JP6457860B2 - 光学的立体造形用樹脂組成物 - Google Patents

光学的立体造形用樹脂組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP6457860B2
JP6457860B2 JP2015069044A JP2015069044A JP6457860B2 JP 6457860 B2 JP6457860 B2 JP 6457860B2 JP 2015069044 A JP2015069044 A JP 2015069044A JP 2015069044 A JP2015069044 A JP 2015069044A JP 6457860 B2 JP6457860 B2 JP 6457860B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
compound
dimensional
resin composition
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015069044A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016188308A (ja
Inventor
信夫 大金
信夫 大金
栄治 中本
栄治 中本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CMET Inc
Original Assignee
CMET Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CMET Inc filed Critical CMET Inc
Priority to JP2015069044A priority Critical patent/JP6457860B2/ja
Publication of JP2016188308A publication Critical patent/JP2016188308A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6457860B2 publication Critical patent/JP6457860B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Description

本発明は、熱変形温度が高くて耐熱性に優れ、しかも光造形後に熱処理を施すことによって熱変形温度が一層高くなって耐熱性が一層向上するとともに、黄色度が低く且つ光透過率が高くて色調および透明性に優れ、耐衝撃性や破断強度などの力学的特性にも優れる光学的立体造形物を、速い光硬化速度および高い造形精度で円滑に且つ生産性よく製造することのできる光学的立体造形用樹脂組成物および当該光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形を行って立体造形物を製造する方法に関する。
近年、三次元CADに入力されたデータに基づいて液状の光硬化性樹脂組成物を立体的に光学造形する方法が、金型などを作製することなく目的とする立体造形物を良好な寸法精度で製造し得ることから、広く採用されるようになっている。
光学的立体造形法の代表的な例としては、容器に入れた液状光硬化性樹脂の液面に所望のパターンが得られるようにコンピューターで制御された紫外線レーザーを選択的に照射して所定厚みを硬化させ、ついで該硬化層の上に1層分の液状樹脂を供給し、同様に紫外線レーザーで前記と同様に照射硬化させ、連続した硬化層を得る積層操作を繰り返すことによって最終的に立体造形物を得る方法を挙げることができる。この光学的立体造形方法により、形状のかなり複雑な造形物をも容易に且つ比較的短時間に製造することができる。
光学的立体造形に用いる樹脂または樹脂組成物については、活性エネルギー線による硬化感度が高くて短い造形時間で立体造形物を製造できること、低粘度で造形時の取り扱い性に優れることが求められている。
また、光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光造形して得られる立体造形物は、設計の途中で各種工業製品の外観デザインを検証するためのモデル、部品の機能性をチェックするためのモデル、鋳型を製作するための樹脂型、金型を製作するためのベースモデルなどとして広く利用されている。
光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形して得られる立体造形物に対しては、破断強度などの力学的強度が高く、靭性に優れていて、丈夫で破損しにくいことが求められている。
さらに、近年では、光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形して得られる立体造形物には、高い透明性と、黄変のない優れた色調が求められている。例えば、自動車やオートバイのレンズのモデル、美術品の復元、模造や現代アート、ガラス張りの建築物のデザインプレゼンテーションモデルのような美術工芸品分野などでは、透明性に優れ且つ黄変のない優れた色調を有する立体造形物を与える光学的立体造形用樹脂組成物が求められている。
用途によっては、モデルであっても、高い熱変形温度を有していて耐熱性に優れる光学的立体造形が求められている。例えば、光学的立体造形用樹脂組成物を光学的立体造形して得られる立体造形物が、熱媒体や熱流体を通すための管や部品の形状や性能などを検証するためのモデル、光源やエンジン、モーター周辺部品などの機能、形状を評価すると同時に耐熱性が要求されるモデルなどである場合には、高温になっても変形、変化の生じない高い耐熱性や、変色したり透過度が落ちず、加熱後に靭性や剛性などが変化しにくい化学的、物理的熱安定性が当該モデルに要求される。
従来の光学的立体造形用樹脂組成物から得られる光学的立体造形物の熱変形温度(荷重1.81MPaの高荷重時)は一般に50℃以下であり、高い耐熱性が要求される用途での要求特性を満たしているとはいい難いものであった。
力学的強度が高く、靭性に優れている立体造形物を作るにあたっては、エポキシ基を有するカチオン重合性有機化合物および不飽和二重結合を有するラジカル重合性有機化合物を含有する光学的立体造形用樹脂組成物に、テトラエチレンオキシド単位および/または2−置換テトラエチレンオキシド単位からなり且つ両末端に水酸基を有するポリエーテルからなる柔軟性向上剤(引っ張り伸び性向上剤)を配合した光学的立体造形用樹脂組成物が提案されている(特許文献1)。そしてこの特許文献1には、ポリエーテルを配合した当該光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形を行うと、引っ張り伸び性が向上するだけでなく、荷重たわみ性に優れる立体造形物(荷重たわみ温度の低下の少ない立体造形物)が得られると記載されている。しかし、本発明者らが、この特許文献1に記載されている光学的立体造形用樹脂組成物、特にその実施例1、実施例10などに記載されている光学的立体造形用樹脂組成物を用いて追試実験を行ったところ、光学的立体造形が困難であったり、また光学的立体造形が可能であっても得られる立体造形物が弱くて脆く、荷重たわみ性(耐熱性)、引っ張り伸び性、靭性に優れる実用可能な立体造形物を得ることができなかった。
また、本発明者らは、カチオン重合性有機化合物およびラジカル重合性有機化合物を含む光学的立体造形用樹脂組成物中にオキセタン化合物およびポリアルキレンエーテル系化合物を含有させると、衝撃強度が大きくて靭性に優れる立体造形物を与える光学的立体造形用樹脂組成物が得られることを見出して先に出願した(特許文献2を参照)。
オキセタン化合物およびポリアルキレンエーテルを含有するこの光学的立体造形用樹脂組成物を光造形して得られる立体造形物は、衝撃強度が高くて靭性に優れているが、黄味がかった色調を呈し、また濁りを有していて光透過率が十分ではないため、色調や透明性が問題とされない用途には有効に使用できるが、色調が良好で透明性に優れることが求められる用途には適さないものであり、また耐熱性が不十分である。
また、光造形して得られる立体造形物の透明性を向上させるために、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレートのような脂環式エポキシ化合物を主体とするカチオン重合性有機化合物、ラジカル重合性有機化合物、カチオン重合開始剤およびラジカル重合開始剤を含有する光学的立体造形用樹脂組成物中に、ラジカル重合性有機化合物の一部としてポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートを含有させることが提案されている(特許文献3)。
しかし、この光学的立体造形用樹脂組成物を光造形して得られる立体造形物は、衝撃強度が低くて靭性、耐久性に劣っており、さらに耐熱性が十分ではない。
さらに、ウレタン(メタ)アクリレートを主体とするラジカル重合性の光学的立体造形用樹脂組成物中にラジカル重合性有機化合物の一部としてポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートを含有させて、光造形して得られる立体造形物の耐衝撃性を向上させることが提案されている(特許文献4)。
しかし、この光学的立体造形用樹脂組成物は、光重合性成分としてラジカル重合性有機化合物のみを含有し、カチオン重合性有機化合物を含有しないため、光造形して得られる立体造形物の寸法精度が低く、反り変形を有しており、また酸素阻害のため表面近傍の樹脂が十分に硬化せず、仮に樹脂そのものが十分な透明性を有していても、光学的立体造形を行ったのちの造形物の表面は荒れて十分に光を透過しないなどの欠点を有する。
上記の点から、熱変形温度が高くて耐熱性に優れ、黄色度が低く且つ光透過率が高くて色調および透明性に優れ、しかも耐衝撃性や破断強度などの力学的特性にも優れる立体造形物を、速い光硬化速度および高い造形精度で円滑に且つ生産性よく製造することのできる光学的立体造形用樹脂組成物の開発が求められている。
特開2003−73457号公報 特開2005−15739号公報 特表2004−530773号公報 特開平9−194540号公報
本発明の目的は、活性エネルギー線による硬化感度が高くて、短い活性エネルギー線照射時間で立体造形物を生産性よく製造することができ、低粘度で造形時の取り扱い性に優れ、造形物の解像度が高く造形精度および寸法精度に優れるという光学的立体造形用樹脂組成物に必要な基本的物性を備えた上で、更に熱変形温度が高くて耐熱性に優れ、黄色度が低く且つ光透過率が高くて色調および透明性に優れ、しかも耐衝撃性や破断強度などの力学的特性に優れる立体造形物を与える光学的立体造形用樹脂組成物を提供することである。
本発明の目的は、上記した光学的立体造形用樹脂組成物を用いて、耐熱性、色調、透明性および力学的特性に優れる立体造形物を製造する方法を提供することである。
上記の課題を解決すべく本発明者らは鋭意検討を重ねてきた。その結果、カチオン重合性有機化合物、ラジカル重合性有機化合物、カチオン重合開始剤およびラジカル重合開始剤を含有する光学的立体造形用樹脂組成物において、カチオン重合性有機化合物の一部として、分子中にグリシジルエーテル化フェノール基を3個以上有する化合物およびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルを含有させると共に、ラジカル重合性有機化合物の一部として、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートおよびポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートを含有させると、当該光学的立体造形用樹脂組成物は、活性エネルギー線による硬化感度が高く、低粘度で、しかも光学的立体造形時の解像度が高いという光学的立体造形用樹脂組成物に必要な基本的な物性を備えると共に、当該光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形して得られる立体造形物は、熱変形温度が高くて耐熱性に優れ、黄色度が低く且つ光透過率が高くて色調および透明性に優れ、しかも耐衝撃性や破断強度などの力学的特性に優れていること、その上、当該立体造形物を50℃以上の温度で熱処理すると、熱変形温度が一層高くなって、耐熱性が更に向上することを見出して本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
(1)(i) カチオン重合性有機化合物(A)、ラジカル重合性有機化合物(B)、カチオン重合開始剤(C)およびラジカル重合開始剤(D)を含有する光学的立体造形用樹脂組成物であって;
(ii) カチオン重合性有機化合物(A)の一部として、グリシジルエーテル化フェノール基を3個以上有する化合物(A−1)を含有し;
(iii) カチオン重合性有機化合物(A)の一部として、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)を含有し;
(iv) ラジカル重合性有機化合物(B)の一部として、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)を含有し;且つ、
(v) ラジカル重合性有機化合物(B)の一部として、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)を含有する;
ことを特徴とする光学的立体造形用樹脂組成物である。
そして、本発明は、
(2) カチオン重合性有機化合物(A)の全質量に基づいて、グリシジルエーテル化フェノール基を3個以上有する化合物(A−1)を5〜50質量%の割合およびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)を0.5〜20質量%の割合で含有し、ラジカル重合性有機化合物(B)の全質量に基づいて、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)を5〜70質量%の割合およびポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)を1〜35質量%の割合で含有する前記(1)の光学的立体造形用樹脂組成物である。
また、本発明は、
(3) カチオン重合性有機化合物(A)の一部として、下記の一般式(A−3);
Figure 0006457860
(式中、R1は、水素添加ビスフェノールA残基、水素添加ビスフェノールE残基、水素添加ビスフェノールF残基、水素添加ビスフェノールAD残基、水素添加ビスフェノールZ残基、シクロヘキサンジメタノール残基またはトリシクロデカンジメタノール残基を示す。)
で表される脂環族ジグリシジルエーテル化合物(A−3)、脂環式エポキシ化合物(A−4)およびオキセタン化合物(A−5)から選ばれる化合物の少なくとも1種を更に含有する前記(1)または(2)の光学的立体造形用樹脂組成物;
(4) ラジカル重合性有機化合物(B)の一部として、(メタ)アクリロイルオキシ基を3個以上有するポリアクリル化合物(B−3)を更に含有する前記(1)〜(3)のいずれかの光学的立体造形用樹脂組成物;および、
(5) 光学的立体造形用樹脂組成物の全質量に基づいて、カチオン重合性有機化合物(A)を30〜85質量%、ラジカル重合性有機化合物(B)を10〜50質量%、カチオン重合開始剤(C)を0.1〜10質量%およびラジカル重合開始剤(D)を0.1〜10質量%の割合で含有する前記した(1)〜(4)のいずれかの光学的立体造形用樹脂組成物;
である。
さらに、本発明は、
(6) 前記(1)〜(5)のいずれかの光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形を行って立体造形物を製造する方法;および、
(7) 前記(1)〜(5)のいずれかの光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形を行って立体造形物を製造し、それにより得られる立体造形物を50℃以上の温度で熱処理することを特徴とする耐熱性の向上した立体造形物の製造方法;
である。
カチオン重合性有機化合物(A)、ラジカル重合性有機化合物(B)、カチオン重合開始剤(C)およびラジカル重合開始剤(D)を含有する光学的立体造形用樹脂組成物中に、
カチオン重合性有機化合物(A)の一部として、グリシジルエーテル化フェノール基を3個以上有する化合物(A−1)およびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)を含有し、且つラジカル重合性有機化合物(B)の一部として、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)およびポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)を含有する本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、活性エネルギー線による硬化感度が高く、低粘度で取り扱い性に優れ、しかも光学的立体造形時の解像度が高いという光学的立体造形用樹脂組成物に必要な基本的な物性を備えると共に、当該光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形(以下「光造形」ということがある)を行うことによって、高い熱変形温度を有していて耐熱性に優れ、黄色度が低く且つ光透過率が高くて色調および透明性に優れ、しかも耐衝撃性や破断強度などの力学的特性に優れる立体造形物を得ることができる。
その上、本発明の光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光造形して得られる立体造形物を50℃以上の温度で熱処理することによって、熱変形温度が一層高くなって、耐熱性の一層向上した立体造形物が得ることができる。
そのため、本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、高い耐熱性を有し、高い透明度と黄色着色がなくて透明性および色調に優れ、しかも耐衝撃性、靭性、耐久性、強度に優れることが求められる立体造形物、例えば、設計の途中で各種工業製品の機能性や外観デザインを検証するためのモデル、鋳型を製作するための樹脂型、金型を製作するためのベースモデル、自動車やオートバイのレンズ、美術品の復元、模造や現代アート、ガラス張りの建築物のデザインプレゼンテーションモデルのような美術工芸品分野、精密部品、電気・電子部品、家具、建築構造物、自動車用部品、各種容器類、鋳物などのモデル、鉄道、建設機械、産業用ロボット、飛行機などの制御部品などの種々の用途、特に例えば自動車用部品などの種々の用途に有効に使用することができる。
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、光などの活性エネルギー線を照射して光造形を行って立体造形物を製造するために用いる樹脂組成物である。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、光などの活性エネルギー線の照射によって重合する活性エネルギー線重合性化合物として、カチオン重合性有機化合物(A)およびラジカル重合性有機化合物(B)を含有する。
なお、本明細書でいう「活性エネルギー線」とは、紫外線、電子線、X線、放射線、高周波などのような光学的立体造形用樹脂組成物を硬化させ得るエネルギー線をいう。
本発明で用いるカチオン重合性有機化合物(A)は、カチオン重合開始剤(C)の存在下に光などの活性エネルギー線を照射したときに重合反応および/または架橋反応を生ずる化合物である。
本発明では、カチオン重合性有機化合物(A)の一部として、1分子中にグリシジルエーテル化フェノール基を3個以上有する化合物(A−1)[以下単に「化合物(A−1)」ということがある]を含有する。
化合物(A−1)は、下記の式(A−1a);
Figure 0006457860
で表されるグリシジルエーテル化フェノール基を、1分子中に3個以上有する化合物である。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、カチオン重合性有機化合物(A)の一部として、化合物(A−1)を含有することによって、光造形して得られる立体造形物の熱変形温度が高くて耐熱性に優れ、しかも光造形して得られる立体造形物を50℃以上の温度で熱処理することによって熱変形温度が一層高くなって、耐熱性の一層向上した立体造形物を得ることができる。
