JP7474200B2 - 光造形用樹脂組成物 - Google Patents

光造形用樹脂組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP7474200B2
JP7474200B2 JP2020561324A JP2020561324A JP7474200B2 JP 7474200 B2 JP7474200 B2 JP 7474200B2 JP 2020561324 A JP2020561324 A JP 2020561324A JP 2020561324 A JP2020561324 A JP 2020561324A JP 7474200 B2 JP7474200 B2 JP 7474200B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
meth
ring
resin composition
dental
compound
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
JP2020561324A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020129736A1 (ja
Inventor
美咲 伊東
憲司 鈴木
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.)
Kuraray Noritake Dental Inc
Original Assignee
Kuraray Noritake Dental 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 Kuraray Noritake Dental Inc filed Critical Kuraray Noritake Dental Inc
Publication of JPWO2020129736A1 publication Critical patent/JPWO2020129736A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7474200B2 publication Critical patent/JP7474200B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52Amides or imides
    • C08F220/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/56Acrylamide; Methacrylamide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00Preparations for dentistry
    • A61K6/80Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
    • A61K6/884Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising natural or synthetic resins
    • A61K6/887Compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/314Preparation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00Materials specially adapted for additive manufacturing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/46Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/16Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F220/18Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F290/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups
    • C08F290/02Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups on to polymers modified by introduction of unsaturated end groups
    • C08F290/06Polymers provided for in subclass C08G
    • C08F290/067Polyurethanes; Polyureas

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Plastic & Reconstructive Surgery (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Description

