JPH06287241A - Photopolymerizable composition for optically three-dimensional shaping - Google Patents

Photopolymerizable composition for optically three-dimensional shaping

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JPH06287241A
JPH06287241A JP19924193A JP19924193A JPH06287241A JP H06287241 A JPH06287241 A JP H06287241A JP 19924193 A JP19924193 A JP 19924193A JP 19924193 A JP19924193 A JP 19924193A JP H06287241 A JPH06287241 A JP H06287241A
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unsaturated urethane
meth
unsaturated
acrylic acid
photopolymerizable composition
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利治 鈴木
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龍彦 尾▲崎▼
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雅人 杉浦
Koichi Matsueda
弘一 松枝
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject composition, comprising a specific unsaturated urethane, an acrylic or a methacrylic acid ester and a photopolymerization initiator and capable of simultaneously achieving the improvement in photopolymerization reactivity and. thermal properties of cured and shaped products and the reduction in reactional shrinkage in photopolymerizing reaction. CONSTITUTION:The objective composition comprises (A) an unsaturated urethane selected from formulas I and II {X<1> and X<2> are residues after removing hydroxyl groups from tri-or tetravalent polyols; Y is residue after removing NCO from diisocyanate; R<1> and R<4> are H or CH3, with the proviso that both are not simultaneously the same; R<2> and R<6> are 5-21C aliphatic hydrocarbon; R<3> is 2-4C alkylene; R<5> and R<8> are H or CH3, with the proviso that both are not simultaneously the same; R<7> is 2-6C alkylene or polyalkylene glycol residue having a 2 or 3C alkylene; p to u are 1 or 2, with the proviso that [p+q+r] is 3 or 4; [s+t+u] is 3 or 4}, (B) an acrylic or a methacrylic acid ester copolymerizable with the component (A) and (C) a photopolymerization initiator at (10/90) to (90/10) weight ratio of the components (A)/(B).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光学的立体造形用光重合
性組成物(以下、単に光重合性組成物という)に関す
る。鋳型製作用模型、倣い加工用模型、形彫放電加工用
模型等、各種の模型や定形物の製作にNC切削加工法が
行なわれているが、近年ではこれらの製作に光学的立体
造形法すなわち光重合性組成物にエネルギー線を照射し
て所定形状に硬化させる方法が注目されている。本発明
は上記のような光学的立体造形法に適用される光重合性
組成物であって、特定構造の不飽和ウレタンを含有する
光重合性組成物に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photopolymerizable composition for optical three-dimensional modeling (hereinafter simply referred to as a photopolymerizable composition). The NC cutting method is used for manufacturing various models and fixed objects such as a model for mold making, a model for copying, a model for die-sinking electric discharge machining, etc. Attention has been focused on a method of irradiating a photopolymerizable composition with an energy ray to cure it into a predetermined shape. The present invention relates to a photopolymerizable composition applied to the above-described optical three-dimensional molding method, which is a photopolymerizable composition containing an unsaturated urethane having a specific structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、不飽和ウレタンを含有する光重合
性組成物として、1)ポリウレタンジイソシアネートと
ヒドロキシアルキルアクリレートとから得られる不飽和
ウレタンを含有する例(特開平2−145616)、
2)ポリウレタンジイソシアネートとトリオールジ(メ
タ)アクリレートとから得られる不飽和ウレタンを含有
する例(特開平1−204915、特開昭63−355
50)、3)ポリウレタンジイソシアネートとテトラオ
ールトリアクリレートとから得られる不飽和ウレタンを
含有する例(特開昭61−276863)、4)ポリウ
レタントリ〜ヘキサイソシアネートとトリオールジ(メ
タ)アクリレートとから得られる不飽和ウレタンを含有
する例(特開昭63−35550)、5)トリイソシア
ネートとジオールモノ(メタ)アクリレート又はトリオ
ールジ(メタ)アクリレートとから得られる不飽和ウレ
タンを含有する例(特開昭63−112551)、6)
ジイソシアネートとトリオールジメタクリレートとから
得られる不飽和ウレタンを含有する例(特公昭63−2
0203)がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a photopolymerizable composition containing an unsaturated urethane, 1) an example containing an unsaturated urethane obtained from a polyurethane diisocyanate and a hydroxyalkyl acrylate (JP-A-2-145616),
2) Example containing unsaturated urethane obtained from polyurethane diisocyanate and triol di (meth) acrylate (JP-A-1-204915, JP-A-63-355)
50) 3) Example containing unsaturated urethane obtained from polyurethane diisocyanate and tetraol triacrylate (JP-A-61-276863), 4) Polyurethane obtained from tri-hexaisocyanate and triol di (meth) acrylate. Example containing saturated urethane (JP-A-63-35550), 5) Example containing unsaturated urethane obtained from triisocyanate and diol mono (meth) acrylate or triol di (meth) acrylate (JP-A-63-112551) ), 6)
Example containing unsaturated urethane obtained from diisocyanate and triol dimethacrylate (Japanese Patent Publication No. 63-2
0203).

【0003】ところが、上記の従来例には次のような欠
点がある。上記1)〜5)の従来例の場合、光重合性組
成物中の二重結合濃度を高くして、得られる硬化造形物
の架橋密度を大きくしようとすると、光重合反応におけ
る反応収縮が大きくなり、逆に光重合性組成物中の二重
結合濃度を低くして、得られる硬化造形物の架橋密度を
小さくしようとすると、熱的物性に劣る、例えば熱変形
温度の低い硬化造形物しか得られない。また上記6)の
従来例の場合、もともと光重合性組成物中の二重結合の
濃度が高いため、光重合反応における反応収縮が著しく
大きく、しかもメタクリル基から成る重合性基を有する
ことに基因して光重合反応性が低い。従来例では、光重
合反応性の向上、光重合反応における反応収縮の低減及
び得られる硬化造形物の熱的物性の向上を同時に達成で
きないのである。
However, the above conventional example has the following drawbacks. In the case of the above-mentioned conventional examples 1) to 5), when the double bond concentration in the photopolymerizable composition is increased to increase the crosslink density of the obtained cured shaped article, the reaction shrinkage in the photopolymerization reaction is increased. On the contrary, if the concentration of the double bond in the photopolymerizable composition is lowered to attempt to reduce the crosslink density of the obtained cured shaped article, it is inferior in thermal physical properties, for example, only a cured shaped article having a low heat distortion temperature. I can't get it. Further, in the case of the conventional example of the above 6), since the concentration of double bonds in the photopolymerizable composition is originally high, the reaction shrinkage in the photopolymerization reaction is remarkably large, and moreover, it is caused by having a polymerizable group composed of a methacryl group. And the photopolymerization reactivity is low. In the conventional example, improvement in photopolymerization reactivity, reduction in reaction shrinkage in the photopolymerization reaction, and improvement in thermal physical properties of the obtained cured shaped article cannot be achieved at the same time.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、不飽和ウレタンを含有する従来の光重合性
組成物では、光重合反応性の向上、光重合反応における
反応収縮の低減及び得られる硬化造形物の熱的物性の向
上を同時に達成できない点である。
The problems to be solved by the present invention are to improve the photopolymerization reactivity, to reduce the reaction shrinkage in the photopolymerization reaction, in a conventional photopolymerizable composition containing an unsaturated urethane. This is a point that improvement of the thermal physical properties of the obtained cured molded article cannot be achieved at the same time.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】しかして本発明者らは、
不飽和ウレタンを含有する光重合性組成物について、不
飽和ウレタンの化学構造と、光重合反応性、光重合反応
における反応収縮及び得られる硬化造形物の熱的物性と
の関係を研究した結果、不飽和ウレタンとして分子中に
アクリロイル基及びメタクリロイル基から成る重合性基
と長鎖脂肪族炭化水素残基を含む疎水基とが所定量導入
された特定構造の不飽和ウレタンを用い、これと共に所
定割合で(メタ)アクリル酸エステルを用いることが正
しく好適であることを見出した。
However, the present inventors have
Regarding the photopolymerizable composition containing an unsaturated urethane, the result of studying the relationship between the chemical structure of the unsaturated urethane, the photopolymerization reactivity, the reaction shrinkage in the photopolymerization reaction, and the thermal physical properties of the obtained cured molded article, An unsaturated urethane having a specific structure in which a polymerizable group composed of an acryloyl group and a methacryloyl group and a hydrophobic group containing a long-chain aliphatic hydrocarbon residue are introduced in a predetermined amount as an unsaturated urethane, and a predetermined ratio thereof is used together therewith. It was found that it is correct and suitable to use a (meth) acrylic acid ester.