化合物(A−1)としては、化合物(A−1)を含有させても光学的立体造形用樹脂組成物の粘度を光造形に適する粘度に維持することのできるものであればいずれも使用できる。
本発明で使用し得る化合物(A−1)の具体例としては、ノボラック樹脂やレゾール樹脂などのフェノール樹脂のポリグリシジルエーテル、テトラフェノールエタンのテトラグリシジルエーテル、トリフェノールメタンのトリグリシジルエーテル、下記の化学式で表されるVG3101L、すなわち、2−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−2−[4−[1,1−ビス[4−([2,3−エポキシプロポキシ]フェニル]エチル]フェニル]プロパンなどを挙げることができる。
Figure 0006457860
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、化合物(A−1)として上記で挙げた化合物のうちの1種または2種以上を含有することができる。そのうちでも、本発明では、化合物(A−1)として、VG3101Lが、入手が容易で、着色が少なく且つ耐熱性や機械的特性に優れる立体造形物が得られるなどの点から好ましく用いられる。
化合物(A−1)の含有割合は、光学的立体造形用樹脂組成物に含まれるカチオン重合性有機化合物(A)の全質量に基づいて、5〜50質量%であることが好ましく、10〜45質量%であることがより好ましく、20〜40質量%であることが更に好ましい。
化合物(A−1)の含有割合が少なすぎると、光造形して得られる立体造形物の熱変形温度が低くなり、しかも光造形後に立体造形物を50℃以上の温度で熱処理しても熱変形温度の上昇が得られにくくなる。一方、化合物(A−1)の含有割合が多すぎると、光学的立体造形用樹脂組成物の粘度が高くなって液面が安定するまで時間がかかり、光造形時間が長くなり、泡が発生しやすくて立体造形物に泡が混入しやすくなり、しかも光造形して得られる立体造形物の靭性が低くて脆くなり、更に透明性が低くなり易い。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、カチオン重合性有機化合物(A)の一部として、更にポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)を含有する。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、カチオン重合性有機化合物(A)の一部としてポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)を含有することによって、光造形して得られる立体造形物の衝撃強度が向上し、しかも黄色度が低いものとなる。
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)の具体例としては、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールジグリシジルエーテル、分枝したポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテルなどを挙げることができ、これらの1種または2種以上を用いることができる。
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)としては、平均分子量が200〜4000、更には300〜2000、特に400〜1000の範囲にあるものが、入手の容易性、融点が低くて取り扱い性に優れる点、光造形して得られる立体造形物の透明性が高くなる点などから好ましく用いられる。
そのうちでも、本発明では、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)として、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、特に平均分子量が500〜800の範囲にあるポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテルや分枝したポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテルが、粘度が低くて取り扱い性に優れる点、衝撃強度が高く、摺動性に優れ、透明性の高い立体造形物が得られる点から好ましく用いられる。
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)の含有割合は、光学的立体造形用樹脂組成物に含まれるカチオン重合性有機化合物(A)の全質量に基づいて、0.5〜20質量%であることが好ましく、1〜15質量%であることがより好ましく、3〜10質量%であることが更に好ましい。
ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)の含有割合が少なすぎると、光造形して得られる立体造形物の耐衝撃性が低下し、黄色度が高くなり、しかも摺動性が低下し易い。一方、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)の含有割合が多すぎると、光造形して得られる立体造形物が、柔らかくて熱変形温度が低く、透明性に劣り、耐湿性に劣り、寸法が変化し易いものとなる。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、カチオン重合性有機化合物(A)として、分子中にグリシジルエーテル化フェノール基を3個以上有する化合物(A−1)およびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)と共に、必要に応じて他のカチオン重合性有機化合物を含有することができる。
他のカチオン重合性有機化合物としては、化合物(A−1)およびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)以外の化合物であって、カチオン重合開始剤(C)の存在下に光などの活性エネルギー線を照射したときに、カチオン重合反応および/またはカチオン架橋反応を生ずる有機化合物であればいずれの化合物を含有してもよい。
本発明で必要に応じて含有し得る他のカチオン重合性有機化合物の例としては、化合物(A−1)およびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物やその他の環状エーテル化合物、環状アセタール化合物、環状ラクトン化合物、スピロオルソエステル化合物、ビニルエーテル化合物などを挙げることができ、これらのカチオン重合性有機化合物の1種または2種類以上を含有することができる。
そのうちでも、本発明の光学的立体造形用樹脂組成物が必要に応じて含有し得る他のカチオン重合性有機化合物のうちの好ましいものは、化合物(A−1)およびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)以外のエポキシ化合物および/またはオキセタン化合物である。
必要に応じて含有し得る他のエポキシ化合物[化合物(A−1)およびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)以外のエポキシ化合物]としては、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)以外の脂肪族エポキシ化合物、グリシジル基を有する脂環族のエポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、化合物(A−1)以外の芳香族エポキシ化合物などを挙げることができる。
必要に応じて含有し得る、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)以外の脂肪族エポキシ化合物としては、例えば、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)以外の脂肪族多価アルコールまたはそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖多塩基酸のポリグリシジルエステル、グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートのビニル重合により合成したホモポリマー、グリシジルアクリレートおよび/またはグリシジルメタクリレートとその他のビニルモノマーとのビニル重合により合成したコポリマーなどを挙げることができる。
具体例としては、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、高級アルコールのグリシジルエーテル、アルキレンジオールのジグリシジルエーテル(例えば、1,4−ブタンジオールのジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールのジグリシジルエーテルなど)、グリセリンのトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのトリグリシジルエーテル、ソルビトールのテトラグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールのヘキサグリシジルエーテルなどの多価アルコールのグリシジルエーテルを挙げることができる。
さらに、トリメチロールプロパン、グリセリンなどの脂肪族多価アルコールに1種または2種以上のアルキレンオキサイドを付加することにより得られるポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエステルなどを挙げられる。
さらに、脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテル、高級脂肪酸のグリシジルエステル、エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシ化ポリブタジエン、グリシジル化ポリブタジエンなどを挙げることができる。
また、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシドデカン、1,2−エポキシテトラデカン、1,2−エポキシセタン、1,2−エポキシオクタデカン、1,2−エポキシイコサンなどのエポキシアルカンを挙げることができる。
必要に応じて含有し得るグリシジル基を有する脂環族のエポキシ化合物としては、例えば、シクロヘキサノールやシクロペンタノールなどのシクロアルカノールのモノグリシジルエーテル、シクロアルカノールにアルキレンオキサイドを付加することによって得られるポリエーテルアルコールのモノグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、下記の一般式(A−3);
Figure 0006457860
(式中、R1は、水素添加ビスフェノールA残基、水素添加ビスフェノールE残基、水素添加ビスフェノールF残基、水素添加ビスフェノールAD残基、水素添加ビスフェノールZ残基、シクロヘキサンジメタノール残基またはトリシクロデカンジメタノール残基を示す。)
で表される脂環族ジグリシジルエーテル化合物(A−3)などを挙げることができる。
前記した脂環族ジグリシジルエーテル化合物(A−3)の具体例としては、水素添加ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールADジグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールZジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、トリシクロデカンジメタノールジグリシジルエーテル)を挙げることができ、必要に応じて、これらの1種または2種以上を含有することができる。
必要に応じて含有し得る脂環式エポキシ化合物[以下「脂環式エポキシ化合物(A−4)」という]は、シクロヘキセン環含有化合物やシクロペンテン環含有化合物などのような脂肪族環中に不飽和二重結合を有するシクロアルケン化合物中の当該不飽和二重結合を過酸化水素、過酸などの適当な酸化剤でエポキシ化して得られる化合物であって、シクロヘキセンオキサイド構造、シクロペンテンオキサイド構造などのシクロアルケンオキサイド構造を有する化合物である。
必要に応じて含有し得る脂環式エポキシ化合物(A−4)の具体例としては、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−1−メチルシクロヘキシル−3,4−エポキシ−1−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、6−メチル−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−6−メチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−3−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−3−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−メタジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルカルボキシレート、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−2−エチルヘキシルなどを挙げることができる。
また、ダイセル化学工業から販売されている、ε−カプロラクトン変性3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチル3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシー4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物も挙げることができる。
さらに、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)メタン、2,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)エタン、アルファピネンオキサイド、カンファレンアルデヒド、リモネンモノオキサイド、リモネンジオキサイド、4−ビニルシクロヘキセンモノオキサイド、4−ビニルシクロヘキセンジオキサイドなども挙げることができる。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、必要に応じて、これらの1種または2種以上を含有することができる。
必要に応じて含有し得る、化合物(A−1)以外の芳香族エポキシ化合物としては、例えば、多価フェノールまたはそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル、ポリグリシジルエステルなどを挙げることができ、具体例としては、ビスフェノールA、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールZまたはこれらに更にエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加した化合物のグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、テトラフェノールエタンのテトラグリシジルエーテル、トリフェノールメタンのトリグリシジルエーテル、フェノール類またはナフトール類とアルデヒド類との縮合物(例えばフェノール樹脂やノボラック樹脂)のグリシジル化物、フェノール類とイソプロペニルアセトフェノンとの縮合物のグリシジル化物、フェノール類とジシクロペンタジエンの反応物ノグリシジル化物、テレフタル酸のジグリシジルエステル、イソフタル酸のジグリシジルエステル、o−フタル酸のジグリシジルエステルなどを挙げることができる。
さらに、ビフェノールのジグリシジルエーテル、テトラメチルビフェノールのジグリシジルエーテルなどを挙げることができる。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、必要に応じて、これらの1種または2種以上を含有することができる。
また、本発明の光学的立体造形用樹脂組成物が必要に応じて含有し得るオキセタン化合物[以下「オキセタン化合物(A−5)」という]としては、分子中にオキセタン基を1個有するモノオキセタン化合物(A−5a)、分子中にオキセタン基を2個、3個または4個以上有するポリオキセタン化合物(A−5b)を挙げることができる。
モノオキセタン化合物(A−5a)としては、1分子中にオキセタン基を1個有する化合物であればいずれも使用できるが、特に1分子中にオキセタン基を1個有し且つアルコール性水酸基を1個有するモノオキセタンモノアルコール化合物が好ましく用いられる。
そのような、モノオキセタンモノアルコール化合物のうちでも、下記の一般式(A−5a1)で表されるモノオキセタンモノアルコール化合物(A−5a1)および下記の一般式(A−5a2)で表されるモノオキセタンモノアルコール化合物(A−5a2)のうちの少なくとも1種が、入手の容易性、高反応性、粘度が低いなどの点から、モノオキセタン化合物としてより好ましく用いられる。
Figure 0006457860
(式中、R2およびR3は炭素数1〜5のアルキル基、R4はエーテル結合を有していてもよい炭素数2〜10のアルキレン基を示す。)
上記の一般式(A−5a1)において、R2の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルを挙げることができる。
モノオキセタンアルコール(A−5a1)の具体例としては、3−ヒドロキシメチル−3−メチルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−エチルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−プロピルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−ノルマルブチルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−プロピルオキセタンなどを挙げることができ、これらの1種または2種以上を用いることができる。そのうちでも、入手の容易性、反応性などの点から、3−ヒドロキシメチル−3−メチルオキセタン、3−ヒドロキシメチル−3−エチルオキセタンがより好ましく用いられる。
上記の一般式(A−5a2)において、R3の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルを挙げることができる。
また、上記の一般式(A−5a2)において、R4は炭素数2〜10のアルキレン基であれば、鎖状のアルキレン基または分岐したアルキレン基のいずれであってもよく、或いはアルキレン基(アルキレン鎖)の途中にエーテル結合(エーテル系酸素原子)を有する炭素数2〜10の鎖状または分岐状のアルキレン基であってもよい。R4の具体例としては、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、3−オキシペンチレン基などを挙げることができる。そのうちでも、R6はトリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基またはヘプタメチレン基であることが、合成の容易性、化合物が常温で液体であり取り扱い易いなどの点から好ましい。
また、ポリオキセタン化合物(A−5b)としては、オキセタン基を2個有する化合物、オキセタン基を3個有する化合物、オキセタン基を4個または4個以上有する化合物のいずれもが使用できるが、オキセタン基を2個有するジオキセタン化合物が好ましく用いられ、そのうちでも下記の一般式(A−5b0);
Figure 0006457860
(式中、2個のR5は互いに同じかまたは異なる炭素数1〜5のアルキル基、R6は芳香環を有しているかまたは有していない2価の有機基、sは0または1を示す。)
で表されるジオキセタン化合物(A−5b0)が、入手性、反応性、低吸湿性、硬化物の力学的特性などの点から好ましく用いられる。