本発明は光造形用樹脂組成物に関する。より詳細には、本発明は、光造形(特に液槽光造形)によって造形したときに、臭気が少なく、低粘度で造形しやすく、かつ靭性及び耐水性に優れた立体造形物を得ることができる。特に歯科用咬合スプリント、義歯床材料、睡眠時無呼吸症候群用治療具に好適である。
液状の光硬化性樹脂に必要量の制御された光エネルギーを供給して、薄層状に硬化させ、その上にさらに液状光硬化性樹脂を供給した後、制御下に光照射して薄層状に積層硬化させるという工程を繰り返すことによって立体造形物を製造する方法、いわゆる光学的立体造形法が特許文献1によって開示された。そして、その基本的な実用方法がさらに特許文献2によって提案されて以来、光学的立体造形技術に関する多数の提案がなされている。
立体造形物を光学的に製造する際の代表的な方法としては、容器に入れた液状光硬化性樹脂組成物の液面に、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の厚さで硬化させて硬化層を形成し、次にその硬化層の上に1層分の液状光硬化性樹脂組成物を供給して、同様に紫外線レーザーを照射して前記と同じように硬化させて連続した硬化層を形成させるという積層操作を繰り返して最終的な形状の立体造形物を製造する液槽光造形という方法が一般に採用されている。この方法による場合は、造形物の形状がかなり複雑であっても、簡単にかつ比較的短時間で、精度良く目的とする立体造形物を製造することができるために近年大きな注目を集めている。
そして、光造形法によって得られる立体造形物が単なるコンセプトモデルから、テストモデル、試作品等へと用途が展開されるようになっており、それに伴ってその立体造形物は造形精度に優れていることが益々要求されるようになっている。しかも、そのような特性と併せて目的に合わせた特性も優れていることが求められている。とりわけ、歯科材料分野においては、歯科用咬合スプリント、義歯床は、患者個人ごとに形状が異なり、かつ形状が複雑であることから、光造形法の応用が期待されている。
歯科用咬合スプリントは、歯科用アライナーと言われ、歯並びを矯正するために歯列に装着するもの、オーラルアプライアンス(OA)と言われ、睡眠時無呼吸症候群の治療のために夜間就寝中に歯列に装着するもの、ナイトガードと言われ、歯ぎしりによる歯の摩耗を抑制するために歯列に装着するもの、マウスガードと言われ、コンタクトスポーツにおいて、競技中に歯牙や顎骨に大きな外力が加わることにより発生する外傷を低減し、顎口腔系及び脳を保護するために口腔内に装着するものである。近年、歯科矯正においては審美性の良さや外したいときに外せるため急速に利用が拡大している装置である。また、睡眠時無呼吸症候群も医療において注目されている症例であり、その治療用具として急速に利用が進んでいる。
義歯床材料は、歯の喪失により義歯を装着する際の、歯肉部分に使用される材料のことである。近年、高齢者人口の増加に伴い義歯の需要が急激に増加している。
これら、歯科用咬合スプリント及び義歯床材料には、靭性及び耐水性が共通して要求されている。靭性が損なわれると装着感が悪いものとなったり、外力や咬合の衝撃が顎骨に直接加わることになる。また、破壊しやすくなると頻繁に作り直すことが必要となってしまうといった問題がある。さらに、耐水性が損なわれると力学的強度が低下し、矯正力や衝撃吸収性を喪失したり、破壊しやすくなり実用に耐えないものとなる問題がある。
また、通常、歯科用咬合スプリント及び義歯床材料、睡眠時無呼吸症候群用治療具を作製する際には、口腔内の印象を取得することが必要となるが、その不快感から患者負担となることや、技工操作に熟練を要するといった課題が従来から指摘されていた。近年では、デジタル技術の発達から、印象取得については、光学的な口腔内スキャンを応用する試みがなされ、成形においては光学的立体造形を応用する試みがなされている。造形においては光硬化性樹脂組成物を使用するが、一般に柔軟性及び耐水性を発現する樹脂組成物ほど、低極性の単量体を使用する傾向となるため硬化性が低くなり、硬化物の力学的強度に劣る傾向にあり、特に光学的立体造形においては、光照射時間が極端に短くかつ一層一層の造形毎に酸素に暴露されるため、特に硬化が不十分となりやすく、これまで力学的強度と靭性、耐水性を両立することが困難であった。さらに、樹脂組成物を造形可能な粘度とする必要があるが、力学的強度を発現する単量体は高粘度のものが多く、低粘度化するために低粘度の単量体を使用すると低沸点のものが多く、臭気が感じられるようになるといった問題があった。
このような背景の中、造形精度、硬化物の力学的強度に優れ、光学的立体造形が可能な技術として、例えば、特許文献3には、窒素原子を含有する環状構造を有するα,β-不飽和二重結合基含有化合物、ヘテロ原子を含有しない環状構造を有するα,β-不飽和二重結合基含有化合物と環状構造を有しないα,β-不飽和二重結合基含有化合物とを含有する光学的立体造形活性エネルギー線重合性樹脂組成物が提案されている。
特開昭56-144478号公報 特開昭60-247515号公報 特開2016-98324号公報
特許文献3に記載の光硬化性樹脂組成物は、靭性及び耐水性の向上については具体的に記載されておらず、また、臭気の強い単量体が使用されているという問題がある。
そこで、本発明は、光造形(特に液槽光造形)によって造形したときに、臭気が少なく、低粘度で造形しやすく、かつ硬化物の靭性及び耐水性に優れる光造形用樹脂組成物を提供することを目的とする。また、特に歯科用咬合スプリント及び義歯床材料に好適な光造形用樹脂組成物を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
[1]窒素原子を含有する環状構造(a)を有するα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、常圧沸点280℃以上で、炭素環基を有し、含窒素複素環基を有しない(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及び光重合開始剤(C)、並びに、必要に応じて、前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)及び前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)に含まれない、分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)を含有し、
前記分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)の含有量が、光造形用樹脂組成物に含まれる重合性化合物の総量に対して20質量%以下である、光造形用樹脂組成物。
[2]さらに、ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)を含有する、[1]に記載の光造形用樹脂組成物。
[3]前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)が、環状構造(a)中に酸素原子及び硫黄原子のいずれも含有しない、[1]又は[2]に記載の光造形用樹脂組成物。
[4]前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)が、環状構造(a)を有するN-ビニル基含有化合物(A)-1を含有する、[1]~[3]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物。
[5]前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)が、環状構造(a)を有する(メタ)アクリル酸エステル類(A)-2及び/又は環状構造(a)を有する(メタ)アクリルアミド類(A)-3を含有する、[1]~[4]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物。
[6]前記窒素原子を含有する環状構造(a)がピペリジン環である、[1]~[5]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物。
[7]前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)が、単官能である、[1]~[6]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物。
[8]前記N-ビニル基含有化合物(A)-1が、N-ビニルカルバゾール、N-ビニル-ε-カプロラクタム、及びN-ビニル-2-ピロリドンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、[4]に記載の光造形用樹脂組成物。
[9]前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)が単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物を含有する、[1]~[8]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物。
[10]前記分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)を含有しない、[1]~[9]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物。
[11]前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)が、ホモポリマーのガラス転移温度が40℃以下である単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-1を含有する、[1]~[10]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物。
[12]さらに、ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)を含有し、前記ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)が、1分子内に、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリ共役ジエン、及び水添ポリ共役ジエンからなる群より選ばれる少なくとも1種の構造、並びにウレタン結合、を含有する(メタ)アクリレートである、[1]~[11]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物。
[13][1]~[12]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物の硬化物からなる、歯科材料。
[14][1]~[12]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物の硬化物からなる、歯科用咬合スプリント。
[15][1]~[12]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物の硬化物からなる、義歯床材料。
[16][1]~[12]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物の硬化物からなる、医療材料。
[17][1]~[12]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物の硬化物からなる、睡眠時無呼吸症候群用治療具。
[18][1]~[12]のいずれかに記載の光造形用樹脂組成物を用いて、光学的立体造形法によって立体造形物を製造する方法。
本発明の光造形用樹脂組成物は、光造形(特に液槽光造形)によって造形したときに、臭気が少なく、低粘度で造形しやすく、かつ硬化物の靭性及び耐水性に優れるため、各種歯科材料、特に歯科用咬合スプリント(歯科用マウスピース)及び義歯床材料、又は各種医療材料、特に睡眠時無呼吸症候群用治療具に好適に用いることができる。
本発明の光造形用樹脂組成物は、窒素原子を含有する環状構造(a)を有するα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、常圧沸点280℃以上で、ヘテロ原子を含有する環状構造を含有しない(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及び光重合開始剤(C)を含有し、並びに、必要に応じて、前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)及び前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)に含まれない、分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)を含有し、前記分子量500以下の多官能性重合性単量体の含有量(E)が、光造形用樹脂組成物に含まれる重合性化合物の総量に対して20質量%以下である。なお、本明細書において、数値範囲(各成分の含有量、各成分から算出される値及び各物性等)の上限値及び下限値は適宜組み合わせ可能である。また、本明細書において、式中の各記号の数値も、適宜組み合わせ可能である。本明細書において、(メタ)アクリルとは、メタクリルとアクリルの総称であり、これと類似の表現についても同様である。
[窒素原子を含有する環状構造(a)を有するα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)]
窒素原子を含有する環状構造(a)を有するα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)(以下、単に「α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)」と称することがある)は、窒素原子を含有する環状構造(a)を有するため、光照射後の立体造形物に、環状構造由来の剛直性のため、造形物のガラス転移点(Tg)が向上することで、内部凝集力の向上がさらに図られ、強度や靭性の良好な立体造形物を形成することが可能となり、かつ嵩高い炭化水素基で覆われた窒素原子が樹脂組成物内に含まれるウレタン結合等の極性官能基を保護し、耐水性に優れた立体造形物を形成することも可能となる。このような窒素原子を含有する環状構造(a)としては、例えばヘテロ原子に着目した場合、環状構造(a)上に窒素原子だけを1個以上含有している環状構造、環状構造(a)上に窒素原子と酸素原子との双方を含有している環状構造、及び環状構造(a)上に窒素原子と硫黄原子との双方を含有している環状構造が挙げられる。これらの中でも、環状構造(a)上に窒素原子だけを1個以上含有している環状構造が、耐水性の観点から特に好ましい。なお、本発明における「環状構造(a)上」とは環状骨格及び環状骨格に直接結合している原子までを含む。「環状構造(a)中」とは環状骨格のみを意味し、環状骨格に直接結合している原子を含まない。さらに、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)は、靭性に優れる観点から単官能であること、すなわちα,β-不飽和二重結合基を1つ有することが好ましい。
ヘテロ原子として環状構造(a)上に窒素原子だけを1個以上含有する環状構造としては、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、エチレンイミン環、アゼチジン環、ピロリジン環、ピペリジン環、アゼパン環、キヌクリジン環、トロパン環等の窒素原子を1個含有する飽和単環類;イミダゾリジン環、ピペラジン環、メテナミン環等の窒素原子を2個以上含有する飽和単環類;アジリン環、アゼト環、ピロール環、ピリジン環、キヌクリジン環、アゼピン環、等の窒素原子を1個含有する不飽和単環類;イミダゾール環、インダゾール環、イミダゾリン環、ピラゾール環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアゾール環、トリアジン環、テトラゾール環等の窒素原子を2個以上含有する不飽和単環類;インドール環、イソインドール環、キノリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、アクリジン環等の窒素原子を1個含有する不飽和多環類;ベンゾイミダゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、シンノリン環、プテリジン環、ナフチリジン環、プリン環、ベンゾトリアゾール環、フェナジン環、ベンゾジアゼビン環、ベンゾ-o-シンノリン環、ポルフィリン環、クロリン環、コリン環等の窒素原子を2個以上含有する不飽和多環類に代表される窒素原子だけを含有するヘテロ環類が挙げられ、これらの中でも、窒素原子を1個含有する飽和単環類、窒素原子を1個含有する不飽和単環類、窒素原子を1個含有する不飽和多環類が好ましく、ピロリジン環、ピペリジン環、ピリジン環、インドール環、カルバゾール環が好ましく、ピロリジン環、ピペリジン環、カルバゾール環がより好ましく、ピペリジン環、カルバゾール環がさらに好ましい。
ヘテロ原子として環状構造(a)上に窒素原子と酸素原子との双方を含有する環状構造としては、モルホリン環、ラクタム環、イサチン環、プリミドン環、オキサジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ベンゾオキサジン環、フェノキサジン環、ベンゾフェノキサジン環、フェナゾン環、ヒダントイン環、フタロシアニン環等の窒素原子と酸素原子の双方を含有するヘテロ環類が挙げられる。
ヘテロ原子として環状構造(a)上に窒素原子と硫黄原子との双方を含有する環状構造としては、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジン環、チアゾリン環、チアゾリジン環、フェノチアジン環等の窒素原子と硫黄原子の双方を含有するヘテロ環類等が挙げられる。
α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)としては、その構造中に1個以上の窒素原子を含有する環状構造を有し、かつα,β-不飽和二重結合基を含有するものであれば、特に制限はなく使用できる。α,β-不飽和二重結合基としては、従来から(メタ)アクリロイル基、ビニル基、N-ビニル基、ビニルエステル基、ビニルシリル基、ビニルエーテル基、アリル基、又はメタリル基などが知られており、特に制限無く使用できる。これらのα,β-不飽和二重結合基のうち、硬化性の点で(メタ)アクリロイル基、N-ビニル基が好ましい。
