KR20180122614A - 광 중합 개시제 및 광 경화성 조성물 - Google Patents
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Abstract
(a) 광 증감제, (b) 제3급 아민 화합물 및 (c) 아릴요오도늄염을 포함하는 광 중합 개시제에 있어서, 상기 아릴요오도늄염 (c)로서, 25℃의 수중에서의 해리 상수가 -3.0 이상인 산을 발생시키는 것이 선택되어 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 치과 재료, 포토레지스트 재료, 인쇄 제판 재료, 홀로그램 재료 등의 용도, 특히 치과용 재료에 유용한 광 중합 개시제 및 해당 광 중합 개시제를 포함하는 광 경화성 조성물에 관한 것이다.
광 조사에 의해 라디칼 또는 이온종을 발생시키는 광 중합 개시제는, 중합성의 불포화 화합물이나 중합성의 환상 화합물과 조합하여 광 경화성 조성물로서 다양한 용도에 사용되고 있다.
이러한 광 중합 개시제로서는, 광을 흡수함으로써 에너지를 발생하고, 발생된 에너지에 의해 중합 활성종을 생성하는 광 증감제가 사용되지만, 광 증감제와 조합하여, 중합 촉진 기능을 갖는 환원제(전자 공여체) 등도 사용된다.
광 증감제의 예로서는, 아실포스핀옥사이드 화합물이나 α-디케톤 화합물이 알려져 있고, 특히 α-디케톤 화합물은, 인체에 대하여 영향이 적은 가시광의 파장 영역에서 라디칼 발생능을 나타내고, 특히 치과용 재료의 분야에서 널리 사용되고 있다. 예를 들어, α-디케톤의 대표적 화합물인 캄포퀴논은, 극대 흡수 파장이 468㎚에 있는 황색의 화합물이다.
또한, 광 증감제로서는, 다양한 색소도 알려져 있다.
또한, 환원제로서는, 아민 화합물이 대표적이며, 특히 제3급 아민은, 상기한 α-디케톤과 조합하여 널리 사용되고 있다.
치과용 재료의 분야에 있어서, 상기와 같은 광 중합 개시제는, 중합성 단량체 및 충전재를 주성분으로 하는 페이스트상 조성물(콤퍼짓 레진이라고 불린다)에 배합되어 있으며, 이에 의해, 콤퍼짓 레진에 광 중합성이 부여되어 있다. 당해 콤퍼짓 레진은, 페이스트의 상태에서 치아의 형태로 성형되고, 얻어진 성형물에, 전용의 광 조사기에 의해 광을 조사하여 경화시켜 사용된다. 이하, 중합 경화시키기 위하여 조사하는 광을 「활성 광」이라고 칭하는 경우가 있다.
일반적으로, 이러한 활성 광은, 360 내지 500㎚ 정도의 파장 영역(α-디케톤 화합물의 주된 흡수 영역이다)에 있어서의 광 강도가 100 내지 1500mW/㎠ 정도인 출력의 광원을 사용하여, 약 10㎜ 이하의 거리로부터 조사된다.
예를 들어, 치과 의원에 있어서, 콤퍼짓 레진을, 수복해야 할 치아의 와동에 충전하여 치아의 형태로 성형한 후에, 전용의 광 조사기를 사용하여 활성 광을 조사하여 중합 경화시켜 치아의 수복이 행하여지고 있다. 또한, 치과 기공소 내에 있어서, 콤퍼짓 레진을 석고 모형 위에서 수복해야 할 치아의 형태로 축성하고, 이것을 광 조사에 의해 중합 경화시키고, 이어서 치과 의원에 있어서 얻어진 경화체를, 치과용 접착제를 사용하여 치질에 접착시킴으로써도 치아의 수복이 행하여진다.
그러나, 광 중합 개시제 중에, α-디케톤 화합물과 같은 광 증감제와 제3급 아민 화합물의 조합이 포함되어 있는 경우에는, 충전이나 축성 등의 조작을 하고 있는 동안에 콤퍼짓 레진(페이스트)의 점도가 상승되어 버려, 조작이 곤란해져 버린다는 문제가 있었다.
즉, 페이스트의 충전이나 축성 등의 조작에서는, 작업자가 페이스트의 형상이나 페이스트의 중합에 의해 얻어지는 경화체의 색조를 시인하는 것이 필요하다. 이로 인해, 이러한 조작은, 구강 내를 비추는 덴탈 라이트 혹은 실내등(예를 들어 형광등) 등으로부터 조사되는 백색광 하에서 행하여진다. 이러한 광은 환경광이라고 불린다.
일반적인 환경광은, 시인성 등을 고려하여 500 내지 10000럭스 정도로 조정되어 있다. 광원에 따라 다르지만, α-디케톤 화합물의 주된 흡수 영역(360 내지 500㎚)에 있어서의 환경광의 광 강도는 1mW/㎠ 이하이고, 상기 활성 광의 수％에도 미치지 않는다. 그런데, α-디케톤 화합물과 제3급 아민 화합물의 조합으로 이루어지는 중합 개시제는, 가시 영역의 광에 대하여 양호한 중합 활성을 갖는 것이며, 그 중합 활성의 좋은 점 때문에, 상기와 같은 환경광에 대해서도 예민하게 감응하여 경화가 개시된다. 따라서, 충전이나 축성 등의 조작에 불가결한 환경광 하에서 작업을 행하면, 이 중합 활성의 높이가 반대로 불리하게 작용하여, 서서히 경화가 진행되어 버려, 상기와 같은 문제를 발생시키는 것이다.
충전이나 축성 등의 조작 중에서의 페이스트의 점도의 상승이라는 현상은, 사용하는 광 중합 개시제의 첨가량을 저감시키거나, 혹은 중합 금지제의 첨가량을 많게 함으로써 회피할 수 있다. 그러나, 이와 같은 방법에서는, 활성 광을 종래와 동일한 정도의 시간 조사해도 충분한 경화가 일어나지 않아, 얻어지는 경화체의 강도가 저하되거나, 경화체의 표면 근방에 미중합 단량체가 다량 남아 버리거나 하는 문제가 종종 일어난다. 이로 인해, 중합 경화를 충분히 진행시키기 위해서는 활성 광의 조사 시간을 길게 할 필요가 있다. 그러나, 상기 콤퍼짓 레진은 환자의 구강 내에서 사용되는 경우가 많아, 조사 시간을 길게 잡는 것은 조작에 시간이 걸릴뿐만 아니라, 환자에게도 엄청난 부담을 강요한다는 문제가 있어, 조사 시간(경화 시간)의 단축이 요망되고 있는 것이 현 상황이다.
또한, 광 중합 개시제의 첨가량을 저감시킴으로써 환경광에 대한 안정성을 향상시킨 콤퍼짓 레진(페이스트)으로도, 활성 광의 광 강도를 높임으로써, 경화 시간의 단축이나 경화체 강도의 향상을 도모할 수 있다. 그러나, 광 강도를 높게 하기 위해서는, 그만큼 다량의 에너지가 필요하게 된다. 또한, 가시광이라고 할지라도 너무 강한 광은, 인체, 특히 눈에 대한 장애를 발생시킬 가능성이 있다. 또한, 일반적으로 광 강도가 높은 광원은, 발열도 강한 경향이 있기 때문에, 그 열에 의한 생체에 대한 대미지도 염려된다. 예를 들어, 최근에는 활성 광원도 저에너지화가 진행되고 있어, 레이저 다이오드 등을 사용한 20 내지 100mW/㎠ 정도의 강도의 광을 조사하는 광 조사기가 보급되기 시작하고 있다.
즉, 광 중합 개시제의 첨가량을 저감시키는 등의 방법으로는, 레이저 다이오드 등의 광 조사기를 사용한 경우에 경화 시간의 단축이나 경화체의 강도의 향상을 도모할 수 없어, 환자에게 부담을 주지 않고, 중합 경화를 신속하고도 충분히 진행시키는 것이 곤란하다.