上記の一般式(A−5b0)において、R5の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルを挙げることができる。また、R6の例としては、炭素数1〜12の直鎖状または分岐状のアルキレン基(例えばエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ネオペンチレン基、n−ペンタメチレン基、n−ヘキサメチレン基など)、式:−CH2−Ph−CH2−または−CH2−Ph−Ph−CH2−で表される2価の基、水素添加ビスフェノールA残基、水素添加ビスフェノールF残基、水素添加ビスフェノールAD残基、水素添加ビスフェノールZ残基、シクロヘキサンジメタノール残基、トリシクロデカンジメタノール残基、テレフタル酸残基、イソフタル酸残基、o−フタル酸残基などを挙げることができる。
ジオキセタン化合物(A−5b0)の具体例としては、下記の式(A−5b1)または式(A−5b2)で表されるジオキセタン化合物を挙げることができる。
Figure 0006457860
(式中、2個のR7は互いに同じかまたは異なる炭素数1〜5のアルキル基、R8は芳香環を有しているかまたは有していない2価の有機基を示す。)
上記の式(A−5b1)で表されるジオキセタン化合物の具体例としては、ビス(3−メチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ビス(3−プロピル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ビス(3−ブチル−3−オキセタニルメチル)エーテルなどを挙げることができる。
また、上記の式(A−5b2)で表されるジオキセタン化合物の具体例としては、上記の式(A−5b2)において2個のR7が共にメチル、エチル、プロピル、ブチルまたはペンチル基で、R8がエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ネオペンチレン基、n−ペンタメチレン基、n−ヘキサメチレン基など)、式:−CH2−Ph−CH2−または−CH2−Ph−Ph−CH2−で表される2価の基、水素添加ビスフェノールA残基、水素添加ビスフェノールF残基、水素添加ビスフェノールAD残基、水素添加ビスフェノールZ残基、シクロヘキサンジメタノール残基、トリシクロデカンジメタノール残基、テレフタル酸残基、イソフタル酸残基、o−フタル酸残基であるジオキセタン化合物を挙げることができる。
そのうちでも、ポリオキセタン化合物(A−5b0)としては、上記の式(A−5b1)において、2個のR7が共にメチル基またはエチル基であるビス(3−メチル−3−オキセタニルメチル)エーテルおよび/またはビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテルが、入手の容易性、低吸湿性、硬化物の力学的特性などの点から好ましく用いられ、特にビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテルがより好ましく用いられる。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、カチオン重合性有機化合物(A)として、化合物(A−1)およびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)と共に、脂環族ジグリシジルエーテル化合物(A−3)、脂環式エポキシ化合物(A−4)およびオキセタン化合物(A−5)から選ばれる化合物の少なくとも1つを含有することが好ましく、2つ以上を含有することがより好ましく、脂環族ジグリシジルエーテル化合物(A−3)、脂環式エポキシ化合物(A−4)およびオキセタン化合物(A−5)の全てを含有することが更に好ましい。
脂環族ジグリシジルエーテル化合物(A−3)を含有させると、光学的立体造形用樹脂組成物の光硬化感度が向上して、短縮された活性エネルギー線照射時間で立体造形物を生産性よく製造できるようになり、光造形して得られる立体造形物の水分や湿分の吸収が少なくなり、衝撃強度が向上し、透明性が高くなる。
脂環式エポキシ化合物(A−4)を含有させると、光学的立体造形用樹脂組成物の光硬化速度が向上して、反応にかかる時間が短時間で立体造形物が得られ、また光造形して得られる立体造形物の熱変形温度が高くなり、しかも硬度が高くなり剛性が向上する。
オキセタン化合物(A−5)を含有させると、光硬化性樹脂組成物の粘度が低下して取り扱い性、光造形性が向上し、光学的立体造形用樹脂組成物の光硬化速度が向上して、短時間で立体造形物が得られ、光造形して得られる立体造形物の衝撃強度、熱変形温度、靭性などが向上する。
光造形して得られる立体造形物の衝撃強度が高くなり、しかも黄色度が低くなり且つ光透過率が高くなる点から、本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、オキセタン化合物(A−5)として、モノオキセタン化合物(A−5a)を単独で含有するか、またはモノオキセタン化合物(A−5a)とポリオキセタン化合物(A−5b)の両方を含有することが好ましい。
オキセタン化合物(A−5)としてモノオキセタン化合物(A−5a)とポリオキセタン化合物(A−5b)を含有する場合は、両者を、モノオキセタン化合物(A−5a):ポリオキセタン化合物(A−5b)=95:5〜5:95の質量比で含有することが好ましく、90:10〜10:90の質量比で含有することがより好ましく、25:75〜75:25の質量比で含有することが更に好ましい。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物中に脂環族ジグリシジルエーテル化合物(A−3)、脂環式エポキシ化合物(A−4)およびオキセタン化合物(A−5)から選ばれる化合物の少なくとも1つを含有させる場合は、光硬化性樹脂組成物に含まれるカチオン重合性有機化合物(A)の全質量に基づいて、脂環族ジグリシジルエーテル化合物(A−3)の含有割合が0〜50質量%、特に5〜30質量%、脂環式エポキシ化合物(A−4)の含有割合が0〜50質量%、特に5〜30質量%、オキセタン化合物(A−5)の含有割合が0〜60質量%、特に5〜40質量%であることが好ましい。
また、脂環族ジグリシジルエーテル化合物(A−3)、脂環式エポキシ化合物(A−4)およびオキセタン化合物(A−5)の合計含有割合は、光学的立体造形用樹脂組成物に含まれるカチオン重合性有機化合物(A)の全質量に基づいて、0〜70質量%であることが好ましく、20〜65質量%であることがより好ましく、30〜60質量%であることが更に好ましい。3者の合計含有割合がカチオン重合性有機化合物(A)の合計質量に基づいて70質量%を超えると、必須成分である化合物(A−1)の含有割合が相対的に低減して、光造形して得られる立体造形物の熱変形温度が低くなって耐熱性が低下し、耐湿性も低下し、しかも光造形して得られる立体造形物を50℃以上で熱処理しても熱変形温度の更なる向上が得られず、また当該熱処理によって立体造形物の黄色度が増し、透過率と色調が低下する。
本発明で用いるラジカル重合性有機化合物(B)は、ラジカル重合開始剤(D)の存在下に光などの活性エネルギー線を照射したときに重合反応および/または架橋反応を生ずる化合物である。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、ラジカル重合性有機化合物(B)の一部として、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)およびポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)を含有する。
本発明で用いるポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)としては、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレンランダム共重合体)ジオールのジアクリレート、ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレンランダム共重合体)ジオールのジメタクリレート、ポリオキシエチレン重合体ブロック/ポリオキシプロピレン重合体ブロックが結合した両末端に水酸基を有するブロック共重合体(ブロック共重合体ジオール)のジアクリレートまたはジメタクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジメタクリレート、エチレンオキシド単位とテトラメチレンオキシド単位がランダムに結合し且つ両末端に水酸基を有するランダム共重合体ジオールのジアクリレートまたはジメタクリレート、ポリオキシエチレン重合体ブロック/ポリテトラメチレングリコール重合体ブロックが結合した両末端に水酸基を有するブロック共重合体(ブロック共重合体ジオール)のジアクリレートまたはジメタクリレートなどを挙げることができる。
そのうちでも、本発明では、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)として、入手が容易で、室温で液状であり取り扱い性に優れ、光学的立体造形物から得られる造形物が透明性に優れ且つ柔軟で靭性および耐久性に優れている点から、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジメタクリレートの1種または2種以上が好ましく用いられ、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングルコールジアクリレートおよびポリテトラメチレングリコールジアクリレートがより好ましく用いられる。特に、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)として、ポリテトラメチレングリコールジアクリレートを用いると、前記した特性に加えて、光造形して得られる立体造形物の耐衝撃性がより優れたものになり、しかも水分および湿分の吸収がより小さくて寸法安定性がより優れたものとなる。
光学的立体造形用樹脂組成物中への溶解性、混和性、光硬化して得られる立体造形物の衝撃強度、靭性、耐久性などの諸物性が優れたものになるなどの点から、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)の平均分子量は、300〜2000であることが好ましく、500〜1500であることがより好ましく、600〜1200であることがさらに好ましい。
ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)の分子量が小さ過ぎると、光造形して得られる立体造形物の衝撃強度が小さくなって靭性や柔軟性が低くなり、一方ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)の分子量が大きすぎると、光学的立体造形用樹脂組成物中への溶解性が低下したり、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)を添加した光学的立体造形用樹脂組成物の粘度が高くなり、さらに光造形して得られる立体造形物の光の透過率が低下し、場合によっては不透明になり易い。
限定されるものではないが、本発明で用いるポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)のうち、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートの具体例としては、
*日油株式会社製「ブレンマーADE−200」、新中村化学工業株式会社製「A−200」、共栄社化学株式会社製「ライトアクリレート4EG−A」(いずれも、エチレンオキシド単位の結合数≒4、平均分子量≒300のポリエチレングリコールジアクリレート);
*日油株式会社製「ブレンマーADE−400」、新中村化学工業株式会社「A−400」、共栄社化学株式会社製「ライトアクリレート9EG−A」、日立化成株式会社製「FA−240A」(いずれも、エチレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量≒500のポリエチレングリコールジアクリレート);
*新中村化学工業株式会社「A−600」(エチレンオキシド単位の結合数≒14、平均分子量≒750のポリエチレングリコールジアクリレート);
*新中村化学工業株式会社「A−1000」(エチレンオキシド単位の結合数≒23、平均分子量≒1100のポリエチレングリコールジアクリレート);
*日油株式会社製「ブレンマーDPE−200」、新中村化学工業株式会社製「4G」、日立化成株式会社製「FA−220M」(いずれも、エチレンオキシド単位の結合数≒4、平均分子量≒330のポリエチレングリコールジメタクリレート);
*日油株式会社製「ブレンマーDPE−400」、新中村化学工業株式会社製「9G」(いずれも、エチレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量≒530〜540のポリエチレングリコールジメタクリレート);
*日油株式会社製「ブレンマーDPE−600」(エチレンオキシド単位の結合数≒13、平均分子量≒690のポリエチレングリコールジメタクリレート);
*新中村化学工業株式会社製「14G」(エチレンオキシド単位の結合数≒14、平均分子量≒740のポリエチレングリコールジメタクリレート);
*新中村化学工業株式会社製「23G」(エチレンオキシド単位の結合数≒23、平均分子量≒1140のポリエチレングリコールジメタクリレート);
などを挙げることができる。
本発明で用い得る、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートの具体例としては、
*新中村化学工業株式会社製「APG−200」(プロピレンオキシド単位の結合数≒3、平均分子量≒300のポリプロピレングリコールジアクリレート);
*日油株式会社製「ブレンマーADP−200」(プロピレンオキシド単位の結合数≒4、平均分子量≒360のポリプロピレングリコールジメタクリレート);
*新中村化学工業株式会社製「APG−400」、日立化成株式会社製「FA−P240A」(いずれも、プロピレンオキシド単位の結合数≒7、平均分子量≒530〜540のポリプロピレングリコールジアクリレート);
*日油株式会社製「ブレンマーADP−400」(プロピレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量≒650のポリプロピレングリコールジメタクリレート);
*日立化成株式会社製「FA−P270A」(プロピレンオキシド単位の結合数≒12、平均分子量≒820のポリプロピレングリコールジアクリレート);
*新中村化学工業株式会社製「APG−700」(プロピレンオキシド単位の結合数≒12、平均分子量≒810のポリプロピレングリコールジアクリレート);
*新中村化学工業株式会社製「9PG」(プロピレンオキシド単位の結合数≒7、平均分子量≒540のポリプロピレングリコールジメタクリレート);
*日油株式会社製「ブレンマーPDP−400」(プロピレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量≒680のポリプロピレングリコールジメタクリレート);
などを挙げることができる。
本発明で用い得るポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレートの具体例としては、
*新中村化学工業株式会社製「A−PTMG−65」(テトラメチレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量≒750のポリテトラメチレングリコールジアクリレート);
*日立化成株式会社製「FA−PTG9A」(テトラメチレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量≒770のポリテトラメチレングリコールジアクリレート);
*新中村化学工業株式会社製「A−PTMG−100」(テトラメチレンオキシド単位の結合数≒14、平均分子量≒1130のポリテトラメチレングリコールジアクリレート);
*日油株式会社製「ブレンマーPDT−800」(テトラメチレンオキシド単位の結合数≒11、平均分子量≒920のポリテトラメチレングリコールジメタクリレート);
などを挙げることができる。
本発明で用い得るその他のポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートの具体例としては、日油株式会社製の「ブレンマーPDET」(ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレン)ブロック共重合体ジオールのジメタクリレート)、「ブレンマーADET」(ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレン)ブロック共重合体ジオールのジアクリレート)、「ブレンマーPDPT」(ポリ(オキシプロピレン/オキシテトラメチレン)共重合体ジオールのジメタクリレート)、「ブレンマーADPT」(ポリ(オキシプロピレン/オキシテトラメチレン)ブロック共重合体ジオールのジアクリレート)、「ブレンマーPDC」(ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレン/オキシエチレン)共重合体ジオールのジメタクリレート)、「ブレンマーADC」(ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレン/オキシエチレン)ブロック共重合体ジオールのジアクリレート)などを挙げることができる。
上記で挙げたポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートのうちでも、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレートが常温で液状を呈していて取り扱い性に優れる点、入手が容易である点、反応性が高く、迅速に立体造形物が得られるなどの点から好ましく用いられる。なかでも、ポリテトラメチレングリコールジアクリレートを単独で用いるか、或いはポリテトラメチレングリコールジアクリレートとポリエチレングリコールジアクリレートおよびポリプロピレングリコールジアクリレートの一方又は両方を併用すると、光造形物の靭性が一層高くなるのでより好ましい。
光学的立体造形用樹脂組成物におけるポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)の含有割合は、光学的立体造形用樹脂組成物に含まれるラジカル重合性有機化合物(B)の全質量に基づいて、5〜70質量%であることが好ましく、10〜60質量%であることがより好ましく、20〜50質量%であることが更に好ましい。
ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)の含有割合が少なすぎると、光造形して得られる立体造形物の衝撃強度が小さくなって立体造形物の靭性が低下し、しかも立体造形物の黄色度が大きくなり、さらに光透過率が低くなる。
一方、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)の含有割合が多すぎると、光造形して得られる立体造形物の柔軟性が過大になり、立体造形物の耐熱性、剛性が低下し、さらに水分や湿分の吸収率が高くなり寸法安定性が低下する。
本発明で用いるポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)としては、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレンランダム共重合体)ジオールのモノアクリレート、ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレンランダム共重合体)ジオールのモノメタクリレート、ポリオキシエチレン重合体ブロック/ポリオキシプロピレン重合体ブロックが結合した両末端に水酸基を有するブロック共重合体(ブロック共重合体モノオール)のモノアクリレートまたはモノメタクリレート、ポリテトラメチレングリコールモノアクリレート、ポリテトラメチレングリコールモノメタクリレート、エチレンオキシド単位とテトラメチレンオキシド単位がランダムに結合し且つ両末端に水酸基を有するランダム共重合体ジオールのモノアクリレートまたはモノメタクリレート、ポリオキシエチレン重合体ブロック/ポリテトラメチレングリコール重合体ブロックが結合した両末端に水酸基を有するブロック共重合体(ブロック共重合体モノオール)のモノアクリレートまたはモノメタクリレートなどを挙げることができる。