環状構造(a)上に窒素原子だけを1個含有するα,β-不飽和二重結合基含有化合物としては、ペンタメチルピペリジニル(メタ)アクリレート((メタ)アクリル酸1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)、テトラメチルピペリジニル(メタ)アクリレート((メタ)アクリル酸2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)、ピペリジニル(メタ)アクリレート((メタ)アクリル酸-4-ピペリジル)、4-(ピリミジン-2-イル)ピペラジン-1-イル(メタ)アクリレート等の窒素原子含有単環の環状構造を有する(メタ)アクリル酸エステル類;N-(メタ)アクリロイルピロリジン、N-(メタ)アクリロイルピペリジン、ピペリジル(メタ)アクリルアミド(N-(ピペリジン-4-イル)(メタ)アクリルアミド)、N-(メタ)アクリロイル-2-メチルピペリジン、N-(メタ)アクリロイル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン等の窒素原子含有の単環構造を有する(メタ)アクリルアミド類;1-ビニルピロール、2-ビニルピロール、2-メチル-5-ビニル-1H-ピロール、1-ビニル-2-イミダゾリン、2-ビニル-2-イミダゾリン、1-ビニル-2-メチル-2-イミダゾリン、4,5-ジヒドロ-2-ビニル-1H-イミダゾール、1-ビニルイミダゾール、2-ビニル-1H-イミダゾール、1-ビニル-1H-ピラゾール、1-ビニル-3,5―ジメチル―1H-ピラゾール、3-メチル-5-フェニル-1-ビニルピラゾール等の窒素原子含有の五員環を有するビニル基含有化合物類;2-ビニルピペラジン、4-ビニルピペラジン、1-ベンジル-2-ビニルピペラジン、1-ベンジル-3-ビニルピペラジン、1、4-ジメチル-3-ビニルピペラジン、2-ビニルピリジン、3-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、6-メチル-2-ビニルピリジン、2-ビニルピラジン、2-メチル-5-ビニルピラジン、2-メチル-6-ビニルピラジン、2,5-ジメチル-3-ビニルピラジン、2-ビニルピリミジン、2-ビニルピリダジン、2-ビニル-4,6-ジアミノ-1,3,5-トリアジン、6-ビニル-1,3,5―ジメチル―2,4-ジアミン、3-ビニル-1,2,4,5-テトラジン等の窒素原子含有の六員環を有するビニル基含有化合物類;ニコチノイル酢酸ビニル、ニコチノイルプロピオン酸ビニル、ニコチノイル酪酸ビニル、ニコチノイルバレリン酸ビニル、ニコチノイルヘキサン酸ビニル、ニコチノイルデカン酸ビニル、ニコチノイルドデカン酸ビニル、イソニコチノイル酢酸ビニル、イソニコチノイルプロピオン酸ビニル、イソニコチノイル酪酸ビニル、イソニコチノイルバレリン酸ビニル、イソニコチノイルヘキサン酸ビニル、イソニコチノイルデカン酸ビニル、イソニコチノイルドデカン酸ビニル等のアシル基と窒素原子含有の六員環とを有するビニル基含有化合物類;1-ビニルインドール、1-ビニル-2-メチル-1H-インドール、1-ビニルイソインドール、1-ビニル-1H-ベンゾイミダゾール、2-ビニル-1H-ベンゾイミダゾール、2-ビニル-5,6-ジメチル-1H-ベンゾイミダゾール、1-ビニルインダゾール、2-ビニルキノリン、4-ビニルキノリン、2-ビニルイソキノリン、2-ビニルイソキサリン、2-ビニルキノキサリン、2-ビニルキナゾリン、2-ビニルシンノリン、1-ビニルカルバゾール、N-ビニルカルバゾール等の窒素原子含有の多環構造を有するビニル基含有化合物類;1-メチル-4,5-ジビニル-1H-イミダゾール、1,1'-ジビニル-2,2'-ビ(1H-イミダゾール)、2,3-ジビニルピリジン、2,4-ジビニルピリジン、2,5-ジビニルピリジン、2,6-ジビニルピリジン等の窒素原子含有の単環構造と二個以上のビニル基含有化合物類;1-(メタ)アリル-1H-イミダゾール〔1-アリル-1H-イミダゾールと1-メタリル-1H-イミダゾールとを併せて「1-(メタ)アリル-1H-イミダゾール」と表記する。以下同様。〕、1-(メタ)アリル-2-メチル-1H-イミダゾール、1-(メタ)アリル-3-メチル-1H-イミダゾール-3-イウム、1-(メタ)アリル-3-エチル-1H-イミダゾール-3-イウム、4-(メタ)アリル-3,5-ジメチル-1H-ピラゾール、5-ブロモ-1-1-(メタ)アリル-1H-ピラゾール、1-(メタ)アリルピペラジン、5-(1-メチルプロピル)-5-(メタ)アリルピリミジン、5-(メタ)アリル-5-イソプロピルピリミジン、1-(メタ)アリル-5,5-ジエチルピリミジン、2-(メタ)アリルピリジン、4-(メタ)アリルピリジン、3,6-ジヒドロ-3-(メタ)アリルピリジン等の窒素原子含有の環状構造を有する(メタ)アリル基含有化合物類;2-(メタ)アリル-1H-インドール、3-(メタ)アリル-1H-インドール、1-(メタ)アリル-1H-ベンゾイミダゾール、2-(メタ)アリルインダゾール、1-(メタ)アリル-3-メチル-1H-インダゾール、1-(メタ)アリル-4-メチル-1H-インダゾール、N-(メタ)アリルキノリン-4-アミン、ジ(メタ)アリルキノリン、3-フェニル-4-(メタ)アリルイソキノリン、1,2-ジ(メタ)アリル-1,2-ジヒドロイソキノリン、9-(メタ)アリル-9H-カルバゾール等の窒素原子含有の多環構造を有する(メタ)アリル基含有化合物類等が挙げられる。これらの中でも、本発明の光造形用樹脂組成物の硬化物の靭性及び耐水性が優れる観点から、ペンタメチルピペリジニル(メタ)アクリレート、テトラメチルピペリジニル(メタ)アクリレート、1-ビニルピロール、2-ビニルピロール、2-メチル-5-ビニル-1H-ピロール、2-ビニルピリジン、3-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、6-メチル-2-ビニルピリジン、1-ビニルインドール、1-ビニル-2-メチル-1H-インドール、1-ビニルイソインドール、N-ビニルカルバゾールがより好ましく、ペンタメチルピペリジニル(メタ)アクリレート、テトラメチルピペリジニル(メタ)アクリレート、1-ビニルインドール、1-ビニル-2-メチル-1H-インドール、1-ビニルイソインドール、N-ビニルカルバゾールがさらに好ましく、ペンタメチルピペリジニル(メタ)アクリレート、1-ビニルインドール、N-ビニルカルバゾールが最も好ましい。
環状構造(a)上に窒素原子だけを2個以上含有するα,β-不飽和二重結合基含有化合物としては、2-(2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル)-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシプロピルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシプロピルフェニル)-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチル-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチル-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル)-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール等の窒素原子含有の多環構造を有する(メタ)アクリル酸エステル類;2,4-ジフェニル-6-[2-ヒドロキシ-4-{2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ}]-S-トリアジン、2,4-ビス(2-メチルフェニル)-6-[2-ヒドロキシ-4-{2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ}]-S-トリアジン、2,4-ビス(2-メトキシフェニル)-6-[2-ヒドロキシ-4-{2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ}]-S-トリアジン、2,4-ビス(2-エチルフェニル)-6-[2-ヒドロキシ-4-{2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ}]-S-トリアジン、2,4-ビス(2-エトキシフェニル)-6-[2-ヒドロキシ-4-{2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ}]-S-トリアジン、2,4-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-6-[2-ヒドロキシ-4-{2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ}]-S-トリアジン、2,4-ビス(2,4-ジエトキシルフェニル)-6-[2-ヒドロキシ-4-{2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ}]-S-トリアジン、2,4-ビス(2,4-ジエチルフェニル)-6-[2-ヒドロキシ-4-{2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ}]-S-トリアジン等の窒素原子含有の六員環を有する(メタ)アクリル酸エステル類等が挙げられる。
環状構造(a)上に窒素原子と酸素原子との双方を含有しているα,β-不飽和二重結合基含有化合物としては、イミド(メタ)アクリレート、2-(4-オキサゾリン-3-イル)エチル(メタ)アクリレート、トリ(メタ)アクリル酸エトキシ化イソシアヌル酸、ε-カプロラクトン変性トリス-(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート等の窒素原子以外に酸素原子を含む環状構造を有する(メタ)アクリル酸エステル類;4-アクリロイルモルホリン等の環状構造を有する(メタ)アクリルアミド類;N-ビニル-2-ピロリドン、N-ビニル-ε-カプロラクタムなどの窒素原子と酸素原子の双方を有する環状構造を有するN-ビニル基含有化合物類;マレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、ブチルマレイミド、オクチルマレイミド、ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミドなどの窒素原子と酸素原子の双方を有するマレイミド誘導体類;2-ビニルオキサゾール、2-フェニル-4-ビニルオキサゾール、2-フェニル-5-ビニルオキサゾール、5-エトキシ-2-ビニルオキサゾール、3-ビニル-5-ニトロソオキサゾール、2-ビニル-4,5-ジフェニルオキサゾール、2-ビニル-2-オキサゾリン、4,4-ジメチル-2-ビニル-2-オキサゾリン-5-オン、2-ビニルベンゾオキサゾール、1-ビニルピリジン-2(1H)-オン等の窒素原子以外に酸素原子を含む環状構造を有するエテニル基含有化合物類等が挙げられる。
環状構造(a)上に窒素原子と硫黄原子との双方を有するα,β-不飽和二重結合基含有化合物としては、2-ビニルチアゾ-ル、4-メチル-5-ビニルチアゾール、2-ビニルベンゾチアゾール、2-[2-(1-ナフチル)ビニル]ベンゾチアゾール、2-[2-(ジメチルアミノ)ビニル]ベンゾチアゾール、1-ビニル-2(1H)-ピリジンチオン等の窒素原子以外に硫黄原子を含む環状構造を有するビニル基含有化合物類等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)は、1種だけを用いてもよいし、あるいは、2種以上を併用してもよい。
本発明におけるα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)は、その環状構造(a)中に酸素原子及び硫黄原子のいずれも含有しないことが好ましい。環状構造(a)中に窒素原子以外に、周期表の6B族(16族)の原子が含有されると親水性が強くなるため、立体造形物の耐水性低下を招く場合がある。また、窒素原子を含有する環状構造(a)は、5員環以上が好ましい。3、4員環であると、熱や活性エネルギー光線によって、開環反応を引き起こす可能性が高いので好ましくない。さらに、環状構造(a)上の窒素原子が1個であることが好ましい。環状構造(a)上の窒素原子が複数個ある場合、立体造形物の耐水性低下を招く場合がある。そのため、窒素原子のみを1個だけを含有する環状構造(a)を含有するα,β-不飽和二重結合基含有化合物が最も好ましい。
本発明におけるα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)は、環状構造(a)を有するN-ビニル基含有化合物(A)-1を含有することが、造形性と靭性の観点から好ましい。また、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)は、環状構造(a)を有する(メタ)アクリル酸エステル類(A)-2、及び/又は環状構造(a)を有する(メタ)アクリルアミド類(A)-3を、N-ビニル基含有化合物(A)-1と併用することがより好ましい。N-ビニル基含有化合物(A)-1としては、窒素原子含有の単環構造を有するN-ビニル基含有化合物類(A)-1a、窒素原子含有の多環構造を有するN-ビニル基含有化合物類(A)-1b等が挙げられる。(メタ)アクリル酸エステル類(A)-2としては、窒素原子含有の単環構造を有する(メタ)アクリル酸エステル類(A)-2a、窒素原子含有の多環構造を有する(メタ)アクリル酸エステル類(A)-2b等が挙げられる。環状構造(a)を有する(メタ)アクリルアミド類(A)-3としては、窒素原子含有の単環構造を有する(メタ)アクリルアミド類(A)-3a、窒素原子含有の多環構造を有する(メタ)アクリルアミド類(A)-3b等が挙げられる。
本発明におけるα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)は、前記窒素原子を含有する環状構造(a)がピペリジン環であることが、靭性及び耐水性の観点から好ましい。
本発明の光造形用樹脂組成物におけるα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)の含有量は、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、常圧沸点280℃以上で、炭素環基を有し、含窒素複素環基を有しない(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の総量において、1.0~80質量%が好ましく、造形性、硬化物の靭性及び耐水性により優れる点から、5~70質量%がより好ましく、10~60質量%がさらに好ましい。
[常圧沸点280℃以上で、炭素環基を有し、含窒素複素環基を有しない(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)]
本発明の光造形用樹脂組成物は、常圧沸点280℃以上で、炭素環基を有し、含窒素複素環基を有しない(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)(以下、単に「(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)」と称することがある)を含有する。(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)は、本発明の光造形用樹脂組成物において、光造形用樹脂組成物の硬化物に靭性及び耐水性を付与するために用いられる。
本発明における(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)は、常圧沸点280℃以上であることにより臭気を抑えることができ、本発明の光造形用樹脂組成物は不快な臭気を感じにくい。(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)の常圧沸点は、300℃以上であることが好ましく、320℃以上であることがより好ましい。なお、本発明における常圧沸点は、常圧蒸留による測定値であり、常圧沸点が観測できない化合物については、減圧蒸留での測定値である減圧沸点から、沸点換算表(Science of Petroleum, Vol.II. p.1281(1938))により換算された常圧沸点を用いる。
本発明における(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)は、炭素環基を有し、含窒素複素環基を有しないことが重要である。含窒素複素環基を有する場合、得られる光造形用樹脂組成物の硬化物が耐水性に劣るものとなってしまう。炭素環基を有することで、光造形用樹脂組成物は硬化性に優れ、硬化物は靭性に優れる。(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)は、窒素原子を含まない化合物が好ましい。
本発明における(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)は、得られる硬化物の靭性に優れる観点から、単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物を含有することが好ましい。(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)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。
前記炭素環基としては、炭素原子から構成されている限り特に限定されず、ビフェニル環、フェノキシベンゼン環、ビシクロ[1.1.1]ペンタン環、(1r,4r)-ビシクロ[2.1.1]ヘキサン環、(1s,4s)-ビシクロ[2.2.1]ヘプタン環(別名:ノルボルナン環)、ビシクロ[2.2.2]オクタン環、(1r,5r)-ビシクロ[3.1.1]ヘプタン環、(1R,5S)-ビシクロ[3.2.1]オクタン環、(1R,5S)-ビシクロ[3.3.1]ノナン環、ビシクロ[3.3.2]デカン環、ビシクロ[3.3.3]ウンデカン環、(1r,6r)-ビシクロ[4.2.2]デカン環、(1r,6r)-ビシクロ[4.3.2]ウンデカン環、(1r,6r)-ビシクロ[4.3.3]ドデカン環、(1R,6S)-ビシクロ[4.2.1]ノナン環、(1R,6S)-ビシクロ[4.3.1]デカン環、(3aR,4R,7S,7aS)-オクタヒドロ-1H-4,7-メタノインデン環(別名:ジシクロペンタニル環)、(1R,4S,4as,5R,8S)-デカヒドロ-1,4:5,8-メジメタノナフタレン環(別名:テトラシクロドデカニル環)、トリシクロ[1.1.0.02,4]ブタン環、ペンタシクロ[2.1.0.01,3.02,4.02,5]ペンタン環、テトラシクロ[2.1.01,3.02,5]ペンタン環、ヘプタシクロ[2.2.0.01,3.02,5.02,6.03,5.04,6]ヘキサン環、アダマンタン環、(1s,4s)-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン環(別名:ノルボルネン環)、(3aR,4R,7R,7aR)-ヘキサヒドロ-1H-4,7-メタノインデン環(別名:ジシクロペンテニル環)、(1R,4S,5S,8R,8aR)-1,2,3,4,4a,5,8,8a-オクタヒドロ-1,4:5,8-メタノナフタレン環(別名:トリシクロドデカニル環)、[1,1]パラシクロファン環、[2,2]パラシクロファン環、[2,2]メタシクロファン環、[2,2、2,2](1,2,4,5)シクロファン環、9,10-ジヒドロ-9,10-[1,2]ベンゼノアントラセン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロノナン環、シクロデカン環、シクロドデカン環、シクロヘキサデカン環、(1s、3s)-ビシクロ[1.1.0]ブタン環、(1R、4S)-ビシクロ[2.1.0]ペンタン環、(1R、5s)-ビシクロ[3.1.0]ヘキサン環、(1R、5s)-ビシクロ[3.2.0]ヘプタン環、(3as、6as)-オクタヒドロペンタレン環、(1R、6S)-ビシクロ[4.1.0]ヘプタン環、(1R、6S)-ビシクロ[4.2.0]オクタンン環、(3aR、7aS)-オクタヒドロ-1H-インデン環、(4as、8as)-デカヒドロナフタレン環、(4ar、8ar)-デカヒドロナフタレン環、デカヒドロナフタレン環、テトラデカヒドロナフタレン環等のシクロアルカン類;シクロペンテン環、シクロヘキセン環、シクロヘプテン環、シクロオクテン環、シクロブタジエン環、シクロペンタジエン環、シクロヘキサジエン環、シクロヘプタジエン環、シクロオクタジエン環、オクタヒドロナフタレン環、ドデカヒドロアントラセン等のシクロアルケン類、ベンゼン環、シクロオクタテトラエン環、シクロテトラデカヘプタエン環、シクロオクタデカノナエン環等の環を構成する炭素数が3以上の[4n+2]アヌレン類、ナフタレン環、ペンタレン環、インデン環、インダン環、テトラリン環、アズレン環等の芳香族縮合二環類;as-インダセン環、s-インダセン環、ビフェニレン環、アセナフチレン環、アセナフテン環、フルオレン環、フェナレン環、ペリナフテン環、フェナントレン環、アントラセン環等の炭素縮合三環類が挙げられ、特に制限無く使用できる。