이와 같이, 종래의 광 중합 개시제가 배합된 콤퍼짓 레진에서는, 활성 광에 대한 반응 활성을 손상시키지 않고, 환경광에 대한 안정성이 우수한 동시에, 치과용의 광 조사기 등에 의해 강한 광 조사를 행했을 때에 급속하게 경화되는 특성을 갖는 콤퍼짓 레진은 얻어지지 않는다.
그런데, 특허문헌 1에는, 아릴요오도늄염, 증감용 화합물 및 전자 공여체 화합물을 포함하여 이루어지는 광 중합 개시제가 제안되어 있다.
이러한 광 중합 개시제가 배합된 콤퍼짓 레진에서는, 중합 경화에 요하는 활성 광 조사 시간이 종래에 비하여 단축되기는 하지만, 그 단축의 정도는 충분하지 않아, 활성 광 조사 시간(중합 경화 시간)의 더 이상의 단축이 요망되고 있다. 또한, 당해 광 중합 개시제를 사용한 경우에는, 환경광 안정성에 큰 개선은 보이지 않아, 환경광 안정성을 향상시키기 위해서는, 이 광 중합 개시제의 첨가량을 적게 하는 등의 수단이 필요해져, 결과적으로, 활성 광에 대한 중합 경화성이 저하된다. 실제로, 상기한 특허문헌 1에서는, 환경광에 대한 안정성 등의 검토는 이루어지고 있지 않다.
또한, 아릴요오도늄염에 대해서는, 특허문헌 1뿐만 아니라, 특허문헌 2 및 3에도 개시되어 있지만, 어느 특허문헌에 있어서든, 환경광에 대한 안정성에 관한 검토는 이루어져 있지 않고, 아릴요오도늄염의 종류가 중합 활성에 어떤 효과를 미치는지에 관한 자세한 검토도 되어 있지 않다.
본 발명의 목적은, 활성 광에 대해서는 우수한 감도를 나타내고, 중합성 단량체의 중합 경화를 빠르게 완결시킬 수 있고, 게다가 환경광에 대한 안정성도 확보하는 것이 가능한 광 중합 개시제 및 해당 광 중합 개시제가 배합된 광 경화성 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 치과용 콤퍼짓 레진으로서 적합하게 사용되는 광 경화성 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은, 광 중합 개시제의 활성 광에 대한 반응성에 대하여 많은 실험을 행하여 검토한 결과, 특정된 아릴요오도늄염을 선택하고, 이 아릴요오도늄염을, 광 증감제 및 제3급 아민 화합물과 조합하여 사용함으로써, 활성 광에 대한 감도가 현저하게 향상됨과 함께, 이러한 특성을 이용하여 광 경화성 조성물의 환경광에 대한 안정성을 확보할 수 있다는 지견을 알아내어, 이러한 지견에 기초하여 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
본 발명에 따르면, (a) 광 증감제, (b) 제3급 아민 화합물 및 (c) 아릴요오도늄염을 포함하는 광 중합 개시제에 있어서,
상기 아릴요오도늄염 (c)로서, 25℃의 수중에서의 해리 상수가 -3.0 이상인 산을 발생시키는 것이 선택되어 있는 것을 특징으로 하는 광 중합 개시제가 제공된다.
본 발명의 광 중합 개시제에 있어서는, 하기의 양태가 적합하게 채용된다.
(1) 상기 아릴요오도늄염 (c)가, 디페닐요오도늄-2-카르복실레이트모노히드레이트인 것.
(2) 상기 광 증감제 (a)가, α-디케톤인 것.
(3) 상기 제3급 아민 화합물 (b)가, 방향족 제3급 아민 (b1)을 포함한 것.
(4) 상기 제3급 아민 화합물 (b)가, 방향족 제3급 아민 (b1)과 지방족 제3급 아민 (b2)를 포함한 것.
(5) 상기 광 증감제 (a) 100질량부당, 상기 제3급 아민 화합물 (b)를 10 내지 1000질량부 및 상기 아릴요오도늄염 (c)를 10 내지 2000질량부의 양으로 함유하고 있는 것.
(6) 상기 제3급 아민 화합물 (b)와 아릴요오도늄염 (c)의 합계량을 기준으로 하여, 10 내지 80질량％의 양으로 아릴요오도늄염 (c)를 함유하고 있는 것.
본 발명에 따르면, 또한, 상기 광 중합 개시제와, 중합성 단량체를 포함하는 광 경화성 조성물이 제공된다.
상기한 광 경화성 조성물에 있어서는,
(1) 상기 중합성 단량체로서, 라디칼 중합성 단량체가 사용되고 있는 것,
(2) 상기 광 중합 개시제는, 해당 광 중합 개시제 중의 광 증감제 (a)의 양이, 상기 중합성 단량체 100질량부당 0.01 내지 10질량부가 되는 양으로 배합되어 있는 것,
(3) 충전재를 더 포함하고, 치과용 콤퍼짓 레진으로서 사용되는 것,
이 적합하다.
본 발명의 광 중합 개시제는, (a) 광 증감제, (b) 제3급 아민 화합물 및 (c) 아릴요오도늄염을 포함하고 있지만, 특히 중요한 특징은, (c) 아릴요오도늄염으로서, 25℃의 수중에서의 해리 상수가 -3.0 이상인 산을 발생시키는 화합물이 사용되고 있는 점에 중요한 특징을 갖는다. 즉, 아릴요오도늄염은, 광산 발생제로서 알려져 있는 화합물이지만, 본 발명에서 사용되는 특정한 아릴요오도늄염은, 광 조사에 의한 개열 반응(중합 반응) 시에 발생하는 산의 산성도가 낮다(즉, 25℃의 수중에서의 해리 상수가 -3.0 이상). 이 결과로서, 활성 광에 대한 감도가 매우 향상되어 있다. 예를 들어, 발생하는 산의 산성도가 높은 아릴요오도늄염을 사용한 경우에는, 활성 광에 대한 높은 감도는 얻어지지 않는다.
즉, 본 발명의 광 중합 개시제가 배합된 광 경화성 조성물은, 할로겐 램프나 크세논 램프, 혹은 레이저 다이오드를 구비한 조사기에 대한 감도(활성 광에 대한 감도)가 향상되어 있고, 그 경화 속도가 매우 빠르다.
본 발명에 있어서, 상기와 같은 활성 광에 대하여 높은 감도를 확보할 수 있는 것은, 아릴요오도늄염으로부터 발생하는 산의 산성도가 낮기 때문에, 제3급 아민 화합물 (b)와의 중화 반응이 억제되어, 이 화합물이 갖는 환원성(전자 공여성)에 의한 중합 촉진성이 충분히 발휘되기 때문이 아닐까 생각된다.
또한, 중요한 것은, 상기한 바와 같이 광 중합 개시제가 활성 광에 대하여 높은 감도를 나타낸다는 것은, 광 경화성 조성물의 환경광에 대한 안정성도 용이하게 확보할 수 있다는 것이다.
즉, 광 중합 개시제(특히 광 증감제)의 배합량을 적게 함으로써, 환경광에 대한 안정성을 높일 수 있기는 하지만, 종래 공지된 중합 개시제에서는, 그 배합량을 적게 하면, 당연히 활성 광에 대한 감도가 저하되어, 중합 경화에 장시간을 요하게 된다. 그런데, 본 발명의 광 중합 개시제는, 활성 광에 대한 감도가 매우 높기 때문에, 그 배합량을 적게 한 경우에 있어서도, 활성 광 조사에 의한 중합 경화성의 저하가 유효하게 방지되어 있으며, 단시간의 광 조사에 의해, 활성 광 조사에 의한 중합 경화를 완료시킬 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 광 중합 개시제가 배합된 광 경화성 조성물에서는, 후술하는 실시예에 나타내고 있는 바와 같이, 조사면에서의 광 강도가 0.3mW/㎠가 되도록 환경광이 조사되었을 때, 중합 개시까지 85초 이상, 특히 90초 이상을 요하도록, 활성 광에 대한 중합 경화성을 저하시키지 않고, 각 성분의 배합량을 조절할 수 있다.