そのうちでも、本発明では、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)として、入手が容易で、室温で液状であり取り扱い性に優れ、光学的立体造形物から得られる造形物が透明性に優れ且つ柔軟で靭性および耐久性に優れている点から、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリテトラメチレングリコールモノアクリレート、ポリテトラメチレングリコールモノメタクリレートの1種または2種以上が好ましく用いられ、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングルコールモノアクリレートおよびポリテトラメチレングリコールモノアクリレートがより好ましく用いられる。特に、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)として、ポリプロピレングリコールモノアクリレートを用いると、前記した特性に加えて、光硬化性樹脂組成物の光硬化性が優れたものとなり、また光造形して得られる立体造形物の耐衝撃性がより優れたものになる。
光学的立体造形用樹脂組成物中への溶解性、混和性、光硬化して得られる立体造形物の衝撃強度、靭性、耐久性などの諸物性が優れたものになるなどの点から、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)の平均分子量は150〜1200であることが好ましく、150〜1000であることがより好ましく、200〜700であることがさらに好ましい。
ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)の分子量が小さ過ぎると、光造形して得られる立体造形物の衝撃強度が小さくなって靭性や柔軟性が低くなり、一方ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)の分子量が大きすぎると、光学的立体造形用樹脂組成物中への溶解性が低下したり、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)を添加した光学的立体造形用樹脂組成物の粘度が高くなり、光硬化性が低下し、さらに光造形して得られる立体造形物の硬度が柔らかくなり易い。
限定されるものではないが、本発明で用いるポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)の具体例としては、
・日本油脂株式会社製「ブレンマーAE90」(エチレンオキシド単位の結合数≒2、平均分子量が約90のポリエチレングリコールのモノアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーAE200」(エチレンオキシド単位の結合数≒4.5、平均分子量が約200のポリエチレングリコールのモノアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーAE400」(エチレンオキシド単位の結合数≒10、平均分子量が約400のポリエチレングリコールのモノアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーPE90」(エチレンオキシド単位の結合数≒2、平均分子量が約90のポリエチレングリコールのモノメタクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーPE200」(エチレンオキシド単位の結合数≒4.5、平均分子量が約200のポリエチレングリコールのモノメタアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーPE350」(エチレンオキシド単位の結合数≒8、平均分子量が約350のポリエチレングリコールのモノメタアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーAP150」(プロピレンオキシド単位の結合数≒3、平均分子量が約150のポリプロピレングリコールのモノアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーAP250」(プロピレンオキシド単位の結合数≒
4、平均分子量が約250のポリプロピレングリコールのモノアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーAP400」(プロピレンオキシド単位の結合数≒6、平均分子量が約400のポリプロピレングリコールのモノアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーAP550」(プロピレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量が約550のポリプロピレングリコールのモノアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーAP800」(プロピレンオキシド単位の結合数≒13、平均分子量が約800のポリプロピレングリコールのモノアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーPP500」(プロピレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量が約500のポリプロピレングリコールのモノメタクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマーPP800」(プロピレンオキシド単位の結合数≒13、平均分子量が約800のポリプロピレングリコールのモノメタクリレート);
などを挙げることができる。
本発明で用い得るポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)の更なる具体例としては、
・日本油脂株式会社製「ブレンマー10AEP550B」(エチレンオキシド単位の結合数≒1、プロピレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量が約550のポリエチレングリコールポリプロピレングリコールのモノアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマー10PEP550B」(エチレンオキシド単位の結合数≒1、プロピレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量が約550のポリエチレングリコールポリプロピレングリコールのモノメタクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマー55PET400」(エチレンオキシド単位の結合数≒5、テトラメチレングリコール単位の結合数≒3、平均分子量が約400のポリエチレングリコールテトラメチレングリコールのモノメタクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマー55AET800」(エチレンオキシド単位の結合数≒10、テトラメチレングリコール単位の結合数≒5、平均分子量≒800のポリエチレングリコールテトラメチレングリコールのモノアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマー55PET800」(エチレンオキシド単位の結合数≒10、テトラメチレングリコール単位の結合数≒5、平均分子量が約800のポリエチレングリコールテトラメチレングリコールのモノメタクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマー30PPT800」(プロピレンオキシド単位の結合数≒4、テトラメチレングリコール単位の結合数≒8、平均分子量が約800のポリプロピレングリコールテトラメチレングリコールのモノメタクリレート);
・油脂株式会社製「ブレンマー50APT800」(プロピレンオキシド単位の結合数≒7、テトラメチレングリコール単位の結合数≒5.5、平均分子量が約800のポリプロピレングリコールテトラメチレングリコールモノアクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマー50PPT800」(プロピレンオキシド単位の結合数≒7、テトラメチレングリコール単位の結合数≒5.5、平均分子量が約800のポリプロピレングリコールテトラメチレングリコールのモノメタクリレート);
・日本油脂株式会社製「ブレンマー70PPT800」(プロピレンオキシド単位の結合数≒10、テトラメチレングリコール単位の結合数≒3、平均分子量が約800のポリプロピレングリコールテトラメチレングリコールのモノメタクリレート);
などを挙げることができる。
上記で挙げたポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートのうちでも、ブレンマーAE90、ブレンマーAE200、ブレンマーAE400、ブレンマーAP150、ブレンマーAP250、ブレンマーAP400、ブレンマーAP550が入手性の点から好ましく用いられる。
光学的立体造形用樹脂組成物におけるポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)の含有割合は、光学的立体造形用樹脂組成物に含まれるラジカル重合性有機化合物(B)の全質量に基づいて、1〜35質量%であることが好ましく、5〜30質量%であることがより好ましく、10〜25質量%であることが更に好ましい。
ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)の含有割合が少なすぎると、光造形して得られる立体造形物の衝撃強度が小さくなって立体造形物の靭性が低下し易くなり、しかも立体造形物の黄色度が大きくなり、光透過率が低くなり易い。
一方、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(A−1)の含有量が多すぎると、光造形して得られる立体造形物の柔軟性が過大になり、立体造形物の耐熱性、剛性が低下し、さらに水分や湿分の吸収率が高くなって寸法安定性が低下する。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、ラジカル重合性有機化合物(B)として、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)およびポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)と共に、他のラジカル重合性有機化合物を含有することができる。
他のラジカル重合性有機化合物としては、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)およびポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)以外の、光学的立体造形用樹脂組成物において用い得るラジカル重合性有機化合物であればいずれでもよい。
他のラジカル重合性有機化合物の代表例としては、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)およびポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)以外の、(メタ)アクリレート基を有する化合物、不飽和ポリエステル化合物、アリルウレタン系化合物、ポリチオール化合物などを挙げることができ、これらのラジカル重合性有機化合物の1種または2種以上を用いることができる。
そのうちでも、他のラジカル重合性有機化合物としては、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)およびポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)以外の、1分子中に少なくとも1個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物が好ましく用いられる。その具体例としては、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)およびポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)以外のアルコール類の(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ化合物と(メタ)アクリル酸との反応生成物、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。
他のラジカル重合性有機化合物化として用い得る上記したアルコール類の(メタ)アクリル酸エステルとしては、分子中に少なくとも1個の水酸基をもつ芳香族アルコール、脂肪族アルコール、脂環族アルコールおよび/またはそれらのアルキレンオキサイド付加体と、(メタ)アクリル酸との反応により得られる(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。
より具体的には、アルコール類の(メタ)アクリル酸エステルとしては、ビスフェノールAやビスフェノールSなどのビスフェノール化合物またはベンゼン環がアルコキシ基などによって置換されているビスフェノールAやビスフェノールSなどのビスフェノール化合物のジ(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、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、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ベンジルル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの3個以上の水酸基を有する多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート、前記したジオール、トリオール、テトラオール、ヘキサオールなどの多価アルコールのアルキレンオキシド付加物の(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。
また、上記したエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸との反応生成物としては、芳香族エポキシ化合物、脂環族エポキシ化合物および/または脂肪族エポキシ化合物と、(メタ)アクリル酸との反応により得られる(メタ)アクリレート系反応生成物を挙げることができ、具体例としては、ビスフェノールAやビスフェノールSなどのビスフェノール化合物またはベンゼン環がアルコキシ基などによって置換されているビスフェノールAやビスフェノールSなどのビスフェノール化合物或いは前記したビスフェノール化合物または置換ビスフェノール化合物のアルキレンオキサイド付加物とエピクロルヒドリンなどのエポキシ化剤との反応によって得られるグリシジルエーテルを(メタ)アクリル酸と反応させて得られる(メタ)アクリレート、エポキシノボラック樹脂と(メタ)アクリル酸を反応させて得られる(メタ)アクリレート系反応生成物などを挙げることができる。
また、上記したウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルとイソシアネート化合物を反応させて得られる(メタ)アクリレートを挙げることができる。前記水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルとしては、脂肪族2価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化反応によって得られる水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、具体例としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。また、前記イソシアネート化合物としては、トリ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、イソホロンジイソシアネートなどのような1分子中に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物が好ましい。
さらに、上記したポリエステル(メタ)アクリレートとしては、水酸基含有ポリエステルと(メタ)アクリル酸との反応により得られるポリエステル(メタ)アクリレートを挙げることができる。
また、上記したポリエーテル(メタ)アクリレートとしては、水酸基含有ポリエーテルとアクリル酸との反応により得られるポリエーテルアクリレートを挙げることができる。
そのうちでも、本発明の光学的立体造形用樹脂組成物中に、他のラジカル重合性有機化合物化として、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどのような、3個以上の(メタ)アクリレート基を有する化合物の1種または2種以上を含有させることが好ましく、それによって光造形して得られる立体造形物の熱変形温度がより高くなり、耐熱性が一層向上する。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物中に他のラジカル重合性有機化合物化として3個以上の(メタ)アクリレート基を有する化合物を含有させる場合は、その含有割合は、ラジカル重合性有機化合物(B)の全質量に基づいて、70質量%以下であることが好ましく、20〜60質量%であることがより好ましい。3個以上の(メタ)アクリレート基を有する化合物の含有割合が多すぎると、立体造形物の靭性や柔軟性が低くなり、光透過率と色調が低下し易い。
本発明では、カチオン重合開始剤(C)として、光などの活性エネルギー線を照射したときにカチオン重合性有機化合物(A)のカチオン重合を開始させ得る重合開始剤のいずれも使用できる。そのうちでも、カチオン重合開始剤(C)としては、活性エネルギー線を照射したときにルイス酸を放出するオニウム塩が好ましく用いられる。そのようなオニウム塩の例としては、第VIIa族元素の芳香族スルホニウム塩、VIa族元素の芳香族オニウム塩、第Va族元素の芳香族オニウム塩などを挙げることができる。
代表例としては、一般式:[(R11)(R12)(R13)S+][式中、R11、R12およびR13はそれぞれ独立して硫黄(S)に結合した1価の有機基]で表されるスルホニウムイオンまたは一般式:[(R14)(R15)I+][式中、R14およびR15はそれぞれ独立してヨウ素(I)に結合した1価の有機基]で表されるヨードニウムイオンが、一般式:[(Rf)mPF6-m -](式中、Rfはフルオロアルキル基、mは0〜6の整数)で表される陰イオン(ホスフェートイオン)、一般式:[(Rf)nSbF6-n -](式中、Rfはフルオロアルキル基、nは0〜6の整数)で表される陰イオン(アンチモネートイオン)、式:[BF4 -]で表される陰イオン、式:[AsF6 -]で表される陰イオンなどと結合したカチオン重合開始剤などを挙げることができる。
何ら限定されるものではないが、より具体的には、カチオン重合開始剤(C)としては、例えば、下記の一般式(C−1)で表されるリン系スルホニウム化合物(C−1)、下記の一般式(C−2)で表されるアンチモン系スルホニウム化合物(C−2)などを挙げることができる。
Figure 0006457860
[上記の一般式(C−1)および(C−2)中、R9、R10およびR11は1価の有機基、Rfはフルオロアルキル基、mおよびnは0〜6の整数、pは上記の一般式(C−1)における「カチオン[S+(R9)(R10)(R11)]が有する陽イオン価と同じ数、qは上記の一般式(C−2)における「カチオン[S+(R9)(R10)(R11)]が有する陽イオン価と同じ数である。]
上記の一般式で表されるリン系スルホニウム化合物(C−1)およびアンチモン系スルホニウム化合物(C−2)において、R9、R10およびR11の代表例としては、下記の式《1》〜《11》で示す基を挙げることができる。
Figure 0006457860

