル基と、1個のNCO反応性ヒドロキシ基を有するものが好ましく、その具体例としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、及びこれらのカプロラクトンの付加物等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。中でも、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。 Hydroxy group-containing (meth)acrylate (b4) is a component that is added to the end of the polyurethane precursor obtained by the reaction to impart radical reactivity to the urethane (meth)acrylate compound. As the (b4) component, those having one or more (meth)acryloyl groups and one NCO-reactive hydroxy group in the molecule are preferred, and specific examples thereof include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth)acrylate, cyclohexane dimethanol mono(meth)acrylate, trimethylolpropane di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tri(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, and adducts of these with caprolactone. These can be used alone or in combination. Of these, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate are particularly preferred.

ウレタン(メタ)アクリレート化合物は、例えば、(b1)成分と、総ヒドロキシ基含有当量で0.9モル当量の(b2)成分とを合成釜内に仕込み、加熱・攪拌下で、2.0モル当量の(b3)成分を滴下することで、前駆体のイソシアネート末端ポリウレタンを得、これに更に1.1~1.3モル当量の(b4)成分を滴下し、加熱付加することで、得られる。上記反応における(b1)~(b4)の使用比率は、モル当量比で、(b3):[(b1)+(b2)]:(b4)=2.0:0.5~4.0:0.5~4.0、(b1):(b2)=0.2~1.0:1.0~0.2とすることが好ましい。 The urethane (meth)acrylate compound can be obtained, for example, by charging the (b1) component and 0.9 molar equivalents of the (b2) component in a synthesis vessel, adding 2.0 molar equivalents of the (b3) component dropwise under heating and stirring to obtain a precursor isocyanate-terminated polyurethane, and then dropping 1.1 to 1.3 molar equivalents of the (b4) component thereto and adding under heating. The molar equivalent ratios of (b1) to (b4) in the above reaction are preferably (b3):[(b1)+(b2)]:(b4)=2.0:0.5-4.0:0.5-4.0, (b1):(b2)=0.2-1.0:1.0-0.2.

本明細書において、「モル当量」は、使用化合物のモル数と官能基数を乗じた数を意味する。すなわち、「モル当量」は、アミドヒドロキシ化合物(b1)、ジオール(b2)、及びヒドロキシ基含有(メタ)アクリレート(b4)では、分子内のヒドロキシ基数と使用モル数を乗じた数であり、有機ジイソシアネート化合物(b3)では、分子内のNCO基数と使用モル数を乗じた数である。 In this specification, "molar equivalent" means the number obtained by multiplying the number of moles of the compound used by the number of functional groups. That is, for the amide hydroxy compound (b1), diol (b2), and hydroxy group-containing (meth)acrylate (b4), the "molar equivalent" is the number obtained by multiplying the number of hydroxy groups in the molecule by the number of moles used, and for the organic diisocyanate compound (b3), the "molar equivalent" is the number obtained by multiplying the number of NCO groups in the molecule by the number of moles used.

以上で例示したウレタン(メタ)アクリレート化合物を添加することで立体造形物の強伸度や弾性率、耐熱性等を改良することができる。
アクリル材料中のウレタン(メタ)アクリレートの含有量は、10~80重量%の範囲であることが好ましく、20~70重量%の範囲であることがより好ましく、30~60重量%の範囲であることがさらに好ましい。
By adding the urethane (meth)acrylate compounds exemplified above, it is possible to improve the strength and elongation, elastic modulus, heat resistance, etc. of the three-dimensional object.
The content of the urethane (meth)acrylate in the acrylic material is preferably in the range of 10 to 80% by weight, more preferably in the range of 20 to 70% by weight, and even more preferably in the range of 30 to 60% by weight.

(マクロモノマー)
本発明の光硬化性樹脂組成物には、ウレタン(メタ)アクリレート化合物以外のアクリル材料として、マクロモノマーを含有させることができる。
マクロモノマーとは、重合性官能基を有する高分子である。本発明において、ラジカル重合性基を有するマクロモノマーを用いることで従来にない曲げ強度と引張強度を有し、優れた伸度を有する造形物が得られる。
特にラジカル重合性基として(メタ)アクリレートを有するとカルボニルの極性によりラジカル反応性が高く速硬化性を有することができる。さらに、メタクリレートはアクリレートに比べメチル基の立体障害により反応性が穏やかであり、光硬化性樹脂組成物の特性に応じてメタクリレートとアクリレートを使い分けることが可能である。
(Macromonomer)
The photocurable resin composition of the present invention may contain a macromonomer as an acrylic material other than the urethane (meth)acrylate compound.
A macromonomer is a polymer having a polymerizable functional group. In the present invention, by using a macromonomer having a radical polymerizable group, a shaped object having unprecedented bending strength and tensile strength and excellent elongation can be obtained.
In particular, when the radical polymerizable group has (meth)acrylate, the polarity of the carbonyl group results in high radical reactivity and rapid curing. Furthermore, the reactivity of methacrylate is milder than that of acrylate due to the steric hindrance of the methyl group, and it is possible to use methacrylate and acrylate depending on the properties of the photocurable resin composition.

マクロモノマーの構造としては下記式(3)で表されるものが好ましい。すなわち、ポリ(メタ)アクリレートセグメントの一方の末端にラジカル重合性基を有するものである。
なお、本明細書においてポリ(メタ)アクリレートセグメントの一方の末端とは、(メタ)アクリレートの不飽和二重結合部分が開いてつながった炭素-炭素結合鎖の末端基であり、Yとは反対側に位置する基のことを意味する。
The structure of the macromonomer is preferably that represented by the following formula (3), that is, that has a radical polymerizable group at one end of a poly(meth)acrylate segment.
In this specification, one end of the poly(meth)acrylate segment refers to an end group of a carbon-carbon bond chain in which the unsaturated double bond moieties of the (meth)acrylate are open and connected, and means a group located on the opposite side to Y.

前記式(3)において、Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基または複素環基である。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基または複素環基は、置換基を有することができる。 In the formula (3), each R is independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. The alkyl group, the cycloalkyl group, the aryl group, or the heterocyclic group may have a substituent.

Rのアルキル基としては例えば、炭素数1~20の分岐又は直鎖アルキル基が挙げられる。炭素数1~20の分岐又は直鎖アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、i-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基及びイコシル基が挙げられる。これらの中で、入手のし易さから、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基及びオクチル基が好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基及びt-ブチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。 Examples of the alkyl group for R include branched or linear alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples of branched or linear alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, t-butyl, i-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, and icosyl. Among these, in view of ease of availability, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group and octyl group are preferred, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group and t-butyl group are more preferred, and methyl group is particularly preferred.

Rのシクロアルキル基としては、例えば、炭素数3~20のシクロアルキル基が挙げられる。炭素数3~20のシクロアルキル基の具体例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基及びアダマンチル基が挙げられる。入手のし易さから、シクロプロピル基、シクロブチル基及びアダマンチル基が好ましい。 Examples of the cycloalkyl group for R include cycloalkyl groups having 3 to 20 carbon atoms. Specific examples of cycloalkyl groups having 3 to 20 carbon atoms include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, and adamantyl groups. In view of ease of availability, cyclopropyl, cyclobutyl, and adamantyl groups are preferred.

Rのアリール基としては、例えば、炭素数6~18のアリール基が挙げられる。炭素数6~18のアリール基の具体例としては、フェニル基及びナフチル基が挙げられる。 Examples of the aryl group for R include aryl groups having 6 to 18 carbon atoms. Specific examples of aryl groups having 6 to 18 carbon atoms include phenyl and naphthyl groups.

Rの複素環基としては、例えば、炭素数5~18の複素環基が挙げられる。複数のRの複素環基の具体例としては、γ-ラクトン基及びε-カプロラクトン基が挙げられる。複素環に含まれるヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が挙げられる。 The heterocyclic group represented by R may, for example, be a heterocyclic group having 5 to 18 carbon atoms. Specific examples of heterocyclic groups represented by multiple R include a γ-lactone group and an ε-caprolactone group. Examples of heteroatoms contained in the heterocycle include an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom.