本発明における(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)は、そのホモポリマーのガラス転移温度が40℃以下である単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-1(以下、単に「(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-1」と称することがある)を含有することが、靭性の観点から好ましい。また、光造形用樹脂組成物の硬化物の強度を改善するために、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)として、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)のホモポリマーのガラス転移温度が40℃超である単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-2(以下、単に「(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-2」と称することがある)を含有することができる。なお、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)のガラス転移温度(Tg)は、粘弾性測定装置(レオメーター)や示差走査熱量計(DSC)を用いて従来公知の方法により測定することができる。例えば、ガラス転移温度(Tg)は、回転型レオメータ(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、「AR2000」)を用いて(メタ)アクリル化合物(A)の動的粘弾性測定を行い、この動的粘弾性測定において、周波数を10Hz、荷重を10N、変位を0.1%、トルクを20μNmに設定し、tanδがピークをとる温度をガラス転移温度Tgと決定できる。
前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-1の例としては、o-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、m-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、p-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、メトキシ化-o-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、メトキシ化-m-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、メトキシ化-p-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、エトキシ化-o-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、エトキシ化-m-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、エトキシ化-p-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、プロポキシ化-o-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、プロポキシ化-m-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、プロポキシ化-p-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、ブトキシ化-o-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、ブトキシ化-m-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、ブトキシ化-p-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、o-フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、m-フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、p-フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、2-(o-フェノキシフェニル)エチル(メタ)アクリレート、2-(m-フェノキシフェニル)エチル(メタ)アクリレート、2-(p-フェノキシフェニル)エチル(メタ)アクリレート、3-(o-フェノキシフェニル)プロピル(メタ)アクリレート、3-(m-フェノキシフェニル)プロピル(メタ)アクリレート、3-(p-フェノキシフェニル)プロピル(メタ)アクリレート、4-(o-フェノキシフェニル)ブチル(メタ)アクリレート、4-(m-フェノキシフェニル)ブチル(メタ)アクリレート、4-(p-フェノキシフェニル)ブチル(メタ)アクリレート、5-(o-フェノキシフェニル)ペンチル(メタ)アクリレート、5-(m-フェノキシフェニル)ペンチル(メタ)アクリレート、5-(p-フェノキシフェニル)ペンチル(メタ)アクリレート、6-(o-フェノキシフェニル)ヘキシル(メタ)アクリレート、6-(m-フェノキシフェニル)ヘキシル(メタ)アクリレート、6-(p-フェノキシフェニル)ヘキシル(メタ)アクリレート等の芳香環を含有する単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物が挙げられ、芳香環を2個以上含有する単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物が好ましい。これらは、1種を単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。これらの中でも、光造形用樹脂組成物の硬化性及び硬化物の靭性と耐水性が優れる点で、o-フェノキシベンジルアクリレート、m-フェノキシベンジルアクリレート、p-フェノキシベンジルアクリレート、2-(o-フェノキシフェニル)エチルアクリレート、2-(m-フェノキシフェニル)エチルアクリレート、2-(p-フェノキシフェニル)エチルアクリレートがより好ましく、o-フェノキシベンジルアクリレート、m-フェノキシベンジルアクリレート、p-フェノキシベンジルアクリレートがさらに好ましく、o-フェノキシベンジルアクリレート、m-フェノキシベンジルアクリレートが特に好ましく、m-フェノキシベンジルアクリレートが最も好ましい。
本発明の光造形用樹脂組成物における(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-1の含有量は、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の総量において、1.0~80質量%が好ましく、造形性、硬化物の靭性及び耐水性により優れる点から、5~70質量%がより好ましく、10~60質量%がさらに好ましい。
前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-2としては、(メタ)アクリル酸2-(1-アダマンチル)プロピル、(メタ)アクリル酸2-メチルアダマンチル-2-イル、(メタ)アクリル酸2-エチルアダマンチル-2-イル、(メタ)アクリル酸2-n-プロピルアダマンチル-2-イル、(メタ)アクリル酸2-イソプロピルアダマンチル-2-イル、(メタ)アクリル酸1-(アダマンタン-1-イル)-1-メチルエチル、(メタ)アクリル酸1-(アダマンタン-1-イル)-1-エチルエチル、(メタ)アクリル酸1-(アダマンタン-1-イル)-1-メチルプロピル、(メタ)アクリル酸1-(アダマンタン-1-イル)-1-エチルプロピル等の(メタ)アクリル酸環状エステル類等、4-ビフェニリル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2-オキソ-1,2-ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸1-ナフチル、(メタ)アクリル酸2-ナフチル、(メタ)アクリル酸1-ナフチルメチル、(メタ)アクリル酸1-アントリル、(メタ)アクリル酸2-アントリル、(メタ)アクリル酸9-アントリル、(メタ)アクリル酸9-アントリルメチル、(メタ)アクリル酸-o-2-プロペニルフェニル、(メタ)アクリル酸トリチル等が挙げられる。
本発明の光造形用樹脂組成物における(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-2の含有量は、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の総量において、1.0~60質量%が好ましく、造形性、硬化物の靭性及び耐水性により優れる点から、5~40質量%がより好ましく、10~20質量%がさらに好ましい。
本発明の光造形用樹脂組成物における(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)の含有量は、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の総量において、1.0~99質量%が好ましく、造形性、硬化物の靭性及び耐水性により優れる点から、5~90質量%がより好ましく、10~80質量%がさらに好ましい。
[光重合開始剤(C)]
本発明に用いられる光重合開始剤(C)は、一般工業界で使用されている光重合開始剤から選択して使用でき、中でも歯科用途に使用されている光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤(C)としては、(ビス)アシルホスフィンオキシド類、チオキサントン類又はチオキサントン類の第4級アンモニウム塩、ケタール類、α-ジケトン類、クマリン類、アントラキノン類、ベンゾインアルキルエーテル化合物、α-アミノケトン系化合物等が挙げられる。光重合開始剤(C)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの光重合開始剤(C)の中でも、(ビス)アシルホスフィンオキシド類と、α-ジケトン類とからなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。これにより、紫外領域及び可視光域での光硬化性に優れ、レーザー、ハロゲンランプ、発光ダイオード(LED)、及びキセノンランプのいずれの光源を用いても十分な光硬化性を示す光造形用樹脂組成物が得られる。
(ビス)アシルホスフィンオキシド類のうち、アシルホスフィンオキシド類としては、例えば、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,6-ジメトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,6-ジクロロベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルメトキシフェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキシド、2,3,5,6-テトラメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ベンゾイルジ(2,6-ジメチルフェニル)ホスホネート、2,4,6-トリメチルベンゾイルフェニルホスフィンオキシドナトリウム塩、2,4,6-トリメチルベンゾイルフェニルホスフィンオキシドカリウム塩、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドのアンモニウム塩が挙げられる。ビスアシルホスフィンオキシド類としては、例えば、ビス(2,6-ジクロロベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6-ジクロロベンゾイル)-2,5-ジメチルフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6-ジクロロベンゾイル)-4-プロピルフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6-ジクロロベンゾイル)-1-ナフチルホスフィンオキシド、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、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ホスフィンオキシド、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,5-ジメチルフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、ビス(2,5,6-トリメチルベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキシド等が挙げられる。さらに、特開2000-159621号公報に記載されている化合物を挙げることができる。
これらの(ビス)アシルホスフィンオキシド類の中でも、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルメトキシフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、及び2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドナトリウム塩を光重合開始剤(C)として用いることが特に好ましい。
α-ジケトン類としては、例えば、ジアセチル、ベンジル、カンファーキノン、2,3-ペンタジオン、2,3-オクタジオン、9,10-フェナントレンキノン、4,4’-オキシベンジル、アセナフテンキノンが挙げられる。この中でも、可視光域の光源を使用する場合には、カンファーキノンが特に好ましい。
本発明の光造形用樹脂組成物における光重合開始剤(C)の含有量は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、得られる光造形用樹脂組成物の硬化性等の観点から、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の総量100質量部に対し、光重合開始剤(C)が0.01~20質量部が好ましい。光重合開始剤(C)の含有量が0.01質量部未満の場合、重合が十分に進行せず、成形品又は立体造形物が得られないおそれがある。光重合開始剤(C)の含有量は、前記総量100質量部に対し、0.05質量部以上がより好ましく、0.1質量部以上がさらに好ましく、0.5質量部以上が特に好ましい。一方、光重合開始剤(C)の含有量が20質量部を超える場合、光重合開始剤自体の溶解性が低いと光造形用樹脂組成物からの析出を招くおそれがある。光重合開始剤(C)の含有量は、前記総量100質量部に対し、15質量部以下がより好ましく、10質量部以下がさらに好ましく、5.0質量部以下が特に好ましい。
[ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)]
本発明の光造形用樹脂組成物は、さらに、ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)を含有することが好ましい。ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)は、本発明の光造形用樹脂組成物において硬化性を付与し低粘度化する目的で、また光造形用樹脂組成物の硬化物に靭性を付与する目的で用いられる。
ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)は、例えば、後述するポリマー骨格を含有するポリオールと、イソシアネート基(-NCO)を有する化合物と、水酸基(-OH)を有する(メタ)アクリル化合物とを付加反応させることにより、容易に合成することができる。また、ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)は、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物に、ラクトン又はアルキレンオキシドに開環付加反応させた後、得られた片末端に水酸基を有する化合物を、イソシアネート基を有する化合物に付加反応させることにより、容易に合成することができる。ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)は、環状構造(a)を含んでいてもよいが、含まないものが好ましい。
ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)は、1分子内に、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリ共役ジエン、及び水添ポリ共役ジエンからなる群より選ばれる少なくとも1種の構造(ポリマー骨格)、並びにウレタン結合、を含有する(メタ)アクリレートであることが好ましく、分子内に、分岐構造を有する炭素数4~18の脂肪族ジオール単位(d)に由来する構造を有するポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリ共役ジエン、及び水添ポリ共役ジエンからなる群より選ばれる少なくとも1種のポリオール部分、並びにウレタン結合を有する(メタ)アクリレートであることがより好ましい。前記構造において、例えば、ポリエステルとしては、ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;マレイン酸等の不飽和脂肪族ジカルボン酸)と炭素数2~18の脂肪族ジオールの重合体、ジカルボン酸(アジピン酸、セバシン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸)と炭素数2~18の脂肪族グリコールの重合体、β-プロピオラクトンの重合体、γ-ブチロラクトンの重合体、δ-バレロラクトン重合体、ε-カプロラクトン重合体及びこれらの共重合体などが挙げられ、ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;マレイン酸等の不飽和脂肪族ジカルボン酸)と炭素数2~12の脂肪族ジオールの重合体、ジカルボン酸(アジピン酸、セバシン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸)と炭素数2~12の脂肪族グリコールの重合体が好ましい。ポリカーボネートとしては、炭素数2~18の脂肪族ジオールから誘導されるポリカーボネート、ビスフェノールAから誘導されるポリカーボネート、及び炭素数2~18の脂肪族ジオールとビスフェノールAから誘導されるポリカーボネートなどが挙げられ、炭素数2~12の脂肪族ジオールから誘導されるポリカーボネート、ビスフェノールAから誘導されるポリカーボネート、及び炭素数2~12の脂肪族ジオールとビスフェノールAから誘導されるポリカーボネートが好ましい。ポリウレタンとしては、炭素数2~18の脂肪族ジオールと炭素数1~18のジイソシアネートの重合体などが挙げられ、炭素数2~12の脂肪族ジオールと炭素数1~12のジイソシアネートの重合体が好ましい。ポリエーテルとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリ(1-メチルブチレングリコール)などが挙げられる。ポリ共役ジエン及び水添ポリ共役ジエンとしては、1,4-ポリブタジエン、1,2-ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリ(ブタジエン-イソプレン)、ポリ(ブタジエン-スチレン)、ポリ(イソプレン-スチレン)、ポリファルネセン、及びこれらの水添物が挙げられる。これらの中でも、靭性に優れる点で、ポリエステルの構造が好ましい。さらに、ポリエステルの構造が、耐水性と靭性に優れる点で、分岐構造を有する炭素数4~18の脂肪族ジオール単位(d)に由来する構造を有するポリオール部分とイソフタル酸エステル又はセバシン酸エステルを含有することが好ましく、耐水性と造形性に優れる点で、分岐構造を有する炭素数4~12の脂肪族ジオール単位(d)に由来する構造を有するポリオール部分とイソフタル酸エステル又はセバシン酸エステルを含有することがより好ましく、分岐構造を有する炭素数5~12の脂肪族ジオール単位(d)に由来する構造を有するポリオール部分とイソフタル酸エステル又はセバシン酸エステルを含有することがさらに好ましい。ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の製造には、前記したポリマー骨格を有するポリオールを用いることができる。
イソシアネート基を有する化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHMDI)、トリシクロデカンジイソシアネート(TCDDI)、及びアダマンタンジイソシアネート(ADI)等が挙げられる。