[式中、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22およびR23は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよいアルキル基またはアリール基であり、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18、X19、X20、X21およびX22は、それぞれ独立して、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、水酸基、シアノ基、ニトロ基およびハロゲン原子から選ばれる基であり、Z1、Z2、Z3およびZ4は、それぞれ独立して、式:−S−、−SO−および−O−から選ばれる2価の基であり、それぞれ独立して、d1は0〜5の整数、d2、d3およびd4は0〜4の整数、d5は0〜5の整数、d6、d7、d8、d9、d10、d11、d12、d13、d14、d15およびd16は0〜4の整数、d17は0〜5の整数、d18は0〜4の整数、d19は0〜5の整数、d20、d21およびd22は0〜4の整数である。]
何ら限定されるものではないが、上記の一般式で表されるリン系スルホニウム化合物(C−1)の具体例としては、トリフェニルスルホニウムトリス(パーフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、下記の式(C−1α)で表される化合物(サンアプロ株式会社製「CPI−500K」)、下記の式(C−1β)で表される化合物(サンアプロ株式会社製「CPI−500P」),下記の式(C−1γ)で表される化合物(サンアプロ株式会社製「CPI−200K」)、4−(2−クロロ−4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルビス(4−フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート)(株式会社ADEKA製「SP−152」)などを挙げることができる。
Figure 0006457860
また、上記の一般式で表されるアンチモン系スルホニウム化合物(C−2)の具体例としては、ビス−[4−(モノフェニルスルフォニオ)フェニル]スルフィドビスモノヘキサフルオロアンチモネート、ビス−[4−(モノ−4’−ヒドロキシエトキシフェニルスルフォニォ)フェニル]スルフィドビスモノヘキサフルオロアンチモネート、下記の式(C−2α)で表される4−(フェニルチオ)フェニルモノフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート(サンアプロ株式会社製「CPI−101A」)または「CPI−110S」)、4−(2−クロロ−4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルビス(4−フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート)(株式会社ADEKA製「SP−172」)などを挙げることができる。
Figure 0006457860
本発明では、上記したようなカチオン重合開始剤のうちの1種または2種以上を用いることができる。そのうちでも、本発明では芳香族スルホニウム塩がより好ましく用いられる。
また、本発明では、反応速度を向上させる目的で、カチオン重合開始剤(C)と共に必要に応じて光増感剤、例えばベンゾフェノン、アルコキシアントラセン、モノアルコキシアントラセン、チオキサントンなどを用いてもよい。
ラジカル重合開始剤(D)としては、光などの活性エネルギー線を照射したときにラジカル重合性有機化合物(B)のラジカル重合を開始させ得る重合開始剤のいずれもが使用でき、例えば、ベンモノルまたはそのモノアルキルアセタール系化合物、フェニルケトン系化合物、アセトフェノン系化合物、ベンゾインまたはそのアルキルエーテル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物などを挙げることができる。
具体的には、ベンモノルまたはそのモノアルキルアセタール系化合物としては、例えば、ベンモノルモノメチルケタール、ベンモノル−β−メトキシエチルアセタールなどを挙げることができる。
フェニルケトン系化合物としては、例えば、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトンなどを挙げることができる。
また、アセトフェノン系化合物としては、例えば、モノエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシメチル−1−フェニルプロパン−1−オン、4′−イソプロピル−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、p−モノメチルアミノアセトフェノン、p−tert−ブチルモノクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、p−アモノドベンザルアセトフェノンなどを挙げることができる。
そして、ベンゾイン系化合物としては、例えば、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、ベンゾインノルマルブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルなどを挙げることができる。
また、ベンゾフェノン系化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、ミヒラースケトン、4,4′−ビスモノエチルアミノベンゾフェノン、4,4′−モノクロロベンゾフェノンなどを挙げることができる。
そして、チオキサントン系化合物としては、例えば、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントンなどを挙げることができる。
本発明では、1種または2種以上のラジカル重合開始剤(D)を所望の性能に応じて配合して使用することができる。
そのうちでも、本発明ではラジカル重合開始剤(D)として、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが、光造形して得られる立体造形物の黄色度が小さくて色相が良好になるなどの点から好ましく用いられる。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、組成物の粘度、反応速度、造形速度、得られる立体造形物の靭性、耐衝撃性、耐久性、熱変形温度(耐熱性)、寸法精度、力学的特性などの点から、光学的立体造形用樹脂組成物の全質量に基づいて、カチオン重合性有機化合物(A)を30〜85質量%、更には40〜80質量%、特に45〜75質量%の割合で含有し、ラジカル重合性有機化合物(B)を10〜50質量%、更には15〜45質量%、特に20〜40質量%の割合で含有し、カチオン重合開始剤(C)を0.1〜10質量%、更には0.5〜8質量%、特に1〜5質量%の割合で含有し、ラジカル重合開始剤(D)を0.1〜10質量%、更には0.5〜8質量%、特に1〜4質量%の割合で含有することが好ましい。
また、本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、必要に応じて、ポリアルキレングリコール、およびその片末端または両端の水酸基をエーテル化したポリアルキレングリコールのエーテル化物を含有してもよい。ポリアルキレングリコールおよび/または末端水酸基をエーテル化したポリアルキレングリコールのエーテル化物を含有させることによって、光造形して得られる立体造形物の衝撃強度が向上する。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物中に含有させることのできるポリアルキレングリコールおよび/または末端水酸基をエーテル化したポリアルキレングリコールのエーテル化物としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレンランダム共重合体)ジオール、ポリオキシエチレン重合体ブロック/ポリオキシプロピレン重合体ブロックが結合した両末端に水酸基を有するブロック共重合体(ブロック共重合体ジオール)、ポリテトラメチレングリコール、エチレンオキシド単位とテトラメチレンオキシド単位がランダムに結合し且つ両末端に水酸基を有するランダム共重合体ジオール、ポリオキシエチレン重合体ブロック/ポリテトラメチレングリコール重合体ブロックが結合した両末端に水酸基を有するブロック共重合体(ブロック共重合体ジオール)、これらのジオールの片末端または両端の水酸基がアルキル基、シクロアルキル基、アリール基などによってエーテル化したエーテル化物などを挙げることができる。
そのうちでも、入手が容易で、室温で液状であり取り扱い性に優れ、光学的立体造形物から得られる造形物が透明性に優れ且つ柔軟で靭性および耐久性に優れている点から、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレングリコールの1種または2種以上が好ましく用いられ、ポリテトラメチレングリコールがより好ましく用いられる。
ポリアルキレングリコールおよびそのエーテル化物の平均分子量は、200〜4000であることが好ましく、300〜2000であることがより好ましく、400〜1000であることがさらに好ましい。前記した光学的立体造形用樹脂組成物中への溶解性、混和性、光硬化して得られる立体造形物の衝撃強度、靭性、耐久性などの諸物性が優れたものになるなどの点から、ポリアルキレングリコールおよびその末端水酸基エーテル化物の平均分子量は、500〜1000であることが好ましく、600〜900であることがより好ましい。
ポリアルキレングリコールおよび/または末端水酸基をエーテル化したポリアルキレングリコールのエーテル化物の含有割合は、光学的立体造形用樹脂組成物の全質量に基づいて0〜10質量%であることが好ましく、含有割合が多すぎると、光硬化性の低下、光造形して得られる立体造形物の熱変形温度の低下、それに伴う耐熱性の低下、透明性の低下などを生ずる。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて、染料などの着色剤、消泡剤、レベリング剤、増粘剤、難燃剤、酸化防止剤、改質用樹脂などの1種または2種以上を適量含有していてもよい。
本発明の光学的造形用樹脂組成物を用いて光学的に立体造形を行うに当たっては、従来既知の光学的立体造形方法および装置のいずれもが使用できる。好ましく採用され得る光学的立体造形法の代表例としては、液状をなす本発明の光学的造形用樹脂組成物に所望のパターンを有する硬化層が得られるように活性エネルギー線を選択的に照射して硬化層を形成し、次いでこの硬化層に未硬化の液状光学的造形用樹脂組成物を供給し、同様に活性エネルギー光線を照射して前記の硬化層と連続した硬化層を新たに形成する積層操作を繰り返すことによって最終的に目的とする立体的造形物を得る方法を挙げることができる。
その際の活性エネルギー線としては、上述のように、紫外線、電子線、X線、放射線、高周波などを挙げることができる。そのうちでも、300〜400nmの波長を有する紫外線が経済的な観点から好ましく用いられ、その際の光源としては、紫外線レーザー(例えば半導体励起固体レーザー、Arレーザー、He−Cdレーザーなど)、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、紫外線LED(発光ダイオード)、紫外線蛍光灯などを使用することができる。
光学的立体造形用樹脂組成物よりなる造形面に活性エネルギー線を照射して所定の形状パターンを有する各硬化樹脂層を形成するに当たっては、レーザー光などのような点状に絞られた活性エネルギー線を使用して点描または線描方式で硬化樹脂層を形成してもよいし、または液晶シャッターまたはデモノタルマイクロミラーシャッター(DMD)などのような微小光シャッターを複数配列して形成した面状描画マスクを通して造形面に活性エネルギー線を面状に照射して硬化樹脂層を形成させる造形方式を採用してもよい。
本発明の光学的造形用樹脂組成物は、光学的立体造形分野に幅広く用いることができ、何ら限定されるものではないが、代表的な応用分野としては、設計の途中で外観デザインを検証するための形状確認モデル、部品の機能性をチェックするための機能試験モデル、鋳型を制作するためのマスターモデル、金型を製作するためのマスターモデル、試作金型用の直接型、自動車やオートバイのレンズ、美術品の復元、模造や現代アート、ガラス張りの建築物のデザインプレゼンテーションモデルのような美術工芸品分野、精密部品、電気・電子部品、家具、建築構造物、自動車用部品、各種容器類、鋳物などのモデル、母型、加工用などの用途に有効に用いることができる。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物を光造形して得られる立体造形物は、光造形後に熱処理を施さなくても従来の光学的立体造形物に比べて熱変形温度が高くて耐熱性に優れているため、熱処理を施さずにそのまま用いることができる。
そして、本発明の光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光造形を行って得られる立体造形物は、熱処理を施すことによって熱変形温度が一層高くなり、耐熱性により優れたものになるので、耐熱性に一層優れる立体造形物が必要な場合は、本発明の光学的立体造形用樹脂組成物を用いて得られる立体造形物を熱処理して、耐熱性のより向上した立体造形物にするとよい。
立体造形物の熱変形温度を一層高くするための熱処理は、50℃以上の温度で行うことが好ましく、60〜150℃の温度で行うことがより好ましく、80〜120℃の温度で行うことが更に好ましい。100℃以上の温度で熱処理する場合に、最初から100℃以上に加熱せずに、最初は100℃よりも低い温度(例えば40〜60℃程度の温度)で予熱してから100℃以上の温度で加熱すると、立体造形物の寸法変化や変形などを効果的に防ぐことができる。
熱処理は、光造形によって得られる立体造形物を加熱室に入れて加熱する方法、シリコーンオイルなどの熱媒体により加熱する方法などによって行うことができる。
光造形後の熱処理は、高い耐熱性が要求される、例えば、自動車エンジン部品などの試作品の製造に有効である。
以下に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は実施例に何ら限定されるものではない。
以下の例中、光学的立体造形用樹脂組成物の粘度、光造形用樹脂組成物を用いて光造形して得られた光造形物の力学的特性[引張り特性(引張強度、引張伸度、引張弾性率)、曲げ特性(曲げ強度、曲げ弾性率)、衝撃強度]、熱変形温度、黄色度および全光線透過率の測定は、次のようにして行なった。
(1)光学的立体造形用樹脂組成物の粘度:
25℃の恒温槽で光学的立体造形用樹脂組成物の温度を25℃に調節した後、B型粘度計(株式会社東京計器製)を使用して測定した。
(2)光造形物の引張り特性(引張強度、引張伸度、引張弾性率):
以下の実施例または比較例で作製した光造形物(JIS K−7113に準拠したダンベル形状の試験片)(熱処理を施す前の光造形物および100℃で120分間熱処理を施した光造形物)用いて、JIS K−7113にしたがって、試験片の引張強度、引張伸度および引張弾性率を測定した。
(3)光造形物の曲げ特性(曲げ強度、曲げ弾性率):
以下の実施例または比較例で作製した光造形物(JIS K−7171に準拠したバー形状の試験片)を用いて、JIS K−7171にしたがって、試験片の曲げ強度および曲げ弾性率を測定した。
(4)光造形物の衝撃強度:
以下の実施例または比較例で作製した光造形物(JIS K−7110に準拠したノッチ付き試験片)(熱処理を施す前の光造形物および50℃で1時間予熱した後、100℃で120分間熱処理を施した光造形物)を用いて、東洋精機株式会社製のデジタル・インパクト・テスター「型式DG−18」を使用して、JIS K−7110に準じて、ノッチ付きでアイゾット衝撃強度を測定した。
(5)光造形物の熱変形温度:
以下の実施例または比較例で作製した光造形物(JIS K−7171に準拠したバー形状の試験片)(熱処理を施す前の光造形物および100℃で120分間熱処理を施した光造形物)を用いて、東洋精機株式会社製「HDTテスタ6M−2」を使用して、試験片に1.81MPaの荷重を加えてJIS K−7207(A法)に準拠して試験片の熱変形温度を測定し、さらに試験片に0.45MPaの荷重を加えてJIS K−7207(B法)に準拠して試験片の熱変形温度を測定した。
(6)光造形物の黄色度:
以下の実施例または比較例で作製した光造形物[幅20mm、高さ45mm、厚み10mm(測定面)の直方体試験片](熱処理を施す前の光造形物および50℃で1時間予熱した後100℃で120分間熱処理を施した光造形物)を用いて、株式会社日立ハイテクノロジー製の紫外可視分光光度計「U−3900H」および積分球を使用して、色彩分析により、JISK7373に規定された標準イルミナントD65および2度視野に対するイエローインデックス(YI)を求めて、光造形物の黄色度とした。
(7)光造形物の全光線透過率:
以下の実施例または比較例で作製した光造形物ポリエポキシ化合物[幅20mm、高さ45mm、厚み10mm(測定面)の直方体試験片](熱処理を施す前の光造形物および50℃で1時間予熱した後100℃で120分間熱処理を施した光造形物)を用いて、株式会社日立ハイテクノロモノーズ製の紫外可視分光光度計「UV−3900H」および積分球を使用して、標準イルミナントD65および2度視野に対する分光透過率を測定してJIS R−3106に規定される全光線透過率を求めた。
《実施例1》
(1) 2−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−2−[4−[1,1−ビス[4−([2,3−エポキシプロポキシ]フェニル]エチル]フェニル]プロパン(上記したVG3101L)(以下「VG3101L」という)24質量部、水素添加ビスフェノールAモノグリシジルエーテル(新日本理化株式会社製「HBE−100」)14質量部、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(株式会社ダイセル製「セロキサイド2021P」)10質量部、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル(四日市合成株式会社社製「エポゴーセーPT」、テトラメチレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量≒780)6質量部、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(東亞合成株式会社製「OXT−101」)6質量部、ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル(東亞合成株式会社製「OXT−221」)12質量部、ジペンタエリスリトールポリアクリレート(新中村化学工業株式会社製「A−9550」、ペンタアクリレートとヘキサアクリレートの混合物)12質量部、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート(共栄社化学株式会社「FA−PTG9A」、テトラメチレンオキシド単位の結合数≒9、平均分子量≒770)7質量部、ポリプロピレングリコールモノアクリレート(日本油脂株式会社製「ブレンマーAP150」、プロピレンオキシド単位の結合数≒3、平均分子量≒150)4質量部、カチオン重合開始剤(サンアプロ株式会社製「CPI−200K」)3質量部および1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製「イルガキュア184」)(ラジカル重合開始剤)2質量部をよく混合して光学的立体造形用樹脂組成物を調製した。