【0006】すなわち本発明は、下記の式1で示される
不飽和ウレタン及び下記の式2で示される不飽和ウレタ
ンから選ばれる1種又は2種以上の不飽和ウレタンと、
該不飽和ウレタンと共重合可能な(メタ)アクリル酸エ
ステルと、光重合開始剤とから成り、且つ該不飽和ウレ
タン/該(メタ)アクリル酸エステル=10/90〜9
0/10(重量比)の割合から成ることを特徴とする光
重合性組成物に係る。
That is, the present invention comprises one or more unsaturated urethanes selected from unsaturated urethanes represented by the following formula 1 and unsaturated urethanes represented by the following formula 2.
It is composed of a (meth) acrylic acid ester copolymerizable with the unsaturated urethane and a photopolymerization initiator, and the unsaturated urethane / the (meth) acrylic acid ester = 10/90 to 9
The present invention relates to a photopolymerizable composition characterized by comprising a ratio of 0/10 (weight ratio).

【0007】[0007]

【式1】 [Formula 1]

【0008】[0008]

【式2】 [Formula 2]

【0009】[式1及び式2において、 X1,X2:3又は4価のポリオールから水酸基を除いた
残基 Y:ジイソシアネートからイソシアネート基を除いた残
基 R1,R4:同時に同一にはならないH又はCH32,R6:炭素数5〜21の脂肪族炭化水素基 R3:炭素数2〜4のアルキレン基 R5,R8:同時に同一にはならないH又はCH37:炭素数2〜6のアルキレン基又はアルキレン基の
炭素数が2又は3のポリアルキレングリコール残基 p,q,r:1又は2であって、且つp+q+r=3又は
4を満足するもの s,t,u:1又は2であって、且つs+t+u=3又は
4を満足するもの]
[In the formulas 1 and 2, X 1 and X 2 are residues obtained by removing a hydroxyl group from a tri- or tetravalent polyol Y: Residues obtained by removing an isocyanate group from a diisocyanate R 1 and R 4 are the same at the same time. H or CH 3 R 2, R 6 should not: aliphatic 5 to 21 carbon atoms hydrocarbon group R 3: an alkylene group R 5 from 2 to 4 carbon atoms, R 8: not the same at the same time H or CH 3 R 7 : an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms or a polyalkylene glycol residue having 2 or 3 carbon atoms in the alkylene group, p, q, r: 1 or 2, and satisfying p + q + r = 3 or 4 s , t, u: 1 or 2 and satisfy s + t + u = 3 or 4]

【0010】式1で示される不飽和ウレタンには、1)
3又は4価のポリオールとメタクリル酸と長鎖脂肪酸と
から誘導されるポリオールのメタクリル酸・長鎖脂肪酸
混合部分エステルとアクリロイルオキシアルキルイソシ
アネートとを反応させて得られるウレタン化物、2)3
又は4価のポリオールとアクリル酸と長鎖脂肪酸とから
誘導されるポリオールのアクリル酸・長鎖脂肪酸混合部
分エステルとメタクリロイルオキシアルキルイソシアネ
ートとを反応させて得られるウレタン化物が包含され
る。
For the unsaturated urethane represented by the formula 1, 1)
Urethane compounds obtained by reacting a methacrylic acid / long-chain fatty acid mixed partial ester of a polyol derived from a tri- or tetravalent polyol, methacrylic acid, and a long-chain fatty acid with acryloyloxyalkyl isocyanate, 2) 3
Alternatively, a urethane compound obtained by reacting an acrylic acid / long-chain fatty acid mixed partial ester of a polyol derived from a tetravalent polyol, acrylic acid, and a long-chain fatty acid with methacryloyloxyalkyl isocyanate is included.

【0011】ポリオールのメタクリル酸・長鎖脂肪酸混
合部分エステル及びポリオールのアクリル酸・長鎖脂肪
酸混合部分エステルをポリオールの(メタ)アクリル酸
・長鎖脂肪酸混合部分エステルと総称すると、該ポリオ
ールの(メタ)アクリル酸・長鎖脂肪酸混合部分エステ
ルを誘導するのに用いる3又は4価のポリオールとして
は、1)グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチ
ロールプロパン等の3価のアルコール、2)ペンタエリ
スリトール等の4価のアルコール、3)これら3価又は
4価のアルコールにエチレンオキサイド、プロピレンオ
キサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイ
ドを付加したポリエーテルポリオール、4)これら3価
又は4価のアルコールにカプロラクトン、ブチロラクト
ン等の脂肪族ラクトンを付加したポリエステルポリオー
ル等が挙げられる。
Methacrylic acid / long-chain fatty acid mixed partial ester of polyol and acrylic acid / long-chain fatty acid mixed partial ester of polyol are collectively referred to as (meth) acrylic acid / long-chain fatty acid mixed partial ester of polyol. ) As a tri- or tetravalent polyol used for deriving a mixed partial ester of acrylic acid / long-chain fatty acid, 1) trivalent alcohols such as glycerin, trimethylolethane and trimethylolpropane, and 2) pentaerythritol such as 4 Polyhydric alcohols, 3) polyether polyols obtained by adding alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide and butylene oxide to these trihydric or tetrahydric alcohols, and 4) these trihydric or tetrahydric alcohols such as caprolactone and butyrolactone. Aliphatic rac Polyester polyols obtained by adding the emissions and the like.

【0012】ポリオールの(メタ)アクリル酸・長鎖脂
肪酸混合部分エステルを誘導するのに用いる長鎖脂肪酸
は炭素数6〜22の、直鎖若しくは分枝鎖を有する飽和
脂肪酸又は不飽和脂肪酸である。かかる長鎖脂肪酸とし
ては、1)ヘキサン酸、オクタン酸、ドデカン酸、ステ
アリン酸等の直鎖状飽和脂肪酸、2)イソオクタン酸、
イソパルミチン酸、イソステアリン酸等の分枝状飽和脂
肪酸、3)オレイン酸、エライジン酸等の不飽和脂肪
酸、及びこれらの混合物が挙げられる。
The long-chain fatty acid used for deriving the (meth) acrylic acid / long-chain fatty acid mixed partial ester of polyol is a saturated or unsaturated fatty acid having 6 to 22 carbon atoms and having a straight chain or a branched chain. . Examples of such long-chain fatty acids include 1) linear saturated fatty acids such as hexanoic acid, octanoic acid, dodecanoic acid and stearic acid, 2) isooctanoic acid,
Examples include branched saturated fatty acids such as isopalmitic acid and isostearic acid, 3) unsaturated fatty acids such as oleic acid and elaidic acid, and mixtures thereof.