Rの基の置換基としては、それぞれ独立して、アルキル基、アリール基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(-COOR’)、カルバモイル基(-CONR’R’’)、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基(-NR’R’’)、ハロゲン、アリル基、エポキシ基、アルコキシ基(-OR’)又は親水性若しくはイオン性を示す基からなる群から選択される基又は原子が挙げられる。なお、R’又はR’’は、それぞれ独立して、複素環基を除いてRと同様の基が挙げられる。
Rの基の置換基のアルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基が挙げられる。
Rの基の置換基のカルバモイル基としては、例えば、N-メチルカルバモイル基及びN,N-ジメチルカルバモイル基が挙げられる。
Rの基の置換基のハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素が挙げられる。
Rの基の置換基のアルコキシ基としては、例えば、炭素数1~12のアルコキシ基が挙げられ、具体例としては、メトキシ基が挙げられる。
The substituents of the R group each independently include a group or atom selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group (-COOR'), a carbamoyl group (-CONR'R"), a cyano group, a hydroxyl group, an amino group (-NR'R"), a halogen, an allyl group, an epoxy group, an alkoxy group (-OR'), or a group exhibiting hydrophilicity or ionicity. Note that R' and R" each independently include the same groups as R, except for heterocyclic groups.
The alkoxycarbonyl group as the substituent of the R group includes, for example, a methoxycarbonyl group.
Examples of the carbamoyl group as a substituent of the R group include an N-methylcarbamoyl group and an N,N-dimethylcarbamoyl group.
Halogen substituents on the R group include, for example, fluorine, chlorine, bromine and iodine.
The alkoxy group as the substituent of the R group includes, for example, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and a specific example is a methoxy group.

Rの基の置換基の親水性又はイオン性を示す基としては、例えば、カルボキシル基のアルカリ塩又はスルホキシル基のアルカリ塩、ポリエチレンオキシド基、ポリプロピレンオキシド基等のポリ(アルキレンオキシド)基及び四級アンモニウム塩基等のカチオン性置換基が挙げられる。 Examples of the hydrophilic or ionic substituent of the R group include an alkali salt of a carboxyl group or an alkali salt of a sulfoxyl group, a poly(alkylene oxide) group such as a polyethylene oxide group or a polypropylene oxide group, and a cationic substituent such as a quaternary ammonium base.

Rは、アルキル基及びシクロアルキル基から選ばれる少なくとも1種が好ましく、アルキル基がより好ましい。
アルキル基としては、入手のし易さの観点からメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基及びオクチル基が好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基及びt-ブチル基がより好ましく、メチル基、が特に好ましい。
R is preferably at least one selected from an alkyl group and a cycloalkyl group, and more preferably an alkyl group.
As the alkyl group, from the viewpoint of easy availability, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, and an octyl group are preferable, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, and a t-butyl group are more preferable, and a methyl group is particularly preferable.

Xは水素原子及びメチル基から選ばれる少なくとも1種であり、メチル基が好ましい。
Xはマクロモノマーの合成し易さの観点から、複数のXの半数以上がメチル基であることが好ましく、より好ましくはすべてがメチル基であることが好ましい。複数のXの半数以上をメチル基とするには、マクロモノマーを製造するための原料組成物において、メタクリレートの割合を80重量%以上とすればよい。
X is at least one selected from a hydrogen atom and a methyl group, and is preferably a methyl group.
From the viewpoint of ease of synthesis of the macromonomer, it is preferable that at least half of the multiple Xs are methyl groups, and more preferably, all of them are methyl groups. In order to make at least half of the multiple Xs methyl groups, the proportion of methacrylate in the raw material composition for producing the macromonomer may be 80% by weight or more.

Yは、マクロモノマーの末端基である。マクロモノマーの末端基としては、例えば、公知のラジカル重合で得られるポリマーの末端基と同様に、水素原子及びラジカル重合開始剤に由来する基が挙げられる。 Y is an end group of the macromonomer. Examples of the end group of the macromonomer include a hydrogen atom and a group derived from a radical polymerization initiator, similar to the end groups of polymers obtained by known radical polymerization.

nはマクロモノマー1分子中に含まれるモノマー単位のモル数(ただし二重結合を有するモノマー単位を除いた数)を表す。nは、2~10,000の整数である。nは10~400が好ましく、20~100がより好ましい。nが小さすぎると、引張強度、及び引張伸度を改良することができず、大きすぎると樹脂組成物の粘度が高すぎて実用に向かない。 n represents the number of moles of monomer units contained in one molecule of the macromonomer (excluding monomer units having double bonds). n is an integer from 2 to 10,000. n is preferably from 10 to 400, and more preferably from 20 to 100. If n is too small, the tensile strength and tensile elongation cannot be improved, and if n is too large, the viscosity of the resin composition becomes too high for practical use.

本発明の光硬化性樹脂組成物におけるマクロモノマーの含有量は、光硬化性樹脂組成物全量に対して、1~10重量%であることが好ましい。マクロモノマーの含有量が1重量%以上であると、硬化樹脂に関して曲げ強度、引張強度、高伸張造形物が得られる点で有利である。一方、マクロモノマーの含有量が10重量%以下であると組成物の低粘度化の点で有利である。以上の観点から、マクロモノマーの含有量は2~8重量%の範囲であることがより好ましく、3~5重量%の範囲であることがさらに好ましい。 The content of the macromonomer in the photocurable resin composition of the present invention is preferably 1 to 10% by weight based on the total amount of the photocurable resin composition. A macromonomer content of 1% by weight or more is advantageous in that the cured resin has high bending strength, tensile strength, and a highly elongated molded object. On the other hand, a macromonomer content of 10% by weight or less is advantageous in that the viscosity of the composition is low. From the above viewpoints, the macromonomer content is more preferably in the range of 2 to 8% by weight, and even more preferably in the range of 3 to 5% by weight.

マクロモノマーの重量平均分子量は、取扱い性の観点から2000~40000であることが好ましく、5000~20000であることがより好ましい。
なお、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)によって測定される、ポリメチルメタクリレート換算の重量平均分子量である。
The weight average molecular weight of the macromonomer is preferably from 2,000 to 40,000, and more preferably from 5,000 to 20,000, from the viewpoint of handleability.
The weight average molecular weight is a weight average molecular weight calculated as polymethyl methacrylate, measured by gel permeation chromatography (GPC).

(ラジカル重合性基を有する化合物)
本発明の光硬化性樹脂組成物には、ウレタン(メタ)アクリレート化合物以外のアクリル材料として、ラジカル重合性基を有する化合物を含有させることができる。
より具体的には、ラジカル重合性基を有する化合物であって、ラジカル重合性基を1つ有する化合物を添加することが好ましい。
ラジカル重合性基を1つ有する化合物としては、各種アルキルモノ又はポリアルコールから誘導されるエステル型(メタ)アクリレート、モノ(メタ)アクリルアミド類、ウレタンポリ(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレート、ビニルエーテル化合物、ビニルエステル化合物、アリル化合物等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
(Compound having a radically polymerizable group)
The photocurable resin composition of the present invention may contain a compound having a radical polymerizable group as an acrylic material other than the urethane (meth)acrylate compound.
More specifically, it is preferable to add a compound having one radical polymerizable group, which is a compound having a radical polymerizable group.
Examples of compounds having one radical polymerizable group include ester-type (meth)acrylates derived from various alkyl mono- or polyalcohols, mono(meth)acrylamides, urethane poly(meth)acrylates, epoxy (meth)acrylates, polyester (meth)acrylates and other monofunctional (meth)acrylates, vinyl ether compounds, vinyl ester compounds, allyl compounds, etc. These can be used alone or in combination of two or more.