この光学的立体造形用樹脂組成物の粘度を上記した方法で測定したところ610mPa・s(25℃)であった。
(2) 上記(1)で得られた光学的立体造形用樹脂組成物を用いて、超高速光造形システム(ナブテスコ株式会社製「SOLIFORM250」)を使用して、半導体レーザー(定格出力200mW;波長355nm;スペクトラフィモノックス社製)で、液面照射エネルギー100mJ/cm2の条件下に、スライスピッチ(積層厚み)0.10mm、1層当たりの平均造形時間2分で光学的立体造形を行って、物性測定用の試験片(JIS K−7113に準拠したダンベル形状の試験片とJIS K−7171に準拠したバー形状の試験片、JIS K−7110に準拠したアイゾット衝撃試験用の試験片)、黄色度・全光線透過率測定用の10mm厚の試験片を作製した。得られた試験片に紫外線(メタルハライドランプ、波長365nm、強度3.0mW/cm2)を20分間照射して後硬化した。
後硬化後の試験片(熱処理前の試験片)の力学的特性、熱変形温度、黄色度および全光線透過率を上記した方法で測定したところ、下記の表1に示すとおりであった。
(3) 上記(2)で得られた試験片(紫外線で後硬化した試験片)を、温度50℃の恒温槽に入れて1時間予熱してから100℃で120分間熱処理した後、恒温槽から取り出して室温(25℃)下に24時間放置した後、試験片の力学的特性、熱変形温度、黄色度および全光線透過率を上記した方法で測定したところ、下記の表1に示すとおりであった。
《実施例2》
(1) 水素添加ビスフェノールAモノグリシジルエーテル(HBE―100)の配合量を12質量部に変え、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル(エポゴーセーPT)の配合量を8質量部に変えた以外は、実施例1の(1)と同様にして光学的立体造形用樹脂組成物を調製した。
この光学的立体造形用樹脂組成物の粘度を上記した方法で測定したところ512mPa・s(25℃)であった。
(2) 上記(1)で得られた光学的立体造形用樹脂組成物を用いて、実施例1の(2)と同様にして物性測定用の試験片を作製し、得られた試験片に紫外線(メタルハライドランプ、波長365nm、強度3.0mW/cm2)を20分間照射して後硬化した。
後硬化後の試験片(熱処理前の試験片)の力学的特性、熱変形温度、黄色度、全光線透過率および吸水率を上記した方法で測定したところ、下記の表1に示すとおりであった。
(3) 上記(2)で得られた試験片(紫外線で後硬化した試験片)を、温度50℃の恒温槽に入れて1時間予熱してから100℃で120分間熱処理した後、恒温槽から取り出して室温(25℃)下に24時間放置した後、試験片の力学的特性、熱変形温度、黄色度および全光線透過率を上記した方法で測定したところ、下記の表1に示すとおりであった。
《実施例3》
(1) VG3101Lの24質量部、水素添加ビスフェノールAモノグリシジルエーテル(新日本理化株式会社製「HBE−100」)9質量部、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(セロキサイド2021P)10質量部、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル(エポゴーセーPT)7質量部、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(OXT−101)5質量部、ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル(OXT−221)12質量部、ジペンタエリスリトールポリアクリレート(A−9550)12質量部、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート(FA−PTG9A)7質量部、ポリプロピレングリコールモノアクリレート(ブレンマーAP150)4質量部、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのアクリル酸2モル付加物(昭和電工株式会社製「VR77」)2質量部、ポリテトラメチレングリコール(保土谷化学工業株式会社製「PTG−850SN」、平均分子量≒850)3質量部、カチオン重合開始剤(CPI−200K)3質量部および1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(イルガキュア184)(ラジカル重合開始剤)2質量部をよく混合して光学的立体造形用樹脂組成物を調製した。
この光学的立体造形用樹脂組成物の粘度を上記した方法で測定したところ584mPa・s(25℃)であった。
(2) 上記(1)で得られた光学的立体造形用樹脂組成物を用いて、実施例1の(2)と同様にして物性測定用の試験片を作製し、得られた試験片に紫外線(メタルハライドランプ、波長365nm、強度3.0mW/cm2)を20分間照射して後硬化した。
後硬化後の試験片(熱処理前の試験片)の力学的特性、熱変形温度、黄色度、全光線透過率および吸水率を上記した方法で測定したところ、下記の表1に示すとおりであった。
(3) 上記(2)で得られた試験片(紫外線で後硬化した試験片)を、温度50℃の恒温槽に入れて1時間予熱してから100℃で120分間熱処理した後、恒温槽から取り出して室温(25℃)下に24時間放置した後、試験片の力学的特性、熱変形温度、黄色度および全光線透過率を上記した方法で測定したところ、下記の表1に示すとおりであった。
《実施例4》
(1) VG3101Lの24質量部、水素添加ビスフェノールAモノグリシジルエーテル(新日本理化株式会社製「HBE−100」)13質量部、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(セロキサイド2021P)10質量部、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル(エポゴーセーPT)4質量部、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(OXT−101)5質量部、ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル(OXT−221)12質量部、ジペンタエリスリトールポリアクリレート(A−9550)6質量部、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート(FA−PTG9A)7質量部、ポリプロピレングリコールモノアクリレート(ブレンマーAP150)4質量部、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのアクリル酸2モル付加物(VR77)6質量部、ポリテトラメチレングリコール(PTG−850SN)4質量部、カチオン重合開始剤(CPI−200K)3質量部および1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(イルガキュア184)(ラジカル重合開始剤)2質量部をよく混合して光学的立体造形用樹脂組成物を調製した。
この光学的立体造形用樹脂組成物の粘度を上記した方法で測定したところ632mPa・s(25℃)であった。
(2) 上記(1)で得られた光学的立体造形用樹脂組成物を用いて、実施例1の(2)と同様にして物性測定用の試験片を作製し、得られた試験片に紫外線(メタルハライドランプ、波長365nm、強度3.0mW/cm2)を20分間照射して後硬化した。
後硬化後の試験片(熱処理前の試験片)の力学的特性、熱変形温度、黄色度、全光線透過率および吸水率を上記した方法で測定したところ、下記の表2に示すとおりであった。
(3) 上記(2)で得られた試験片(紫外線で後硬化した試験片)を、温度100℃の恒温槽に入れて120分間熱処理した後、恒温槽から取り出して室温(25℃)下に24時間放置した後、試験片の力学的特性、熱変形温度、黄色度および全光線透過率を上記した方法で測定したところ、下記の表2に示すとおりであった。
《実施例5》
(1) 実施例4の(1)において、ポリプロピレングリコールモノアクリレート(ブレンマーAP150)4質量部の代わりに、ポリプロピレングリコールモノアクリレート(日本油脂株式会社製「ブレンマーAP250」、平均分子量≒250)4質量部を用いた以外は実施例4の(1)と同様にして光学的立体造形用樹脂組成物を調製した。
この光学的立体造形用樹脂組成物の粘度を上記した方法で測定したところ690mPa・s(25℃)であった。
(2) 上記(1)で得られた光学的立体造形用樹脂組成物を用いて、実施例1の(2)と同様にして物性測定用の試験片を作製し、得られた試験片に紫外線(メタルハライドランプ、波長365nm、強度3.0mW/cm2)を20分間照射して後硬化した。
後硬化後の試験片(熱処理前の試験片)の力学的特性、熱変形温度、黄色度、全光線透過率および吸水率を上記した方法で測定したところ、下記の表2に示すとおりであった。
(3) 上記(2)で得られた試験片(紫外線で後硬化した試験片)を、温度100℃の恒温槽に入れて120分間熱処理した後、恒温槽から取り出して室温(25℃)下に24時間放置した後、試験片の力学的特性、熱変形温度、黄色度および全光線透過率を上記した方法で測定したところ、下記の表2に示すとおりであった。
《比較例1》
(1) VG3101Lの24質量部、水素添加ビスフェノールAモノグリシジルエーテル(新日本理化株式会社製「HBE−100」)26質量部、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(セロキサイド2021P)10質量部、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(OXT−101)5質量部、ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル(OXT−221)12質量部、ジペンタエリスリトールポリアクリレート(A−9550)12質量部、ラウリルアクリレート6質量部、カチオン重合開始剤(CPI−200K)3質量部および1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(イルガキュア184)(ラジカル重合開始剤)2質量部をよく混合して光学的立体造形用樹脂組成物を調製した。
この光学的立体造形用樹脂組成物の粘度を上記した方法で測定したところ580mPa・s(25℃)であった。
(2) 上記(1)で得られた光学的立体造形用樹脂組成物を用いて、実施例1の(2)と同様にして物性測定用の試験片を作製し、得られた試験片に紫外線(メタルハライドランプ、波長365nm、強度3.0mW/cm2)を20分間照射して後硬化した。
後硬化後の試験片(熱処理前の試験片)の力学的特性、熱変形温度、黄色度、全光線透過率および吸水率を上記した方法で測定したところ、下記の表2に示すとおりであった。
(3) 上記(2)で得られた試験片(紫外線で後硬化した試験片)を、温度50℃の恒温槽に入れて1時間予熱してから100℃で120分間熱処理した後、恒温槽から取り出して室温(25℃)下に24時間放置した後、試験片の力学的特性、熱変形温度、黄色度および全光線透過率を上記した方法で測定したところ、下記の表2に示すとおりであった。
《比較例2》
(1) 水素添加ビスフェノールAモノグリシジルエーテル(新日本理化株式会社製「HBE−100」)38質量部、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(セロキサイド2021P)10質量部、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル(エポゴーセーPT)6質量部、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(OXT−101)12質量部、ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル(OXT−221)5質量部、ジペンタエリスリトールポリアクリレート(A−9550)9質量部、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート(FA−PTG9A)7質量部、ポリプロピレングリコールモノアクリレート(ブレンマーAP150)4質量部、ポリテトラメチレングリコール(PTG−850SN)4質量部、カチオン重合開始剤(CPI−200K)3質量部および1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(イルガキュア184)(ラジカル重合開始剤)2質量部をよく混合して光学的立体造形用樹脂組成物を調製した。
この光学的立体造形用樹脂組成物の粘度を上記した方法で測定したところ307mPa・s(25℃)であった。
(2) 上記(1)で得られた光学的立体造形用樹脂組成物を用いて、実施例1の(2)と同様にして物性測定用の試験片を作製し、得られた試験片に紫外線(メタルハライドランプ、波長365nm、強度3.0mW/cm2)を20分間照射して後硬化した。
後硬化後の試験片(熱処理前の試験片)の力学的特性、熱変形温度、黄色度、全光線透過率および吸水率を上記した方法で測定したところ、下記の表2に示すとおりであった。
(3) 上記(2)で得られた試験片(紫外線で後硬化した試験片)を、温度50℃の恒温槽に入れて1時間予熱してから100℃で120分間熱処理した後、恒温槽から取り出して室温(25℃)下に24時間放置した後、試験片の力学的特性、熱変形温度、黄色度および全光線透過率を上記した方法で測定したところ、下記の表2に示すとおりであった。
Figure 0006457860
Figure 0006457860
上記の表1および表2にみるように、実施例1〜5の光学的立体造形用樹脂組成物は、カチオン重合性有機化合物(A)、ラジカル重合性有機化合物(B)、カチオン重合開始剤(C)およびラジカル重合開始剤(D)およびを含有する光学的立体造形用樹脂組成物において、カチオン重合性有機化合物(A)の一部として、分子中にグリシジルエーテル化フェノール基を3個以上有する化合物(A−1)およびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)を含有し、ラジカル重合性有機化合物(B)の一部として、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)およびポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)を含有していることにより、硬化感度が高くて短縮された活性エネルギー線照射時間で立体造形物を生産性よく製造することができ、低粘度で造形時の取り扱い性に優れている。
しかも、実施例1〜5の光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光造形して得られた立体造形物は、1.81MPaの高荷重下で測定した熱変形温度が熱処理を施す前の段階で47℃以上、0.45MPaの低荷重下で測定した熱変形温度が熱処理を施す前の段階で50℃以上であって、通常よりも熱変形温度が高い。そして、実施例1〜5で得られた立体造形物は、100℃で熱処理することによって熱変形温度が一層高くなり、高荷重下で測定したときには熱変形温度が62℃以上に上昇し、低荷重下で測定したときには熱変形温度が81℃以上に上昇し、耐熱性に一層優れる立体造形物となっている。
その上、実施例1〜5の光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光造形して得られる立体造形物は、黄色度が、熱処理前は9.9以下、熱処理後でも10.5以下と小さくて、黄色着色が少なく色調に優れており、全光線透過率が熱処理前および熱処理後の両方で87%以上であって透明性にも優れており、しかも衝撃強度の値が熱処理前および熱処理後の両方で24J/m以上と高くて靭性に優れ、耐久性に優れている。
それに対して、比較例1の光学的立体造形用樹脂組成物はカチオン重合性有機化合物(A)の一部としてポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)を含有せず、更にラジカル重合性有機化合物(B)の一部としてポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)およびポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)を含有していないために、黄色度の値が熱処理前は15.3および熱処理後は18.4であって、実施例1〜5で得られた立体造形物に比べて黄色度の値が高くて色調が不良であり、しかも衝撃強度が熱処理前は15J/mおよび熱処理後は18J/mと小さくて靭性に劣っている。
比較例2の光学的立体造形用樹脂組成物は、カチオン重合性有機化合物(A)の一部として化合物(A−1)を含有していないために、光造形して得られた立体造形物の1.81MPaの高荷重下で測定した熱変形温度が熱処理を施す前の段階で44℃および0.45MPaの低荷重下で測定した熱変形温度が熱処理を施す前の段階で47℃と低く、しかも当該立体造形物を熱処理しても熱変形温度が高荷重下および低荷重下のいずれにおいても50℃以下であって、熱変形温度の上昇が極めて小さい。
本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、活性エネルギー線による硬化感度が高く、低粘度で造形時の取り扱い性に優れ、造形物の解像度が高く造形精度に優れるという光学的立体造形用樹脂組成物において必要な基本的な物性を備えると共に、光造形することによって高い熱変形温度を有していて耐熱性に優れ、黄色度が低く且つ光透過率が高くて色調および透明性に優れ、耐衝撃性や破断強度などの力学的特性に優れる立体造形物を与え、しかも当該立体造形物を熱処理することによってその熱変形温度が更に上昇して耐熱性が一層向上するため、本発明の光学的立体造形用樹脂組成物は、高い耐熱性、高い透明性および良好な色調を有し、且つ強度、弾性特性、耐衝撃性、靭性などの力学的特性に優れる立体造形物が求められている、設計の途中で各種工業製品の外観デザインを検証するためのモデル、部品の機能性をチェックするためのモデル、鋳型を製作するための樹脂型、金型を製作するためのベースモデル、自動車やオートバイのレンズ、美術品の復元、模造や現代アート、ガラス張りの建築物のデザインプレゼンテーションモデルのような美術工芸品分野、精密部品、電気・電子部品、家具、建築構造物、自動車用部品、各種容器類、鋳物などのモデル、鉄道、建設機械、産業表ロボット、飛行機などの制御部品などの種々の用途に有効に使用することができる。