【0013】ポリオールの(メタ)アクリル酸・長鎖脂
肪酸混合部分エステルの合成方法としては、ポリオール
と(メタ)アクリル酸と長鎖脂肪酸との直接エステル化
反応、長鎖脂肪酸グリシジルエステルと(メタ)アクリ
ル酸との開環付加反応、グリシジル(メタ)アクリレー
トと長鎖脂肪酸との開環付加反応等が挙げられ、本発明
はかかる合成方法を特に限定するものではないが、いず
れの合成方法においても、ポリオール1モルに対して遊
離の水酸基が少なくとも1個残るように(メタ)アクリ
ル酸と長鎖脂肪酸との結合モル比が決定される。
As a method for synthesizing a mixed partial ester of (meth) acrylic acid / long-chain fatty acid of polyol, direct esterification reaction of polyol, (meth) acrylic acid and long-chain fatty acid, long-chain fatty acid glycidyl ester and (meth) Examples of the ring-opening addition reaction with acrylic acid, the ring-opening addition reaction with glycidyl (meth) acrylate and a long-chain fatty acid and the like, the present invention is not particularly limited to such a synthetic method, in any of the synthetic method The binding molar ratio of (meth) acrylic acid and long-chain fatty acid is determined so that at least one free hydroxyl group remains for 1 mol of the polyol.

【0014】かくして合成されるポリオールの(メタ)
アクリル酸・長鎖脂肪酸混合部分エステルとしては、
1)グリセリンモノメタクリレート・モノイソパルミテ
ート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート・モ
ノラウレート、5−メチル−1,2,4−ヘプタントリ
オールモノメタクリレート・モノオレート等の、3価の
アルコールの混合部分エステル、2)ペンタエリスリト
ールモノメタクリレート・モノオレート、ペンタエリス
リトールジアクリレート・モノ2−エチルヘキソエー
ト、ペンタエリスリトールモノメタクリレート・ジラウ
レート等の、4価のアルコールの混合部分エステル、
3)トリメチロールプロパンモノ(2−ヒドロキシエチ
ル)エーテルモノメタクリレート・モノイソノナノエー
ト、ポリエトキシル化トリメチロールプロパンモノアク
リレート・モノオクタノエート、ε−カプロラクトンを
開環付加したペンタエリスリトールモノメタクリレート
・ジデカノエート等の、ポリエーテルポリオール若しく
はポリエステルポリオールの混合部分エステルが挙げら
れる。これらのうちでは、長鎖脂肪酸グリシジルエステ
ルと(メタ)アクリル酸との開環付加反応又はグリシジ
ル(メタ)アクリレートと長鎖脂肪酸との開環付加反応
等によって得られるグリセリンモノ(メタ)アクリル酸
・モノ長鎖脂肪酸混合部分エステルが有利に使用でき
る。
The (meth) polyol thus synthesized
As a mixed partial ester of acrylic acid / long-chain fatty acid,
1) Mixed partial ester of trihydric alcohol such as glycerin monomethacrylate / monoisopalmitate, trimethylolpropane monomethacrylate / monolaurate, 5-methyl-1,2,4-heptanetriol monomethacrylate / monooleate, 2 ) Pentaerythritol monomethacrylate monooleate, pentaerythritol diacrylate mono-2-ethylhexoate, pentaerythritol monomethacrylate dilaurate and other mixed partial esters of tetravalent alcohols,
3) Trimethylolpropane mono (2-hydroxyethyl) ether monomethacrylate / monoisononanoate, polyethoxylated trimethylolpropane monoacrylate / monooctanoate, pentaerythritol monomethacrylate / didecanoate with ring-opening addition of ε-caprolactone, etc. Mixed partial ester of polyether polyol or polyester polyol. Among these, glycerin mono (meth) acrylic acid obtained by a ring-opening addition reaction of a long-chain fatty acid glycidyl ester with (meth) acrylic acid or a ring-opening addition reaction of a glycidyl (meth) acrylate with a long-chain fatty acid Mono-long-chain fatty acid mixed partial esters can be advantageously used.

【0015】ポリオールの(メタ)アクリル酸・長鎖脂
肪酸混合部分エステルと反応させる(メタ)アクリロイ
ルオキシアルキルイソシアネートはアルキル基の炭素数
が2〜4の(メタ)アクリロイルオキシアルキルイソシ
アネートである。かかる(メタ)アクリロイルオキシア
ルキルイソシアネートとしては、アクリロイルオキシエ
チルイソシアネート、アクリロイルオキシ−2−メチル
−エチルイソシアネート、メタクリロイルオキシエチル
イソシアネート、メタクリロイルオキシ−2−メチル−
エチルイソシアネート等が挙げられるが、これらのうち
ではメタクリロイルオキシエチルイソシアネート及びア
クリロイルオキシエチルイソシアネートが有利に使用で
きる。
The (meth) acryloyloxyalkyl isocyanate to be reacted with the (meth) acrylic acid / long-chain fatty acid mixed partial ester of polyol is a (meth) acryloyloxyalkyl isocyanate having an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms. As such (meth) acryloyloxyalkyl isocyanate, acryloyloxyethyl isocyanate, acryloyloxy-2-methyl-ethyl isocyanate, methacryloyloxyethyl isocyanate, methacryloyloxy-2-methyl-
Examples thereof include ethyl isocyanate, and of these, methacryloyloxyethyl isocyanate and acryloyloxyethyl isocyanate can be advantageously used.

【0016】式2で示される不飽和ウレタンには、1)
前述したポリオールのアクリル酸・長鎖脂肪酸混合部分
エステルと、ジイソシアネート1モル及びジオールモノ
メタクリレート1モルをウレタン形成させた不飽和ウレ
タンモノイソシアネートとを反応させて得られるウレタ
ン化物、2)前述したポリオールのメタクリル酸・長鎖
脂肪酸混合部分エステルと、ジイソシアネート1モル及
びジオールモノアクリレート1モルをウレタン形成させ
た不飽和ウレタンモノイソシアネートとを反応させて得
られるウレタン化物が包含される。
For the unsaturated urethane represented by the formula 2, 1)
A urethane compound obtained by reacting the above-mentioned partial ester of acrylic acid / long-chain fatty acid mixed polyol with an unsaturated urethane monoisocyanate in which 1 mol of diisocyanate and 1 mol of diol monomethacrylate are urethane-formed, 2) the above-mentioned polyol A urethane compound obtained by reacting a mixed partial ester of methacrylic acid / long-chain fatty acid with 1 mol of diisocyanate and 1 mol of diol monoacrylate to form an urethane-unsaturated urethane monoisocyanate is included.

【0017】不飽和ウレタンモノイソシアネートを得る
のに用いるジオールモノメタクリレート及びジオールモ
ノアクリレートをジオールモノ(メタ)アクリレートと
総称すると、該ジオールモノ(メタ)アクリレートとし
ては、1)2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレー
ト、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒ
ドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサ
ンジオールモノ(メタ)アクリレート等のアルカンジオ
ールモノ(メタ)アクリレート、2)ジエチレングリコ
ールモノ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコ
ールモノ(メタ)アクリレート等のアルキレン基の炭素
数が2又は3のポリアルキレングリコールモノ(メタ)
アクリレートが挙げられる。これらのうちで、アルカン
ジオールモノ(メタ)アクリレートとしては2−ヒドロ
キシエチル(メタ)アクリレートが好ましく、またポリ
アルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとして
はオキシアルキレン基の縮合数が5以下のものが好まし
い。
The diol monomethacrylate and diol monoacrylate used for obtaining the unsaturated urethane monoisocyanate are collectively referred to as diol mono (meth) acrylate. The diol mono (meth) acrylate is 1) 2-hydroxyethyl (meth). Alkanediol mono (meth) acrylates such as acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 1,6-hexanediol mono (meth) acrylate, 2) diethylene glycol mono (meth) acrylate, tripropylene Polyalkylene glycol mono (meth) having 2 or 3 carbon atoms in alkylene group such as glycol mono (meth) acrylate
An acrylate is mentioned. Among these, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate is preferable as the alkanediol mono (meth) acrylate, and one having an oxyalkylene group condensation number of 5 or less is preferable as the polyalkylene glycol mono (meth) acrylate.