ラジカル重合性基を1つ有する化合物の具体例としては、スチレン、α-メチルスチレン、α-クロロスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル系モノマー類;酢酸ビニル、酪酸ビニル、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド、N-ビニル-2-ピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、アジピン酸ジビニル等のビニルエステルモノマー類;エチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ジアリルフタレート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、アリルグリシジルエーテル等のアリル化合物類;アクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジメチルメタクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、N-メトキシメチルアクリルアミド、N-ブトキシメチルアクリルアミド、N-t-ブチルアクリルアミド、アクリルモルホリン、メチレンビスアクリルアミド等のアクリルアミド類;(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸i-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸モルホリル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸フェニル等のモノ(メタ)アクリレートが挙げられる。 Specific examples of compounds having one radical polymerizable group include aromatic vinyl monomers such as styrene, α-methylstyrene, α-chlorostyrene, vinyltoluene, and divinylbenzene; vinyl ester monomers such as vinyl acetate, vinyl butyrate, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinyl-2-pyrrolidone, N-vinylcaprolactam, and divinyl adipate; vinyl ethers such as ethyl vinyl ether and phenyl vinyl ether; allyl compounds such as diallyl phthalate, trimethylolpropane diallyl ether, and allyl glycidyl ether; acrylamide, N,N-dimethylacrylamide, N,N-dimethylmethacrylamide, N-methylolacrylamide, N-methoxymethylacrylamide, N-butoxymethylacrylamide, N-t-butylacrylamide, acrylmorpholine, and methylenebisacrylamide; (meth)acrylic acid, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, and (meth)acrylic acid. Examples of mono(meth)acrylates include propyl acrylate, n-butyl (meth)acrylate, i-butyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, morpholyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, tricyclodecane (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, allyl (meth)acrylate, 2-ethoxyethyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, and phenyl (meth)acrylate.

以上例示した中でも、それ自身が低粘度で希釈作用を有し、さらには伸度が増すことから、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸フェニル、等が好適であり、さらに単官能(メタ)アクリレートである(メタ)アクリロイルモルホリン、(メタ)アクリル酸イソボニルを用いると環骨格を有するため立体造形物の弾性率が増し靭性を向上するので好ましい。特に(メタ)アクリロイルモルホリンを用いると水素結合が強くさらに弾性率が増し靭性が向上するのでより好ましい。 Among the above examples, N,N-dimethyl(meth)acrylamide, (meth)acryloylmorpholine, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, tricyclodecane (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, etc. are preferred because they have low viscosity and dilution properties, and further increase elongation. Furthermore, the use of monofunctional (meth)acrylates (meth)acryloylmorpholine and isobornyl (meth)acrylate is preferred because they have a ring skeleton, which increases the elastic modulus of the three-dimensional object and improves toughness. In particular, the use of (meth)acryloylmorpholine is more preferred because it has strong hydrogen bonds, further increasing the elastic modulus and improving toughness.

ラジカル重合性基を1つ有する化合物の含有量は特に制限はないが、光重合性樹脂組成物全量に対して、10~60重量%の範囲であることが好ましい。この範囲で含有することで、立体造形物の弾性率が向上する。以上の観点から、ラジカル重合性基を1つ有する化合物の含有量は20~50重量%の範囲であることがより好ましく、30~45重量%の範囲であることがさらに好ましい。 The content of the compound having one radical polymerizable group is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 60% by weight based on the total amount of the photopolymerizable resin composition. By including it in this range, the elastic modulus of the three-dimensional object is improved. From the above viewpoints, the content of the compound having one radical polymerizable group is more preferably in the range of 20 to 50% by weight, and even more preferably in the range of 30 to 45% by weight.

ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するアクリル材料(B)の含有量としては、光硬化性樹脂組成物の総重量に対して、50~99重量%であることが好ましい。アクリル材料(B)の含有量が99重量%以下であると、(A)成分の含有量が十分となり、耐熱性及び耐衝撃性が向上する。一方、50重量%以上であると樹脂組成物の溶液粘度が高くなり過ぎず、造形物を得やすい。以上の観点から、アクリル材料(B)の含有量は、60~90重量%であることがより好ましく、70~85重量%の範囲であることがさらに好ましい。 The content of the acrylic material (B) containing a urethane (meth)acrylate compound is preferably 50 to 99% by weight based on the total weight of the photocurable resin composition. If the content of the acrylic material (B) is 99% by weight or less, the content of the (A) component is sufficient, improving heat resistance and impact resistance. On the other hand, if it is 50% by weight or more, the solution viscosity of the resin composition does not become too high, making it easier to obtain a molded object. From the above perspectives, the content of the acrylic material (B) is more preferably 60 to 90% by weight, and even more preferably in the range of 70 to 85% by weight.

<光重合開始剤(C)>
光重合開始剤(C)は、紫外線等の活性エネルギー線の照射により本発明の光硬化性樹脂組成物を重合硬化する成分である。
本発明においては、光重合開始剤(C)としてカチオン開始剤ならびにラジカル開始剤の両方を併用することが好ましい。カチオン開始剤により、エポキシ基の重合が進み、ラジカル開始剤により、メタ(アクリル)基の重合が進むため、効率的に重合させることができる。
<Photopolymerization initiator (C)>
The photopolymerization initiator (C) is a component that polymerizes and cures the photocurable resin composition of the present invention when irradiated with active energy rays such as ultraviolet rays.
In the present invention, it is preferable to use both a cationic initiator and a radical initiator in combination as the photopolymerization initiator (C). The cationic initiator promotes the polymerization of epoxy groups, and the radical initiator promotes the polymerization of meth(acrylic) groups, so that polymerization can be performed efficiently.

光重合開始剤(C)の具体例としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、ベンジルジメチルケタール、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(市販品;Omnirad184)、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノンオリゴマー等のアセトフェノン類;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン類;ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-N,N-ジメチル-N-[2-(1-オキソ-2-プロペニルオキシ)エチル]ベンゼンメタナミニウムブロミド、(4-ベンゾイルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリド等のベンゾフェノン類;2-イソプロピルチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、2-(3-ジメチルアミノ-2-ヒドロキシ)-3,4-ジメチル-9H-チオキサントン-9-オンメソクロリド等のチオキサントン類;2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチル-ペンチルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド等のアシルフォスフォンオキサイド類;1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル-,2-(O-ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム)等のオキシムエステル類などが挙げられる。
成分(C)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
成分(C)の含有量は、成分(A)及び成分(B)の含有量の合計100重量部に対して、0.1~20重量部が好ましく、0.5~10重量部がより好ましく、1~10重量部が更に好ましい。成分(C)の含有量が、上記下限値以上であれば立体造形物の硬化性を良好にすることができ、かつ立体造形物の耐熱性、耐衝撃性を向上させることができる。
Specific examples of the photopolymerization initiator (C) include diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-one, 1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, benzyl dimethyl ketal, 4-(2-hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxy-2-propyl)ketone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (commercial product; Omnirad 184), 2-methyl acetophenones such as 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)butanone, 2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanone oligomer; benzoins such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, and benzoin isobutyl ether; benzophenone, o-benzoyl methyl benzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4'-methyl-diphenyl sulfide, 3,3',4,4'-tetrabenzoyl benzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4'-methyl-diphenyl sulfide, 3,3',4,4'-tetrabenzoyl benzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4'-methyl-diphenyl sulfide, 3,3',4,4'-tetrabenzoyl benzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4'-methyl-diphenyl sulfide, 3,3',4,4'-tetrabenzoyl benzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4'-methyl-diphenyl sulfide, 3,3',4,4'-tetrabenzoyl benzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-phenyl ... benzophenones such as 1-(t-butylperoxycarbonyl)benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, 4-benzoyl-N,N-dimethyl-N-[2-(1-oxo-2-propenyloxy)ethyl]benzenemethanaminium bromide, and (4-benzoylbenzyl)trimethylammonium chloride; 2-isopropylthioxanthone, 4-isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, 2-(3-dimethylamino-2-hydroxy)-3,4-dimethyl-9H-thioxanthone-9-one methoxide; thioxanthones such as chloride; acylphosphine oxides such as 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide, bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethyl-pentylphosphine oxide, and bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide; and oxime esters such as 1,2-octanedione, 1-[4-(phenylthio)phenyl-, 2-(O-benzoyloxime)], ethanone, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-, and 1-(O-acetyloxime).
The component (C) may be used alone or in combination of two or more kinds.
The content of component (C) is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 10 parts by weight, and even more preferably 1 to 10 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the total content of components (A) and (B). When the content of component (C) is equal to or more than the lower limit, the curability of the three-dimensional object can be improved, and the heat resistance and impact resistance of the three-dimensional object can be improved.