따라서, 본 발명의 광 경화성 조성물은, 예를 들어 치과용 콤퍼짓 레진으로서 사용한 경우, 치아의 와동(cavity)에 대한 충전이나 치아의 형태에 대한 축성 등의 작업을 용이하게 행할 수 있고, 게다가, 활성 광의 조사에 의해 단시간에 강도 등의 특성이 우수한 경화체를 형성할 수 있어, 환자에 대한 부담도 경감시킬 수 있다.
<광 중합 개시제>
본 발명의 광 중합 개시제는, 필수 성분으로서, (a) 광 증감제, (b) 제3급 아민 화합물 및 (c) 아릴요오도늄염을 포함하고, 이 광 중합 개시 특성이 손상되지 않는 범위에서, 적당한 첨가제를 더 포함하고 있어도 된다.
(a) 광 증감제;
본 발명에 있어서 사용되는 광 증감제 (a)는, 광 흡수에 의해 에너지를 발생시키고, 이 에너지 이동(혹은 전자 이동)에 의해, 라디칼과 같은 중합에 유효한 활성종을 생성시키는 화합물이며, 최대 흡수 파장을 350 내지 700㎚에 갖는다.
이러한 광 증감제 (a)로서는, 공지된 광 증감제를 사용할 수 있는데, 예를 들어 케톤 화합물(특히 α-디케톤 화합물), 쿠마린계 색소, 시아닌계 색소, 멜로시아닌계 색소, 티아진계 색소, 아진계 색소, 아크리딘계 색소, 크산텐계 색소, 스쿠아릴륨계 색소 및 피릴륨염계 색소 등을 광 증감제 (a)로서 사용할 수 있다.
상기에서 예시한 광 증감제 중 적합하게 사용되는 것의 구체예로서는, 이하의 것을 들 수 있다.
케톤 화합물의 예:
캄포퀴논
9,10-페난트렌퀴논,
벤질
디아세틸
아세틸벤조일
2,3-펜타디온
2,3-옥타디온
4,4'-디메톡시벤질
아세나프텐퀴논
4,4-비스(디메틸아미노)벤조페논
9-플루오레논
3,4-벤조-9-플루오레논
2-디메틸아미노-9-플루오레논
2-메톡시-9-플루오레논
2-클로로-9-플루오레논
2,7-디클로로-9-플루오레논
2-니트로-9-플루오레논
2-아세톡시-9-플루오레논
벤즈안트론
안트라퀴논
2,4-디히드록시벤조페논
쿠마린계 색소의 예:
3-티에노일쿠마린
3-(4-메톡시벤조일)쿠마린
3-(4-시아노벤조일)쿠마린
3-티에노일-7-메톡시쿠마린
3-벤조일-7-메톡시쿠마린
5,7-디메톡시-3-(4-메톡시벤조일)쿠마린
3-아세틸-7-디메틸아미노쿠마린
7-디에틸아미노-3-(4-시아노벤조일)쿠마린
7-디에틸아미노-3-(4-디메틸아미노벤조일)쿠마린
3-신나모일-7-디에틸아미노쿠마린
3-카르복시-7-디에틸아미노쿠마린
3-(4-카르복시벤조일)-7-디에틸아미노쿠마린
3,3'-카르보닐비스(7-디에틸아미노)쿠마린
2,3,6,7-테트라히드로-1,1,7,7-테트라메틸-10-(벤조티아조일)-11-옥소-1H,5H,11H-[1벤조피라노[6,7,8-ij]퀴놀리진
3,3'-카르보닐비스(5,7-)디메톡시3,3'-비스쿠마린
3-(2'-벤즈옥사조일)-7-디에틸아미노쿠마린
3-(5'-페닐티아조일-2')-7-디에틸아미노쿠마린
3,3'-카르보닐비스(4-시아노-7-디에틸아미노)쿠마린
시아닌계 색소의 예:
1,3,3,1',3,3'-헥사메틸-2,2'-인도시아닌퍼클로레이트
1,3'-디에틸-2,2'-퀴노-셀레나시아닌아이오다이드
1,1'-디에틸-2,4'-퀴노시아닌아이오다이드
3,3'-디에틸-2,2'-티아졸리노카르보시아닌아이오다이드
3,3',9-트리에틸-5,5'-디페닐-2,2'-옥사카르보시아닌아이오다이드
3,3'-디에틸-2,2'-티아카르보시아닌아이오다이드
1,1'-디에틸-2,4'-퀴노카르보시아닌아이오다이드
3,3'-디에틸-2,2'-옥사디카르보시아닌아이오다이드
3,3'-디에틸-2,2'-(4,5,4',5'-디벤조)티아디카르보시아닌아이오다이드
3,3'-디에틸-2,2'-옥사트리카르보시아닌아이오다이드
멜로시아닌계 색소의 예:
3-에틸-5-[2-(3-메틸-2-티아졸리닐리덴)에틸리덴]-2-티오-2,4-옥사졸리딘디온
3-카르복시메틸-5-[2-(3-에틸-2-벤조티아졸리닐리덴)에틸리덴]로다닌
3-에틸-5-[2-(3-에틸-4-메틸-2-티아졸리닐리덴)에틸리덴]로다닌
티아진계 색소의 예:
메틸렌 블루
티오닌클로라이드
아진계 색소의 예:
리보플라빈
1-아미노-4-니트로페나진
아크리딘계 색소의 예:
1-아미노아크리딘
9-(2'-히드록시스티릴)아크리딘
아크릴 오렌지
아크리딘 옐로우
크산텐계 색소의 예:
로다민
플루오레세인
로즈 벤갈
스쿠아릴륨계 색소의 예:
디히드로-3-[2-히드록시-3-(5-이소프로필-3,8-디메틸-1-아지레닐)-4-옥소-2-시클로부텐-1-일리덴]-7-이소프로필-1,4-디메틸아줄레늄히드로옥사이드
피릴륨염계 색소의 예:
트리페닐피릴륨퍼클로레이트
2,6-비스(4-메틸페닐)-4-(4-페닐티오클로로퍼클로레이트)
본 발명에 있어서, 상술한 광 증감제는, 각각 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
또한, 상기에서 예시한 광 증감제 중 캄포퀴논, 9,10-페난트렌퀴논, 벤질, 디아세틸, 아세틸벤조일, 2,3-펜타디온, 2,3-옥타디온, 4,4'-디메톡시벤질, 아세나프텐퀴논 등의α-디케톤 화합물이 가장 적합하게 사용된다.
(b) 제3급 아민 화합물;
본 발명에 있어서 사용되는 제3급 아민 화합물 (b)는, 소위 환원제(혹은 전자 공여체)이며, 중합 촉진 기능을 갖는다.
이러한 제3급 아민 화합물 (b)로서는, 분자 중에 방향족환을 갖는 방향족 제3급 아민 (b1)이나, 분자 중에 방향족환을 갖고 있지 않은 지방족 제3급 아민 (b2) 모두 사용할 수 있다.
상기한 방향족 제3급 아민 (b1)로서 대표적인 것은, 하기 일반식 (1)로 표현한다.
식 중 R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 알킬기이며,
R3은 알킬기, 아릴기, 알케닐기, 알콕시기 또는 알킬옥시카르보닐기이다.
상기 R1, R2 및 R3이 나타내는 알킬기로서는, 탄소수 1 내지 6의 것이 바람직한데, 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, n-헥실기 등을 들 수 있다.
또한, 이들 알킬기는, 당연히 치환기를 갖고 있어도 되는데, 이러한 치환기로서는, 예를 들어 불소 원자 등의 할로겐 원자나 수산기를 들 수 있다. 예를 들어, R1 내지 R3은, 플루오로메틸기, 2-플루오로에틸기 등의 할로게노알킬기나, 2-히드록시에틸기 등의 히드록시알킬기 등이어도 된다.
또한, 기 R3에 있어서, 아릴기로서는, 페닐기, p-메톡시페닐기, p-메틸티오 페닐기, p-클로로페닐기, 4-비페닐릴기 등의 탄소수 6 내지 12의 것을 들 수 있다.