【0018】不飽和ウレタンモノイソシアネートを得る
のに用いるジイソシアネートとしては、1)各種のトリ
レンジイソシアネート、メチレン−ビス−(4−フェニ
ルイソシアネート)等の芳香族ジイソシアネート、2)
ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレン−ビス−
(4−シクロヘキシルイソシアネート)等の脂肪族又は
脂環族ジイソシアネート、3)4−イソシアナトメチル
−1−イソシアナト−1−メチル−シクロヘキサン、5
−イソシアナトメチル−1−イソシアナト−1,1−ジ
メチル−5−メチル−シクロヘキサン(イソホロンジイ
ソシアネート)等の脂肪族・脂環族ジイソシアネートが
挙げられる。これらのうちでは、分子中に立体障害性の
置換基の影響を受けるイソシアネート基とその影響を受
けないイソシアネート基とを併有するジイソシアネー
ト、分子中に脂肪族炭化水素基に直結したイソシアネー
ト基と芳香族炭化水素基に直結したイソシアネート基と
を併有するジイソシアネートが好ましい。かかるジイソ
シアネートとしては、2,4−トリレンジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート、4−イソシアナトメ
チル−1−イソシアナト−1−メチル−シクロヘキサン
等が挙げられる。
The diisocyanates used to obtain unsaturated urethane monoisocyanates include 1) various tolylene diisocyanates, aromatic diisocyanates such as methylene-bis- (4-phenylisocyanate), and 2).
Hexamethylene diisocyanate, methylene-bis-
Aliphatic or alicyclic diisocyanate such as (4-cyclohexyl isocyanate), 3) 4-isocyanatomethyl-1-isocyanato-1-methyl-cyclohexane, 5
-Isocyanatomethyl-1-isocyanato-1,1-dimethyl-5-methyl-cyclohexane (isophorone diisocyanate) and other aliphatic / alicyclic diisocyanates may be mentioned. Among these, a diisocyanate having both an isocyanate group affected by a sterically hindering substituent and an isocyanate group not affected in the molecule, an isocyanate group directly bonded to an aliphatic hydrocarbon group in the molecule and an aromatic group A diisocyanate having both an isocyanate group directly bonded to a hydrocarbon group is preferable. Examples of the diisocyanate include 2,4-tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4-isocyanatomethyl-1-isocyanato-1-methyl-cyclohexane and the like.

【0019】本発明は不飽和ウレタンの合成方法を特に
制限するものではなく、その合成には公知の方法、例え
ば特開平4−53809に記載されているような方法が
適用できる。
The present invention does not particularly limit the method for synthesizing unsaturated urethane, and a known method, for example, the method described in JP-A-4-53809 can be applied to the synthesis.

【0020】本発明は光重合反応性及び得られる硬化造
形物の熱的物性を向上することができる光重合性組成物
を提供するものである。そのために本発明では、重合性
基としてアクリロイル基とメタクリロイル基とを併有す
る不飽和ウレタンを用いる。かかる2種の異なる重合性
基を有することが光重合反応性及び得られる硬化造形物
の熱的物性を向上する上で極めて有効なのである。光重
合反応性及び熱的物性の向上には、不飽和ウレタン1分
子中に含まれる該重合性基の数と該重合性基1個当りの
不飽和ウレタンの分子量との関係も影響する。実用上好
適な光重合反応性及び熱的物性を得る上で好ましい不飽
和ウレタンは重合性基1個当りの分子量が150〜45
0のもの、更に好ましい不飽和ウレタンは該重合性基1
個当りの分子量が200〜400のものである。
The present invention provides a photopolymerizable composition capable of improving the photopolymerization reactivity and the thermal physical properties of the obtained cured shaped article. Therefore, in the present invention, unsaturated urethane having both an acryloyl group and a methacryloyl group as a polymerizable group is used. Having two different kinds of polymerizable groups is extremely effective in improving the photopolymerization reactivity and the thermal physical properties of the obtained cured shaped article. The relationship between the number of the polymerizable groups contained in one molecule of the unsaturated urethane and the molecular weight of the unsaturated urethane per one polymerizable group also affects the improvement of the photopolymerization reactivity and the thermal physical properties. Unsaturated urethanes preferable for obtaining practically suitable photopolymerization reactivity and thermal properties have a molecular weight of 150 to 45 per polymerizable group.
0, more preferred unsaturated urethane is the polymerizable group 1
The molecular weight per unit is 200 to 400.

【0021】また本発明は光重合反応における反応収縮
を低減することができる光重合性組成物を提供するもの
である。そのために本発明では、不飽和ウレタンの分子
中に炭素数5〜21の長鎖脂肪族炭化水素基を導入する
のである。長鎖脂肪族炭化水素基としては、炭素数7〜
17のアルキル基、炭素数16〜19のアルケニル基が
好ましい。導入する長鎖脂肪族炭化水素基の数は、3価
のポリオールを原料として用いた不飽和ウレタンの場合
に1個であり、4価のポリオールを原料として用いた不
飽和ウレタンの場合に1個又は2個であるが、不飽和ウ
レタン1分子中に占める長鎖脂肪族炭化水素基の割合を
10〜45重量%とするのが好ましく、15〜40重量
%とするのが更に好ましい。
The present invention also provides a photopolymerizable composition capable of reducing the reaction shrinkage in the photopolymerization reaction. Therefore, in the present invention, a long-chain aliphatic hydrocarbon group having 5 to 21 carbon atoms is introduced into the molecule of unsaturated urethane. The long-chain aliphatic hydrocarbon group has 7 to 7 carbon atoms.
An alkyl group having 17 and an alkenyl group having 16 to 19 carbon atoms are preferable. The number of long-chain aliphatic hydrocarbon groups to be introduced is one in the case of unsaturated urethane using a trivalent polyol as a raw material, and one in the case of unsaturated urethane using a tetravalent polyol as a raw material. Alternatively, the number of long-chain aliphatic hydrocarbon groups in one molecule of unsaturated urethane is preferably 10 to 45% by weight, and more preferably 15 to 40% by weight.

【0022】式1や式2で示される不飽和ウレタンと併
用する(メタ)アクリル酸エステルとしては、1)アク
リル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアク
リル酸アルキル、2)メタクリル酸メチル、メタクリル
酸エチル、メタクリル酸イソブチル等のメタクリル酸ア
ルキル、3)エチレングリコールジアクリレート、1,
4−ブタンジオールジアクリレート等の、2価アルコー
ルのジアクリレート、4)1,2−プロピレングリコー
ルジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタ
クリレート等の、2価アルコールのジメタクリレート、
5)グリセリントリアクリレート、トリメチロールプロ
パントリアクリレート等の、3価アルコールのトリアク
リレート、6)グリセリントリメタクリレート、トリメ
チロールエタントリメタクリレート等の、3価アルコー
ルのトリメタクリレート、7)トリメチロールプロパン
ジアクリレート・モノメタクリレート、グリセリンモノ
アクリレート・ジメタクリレート等の、3価アルコール
の混合(メタ)アクリレート、8)ペンタエリスリトー
ルテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメ
タクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート・
ジメタクリレート等の、4価アルコールのテトラエステ
ル、9)前記した2〜4価アルコールにエチレンオキサ
イド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等の
アルキレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオー
ルとアクリル酸、メタクリル酸、これらの混合酸とから
得られる、ポリエーテルポリオールのエステル、10)
前記した2〜4価アルコールにカプロラクトン、ブチロ
ラクトン等の脂肪族ラクトンを付加したポリエステルポ
リオールとアクリル酸、メタクリル酸、これらの混合酸
とから得られる、ポリエステルポリオールのエステル等
が挙げられる。
Examples of the (meth) acrylic acid ester used in combination with the unsaturated urethane represented by the formula 1 or formula 2 are: 1) butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and other alkyl acrylates, 2) methyl methacrylate, methacryl Ethyl methacrylate, alkyl methacrylate such as isobutyl methacrylate, 3) ethylene glycol diacrylate, 1,
Dihydric alcohol diacrylate such as 4-butanediol diacrylate, 4) dihydric alcohol dimethacrylate such as 1,2-propylene glycol dimethacrylate and 1,6-hexanediol dimethacrylate,
5) Trihydric alcohol triacrylates such as glycerin triacrylate and trimethylolpropane triacrylate; 6) Trihydric alcohol trimethacrylates such as glycerin trimethacrylate and trimethylolethane trimethacrylate; 7) Trimethylolpropane diacrylate. Mixed (meth) acrylates of trihydric alcohols such as monomethacrylate and glycerin monoacrylate / dimethacrylate, 8) pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, pentaerythritol diacrylate
Tetraester of tetrahydric alcohol such as dimethacrylate, 9) Polyether polyol obtained by adding alkylene oxide such as ethylene oxide, propylene oxide or butylene oxide to the above-mentioned dihydric or tetrahydric alcohol, acrylic acid, methacrylic acid, or a mixture thereof. Esters of polyether polyols obtained from acids, 10)
Examples thereof include esters of polyester polyols obtained from polyester polyols obtained by adding aliphatic lactones such as caprolactone and butyrolactone to the above-mentioned dihydric to tetrahydric alcohols, acrylic acid, methacrylic acid, and mixed acids thereof.