水酸基を有する(メタ)アクリル化合物としては、例えば、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、2-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、10-ヒドロキシデシル(メタ)アクリレート、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-アクリロイルオキシプロピル(メタ)アクリレート、2,2-ビス[4-〔3-(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ〕フェニル]プロパン、1,2-ビス〔3-(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ〕エタン、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のトリ又はテトラ(メタ)アクリレート等のヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;N-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド等のヒドロキシ(メタ)アクリルアミド化合物等が挙げられる。
前記分岐構造を有する炭素数4~18の脂肪族ジオール単位(d)としては、例えば、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、2-メチル-1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2,7-ジメチル-1,8-オクタンジオール、2-メチル-1,9-ノナンジオール、2,8-ジメチル-1,9-ノナンジオール、2-メチル-1,10-デカンジオール、2,9-ジメチル-1,10-デカンジオール、2-メチル-1,11-ウンデカンジオール、2,10-ジメチル-1,11-ウンデカンジオール、2-メチル-1,12-ドデカンジオール、2,11-ジメチル-1,12-ドデカンジオール、2-メチル-1,13-トリデカンジオール、2,12-ジメチル-1,13-トリデカンジオール、2-メチル-1,14-テトラデカンジオール、2,13-ジメチル-1,14-テトラデカンジオール、2-メチル-1,15-ペンタデカンジオール、2,14-ジメチル-1,15-ペンタデカンジオール、2-メチル-1,16-ヘキサデカンジオール、2,15-ジメチル-1,16-ヘキサデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、光造形用樹脂組成物が硬化性に優れ、低粘度である観点から、2-メチル-1,4-ブタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2,7-ジメチル-1,8-オクタンジオール、2-メチル-1,9-ノナンジオール、2,8-ジメチル-1,9-ノナンジオールなどのメチル基を側鎖として有する炭素数5~12の脂肪族ジオールをポリオール成分として使用することが好ましく、2-メチル-1,4-ブタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2,7-ジメチル-1,8-オクタンジオールがより好ましく、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオールがさらに好ましい。
イソシアネート基を有する化合物と水酸基を有する(メタ)アクリル化合物との付加反応は、公知の方法に従って行うことができ、特に限定はない。
得られるウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)としては、前記の、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリ共役ジエン、及び水添ポリ共役ジエンからなる群より選ばれる少なくとも1種の構造を有するポリオールと、イソシアネート基を有する化合物と、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物との任意の組み合わせの反応物が挙げられる。
ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の重量平均分子量(Mw)は、粘度及び強度の観点から、1000~30000が好ましく、1500~15000がより好ましく、2000~5000がさらに好ましい。なお、本発明における重量平均分子量(Mw)とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で求めたポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。
本発明の光造形用樹脂組成物におけるウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の含有量は、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の総量において、1~98質量%であることが好ましく、造形性、硬化物の柔軟性、衝撃吸収性、耐破壊性及び耐水性により優れる点から、5~90質量%であることがより好ましく、10~80質量%であることがさらに好ましい。
[分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)]
本発明の光造形用樹脂組成物は、靭性の観点から、必要に応じて、前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)及び前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)に含まれない、分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)(以下、単に「分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)」と称することがある)を含有し、前記分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)の含有量が、光造形用樹脂組成物に含まれる重合性化合物の総量に対して20質量%以下であることが重要であり、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、0質量%である(すなわち、分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)を含有しない)ことがさらに好ましい。なお、該分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)としては、例えば、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、(グリセロールジ(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、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(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、1,3-ブタンジオールジ(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、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、2-エチル-1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,2-ビス(3-(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ)エタン、2,2-ビス((メタ)アクリロイルオキシフェニル)プロパン、2,2-ビス〔4-(3-(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロイルオキシエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロイルオキシポリエトキシフェニル)プロパン(エトキシ基の平均付加モル数が2.6程度のもの)等の二官能性重合性単量体;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールメタントリ(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、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ペンタ(メタ)アクリレート)等の三官能性以上の重合性単量体等が挙げられる。
本発明の光造形用樹脂組成物において、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)以外の重合性化合物が含まれていてもよいが、重合性化合物は、実質的にα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、及び(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)のみから構成されていてもよく、実質的にα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)のみから構成されていてもよい。重合性化合物が、実質的にα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)のみから構成されるとは、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)以外の他の重合性化合物の含有量が、光造形用樹脂組成物に含まれる重合性化合物の総量に対して10.0質量%未満であり、好ましくは5.0質量%未満であり、より好ましくは1.0質量%未満であり、さらに好ましくは0.1質量%未満であり、特に好ましくは0.01質量%未満であることを意味する。
本発明の光造形用樹脂組成物は、上記のα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)及び光重合開始剤(C)を含有していれば特に限定はなく、これら以外の成分(例えば、ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)、分子量500以下の多官能性重合性単量体(E))を含んでいてもよい。本発明の光造形用樹脂組成物は、公知の方法に準じて製造できる。
本発明の光造形用樹脂組成物は、本発明の趣旨を損なわない範囲内で、光硬化性の向上を目的として、重合促進剤を含むことができる。重合促進剤としては、例えば、4-(N,N-ジメチルアミノ)安息香酸エチル、4-(N,N-ジメチルアミノ)安息香酸メチル、4-(N,N-ジメチルアミノ)安息香酸n-ブトキシエチル、4-(N,N-ジメチルアミノ)安息香酸2-((メタ)アクリロイルオキシ)エチル、4-(N,N-ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4-(N,N-ジメチルアミノ)安息香酸ブチルが挙げられる。これらの中でも、光造形用樹脂組成物に優れた硬化性を付与する観点から、4-(N,N-ジメチルアミノ)安息香酸エチル、4-(N,N-ジメチルアミノ)安息香酸n-ブトキシエチル、及び4-(N,N-ジメチルアミノ)ベンゾフェノンからなる群より選択される少なくとも1つが好ましく用いられる。
本発明の光造形用樹脂組成物には、ペースト性状を調整するために、又は、光造形用樹脂組成物の硬化物の表面性状又は強度を改質するために、フィラーがさらに配合されていてもよい。フィラーとして、例えば、有機フィラー、無機フィラー、有機-無機複合フィラー等が挙げられる。フィラーは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
有機フィラーの材料としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、メタクリル酸メチル-メタクリル酸エチル共重合体、架橋型ポリメタクリル酸メチル、架橋型ポリメタクリル酸エチル、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリオキシメチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレン-酢酸ビニル共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、アクリロニトリル-スチレン共重合体、アクリロニトリル-スチレン-ブタジエン共重合体が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。有機フィラーの形状は特に限定されず、フィラーの粒子径を適宜選択して使用できる。得られる光造形用樹脂組成物のハンドリング性及び機械的強度などの観点から、前記有機フィラーの平均粒子径は、0.001~50μmが好ましく、0.001~10μmがより好ましく、0.001~1.0μmがさらに好ましい。
無機フィラーの材料としては、例えば、石英、シリカ、アルミナ、シリカ-チタニア、シリカ-チタニア-酸化バリウム、シリカ-ジルコニア、シリカ-アルミナ、ランタンガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス、バリウムガラス、ストロンチウムガラス、ガラスセラミック、アルミノシリケートガラス、バリウムボロアルミノシリケートガラス、ストロンチウムボロアルミノシリケートガラス、フルオロアルミノシリケートガラス、カルシウムフルオロアルミノシリケートガラス、ストロンチウムフルオロアルミノシリケートガラス、バリウムフルオロアルミノシリケートガラス、ストロンチウムカルシウムフルオロアルミノシリケートガラスが挙げられる。これらもまた、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機フィラーの形状は特に限定されず、不定形フィラー又は球状フィラー等を適宜選択して使用できる。得られる光造形用樹脂組成物のハンドリング性及び機械的強度などの観点から、前記無機フィラーの平均粒子径は0.001~50μmが好ましく、0.001~10μmがより好ましく、0.001~1.0μmがさらに好ましい。
前記無機フィラーは、光造形用樹脂組成物の流動性を調整するため、必要に応じて、シランカップリング剤などの公知の表面処理剤で予め表面処理してから用いてもよい。前記表面処理剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリ(β-メトキシエトキシ)シラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、11-メタクリロイルオキシウンデシルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
本発明で用いられる有機-無機複合フィラーとは、上述の無機フィラーに単量体成分を予め添加し、ペースト状にした後に重合させ、粉砕することにより得られるものである。前記有機-無機複合フィラーとしては、例えば、TMPTフィラー(トリメチロールプロパントリメタクリレートとシリカフィラーを混和、重合させた後に粉砕したもの)などを用いることができる。前記有機-無機複合フィラーの形状は特に限定されず、フィラーの粒子径を適宜選択して使用することができる。得られる光造形用樹脂組成物のハンドリング性及び機械的強度などの観点から、前記有機-無機複合フィラーの平均粒子径は、0.001~50μmが好ましく、0.001~10μmがより好ましく、0.001~1.0μmがさらに好ましい。
なお、本明細書において、フィラーの平均粒子径とは平均一次粒子径であり、レーザー回折散乱法や粒子の電子顕微鏡観察により求めることができる。具体的には、0.1μm以上の粒子の粒子径測定にはレーザー回折散乱法が、0.1μm未満の超微粒子の粒子径測定には電子顕微鏡観察が簡便である。0.1μmはレーザー回折散乱法により測定した値である。
レーザー回折散乱法は、具体的に例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD-2300:株式会社島津製作所製)により、0.2%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を分散媒に用いて測定することができる。
電子顕微鏡観察は、具体的に例えば、粒子の電子顕微鏡(株式会社日立製作所製、S-4000型)写真を撮り、その写真の単位視野内に観察される粒子(200個以上)の粒子径を、画像解析式粒度分布測定ソフトウェア(Mac-View(株式会社マウンテック製))を用いて測定することにより求めることができる。このとき、粒子径は、粒子の最長の長さと最短の長さの算術平均値として求められ、粒子の数とその粒子径より、平均一次粒子径が算出される。
本発明の光造形用樹脂組成物には、本発明の趣旨を損なわない範囲内で、柔軟性、流動性等の改質を目的として重合体を添加することができる。例えば、天然ゴム、合成ポリイソプレンゴム、液状ポリイソプレンゴム及びその水素添加物、ポリブタジエンゴム、液状ポリブタジエンゴム及びその水素添加物、スチレン-ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン-プロピレンゴム、アクリルゴム、イソプレン-イソブチレンゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム、又はスチレン系エラストマーを添加することができる。添加可能な他の重合体の具体例としては、ポリスチレン-ポリイソプレン-ポリスチレンブロック共重合体、ポリスチレン-ポリブタジエン-ポリスチレンブロック共重合体、ポリ(α-メチルスチレン)-ポリブタジエン-ポリ(α-メチルスチレン)ブロック共重合体、ポリ(p-メチルスチレン)-ポリブタジエン-ポリ(p-メチルスチレン)ブロック共重合体、又はこれらの水素添加物等が挙げられる。これらの重合体は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の光造形用樹脂組成物は、必要に応じて、軟化剤を含有していてもよい。軟化剤としては、例えば、パラフィン系、ナフテン系、芳香族系のプロセスオイル等の石油系軟化剤、及び、パラフィン、落花生油、ロジン等の植物油系軟化剤が挙げられる。これらの軟化剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。軟化剤の含有量は、本発明の趣旨を損なわない限り特に制限はないが、通常、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の総量100質量部に対して200質量部以下であり、好ましくは100質量部以下である。
本発明の光造形用樹脂組成物は、本発明の趣旨を損なわない範囲内で、硬化性の向上を目的として、化学重合開始剤を含有することができる。有機過酸化物及びアゾ系化合物が好ましく用いられる。化学重合開始剤として使用される有機過酸化物及びアゾ系化合物は特に限定されず、公知のものを使用することができる。代表的な有機過酸化物としては、ケトンペルオキシド、ハイドロペルオキシド、ジアシルペルオキシド、ジアルキルペルオキシド、ペルオキシケタール、ペルオキシエステル、及びペルオキシジカーボネート等が挙げられる。化学重合開始剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、本発明の光造形用樹脂組成物には、劣化の抑制、又は光硬化性の調整を目的として、公知の安定剤を配合することができる。前記安定剤としては、例えば、重合禁止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤が挙げられる。安定剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
重合禁止剤としては、例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ジブチルヒドロキノン、ジブチルヒドロキノンモノメチルエーテル、4-t-ブチルカテコール、2-t-ブチル-4,6-ジメチルフェノール、2,6-ジ-t-ブチルフェノール、3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシトルエンが挙げられる。重合禁止剤の含有量は、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の総量100質量部に対し、0.001~5.0質量部が好ましい。