알케닐기로서는, 비닐기, 알릴기, 2-페닐에테닐기 등의 탄소수 2 내지 12의 것을 들 수 있다.
알콕시기로서는, 메톡시기, 에톡시기, 부톡시기 등의 탄소수 1 내지 10의 것 등을 들 수 있다.
알킬옥시카르보닐기로서는, 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기, 부톡시카르보닐기, 아밀옥시카르보닐기, 이소아밀옥시카르보닐기 등의 알킬옥시기 부분의 탄소수가 1 내지 10인 것이 예시된다.
상기 일반식 (1)의 방향족 제3급 아민에 있어서 R1 및 R2로서는, 탄소수 1 내지 6의 알킬기인 것이 바람직하고, 특히, 탄소수 1 내지 3의 비치환된 알킬기(예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기)나, 2-히드록시에틸기 등이 보다 적합하다.
또한, R3으로서는 알킬옥시카르보닐기인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 일반식 (1)로 표현되는 방향족 제3급 아민으로서는, 하기의 화합물이 가장 적합하다.
p-디메틸아미노벤조산메틸
p-디메틸아미노벤조산에틸
p-디메틸아미노벤조산프로필
p-디메틸아미노벤조산아밀
p-디메틸아미노벤조산이소아밀
p-디에틸아미노벤조산에틸
p-디에틸아미노벤조산프로필
또한, 상기 일반식 (1)로 표현되는 것은 아니지만, 본 발명에 있어서는, 이하의 방향족 제3급 아민도 적합하게 사용할 수 있다.
N,N-디메틸아닐린,
N,N-디벤질아닐린,
N,N-디메틸-p-톨루이딘,
N,N-디에틸-p-톨루이딘,
N,N-디(β-히드록시에틸)-p-톨루이딘
또한, 본 발명에 있어서, 제3급 아민 화합물 (b)로서 적합하게 사용되는 지방족 제3급 아민 (b2)로서는, 이하의 것을 들 수 있다.
트리에탄올아민,
N-메틸디에탄올아민,
트리에틸아민,
트리부틸아민,
N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트,
N,N-디에틸아미노에틸메타크릴레이트
상술한 방향족 제3급 아민 (b1)이나 지방족 제3급 아민 (b2)는, 각각 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 또한, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
특히, 본 발명에서는, 방향족 제3급 아민 (b1)을 적합하게 사용할 수 있지만, 높은 중합 활성을 나타내고, 조사광에 의한 단시간에서의 중합 경화성을 유지하고, 게다가 또한 높은 경화체 물성을 발현시키고, 나아가, 경화체를 태양광 등의 자외광에 폭로했을 때의 착색을 저감시킨다는 점에서, 방향족 제3급 아민 (b1)과 지방족 아민 (b2)를 병용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 방향족 제3급 아민 (b1)과 지방족 아민 (b2)를,
b1:b2=1:99 내지 99:1
바람직하게는, 40:60 내지 80:20
보다 바람직하게는, 50:50 내지 70:30
의 질량비로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 이러한 제3급 아민 화합물 (b)는, 통상, 광 증감제 1 (a) 100질량부당, 10 내지 1000질량부, 보다 바람직하게는, 50 내지 500질량부의 양으로 사용된다.
(c) 아릴요오도늄염;
본 발명에 있어서 사용되는 아릴요오도늄염 (c)는, 소위 산 발생제로서 공지된 화합물이며, 광 조사에 의한 개열 반응에 의해, 분자 중에 존재하는 음이온에서 유래하는 산을 생성한다는 성질을 갖고 있다. 이러한 아릴요오도늄염 (c)로서, 본 발명에서는, 생성되는 산의 수중(25℃)에서의 산 해리 상수가 -3.0 이상으로 되는 것이 선택되고 있다.
이러한 아릴요오도늄염은, 디아릴 화합물이며, 광 조사에 의한 개열 반응에 의해, 하기 식 (2)에 표현하는 바와 같이, 산(HX)이 발생한다.
상기 식 중 R4 및 R5는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 알킬기이다. 또한, X-은 아릴요오도늄염의 반대 음이온이며, HX는 상기 식 (2)로 표현되는 개열 반응에 있어서 발생하는 산이다.
본 발명에서 사용되는 아릴요오도늄염 (c)는, 상기 식 (2)로 표현되는 개열 반응에 있어서, 산성도가 낮은 산(수중에서의 산 해리 상수가 -3.0 이상)을 발생시키는 셈이다.
즉, 이 아릴요오도늄염 (c)가, 전술한 광 증감제 (a) 및 제3급 아민 화합물 (b)와 공존하고 있는 광 경화성 조성물에, 활성 광을 조사하여 중합 반응이 개시하면, 하기 식 (3)으로 표현한 바와 같이, 아릴 라디칼 및 아릴요오도늄염의 반대 음이온에서 유래하는 산을 발생시킨다.
여기서 발생한 산의 산성도가 높을수록, 중합이 촉진된다고 생각되고 있으며, 예를 들어 특허문헌 1에 있어서는, 산성도가 높은 산을 발생시키는 디페닐요오도늄헥사플루오로포스페이트가 사용되고 있다.
그런데, 중합 개시제 중에 아민 화합물, 특히 제3급 아민 화합물이 존재하는 경우에는, 산성도가 높은 산은, 제3급 아민 화합물과 중화 반응을 일으켜 염을 생성해 버리기 때문에, 제3급 아민 화합물의 특성(환원성 혹은 전자 공여성)을 손상시켜, 이 결과, 중합 활성이 크게 손상되어 버린다.
그런데, 본 발명에서 사용하는 아릴요오도늄염은, 상기와 같은 개열 반응에 의해 발생하는 산의 산성도가 낮고, 이로 인해, 이 산과 제3급 아민 화합물의 중화 반응이 유효하게 억제되어, 산과 함께 생성되는 아릴 라디칼이 중합 개시에 유효하게 작용하여, 매우 우수한 중합 활성을 나타내게 된다.
이와 같이, 본 발명에 있어서 사용되는 아릴요오도늄염 (c)는, 산성도가 낮은 산, 구체적으로는, 수중(25℃)에서의 산 해리 상수가 -3.0 이상, 특히 -2.0 내지 10.0의 산을 발생시키는 것이며, 이러한 화합물을, 전술한 광 증감제 (a) 및 제3급 아민 화합물 (b)와 병용함으로써, 활성 광에 대한 중합 활성을 크게 향상시킬 수 있다.
이와 관련하여, 다양한 산의 수중(25℃)에서의 산 해리 상수를 참고까지 나타내면 이하와 같다.
HCl: -3.7
HBr: -4.1
HNO3: -1.8
클로로아세트산: 2.9
벤조산: 4.2
페놀: 9.9
본 발명에 있어서, 산성도가 낮은 산을 발생시키는 아릴요오도늄염 (c)로서는, 발생하는 산의 수중에서의 산 해리 상수가 상기한 범위에 있는 한, 임의의 아릴요오도늄(양이온)과 카운터 음이온을 포함하는 염을 사용할 수 있지만, 이 적합예로서는, 이하의 양이온 및 카운터 음이온을 들 수 있다.
아릴요오도늄(양이온)의 예;
디페닐요오도늄
비스(p-클로로페닐)요오도늄
디톨릴요오도늄
비스(p-메톡시페닐)요오도늄
비스(p-tert-부틸페닐)요오도늄
p-이소프로필페닐-p-메틸페닐요오도늄
비스(m-니트로페닐)요오도늄
p-tert-부틸페닐페닐요오도늄
p-메톡시페닐페닐요오도늄
p-옥틸옥시페닐페닐요오도늄
p-페녹시페닐페닐요오도늄
카운터 음이온의 예;
니트레이트 음이온
아세테이트 음이온
클로로아세테이트 음이온
카르복실레이트 음이온
페놀레이트 음이온
본 발명에 있어서는, 상기한 아릴요오도늄 및 카운터 음이온을 포함하는 염 중에서도, 입수가 용이하며 또한 경화 속도가 우수한 점에 있어서, 디페닐요오도늄-2-카르복실레이트모노히드레이트가 특히 바람직하다.