【0023】以上例示したような(メタ)アクリル酸エ
ステルとしては、アクリル酸エステルとメタクリル酸エ
ステルとの混合物を用いるのが好ましく、ポリオールと
アクリル酸及びメタクリル酸とから得られる混合不飽和
酸エステルを用いるのが更に好ましい。この場合、アク
リル基とメタクリル基の比率は、混合物及び混合不飽和
酸エステルの双方において、アクリル基/メタクリル基
=9/1〜1/9(モル比)となるようにするのが好ま
しく、8/2〜5/5(モル比)となるようにするのが
更に好ましい。
As the (meth) acrylic acid ester as exemplified above, it is preferable to use a mixture of an acrylic acid ester and a methacrylic acid ester, and a mixed unsaturated acid ester obtained from a polyol and acrylic acid and methacrylic acid is used. It is more preferable to use. In this case, the ratio of acrylic group and methacrylic group is preferably acrylic group / methacrylic group = 9/1 to 1/9 (molar ratio) in both the mixture and the mixed unsaturated acid ester. / 2 to 5/5 (molar ratio) is more preferable.

【0024】本発明の光重合性組成物において、不飽和
ウレタンと、該不飽和ウレタンと共重合可能な(メタ)
アクリル酸エステルとの割合は、該不飽和ウレタン/該
(メタ)アクリル酸エステル=10/90〜90/10
(重量比)であり、好ましくは30/70〜70/30
(重量比)である。双方の割合が10/90(重量比)
未満では光重合反応させて得られる硬化造形物の物性が
劣り、逆に90/10(重量比)を超えると光重合性組
成物の粘度が高くなり過ぎて光造形操作が困難になる。
In the photopolymerizable composition of the present invention, an unsaturated urethane can be copolymerized with the unsaturated urethane (meth).
The ratio of the acrylic ester is the unsaturated urethane / the (meth) acrylic ester = 10/90 to 90/10.
(Weight ratio), preferably 30/70 to 70/30
(Weight ratio). Both ratio is 10/90 (weight ratio)
If it is less than 90%, the physical properties of the cured shaped product obtained by the photopolymerization reaction are inferior. On the contrary, if it exceeds 90/10 (weight ratio), the viscosity of the photopolymerizable composition becomes too high, and the optical shaping operation becomes difficult.

【0025】本発明の光重合性組成物は不飽和ウレタ
ン、(メタ)アクリル酸エステル及び光重合開始剤から
成るものである。本発明は用いる光重合開始剤の種類を
特に限定するものではないが、かかる光重合開始剤とし
ては、1)ベンゾイン、α−メチルベンゾイン、アント
ラキノン、クロルアントラキノン、アセトフェノン等の
カルボニル化合物、2)ジフェニルスルフィド、ジフェ
ニルジスルフィド、ジチオカーバメート等のイオウ化合
物、3)α−クロルメチルナフタレン、アントラセン等
の多環芳香族化合物、等が挙げられる。光重合性組成物
中におけるこれらの光重合開始剤の含有量は、不飽和ウ
レタン及び(メタ)アクリル酸エステルの合計量100
重量部に対し、通常0.1〜10重量部となるように
し、好ましくは1〜5重量部となるようにする。光重合
開始剤と共に、n−ブチルアミン、トリエタノールアミ
ン、N,N−ジメチルアミノベンゼンスルホン酸ジアリ
ルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレー
ト等の光増感剤を用いることができる。
The photopolymerizable composition of the present invention comprises an unsaturated urethane, a (meth) acrylic acid ester and a photopolymerization initiator. The present invention does not limit the kind of the photopolymerization initiator to be used, but examples of the photopolymerization initiator include 1) carbonyl compounds such as benzoin, α-methylbenzoin, anthraquinone, chloroanthraquinone and acetophenone, and 2) diphenyl. Examples thereof include sulfur compounds such as sulfides, diphenyl disulfides and dithiocarbamates, and 3) polycyclic aromatic compounds such as α-chloromethylnaphthalene and anthracene. The content of these photopolymerization initiators in the photopolymerizable composition is such that the total amount of unsaturated urethane and (meth) acrylic acid ester is 100.
It is usually 0.1 to 10 parts by weight, preferably 1 to 5 parts by weight with respect to parts by weight. A photosensitizer such as n-butylamine, triethanolamine, N, N-dimethylaminobenzenesulfonic acid diallylamide, or N, N-dimethylaminoethyl methacrylate can be used together with the photopolymerization initiator.

【0026】本発明の光重合性組成物は、不飽和ウレタ
ン、(メタ)アクリル酸エステル及び光重合開始剤から
成るが、これを光重合させる際の硬化にともなう反応収
縮を更に低減する目的で、これらに加えて、平均粒子径
0.1〜50μmの固体微粒子及び平均繊維長1〜70
μmの無機繊維ウイスカーから選ばれるフィラーを含有
することができる。フィラーとして固体微粒子を用いる
場合は、その平均粒子径が1μm以下のものが好まし
く、0.3μm以下のものが更に好ましい。かかるフィ
ラーとしては、1)シリカ、アルミナ、クレイ、炭酸カ
ルシウム等の無機微粒子、2)アルミニウム、鉄等の金
属微粒子、3)ポリアミド、塩化ビニル、酢酸ビニル、
スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリメチルメタ
クリレート等の有機高分子微粒子、4)ポリメチルシル
セスキオキサン、ポリシロキサン−ポリビニルグラフト
重合体等のポリオルガノシロキサン微粒子等の固体微粒
子、5)チタン酸カリウム繊維、硫酸マグネシウム繊
維、炭素繊維等の無機繊維ウイスカー等がある。これら
のフィラーを含有させる場合、不飽和ウレタン及び(メ
タ)アクリル酸エステルの合計量100重量部に対し、
通常300重量部以下となるようにし、好ましくは1〜
100重量部となるようにする。これらのフィラーは1
種又は2種以上を混合して用いることができる。
The photopolymerizable composition of the present invention comprises an unsaturated urethane, a (meth) acrylic acid ester and a photopolymerization initiator. For the purpose of further reducing the reaction shrinkage due to curing during photopolymerization of the same. In addition to these, solid fine particles having an average particle diameter of 0.1 to 50 μm and an average fiber length of 1 to 70
A filler selected from inorganic fiber whiskers having a diameter of μm can be contained. When solid fine particles are used as the filler, those having an average particle diameter of 1 μm or less are preferable, and those having an average particle diameter of 0.3 μm or less are more preferable. Examples of the filler include 1) inorganic particles such as silica, alumina, clay and calcium carbonate, 2) metal particles such as aluminum and iron, 3) polyamide, vinyl chloride and vinyl acetate,
Styrene-divinylbenzene copolymer, organic polymer fine particles such as polymethylmethacrylate, 4) Solid fine particles such as polyorganosiloxane fine particles such as polymethylsilsesquioxane and polysiloxane-polyvinyl graft polymer, 5) Potassium titanate There are inorganic fiber whiskers such as fibers, magnesium sulfate fibers, and carbon fibers. When these fillers are contained, the total amount of unsaturated urethane and (meth) acrylic acid ester is 100 parts by weight,
It is usually 300 parts by weight or less, preferably 1 to
It should be 100 parts by weight. 1 of these fillers
One kind or a mixture of two or more kinds can be used.