また、本発明の光造形用樹脂組成物には、色調の調整又はペースト性状の調整を目的として、公知の添加剤を配合することができる。前記添加剤としては、例えば、顔料、染料、有機溶媒、増粘剤が挙げられる。添加剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の光造形用樹脂組成物のある好適な実施形態(X-1)としては、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及び光重合開始剤(C)を含有し、さらに必要に応じてウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)及び/又は分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)を含有し、前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)が環状構造(a)を有するN-ビニル基含有化合物(A)-1を含有し、前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)がホモポリマーのガラス転移温度が40℃以下である単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-1を含有する、光造形用樹脂組成物が挙げられる。また、他の好適な実施形態(X-2)としては、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及び光重合開始剤(C)を含有し、さらに必要に応じてウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)及び/又は分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)を含有し、前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)が環状構造(a)を有するN-ビニル基含有化合物(A)-1及び環状構造(a)を有する(メタ)アクリル酸エステル類(A)-2を含有し、前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)がホモポリマーのガラス転移温度が40℃以下である単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-1を含有する、光造形用樹脂組成物が挙げられる。また、他の好適な実施形態(X-3)としては、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及び光重合開始剤(C)を含有し、さらに必要に応じてウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)及び/又は分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)を含有し、前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)が環状構造(a)を有するN-ビニル基含有化合物(A)-1及び環状構造(a)を有する(メタ)アクリル酸エステル類(A)-2を含有し、前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)がホモポリマーのガラス転移温度が40℃以下である単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-1及び(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-2を含有する、光造形用樹脂組成物が挙げられる。上記した実施態様(X-1)~(X-3)のいずれにおいても、上述の説明に基づいて、各成分の量を適宜変更でき、任意の成分について、追加、削除等の変更をすることができる。また、上記したいずれの実施形態においても、各光造形用樹脂組成物の組成と各特性(曲げ弾性率、曲げ強さ、曲げ強さの低下率等)の値を適宜変更して組み合わせることもできる。
本発明の光造形用樹脂組成物は、光造形(例えば、液槽光造形、特には吊り上げ式液槽光造形)によって造形したときに、低粘度で造形しやすく、かつ靭性及び耐水性に優れた造形物を得ることができる。また、インクジェット方式の光造形にも応用することができる。従って、本発明の光造形用樹脂組成物及びその硬化物は、このような利点が生かされる用途(例えば、口腔内用途)に適用でき、歯科材料や医療材料に適用することができ、特に、歯科用咬合スプリント(歯科用マウスピースともいう。)及び義歯床材料等の歯科治療に最適である。歯科用咬合スプリントとしては、オーラルアプライアンス(OA)、ナイトガード等に適用できる。医療材料としては、特に、睡眠時無呼吸症候群用治療具に最適である。さらに、本発明の光造形用樹脂組成物は、歯科用マウスピース及び義歯床材料等の歯科治療用途以外に、スポーツ用の外力に対する保護具として、マウスガードとしても好適に使用できる。また、本発明の光造形用樹脂組成物は、優れた靭性、耐水性、造形性等の効果がより得られやすいことから、吊り上げ式液槽光造形用樹脂組成物として用いるのが好ましい。本発明の光造形用樹脂組成物を用いる硬化物の形状は、各用途に応じて変更することができる。また、本発明の光造形用樹脂組成物は、必要に応じて、歯科用咬合スプリント及び義歯床材料等の用途毎に、各成分(α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、光重合開始剤(C)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)及び各種その他の成分(分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)、重合促進剤、フィラー、重合体、軟化剤、安定剤、添加剤等))の種類及び含有量を調整することができる。
本発明の光造形用樹脂組成物は、その特性、特に光で硬化した際に、体積収縮率が小さくて造形精度に優れ、しかも硬化物の靭性及び耐水性に優れる成形品あるいは立体造形物、さらにはその他の硬化物が得られるという特性を活かして種々の用途に使用することができ、例えば、光学的立体造形法による立体造形物の製造、流延成形法や注型等による膜状物あるいは型物等の各種成形品の製造、被覆用、真空成形用金型等に用いることができる。
そのうちでも、本発明の光造形用樹脂組成物は、上記した光学的立体造形法で用いるのに適しており、その場合には、光硬化時の体積収縮率を小さく保ちながら、造形精度に優れ、且つ靭性及び耐水性に優れる立体造形物を円滑に製造することができる。
本発明の他の実施形態としては、前記したいずれかの光造形用樹脂組成物を用いて、光学的立体造形法によって立体造形物を製造する方法が挙げられる。
本発明の光造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形を行うに当たっては、従来公知の吊り上げ式光学的立体造形法及び装置(例えば、DWS社製 DIGITALWAX(登録商標) 020D等の光造形機)のいずれもが使用できる。そのうちでも、本発明では、樹脂を硬化させるための光エネルギーとして、活性エネルギー光線を用いるのが好ましい。「活性エネルギー光線」は、紫外線、電子線、X線、放射線、高周波などのような光造形用樹脂組成物を硬化させ得るエネルギー線を意味する。例えば、活性エネルギー光線は、300~420nmの波長を有する紫外線であってもよい。活性エネルギー光線の光源としては、Arレーザー、He-Cdレーザーなどのレーザー;ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、LED、水銀灯、蛍光灯などの照明などが挙げられ、レーザーが特に好ましい。光源としてレーザーを用いた場合には、エネルギーレベルを高めて造形時間を短縮することが可能であり、しかもレーザー光線の良好な集光性を利用して、造形精度の高い立体造形物を得ることができる。
上記したように、本発明の光造形用樹脂組成物を用いて光学的立体造形を行うに当たっては、従来公知の方法及び従来公知の光造形システム装置のいずれもが採用でき特に制限されないが、本発明で好ましく用いられる光学的立体造形法の代表例としては、光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光線を選択的に照射して硬化層を形成する工程と、さらに未硬化液状の光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して積層する工程とを繰り返すことによって最終的に目的とする立体造形物を得る方法を挙げることができる。また、それによって得られる立体造形物はそのまま用いても、また場合によってはさらに光照射によるポストキュアあるいは熱によるポストキュア等を行って、その力学的強度あるいは形状安定性等を一層高いものとしてから使用するようにしてもよい。
本発明の光造形用樹脂組成物の硬化物の曲げ弾性率としては、0.3~3.0GPaの範囲が好ましく、0.5~2.5GPaの範囲がより好ましく、0.8~2.0GPaの範囲がさらに好ましい。硬化物の曲げ弾性率が2.0GPa以下である場合、しなやかな性状となり、スプリントにした場合に歯への追従性が良いため装着感に優れ、また、夜間の睡眠時ブラキシズムなどによって脱落しにくいという効果が得られる。また、本発明の光造形用樹脂組成物の硬化物の曲げ強さとしては、30MPa以上が好ましく、40MPa以上がより好ましく、50MPa以上がさらに好ましい。
光学的立体造形法によって得られる立体造形物の構造、形状、サイズ等は特に制限されず、各々の用途に応じて決めることができる。本発明の光学的立体造形法の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;鋳型を制作するための樹脂型;金型を制作するためのベースモデル;試作金型用の直接型等の作製等が挙げられる。より具体的には、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、金型、母型等のためのモデルあるいは加工用モデル等の製作が挙げられる。
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではなく、多くの変更が本発明の技術的思想の範囲内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
実施例又は比較例に係る光造形用樹脂組成物に用いた各成分を略号とともに以下に説明する。
[α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)]
NVCZ:N-ビニルカルバゾール(東京化成工業株式会社製)
NVCP:N-ビニル-ε-カプロラクタム(東京化成工業株式会社製)
PMPA:ペンタメチルピペリジニルアクリレート(日立化成株式会社製)
PMPMA:ペンタメチルピペリジニルメタクリレート(東京化成工業株式会社製)
[(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)]
[(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-1]
EPPA:エトキシ化-o-フェニルフェノールアクリレート(新中村化学工業株式会社製)(常圧換算沸点300℃以上、ホモポリマーのTg=30℃)
POBA:m-フェノキシベンジルメタクリレート(共栄社化学株式会社製)(常圧換算沸点300℃以上、ホモポリマーのTg=-35℃)
[(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-2]
AMA:メタクリル酸9-アントリルメチル(東京化成工業株式会社製)(固体・常圧換算沸点300℃以上、ホモポリマーのTg>40℃)
[(メタ)アクリル酸エステル化合物(B’)]
DCPA:ジシクロペンタニルアクリレート(日立化成株式会社製)(常圧換算沸点260℃)
ATHFA:(5-エチル-1,3-ジオキサン-5-イル)メチルアクリレート(サートマー社製)(常圧換算沸点277℃)
[光重合開始剤(C)]
TPO:2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド
BAPO:ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド
[ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)]
後述の合成例1及び2により製造したウレタン化(メタ)アクリル化合物(D-1)及び(D-2)を用いた。
[分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)]
NPGDA:ネオペンチルグリコールジアクリレート(新中村化学工業株式会社製)(常圧換算沸点300℃以上)
[重合禁止剤]
BHT:3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシトルエン
<合成例1>[ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D-1)の製造]
(1)撹拌機、温度調節器、温度計及び凝縮器を備えた内容積5Lの四つ口フラスコに、イソホロンジイソシアネート250g、及びジラウリル酸ジ-n-ブチルスズ0.15gを添加して、撹拌下に70℃に加熱した。
(2)一方、ポリエステルポリオール(株式会社クラレ製「クラレポリオール(登録商標) P-2030」;イソフタル酸と3-メチル-1,5-ペンタンジオールからなるポリオール、重量平均分子量Mw2000)2500gを側管付きの滴下漏斗に添加し、この滴下漏斗の液を、上記(1)のフラスコ中に滴下した。なお、上記(1)のフラスコ中の溶液を撹拌しつつ、フラスコの内温を65~75℃に保持しながら4時間かけて等速で滴下した。さらに、滴下終了後、同温度で2時間撹拌して反応させた。
(3)次いで、別の滴下漏斗に添加した2-ヒドロキシエチルアクリレート150gとヒドロキノンモノメチルエーテル0.4gとを均一に溶解させた液をフラスコの内温を55~65℃に保持しながら2時間かけて等速で滴下した後、フラスコ内の溶液の温度を70~80℃に保持しながら4時間反応させることにより、ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D-1)を得た。GPC分析によるウレタン化(メタ)アクリル化合物(D-1)の重量平均分子量Mwは2700であった。
<合成例2>[ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D-2)の製造]
(1)撹拌機、温度調節器、温度計及び凝縮器を備えた内容積5Lの四つ口フラスコに、イソホロンジイソシアネート250g、及びジラウリル酸ジ-n-ブチルスズ0.15gを添加して、撹拌下に70℃に加熱した。
(2)一方、ポリエステルポリオール(株式会社クラレ製「クラレポリオール(登録商標) P-2050」;セバシン酸と3-メチル-1,5-ペンタンジオールからなるポリオール、重量平均分子量Mw2000)2500gを側管付きの滴下漏斗に添加し、この滴下漏斗の液を、上記(1)のフラスコ中に滴下した。なお、上記(1)のフラスコ中の溶液を撹拌しつつ、フラスコの内温を65~75℃に保持しながら4時間かけて等速で滴下した。さらに、滴下終了後、同温度で2時間撹拌して反応させた。
(3)次いで、別の滴下漏斗に添加した2-ヒドロキシエチルアクリレート150gとヒドロキノンモノメチルエーテル0.4gとを均一に溶解させた液をフラスコの内温を55~65℃に保持しながら2時間かけて等速で滴下した後、フラスコ内の溶液の温度を70~80℃に保持しながら4時間反応させることにより、ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D-2)を得た。GPC分析によるウレタン化(メタ)アクリル化合物(D-2)の重量平均分子量Mwは2600であった。
[実施例1~9及び比較例1~5]
表1及び表2に示す分量で各成分を常温(20℃±15℃、JIS(日本工業規格) Z 8703:1983)下で混合して、実施例1~9及び比較例1~5に係る光造形用樹脂組成物としてのペーストを調製した。
<造形性>
各実施例及び各比較例に係る光造形用樹脂組成物について、光造形機(DWS社製 DIGITALWAX(登録商標) 020D)を用いて、厚さ3.3mm×幅10.0mm×長さ64mmの試験片の造形を行った(n=5)。寸法通りのシートが造形可能であった場合を造形可能「○」とし、1回でも立体造形物が得られなかった場合を造形不可「×」とした。なお、造形された試験片を用いて後述の評価を行った。
<靭性(曲げ弾性率、曲げ強さ、破断点変位)>
各実施例及び各比較例に係る光造形用樹脂組成物の硬化物について、JIS T 6501:2012(義歯床用アクリル系レジン)に記載の寸法の、造形性の評価で使用した試験片(長さ64.0mm、幅10.0mm、厚さ3.3mm)を作製し、曲げ強さ試験を行って評価した。JIS T 6501:2012に従って、万能試験機(株式会社島津製作所製、オートグラフAG-I 100kN)を用いて、クロスヘッドスピード5mm/minで曲げ強さ試験を実施した(n=5)。各試験片の測定値の平均値を算出し、曲げ強さ及び曲げ弾性率とした。試験片の曲げ弾性率としては、0.3~3.0GPaの範囲が好ましく、0.5~2.5GPaの範囲がより好ましく、0.8~2.0GPaの範囲がさらに好ましい。曲げ強さとしては、30MPa以上が好ましく、40MPa以上がより好ましく、50MPa以上がさらに好ましい。破断点変位としては、破断しないことが好ましい。最後まで破断しない、又は変位20mm以上で破断した場合を柔軟性が良好「○」とし、変位10mm超20mm未満で破断した場合を柔軟性が中程度「△」とし、変位10mm以下で破断した場合を柔軟性が悪い「×」とした。
<耐水性>
各実施例及び各比較例に係る光造形用樹脂組成物の硬化物について、37℃水中浸漬24時間後、上記曲げ強さ試験と同様に、曲げ強さを測定した(n=5)。上記靭性における曲げ強さの測定結果を初期の曲げ強さとし、初期の曲げ強さに対する、37℃水中浸漬24時間後の曲げ強さの変化率(低下率)が10%以下であれば耐水性に優れ、7%以下であればより耐水性に優れる。
曲げ強さの変化率(低下率)(%)=〔{初期の曲げ強さ(MPa)-37℃水中浸漬24時間後の曲げ強さ(MPa)}/初期の曲げ強さ(MPa)〕×100
<臭気>
各実施例及び各比較例に係る光造形用樹脂組成物について、10人のパネラーで臭気を評価した(n=1)。10人のパネラーのうち、不快な臭気を感じた人が2人未満であったものを「○」、不快な臭気を感じた人が2人以上5人未満であったものを「△」、不快な臭気を感じた人が5人以上であったものを「×」とした。不快な臭気を感じなければ特に問題はない。
Figure 0007474200000001
Figure 0007474200000002
表1及び表2に示す通り、実施例1~9における光造形用樹脂組成物は造形性に優れ、臭気が小さかった。さらに、その硬化物は、靭性及び耐水性に優れていた。特に、実施例1~9に係る光造形用樹脂組成物の硬化物の靭性及び耐水性は、本発明のα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)又は(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)を含有しない比較例1及び2、4、5に係る樹脂組成物の硬化物のものに比べて優れていた。実施例1~9に係る光造形用樹脂組成物の造形性は、比較例3に係る樹脂組成物の造形性より優れていた。分子量500以下の多官能性重合性単量体を多量に含有する比較例3に係る光造形用樹脂組成物は、造形性に劣り試験片を造形できずに各特性を測定できなかった。
本発明の光造形用樹脂組成物は、光造形(特に液槽光造形)によって造形したときに、臭気が少なく、低粘度で造形しやすく、かつ靭性及び耐水性に優れた造形物を得ることができるため、その硬化物は、歯科材料(特に、歯科用咬合スプリント及び義歯床材料)、医療材料(特に、睡眠時無呼吸症候群用治療具)に適している。