상술한 아릴요오도늄염 (c)는, 통상, (a) 광 증감제 100질량부당, 10 내지 2000질량부, 특히 20 내지 1000질량부, 가장 바람직하게는 20 내지 300질량부의 양으로 사용된다.
또한, 이러한 아릴요오도늄염 (c)는, 전술한 제3급 아민 화합물 (b)를 중화하여 해당 화합물 (b)의 성능 저하를 초래하지 않기 때문에, 이 화합물 (b)에 대하여 비교적 많이 배합하여 활성 광 조사 시에의 경화 속도를 빠르게 할 수 있다. 예를 들어, 이 아릴요오도늄염 (c)는, 제3급 아민 화합물 (b)와 아릴요오도늄염 (c)의 합계량당, 10 내지 80질량％, 특히 15 내지 70질량％, 나아가 30 내지 60질량％가 되는 양으로 사용할 수 있다.
상술한 광 증감제 (a), 제3급 아민 화합물 (b) 및 아릴요오도늄염 (c)를 포함하는 본 발명의 광 중합 개시제는, 중합성 단량체를 조합하여 광 경화성 조성물로서 사용되지만, 그 성능을 충분히 발휘시키기 위하여, 일반적으로 이 광 중합성 개시제 중의 광 증감제 (a)(특히 α-디케톤)의 양이, 중합성 단량체(특히 라디칼 중합성 단량체) 100질량부당 0.01 내지 10질량부, 특히 0.03 내지 5질량부가 되는 비율로 사용하는 것이 바람직하고, 특히, 환경광에 대한 안정성을 높인다는 점에서, 중합성 단량체 100질량부당 광 증감제 (a)의 사용량을, 1질량부 이하로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 조사면에서의 광 강도가 0.3mW/㎠가 되도록 환경광이 조사되었을 때(후술하는 실시예 참조), 중합 개시까지 85초 이상, 특히 90초 이상의 시간이 필요해지고, 환경광에 대하여 우수한 안정성을 나타내게 된다. 또한, 이 경우에 있어서도 활성 광에 대한 중합 경화성이 높아, 조사면에서의 광 강도가 640 내지 650mW/㎠가 되도록 활성 광을 조사했을 때, 20초 정도에서 중합 경화가 완결되는데, 예를 들어 충전재의 배합량에 따라 다르지만, 30 이상의 비커스 경도와 140㎫ 이상의 굽힘 강도를 갖는 경화체를 얻을 수 있다.
<광 경화성 조성물>
상술한 본 발명의 광 중합 개시제를 포함하는 광 경화성 조성물은, 그 용도에 따라, 중합성 단량체 및 본 발명의 광 중합 개시제 이외에도, 활성 광에 대한 중합성이나 환경광에 악영향을 미치지 않는 범위에서, 용도에 따라 적당한 배합제를 첨가할 수 있다. 예를 들어, 이 광 경화성 조성물은, 치과 재료, 포토레지스트 재료, 인쇄 제판 재료, 홀로그램 재료 등의 다양한 용도로 사용할 수 있고, 이러한 용도에 따라, 공지된 배합제를 적절히 배합할 수 있다. 특히, 본 발명의 광 중합 개시제가 배합된 광 경화성 조성물은, 활성 광에 대한 중합 경화성이 우수하고, 게다가, 환경광에 대한 안정성을 높일 수 있기 때문에, 치아의 수복용의 콤퍼짓 레진으로서 매우 유용하다.
이하, 이 광 경화성 조성물 중에 배합되는 각종 성분에 대하여 설명한다.
중합성 단량체;
본 발명에 있어서, 중합성 단량체로서는, 라디칼 중합성 단량체나, 이 이외의 중합성 단량체, 예를 들어 비닐에테르 화합물, 에폭시 화합물, 옥세탄 화합물, 아지리딘 화합물, 아제티딘 화합물, 에피술피드 화합물, 환상 아세탈, 비시클로오르토에스테르, 스피로오르토에스테르, 스피로오르토카르보네이트, 테트라히드로푸란 등의 양이온 중합성 단량체도 사용할 수 있지만, 본 발명의 광 중합성 단량체의 성능을 충분히 발휘시키기 위해서는, 라디칼 중합성 단량체가 적합하게 사용된다.
이러한 라디칼 중합성 단량체로서는, 공지된 라디칼 중합성 단량체가 전혀 제한없이 사용되지만, 일반적으로는 경화 속도나 경화체의 기계적 물성의 관점에서, (메트)아크릴레이트계의 중합성 단량체가 적합하게 사용되고, 특히, 복수의 중합성 관능기를 갖는 다관능의 (메트)아크릴레이트계 중합성 단량체가 바람직하다. 당해 다관능성의 (메트)아크릴레이트계 중합성 단량체로서는, 공지된 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 일반적으로 적합하게 사용되는 것을 예시하면, 하기 (I) 내지 (Ⅲ)에 기재하는 것을 들 수 있다.
(I) 2관능 중합성 단량체의 예;
(I-i) 방향족 화합물계 2관능 중합성 단량체
2,2-비스(메타크릴로일옥시페닐)프로판
2,2-비스[4-(3-메타크릴로일옥시-2-히드록시프로필옥시)페닐]프로판(이하, Bis-GMA라고 약기한다)
2,2-비스(4-메타크릴로일옥시페닐)프로판
2,2-비스(4-메타크릴로일옥시폴리에톡시페닐)프로판(이하, D-2.6E라고 약기한다)
2,2-비스(4-메타크릴로일옥시디에톡시페닐)프로판
2,2-비스(4-메타크릴로일옥시테트라에톡시페닐)프로판
2,2-비스(4-메타크릴로일옥시펜타에톡시페닐)프로판
2,2-비스(4-메타크릴로일옥시디프로폭시페닐)프로판
2(4-메타크릴로일옥시디에톡시페닐)-2(4-메타크릴로일옥시트리에톡시시페닐)프로판,
2(4-메타크릴로일옥시디프로폭시페닐)-2-(4-메타크릴로일옥시트리에톡시시페닐)프로판
2,2-비스(4-메타크릴로일옥시프로폭시페닐)프로판
2,2-비스(4-메타크릴로일옥시이소프로폭시페닐)프로판
상기한 각종 메타크릴레이트에 대응하는 아크릴레이트
방향족기를 갖는 디이소시아네이트 화합물에 OH기를 갖는 비닐 단량체를 부가하여 얻어지는 디어덕트
또한, 상기한 예시에 있어서, 방향족기를 갖는 디이소시아네이트 화합물로서는, 디이소시아네이트메틸벤젠, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 등이 대표적이며, OH기를 갖는 비닐 단량체로서는, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 3-클로로-2-히드록시프로필메타크릴레이트 등의 메타크릴레이트 혹은 이들 메타크릴레이트에 대응하는 아크릴레이트를 예시할 수 있다.
(I-ⅱ) 지방족 화합물계 2관능 중합성 단량체
에틸렌글리콜디메타크릴레이트
디에틸렌글리콜디메타크릴레이트
트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(이하, 3G라고 약기한다)
테트라에틸렌글리콜디메타크릴레이트
네오펜틸글리콜디메타크릴레이트
1,3-부탄디올디메타크릴레이트
1,4-부탄디올디메타크릴레이트
1,6-헥산디올디메타크릴레이트
상기한 각종 메타크릴레이트에 대응하는 아크릴레이트
1,2-비스(3-메타크릴로일옥시-2-히드록시프로폭시)에틸
디이소시아네이트 화합물에 OH기를 갖는 비닐 단량체를 부가하여 얻어지는 디어덕트
또한, 상기한 예시에 있어서, 디이소시아네이트 화합물로서는, 예를 들어 헥사메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 디이소시아네이트메틸시클로헥산, 이소포론디이소시아네이트, 메틸렌비스(4-시클로헥실이소시아네이트) 등을 들 수 있고, OH기를 갖는 비닐 단량체로서는, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 3-클로로-2-히드록시프로필메타크릴레이트 등의 메타크릴레이트 혹은 이들 메타크릴레이트에 대응하는 아크릴레이트를 예시할 수 있다.