成分(C)のうち、カチオン開始剤の含有量は、成分(A)及び成分(B)の含有量の合計100重量部に対して0.1~20重量部が好ましく、0.2~10重量部がより好ましく、0.3~5重量部が更に好ましい。カチオン開始剤の含有量が、上記下限値以上であれば立体造形物の硬化性を良好にすることができる。 The content of the cationic initiator in component (C) is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.2 to 10 parts by weight, and even more preferably 0.3 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of the total content of components (A) and (B). If the content of the cationic initiator is equal to or greater than the lower limit above, the curing properties of the three-dimensional object can be improved.

成分(C)のうち、ラジカル開始剤の含有量は、成分(A)及び成分(B)の含有量の合計100重量部に対して0.1~20重量部が好ましく、0.2~10重量部がより好ましく、0.3~5重量部が更に好ましい。ラジカル開始剤の含有量が、上記下限値以上であれば立体造形物の硬化性を良好にすることができる。 The content of the radical initiator in component (C) is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.2 to 10 parts by weight, and even more preferably 0.3 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of the total content of components (A) and (B). If the content of the radical initiator is equal to or greater than the above lower limit, the curing properties of the three-dimensional object can be improved.

<その他成分>
本発明の光硬化性樹脂組成物には、上記(A)~(C)成分に加えて、必要に応じて、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、4-ジメチルアミノ安息香酸メチル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸アミル、4-ジメチルアミノアセトフェノン等の公知の光増感剤を添加することができる。
<Other ingredients>
In addition to the above components (A) to (C), the photocurable resin composition of the present invention may contain, if necessary, a known photosensitizer such as ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, methyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, amyl 4-dimethylaminobenzoate, or 4-dimethylaminoacetophenone.

その他、本発明の光硬化性樹脂組成物には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、エラストマー粒子、離型剤、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、難燃剤、難燃助剤、重合禁止剤、充填剤、顔料、染料、シランカップリング剤、レベリング剤、消泡剤、蛍光剤、連鎖移動剤等の各種添加剤を、用途等に応じて適宜添加することができる。後述するオキセタン化合物を含有させることもできる。 In addition, various additives such as elastomer particles, release agents, lubricants, plasticizers, antioxidants, antistatic agents, light stabilizers, UV absorbers, flame retardants, flame retardant assistants, polymerization inhibitors, fillers, pigments, dyes, silane coupling agents, leveling agents, defoamers, fluorescent agents, and chain transfer agents can be added to the photocurable resin composition of the present invention as appropriate according to the intended use, etc., within the scope of the present invention. An oxetane compound, which will be described later, can also be added.

さらに、その他成分として、紫外線吸収剤は樹脂組成物の硬化深度を制御するのに有効な成分である。紫外線吸収剤の配合量は特に限定されないが、樹脂組成物100重量部に対して、0.005~1重量部、特に0.01~0.8重量部が好ましい。
また、本発明の樹脂組成物には、得られる立体造形物の性能を損なわない範囲で、必要に応じて有機溶剤や水を添加することもできる。
Furthermore, as another component, the ultraviolet absorber is an effective component for controlling the curing depth of the resin composition. The amount of the ultraviolet absorber to be added is not particularly limited, but is preferably 0.005 to 1 part by weight, more preferably 0.01 to 0.8 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin composition.
Furthermore, an organic solvent or water may be added to the resin composition of the present invention, if necessary, within the limits not impairing the performance of the resulting three-dimensional object.

(粘度)
本発明の光硬化性樹脂組成物の粘度は、室温(25℃)で2000cP以下であることが好ましい。粘度が2000cP以下であると、光学的造形に供した場合、薄膜を良好に形成することができる。また、光エネルギー照射により迅速に硬化すると共に、硬化時の体積収縮率が小さいという性質も有する。したがって、所望の形状や寸法を有する立体造形物を精度良く、安定して、かつ効率良く製造することができる。
以上の観点から、光硬化性樹脂組成物の粘度は、室温で1800cP以下であることがさらに好ましく、1500cP以下であることがさらに好ましい。
室温における粘度の下限値については特に制限はないが、立体造形物の機械的強度の点から500cP以上が好ましく、800cP以上であることがさらに好ましい。
(viscosity)
The viscosity of the photocurable resin composition of the present invention is preferably 2000 cP or less at room temperature (25° C.). If the viscosity is 2000 cP or less, a thin film can be formed well when subjected to optical modeling. In addition, the composition has the property of being rapidly cured by irradiation with light energy and having a small volumetric shrinkage rate during curing. Therefore, a three-dimensional object having a desired shape and dimensions can be produced accurately, stably, and efficiently.
From the above viewpoints, the viscosity of the photocurable resin composition at room temperature is more preferably 1800 cP or less, and even more preferably 1500 cP or less.
There is no particular restriction on the lower limit of the viscosity at room temperature, but from the viewpoint of the mechanical strength of the three-dimensional object, it is preferably 500 cP or more, and more preferably 800 cP or more.

<立体造形物>
本発明の立体造形物は、前述の光硬化性樹脂組成物に対して、光照射により形成した所定の形状パターンを有する硬化樹脂層からなる立体造形物であって、硬化後の樹脂層の少なくとも一部が、硬化樹脂よりなる海部中に、海部を構成する硬化樹脂とは異なる重合体よりなる島部が分散したミクロ海島構造を有する。
例えば、後述する実施例1を例にとると、図1に示すように、TEM観察結果からミクロ海島構造を示すことがわかる。すなわち、海部中に約10nm程度の島構造が観察される。当該ミクロ海島構造は、硬化後の樹脂層の少なくとも一部がこのような構造をとっていればよいが、硬化樹脂層の全てが、硬化樹脂よりなる海部中に海部を構成する硬化樹脂とは異なる重合体よりなる島部が分散したミクロ構造であることが好ましい。
<Three-dimensional objects>
The three-dimensional object of the present invention is a three-dimensional object composed of a cured resin layer having a predetermined shape pattern formed by irradiating the above-mentioned photocurable resin composition with light, and at least a part of the resin layer after curing has a micro sea-island structure in which island parts made of a polymer different from the cured resin constituting the sea part are dispersed in a sea part made of the cured resin.
For example, in the case of Example 1 described later, it is seen from the TEM observation results that a micro-island-sea structure is exhibited, as shown in Fig. 1. That is, island structures of about 10 nm in size are observed in the sea portion. It is sufficient that at least a part of the resin layer after curing has such a micro-island-sea structure, but it is preferable that the entire cured resin layer has a micro-structure in which islands made of a polymer different from the cured resin constituting the sea portion are dispersed in a sea portion made of a cured resin.

本発明の立体造形物のミクロ海島構造における島部は、前述の光硬化性樹脂組成物を構成する脂環式エポキシ化合物(A)により形成されることが好ましい。また、海部は前述のウレタン(メタ)アクリレート化合物を含むアクリル材料(B)により形成されることが好ましい。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、脂環式エポキシ化合物(A)とウレタン(メタ)アクリレート化合物を含むアクリル材料(B)が均一に混合された樹脂組成物であるのに対し、これを重合する過程で海島構造に変化するものと考えられ、いわゆる、重合誘起相分離構造をとるものと考えられる。このような構造をとることで、海部で亀裂等が生じた際に、島部で該亀裂等が抑制され、耐衝撃性が向上したものと推定している。
The islands in the micro-island-sea structure of the three-dimensional object of the present invention are preferably formed from the alicyclic epoxy compound (A) constituting the photocurable resin composition described above, and the sea portion is preferably formed from the acrylic material (B) containing the urethane (meth)acrylate compound described above.
The photocurable resin composition of the present invention is a resin composition in which an alicyclic epoxy compound (A) and an acrylic material (B) containing a urethane (meth)acrylate compound are uniformly mixed, and it is believed that this changes to a sea-island structure during the polymerization process, and that this has a so-called polymerization-induced phase separation structure. It is presumed that by adopting such a structure, when cracks or the like occur in the sea portion, the cracks or the like are suppressed in the island portion, and impact resistance is improved.