Claims (6)

  1. 《i》 カチオン重合性有機化合物(A)、ラジカル重合性有機化合物(B)、カチオン重合開始剤(C)およびラジカル重合開始剤(D)を含有する光学的立体造形用樹脂組成物であって;
    《ii》 カチオン重合性有機化合物(A)の一部として、グリシジルエーテル化フェノール基を3個以上有する化合物(A−1)を、カチオン重合性有機化合物(A)の全質量に基づいて、5〜50質量%の割合で含有し;
    《iii》 カチオン重合性有機化合物(A)の一部として、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル(A−2)を、カチオン重合性有機化合物(A)の全質量に基づいて、0.5〜20質量%の割合で含有し;
    《iv》 ラジカル重合性有機化合物(B)の一部として、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート(B−1)を、ラジカル重合性有機化合物(B)の全質量に基づいて、5〜70質量%の割合で含有し;且つ、
    《v》 ラジカル重合性有機化合物(B)の一部として、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート(B−2)を、ラジカル重合性有機化合物(B)の全質量に基づいて、1〜35質量%の割合で含有する;
    ことを特徴とする光学的立体造形用樹脂組成物。
  2. カチオン重合性有機化合物(A)の一部として、下記の一般式(A−3);
    Figure 0006457860
    (式中、R1は、水素添加ビスフェノールA残基、水素添加ビスフェノールE残基、水素添加ビスフェノールF残基、水素添加ビスフェノールAD残基、水素添加ビスフェノールZ残基、シクロヘキサンジメタノール残基またはトリシクロデカンジメタノール残基を示す。)
    で表される脂環族モノグリシジルエーテル化合物(A−3)、脂環式エポキシ化合物(A−4)およびオキセタン化合物(A−5)から選ばれる化合物の少なくとも1種を更に含有する請求項に記載の光学的立体造形用樹脂組成物。
  3. ラジカル重合性有機化合物(B)の一部として、(メタ)アクリロイルオキシ基を3個以上有するポリアクリル化合物(B−3)を更に含有する請求項1または2に記載の光学的立体造形用樹脂組成物。
  4. 光学的立体造形用樹脂組成物の全質量に基づいて、カチオン重合性有機化合物(A)を30〜85質量%、ラジカル重合性有機化合物(B)を10〜50質量%、カチオン重合開始剤(C)を0.1〜10質量%およびラジカル重合開始剤(D)を0.1〜10質量%の割合で含有する請求項1〜のいずれか1項に記載の光学的立体造形用樹脂組成物。
  5. 請求項1〜のいずれか1項に記載の光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形を行って立体造形物を製造する方法。
  6. 請求項1〜のいずれか1項に記載の光学的立体造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形を行って立体造形物を製造し、それにより得られる立体造形物を50℃以上の温度で熱処理することを特徴とする耐熱性の向上した立体造形物の製造方法。
JP2015069044A 2015-03-30 2015-03-30 光学的立体造形用樹脂組成物 Active JP6457860B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015069044A JP6457860B2 (ja) 2015-03-30 2015-03-30 光学的立体造形用樹脂組成物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015069044A JP6457860B2 (ja) 2015-03-30 2015-03-30 光学的立体造形用樹脂組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016188308A JP2016188308A (ja) 2016-11-04
JP6457860B2 true JP6457860B2 (ja) 2019-01-23