(Ⅱ) 3관능 중합성 단량체의 예;
메틸올프로판트리메타크릴레이트
트리메틸올에탄트리메타크릴레이트
펜타에리트리톨트리메타크릴레이트
트리메틸올메탄트리메타크릴레이트
상기한 각종 메타크릴레이트에 대응하는 아크릴레이트
(Ⅲ) 4관능 중합성 단량체의 예;
펜타에리트리톨테트라메타크릴레이트
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트
디이소시아네이트 화합물에 글리시돌디메타크릴레이트를 부가하여 얻어지는 디어덕트
또한, 디이소시아네이트 화합물로서는, 디이소시아네이트메틸벤젠, 디이소시아네이트메틸시클로헥산, 이소포론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 메틸렌비스(4-시클로헥실이소시아네이트), 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트가 예시된다.
이들 다관능의 (메트)아크릴레이트계 중합성 단량체는, 필요에 따라 복수의 종류의 것을 병용해도 된다. 또한, 필요에 따라 단관능의 (메트)아크릴레이트계 단량체를 사용해도 된다.
상술한 라디칼 중합성 단량체는, 각각 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있고, 필요에 따라, 중합의 용이함, 점도의 조절, 혹은 그 밖의 물성의 조절을 위하여, 상기 중합성 단량체 이외의 다른 중합성 단량체를 1종 또는 2종 이상 혼합하여 중합하는 것도 가능하다. 이들 다른 중합성 단량체로서는, 전술한 양이온 중합성 단량체 이외에도, 이하의 것을 들 수 있다.
푸마르산에스테르류, 예를 들어 푸마르산모노메틸, 푸마르산디에틸, 푸마르산디페닐;
스티렌 혹은 α-메틸스티렌 유도체, 예를 들어 스티렌, 디비닐벤젠, α-메틸스티렌, α-메틸스티렌 이량체;
아릴 화합물, 예를 들어 디아릴테레프탈레이트, 디아릴프탈레이트, 디아릴디글리콜카르보네이트;
그 밖의 배합제;
상기한 광 중합 개시제 및 중합성 단량체 이외에도 적절히 배합되는 배합제로서 대표적인 것은 충전재이며, 충전재의 배합에 의해, 얻어지는 경화체의 기계적 강도 등을 향상시킬 수 있다.
이러한 충전재로서는, 이하의 무기 충전재가 대표적이다.
금속의 단체, 예를 들어 주기율 제I, Ⅱ, Ⅲ, IV족 금속, 전이 금속;
상기 금속의 산화물이나 복합 산화물;
금속염, 예를 들어 상기 금속의 불화물, 탄산염, 황산염, 규산염, 수산화물, 염화물, 아황산염, 인산염 또는 이들의 복합물;
특히 적합하게 사용되는 무기 충전재로서는, 이하의 것을 예시할 수 있다.
금속 산화물, 예를 들어 비정질 실리카, 석영, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화바륨, 산화이트륨, 산화란탄, 산화이테르븀;
실리카계 복합 산화물, 예를 들어 실리카-지르코니아, 실리카-티타니아, 실리카-티타니아-산화바륨, 실리카-티타니아-지르코니아;
유리, 예를 들어 붕규산 유리, 알루미노실리케이트 유리, 플루오로알루미노실리케이트 유리;
금속 불화물, 예를 들어 불화바륨, 불화스트론튬, 불화이트륨, 불화란탄, 불화이테르븀;
무기 탄산염, 예를 들어 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산스트론튬, 탄산바륨;
금속 황산염, 예를 들어 황산마그네슘, 황산바륨;
또한, 이들 무기 충전재에 중합성 단량체를 미리 첨가하고, 페이스트상으로 한 후에 중합시키고, 분쇄하여 얻어지는 입상의 유기-무기 복합 충전재를 사용할 수도 있고, 이들 무기 충전재에 중합성 단량체를 미리 첨가하고, 건조시킨 후에 중합하여 얻어지는 유기-무기 복합 충전재를 사용해도 된다.
또한, 상기한 충전재는, 실란 커플링제로 대표되는 표면 처리제로 처리하는 것이, 중합성 단량체와의 친화력을 좋게 하여, 기계적 강도나 내수성을 향상시킬 수 있다. 이러한 실란 커플링제로서는, 이하의 것을 예시할 수 있다.
메틸트리메톡시실란
메틸트리에톡시실란
메틸트리클로로실란
디메틸디클로로실란
트리메틸클로로실란
비닐트리클로로실란
비닐트리에톡시실란
비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란
γ-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란
γ-클로로프로필트리메톡시실란
γ-글리시독시프로필트리메톡시실란
헥사메틸디실라잔
또한, 이 광 경화성 조성물을 치과용 콤퍼짓 레진으로서 사용하는 경우에는, 강한 X선 조영성을 갖고 있다는 점에서, 상술한 충전재 중에서도, 실리카-지르코니아, 실리카-티타니아, 실리카-티타니아-산화바륨, 실리카-티타니아-지르코니아 및 이들 표면 처리물이 적합하고, 실리카-지르코니아가 가장 바람직하다.
또한, 상술한 충전재는, 각각 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있고, 또한, 광 경화성 조성물의 용도에 따라, 적절한 굴절률을 갖는 것이 사용된다. 또한, 용도에 따라, 적절한 입경으로 입도 조정하여 배합된다. 예를 들어, 광 경화성 조성물이 치과용 콤퍼짓 레진으로서 사용되는 경우에는, 일반적으로 충전재의 굴절률은 1.4 내지 1.7 정도이고, 그 입경은 0.01 내지 100㎛, 특히 0.01 내지 5㎛ 정도이다.
또한, 치과용 콤퍼짓 레진으로서 사용되는 경우에는, 상기 충전재 중에서도 특히 구상 형상을 갖는 것이 바람직하고, 이에 의해, 얻어지는 경화체의 표면 활택성이 증가되어, 우수한 치과 수복재가 될 수 있다.
상술한 충전재의 배합량은, 사용 목적에 따라, 중합성 단량체와 혼합했을 때의 점도(조작성)나 경화체의 기계적 물성을 고려하여 적절히 결정하면 되지만, 치과용 콤퍼짓 레진으로서 사용되는 경우에는, 전술한 중합성 단량체 100질량부당, 50 내지 1500질량부, 특히 70 내지 1000질량부의 범위에서 사용하는 것이 좋다.
또한 본 발명의 광 중합 개시제를 배합한 광 경화성 조성물에는, 활성 광에 대한 중합 경화성이나 환경광에 대한 안정성이 손상되지 않는 범위에서, 유기 과산화물 등의 공지된 중합 개시제를 배합할 수도 있다.
또한, 본 발명의 광 중합 개시제를 배합한 광 경화성 조성물에는, 목적에 따라 그 성능을 저하시키지 않는 범위에서 물, 유기 용매나 증점제 등을 첨가하는 것도 가능하다. 당해 유기 용매로서는, 헥산, 헵탄, 옥탄, 톨루엔, 디클로로메탄, 메탄올, 에탄올, 아세트산에틸 등이 있고, 증점제로서는 폴리비닐피롤리돈, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올 등의 고분자 화합물이나 고분산성 실리카가 예시된다.
본 발명의 광 중합 개시제를 배합한 광 경화성 조성물의 경화는, α-디케톤계의 광 중합 개시제를 경화시키기 위하여 사용되는 것과 동일한 공지된 광원을 사용하면 되지만, 저강도의 광 조사에 대해서는 비교적 안정되고, 한편, 어느 일정 이상의 고강도의 광 조사에 의해 급속하게 경화된다는 본 발명의 광 중합 개시제의 특징을 살리기 위하여, 카본 아크, 크세논 램프, 메탈 할라이드 램프, 텅스텐 램프, LED, 할로겐 램프, 헬륨카드뮴 레이저, 아르곤 레이저 등의 가시광선의 광원이 아무런 제한 없이 사용된다. 조사 시간은, 광원의 파장, 강도, 경화체의 형상이나 재질에 따라 상이하기 때문에, 예비적인 실험에 의해 미리 결정해 두면 된다.