本発明の立体造形物は、上述のようなミクロ海島構造を有していればよく、ミクロ島部の大きさについては、特に制限はないが、その粒径が1~20nm未満であることが好ましい。島部の粒径が1nm以上であると、立体造形物の耐熱性、耐衝撃性を向上させることができ、20nm未満であるとミクロ海島構造を維持しやすい。以上の観点から、島部の粒径は2~18nmの範囲であることがより好ましく、5~15nmの範囲であることがさらに好ましい。
また、島部を構成する重合体成分の含有割合は、ミクロ海島構造を有する硬化樹脂層の形成に用いる光硬化性樹脂組成物の全重量に対して、1~50重量%であることが好ましい。島部を構成する重合体成分の含有割合が1重量%以上であると、立体造形部が耐熱性と耐衝撃性を兼ね備えることができる。一方、50質量%以下であると、海島構造が安定に存在することができる。以上の観点から、島部を構成する重合体成分の含有割合は、5~40重量%であることがより好ましく、10~30重量%であることがさらに好ましい。
The three-dimensional object of the present invention may have the above-mentioned micro-island-sea structure, and although there is no particular restriction on the size of the micro-islands, it is preferable that the particle size of the micro-islands is 1 to less than 20 nm. If the particle size of the islands is 1 nm or more, the heat resistance and impact resistance of the three-dimensional object can be improved, and if it is less than 20 nm, the micro-island-sea structure can be easily maintained. From the above viewpoints, the particle size of the islands is more preferably in the range of 2 to 18 nm, and even more preferably in the range of 5 to 15 nm.
Furthermore, the content of the polymer component constituting the island portions is preferably 1 to 50% by weight, based on the total weight of the photocurable resin composition used to form a cured resin layer having a micro-island-sea structure. When the content of the polymer component constituting the island portions is 1% by weight or more, the three-dimensionally shaped portion can have both heat resistance and impact resistance. On the other hand, when the content is 50% by weight or less, the sea-island structure can be stably present. From the above viewpoints, the content of the polymer component constituting the island portions is more preferably 5 to 40% by weight, and even more preferably 10 to 30% by weight.

<立体造形物の製造方法>
立体造形物の製造方法としては、立体造形物を形成するための光硬化性樹脂組成物の組成が重要である。すなわち、上述の通り、島部となる重合体成分の含有割合が、ミクロ海島構造を有する硬化樹脂層の形成に用いる光硬化性樹脂組成物全量に対して、1~50重量%の範囲であることが好ましく、島部を構成する重合体成分の含有割合は、5~40重量%であることがより好ましく、10~30重量%であることがさらに好ましい。
また、光硬化性樹脂組成物が、成分(A)である脂環式エポキシ化合物と共にオキセタン化合物を含有することが好ましい。オキセタン化合物を含有することで、高反応性を維持することができる。オキセタン化合物の含有量としては、特に制限はないが、光硬化性樹脂組成物全量に対して、1~20重量%の範囲であることが好ましい。オキセタン化合物の含有量が1重量%以上であると、オキセタン化合物を添加する効果が十分に発揮され、20重量%以下であると、他の成分量を確保することができる。以上の観点から、オキセタン化合物の含有量は2~10重量%の範囲であることがより好ましく、2.5~5.5重量%の範囲であることがさらに好ましい。
<Method of manufacturing a three-dimensional object>
In the method for producing a three-dimensional object, the composition of the photocurable resin composition for forming the three-dimensional object is important. That is, as described above, the content of the polymer component that forms the island portions is preferably in the range of 1 to 50% by weight, more preferably 5 to 40% by weight, and further preferably 10 to 30% by weight, based on the total amount of the photocurable resin composition used to form the cured resin layer having a micro-sea-island structure.
In addition, it is preferable that the photocurable resin composition contains an oxetane compound together with the alicyclic epoxy compound, which is component (A). By containing an oxetane compound, high reactivity can be maintained. The content of the oxetane compound is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 20% by weight with respect to the total amount of the photocurable resin composition. When the content of the oxetane compound is 1% by weight or more, the effect of adding the oxetane compound is fully exhibited, and when it is 20% by weight or less, the amount of other components can be secured. From the above viewpoints, the content of the oxetane compound is more preferably in the range of 2 to 10% by weight, and even more preferably in the range of 2.5 to 5.5% by weight.

<用途>
本発明の光硬化性樹脂組成物は、3Dプリンター用材料として有用である。本発明の光硬化性樹脂組成物を用いることで、取り扱い性が容易で、かつ造形しやすく、生産性を向上させることができる。
また、本発明の立体造形物は、耐熱性、耐衝撃性に優れるため、工業製品として使用することができる。例えば、モビリティ用途などに広く応用することが期待される。
<Applications>
The photocurable resin composition of the present invention is useful as a material for 3D printers. By using the photocurable resin composition of the present invention, it is easy to handle and easy to shape, and productivity can be improved.
In addition, the three-dimensional object of the present invention has excellent heat resistance and impact resistance, and can therefore be used as an industrial product. For example, it is expected to be widely used in mobility applications.

以下に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例によって限定されるものではない。なお、以下における各種物性等の測定方法は次の通りである。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples as long as the gist of the invention is not exceeded. The methods for measuring various physical properties are as follows.

[組成物の粘度]
以下の実施例で作製した光硬化性樹脂組成物について、ブルックフィールド製デジタルE型粘度計「LV DV3T」(恒温槽付き)を用い、当該光硬化性樹脂組成物の温度を恒温槽で25℃に調整して、一定温度でその粘度を測定した。コーンスピンドルとしてCPA-52Zを使用し、回転数0.5~100rpmの条件下でデータが安定した時の数値から粘度を算出した。
[Viscosity of composition]
The viscosity of the photocurable resin compositions prepared in the following examples was measured at a constant temperature using a Brookfield Digital E-type viscometer "LV DV3T" (with thermostatic bath) by adjusting the temperature of the photocurable resin composition in the thermostatic bath to 25°C. A CPA-52Z was used as the cone spindle, and the viscosity was calculated from the value when the data stabilized under the condition of a rotation speed of 0.5 to 100 rpm.

[ガラス転移温度]
以下の実施例で作製した光硬化性樹脂組成物について、エポキシ成分、アクリル成分のそれぞれ単体のみの組成物を準備し、後述の方法で硬化・成型した光立体造形物の試験片について、チャックに挟んで固定後、日立ハイテクサイエンス製動的粘弾性測定装置「DMA 7100」により、測定モード:引張、測定周波数:1、2、4、10、20Hz、昇温速度(測定温度):5℃/min(-10℃~240℃)の条件下で動的粘弾性の温度依存性を測定した。
昇温時の貯蔵ならびに損失弾性率を測定し、その比である損失正接(tanδ)を算出し、tanδ(10Hz)がピークとなる温度をガラス転移温度と定義した。なお、ガラス転移温度を迎える前に固定したチャック近傍で試験片が破断してしまう場合があり、この時はガラス転移温度については破断直前の温度以上となったとした。
[Glass-transition temperature]
For the photocurable resin compositions produced in the following examples, compositions containing only the epoxy component and the acrylic component were prepared, and test pieces of photo-stereoscopic objects which were cured and molded by the method described below were clamped and fixed in a chuck, and the temperature dependence of the dynamic viscoelasticity was measured using a Hitachi High-Tech Science dynamic viscoelasticity measuring device "DMA 7100" under the following conditions: measurement mode: tension, measurement frequency: 1, 2, 4, 10, 20 Hz, heating rate (measurement temperature): 5°C/min (-10°C to 240°C).
The storage and loss moduli during heating were measured, and the loss tangent (tan δ), which is the ratio between them, was calculated. The temperature at which tan δ (10 Hz) peaked was defined as the glass transition temperature. Note that there were cases where the test piece broke near the chuck before reaching the glass transition temperature, and in such cases, the glass transition temperature was considered to be equal to or higher than the temperature immediately before the breakage.