Claims (18)

  1. 窒素原子を含有する環状構造(a)を有するα,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、常圧沸点280℃以上で、炭素環基を有し、含窒素複素環基を有しない(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、光重合開始剤(C)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)、並びに、必要に応じて、前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)及び前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)に含まれない、分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)を含有し、
    前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)が有する前記炭素環基が、ビフェニル環、フェノキシベンゼン環、ビシクロ[1.1.1]ペンタン環、(1r,4r)-ビシクロ[2.1.1]ヘキサン環、(1s,4s)-ビシクロ[2.2.1]ヘプタン環、(3aR,4R,7S,7aS)-オクタヒドロ-1H-4,7-メタノインデン環、アダマンタン環、(1s,4s)-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン環、(3aR,4R,7R,7aR)-ヘキサヒドロ-1H-4,7-メタノインデン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環、シクロヘプテン環、ベンゼン環、ナフタレン環、フルオレン環、フェナントレン環、及びアントラセン環からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
    前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)の含有量が、α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)、(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)、及びウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の総量において、1.0~80質量%であり、
    前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)の含有量が、前記総量において、1.0~90質量%であり、
    前記光重合開始剤(C)の含有量が前記総量100質量部に対して、0.01~20質量部であり、
    前記ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)の含有量が、前記総量において、1~98質量%であり、
    前記分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)の含有量が、光造形用樹脂組成物に含まれる重合性化合物の総量に対して20質量%以下である、歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  2. 前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)が、環状構造(a)中に酸素原子及び硫黄原子のいずれも含有しない、請求項1に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  3. 前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)が、環状構造(a)を有するN-ビニル基含有化合物(A)-1を含有する、請求項1又は2に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  4. 前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)が、環状構造(a)を有する(メタ)アクリル酸エステル類(A)-2及び/又は環状構造(a)を有する(メタ)アクリルアミド類(A)-3を含有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  5. 前記窒素原子を含有する環状構造(a)がピペリジン環である、請求項1~4のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  6. 前記α,β-不飽和二重結合基含有化合物(A)が、単官能である、請求項1~5のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  7. 前記N-ビニル基含有化合物(A)-1が、N-ビニルカルバゾール、N-ビニル-ε-カプロラクタム、及びN-ビニル-2-ピロリドンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項3に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  8. 前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)が単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物を含有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  9. 前記単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物が、芳香環を2個以上含有する単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物を含有する、請求項8に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  10. 前記分子量500以下の多官能性重合性単量体(E)を含有しない、請求項1~9のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  11. 前記(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)が、ホモポリマーのガラス転移温度が40℃以下である単官能(メタ)アクリル酸エステル化合物(B)-1を含有する、請求項1~10のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  12. 前記ウレタン化(メタ)アクリル化合物(D)が、1分子内に、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリ共役ジエン、及び水添ポリ共役ジエンからなる群より選ばれる少なくとも1種の構造、並びにウレタン結合、を含有する(メタ)アクリレートである、請求項1~11のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物。
  13. 請求項1~12のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物の硬化物からなる、歯科材料。
  14. 請求項1~12のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物の硬化物からなる、歯科用咬合スプリント。
  15. 請求項1~12のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物の硬化物からなる、義歯床材料。
  16. 請求項1~12のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物の硬化物からなる、医療材料。
  17. 請求項1~12のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物の硬化物からなる、睡眠時無呼吸症候群用治療具。
  18. 請求項1~12のいずれか1項に記載の歯科材料用又は医療材料用光造形用樹脂組成物を用いて、光学的立体造形法によって歯科材料用又は医療材料を製造する方法。
JP2020561324A 2018-12-21 2019-12-09 光造形用樹脂組成物 Active JP7474200B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018239380 2018-12-21
JP2018239380 2018-12-21
PCT/JP2019/048149 WO2020129736A1 (ja) 2018-12-21 2019-12-09 光造形用樹脂組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020129736A1 JPWO2020129736A1 (ja) 2021-11-04
JP7474200B2 true JP7474200B2 (ja) 2024-04-24