【0027】本発明は本発明の光重合性組成物を適用す
る光学的立体造形法を特に制限するものではない。光学
的立体造形法としては各種の方法が知られており(特開
昭56−144478、特開昭60−247515、特
開平1−204915、特開平3−41126等)、こ
れには例えば、最初に硬化層を形成した後、該硬化層の
上に未硬化の組成物を供給し、これにエネルギー線を照
射して次の硬化層を形成する操作を繰返して行ない、所
望の硬化造形物を形成し、必要に応じて更にポストキュ
アする方法がある。用いるエネルギー線としては、可視
光線、紫外線、電子線等があるが、紫外線が好ましい。
The present invention does not particularly limit the optical stereolithography method to which the photopolymerizable composition of the present invention is applied. Various methods are known as optical three-dimensional modeling methods (Japanese Patent Laid-Open No. 56-144478, Japanese Patent Laid-Open No. 60-247515, Japanese Patent Laid-Open No. 1-204915, Japanese Patent Laid-Open No. 3-41126, etc.). After forming a cured layer on, the uncured composition is supplied onto the cured layer, and the operation of irradiating this with an energy ray to form the next cured layer is repeated to obtain a desired cured molded article. There is a method of forming and further post-curing if necessary. Examples of energy rays used include visible rays, ultraviolet rays, and electron rays, and ultraviolet rays are preferable.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

試験区分1(予備合成) 以下に示す予備合成例1〜4を行なった。尚、各予備合
成例において、部は重量部である。 ・予備合成例1 オクタン酸144部(1.0モル)及び触媒としてトリ
エチルアミン2部を反応容器にとり、70℃で保持して
撹拌し、更にグリシジルメタクリレート142部(1.
0モル)を30分かけて滴下した。その後、反応系を7
0℃で5時間保持して合成を終了した。反応物について
オキシラン酸素含有量を定量したが、殆ど検出されなか
った。ここで得た生成物は286部のグリセリンモノメ
タクリレート・モノオクタノエートであり、酸価0.
7、水酸基価198、ケン化価390であった。
Test Category 1 (Preliminary Synthesis) Preliminary Synthesis Examples 1 to 4 shown below were performed. In each preliminary synthesis example, parts are parts by weight. Preliminary Synthesis Example 1 144 parts (1.0 mol) of octanoic acid and 2 parts of triethylamine as a catalyst were placed in a reaction vessel, kept at 70 ° C. and stirred, and 142 parts of glycidyl methacrylate (1.
(0 mol) was added dropwise over 30 minutes. Then, set the reaction system to 7
The synthesis was completed by holding at 0 ° C for 5 hours. The oxirane oxygen content of the reaction product was quantified, but was hardly detected. The product obtained here is 286 parts of glycerin monomethacrylate monooctanoate with an acid number of 0.
7, the hydroxyl value was 198, and the saponification value was 390.

【0029】・予備合成例2 ラウリン酸200部(1.0モル)、トリエチルアミン
3部及びグリシジルアクリレート128部(1.0モ
ル)を用い、予備合成例1と同様に操作した。ここで得
た生成物は328部のグリセリンモノアクリレート・モ
ノラウレートであり、酸価0.9、水酸基価172、ケ
ン化価343であった。
Preliminary Synthesis Example 2 The same procedure as in Preliminary Synthesis Example 1 was carried out using 200 parts (1.0 mol) of lauric acid, 3 parts of triethylamine and 128 parts (1.0 mol) of glycidyl acrylate. The product obtained here was 328 parts of glycerin monoacrylate monolaurate, and had an acid value of 0.9, a hydroxyl value of 172, and a saponification value of 343.

【0030】・予備合成例3 グリセリンジアクリレート200部(1.0モル)及び
触媒として三フッ化ホウ素エーテル錯体3部を反応容器
にとり、70℃で保持して撹拌し、更にグリシジルオレ
エート338部(1.0モル)を30分かけて滴下し
た。その後、反応系を70℃で5時間保持して合成を終
了した。反応物についてオキシラン酸素を定量したが、
殆ど検出されなかった。ここで得た生成物は537部の
ジグリセリンジアクリレート・モノオレートであり、酸
価0.2、水酸基価105、ケン化価314であった。
Preliminary Synthesis Example 3 200 parts (1.0 mol) of glycerin diacrylate and 3 parts of boron trifluoride ether complex as a catalyst were placed in a reaction vessel, kept at 70 ° C. and stirred, and 338 parts of glycidyl oleate. (1.0 mol) was added dropwise over 30 minutes. Then, the reaction system was kept at 70 ° C. for 5 hours to complete the synthesis. The oxirane oxygen was quantified for the reactants,
Almost not detected. The product obtained here was 537 parts of diglycerin diacrylate monooleate, and had an acid value of 0.2, a hydroxyl value of 105, and a saponification value of 314.

【0031】・予備合成例4 2−ヒドロキシエチルアクリレート58部(0.5モ
ル)、乾燥トルエン150部及び触媒としてテトラブチ
ルチタネート0.2部を反応容器にとり、80℃で保持
して撹拌し、更にε−カプロラクトン442部(3.9
モル)を30分かけて滴下した。その後、反応系を10
0℃で1時間保持して合成を終了した。反応系からトル
エンを減圧下に留去し、495部の2−ヒドロキシエチ
ルアクリレートのε−カプロラクトン付加物を得た。
Preliminary Synthesis Example 4 58 parts (0.5 mol) of 2-hydroxyethyl acrylate, 150 parts of dry toluene and 0.2 part of tetrabutyl titanate as a catalyst were placed in a reaction vessel, kept at 80 ° C. and stirred, Furthermore, 442 parts of ε-caprolactone (3.9
Mol) was added dropwise over 30 minutes. Then, the reaction system was changed to 10
The synthesis was completed by holding at 0 ° C. for 1 hour. Toluene was distilled off from the reaction system under reduced pressure to obtain 495 parts of 2-hydroxyethyl acrylate ε-caprolactone adduct.

【0032】試験区分2(不飽和ウレタンの合成及びモ
ノマー溶液の調製) 以下に示す不飽和ウレタンの合成及びモノマー溶液の調
製を行なった。合成に使用した原料の種類及び使用量等
を表1にまとめて示し、また得られた不飽和ウレタンの
内容を表2にまとめて示した。尚、各不飽和ウレタンの
合成及びモノマー溶液の調製において、部は重量部、ま
た%は重量%である。 ・不飽和ウレタンA−1の合成及びモノマー溶液a−1
の調製 予備合成例1で得たグリセリンモノメタクリレート・モ
ノオクタノエート143部(0.5モル)、ポリエチレ
ングリコール(分子量200)ジアクリレート214部
及びジ−n−ブチル錫ジラウレート0.5部を反応容器
にとり、50℃で保持して撹拌し、更にアクリロイルオ
キシエチルイソシアネート71部(0.5モル)を30
分かけて滴下した。この際に反応熱がでるが、反応温度
を50〜60℃に保った。その後、60℃で1時間保持
して合成を終了した。不飽和ウレタンA−1を50%、
ポリエチレングリコール(分子量200)ジアクリレー
トを50%含むモノマー溶液a−1を得た。
Test Category 2 (Synthesis of Unsaturated Urethane and Preparation of Monomer Solution) The following synthesis of unsaturated urethane and preparation of a monomer solution were carried out. The types and amounts of the raw materials used in the synthesis are summarized in Table 1, and the contents of the unsaturated urethane obtained are summarized in Table 2. In the synthesis of each unsaturated urethane and the preparation of the monomer solution, parts are parts by weight and% is% by weight. -Synthesis of unsaturated urethane A-1 and monomer solution a-1
143 parts (0.5 mol) of glycerin monomethacrylate monooctanoate obtained in Preparative Synthesis Example 1, 214 parts of polyethylene glycol (molecular weight 200) diacrylate and 0.5 part of di-n-butyltin dilaurate were reacted. Transfer to a container, hold at 50 ° C and stir, and further add 71 parts (0.5 mol) of acryloyloxyethyl isocyanate to 30 parts.
It dripped over minutes. At this time, the reaction heat was generated, but the reaction temperature was kept at 50 to 60 ° C. Then, the temperature was maintained at 60 ° C. for 1 hour to complete the synthesis. 50% of unsaturated urethane A-1,
A monomer solution a-1 containing 50% of polyethylene glycol (molecular weight 200) diacrylate was obtained.