[耐熱性]
以下の実施例で作製した光立体造形物(ASTM D648に準拠したバー形状の試験片)について、東洋精機株式会社製「HDTテスター6M-2」を使用して、当該試験片に0.45MPaの荷重を加え、ASTM D648(B法)に準拠して試験片の熱変形温度を測定した。
[Heat-resistant]
For the photo-stereoscopic objects (bar-shaped test pieces conforming to ASTM D648) produced in the following examples, a load of 0.45 MPa was applied to the test pieces using an "HDT Tester 6M-2" manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., and the heat distortion temperatures of the test pieces were measured in accordance with ASTM D648 (Method B).

[IZOD耐衝撃性]
以下の実施例で作製した光立体造形物(ASTM D256に準拠したノッチ付きバー形状の試験片)について、東洋精機株式会社製「デジタル・インパクト・テスター DG-18」を使用して、ASTM D256に準じノッチ付きで当該試験片のアイゾット衝撃強度を測定した。
[IZOD impact resistance]
The Izod impact strength of the photo-etched objects (test pieces in the shape of a bar with a notch conforming to ASTM D256) produced in the following examples was measured using a Digital Impact Tester DG-18 manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., with a notch conforming to ASTM D256.

[透過型電子顕微鏡(TEM)による観察]
以下の実施例で作製した光立体造形物の試験片を0.5%四酸化ルテニウム(RuO)、ならびに0.5%四酸化オスミウム(OsO)水溶液により二重染色した。試験片をトリミング後に樹脂で包埋し、ミクロトームで薄切りにして切片を作製した。透過型電子顕微鏡を使用して加速電圧200kVの条件下、STEMモードで観察・撮影した。なお、図1~図5は一辺の長さが280nmである。アクリルマトリックスは強染色で黒く観察され、エポキシドメインは弱染色で輝点として観察された。
[Observation by Transmission Electron Microscope (TEM)]
Test pieces of the stereolithography objects produced in the following examples were double stained with 0.5% ruthenium tetroxide (RuO 4 ) and 0.5% osmium tetroxide (OsO 4 ) aqueous solutions. The test pieces were trimmed and embedded in resin, and then sliced thinly with a microtome to produce sections. Observations and photographs were taken using a transmission electron microscope in STEM mode at an accelerating voltage of 200 kV. Note that the length of one side in Figures 1 to 5 is 280 nm. The acrylic matrix was observed as black with strong staining, and the epoxy domains were observed as bright spots with weak staining.

<成分(A):式(1)で表される脂環式エポキシ化合物>
・BCHH:C2034;7-Oxabicyclo[4.1.0]heptane,3,3’-[1,6-hexanediylbis(oxymethylene)]bis- 分子量338.4
・BHOO:C2238;7-Oxabicyclo[4.1.0]heptane,3,3’-[1,8-octanediylbis(oxymethylene)]bis- 分子量366.5
・BHBO:C1830;7-Oxabicyclo[4.1.0]heptane,3,3’-[1,4-butanediylbis(oxymethylene)]bis- 分子量310.4
・BCHS:C2038Si;1,1,3,3-Tetramethyl-1,3-bis[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]disiloxane 分子量382.7
・BHS3:C2244Si;1,1,3,3,5,5-Hexamethyl-1,5-bis[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]trisiloxane 分子量456.8
・BNS2:C2238Si;Disiloxane,1,1,3,3-tetramethyl-1,3-bis[2-(3-oxatricyclo[3.2.1.02,4]oct-6-yl)ethyl]- 分子量406.7
・THS4:C3160Si;3-[[Dimethyl[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]silyl]oxy]-1,1,3,5,5-pentamethyl-1,5-bis[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]trisiloxane 分子量641.1
<Component (A): Alicyclic epoxy compound represented by formula (1)>
BCHH: C20H34O4 ; 7-Oxabicyclo[ 4.1.0 ]heptane, 3,3 '-[1,6-hexanediylbis(oxymethylene)]bis- molecular weight 338.4
BHOO: C22H38O4 ; 7-Oxabicyclo[ 4.1.0 ]heptane,3,3'- [ 1,8-octanediylbis(oxymethylene)]bis- molecular weight 366.5
BHBO: C18H30O4 ; 7-Oxabicyclo[ 4.1.0 ]heptane, 3,3 '-[1,4-butanediylbis(oxymethylene)]bis- molecular weight 310.4
BCHS: C20H38O3Si2 ; 1,1,3,3-Tetramethyl-1,3 - bis[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept- 3 -yl)ethyl]disiloxane, molecular weight 382.7
BHS3: C22H44O4Si3 ; 1,1,3,3,5,5-Hexamethyl-1,5-bis[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept- 3 -yl)ethyl]trisiloxane , molecular weight 456.8
BNS2: C 22 H 38 O 3 Si 2 ; Disiloxane, 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-bis[2-(3-oxacyclo[3.2.1.0 2,4 ]oct-6-yl)ethyl] - molecular weight 406.7
THS4: C 31 H 60 O 6 Si 4 ; 3-[[Dimethyl[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]silyl]oxy]-1,1,3,5,5-pentamethyl-1,5-bis[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]trisiloxane Molecular weight 641.1

なお比較例として用いた成分は以下である。
・C2021P:C1420;3,4-Epoxycyclohexylmethyl 3,4-epoxycyclohexanecarboxylate 商品名「セロキサイド」、ダイセル社製 分子量252.3
The components used in the comparative examples are as follows.
C2021P: C14H20O4 ; 3,4-Epoxycyclohexylmethyl 3,4-epoxycyclohexanecarboxylate , product name "Celloxide", manufactured by Daicel Corporation , molecular weight 252.3

<成分(B)>
(ウレタンアクリレート(B-1))
ウレタンアクリレートとして、以下の方法で合成したものを使用した。なお、反応の終点は、残存イソシアネート当量が1重量%未満となった時点とした。
(1)攪拌機、温度調節器、温度計、及び凝縮器を備えた内容積5Lの三つ口フラスコに、ジシクロヘキシルメタン-4,4-ジイソシアネート1850g(7.0モル当量)、及びジブチル錫ジラウレート0.7gを仕込み、ウォーターバスで内温が70℃になるように加熱した。
(2)別途、4-ヒドロキシ-N-(2-ヒドロキシエチル)-N-メチルブタナミド193g(1.1モル当量)と、ポリブチレングリコール(繰り返し単位数:12、平均分子量:865)1200g(1.4モル当量)とを均一に混合溶解させた液を、側管付きの滴下ロートに仕込み、これを上記(1)のフラスコ中の内容物に対して滴下した。この際、上記(1)のフラスコ中の内容物を攪拌しつつ、フラスコ内温を65~75℃に保持し、4時間かけて等速滴下した。さらに、滴下終了後、同温度で2時間攪拌して反応させた。
(3)別途、2-ヒドロキシエチルアクリレート1335g(11.5モル当量)とハイドロキノンモノメチルエーテル2.5gとを均一に混合溶解させた液を、別の滴下ロートに仕込んだ。この内容物を、(2)のフラスコ内容物を75℃ で降温させた後、フラスコ内温を55~65℃に保持しながら2時間かけて等速滴下し、さらにフラスコ内容物の温度を75~85℃に保持し、4時間反応させることで、無色透明のウレタンアクリレートを得た。
<Component (B)>
(Urethane acrylate (B-1))
The urethane acrylate used was synthesized by the following method: The end point of the reaction was determined to be the time when the residual isocyanate equivalent was less than 1% by weight.
(1) Into a 5 L three-neck flask equipped with a stirrer, a temperature controller, a thermometer, and a condenser, 1,850 g (7.0 molar equivalents) of dicyclohexylmethane-4,4-diisocyanate and 0.7 g of dibutyltin dilaurate were placed and heated in a water bath until the internal temperature reached 70° C.
(2) Separately, 193 g (1.1 molar equivalents) of 4-hydroxy-N-(2-hydroxyethyl)-N-methylbutanamide and 1,200 g (1.4 molar equivalents) of polybutylene glycol (number of repeating units: 12, average molecular weight: 865) were mixed and dissolved uniformly, and a dropping funnel with a side tube was charged with this, and this was dropped into the contents of the flask in (1) above. At this time, while stirring the contents of the flask in (1) above, the temperature inside the flask was kept at 65 to 75°C, and the dropping was performed at a constant rate over 4 hours. After the dropping was completed, the mixture was stirred at the same temperature for 2 hours to react.
(3) Separately, a liquid in which 1,335 g (11.5 molar equivalents) of 2-hydroxyethyl acrylate and 2.5 g of hydroquinone monomethyl ether were uniformly mixed and dissolved was charged into another dropping funnel. After the temperature of the flask contents of (2) was lowered to 75°C, this content was dropped at a constant rate over 2 hours while maintaining the internal temperature of the flask at 55 to 65°C, and the temperature of the flask contents was further maintained at 75 to 85°C and reacted for 4 hours to obtain a colorless and transparent urethane acrylate.