이러한 광 경화성 조성물은, 이미 설명한 바와 같이, 환경광 안정성과 활성 광에 대한 경화성이 우수하기 때문에, 우식 등에 의해 결손된 치아를 수복하기 위하여 사용되는 치과용 콤퍼짓 레진으로서 적합하게 사용된다.
이러한 콤퍼짓 레진에서는, 치아의 색조에 맞추기 위하여, 상술한 각 성분 외에도, 안료, 형광 안료, 염료, 자외선에 대한 변색 방지를 위하여 자외선 흡수제를 첨가해도 되고, 기타, 치과용 콤퍼짓 레진의 성분으로서 공지된 첨가제를, 본 발명의 효과에 영향이 없는 범위에서 배합할 수 있다.
이러한 광 중합형의 콤퍼짓 레진은, 차광 하에서, 배합하는 각 성분을 소정량 칭량하여, 균일해질 때까지 혼련함으로써 조제할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위하여, 실시예, 비교예를 들어 설명하지만, 본 발명의 기술적 사상은, 이들에 의해 전혀 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용한 광 증감제 (a), 제3급 아민 화합물 (b), 아릴요오도늄염 (c), 중합성 단량체 및 각종 첨가제는 이하와 같다.
[광 증감제 (a)]
CQ;
캄포퀴논
[제3급 아민 화합물 (b)]
DMBE;
p-디메틸아미노벤조산에틸
DMPT;
N,N-디메틸-p-톨루이딘
MDEOA;
N-메틸디에탄올아민
[아릴요오도늄염 (c)]
(괄호 안은 25℃에 있어서의 수중에서의 산 해리 상수를 나타낸다)
DPICH;
디페닐요오도늄-2-카르복실레이트모노히드레이트(4.2)
DPIN;
디페닐요오도늄니트레이트(-1.8)
DPIC;
디페닐요오도늄클로라이드(-3.7)
DPIB;
디페닐요오도늄브로마이드(-4.1)
[중합성 단량체]
Bis-GMA;
2,2-비스[4-(3-메타크릴로일옥시-2-히드록시프로필옥시)페닐]프로판
3G;
트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트
UDMA:
1,6-비스(메타크릴에틸옥시카르보닐아미노)트리메틸헥산
D-2.6E;
하기 식으로 표현되는 화합물
*(l1+l2)의 평균이 2.6인 혼합물
[충전재]
E-1;
구상 실리카-지르코니아(γ-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란 표면 처리물, 평균 입경; 0.5㎛)
E-2;
구상 실리카-티타니아(γ-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란 표면 처리물, 평균 입경; 0.08㎛)
[그 밖의 성분]
HQME;
히드로퀴논모노메틸에테르
또한, 광 경화성 조성물의 일 용도인 광 중합형 콤퍼짓 레진의 조제 방법, 경화 특성(환경광 안정성, 경화성, 경도) 및 경화체의 기계적 강도의 측정은 이하의 방법을 사용했다.
(1) 광 중합형 콤퍼짓 레진의 조제 방법
중합성 단량체에 대하여 각각 소정량의 광 중합 개시제와 충전재 및 그 밖의 배합 성분을 첨가하고, 적색광 하에서 균일하게 교반, 탈포하여 조제했다.
(2) 경화체의 경도(비커스 경도)
이하의 치과용 광 조사기를 사용하여, 다음에 나타내는 방법으로 경화체의 경도를 측정했다. 즉, 6㎜φ×1.0㎜의 구멍을 갖는 폴리테트라플루오로에틸렌제의 몰드에 광 경화성 조성물을 충전하여 폴리프로필렌 필름으로 압접하고, 치과용 광 조사기로서 도쿠소 파워라이트를 사용하여, 당해 조사기를 폴리프로필렌 필름에 밀착하여 20초간 조사하여, 경화체를 조제했다. 얻어진 경화체를 미소 경도계(마츠자와 세이키제 MHT-1형)로 비커스 압자를 사용하여, 하중 100gf, 하중 유지 시간 30초에 시험편에 생긴 오목부의 대각선 길이에 의해 구했다{도쿠소 파워라이트: 광 출력 밀도 700mW/㎠, 조사면에 있어서의 광 강도 640 내지 650mW/㎠, 광원은 할로겐 램프, 토쿠야마 덴탈사}.
(3) 굽힘 강도
스테인리스제 형틀에 광 경화성 조성물을 충전하고, 폴리프로필렌으로 압접한 상태에서, 한쪽 면으로부터 20초×3회, 전체에 광이 닿도록 장소를 바꾸어 도쿠소 파워라이트로 폴리프로필렌에 밀착시켜 광 조사를 행했다. 계속하여, 반대의 면으로부터도 마찬가지로 폴리프로필렌에 밀착시켜 20초×3회 광 조사를 행하여 경화체를 얻었다. #800의 내수 연마지로, 경화체를 2×2×25㎜의 각기둥 형상으로 정돈하고, 이 시료편을 시험기(시마즈 세이사쿠쇼제, 오토그래프 AG5000D)에 장착하여, 지점간 거리 20㎜, 크로스 헤드 속도 1㎜/분으로 3점 굽힘 파괴 강도를 측정했다.
(4) 환경광 안정성 시험
페이스트상의 광 경화성 조성물 시료의 표면이 10000럭스가 되도록 광원과 시료의 거리를 설정했다. 광원에는 덴탈 라이트(광원: 할로겐 광, 다카라벨몬트사제)를 사용하여, 조도계로 측정되는 조도가 상기 조도가 되도록, 시료와 광원의 거리를 설정했다. 이 조사면에서의 광 강도는 0.3mW/㎠였다. 제작된 광 경화성 조성물 시료를 폴리프로필렌 필름에 0.03g 칭량하여, 상기 덴탈 라이트의 광을 소정 시간 조사한 후, 시료를 눌러, 시료 내부가 굳어지기 시작한 시간을 계측했다. 또한, 조사 시간은 5초 간격으로 했다. 이 시간이 길수록 환경광 안정성이 우수하고, 따라서 양호한 조작 여유 시간을 얻을 수 있다.
또한 조도계는 도쿄 가라스 기카이사, 디지털 럭스미터 FLX-1330을 사용했다. 이 조도계는 400 내지 700㎚에 감도를 갖는다.
<실시예 1>
하기 처방에 의해, 암소에서 각 성분을 혼합하여, 광 경화성 조성물의 균일 용액을 조제했다.
중합성 단량체(100질량부);
D-2.6E: 70질량부
3G: 25질량부
UDMA: 5질량부
광 중합 개시제(1.2질량부);
CQ: 0.3질량부
DMBE: 0.5질량부
DPICH: 0.4질량부
상술한 조건에서, 이 용액으로부터 작성한 경화체의 비커스 경도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<실시예 2 내지 7, 비교예 1 내지 6>
광 중합 개시제를 표 1에 기재한 조합으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 용액을 제작했다. 상술한 조건에서 이들 용액으로부터 작성한 경화체의 비커스 경도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 1 내지 7에 나타내는 바와 같이, 광 증감제 (a), 제3급 아민 화합물 (b), 개열 반응에 의해 발생하는 산의 수중(25℃)에서의 산 해리 상수가 -3.0 이상인 아릴요오도늄염 (c)를 조합한 용액으로부터 얻어진 경화체는 높은 비커스 경도를 나타냈다.
비교예 1 및 2는 본 발명의 광 중합 개시제의 필수 성분의 하나인 아릴요오도늄염 (c)를 배합하지 않는 예이다. 이 경우에는, 아릴요오도늄염 (c)를 배합한 실시예에 비하여 비커스 경도가 낮았다.