【0033】・不飽和ウレタンA−2,A−3,R−
1,R−2の合成及びモノマー溶液a−2,a−3,r
−1,r−2の調製 不飽和ウレタンA−1の合成及びモノマー溶液a−1の
調製と同様にして、不飽和ウレタンA−2の合成及びモ
ノマー溶液a−2の調製、不飽和ウレタンA−3の合成
及びモノマー溶液a−3の調製、不飽和ウレタンR−1
の合成及びモノマー溶液r−1の調製、不飽和ウレタン
R−2の合成及びモノマー溶液r−2の調製を行なっ
た。
Unsaturated urethane A-2, A-3, R-
Synthesis of 1, R-2 and monomer solution a-2, a-3, r
Preparation of -1, r-2 In the same manner as in the synthesis of unsaturated urethane A-1 and the monomer solution a-1, synthesis of unsaturated urethane A-2 and the preparation of monomer solution a-2, unsaturated urethane A -3, preparation of monomer solution a-3, unsaturated urethane R-1
Was synthesized, a monomer solution r-1 was prepared, an unsaturated urethane R-2 was synthesized, and a monomer solution r-2 was prepared.

【0034】・不飽和ウレタンB−1の合成及びモノマ
ー溶液b−1の調製 イソホロンジイソシアネート111部(0.5モル)、
乾燥トルエン100部及びジ−n−ブチル錫ジラウレー
ト0.5部を反応容器にとり、50℃で保持して撹拌
し、更に2−ヒドロキシエチルアクリレート58部
(0.5モル)を30分かけて滴下した。この間、反応
温度を50〜60℃に保った。その後、50〜55℃で
反応を続け、反応物中のイソシアネート基残量が反応に
供したジイソシアネートの量から算出される理論量の1
/2となったところで反応を終了した。ここで得られた
反応物はイソホロンジイソシアネート1モルと2−ヒド
ロキシエチルアクリレート1モルとが結合した不飽和ウ
レタンモノイソシアネートである。次にこの反応物を6
0℃で保持して撹拌し、更に予備合成例1で得たグリセ
リンモノメタクリレート・モノオクタノエート143部
(0.5モル)を30分かけて滴下した。この際に反応
熱がでるが、反応温度を60〜70℃に保った。その
後、70℃で2時間保持して合成を終了した。更にトリ
エトキシル化トリメチロールプロパンジアクリレート・
モノメタクリレート368部を加えて溶解し、減圧下に
トルエンを留去して、不飽和ウレタンB−1を50%、
トリエトキシル化トリメチロールプロパンジアクリレー
ト・モノメタクリレートを50%含むモノマー溶液b−
1を得た。
Synthesis of unsaturated urethane B-1 and preparation of monomer solution b-1 111 parts (0.5 mol) of isophorone diisocyanate,
100 parts of dry toluene and 0.5 part of di-n-butyltin dilaurate were placed in a reaction vessel, kept at 50 ° C. and stirred, and 58 parts (0.5 mol) of 2-hydroxyethyl acrylate was added dropwise over 30 minutes. did. During this period, the reaction temperature was kept at 50 to 60 ° C. After that, the reaction is continued at 50 to 55 ° C., and the residual amount of isocyanate groups in the reaction product is 1 of the theoretical amount calculated from the amount of diisocyanate used for the reaction.
The reaction was terminated when it became / 2. The reaction product obtained here is an unsaturated urethane monoisocyanate in which 1 mol of isophorone diisocyanate and 1 mol of 2-hydroxyethyl acrylate are bonded. Then add 6
The mixture was kept at 0 ° C. and stirred, and 143 parts (0.5 mol) of glycerin monomethacrylate monooctanoate obtained in Preliminary Synthesis Example 1 was added dropwise over 30 minutes. At this time, reaction heat was generated, but the reaction temperature was kept at 60 to 70 ° C. Then, the temperature was maintained at 70 ° C. for 2 hours to complete the synthesis. Furthermore, triethoxylated trimethylolpropane diacrylate
368 parts of monomethacrylate were added and dissolved, and toluene was distilled off under reduced pressure to obtain 50% unsaturated urethane B-1.
Monomer solution containing 50% triethoxylated trimethylolpropane diacrylate monomethacrylate b-
Got 1.

【0035】・不飽和ウレタンB−2,B−3,R−
3,R−4の合成及びモノマー溶液b−2,b−3,r
−3,r−4の調製 不飽和ウレタンB−1の合成及びモノマー溶液b−1の
調製と同様にして、不飽和ウレタンB−2の合成及びモ
ノマー溶液b−2の調製、不飽和ウレタンB−3の合成
及びモノマー溶液b−3の調製、不飽和ウレタンR−3
の合成及びモノマー溶液r−3の調製、不飽和ウレタン
R−4の合成及びモノマー溶液r−4の調製を行なっ
た。
.Unsaturated urethane B-2, B-3, R-
3, R-4 synthesis and monomer solutions b-2, b-3, r
-3, r-4 Synthesis of unsaturated urethane B-2 and preparation of monomer solution b-2, unsaturated urethane B in the same manner as in the synthesis of unsaturated urethane B-1 and monomer solution b-1 -3, preparation of monomer solution b-3, unsaturated urethane R-3
Was prepared and the monomer solution r-3 was prepared, the unsaturated urethane R-4 was prepared, and the monomer solution r-4 was prepared.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】表1において、 上段の数値:部 下段のかっこ内の数値:モル *1:ポリエチレングリコール(分子量200)ジアク
リレート *2:トリエトキシル化トリメチロールプロパンジアク
リレート・モノメタクリレート **1:グリセリンモノメタクリレート・モノオクタノエ
ート(予備合成例1で得たもの) **2:グリセリンモノアクリレート・モノラウレート
(予備合成例2で得たもの) **3:ジグリセリンジアクリレート・モノオレート(予
備合成例3で得たもの) **4:グリセリンジメタクリレート **5:2−ヒドロキシエチルアクリレートのε−カプロ
ラクトン付加物(予備合成例4で得たもの) **6:アクリロイルオキシエチルイソシアネート **7:メタクリロイルオキシエチルイソシアネート **8:イソホロンジイソシアネート/2−ヒドロキシエ
チルアクリレート=1/1(モル比)反応物 **9:イソホロンジイソシアネート/2−ヒドロキシエ
チルメタクリレート=1/1(モル比)反応物
In Table 1, numerical values in the upper row: parts Numerical values in parentheses in the lower row: mol * 1: polyethylene glycol (molecular weight 200) diacrylate * 2: triethoxylated trimethylolpropane diacrylate / monomethacrylate ** 1: glycerin Monomethacrylate monooctanoate (obtained in Preliminary Synthesis Example 1) ** 2: glycerin monoacrylate monolaurate (obtained in Preliminary Synthesis Example 2) ** 3: diglycerin diacrylate monooleate (preliminary (Obtained in Synthesis Example 3) ** 4: glycerin dimethacrylate ** 5: ε-caprolactone adduct of 2-hydroxyethyl acrylate (obtained in Preliminary Synthesis Example 4) ** 6: acryloyloxyethyl isocyanate ** 7: Methacryloyloxyethyl isocyanate ** 8: Isophorone diisocyanate Sulfonate / 2-hydroxyethyl acrylate = 1/1 (molar ratio) reaction product ** 9: isophorone diisocyanate / 2-hydroxyethyl methacrylate = 1/1 (molar ratio) reaction product