(マクロモノマー(B-2))
ウレタンアクリレート以外のアクリル成分であるマクロモノマー、ポリメチルメタクリレートであるELVACITE1010(重量平均分子量(Mw)=5000)
(Macromonomer (B-2))
Macromonomer that is an acrylic component other than urethane acrylate, polymethyl methacrylate ELVACITE 1010 (weight average molecular weight (Mw) = 5000)

(ACMO(B-3))
ACMO:アクリロイルモルホリン(KJケミカルズ社製)
(ACMO (B-3))
ACMO: acryloylmorpholine (KJ Chemicals)

<成分(C):光重合開始剤>
・Ominirad184:1-ヒドロキシシクロヘキシル-フェニルケトン(BASF社製);光応答性ラジカル重合開始剤
・CPI-200K:Sulfonium,diphenyl[4-(phenylthio)phenyl]-,trifluorotris(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)phosphate(1-)(1:1)50%プロピレンカーボネート溶液(サンアプロ社製)光応答性カチオン重合開始剤
<Component (C): Photopolymerization initiator>
Ominirad 184: 1-hydroxycyclohexyl-phenyl ketone (manufactured by BASF); photoresponsive radical polymerization initiator CPI-200K: Sulfonium, diphenyl [4- (phenylthio) phenyl] -, trifluorotris (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) phosphate (1-) (1:1) 50% propylene carbonate solution (manufactured by San-Apro Co., Ltd.) photoresponsive cationic polymerization initiator

<任意成分>
・OXT-221:3,3’-(オキシビスメチレン)ビス(3-エチルオキセタン)、(東亞合成社製)
高反応性を維持するために添加した。
<Optional ingredients>
OXT-221: 3,3'-(oxybismethylene)bis(3-ethyloxetane), (manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
It was added to maintain high reactivity.

実施例1~7、比較例1及び2
(1)光硬化性樹脂組成物の調製
表1に示す含有量となるように各成分を配合し、光硬化性樹脂組成物を調製した。
エポキシとなる(A)成分に、開始剤である(C)CPI-200K、ならびに任意成分のOXT-221を所定量添加し、ミックスローターで20~50℃の温度で30分以上攪拌して混合し、エポキシ組成物を得た。同様にアクリルとなる(B)成分について各成分を混合後、開始剤である(C)Omnirad184を所定量添加し、ミックスローターで20~50℃の温度で2時間以上攪拌して混合し、アクリル組成物を得た。次に、作製したエポキシ組成物とアクリル組成物を所定量比で混合し、ミックスローターで20~50℃の温度で30分以上攪拌して混合し、光硬化性樹脂組成物を得た。なお、エポキシ単体、アクリル単体のガラス転移温度を測定する場合、それぞれエポキシ組成物、アクリル組成物のみで光硬化性樹脂組成物とした。調液はすべて、紫外光を除去した環境下で実施した。
Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 and 2
(1) Preparation of Photocurable Resin Compositions Photocurable resin compositions were prepared by mixing the components in the amounts shown in Table 1.
To the epoxy component (A), a predetermined amount of initiator (C) CPI-200K and optional component OXT-221 were added, and the mixture was stirred and mixed with a mix rotor at a temperature of 20 to 50 ° C for 30 minutes or more to obtain an epoxy composition. Similarly, for the acrylic component (B), after mixing each component, a predetermined amount of initiator (C) Omnirad 184 was added, and the mixture was stirred and mixed with a mix rotor at a temperature of 20 to 50 ° C for 2 hours or more to obtain an acrylic composition. Next, the prepared epoxy composition and acrylic composition were mixed in a predetermined ratio, and the mixture was stirred and mixed with a mix rotor at a temperature of 20 to 50 ° C for 30 minutes or more to obtain a photocurable resin composition. When measuring the glass transition temperature of the epoxy alone and the acrylic alone, the photocurable resin composition was made only of the epoxy composition and the acrylic composition, respectively. All the liquid preparations were carried out in an environment where ultraviolet light was removed.

(2)立体造形物の製造
1mm厚みの紫外光を透過するガラス板の表面をアセトンでよくふき取ったのち、易剥離処理のため界面活性剤となる0.1%オプツール溶液を塗布し、1時間程度乾燥させた。ASTM規格に準拠した127mm×12.5mm×3mmのバー形状の型をシリコンシートで作製し、ガラス板上に設置した。紫外光を除去したイエロールーム内で、光硬化性樹脂組成物を型内に気泡が入らないように注意深くゆっくりと流し込んだ。易剥離処理したガラスで上面側をカバーした後、紫外線照射硬化システムであるへレウス製「FUSION LightHammer 6」により、1000mJ/cmの条件下(Hバルブ使用、365nm)で2回紫外線照射することにより、所定のサイズの光学的立体造形物を得た。
また、ガラス転移温度を測定するための試験片を作製する場合は、シリコンシートの型サイズを15mm×6mm×1mmに変更し、光硬化性樹脂組成物を同様に流し込んで硬化させ、立体造形物を得て試験片として用いた。
(2) Manufacturing of a three-dimensional object The surface of a 1 mm thick glass plate that transmits ultraviolet light was thoroughly wiped with acetone, and then a 0.1% Optool solution, which acts as a surfactant for easy peeling, was applied and dried for about 1 hour. A bar-shaped mold of 127 mm x 12.5 mm x 3 mm conforming to the ASTM standard was made of a silicone sheet and placed on the glass plate. In a yellow room where ultraviolet light was removed, the photocurable resin composition was carefully and slowly poured into the mold so as not to trap air bubbles. After covering the upper side with the easily peeled glass, an ultraviolet irradiation curing system "FUSION LightHammer 6" manufactured by Heraeus was used to irradiate ultraviolet light twice under the condition of 1000 mJ/ cm2 (using an H bulb, 365 nm) to obtain an optical three-dimensional object of a predetermined size.
Furthermore, when preparing test pieces for measuring the glass transition temperature, the size of the silicone sheet mold was changed to 15 mm × 6 mm × 1 mm, and the photocurable resin composition was poured in the same manner and cured to obtain a three-dimensional object to be used as the test piece.

表1に示す結果から、本発明を適用した実施例1~7は、耐熱性、耐衝撃性のいずれにも優れた立体造形物を製造できた。図1に示したように、実施例1の試験片には島部のサイズが20nm以下のミクロ海島構造が観察され、重合誘起相分離構造が形成されていた。また図2、3、4に示したように、実施例2、3、4の試験片にも、同様にそれぞれ島部のサイズが20nm以下のミクロ海島構造が観察された。
一方、成分(A)の分子量が小さい比較例1は、耐熱性に劣っていた。試験片には相分離構造が観察されず、アクリルと相溶した構造であった(図5)。
(A)成分を含まない比較例2は、耐衝撃性に劣っていた。相分離構造は観察されず、アクリル樹脂で多く観察される靭性破壊が生じるものと考えられた(図6)。
From the results shown in Table 1, in Examples 1 to 7 to which the present invention was applied, three-dimensional objects excellent in both heat resistance and impact resistance were produced. As shown in Figure 1, a micro-island-sea structure with island portions of 20 nm or less was observed in the test piece of Example 1, and a polymerization-induced phase separation structure was formed. Similarly, as shown in Figures 2, 3 and 4, a micro-island-sea structure with island portions of 20 nm or less was observed in the test pieces of Examples 2, 3 and 4, respectively.
On the other hand, Comparative Example 1, in which the molecular weight of component (A) was small, had poor heat resistance. No phase separation structure was observed in the test piece, and the structure was compatible with acrylic (FIG. 5).
Comparative Example 2, which does not contain component (A), was poor in impact resistance. No phase separation structure was observed, and it was believed that tough fracture, which is often observed in acrylic resins, occurred (FIG. 6).