Family

ID=71100800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020561324A Active JP7474200B2 (ja) 2018-12-21 2019-12-09 光造形用樹脂組成物

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220041777A1 (ja)
EP (1) EP3900693B1 (ja)
JP (1) JP7474200B2 (ja)
CN (1) CN113226247A (ja)
WO (1) WO2020129736A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3960123A4 (en) * 2019-04-24 2023-05-24 Kuraray Noritake Dental Inc. CURING COMPOSITION FOR TOOTH RESTORATION
WO2021054458A1 (ja) * 2019-09-18 2021-03-25 クラレノリタケデンタル株式会社 光造形用組成物
WO2021066073A1 (ja) * 2019-10-02 2021-04-08 クラレノリタケデンタル株式会社 光造形用樹脂組成物
JPWO2021085481A1 (ja) * 2019-10-28 2021-05-06
CN114829431A (zh) * 2019-12-19 2022-07-29 Dic株式会社 硬化性树脂组合物、硬化物及立体造形物
WO2022138972A1 (ja) * 2020-12-25 2022-06-30 クラレノリタケデンタル株式会社 歯科用組成物

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010155926A (ja) 2008-12-26 2010-07-15 Jsr Corp 光硬化性液状樹脂組成物およびインクジェット光造形法による立体造形物の製造方法
JP2016172796A (ja) 2015-03-16 2016-09-29 東洋インキScホールディングス株式会社 光学的立体造形用活性エネルギー線重合性樹脂組成物、及び立体造形物

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56144478A (en) 1980-04-12 1981-11-10 Hideo Kodama Stereoscopic figure drawing device
JPS60247515A (ja) 1984-05-23 1985-12-07 Oosakafu 光学的造形法
JPS61143310A (ja) * 1984-12-17 1986-07-01 Mitsubishi Rayon Co Ltd 歯科用材料
JP4241978B2 (ja) 1998-12-02 2009-03-18 株式会社クラレ 歯科用光重合性組成物
US8666142B2 (en) * 2008-11-18 2014-03-04 Global Filtration Systems System and method for manufacturing
JP5858128B1 (ja) 2014-11-21 2016-02-10 東洋インキScホールディングス株式会社 光学的立体造形活性エネルギー線重合性樹脂組成物、及び立体造形物
US9877814B2 (en) * 2015-05-01 2018-01-30 Sirona Dental Systems Gmbh Methods, apparatuses, computer programs, and systems for creating a custom dental prosthesis using a CAD/CAM system
CN110352046A (zh) * 2017-02-28 2019-10-18 凯斯西储大学 维持呼吸道通畅的口咽器具
WO2018181832A1 (ja) * 2017-03-29 2018-10-04 三井化学株式会社 光硬化性組成物、義歯床及び有床義歯
EP3778681A4 (en) * 2018-03-28 2022-01-05 Kuraray Noritake Dental Inc. COMPOSITION OF LIGHT-CURING RESIN

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010155926A (ja) 2008-12-26 2010-07-15 Jsr Corp 光硬化性液状樹脂組成物およびインクジェット光造形法による立体造形物の製造方法
JP2016172796A (ja) 2015-03-16 2016-09-29 東洋インキScホールディングス株式会社 光学的立体造形用活性エネルギー線重合性樹脂組成物、及び立体造形物

Also Published As

Publication number Publication date
EP3900693A4 (en) 2022-08-17
WO2020129736A1 (ja) 2020-06-25
US20220041777A1 (en) 2022-02-10
JPWO2020129736A1 (ja) 2021-11-04
EP3900693A1 (en) 2021-10-27
CN113226247A (zh) 2021-08-06
EP3900693B1 (en) 2024-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7474200B2 (ja) 光造形用樹脂組成物
JP7352627B2 (ja) 光造形用樹脂組成物
JP7358469B2 (ja) 硬化性組成物及びそれからなる光造形用樹脂組成物
CN114430750A (zh) 光造型用树脂组合物
JP6893834B2 (ja) 光硬化性樹脂組成物
JP2019199448A (ja) 光硬化性樹脂組成物
CN115038730A (zh) 光造形用树脂组合物
WO2021054458A1 (ja) 光造形用組成物
JP7455822B2 (ja) 光学的立体造形用樹脂組成物
JP7332454B2 (ja) 光造形用樹脂組成物
JP7356443B2 (ja) 光造形用樹脂組成物
JP7426274B2 (ja) 光造形用樹脂組成物
JP7358470B2 (ja) 硬化性組成物及びそれからなる光造形用樹脂組成物
US12030970B2 (en) Curable composition and stereolithographic resin composition comprising same
JP2022033644A (ja) 歯科用硬化性組成物
WO2023190931A1 (ja) 光造形用樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220517

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230411

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230612

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230807

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231107

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20231226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240112

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20240112

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: 20240319

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240412

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7474200

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150