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】表2において、 A:アクリロイル基 M:メタクリロイル基In Table 2, A: acryloyl group M: methacryloyl group

【0040】試験区分3(実施例及び比較例とその評
価) ・実施例1〜12、比較例1〜6 表1記載のモノマー溶液を用い、表3又は表4記載の組
成を有する光重合性組成物を調製した。そして該光重合
性組成物を充填した容器を装着の三次元NCテーブル及
びヘリウム・カドミウムレーザー光(波長3250オン
グストローム)制御システムで主構成された光学的立体
造形装置を用い、光重合性組成物の表面に対し垂直方向
から集束されたヘリウム・カドミウムレーザー光を照射
して、直径150mm×厚さ10mmの円板を造形した。各
光重合性組成物について、造形に要した時間を測定し
た。また造形した円板を長さ127mm×幅12.7mmに
ダイヤモンドカッターを用いて切断し、試験片を作製し
た。この試験片について、下記の方法で造形収縮率及び
熱変形温度を測定した。結果を表3又は表4に示した。
Test Category 3 (Examples and Comparative Examples and Their Evaluation) Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 6 Photopolymerizability using the monomer solutions shown in Table 1 and having the compositions shown in Table 3 or Table 4. A composition was prepared. Then, using a three-dimensional NC table equipped with a container filled with the photopolymerizable composition and an optical three-dimensional modeling apparatus mainly composed of a helium / cadmium laser light (wavelength 3250 angstrom) control system, By irradiating a helium / cadmium laser beam focused from the direction perpendicular to the surface, a disk having a diameter of 150 mm and a thickness of 10 mm was formed. The time required for modeling was measured for each photopolymerizable composition. The shaped disc was cut into a test piece having a length of 127 mm and a width of 12.7 mm using a diamond cutter. The molding shrinkage and the heat distortion temperature of this test piece were measured by the following methods. The results are shown in Table 3 or Table 4.

【0041】造形収縮率:試験片の密度(D1)及び造
形に用いた光重合性組成物の密度(D2)を測定し、下
記の式で造形収縮率を算出した。 造形収縮率(%)={(1/D2)−(1/D1)}×1
00 熱変形温度:JIS−K6919に準じて測定した。
Modeling shrinkage: The density (D 1 ) of the test piece and the density (D 2 ) of the photopolymerizable composition used for modeling were measured, and the modeling shrinkage was calculated by the following formula. Modeling shrinkage rate (%) = {(1 / D 2 ) − (1 / D 1 )} × 1
00 Heat distortion temperature: Measured according to JIS-K6919.

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】[0043]

【表4】 [Table 4]

【0044】表3及び表4において、 *3:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
(商品名イルガキュア184、チバガイギー社製) *4:平均粒子径が0.1μmのシリカヒューム *5:平均繊維長が10μmの硫酸マグネシウム繊維ウ
イスカー 比較例1:造形した円板に著しいクラックとそりが発生
した 比較例3:造形した円板にクラックが発生した
In Tables 3 and 4, * 3: 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (trade name: Irgacure 184, manufactured by Ciba Geigy) * 4: Silica fume with an average particle diameter of 0.1 μm * 5: Average fiber length of 10 μm Magnesium sulfate fiber whiskers of Comparative Example 1: Significant cracks and warpage occurred on the shaped disc Comparative Example 3: Cracks occurred on the shaped disc

【0045】[0045]

【発明の効果】既に明らかなように、以上説明した本発
明には、光重合反応性の向上、光重合反応における反応
収縮の低減及び得られる硬化造形物の熱的物性の向上を
同時に達成できるという効果がある。
As is apparent from the above, according to the present invention described above, improvement of photopolymerization reactivity, reduction of reaction shrinkage in the photopolymerization reaction, and improvement of thermal physical properties of the obtained cured molded article can be simultaneously achieved. There is an effect.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記の式1で示される不飽和ウレタン及
び下記の式2で示される不飽和ウレタンから選ばれる1
種又は2種以上の不飽和ウレタンと、該不飽和ウレタン
と共重合可能な(メタ)アクリル酸エステルと、光重合
開始剤とから成り、且つ該不飽和ウレタン/該(メタ)
アクリル酸エステル=10/90〜90/10(重量
比)の割合から成ることを特徴とする光学的立体造形用
光重合性組成物。 【式1】 【式2】 [式1及び式2において、 X1,X2:3又は4価のポリオールから水酸基を除いた
残基 Y:ジイソシアネートからイソシアネート基を除いた残
基 R1,R4:同時に同一にはならないH又はCH3 2,R6:炭素数5〜21の脂肪族炭化水素基 R3:炭素数2〜4のアルキレン基 R5,R8:同時に同一にはならないH又はCH37:炭素数2〜6のアルキレン基又はアルキレン基の
炭素数が2又は3のポリアルキレングリコール残基 p,q,r:1又は2であって、且つp+q+r=3又は
4を満足するもの s,t,u:1又は2であって、且つs+t+u=3又は
4を満足するもの]
1. An unsaturated urethane represented by the following formula 1 and
And 1 selected from unsaturated urethanes represented by the following formula 2
Type or two or more types of unsaturated urethane and the unsaturated urethane
Photopolymerization with (meth) acrylic acid ester copolymerizable with
Consisting of an initiator and the unsaturated urethane / the (meth)
Acrylic ester = 10/90 to 90/10 (weight
Ratio) ratio for optical three-dimensional modeling
Photopolymerizable composition. [Formula 1][Formula 2][In Formula 1 and Formula 2, X1, X2: Removed hydroxyl groups from tri- or tetravalent polyols
Residue Y: residue obtained by removing isocyanate group from diisocyanate
Group R1, RFour: H or CH that are not the same at the same time3  R2, R6: C5 to C21 aliphatic hydrocarbon group R3: C2-C4 alkylene group RFive, R8: H or CH that are not the same at the same time3 R7: Of an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms or an alkylene group
A polyalkylene glycol residue having 2 or 3 carbon atoms, p, q, r: 1 or 2, and p + q + r = 3 or
Satisfying 4 s, t, u: 1 or 2, and s + t + u = 3 or
Satisfying 4]
【請求項2】 (メタ)アクリル酸エステルがポリオー
ルとアクリル酸及びメタクリル酸とから得られる混合不
飽和酸エステルである請求項1記載の光学的立体造形用
光重合性組成物。
2. The photopolymerizable composition for optical stereolithography according to claim 1, wherein the (meth) acrylic acid ester is a mixed unsaturated acid ester obtained from a polyol, acrylic acid and methacrylic acid.
【請求項3】 更に不飽和ウレタン及び(メタ)アクリ
ル酸エステルの合計量100重量部当たり平均粒子径
0.1〜50μmの固体微粒子及び平均繊維長1〜70
μmの無機繊維ウイスカーから選ばれるフィラーの1種
又は2種以上を300重量部以下の割合で含有する請求
項1又は2記載の光学的立体造形用光重合性組成物。
3. Solid fine particles having an average particle diameter of 0.1 to 50 μm and an average fiber length of 1 to 70 per 100 parts by weight of the total amount of unsaturated urethane and (meth) acrylic acid ester.
The photopolymerizable composition for optical three-dimensional modeling according to claim 1 or 2, containing one or more fillers selected from inorganic fiber whiskers having a diameter of 300 μm in a proportion of 300 parts by weight or less.
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