本発明によれば、硬化性に優れ、得られる光学的立体造形物の耐熱性、耐衝撃性に優れる光硬化性樹脂組成物及びこの光硬化性樹脂組成物を用いて得られる耐熱性、耐衝撃性に優れる立体造形物を提供することができる。
本発明で対象とする技術は液相光重合法であり、生産性の高い有用な技術である。これに本発明を組み合わせることで、耐熱性及び耐衝撃性に優れる立体造形物を高い生産性で製造することができ、その利用価値は高い。
According to the present invention, there are provided a photocurable resin composition having excellent curing properties and resulting in an optically molded object having excellent heat resistance and impact resistance, and a three-dimensional object obtained using the photocurable resin composition, the three-dimensional object having excellent heat resistance and impact resistance.
The technology targeted by the present invention is liquid-phase photopolymerization, which is a useful technology with high productivity. By combining this with the present invention, it is possible to manufacture three-dimensional objects with excellent heat resistance and impact resistance with high productivity, and the utility value of this technology is high.

Claims (16)

下記の一般式(1)
(式(1)中、R~Rはそれぞれ、水素原子、ハロゲン原子、酸素原子もしくはハロゲン原子を含んでいてもよい炭化水素基、または置換基を有していてもよいアルコキシ基であり、互いに同一でも異なってもよい。また、R10は2価の炭化水素基であり、R10はあってもなくてもよく、R10が存在する場合には、R又はRのいずれか及びR又はRのいずれかが存在しない。Zは分岐鎖や置換基を有していてもよい多価の有機基(エステル結合含有基を除く)、nは2~10の整数である。)で表される脂環式エポキシ化合物(A)、ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するアクリル材料(B)、及び光重合開始剤(C)を含有することを特徴とする光硬化性樹脂組成物。
The following general formula (1)
(In formula (1), R 1 to R 9 are each a hydrogen atom, a halogen atom, an oxygen atom, a hydrocarbon group which may contain a halogen atom, or an alkoxy group which may have a substituent, and may be the same or different. R 10 is a divalent hydrocarbon group, and R 10 may be present or absent. When R 10 is present, either R 2 or R 3 and either R 7 or R 8 are not present. Z is a polyvalent organic group (excluding ester bond-containing groups) which may have a branched chain or a substituent, and n is an integer of 2 to 10.) A photocurable resin composition comprising an alicyclic epoxy compound (A) represented by the following formula (1), an acrylic material (B) containing a urethane (meth)acrylate compound, and a photopolymerization initiator (C).
前記脂環式エポキシ化合物(A)が分子量260以上2000以下であり、分子内に少なくとも2個の重合可能な脂環式エポキシ基を有する、請求項1に記載の光硬化性樹脂組成物。 The photocurable resin composition according to claim 1, wherein the alicyclic epoxy compound (A) has a molecular weight of 260 or more and 2000 or less and has at least two polymerizable alicyclic epoxy groups in the molecule. 前記脂環式エポキシ化合物(A)の含有量が、光硬化性樹脂組成物の総重量に対し、1~50重量%である、請求項1に記載の光硬化性樹脂組成物。 The photocurable resin composition according to claim 1, wherein the content of the alicyclic epoxy compound (A) is 1 to 50% by weight based on the total weight of the photocurable resin composition. 前記脂環式エポキシ化合物(A)が、その重合体のガラス転移温度が80℃以上のものである、請求項1に記載の光硬化性樹脂組成物。 The photocurable resin composition according to claim 1, wherein the alicyclic epoxy compound (A) is a polymer having a glass transition temperature of 80°C or higher. 前記ウレタン(メタ)アクリレート化合物が、分子内に少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する、請求項1に記載の光硬化性樹脂組成物。 The photocurable resin composition according to claim 1, wherein the urethane (meth)acrylate compound has at least two (meth)acryloyl groups in the molecule. 前記ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するアクリル材料(B)の含有量が、光硬化性樹脂組成物の総重量に対し、50~99重量%である、請求項1に記載の光硬化性樹脂組成物。 The photocurable resin composition according to claim 1, wherein the content of the acrylic material (B) containing the urethane (meth)acrylate compound is 50 to 99% by weight based on the total weight of the photocurable resin composition. 前記光重合開始剤(C)として、カチオン開始剤ならびにラジカル開始剤の両方を含む、請求項1に記載の光硬化性樹脂組成物。 The photocurable resin composition according to claim 1, wherein the photopolymerization initiator (C) contains both a cationic initiator and a radical initiator. 前記光硬化性樹脂組成物の粘度が室温(25℃)で2000cP以下である、請求項1に記載の光硬化性樹脂組成物。 The photocurable resin composition according to claim 1, wherein the viscosity of the photocurable resin composition is 2000 cP or less at room temperature (25°C). 請求項1~8のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物に対して、光照射により形成した所定の形状パターンを有する硬化樹脂層からなる立体造形物であって、硬化後の樹脂層の少なくとも一部が、硬化樹脂よりなる海部中に、海部を構成する硬化樹脂とは異なる重合体よりなる島部が分散したミクロ海島構造を有することを特徴とする立体造形物。 A three-dimensional object consisting of a cured resin layer having a predetermined shape pattern formed by irradiating the photocurable resin composition according to any one of claims 1 to 8 with light, characterized in that at least a part of the resin layer after curing has a micro sea-island structure in which islands made of a polymer different from the cured resin constituting the sea portion are dispersed in a sea portion made of the cured resin. 前記硬化樹脂層の全てが、硬化樹脂よりなる海部中に、海部を構成する硬化樹脂とは異なる重合体よりなる微細な島部が分散したミクロ海島構造を有する、請求項9に記載の立体造形物。 The three-dimensional object according to claim 9, wherein all of the cured resin layers have a micro-island sea structure in which minute islands made of a polymer different from the cured resin constituting the sea portion are dispersed in a sea portion made of the cured resin. 前記島部が粒径1~20nm未満の微細な構造からなる、請求項9に記載の立体造形物。 The three-dimensional object according to claim 9, wherein the island portion has a fine structure with a particle size of 1 to 20 nm or less. 前記ミクロ海島構造を有する硬化樹脂層において、硬化樹脂層の重量に対する島部の合計量が1~50重量%である、請求項9に記載の立体造形物。 The three-dimensional object according to claim 9, wherein in the cured resin layer having a micro-island-sea structure, the total amount of islands relative to the weight of the cured resin layer is 1 to 50% by weight. 前記島部を形成する重合体が、前記脂環式エポキシ化合物(A)から形成される、請求項9に記載の立体造形物。 The three-dimensional object according to claim 9, wherein the polymer forming the island portion is formed from the alicyclic epoxy compound (A). 前記海部を形成する重合体が、前記ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有するアクリル材料(B)から形成される、請求項9に記載の立体造形物。 The three-dimensional object according to claim 9, wherein the polymer forming the sea portion is formed from an acrylic material (B) containing the urethane (meth)acrylate compound. 請求項9に記載の立体造形物の製造方法であって、前記島部となる重合体成分の含有割合が、ミクロ海島構造を有する硬化樹脂層の形成に用いる光硬化性樹脂組成物の重量に対して1~50重量%である、立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional object according to claim 9, wherein the content of the polymer component that will become the island portion is 1 to 50% by weight relative to the weight of the photocurable resin composition used to form the cured resin layer having a micro-island-sea structure. 前記光硬化性樹脂組成物が、脂環式エポキシと共にオキセタン化合物を含有する請求項15に記載の立体造形物の製造方法。 The method for producing a three-dimensional object according to claim 15, wherein the photocurable resin composition contains an oxetane compound together with an alicyclic epoxy.
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