Family

ID=57240267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015069044A Active JP6457860B2 (ja) 2015-03-30 2015-03-30 光学的立体造形用樹脂組成物

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6457860B2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3567428B1 (en) * 2015-10-01 2021-06-23 DSM IP Assets B.V. Liquid, hybrid uv/vis radiation curable resin compositions for additive fabrication
WO2017110951A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 株式会社Adeka 硬化性組成物、その硬化方法、これにより得られる硬化物
JP6915340B2 (ja) * 2017-03-27 2021-08-04 住友ベークライト株式会社 感光性樹脂組成物、硬化膜および電気・電子機器
JP7271138B2 (ja) 2018-11-19 2023-05-11 キヤノン株式会社 光硬化性材料組成物およびその硬化物
JP2021008530A (ja) * 2019-06-28 2021-01-28 ナガセケムテックス株式会社 光硬化性組成物及び積層体
JP7548078B2 (ja) 2021-03-12 2024-09-10 Agc株式会社 硬化性樹脂組成物及びその硬化物

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3543020B2 (ja) * 1994-12-14 2004-07-14 旭電化工業株式会社 インベストメント鋳造法の消失原型作成用光学的立体造形用樹脂組成物およびインベストメント鋳造法
JPWO2009145167A1 (ja) * 2008-05-30 2011-10-13 シーメット株式会社 光学的立体造形用樹脂組成物
WO2013172406A1 (ja) * 2012-05-18 2013-11-21 シーメット株式会社 光学的立体造形用樹脂組成物
JP2013151703A (ja) * 2013-05-01 2013-08-08 Cmet Inc 光学的立体造形用樹脂組成物
JP6161961B2 (ja) * 2013-06-04 2017-07-12 シーメット株式会社 硬化性樹脂組成物及び立体造形物
JP6091342B2 (ja) * 2013-06-04 2017-03-08 シーメット株式会社 光学的立体造形用樹脂組成物

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016188308A (ja) 2016-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6457860B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP6033292B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP5266131B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP6091342B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP5478016B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP4969137B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP5210645B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP5280615B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP5111774B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP6348702B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JPWO2004113396A1 (ja) 安定性の向上した活性エネルギー線硬化性の光学的立体造形用樹脂組成物
WO2009145167A1 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP6865460B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP6096767B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP2013151703A (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP5302022B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP2009203306A (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
WO2018043512A1 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP2007238828A (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP2014000820A (ja) 黄色度の低い光学的立体造形物
JP6570011B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP2008063514A (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP2021084986A (ja) 光硬化性樹脂組成物
KR20160033915A (ko) 입체 조형용 광경화성 수지 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180323

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20180323

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20180703

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180703

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180710

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180904

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181221

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6457860

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250