비교예 3은, 제3급 아민 화합물 (b)를 배합하지 않은 예, 비교예 4는 광 증감제 (a)를 배합하지 않은 예이다. 이들 경우에는 아릴요오도늄염 (c)를 배합하지 않는 예보다도 비커스 경도가 더 낮았다.
비교예 5 및 6은, 개열 반응에 의해 발생하는 산의 수중(25℃)에서의 산 해리 상수가 -3.0 미만인 아릴요오도늄염을 사용하고 있다. 이 경우, 비교예 1보다도 비커스 경도가 높기는 하지만, 실시예와 비교하면 비커스 경도가 낮았다.
<실시예 8>
하기 처방에 의해, 페이스트상의 조성물을 조제했다.
중합성 단량체(100질량부);
D-2.6E: 70질량부
3G: 25질량부
UDMA: 5질량부
충전재(400질량부);
E-1: 160질량부
E-2: 240질량부
중합 금지제(HQME): 0.15질량부
이 페이스트상의 조성물에, 추가로, 표 2에 나타내는 조성의 광 중합 개시제를 배합한 광 중합형 콤퍼짓 레진을 얻었다. 이 광 중합형 콤퍼짓 레진의 비커스 경도, 굽힘 강도 및 환경광 안정성을 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
<실시예 9 내지 17, 비교예 7 내지 13>
광 중합 개시제를 표 2에 기재한 조합으로 변경한 것 이외는, 실시예 8과 마찬가지로 하여 광 중합형 콤퍼짓 레진을 제작했다. 상술한 조건에서 이들 광 중합형 콤퍼짓 레진의 비커스 경도, 굽힘 강도 및 환경광 안정성을 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 8 내지 17의 결과로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명의 광 중합 개시제를 사용한 경화체는 높은 비커스 경도 및 굽힘 강도를 나타냈다.
비교예 7 및 8은, 개열 반응에 의해 발생하는 산의 수중(25℃)에서의 산 해리 상수가 -3.0 이상인 아릴요오도늄염 (c)를 배합하지 않은 예이다. 이 경우, 실시예 8 내지 17보다도 비커스 경도가 낮았다.
비교예 9는, 비교예 7에 있어서, 광 증감제인 CQ, 제3급 아민 화합물인 DMBE를 증량한 예이다. 이 경우, 비교예 7보다도 비커스 경도 및 굽힘 강도가 향상되기는 했지만, 한편, 환경광 안정성이 저하되었다. 이와 같이, 광 증감제 및 제3급 아민 화합물의 증량으로는, 경화성과 환경광 안정성을 양립하는 광 중합형 콤퍼짓 레진을 얻는 것은 곤란하다.
비교예 10은, 제3급 아민 화합물 (b)를 배합하지 않은 예, 비교예 11은 광 증감제 (a)를 배합하지 않은 예이다. 이들 경우에는, 아릴요오도늄염 (c)를 배합하지 않는 예보다도 비커스 경도 및 굽힘 강도가 더 낮았다.
비교예 12 및 13은, 개열 반응에 의해 발생하는 산의 수중(25℃)에서의 산 해리 상수가 -3.0 미만인 아릴요오도늄염을 사용하고 있다. 이 경우, 비교예 7보다도 비커스 경도 및 굽힘 강도가 높기는 하지만, 실시예 8 내지 17과 비교하면 비커스 경도 및 굽힘 강도가 낮았다.
<실시예 18>
하기 처방에 의해, 페이스트상의 조성물을 조제했다.
중합성 단량체(100질량부);
Bis-GMA: 60질량부
3G: 40질량부
충전재(150질량부);
E-1: 105질량부
E-2: 45질량부
중합 금지제(HQME): 0.15질량부
이 페이스트상의 조성물에, 추가로, 표 3에 나타내는 조성의 광 중합 개시제를 배합하여 광 경화형 콤퍼짓 레진을 얻었다. 이 광 중합형 콤퍼짓 레진의 비커스 경도, 굽힘 강도 및 환경광 안정성을 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
<실시예 19 내지 27, 비교예 14 내지 20>
광 중합 개시제를 표 3에 기재한 조합으로 변경한 것 이외는, 실시예 18과 마찬가지로 하여 광 중합형 콤퍼짓 레진을 조제했다. 상술한 조건에서 이들 광 중합형 콤퍼짓 레진의 비커스 경도, 굽힘 강도 및 환경광 안정성을 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
실시예 18 내지 27에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 광 중합 개시제를 사용한 경화체는 높은 비커스 경도 및 굽힘 강도를 나타냈다.
비교예 14 및 15는, 개열 반응에 의해 발생하는 산의 수중(25℃)에서의 산 해리 상수가 -3.0 이상인 아릴요오도늄염 (c)를 배합하지 않은 예이다. 이 경우, 실시예 18 내지 27보다도 비커스 경도가 낮았다.
비교예 16은, 비교예 14에 있어서, 광 증감제인 CQ 및 제3급 아민 화합물인 DMBE를 증량한 예이다. 이 경우, 비교예 14보다도 비커스 경도 및 굽힘 강도가 향상되기는 했지만, 한편 환경광 안정성이 저하되었다.
이와 같이, 광 증감제 및 제3급 아민 화합물의 증량으로는, 경화성과 환경광 안정성을 양립시키는 광 중합형 콤퍼짓 레진을 얻는 것은 곤란하다.
비교예 17은 제3급 아민 화합물 (b)를 배합하지 않은 예, 비교예 18은 광 증감제 (a)를 배합하지 않은 예이다. 이들 경우에는, 아릴요오도늄염 (c)를 배합하지 않는 예보다도 비커스 경도 및 굽힘 강도가 더 낮았다.
비교예 19 및 20은 개열 반응에 의해 발생하는 산의 수중(25℃)에서의 산 해리 상수가 -3.0 미만인 아릴요오도늄염을 사용하고 있다. 이 경우, 비교예 14보다도 비커스 경도 및 굽힘 강도가 높기는 하지만, 실시예 18 내지 27과 비교하면 비커스 경도 및 굽힘 강도가 낮았다.
Claims (9)
- (a) 광 증감제, (b) 제3급 아민 화합물 및 (c) 아릴요오도늄염을 포함하는 광 중합 개시제와, 중합성 단량체를 포함하는 광 경화성 조성물에 있어서,
광 중합 개시제의 아릴요오도늄염 (c)가, 25℃의 수중에서의 해리 상수가 -3.0 이상인 산을 발생시키는 것이며,
중합성 단량체가 라디칼 중합성 단량체인, 광 경화성 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 광 중합 개시제는, 해당 광 중합 개시제 중의 광 증감제 (a)의 양이, 상기 중합성 단량체 100질량부당 0.01 내지 10질량부가 되는 양으로 배합되어 있는, 광 경화성 조성물.
- 제1항에 있어서, 충전재를 더 포함하고, 치과용 콤퍼짓 레진으로서 사용되는, 광 경화성 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 아릴요오도늄염 (c)가 디페닐요오도늄-2-카르복실레이트모노히드레이트인, 광 경화성 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 광 증감제 (a)가 α-디케톤인, 광 경화성 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 제3급 아민 화합물 (b)가 방향족 제3급 아민 (b1)을 포함하는, 광 경화성 조성물.
- 제6항에 있어서, 상기 제3급 아민 화합물 (b)가 방향족 제3급 아민 (b1)과 지방족 제3급 아민 (b2)를 포함하는, 광 경화성 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 광 증감제 (a) 100질량부당, 상기 제3급 아민 화합물 (b)를 10 내지 1000질량부 및 상기 아릴요오도늄염 (c)를 10 내지 2000질량부의 양으로 함유하고 있는, 광 경화성 조성물.
- 제8항에 있어서, 상기 제3급 아민 화합물 (b)와 아릴요오도늄염 (c)의 합계량을 기준으로 하여, 10 내지 80질량％의 양으로 아릴요오도늄염 (c)를 함유하고 있는, 광 경화성 조성물.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |