WO2021182509A1 - モデル材クリア組成物、モデル材組成物セットおよび光造形用組成物セット - Google Patents

モデル材クリア組成物、モデル材組成物セットおよび光造形用組成物セット Download PDF

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克幸 鬼頭
浩史 太田
洋基 坂田
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マクセルホールディングス株式会社
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    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to a model material clear composition used for modeling a model material by a material jet optical modeling method, a model material composition set including the model material clear composition and the model material color composition, and the above-mentioned.
  • the present invention relates to a material jet optical modeling composition set including a model material clear composition or a model material composition set.
  • a three-dimensional stereolithography method for producing a three-dimensional model by continuously forming a cured layer having a predetermined shape by irradiating a photocurable resin composition with light such as ultraviolet rays is widely known. ..
  • a stereolithographic resin composition is ejected from a nozzle, and immediately after that, a light such as ultraviolet rays is irradiated to cure the resin composition, whereby a cured layer having a predetermined shape is laminated to form a three-dimensional model.
  • the stereolithography method by the material jet method (inkjet method) to be produced (hereinafter, also referred to as "material jet stereolithography method") is widely attracting attention as a modeling method capable of freely producing a three-dimensional object by a 3D printer.
  • Patent Document 1 states that the content of a nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer contained as a polymerizable compound should be reduced. Describes a model material ink set containing clear ink that suppresses the color change of the cured product.
  • the clear ink as described in Patent Document 1 has an improved effect of suppressing yellowing during photocuring as compared with a model material composition previously proposed, and provides a three-dimensional model having less yellowness. It can be done.
  • three-dimensional objects obtained by the material jet stereolithography method to have higher appearance characteristics, and for clear model materials, further reduction of yellowness and further improvement of transparency are required. ing.
  • An object of the present invention is to provide a model material clear composition suitable for a material jet stereolithography method, which is less likely to cause color change during photocuring and can obtain a model material having suppressed yellowness and excellent transparency. And.
  • a model material clear composition used in a material jet stereolithography method which comprises an ethylenically unsaturated compound (A) and a photopolymerization initiator.
  • the ethylenically unsaturated compound (A) Ethylene unsaturated monomer (A1) having a dicyclopentenyl group and / or a dicyclopentenyl group; An ethylenically unsaturated compound (A2) having an aliphatic cyclic structure in the molecule and having a urethane group; and an ethylenic compound having an aliphatic cyclic structure in the molecule and having no urethane group and amide group.
  • Unsaturated monomer (A3) (excluding the ethylenically unsaturated monomer (A1)) Including The total mass of the ethylenically unsaturated monomer (A1), the ethylenically unsaturated compound (A2) and the ethylenically unsaturated monomer (A3) is 60 based on the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A).
  • a model material clear composition having a mass% or more. [2] The model material clear composition according to [1], which contains 30% by mass or more of the ethylenically unsaturated monomer (A1) with respect to the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A).
  • Model material clear composition [4]
  • a material jet stereolithography method comprising the model material clear composition according to any one of [1] to [6] and the model material color composition containing an ethylenically unsaturated monomer (B).
  • the model material color composition includes (meth) acrylate-based ethylenically unsaturated monomer (B1) of 30% by mass or more and 85% by mass or less, and 10 based on the total mass of the model material color composition.
  • the nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (B2) that is not a (meth) acrylate-based compound is selected from the group consisting of (meth) acrylamides and N-vinyllactams, according to [8].
  • the model material color composition contains a monofunctional ethylenically unsaturated monomer and a bifunctional or higher ethylenically unsaturated monomer as the ethylenically unsaturated monomer (B) from [7] to [7].
  • the model material composition set according to any one of [9].
  • the model material color composition is a (meth) acrylate-based ethylenically unsaturated monomer having an aliphatic cyclic structure and / or an aromatic cyclic structure as a (meth) acrylate-based ethylenically unsaturated monomer (B1).
  • the content (mass%) of the surface conditioner contained in the model material clear composition with respect to the total mass of the model material clear composition is contained in the model material color composition with respect to the total mass of the model material color composition.
  • model material clear composition according to any one of [1] to [6], or the model material composition set according to any one of [7] to [15], and the material jet stereolithography method.
  • a material jet stereolithography composition set containing a support material composition for forming a support material.
  • model material clear composition suitable for a material jet stereolithography method, which is less likely to cause color change during photocuring and can obtain a model material having suppressed yellowness and excellent transparency. Can be done.
  • the model material clear composition of the present invention contains an ethylenically unsaturated compound (A).
  • the ethylenically unsaturated compound (A) is a polymerizable compound having at least one ethylenically double bond in the molecule, which has a property of being cured by energy rays.
  • the ethylenically unsaturated compound (A) may be any of a polymerizable monomer, oligomer and polymer.
  • the ethylenically unsaturated compound may be a monofunctional ethylenically unsaturated compound having one ethylenically double bond in the molecule, or a polyfunctional compound having two or more ethylenically double bonds in the molecule. It may be an ethylenically unsaturated compound.
  • the model material clear composition of the present invention is an ethylenically unsaturated monomer (A1) having a dicyclopentenyl group and / or a dicyclopentanyl group as the ethylenically unsaturated compound (A) (hereinafter, simply “ethylene”. Also referred to as “sex-unsaturated monomer (A1)").
  • ethylene also referred to as “sex-unsaturated monomer (A1)”
  • the cured product obtained from the ethylenically unsaturated monomer (A1) having a dicyclopentenyl group and / or a dicyclopentanyl group is subjected to light such as ultraviolet rays irradiated during curing. Yellowing tends to be less likely to occur.
  • model material composition contains an ethylenically unsaturated monomer (A1) as a polymerizable compound, color change (particularly yellowing) when the model material composition is cured by light irradiation is unlikely to occur. Therefore, it is possible to obtain a model material (optically modeled product) having excellent transparency with suppressed yellowness.
  • A1 ethylenically unsaturated monomer
  • the ethylenically unsaturated monomer (A1) has at least one group selected from a dicyclopentenyl group and a dicyclopentanyl group, and has at least one ethylenically double bond in the molecule.
  • the polymerizable monomer is not particularly limited, and may be a monofunctional monomer or a polyfunctional monomer.
  • Examples of the ethylenically unsaturated monomer (A1) include (meth) acrylates having a dicyclopentenyl group and / or a dicyclopentanyl group, and specific examples thereof include dicyclopentenyl acrylate and dicyclopentenyl acrylate.
  • (meth) acrylates having a dicyclopentenyl group and / or a dicyclopentanyl group are preferable, and dicyclopentenyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl acrylate, dicyclopentenyl methacrylate, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, and dicyclopentan are preferable.
  • Nyl acrylate and dicyclopentanyloxyethyl acrylate are more preferable, dicyclopentenyloxyethyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate and dicyclopentanyloxyethyl acrylate are further preferable, and dicyclopentenyloxyethyl acrylate is particularly preferable.
  • These ethylenically unsaturated monomers (A1) may be used alone or in combination of two or more.
  • “(meth) acrylate” represents both acrylate and methacrylate, and the same applies to "(meth) acrylamide” and the like below.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (A1) in the model material clear composition of the present invention is preferably 30% by mass or more, more preferably 35, based on the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A). It is mass% or more, more preferably 40% by mass or more, particularly preferably 41% by mass or more, and particularly preferably 45% by mass or more.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (A1) with respect to the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A) is at least the above lower limit, the effect of suppressing yellowing of the model material clear composition at the time of photocuring is excellent.
  • the obtained model material has less yellowness and high transparency can be realized.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (A1) is large.
  • a model material obtained by adjusting the content in relation to an ethylenically unsaturated compound (A2) or an ethylenically unsaturated monomer (A3), which will be described later yellowness is suppressed and high transparency is achieved. It becomes easier to control mechanical properties such as strength and hardness while ensuring the above.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (A1) is preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, still more preferably, based on the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A). It is 75% by mass or less, particularly preferably 70% by mass or less, particularly preferably 69% by mass or less, and more particularly preferably 65% by mass or less.
  • the model material clear composition of the present invention is an ethylenically unsaturated compound (A2) having an aliphatic cyclic structure in the molecule and having a urethane group as the ethylenically unsaturated compound (A) (hereinafter, simply “. Also referred to as “ethylenically unsaturated compound (A2)").
  • A2 ethylenically unsaturated compound
  • the model material clear composition contains the ethylenically unsaturated compound (A2), it is easy to impart desired strength and hardness to the obtained model material.
  • the ethylenically unsaturated compound (A2) is particularly a polymerizable compound having an aliphatic cyclic structure in the molecule and having at least one urethane group and at least one ethylenically double bond. It is not limited to any of monomers, oligomers and polymers.
  • the aliphatic cyclic structure means a structure in which carbon atoms are cyclically bonded and contains a saturated or unsaturated carbon ring having no aromaticity, for example, a cycloalkane skeleton or a cyclo. Examples thereof include an alkene skeleton, an adamantan skeleton, a norbornane skeleton, an isophorone skeleton, and a tricyclodecane skeleton.
  • Examples of the ethylenically unsaturated compound (A2) include urethane (meth) acrylate having an aliphatic cyclic structure as exemplified above, urethane (meth) acrylate oligomer having an aliphatic cyclic structure, and the like. Specific examples thereof include a urethane (meth) acrylate oligomer having a dicyclohexylmethane structure, a urethane (meth) acrylate oligomer having an isophorone structure, and a urethane (meth) acrylate oligomer having a cyclohexylmethane structure.
  • urethane (meth) acrylate oligomers having an aliphatic cyclic structure are preferable, (meth) acrylate oligomers having a dicyclohexylmethane structure and urethane (meth) acrylate oligomers having an isophorone structure are more preferable, and they have a dicyclohexylmethane structure ( A meta) acrylate oligomer is more preferred, and an acrylate oligomer having a dicyclohexylmethane structure is particularly preferred.
  • an oligomer as the ethylenically unsaturated compound (A2), it becomes easy to obtain a model material having a good balance of strength and appropriate toughness.
  • an "oligomer” means an oligomer having a weight average molecular weight (M w ) of 500 to 10,000.
  • the preferred weight average molecular weight (M w ) of the oligomer is 800 or more, more preferably 1,000 or more.
  • the weight average molecular weight (M w ) means a polystyrene-equivalent weight average molecular weight measured by GPC (gel permeation chromatography).
  • the content of the ethylenically unsaturated compound (A2) in the model material clear composition of the present invention is preferably 10% by mass or more, more preferably 11% by mass, based on the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A). As mentioned above, it is more preferably 15% by mass or more, particularly preferably 18% by mass or more, and particularly preferably 20% by mass or more.
  • the content of the ethylenically unsaturated compound (A2) with respect to the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A) is at least the above lower limit, the strength and hardness of the obtained model material are likely to be improved.
  • the ethylenically unsaturated compound (A2) is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, still more preferably 40% by mass or less, and particularly preferably 35, based on the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A). It is mass% or less, particularly preferably 29 mass% or less, and more particularly preferably 25 mass% or less.
  • the mass ratio of the ethylenically unsaturated monomer (A1) to the ethylenically unsaturated compound (A2) [ethyleney unsaturated monomer (A1) / ethylenically unsaturated compound] (A2)] can be appropriately determined depending on the type of the polymerizable compound used, the desired mechanical properties of the model material, and the like.
  • the mass ratio of the ethylenically unsaturated monomer (A1) to the ethylenically unsaturated compound (A2) is, for example, preferably 1.1 or more, more preferably 1.5 or more, still more preferably 2 or more.
  • the mass ratio of the ethylenically unsaturated monomer (A1) and the ethylenically unsaturated compound (A2) is within the above range, the obtained model material has less yellowness and is balanced while ensuring high transparency. It becomes easy to impart good mechanical properties.
  • the model material clear composition contains a plurality of ethylenically unsaturated monomers (A1) and / or ethylenically unsaturated compounds (A2), the mass ratio of each polymerizable compound to the total mass is within the above range. Is preferable.
  • the model material clear composition of the present invention is an ethylenically unsaturated compound (A3) as an ethylenically unsaturated compound (A), which has an aliphatic cyclic structure in the molecule and does not have a urethane group or an amide group. ) (Hereinafter, also simply referred to as "ethylenically unsaturated monomer (A3)").
  • the ethylenically unsaturated monomer (A3) does not contain the ethylenically unsaturated monomer (A1).
  • the ethylenically unsaturated monomer (A3) can be a component that raises the glass transition temperature of the model material clear composition like the ethylenically unsaturated compound (A2), the obtained model material has a desired strength and hardness. Easy to give.
  • the coloring (yellowing) of the model material is suppressed by using the ethylenically unsaturated monomer (A1). It is easy to impart high strength, hardness and appropriate toughness to the obtained model material while sufficiently ensuring the effect and the effect of improving transparency. As a result, it is possible to obtain a model material having less yellowness, high transparency, excellent appearance characteristics, and well-balanced mechanical characteristics.
  • the ethylenically unsaturated monomer (A3) is a polymerizable compound having an aliphatic cyclic structure in the molecule, containing no urethane group or amide group, and having at least one ethylenically double bond. If there is no particular limitation, it may be a monofunctional monomer or a polyfunctional monomer. Examples of the aliphatic cyclic structure of the ethylenically unsaturated monomer (A3) include a structure similar to that of the aliphatic cyclic structure of the ethylenically unsaturated compound (A2).
  • Examples of the ethylenically unsaturated monomer (A3) include a monofunctional (meth) acrylate having an aliphatic cyclic structure other than the cyclopentenyl group and the cyclopentanyl group and containing no urethane group and an amide group.
  • Examples thereof include bifunctional or higher functional (meth) acrylates having an aliphatic cyclic structure other than the cyclopentenyl group and the cyclopentanyl group and not containing the urethane group and the amide group.
  • the ethylenically unsaturated monomer (A3) is preferably an ethylenically unsaturated monomer having neither an aromatic group nor a vinyl ether group in addition to a urethane group and an amide group.
  • the ethylenically unsaturated monomer (A3) is a cyclohexyl group, a 4-t-butylcyclohexyl group, a 3,5,5-trimethylcyclohexyl group, an isobornyl group, a tricyclodecanyl group, or a dicyclopentadienyl group.
  • ethylenically unsaturated monomer (A3) examples include cyclohexyl acrylate, 4-t-butylcyclohexyl acrylate, 3,5,5-trimethylcyclohexyl acrylate, isobornyl acrylate, and tricyclodecandi.
  • examples thereof include methanol diacrylate, dicyclopentadienyl methacrylate, and 1,4-cyclohexanedimethanol monoacrylate.
  • cyclohexyl acrylate selected from the group consisting of cyclohexyl acrylate, 4-t-butylcyclohexyl acrylate, 3,5,5-trimethylcyclohexyl acrylate, isobornyl acrylate, tricyclodecanedimethanol diacrylate and 1,4-cyclohexanedimethanol monoacrylate. It is preferable to contain one of the above, and 3,5,5-trimethylcyclohexylacrylate and / or isobornyl acrylate is more preferable.
  • These ethylenically unsaturated monomers (A3) may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (A3) in the model material clear composition of the present invention is preferably 5% by mass or more, more preferably 10 with respect to the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A). It is by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and particularly preferably 21% by mass or more.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (A3) with respect to the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A) is at least the above lower limit, the strength and hardness of the obtained model material are likely to be improved.
  • the ethylenically unsaturated simple substance is used.
  • the content of the weight (A3) is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, still more preferably 40% by mass or less, particularly preferably 40% by mass or less, based on the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A). Is 35% by mass or less, particularly preferably less than 30% by mass.
  • the mass ratio of the ethylenically unsaturated monomer (A1) to the ethylenically unsaturated monomer (A3) [ethyleney unsaturated monomer (A1) / ethylenically unsaturated].
  • the saturated monomer (A3)] can be appropriately determined depending on the type of the polymerizable compound used, the desired mechanical properties of the model material, and the like.
  • the mass ratio of the ethylenically unsaturated monomer (A1) to the ethylenically unsaturated monomer (A3) is preferably 1.5 or more, more preferably 1.8 or more, still more preferably more than 2.
  • the mass ratio of the ethylenically unsaturated monomer (A1) to the ethylenically unsaturated monomer (A3) is within the above range, the yellowish color of the obtained model material is suppressed and high transparency is ensured. , It becomes easy to impart well-balanced mechanical properties.
  • the model material clear composition contains a plurality of ethylenically unsaturated monomers (A1) and / or ethylenically unsaturated monomers (A3), the mass ratio of each polymerizable compound to the total mass is as described above. It is preferably within the range.
  • the mass ratio of the ethylenically unsaturated compound (A2) to the ethylenically unsaturated monomer (A3) [ethyleney unsaturated compound (A2) / ethylenically unsaturated monomer] (A3)] can be appropriately determined depending on the type of the polymerizable compound used, the desired mechanical properties of the model material, and the like.
  • the mass ratio of the ethylenically unsaturated compound (A2) to the ethylenically unsaturated monomer (A3) is preferably 0.5 or more, more preferably 0.8 or more, and preferably 2 It is 5.5 or less, more preferably 2 or less, still more preferably 1.4 or less.
  • the mass ratio of the ethylenically unsaturated compound (A2) to the ethylenically unsaturated monomer (A3) is within the above range, it is easy to impart high strength, hardness and appropriate toughness to the obtained model material.
  • the model material clear composition contains a plurality of ethylenically unsaturated compounds (A2) and / or ethylenically unsaturated monomers (A3), the mass ratio of each polymerizable compound to the total mass is within the above range. Is preferable.
  • the ratio of the total mass of the ethylenically unsaturated monomer (A1) to the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A2) and the ethylenically unsaturated monomer (A3) is the type of polymerizable compound used, the mechanical properties of the desired model material, etc. It can be determined as appropriate according to the above.
  • the mass ratio is preferably 0.5 or more, more preferably 0.9 or more, still more preferably 1 or more, particularly preferably more than 1, and preferably 4 or less, more preferably 3 or less, still more preferably 2. It is as follows. When the mass ratio of the ethylenically unsaturated monomer (A1) to the ethylenically unsaturated compound (A2) and the ethylenically unsaturated monomer (A3) is within the above range, the obtained model material has a yellowish tint. It becomes easy to impart well-balanced mechanical properties while ensuring high transparency with less saturation.
  • the total mass of the ethylenically unsaturated monomer (A1), the ethylenically unsaturated compound (A2) and the ethylenically unsaturated monomer (A3) is the ethylenically unsaturated compound. Based on the total mass of (A), it is preferably 60% by mass or more.
  • the total mass of the three types of polymerizable compounds each having an aliphatic cyclic structure in the molecule is equal to or higher than the above lower limit, a well-balanced machine can ensure high transparency with less yellowness in the obtained model material. It becomes easy to give a characteristic.
  • the total mass of the three types of polymerizable compounds is more preferably 65% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 75% by mass or more, based on the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A).
  • the upper limit of the total mass of the three types of polymerizable compounds is not particularly limited, and the ethylenically unsaturated compound (A) may consist of only the above three types of polymerizable compounds (that is, 100% by mass). For example, it may be 95% by mass or less or 90% by mass or less.
  • the model material clear composition of the present invention contains an ethylenically unsaturated monomer (A1), an ethylenically unsaturated compound (A2) and an ethylenically unsaturated monomer (A3) as the ethylenically unsaturated compound (A).
  • an ethylenically unsaturated monomer (A1) an ethylenically unsaturated compound (A2) and an ethylenically unsaturated monomer (A3) as the ethylenically unsaturated compound (A).
  • ethylene unsaturated compound (A4) may be contained.
  • the ethylenically unsaturated compound (A4) is different from the ethylenically unsaturated monomer (A1), the ethylenically unsaturated compound (A2) and the ethylenically unsaturated monomer (A3) in at least one molecule. It is not particularly limited as long as it is a polymerizable compound having an eth
  • Examples of the ethylenically unsaturated compound (A4) include an ethylenically unsaturated compound having no aliphatic cyclic structure in the molecule, for example, an alkyl (meth) acrylate having a linear or branched alkyl group in the molecule.
  • Examples thereof include (meth) acrylates having an aromatic cyclic structure or a heterocyclic structure, and monofunctional ethylenically unsaturated monomers containing nitrogen atoms such as (meth) acrylamides and N-vinyllactams.
  • an alkyl (meth) acrylate exemplified as a (meth) acrylate-based ethylenically unsaturated monomer (B1) that can be contained in a model material color composition described later, an aromatic cyclic structure in the molecule, or a complex.
  • examples thereof include (meth) acrylate having a ring structure, a compound exemplified as a nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (B2), and the like.
  • These ethylenically unsaturated compounds (A4) may be used alone or in combination of two or more.
  • the aromatic cyclic structure refers to an aromatic cyclic structure in which carbon atoms are cyclically bonded
  • the heterocyclic structure refers to a structure in which a carbon atom and one or more heteroatoms are cyclically bonded.
  • the content of the ethylenically unsaturated compound (A4) is that of the ethylenically unsaturated compound (A). It is preferably 38% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less, and particularly preferably 12% by mass or less, based on the total mass.
  • the content of the ethylenically unsaturated compound (A4) is not more than the above upper limit, it becomes easy to impart well-balanced mechanical properties to the obtained model material while ensuring high transparency with less yellowness.
  • the lower limit of the content of the ethylenically unsaturated compound (A4) is not particularly limited, and in another aspect of the present invention, the model material clear composition substantially contains the ethylenically unsaturated compound (A4). It does not have to be, and based on the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A), for example, it may be 1% by mass or more, 3% by mass or more, or 5% by mass or more. May be good.
  • the ethylenically unsaturated compound (A) when the ethylenically unsaturated compound (A) contains an ethylenically unsaturated compound (A4), the ethylenically unsaturated compound (A4) has a nitrogen atom in the molecule and is a fat. It is preferably an ethylenically unsaturated monomer (A4') having no group cyclic structure (hereinafter, also simply referred to as "ethylenically unsaturated monomer (A4')"). By containing the ethylenically unsaturated monomer (A4'), the hardness of the obtained model material can be easily improved.
  • ethylenically unsaturated monomer (A4') a compound exemplified as a nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (B2) that can be contained in a model material color composition described later can be used, for example.
  • (Meta) acrylamides eg, N, N-dimethylacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, hydroxyethylacrylamide, hydroxypropylacrylamide, acryloylmorpholin, etc.
  • N-vinyllactams eg, N -Vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, etc.] N-vinylformamide and the like.
  • acryloyl morpholine is preferable because it has a high glass transition temperature and high curability, and can impart high hardness to the obtained model material.
  • acryloyl morpholine also functions suitably as a diluent, an oligomer component that is useful for improving the brittleness of the obtained model material while maintaining the viscosity of the model material clear composition in an appropriate range, for example.
  • an ethylenically unsaturated compound (A2) or the like can be blended in a larger amount in the model material clear composition, a model material having a good balance of high hardness and appropriate toughness can be obtained by containing acryloyl morpholine.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (A4') is ethylenically unsaturated. It is preferably 12% by mass or less, more preferably 11% by mass or less, still more preferably 10.5% by mass or less, based on the total mass of the saturated compound (A).
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (A4') is not more than the above upper limit, the ethylenically unsaturated monomer (A4') is used in the obtained model material while maintaining high transparency with less yellowness.
  • Ethylene unsaturated monomers (A4') generally tend to yellow more easily when irradiated with light than nitrogen-free polymerizable compounds.
  • the model material clear composition of the present invention is excellent in the effect of suppressing coloration (yellowing) and the effect of improving transparency of the obtained model material by using the ethylenically unsaturated monomer (A1) as the polymerizable compound. It can contain a relatively large amount of ethylenically unsaturated monomer (A4') that easily causes yellowing.
  • the lower limit of the content of the ethylenically unsaturated compound (A4') is not particularly limited, and may be, for example, 1% by mass or more based on the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A). It may be 3% by mass or more, or 5% by mass or more.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (A4') in the model material clear composition is, for example, 5 mass based on the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A). % Or less, 3% by mass or less, 1% by mass or less, and may not contain an ethylenically unsaturated monomer (A4').
  • the model material clear composition of the present invention may contain a polymerizable compound other than the ethylenically unsaturated compound (A) as the polymerizable compound.
  • examples of such other polymerizable compounds include oxygen-containing cyclic compounds such as oxylan compounds and oxetane compounds, and nitrogen-containing cyclic compounds such as aziridine compounds and acetidine compounds.
  • the model material clear composition of the present invention contains a polymerizable compound other than the ethylenically unsaturated compound (A), the content thereof is preferably 15% by mass with respect to the total mass of the ethylenically unsaturated compound (A). Hereinafter, it is more preferably 10% by mass or less, still more preferably 5% by mass or less.
  • the content of the ethylenically unsaturated compound (A) in the model material clear composition of the present invention is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, based on the total mass of the model material clear composition. More preferably, it is 90% by mass or more.
  • the content of the ethylenically unsaturated compound (A) in the model material clear composition is equal to or higher than the above lower limit, the obtained model material is imparted with high transparency with suppressed yellowness and well-balanced mechanical properties.
  • a model material clear composition that is easy to use can be obtained.
  • the upper limit of the content of the ethylenically unsaturated compound (A) is not particularly limited, but is usually 99% by mass or less, preferably 98% by mass or less, based on the total mass of the model material clear composition.
  • the content of the polymerizable compound in the model material clear composition of the present invention is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and preferably 95% by mass or more, based on the total mass of the model material clear composition. Is 99.9% by mass or less, more preferably 99.5% by mass or less.
  • the model material clear composition of the present invention contains a photopolymerization initiator.
  • the photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it is a compound that promotes a radical reaction when irradiated with light having a wavelength in the ultraviolet, near-ultraviolet, or visible light region.
  • Examples of the photopolymerization initiator include benzoin compounds [for example, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin propyl ether, benzoin isobutyl ether, etc.] and acetophenone compounds [for example, acetophenone, 2,2-diethoxy-2-phenyl].
  • the acetophenone compound and the acetophenone compound because the model material obtained when the model material ink is photocured does not easily turn yellow and the obtained model material has high light resistance and does not easily turn yellow over time. It preferably contains at least one selected from the acylphosphine oxide compounds, preferably 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-one and 2,4,6-trimethyl. It is more preferable to contain at least one selected from the group consisting of benzoyl-diphenylphosphine oxide.
  • the photopolymerization initiator a commercially available product may be used, and examples thereof include IRGACURE TPO manufactured by BASF.
  • the content of the photopolymerization initiator in the model material clear composition is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, still more preferably 1 based on the total mass of the model material clear composition. It is 5% by mass or more, preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 8% by mass or less.
  • the content of the photopolymerization initiator is within the above range, the unreacted polymerization component can be reduced, the curability of the model material can be sufficiently enhanced, and the unreacted photopolymerization initiator remains. It is possible to suppress the yellowing of the model material over time caused by the above.
  • the model material clear composition can contain other additives, if necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • additives include storage stabilizers, surface conditioners, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, polymerization inhibitors, chain transfer agents, fillers, diluting solvents, thickeners and the like. Be done.
  • the surface conditioner is a component that adjusts the surface tension of the model material clear composition within an appropriate range, and the type thereof is not particularly limited.
  • the ejection property can be stabilized, and the interface mixture between the model material clear composition and the model material color composition and / or the support material composition is possible. Can be suppressed. As a result, a model material with good dimensional accuracy can be obtained.
  • Examples of the surface conditioner include silicone compounds.
  • Examples of the silicone-based compound include a silicone-based compound having a polydimethylsiloxane structure. Specific examples thereof include polyether-modified polydimethylsiloxane, polyester-modified polydimethylsiloxane, and polyaralkyl-modified polydimethylsiloxane.
  • the content thereof is preferably 0.005% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, based on the total mass of the model material clear composition. It is more preferably 0.05% by mass or more, preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, still more preferably 1.5% by mass or less.
  • the content of the surface conditioner is within the above range, it is easy to adjust the surface tension of the model material clear composition to an appropriate range.
  • the amount of the surface conditioner contained in the model material clear composition (content of the surface conditioner with respect to the total mass of the model material clear composition). (Mass%)) is preferably larger than the amount of the surface conditioner contained in the model material color composition (content of the surface conditioner with respect to the total mass of the model material color composition (mass%)).
  • mass% is preferably larger than the amount of the surface conditioner contained in the model material color composition (content of the surface conditioner with respect to the total mass of the model material color composition (mass%)).
  • the amount of the surface conditioner contained in the model material clear composition may be appropriately determined according to the types of the polymerizable compounds constituting the model material clear composition and the color composition, their ratios, and the like.
  • the amount (mass%) of the surface conditioner contained in the model material clear composition is preferably 1 with respect to the amount (mass%) of the surface conditioner contained in the model material color composition. .2 times or more, more preferably 1.5 times or more, still more preferably 1.8 times or more, and preferably 3 times or less, more preferably 2.8 times or less, still more preferably 2.5 times or less. Is.
  • the storage stabilizer is a component that can enhance the storage stability of the model material clear composition. Further, it is possible to prevent head clogging caused by polymerization of the polymerizable compound by heat energy.
  • examples of the storage stabilizer include hindered amine compounds (HALS), phenolic antioxidants, phosphorus-based antioxidants and the like.
  • the content thereof may be 0.01 to 5% by mass based on the total mass of the model material clear composition from the viewpoint of easily obtaining the above effect. preferable.
  • the model material clear composition of the present invention usually does not contain a colorant or contains only a small amount of a pigment and / or a dye such as a bluing agent. Therefore, the content of the colorant in the model material clear composition of the present invention is usually 0.1% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or less, based on the total mass of the model material clear composition. The lower limit is 0% by mass or more.
  • the model material clear composition of the present invention is used in the material jet stereolithography method, it is preferable that the model material clear composition has a viscosity of 1 mPa ⁇ s or more and less than 500 mPa ⁇ s at 25 ° C.
  • the viscosity at 25 ° C. is preferably 10 to 400 mPa ⁇ s, and more preferably 20 to 300 mPa ⁇ s.
  • the above viscosity measurement can be performed using an R100 type viscometer in accordance with JIS Z8803.
  • the viscosity of the model material clear composition can be controlled by adjusting the type of the polymerizable compound and the blending ratio thereof, the type of the diluting solvent and the thickener, the amount of the thickener added thereto, and the like.
  • the surface tension of the model material clear composition of the present invention is preferably 24 to 34 mN / m, more preferably 28 to 30 mN / m.
  • the surface tension of the model material clear composition can be controlled by adjusting the type of surface conditioner and the blending amount thereof.
  • the method for producing the model material clear composition of the present invention is not particularly limited, and for example, it can be produced by uniformly mixing the components constituting the model material clear composition using a mixing stirrer or the like.
  • the model material clear composition of the present invention is suitable for producing a model material that is colorless and has excellent transparency, and can provide a model material having various appearances and surface textures in combination with the model material color composition. Therefore, the present invention also covers a model material composition set including the model material clear composition and the model material color composition of the present invention.
  • the model material clear composition of the present invention can be used in combination with various conventionally known model material color compositions.
  • the model material color composition that can be suitably used together with the model material clear composition of the present invention contains an ethylenically unsaturated monomer (B), preferably based on the total mass of the model material color composition.
  • B1 ethylenically unsaturated monomer
  • a model material color composition containing a monomer (B2) can be mentioned.
  • the model material color composition included in the model material composition set of the present invention contains an ethylenically unsaturated monomer (B).
  • the ethylenically unsaturated monomer (B) is a polymerizable monomer having at least one ethylenically double bond in the molecule having a property of being cured by an energy ray.
  • the ethylenically unsaturated monomer (B) may be a monofunctional ethylenically unsaturated monomer having one ethylenically double bond in the molecule, or may have two ethylenically double bonds in the molecule. It may be a polyfunctional ethylenically unsaturated monomer having the above.
  • Examples of the ethylenically unsaturated monomer (B) include (meth) acrylates, (meth) acrylamides, N-vinyllactams, vinyl ethers, maleimides and the like.
  • the model material color composition contained in the model material composition set of the present invention is preferably a (meth) acrylate-based ethylenically unsaturated monomer (B1) as the ethylenically unsaturated monomer (B) (hereinafter referred to as). , Simply referred to as "ethylenically unsaturated monomer (B1)").
  • the ethylenically unsaturated monomer (B1) may be a monofunctional (meth) acrylate (monofunctional ethylenically unsaturated monomer) or a polyfunctional (meth) acrylate (polyfunctional ethylenically unsaturated monomer). It may be a saturated monomer).
  • Examples of the (meth) acrylate include an alkyl (meth) acrylate having a linear or branched alkyl group, a (meth) acrylate having an aliphatic cyclic structure and / or an aromatic cyclic structure in the molecule, and a heterocyclic structure.
  • Examples thereof include (meth) acrylate having (meth) acrylate, (meth) acrylate having a linear or branched alkylene group, alkylene glycol (meth) acrylate having a linear or branched alkylene glycol group, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the linear or branched alkyl group in the alkyl (meth) acrylate include preferably an alkyl group having 4 to 30 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 6 to 25 carbon atoms, and specifically, an octyl group. Examples thereof include an isooctyl group, a 2-ethylhexyl group, a nonyl group, an isononyl group, a lauryl group, a stearyl group, an isostearyl group and a t-butyl group.
  • Alkyl (meth) acrylates are usually monofunctional (meth) acrylates.
  • the (meth) acrylate having an aliphatic cyclic structure and / or an aromatic cyclic structure has an alicyclic group and / or an aromatic hydrocarbon group in the molecule, and the group preferably has 6 carbon atoms.
  • the group preferably has 6 carbon atoms.
  • examples thereof include alicyclic groups and aromatic hydrocarbon groups having up to 20, more preferably 8 to 14 carbon atoms.
  • the alicyclic group include a cyclohexyl group, a 4-t-butylcyclohexyl group, an isobornyl group, a dicyclopentanyl group, a tricyclodecyl group, an adamantyl group and the like.
  • aromatic hydrocarbon group examples include a phenoxyethyl group, an ethoxylated phenyl group (for example, 2- (2-ethoxyethoxy) phenyl) group, a phenylphenol group, a fluorene group and the like.
  • the (meth) acrylate having an aliphatic cyclic structure and / or an aromatic cyclic structure may be either monofunctional or polyfunctional, but is preferably a monofunctional (meth) acrylate.
  • the (meth) acrylate having a heterocyclic structure has a heterocyclic group in the molecule, and the heterocyclic group preferably has 5 to 20 carbon atoms, more preferably 5 to 14 carbon atoms. Cyclic groups can be mentioned. Examples of the (meth) acrylate having a heterocyclic structure include tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, 4- (meth) acryloyloxymethyl-2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolane, and 4- (meth) acryloyloxy. Examples thereof include methyl-2-cyclohexyl-1,3-dioxolane.
  • the (meth) acrylate having a heterocyclic structure may be either monofunctional or polyfunctional, but is preferably a monofunctional (meth) acrylate.
  • Examples of the alkylene group in the (meth) acrylate having a linear or branched alkylene group include an alkylene group having 2 to 30 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 3 to 20 carbon atoms.
  • Examples of such an alkylene group include a pentaerythritol group, a dipentaerythritol group, a dimethyloltricyclodecane group and the like.
  • Specific examples of the (meth) acrylate having a linear or branched alkylene group include pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and dimethyloltricyclodecandi (meth).
  • the (meth) acrylate having a linear or branched alkylene group is usually a polyfunctional (meth) acrylate, preferably 2 to 10, more preferably 2 to 6 (meth) acrylate groups. It is a polyfunctional (meth) acrylate having.
  • Examples of the alkylene glycol group in the (meth) acrylate having a linear or branched alkylene glycol group include an alkylene glycol group having 4 to 25 carbon atoms and more preferably 6 to 20 carbon atoms.
  • Examples of the alkylene glycol group include a tripropylene glycol group, a 1,6-hexanediol group, a neopentyl glycol group, a 1,9-nonanediol group, a 3-methyl-1,5-pentanediol group, and a 2-n-butyl group.
  • Ethylene glycol groups such as 2-ethyl-1,3-propanediol group, pentaerythritol group, diethylene glycol group and triethylene glycol group
  • propylene glycol group such as dipropylene glycol group and tripropylene glycol group
  • (meth) acrylate having a linear or branched alkylene glycol group include the di (meth) acrylate of the alkylene glycol and the tri (meth) acrylate of the alkylene glycol.
  • the (meth) acrylate having a linear or branched alkylene glycol group may be either monofunctional or polyfunctional, but is preferably a polyfunctional (meth) acrylate, and more preferably 1 to 1 to. It is a polyfunctional (meth) acrylate having 6, more preferably 2 or 3 (meth) acrylate groups.
  • the model material color composition is an ethylenically unsaturated monomer (from the viewpoint of reducing the viscosity of the composition and easily increasing the ejection property in the material jet, and easily increasing the strength and hardness of the obtained model material.
  • a (meth) acrylate-based ethylenically unsaturated monomer having an aliphatic cyclic structure and / or an aromatic cyclic structure is preferable, and a (meth) acrylate-based ethylenically unsaturated monomer having an aliphatic cyclic structure is more preferable.
  • Saturated monomers further preferably contain isobornyl (meth) acrylates and / or cyclohexyl (meth) acrylates.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (B1) contained in the model material color composition is preferably 30% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, based on the total mass of the model material color composition. It is more preferably 40% by mass or more, particularly preferably 45% by mass or more, and preferably 85% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, still more preferably 70% by mass or less, and particularly preferably 65% by mass or less. Is.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (B1) is at least the above lower limit, the viscosity of the model material color composition can be easily controlled, and good ejection property from the nozzle can be easily ensured. Further, when the content of the ethylenically unsaturated monomer (B1) is not more than the above upper limit, it is easy to impart high strength and hardness to the obtained model material, and it is easy to improve the dimensional stability.
  • the model material color composition contained in the model material composition set of the present invention is a nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer as the ethylenically unsaturated monomer (B), preferably not a (meth) acrylate compound. It contains a metric (B2) (hereinafter, also simply referred to as "nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (B2)").
  • the ethylenically unsaturated monomer (B2) is not a (meth) acrylate, and the (meth) acrylate containing a nitrogen atom is not included in the nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (B2). ..
  • the nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (B2) contained in the model material color composition is a monofunctional nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (monofunctional ethylenically unsaturated monomer). It may be a polyfunctional nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (polyfunctional ethylenically unsaturated monomer).
  • Examples of the nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (B2) include (meth) acrylamides, N-vinyllactams, maleimide, and N-vinylformamide. These may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of (meth) acrylamides include the following formula (I): [In the formula, Q 1 represents an n-valent linking group, Q 2 independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, R 1 independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and n is. Represents an atom of 1 or 2 or more]
  • the (meth) acrylamides are preferably monofunctional from the viewpoint of appropriately lowering the viscosity of the model material color composition and easily improving the discharge property.
  • Q 3 in formula (II) preferably constitute the alicyclic group has 4 to 20 carbon atoms ( Meta) acrylamide [eg, acryloylmorpholin] and the like.
  • the N-vinyllactams may be either monofunctional or polyfunctional, and for example, the following formula (III): [In the formula, m represents an integer from 1 to 5] Examples thereof include the compounds indicated by. From the viewpoint of easy availability of raw materials, m is preferably an integer of 2 to 4, and more preferably 2 or 4. Specific examples of such N-vinyllactams include N-vinylpyrrolidone and N-vinylcaprolactam.
  • the model material color composition is preferably composed of (meth) acrylamides and N-vinyllactams as a nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (B2).
  • at least one member selected from the group, more preferably a (meth) acrylamides, more preferably is Q 3 in formula (II) constituting the alicyclic group has 4 to 20 carbon atoms (meth) Acrylamides, particularly preferably acryloyl morpholine.
  • the content of the nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (B2) contained in the model material color composition is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass, based on the total mass of the model material color composition. % Or more, more preferably 20% by mass or more, preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, still more preferably 40% by mass or less.
  • the content of the nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer (B2) is at least the above lower limit, it is easy to impart high strength and hardness to the obtained model material, and it is easy to improve the dimensional stability.
  • the viscosity of the model material color composition can be easily controlled, and good ejection property from the nozzle can be easily ensured.
  • the model material color composition included in the model material composition set of the present invention is a monofunctional ethylenically unsaturated monomer and a bifunctional or higher ethylenically unsaturated monomer as the ethylenically unsaturated monomer (B). It preferably contains a body.
  • the monofunctional ethylenically unsaturated monomer include the monofunctional (meth) acrylate described above and the monofunctional nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer.
  • Examples of the bifunctional or higher ethylenically unsaturated monomer include the polyfunctional (meth) acrylate described above and the polyfunctional nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer.
  • model material color composition contained in the model material composition set of the present invention contains a bifunctional or higher ethylenically unsaturated monomer in addition to the monofunctional ethylenically unsaturated monomer, the obtained model material It is easy to improve toughness and strength.
  • the content of the monofunctional ethylenically unsaturated monomer in the model material color composition is preferably 30% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, still more preferably 35% by mass or more, based on the total mass of the model material color composition. It is 40% by mass or more, preferably 70% by mass or less, and more preferably 65% by mass or less.
  • the content of the monofunctional ethylenically unsaturated monomer in the model material color composition is at least the above lower limit, the viscosity of the model material color composition is easily reduced and the ejection property is easily improved. Further, when the content of the monofunctional ethylenically unsaturated monomer is not more than the above upper limit, the strength and hardness of the obtained model material can be easily increased, and the stickiness of the model material surface can be easily suppressed.
  • the content of the bifunctional or higher ethylenically unsaturated monomer in the model material color composition is preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, and further, based on the total mass of the model material color composition. It is preferably 10% by mass or more, preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and further preferably 35% by mass or less.
  • the content of the bifunctional or higher ethylenically unsaturated monomer in the model material color composition is not more than the above lower limit, the toughness of the obtained model material is likely to be improved, and the model material is imparted with well-balanced mechanical properties. Cheap.
  • the content of the bifunctional or higher ethylenically unsaturated monomer is not more than the above upper limit, it is easy to suppress the curing shrinkage of the model material color composition during photocuring, and the dimensional accuracy (or the obtained model material) of the obtained model material is easy to suppress. Warpage prevention) is likely to improve.
  • the model material color composition comprises the above-mentioned monofunctional (meth) acrylate having an aliphatic cyclic structure, a polyfunctional (meth) acrylate, and a monofunctional nitrogen atom. It is preferable to contain an ethylenically unsaturated monomer.
  • the model material color composition contains a monofunctional (meth) acrylate having an aliphatic cyclic structure and a polyfunctional (meth) acrylate, it is easy to reduce the viscosity of the composition and improve the ejection property, and at the same time, it is easy to improve the ejection property.
  • the toughness of the obtained model material is likely to be improved, and it is easy to impart well-balanced mechanical properties to the model material. Further, when the model material color composition contains a monofunctional nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer, the strength of the obtained model material is likely to be improved.
  • the content of the monofunctional (meth) acrylate having an aliphatic cyclic structure in the model material color composition is preferably based on the total mass of the model material color composition. It is 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and preferably 75% by mass or less, more preferably 60% by mass or less.
  • the content of the polyfunctional (meth) acrylate is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and preferably 50% by mass, based on the total mass of the model material color composition. Hereinafter, it is more preferably 45% by mass or less.
  • the content of the monofunctional nitrogen atom-containing ethylenically unsaturated monomer is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less. It is less than mass%.
  • the model material color composition contained in the model material composition set of the present invention preferably further contains a polymerizable oligomer. Since the model material color composition contains the polymerizable oligomer, the toughness of the model material can be easily improved and a well-balanced mechanical strength can be ensured, so that a model material that is hard to break even when bent can be obtained. In addition, the tackiness of the surface of the model material can be easily reduced.
  • polymerizable oligomer examples include an epoxy (meth) acrylate oligomer, a polyester (meth) acrylate oligomer, and a urethane (meth) acrylate oligomer. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the polymerizable oligomer preferably used can impart strength and toughness to the obtained model material, has a wide range of material selection, and can select a material having various properties. Therefore, polymerization having a urethane group is preferable. It is a sex oligomer, more preferably a urethane (meth) acrylate oligomer.
  • the polymerizable oligomer having a urethane group is caprolactone-modified polymerization from the viewpoint that the viscosity of the model material color composition can be easily designed to be low, the hardness and strength of the obtained model material can be easily increased, and the curing shrinkage can be easily reduced. It is preferably a sex oligomer.
  • the polymerizable oligomer is preferably a caprolactone-modified isophorone diisocyanate-based polymerizable oligomer from the viewpoint of easily increasing the hardness and strength of the obtained model material. ..
  • the content thereof is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, based on the total mass of the model material color composition, and also. It is preferably 45% by mass or less, more preferably 30% by mass or less.
  • the content of the polymerizable oligomer is at least the above lower limit, the tackiness of the surface of the model material can be sufficiently reduced.
  • the content of the polymerizable oligomer is not more than the above upper limit, it is easy to secure good ejection properties of the model material color composition.
  • the model material color composition may contain other additives, if necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Other additives include, for example, photopolymerization initiators, surface modifiers, storage stabilizers, antioxidants, colorants, UV absorbers, light stabilizers, polymerization inhibitors, chain transfer agents, fillers and the like. Can be mentioned. These components are not particularly limited, and known compounds conventionally used in the art can be appropriately selected and used.
  • the photopolymerization initiator and the storage stabilizer the same amounts as those exemplified above as the photopolymerization initiator and the storage stabilizer that can be contained in the model material clear composition are used in the model material color composition. Can also be suitably used in.
  • the additive contained in the model material clear composition and the additive contained in the model material color composition may be the same as or different from each other.
  • Examples of the surface conditioner that the model material color composition can contain the surface conditioner include the same surface conditioners as those exemplified above as the surface conditioner that the model material clear composition can contain.
  • the content thereof is preferably 0.005% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, based on the total mass of the model material color composition. It is more preferably 0.05% by mass or more, preferably 2% by mass or less, more preferably 1.5% by mass or less, still more preferably 1% by mass or less.
  • the content of the surface conditioner is within the above range, it is easy to control the surface tension of the model material color composition within an appropriate range.
  • both the model material clear composition and the model material color composition constituting the model material composition set of the present invention contain a surface conditioner.
  • the amount of the surface conditioner contained in the model material color composition (the content of the surface conditioner with respect to the total mass of the model material color composition (mass%)) is the surface conditioner contained in the model material clear composition. It is preferable that the amount is smaller than the amount (content of the surface conditioner (mass%) with respect to the total mass of the model material clear composition).
  • the amount of the surface conditioner contained in the model material color composition is smaller than the amount of the surface conditioner contained in the model material clear composition, the space between the compositions at the interface between the model material clear composition and the model material color composition The repulsion of the is suppressed.
  • the amount of the surface conditioner contained in the model material color composition may be appropriately determined according to the types of the polymerizable compounds constituting the model material color composition and the model material clear composition, their ratios, and the like. ..
  • the amount (mass%) of the surface conditioner contained in the model material color composition is relative to the amount (mass%) of the surface conditioner contained in the model material clear composition of the present invention. It is preferably 30% or more, more preferably 35% or more, still more preferably 40% or more, and preferably 85% or less, more preferably 70% or less, still more preferably 60% or less.
  • the model material color composition in the model material composition set of the present invention is usually a colored composition containing a pigment.
  • the composition of the model material color composition is not particularly limited, but the composition preferably contains cyan, magenta and yellow, and more preferably white and / or black.
  • Cyan is Cyan from the viewpoint of color and color development, and ease of pigment dispersion.
  • Magenta has C.I. I. Pigment Red122, C.I. I. Pigment Red202 and C.I. I. It is preferable to contain at least one pigment selected from the group consisting of Pigment Violet19.
  • Pigment Yellow is C.I. from the viewpoint of color and color development, and ease of pigment dispersion.
  • Pigment Yellow 150 and C.I. I. It is preferable to contain at least one pigment selected from the group consisting of Pigment Yellow 155.
  • White preferably contains titanium oxide from the viewpoint of color, hiding property, and ease of pigment dispersion.
  • the titanium oxide is more preferably rutile-type titanium oxide.
  • Black preferably contains carbon black from the viewpoint of color, color development, and ease of pigment dispersion.
  • the pigment content in the model material color composition may be appropriately set according to the desired color of the model material color composition and the type of pigment used, but is based on the total mass of the model material color composition. , Usually 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more.
  • the upper limit of the pigment content in the model material color composition is also not particularly limited, and is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, based on the total amount of the model material color composition.
  • the viscosity of the model material color composition is preferably 1 mPa ⁇ s or more and less than 500 mPa ⁇ s at 25 ° C. because it is used in the material jet stereolithography method. From the viewpoint of improving the discharge property from the material jet nozzle, the viscosity at 25 ° C. is preferably 10 to 400 mPa ⁇ s, and more preferably 20 to 300 mPa ⁇ s.
  • the above viscosity measurement can be performed using an R100 type viscometer in accordance with JIS Z8803.
  • the viscosity of the model material color composition can be controlled by adjusting the type of the polymerizable compound and the blending ratio thereof, the type of the diluting solvent and the thickener, the amount of the thickener added thereto, and the like.
  • the surface tension of the model material color composition of the present invention is preferably 24 to 34 mN / m, more preferably 28 to 30 mN / m.
  • the surface tension of the model material color composition can be controlled by adjusting the type of surface conditioner and the blending amount thereof.
  • the method for producing the model material color composition is not particularly limited, and for example, it can be produced by uniformly mixing the components constituting the model material color composition using a mixing stirrer or the like.
  • the model material clear composition and / or model material composition set of the present invention is combined with a support material for supporting the model material during three-dimensional modeling in order to form a complicated shape or a precise shape with high accuracy. It is preferable to use it. Therefore, the present invention includes a model material clear composition of the present invention or a model material composition set of the present invention, and a material jet light including a support material composition for molding a support material by a material jet stereolithography method. The composition set for modeling is also included.
  • the support material composition is a photocurable composition for a support material that gives the support material by photocuring. After the model material is produced, it can be removed from the model material by physically peeling the support material from the model material or by dissolving the support material in an organic solvent or water.
  • the model material clear composition and the model material composition set of the present invention can be used in combination with various conventionally known compositions as support material compositions. Since the model material is not damaged when the support material is removed, the support material is environmentally friendly, and the support material can be removed cleanly and easily in detail, the support material constituting the stereolithography composition set of the present invention is formed.
  • the composition is preferably water soluble.
  • water-soluble support material composition examples include those containing a monofunctional ethylenically unsaturated monomer and a polyalkylene glycol having an oxyethylene group and / or an oxypropylene group.
  • the monofunctional ethylenically unsaturated monomer contained in the support material composition is a polymerizable monomer having one ethylenically double bond in the molecule having a property of being cured by an energy ray, and is preferably a water-soluble monofunctional monomer. It is an ethylenically unsaturated monomer.
  • Examples of the monofunctional ethylenically unsaturated monomer contained in the support material composition include hydroxyl group-containing (meth) acrylates having 2 to 15 carbon atoms [for example, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, and the like.
  • the content of the monofunctional ethylenically unsaturated monomer contained in the support material composition improves the curability of the support material composition, and the support material obtained by photocuring the support material composition is quickly watered. From the viewpoint of easy dissolution in, it is preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, based on the total amount of the support material composition.
  • the content is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less.
  • the support material composition preferably contains a polyalkylene glycol containing an oxyethylene group and / or an oxypropylene group.
  • a polyalkylene glycol containing an oxyethylene group and / or an oxypropylene group is an active hydrogen compound to which at least ethylene oxide and / or propylene oxide is added.
  • the polyalkylene glycol include polyethylene glycol, polypropylene glycol and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the active hydrogen compound include 1 to tetravalent alcohols, amine compounds and the like. Of these, dihydric alcohol or water is preferable.
  • the content of the polyalkylene glycol in the support material composition is preferably based on the total amount of the support material composition from the viewpoint of easily increasing the solubility of the support material obtained by photocuring the support material composition in water. Is 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more.
  • the content is preferably 49% by mass or less from the viewpoint of preventing the phenomenon of polyalkylene glycol leaching from the support material during modeling of the three-dimensional model and easily improving the fineness of the model. Is 45% by mass or less.
  • the number average molecular weight (M n ) of the polyalkylene glycol is preferably 100 to 5,000.
  • the ( Mn ) of the polyalkylene glycol is within the above range, it is compatible with the polyalkylene glycol before photo-curing and difficult to be compatible with the polyalkylene glycol after photo-curing.
  • the ( Mn ) of the polyalkylene glycol is preferably 200 to 3,000, more preferably 400 to 2,000.
  • the support material composition may contain other additives, if necessary.
  • additives include, for example, photopolymerization initiators, water-soluble organic solvents, antioxidants, colorants, pigment dispersants, storage stabilizers, UV absorbers, light stabilizers, polymerization inhibitors, chain transfer agents. , Filler and the like.
  • the photopolymerization initiator the compound exemplified above as the photopolymerization initiator that can be contained in the model material clear composition can be similarly used.
  • the support material composition contains a photopolymerization initiator
  • the content thereof is preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and preferably 3% by mass or more, based on the total amount of the support material composition. It is 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less.
  • the content of the photopolymerization initiator is within the above range, it is easy to reduce unreacted polymerization components and sufficiently improve the curability of the support material.
  • the water-soluble organic solvent is a component that improves the solubility of the support material obtained by photocuring the support material composition in water. Further, it is a component that can adjust the support material composition to a low viscosity.
  • the support material composition contains a water-soluble organic solvent
  • the content thereof is preferably 35% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, based on the total amount of the support material composition.
  • the content is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and further preferably 10% by mass or more.
  • the amount of the water-soluble organic solvent in the support material composition is too large, the water-soluble organic solvent seeps out when the support material composition is photocured, and the model material formed on the upper layer of the support material Dimensional accuracy may deteriorate.
  • the content of the water-soluble organic solvent is not more than the above upper limit, such exudation is likely to be suppressed.
  • the content of the water-soluble organic solvent in the support material composition is at least the above lower limit, it is easy to improve the removability of the support material by water, and it is easy to control the support material composition to have a low viscosity.
  • water-soluble organic solvent examples include alkylene glycol monoacetate having a linear or branched alkylene group [for example, ethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate, triethylene.
  • Alkylene glycol diacetate [eg ethylene glycol diacetate, propylene Lene glycol diacetate, diethylene glycol diacetate, dipropylene glycol diacetate, triethylene glycol diacetate, tripropylene glycol diacetate, tetraethylene glycol diacetate, tetrapropylene glycol diacetate, etc.], linear or branched alkylene Alkylene glycol dialkyl ether having a group [for example, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetrapropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether , Propylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, tri
  • Alkylene glycol monoalkyl ether acetate for example, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, triethylene glycol monomethyl ether acetate, tryp Lopyrene glycol monomethyl ether acetate, tetraethylene glycol monomethyl ether acetate, tetrapropylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, triethylene Glycol monoethyl ether acetate, tripropylene glycol monoethyl ether acetate, tetraethylene glycol monoethyl ether acetate, tetrapropylene glycol monoeth
  • the water-soluble organic solvent is triethylene glycol monomethyl ether or dipropylene glycol monomethyl ether acetate from the viewpoint of easily improving the removability of the support material with water and controlling the support material composition to have a low viscosity. Is more preferable.
  • the viscosity of the support material composition in the present invention is preferably 1 to 500 mPa ⁇ s at 25 ° C., and more preferably 10 to 400 mPa ⁇ s, from the viewpoint of improving the discharge property from the material jet nozzle. ..
  • the above viscosity measurement can be performed using an R100 type viscometer in accordance with JIS Z8803.
  • the method for producing the support material composition is not particularly limited, and for example, it can be produced by uniformly mixing the components constituting the support material composition using a mixing stirrer or the like.
  • a three-dimensional model (model material) can be produced by a stereolithography method using a material jet method.
  • a three-dimensional model is produced by a stereolithography method using a material jet method using the model material clear composition, the model material composition set, or the stereolithography composition set of the present invention.
  • the method is not particularly limited as long as it is a manufacturing method, and a known method can be adopted.
  • the model material clear composition (and the model material color composition) is photocured to obtain the model material
  • the support material composition is photocured to obtain the support material
  • the support material is removed from the model material.
  • a model material which is a three-dimensional model can be obtained by a method including a step.
  • the data of the model material clear composition (and the model material color composition) which is laminated by the material jet method to form a three-dimensional model and , Data of the support material composition that supports the three-dimensional model in the process of production is produced, and slice data for discharging each composition is produced by a material jet type 3D printer, and based on the produced slice data, for model material and After discharging each composition for the support material, the photocuring treatment is repeated layer by layer to obtain a cured product (model material) of the model material clear composition (and model material color composition) and a cured product (support) of the support material composition. It is possible to produce a stereolithographic object made of (material).
  • Lights that cure the model material clear composition (and model material color composition) and the support material composition include, for example, far infrared rays, infrared rays, visible rays, near ultraviolet rays, ultraviolet rays, electron beams, ⁇ rays, ⁇ rays, and X-rays. Such as active energy rays. Of these, near-ultraviolet rays or ultraviolet rays are preferable from the viewpoint of ease and efficiency of curing work.
  • the light source examples include conventionally known high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, UV-LEDs, and the like.
  • the LED method is preferable from the viewpoint that the equipment can be miniaturized and the power consumption is low.
  • the amount of light is preferably 200 to 500 mJ / cm 2 from the viewpoint of the hardness and dimensional accuracy of the model material.
  • a UV-LED When a UV-LED is used as a light source, it is preferable to use a UV-LED having a center wavelength of 385 to 415 nm because the light can easily reach deep layers and the hardness and dimensional accuracy of the obtained model material can be improved.
  • each layer constituting the three-dimensional model is preferably thin from the viewpoint of modeling accuracy, but is preferably 5 to 30 ⁇ m from the viewpoint of the balance with the modeling speed.
  • the obtained three-dimensional model is a combination of a model material and a support material.
  • the support material can be removed from the three-dimensional model to obtain a three-dimensional model as a model material.
  • the support material can be removed, for example, by immersing the three-dimensional model obtained in a removal solvent that dissolves the support material, making the support material flexible, and then removing the support material from the surface of the model material with a brush or the like.
  • a removal solvent that dissolves the support material, making the support material flexible, and then removing the support material from the surface of the model material with a brush or the like.
  • Water, a water-soluble solvent for example, a glycol-based solvent, an alcohol-based solvent, or the like may be used as the solvent for removing the support material. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the three-dimensional model produced by using the model material clear composition, the model material composition set, or the stereolithography composition set of the present invention is high in color change (yellowing) due to light irradiation. It has transparency and well-balanced mechanical properties.
  • Model Material Clear Composition Table 1 shows the details of the components constituting the model material clear composition used in Examples and Comparative Examples.
  • Model Material Clear Composition According to each composition shown in Table 2, the components constituting each model material clear composition are uniformly mixed and stirred using a mixing and stirring device, respectively, and Examples 1 to 1 to Model material clear compositions of 16 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared.
  • the measured tensile strength was evaluated according to the following evaluation criteria. ⁇ Evaluation criteria ⁇ ⁇ : A value of 30 MPa or more was shown. ⁇ : A value of 20 MPa or more and less than 30 MPa was shown. X: A value of less than 20 MPa was shown.
  • the measured Shore D hardness was evaluated according to the following evaluation criteria. ⁇ Evaluation criteria ⁇ ⁇ : A value of 50 or more was shown. ⁇ : A value of 30 or more and less than 50 was shown. X: A value less than 30 was shown.
  • the Lab color difference was measured according to the following procedure, and the tint of the clear model material was evaluated. Measurement of Lab color difference: From the model material clear compositions prepared in Examples and Comparative Examples, a plate having a thickness of 2 mm was formed using an ultraviolet curable inkjet molding apparatus, and used as a measurement sample (modeling condition: 1 layer). Laminate thickness 32 ⁇ m, illuminance 1000 mW / cm 2 , 1 layer integrated light intensity 800 mJ / cm 2 ). The Lab color difference of this sample was measured using a color difference meter "X-Rite939" (manufactured by X-Rite).
  • the tint of the model material was evaluated according to the following evaluation criteria. ⁇ Evaluation criteria ⁇ ⁇ : The value of b * was less than 5. ⁇ : The value of b * was 5 or more and less than 10. X: The value of b * was 10 or more.
  • model material clear composition according to the present invention has less yellowness, excellent transparency, and strength and hardness above a certain level.
  • Model Material Composition Set (1) Preparation of Model Material Color Composition Table 4 shows the details of the components constituting the model material color composition used in the production example.
  • each composition shown in Table 5 the components constituting each model material color composition were uniformly mixed and stirred using a mixing stirrer to prepare the model material color compositions of Production Examples 1 to 10. ..

Abstract

本発明は、エチレン性不飽和化合物(A)および光重合開始剤を含んでなる、マテリアルジェット光造形法において使用されるモデル材クリア組成物であって、 前記エチレン性不飽和化合物(A)が、 ジシクロペンテニル基および/またはジシクロペンタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(A1); 分子内に脂肪族環状構造を有し、かつ、ウレタン基を有するエチレン性不飽和化合物(A2);および 分子内に脂肪族環状構造を有し、かつ、ウレタン基およびアミド基を有しないエチレン性不飽和単量体(A3)(但し、前記エチレン性不飽和単量体(A1)を除く) を含み、 エチレン性不飽和単量体(A1)、エチレン性不飽和化合物(A2)およびエチレン性不飽和単量体(A3)の総質量が、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に基づいて60質量%以上である、モデル材クリア組成物に関する。

Description

モデル材クリア組成物、モデル材組成物セットおよび光造形用組成物セット
 本発明は、マテリアルジェット光造形法によりモデル材を造形するために用いられるモデル材クリア組成物、前記モデル材クリア組成物とモデル材カラー組成物を含んでなるモデル材組成物セット、および、前記モデル材クリア組成物またはモデル材組成物セットを含んでなるマテリアルジェット光造形用組成物セットに関する。
 従来、光硬化性樹脂組成物に紫外線等の光を照射して所定の形状を有する硬化層を連続的に形成することにより、立体造形物を作製する三次元光造形法が広く知られている。中でも、ノズルから光硬化性樹脂組成物を吐出させ、その直後に紫外線等の光を照射して該樹脂組成物を硬化させることにより、所定の形状を有する硬化層を積層して立体造形物を作製するマテリアルジェット方式(インクジェット方式)による光造形法(以下、「マテリアルジェット光造形法」ともいう)は、3Dプリンタにより自由に立体造形物を作製できる造形法として広く注目されている。
 マテリアルジェット光造形法に用い得る光硬化性樹脂組成物に対しては、その用途に応じて種々の要求があり、その1つとして透明性(透過性)が高い黄色味の少ない立体造形物を得るためのモデル材クリア組成物が必要とされている。そのような要求に対して種々のモデル材組成物が提案されており、例えば、特許文献1には、重合性化合物として含まれる窒素原子含有エチレン性不飽和単量体の含有量を少なくすることにより硬化物の色変化を抑制するクリアインクを含むモデル材インクセットが記載されている。
国際公開第2018/164012号
 上記特許文献1に記載されるようなクリアインクは、それ以前に提案されていたモデル材組成物と比較して光硬化時の黄変抑制効果が向上し、黄色味の少ない立体造形物を提供し得るものである。しかしながら、近年、マテリアルジェット光造形法によって得られる立体造形物にはより高い外観的特性が求められる傾向にあり、クリアなモデル材においては、黄色味のさらなる低減と透明性のさらなる向上が求められている。
 本発明は、光硬化時に色変化を生じ難く、黄色味の抑えられた透明性に優れるモデル材を得ることのできる、マテリアルジェット光造形法に適したモデル材クリア組成物を提供することを目的とする。
 本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ジシクロペンテニル基および/またはジシクロペンタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(A1)から得られる硬化物が、硬化の際に照射される紫外線等の光による黄変が生じ難い傾向にあることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下の好適な態様を提供するものである。
[1]エチレン性不飽和化合物(A)および光重合開始剤を含んでなる、マテリアルジェット光造形法において使用されるモデル材クリア組成物であって、
 前記エチレン性不飽和化合物(A)が、
 ジシクロペンテニル基および/またはジシクロペンタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(A1);
 分子内に脂肪族環状構造を有し、かつ、ウレタン基を有するエチレン性不飽和化合物(A2);および
 分子内に脂肪族環状構造を有し、かつ、ウレタン基およびアミド基を有しないエチレン性不飽和単量体(A3)(但し、前記エチレン性不飽和単量体(A1)を除く)
を含み、
 エチレン性不飽和単量体(A1)、エチレン性不飽和化合物(A2)およびエチレン性不飽和単量体(A3)の総質量が、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に基づいて60質量%以上である、モデル材クリア組成物。
[2]エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、エチレン性不飽和単量体(A1)を30質量%以上含む、[1]に記載のモデル材クリア組成物。
[3]エチレン性不飽和単量体(A3)として、ウレタン基およびアミド基並びに芳香族基およびビニルエーテル基を有しないエチレン性不飽和単量体を含む、[1]または[2]に記載のモデル材クリア組成物。
[4]エチレン性不飽和単量体(A3)は、シクロヘキシル基、4-t-ブチルシクロヘキシル基、3,5,5-トリメチルシクロヘキシル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンタジエニル基および1,4-シクロヘキサンジメタノール基からなる群から選択される少なくとも1つの基を有する、[1]~[3]のいずれかに記載のモデル材クリア組成物。
[5]エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、エチレン性不飽和化合物(A2)を10質量%以上含む、[1]~[4]のいずれかに記載のモデル材クリア組成物。
[6]分子内に窒素原子を有し、かつ、脂肪族環状構造を有しないエチレン性不飽和単量体を、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して12質量%以下の量で含む、[1]~[5]のいずれかに記載のモデル材クリア組成物。
[7][1]~[6]のいずれかに記載のモデル材クリア組成物と、エチレン性不飽和単量体(B)を含むモデル材カラー組成物とを含む、マテリアルジェット光造形法において使用されるモデル材組成物セット。
[8]モデル材カラー組成物は、該モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、30質量%以上85質量%以下の(メタ)アクリレート系エチレン性不飽和単量体(B1)と、10質量%以上50質量%以下の、(メタ)アクリレート系化合物ではない窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)とを含む、[7]に記載のモデル材組成物セット。
[9](メタ)アクリレート系化合物ではない窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)は、(メタ)アクリルアミド類およびN-ビニルラクタム類からなる群から選択される、[8]に記載のモデル材組成物セット。
[10]モデル材カラー組成物は、エチレン性不飽和単量体(B)として単官能エチレン性不飽和単量体と二官能以上のエチレン性不飽和単量体とを含む、[7]~[9]のいずれかに記載のモデル材組成物セット。
[11]モデル材カラー組成物は、(メタ)アクリレート系エチレン性不飽和単量体(B1)として脂肪族環状構造および/または芳香族環状構造を有する(メタ)アクリレート系エチレン性不飽和単量体を含む、[8]~[10]のいずれかに記載のモデル材組成物セット。
[12]モデル材カラー組成物の構成は、シアン、マゼンタおよびイエローを含む、[7]~[11]のいずれかに記載のモデル材組成物セット。
[13]モデル材カラー組成物の構成は、ホワイトおよび/またはブラックをさらに含む、[12]に記載のモデル材組成物セット。
[14]モデル材クリア組成物およびモデル材カラー組成物はいずれも表面調整剤を含む、[7]~[13]のいずれかに記載のモデル材組成物セット。
[15]モデル材クリア組成物の総質量に対する該モデル材クリア組成物に含まれる表面調整剤の含有量(質量%)が、モデル材カラー組成物の総質量に対する該モデル材カラー組成物に含まれる表面調整剤の含有量(質量%)よりも多い、[14]に記載のモデル材組成物セット。
[16][1]~[6]のいずれかに記載のモデル材クリア組成物、または、[7]~[15]のいずれかに記載のモデル材組成物セットと、マテリアルジェット光造形法によりサポート材を造形するためのサポート材組成物とを含んでなる、マテリアルジェット光造形用組成物セット。
 本発明によれば、光硬化時に色変化を生じ難く、黄色味の抑えられた透明性に優れるモデル材を得ることのできる、マテリアルジェット光造形法に適したモデル材クリア組成物を提供することができる。
 以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本発明の範囲はここで説明する実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で種々の変更をすることができる。
 <モデル材クリア組成物>
 本発明のモデル材クリア組成物はエチレン性不飽和化合物(A)を含む。エチレン性不飽和化合物(A)は、エネルギー線により硬化する特性を有するエチレン性二重結合を分子内に少なくとも1個有する重合性化合物である。エチレン性不飽和化合物(A)は、重合性のモノマー、オリゴマーおよびポリマーのいずれであってもよい。また、エチレン性不飽和化合物は、分子内にエチレン性二重結合を1個有する単官能エチレン性不飽和化合物であってもよいし、分子内にエチレン性二重結合を2個以上有する多官能エチレン性不飽和化合物であってもよい。
 本発明のモデル材クリア組成物は、エチレン性不飽和化合物(A)として、ジシクロペンテニル基および/またはジシクロペンタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(A1)(以下、単に「エチレン性不飽和単量体(A1)」ともいう)を含む。理由は定かではないが、ジシクロペンテニル基および/またはジシクロペンタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(A1)から得られる硬化物は、硬化の際に照射される紫外線等の光による黄変が生じ難い傾向にある。このため、モデル材組成物が重合性化合物としてエチレン性不飽和単量体(A1)を含むことにより、該モデル材組成物を光照射により硬化する際の色変化(特に黄変)が生じ難くなり、黄色味を抑えた透明性に優れるモデル材(光造形物)を得ることができる。
 エチレン性不飽和単量体(A1)としては、ジシクロペンテニル基およびジシクロペンタニル基から選択される少なくとも1個の基を有し、かつ、エチレン性二重結合を分子内に少なくとも1個有する重合性モノマーであれば特に限定されず、単官能モノマーであっても、多官能モノマーであってもよい。エチレン性不飽和単量体(A1)としては、例えば、ジシクロペンテニル基および/またはジシクロペンタニル基を有する(メタ)アクリレートが挙げられ、具体的には、例えば、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、エトキシ化ジシクロペンテニルアクリレート、エトキシ化ジシクロペンテニルメタクリレート、アルコキシ化ジシクロペンテニルアクリレート、アルコキシ化ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルメタクリレート、エトキシ化ジシクロペンタニルアクリレート、エトキシ化ジシクロペンタニルメタクリレート、アルコキシ化ジシクロペンタニルアクリレート、アルコキシ化ジシクロペンタニルメタクリレート等が挙げられる。中でも、ジシクロペンテニル基および/またはジシクロペンタニル基を有する(メタ)アクリレートが好ましく、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルアクリレートがより好ましく、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルアクリレートがさらに好ましく、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレートが特に好ましい。これらのエチレン性不飽和単量体(A1)は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 なお、本明細書において「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートの双方またはいずれかを表し、以下「(メタ)アクリルアミド」等においても同様である。
 本発明のモデル材クリア組成物におけるエチレン性不飽和単量体(A1)の含有量は、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、好ましくは30質量%以上、より好ましくは35質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上、特に好ましくは41質量%以上、とりわけ好ましくは45質量%以上である。エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対するエチレン性不飽和単量体(A1)の含有量が上記下限以上であると、モデル材クリア組成物の光硬化時における黄変抑制効果に優れ、得られるモデル材において黄色味が少なく、高い透明性を実現できる。したがって、得られるモデル材の透明性が向上しやすくなる観点からは、エチレン性不飽和単量体(A1)の含有量は多いほど好ましい。一方、例えば、後述するエチレン性不飽和化合物(A2)やエチレン性不飽和単量体(A3)等との関係において含有量を調整することにより得られるモデル材において黄色味を抑え、高い透明性を確保しながら、強度や硬度などの機械的特性を制御しやすくなる。したがって、エチレン性不飽和単量体(A1)の含有量は、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは75質量%以下、特に好ましくは70質量%以下、とりわけ好ましくは69質量%以下、より特に好ましくは65質量%以下である。
 本発明のモデル材クリア組成物は、エチレン性不飽和化合物(A)として、分子内に脂肪族環状構造を有し、かつ、ウレタン基を有するエチレン性不飽和化合物(A2)(以下、単に「エチレン性不飽和化合物(A2)」ともいう)を含む。モデル材クリア組成物がエチレン性不飽和化合物(A2)を含むことにより、得られるモデル材に所望の強度や硬度を付与しやすい。
 エチレン性不飽和化合物(A2)としては、分子内に脂肪族環状構造を有し、かつ、少なくとも1個のウレタン基と、少なくとも1個のエチレン性二重結合を有する重合性化合物であれば特に限定されず、モノマー、オリゴマーおよびポリマーのいずれであってもよい。本明細書において、脂肪族環状構造とは炭素原子が環状に結合した構造であって、芳香族性を有しない飽和または不飽和の炭素環を含む構造を意味し、例えば、シクロアルカン骨格、シクロアルケン骨格、アダマンタン骨格、ノルボルナン骨格、イソホロン骨格、トリシクロデカン骨格等が挙げられる。
 エチレン性不飽和化合物(A2)としては、例えば、上記で例示したような脂肪族環状構造を有するウレタン(メタ)アクリレート、脂肪族環状構造を有するウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー等が挙げられる。具体的には、例えば、ジシクロヘキシルメタン構造を有するウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、イソホロン構造を有するウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、シクロヘキシルメタン構造を有するウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー等が挙げられる。中でも、脂肪族環状構造を有するウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーが好ましく、ジシクロへキシルメタン構造を有する(メタ)アクリレートオリゴマーおよびイソホロン構造を有するウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーがより好ましく、ジシクロへキシルメタン構造を有する(メタ)アクリレートオリゴマーがさらに好ましく、ジシクロへキシルメタン構造を有するアクリレートオリゴマーが特に好ましい。エチレン性不飽和化合物(A2)としてオリゴマーを用いることにより、強度と適度な靱性とをバランスよく併せ持つモデル材が得やすくなる。これらのエチレン性不飽和化合物(A2)は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 なお、本明細書中において「オリゴマー」とは、重量平均分子量(M)が500~10,000のものをいう。オリゴマーの好ましい重量平均分子量(M)は800以上であり、より好ましくは1,000を超える。重量平均分子量(M)は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。
 本発明のモデル材クリア組成物におけるエチレン性不飽和化合物(A2)の含有量は、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、好ましくは10質量%以上、より好ましくは11質量%以上、さらに好ましくは15質量%以上、特に好ましくは18質量%以上、とりわけ好ましくは20質量%以上である。エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対するエチレン性不飽和化合物(A2)の含有量が上記下限以上であると、得られるモデル材の強度や硬度が向上しやすい。一方、例えば、重合性化合物としてエチレン性不飽和単量体(A1)を用いることによるモデル材の着色(黄変)抑制効果および透明性向上効果を十分に発揮するために、エチレン性不飽和化合物(A2)の含有量は、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、特に好ましくは35質量%以下、とりわけ好ましくは29質量%以下、より特に好ましくは25質量%以下である。
 本発明のモデル材クリア組成物において、エチレン性不飽和単量体(A1)とエチレン性不飽和化合物(A2)との質量比〔エチレン性不飽和単量体(A1)/エチレン性不飽和化合物(A2)〕は、用いる重合性化合物の種類、所望するモデル材の機械的特性等に応じて適宜決定し得る。前記エチレン性不飽和単量体(A1)とエチレン性不飽和化合物(A2)との質量比は、例えば、好ましくは1.1以上、より好ましくは1.5以上、さらに好ましくは2以上であり、また、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、さらに好ましくは7以下、特に好ましくは5以下である。エチレン性不飽和単量体(A1)とエチレン性不飽和化合物(A2)との質量比が上記範囲内であると、得られるモデル材において黄色味が少なく、高い透明性を確保しながら、バランスのよい機械的特性を付与しやすくなる。
 なお、モデル材クリア組成物がエチレン性不飽和単量体(A1)および/またはエチレン性不飽和化合物(A2)を複数種含む場合、それぞれの重合性化合物の総質量における質量比が上記範囲内であることが好ましい。
 本発明のモデル材クリア組成物は、エチレン性不飽和化合物(A)として、分子内に脂肪族環状構造を有し、かつ、ウレタン基およびアミド基を有しないエチレン性不飽和単量体(A3)(以下、単に「エチレン性不飽和単量体(A3)」ともいう)を含む。なお、エチレン性不飽和単量体(A3)に、前記エチレン性不飽和単量体(A1)は含まれない。エチレン性不飽和単量体(A3)は、エチレン性不飽和化合物(A2)と同様にモデル材クリア組成物のガラス転移温度を高める成分となり得るため、得られるモデル材に所望の強度や硬度を付与しやすい。エチレン性不飽和化合物(A2)とエチレン性不飽和単量体(A3)とを組み合わせて用いることにより、エチレン性不飽和単量体(A1)を用いることによるモデル材の着色(黄変)抑制効果および透明性向上効果を十分に確保しながら、得られるモデル材に高い強度や硬度および適度な靭性を付与しやすい。これにより、黄色味が少なく、透明性が高く外観的特性に優れるとともに、バランスよい機械的特性を有するモデル材を得ることができる。
 エチレン性不飽和単量体(A3)としては、分子内に脂肪族環状構造を有し、かつ、ウレタン基およびアミド基を含まず、少なくとも1個のエチレン性二重結合を有する重合性化合物であれば特に限定されず、単官能モノマーであっても、多官能モノマーであってもよい。エチレン性不飽和単量体(A3)が有する脂肪族環状構造としては、エチレン性不飽和化合物(A2)が有する脂肪族環状構造と同様の構造が挙げられる。エチレン性不飽和単量体(A3)としては、例えば、シクロペンテニル基およびシクロペンタニル基以外の脂肪族環状構造を有し、かつ、ウレタン基およびアミド基を含まない単官能(メタ)アクリレート、シクロペンテニル基およびシクロペンタニル基以外の脂肪族環状構造を有し、かつ、ウレタン基およびアミド基を含まない2官能以上の(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 本発明においてエチレン性不飽和単量体(A3)は、ウレタン基およびアミド基に加えて芳香族基およびビニルエーテル基も有しない、エチレン性不飽和単量体であることが好ましい。また、エチレン性不飽和単量体(A3)は、シクロヘキシル基、4-t-ブチルシクロヘキシル基、3,5,5-トリメチルシクロヘキシル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンタジエニル基および1,4-シクロヘキサンジメタノール基からなる群から選択される少なくとも1つの基を有することが好ましく、ウレタン基およびアミド基並びに芳香族基およびビニルエーテル基を含まず、かつ、シクロヘキシル基、4-t-ブチルシクロヘキシル基、3,5,5-トリメチルシクロヘキシル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンタジエニル基および1,4-シクロヘキサンジメタノール基からなる群から選択される少なくとも1つの基を有することがより好ましい。エチレン性不飽和単量体(A3)が前記構造を有すると、モデル材クリア組成物のガラス転移温度が高まりやすく、得られるモデル材に所望の強度や硬度を付与しやすい。
 エチレン性不飽和単量体(A3)としては、具体的には、例えば、シクロヘキシルアクリレート、4-t-ブチルシクロヘキシルアクリレート、3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、ジシクロペンタジエニルメタクリレート、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート等が挙げられる。中でも、シクロヘキシルアクリレート、4-t-ブチルシクロヘキシルアクリレート、3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートおよび1,4-シクロヘキサンジメタノールモノアクリレートからなる群より選択される1種を含むことが好ましく、3,5,5-トリメチルシクロヘキシルアクリレートおよび/またはイソボルニルアクリレートがより好ましい。これらのエチレン性不飽和単量体(A3)は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 本発明のモデル材クリア組成物におけるエチレン性不飽和単量体(A3)の含有量は、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは15質量%以上、とりわけ好ましくは21質量%以上である。エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対するエチレン性不飽和単量体(A3)の含有量が上記下限以上であると、得られるモデル材の強度や硬度が向上しやすい。一方、例えば、重合性化合物としてエチレン性不飽和単量体(A1)を用いることによるモデル材の着色(黄変)抑制効果および透明性向上効果を十分に発揮するために、エチレン性不飽和単量体(A3)の含有量は、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、特に好ましくは35質量%以下、とりわけ好ましくは30質量%未満である。
 本発明のモデル材クリア組成物において、エチレン性不飽和単量体(A1)とエチレン性不飽和単量体(A3)との質量比〔エチレン性不飽和単量体(A1)/エチレン性不飽和単量体(A3)〕は、用いる重合性化合物の種類、所望するモデル材の機械的特性等に応じて適宜決定し得る。前記エチレン性不飽和単量体(A1)とエチレン性不飽和単量体(A3)との質量比は、好ましくは1.5以上、より好ましくは1.8以上、さらに好ましくは2を超え、また、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、さらに好ましくは7以下、特に好ましくは5以下である。エチレン性不飽和単量体(A1)とエチレン性不飽和単量体(A3)との質量比が上記範囲内であると、得られるモデル材において黄色味を抑え、高い透明性を確保しながら、バランスのよい機械的特性を付与しやすくなる。
 なお、モデル材クリア組成物がエチレン性不飽和単量体(A1)および/またはエチレン性不飽和単量体(A3)を複数種含む場合、それぞれの重合性化合物の総質量における質量比が上記範囲内であることが好ましい。
 本発明のモデル材クリア組成物において、エチレン性不飽和化合物(A2)とエチレン性不飽和単量体(A3)との質量比〔エチレン性不飽和化合物(A2)/エチレン性不飽和単量体(A3)〕は、用いる重合性化合物の種類、所望するモデル材の機械的特性等に応じて適宜決定し得る。前記エチレン性不飽和化合物(A2)とエチレン性不飽和単量体(A3)との質量比は、好ましくは0.5以上であり、より好ましくは0.8以上であり、また、好ましくは2.5以下、より好ましくは2以下、さらに好ましくは1.4以下である。エチレン性不飽和化合物(A2)とエチレン性不飽和単量体(A3)との質量比が上記範囲内であると、得られるモデル材に高い強度や硬度および適度な靭性を付与しやすい。
 なお、モデル材クリア組成物がエチレン性不飽和化合物(A2)および/またはエチレン性不飽和単量体(A3)を複数種含む場合、それぞれの重合性化合物の総質量における質量比が上記範囲内であることが好ましい。
 本発明のモデル材クリア組成物において、エチレン性不飽和単量体(A1)の総質量と、エチレン性不飽和化合物(A2)およびエチレン性不飽和単量体(A3)の総質量との比〔エチレン性不飽和単量体(A1)/エチレン性不飽和化合物(A2)+エチレン性不飽和単量体(A3)〕は、用いる重合性化合物の種類、所望するモデル材の機械的特性等に応じて適宜決定し得る。前記質量比は、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.9以上、さらに好ましくは1以上、特に好ましくは1を超え、また、好ましくは4以下、より好ましくは3以下、さらに好ましくは2以下である。エチレン性不飽和単量体(A1)と、エチレン性不飽和化合物(A2)およびエチレン性不飽和単量体(A3)との質量比が上記範囲内であると、得られるモデル材において黄色味の少ない、高い透明性を確保しながら、バランスのよい機械的特性を付与しやすくなる。
 本発明のモデル材クリア組成物において、エチレン性不飽和単量体(A1)、エチレン性不飽和化合物(A2)およびエチレン性不飽和単量体(A3)の総質量は、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に基づいて、好ましくは60質量%以上である。それぞれ分子内に脂肪族環状構造を有する前記3種の重合性化合物の総質量が上記下限以上であると、得られるモデル材において黄色味の少ない、高い透明性を確保しながら、バランスのよい機械的特性を付与しやすくなる。前記3種の重合性化合物の総質量は、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に基づいて、より好ましくは65質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、特に好ましくは75質量%以上である。また、前記3種の重合性化合物の総質量の上限は、特に限定されず、エチレン性不飽和化合物(A)が前記3種の重合性化合物のみからなってもよく(すなわち、100質量%)、例えば95質量%以下または90質量%以下であってもよい。
 本発明のモデル材クリア組成物は、エチレン性不飽和化合物(A)として、エチレン性不飽和単量体(A1)、エチレン性不飽和化合物(A2)およびエチレン性不飽和単量体(A3)以外のエチレン性不飽和化合物(A4)(以下、単に「エチレン性不飽和化合物(A4)」ともいう)を含んでいてもよい。エチレン性不飽和化合物(A4)は、エチレン性不飽和単量体(A1)、エチレン性不飽和化合物(A2)およびエチレン性不飽和単量体(A3)とは異なる、分子内に少なくとも1個のエチレン性二重結合を有する重合性化合物であれば特に限定されず、モノマー、オリゴマーおよびポリマーのいずれであってもよい。また、単官能であっても、多官能であってもよい。
 エチレン性不飽和化合物(A4)としては、分子内に脂肪族環状構造を有しないエチレン性不飽和化合物、例えば、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート、分子内に芳香族環状構造または複素環構造を有する(メタ)アクリレート、ならびに(メタ)アクリルアミド類およびN-ビニルラクタム類などの窒素原子を含有する単官能エチレン性不飽和単量体等が挙げられる。具体的には、後述するモデル材カラー組成物に含まれ得る(メタ)アクリレート系エチレン性不飽和単量体(B1)として例示する、アルキル(メタ)アクリレート、分子内に芳香族環状構造または複素環構造を有する(メタ)アクリレートや、窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)として例示する化合物等が挙げられる。これらのエチレン性不飽和化合物(A4)は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、本明細書において、芳香族環状構造は炭素原子が環状に結合した芳香族の環状構造を、複素環構造は炭素原子および1以上のヘテロ原子が環状に結合した構造をいう。
 本発明の一態様において、エチレン性不飽和化合物(A)がエチレン性不飽和化合物(A4)を含む場合、エチレン性不飽和化合物(A4)の含有量は、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、好ましくは38質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは15質量%以下、特に好ましくは12質量%以下である。エチレン性不飽和化合物(A4)の含有量が上記上限以下であると、得られるモデル材において黄色味の少ない、高い透明性を確保しながら、バランスのよい機械的特性を付与しやすくなる。また、エチレン性不飽和化合物(A4)の含有量の下限値は特に限定されず、本発明の別の一態様においてモデル材クリア組成物は、エチレン性不飽和化合物(A4)を実質的に含んでいなくてもよく、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に基づいて、例えば、1質量%以上であってよく、3質量%以上であってもよく、5質量%以上であってもよい。
 本発明の一態様において、エチレン性不飽和化合物(A)がエチレン性不飽和化合物(A4)を含む場合、エチレン性不飽和化合物(A4)は、分子内に窒素原子を有し、かつ、脂肪族環状構造を有しないエチレン性不飽和単量体(A4’)(以下、単に「エチレン性不飽和単量体(A4’)」ともいう)であることが好ましい。エチレン性不飽和単量体(A4’)を含むことにより、得られるモデル材の硬度が向上しやすい。エチレン性不飽和単量体(A4’)としては、後述するモデル材カラー組成物に含まれ得る窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)として例示する化合物等を用いることができ、例えば、(メタ)アクリルアミド類〔例えば、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルホリンなど〕、N-ビニルラクタム類〔例えば、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタムなど〕、N-ビニルホルムアミド等が挙げられる。これらは、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、アクリロイルモルホリンはガラス転移温度が高く、高い硬化性を有するため、得られるモデル材に高い硬度を付与することができるため、好ましい。また、アクリロイルモルホリンは希釈剤としても好適に機能するため、モデル材クリア組成物の粘度を適度な範囲に維持したまま、得られるモデル材の耐脆性を向上させるために有用となるオリゴマー成分、例えばエチレン性不飽和化合物(A2)等をモデル材クリア組成物中により多く配合し得るため、アクリロイルモルホリンを含むことにより、高い硬度と適度な靱性とをバランスよく併せ持つモデル材を得ることができる。
 本発明の一態様において、エチレン性不飽和化合物(A)がエチレン性不飽和単量体(A4’)を含む場合、エチレン性不飽和単量体(A4’)の含有量は、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、好ましくは12質量%以下、より好ましくは11質量%以下、さらに好ましく10.5質量%以下である。エチレン性不飽和単量体(A4’)の含有量が上記上限以下であると、得られるモデル材において黄色味の少ない高い透明性を維持したままエチレン性不飽和単量体(A4’)による強度向上効果が得られやすい。エチレン性不飽和単量体(A4’)は、一般に、窒素不含有の重合性化合物と比較して光照射時に黄変しやすい傾向にある。本発明のモデル材クリア組成物は、重合性化合物としてエチレン性不飽和単量体(A1)を用いることにより、得られるモデル材の着色(黄変)抑制効果および透明性向上効果に優れるため、黄変を生じやすいエチレン性不飽和単量体(A4’)を比較的多く含むことができる。したがって、エチレン性不飽和単量体(A4’)の含有量の下限は特に限定されず、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に基づいて、例えば、1質量%以上であってよく、3質量%以上であってもよく、5質量%以上であってもよい。
 本発明の別の一態様において、モデル材クリア組成物におけるエチレン性不飽和単量体(A4’)の含有量は、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に基づいて、例えば、5質量%以下であってもよく、3質量%以下であってもよく、1質量%以下であってもよく、エチレン性不飽和単量体(A4’)を含んでいなくてもよい。
 本発明のモデル材クリア組成物は、重合性化合物としてエチレン性不飽和化合物(A)以外の他の重合性化合物を含んでいてもよい。そのような他の重合性化合物としては、例えば、オキシラン化合物、オキセタン化合物等の含酸素環状化合物、アジリジン化合物、アセチジン化合物等の含窒素環状化合物などが挙げられる。本発明のモデル材クリア組成物がエチレン性不飽和化合物(A)以外の重合性化合物を含む場合、その含有量はエチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。
 本発明のモデル材クリア組成物にけるエチレン性不飽和化合(A)の含有量は、モデル材クリア組成物の総質量に基づいて、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上である。モデル材クリア組成物におけるエチレン性不飽和化合(A)の含有量が上記下限以上であると、得られるモデル材に、黄色味の抑えられた高い透明性とバランスのよい機械的特性とを付与しやすいモデル材クリア組成物が得られる。エチレン性不飽和化合(A)の含有量の上限は特に限定されるものではないが、モデル材クリア組成物の総質量に基づいて、通常99質量%以下、好ましくは98質量%以下である。
 本発明のモデル材クリア組成物にける重合性化合物の含有量は、モデル材クリア組成物の総質量に基づいて、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上であり、また、好ましくは99.9質量%以下、より好ましくは99.5質量%以下である。
 本発明のモデル材クリア組成物は、光重合開始剤を含む。光重合開始剤は、紫外線、近紫外線または可視光領域の波長の光を照射するとラジカル反応を促進する化合物であれば、特に限定されない。光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン化合物〔例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等〕、アセトフェノン化合物〔例えば、アセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-フェニルプロパン-1-オン、ジエトキシアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン等〕、アントラキノン化合物〔例えば、2-エチルアントラキノン、2-t-ブチルアントラキノン、2-クロロアントラキノン、2-アミルアントラキノン等〕、チオキサントン化合物〔例えば、2,4-ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン等〕、ケタール化合物〔例えば、アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール等〕、ベンゾフェノン化合物〔例えば、ベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイド、4,4’-ビスメチルアミノベンゾフェノン等〕、アシルフォスフィンオキサイド化合物〔例えば、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド、ビス-(2、6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド〕、および、これらの化合物の混合物等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、モデル材インクを光硬化させる際に得られるモデル材が黄変しにくい点および得られたモデル材が高い耐光性等を有し経時的に黄変しにくい点から、アセトフェノン化合物およびアシルフォスフィンオキサイド化合物から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オンおよび2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイドからなる群から選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。また、光重合開始剤としては、市販されている製品を用いてもよく、例えば、BASF社のIRGACURE TPO等が挙げられる。
 モデル材クリア組成物における光重合開始剤の含有量は、モデル材クリア組成物の総質量に基づいて、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、さらに好ましくは1質量%以上であり、また、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは8質量%以下である。光重合開始剤の含有量が上記範囲内であると、未反応の重合成分を低減させて、モデル材の硬化性を十分に高めることができるとともに、未反応の光重合開始剤が残存することにより生じるモデル材の経時的な黄変を抑制することができる。
 モデル材クリア組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要により、その他の添加剤を含有させることができる。その他の添加剤としては、例えば、保存安定化剤、表面調整剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、重合禁止剤、連鎖移動剤、充填剤、希釈溶媒、増粘剤等が挙げられる。
 表面調整剤は、モデル材クリア組成物の表面張力を適切な範囲に調整する成分であり、その種類は特に限定されない。モデル材クリア組成物の表面張力を適切な範囲にすることで、吐出性を安定化させることができるとともに、モデル材クリア組成物とモデル材カラー組成物および/またはサポート材組成物との界面混じりを抑制することができる。その結果、寸法精度が良好なモデル材を得ることができる。
 表面調整剤としては、例えば、シリコーン系化合物等が挙げられる。シリコーン系化合物としては、例えば、ポリジメチルシロキサン構造を有するシリコーン系化合物等が挙げられる。具体的には、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、ポリアラルキル変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。これらとして、商品名でBYK-300、BYK-302、BYK-306、BYK-307、BYK-310、BYK-315、BYK-320、BYK-322、BYK-323、BYK-325、BYK-330、BYK-331、BYK-333、BYK-337、BYK-344、BYK-370、BYK-375、BYK-377、BYK-UV3500、BYK-UV3510、BYK-UV3570(以上、ビックケミー社製)、TEGO-Rad2100、TEGO-Rad2200N、TEGO-Rad2250、TEGO-Rad2300、TEGO-Rad2500、TEGO-Rad2600、TEGO-Rad2700(以上、デグサ社製)、グラノール100、グラノール115、グラノール400、グラノール410、グラノール435、グラノール440、グラノール450、B-1484、ポリフローATF-2、KL-600、UCR-L72、UCR-L93(共栄社化学社製)等を用いてもよい。また、シリコーン系化合物以外の表面調整剤(例えば、フッ素系表面調整剤等)を用いてもよい。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 モデル材クリア組成物が表面調整剤を含有する場合、その含有量は、モデル材クリア組成物の総質量に基づいて、好ましくは0.005質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、さらに好ましくは0.05質量%以上であり、また、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは1.5質量%以下である。表面調整剤の含有量が上記の範囲内である場合、モデル材クリア組成物の表面張力を適切な範囲に調整しやすい。
 本発明のモデル材クリア組成物を後述するモデル材カラー組成物とともに使用する場合、モデル材クリア組成物に含まれる表面調整剤の量(モデル材クリア組成物の総質量に対する表面調整剤の含有量(質量%))が、モデル材カラー組成物に含まれる表面調整剤の量(モデル材カラー組成物の総質量に対する表面調整剤の含有量(質量%))よりも多いことが好ましい。モデル材クリア組成物に含まれる表面調整剤の量がモデル材カラー組成物に含まれる表面調整剤の量より多いと、モデル材クリア組成物とモデル材カラー組成物との界面における該組成物間のはじき合いが抑えられる。これにより、得られるモデル材におけるクリアモデル材とカラーモデル材との境界がはっきりし、外観的に優れるモデル材を得ることができる。この場合、モデル材クリア組成物に含まれる表面調整剤の量は、モデル材クリア組成物およびカラー組成物を構成する重合性化合物の種類やそれらの比率等に応じて適宜決定すればよい。本発明の一態様において、モデル材クリア組成物に含まれる表面調整剤の量(質量%)は、モデル材カラー組成物に含まれる表面調整剤の量(質量%)に対して、好ましくは1.2倍以上、より好ましくは1.5倍以上、さらに好ましくは1.8倍以上であり、また、好ましくは3倍以下、より好ましくは2.8倍以下、さらに好ましくは2.5倍以下である。
 保存安定化剤は、モデル材クリア組成物の保存安定性を高めることができる成分である。また、熱エネルギーにより重合性化合物が重合することで生じるヘッド詰まりを防止することができる。保存安定化剤としては、例えば、ヒンダードアミン系化合物(HALS)、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤等が挙げられる。具体的には、ハイドロキノン、メトキノン、ベンゾキノン、p-メトキシフェノール、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ハイドロキノンモノブチルエーテル、TEMPO、4-ヒドロキシ-TEMPO、TEMPOL、クペロンAl、IRGASTAB UV-10、IRGASTAB UV-22、FIRSTCURE ST-1(ALBEMARLE社製)、t-ブチルカテコール、ピロガロール、BASF社製のTINUVIN 111 FDL、TINUVIN 144、TINUVIN 292、TINUVIN XP40、TINUVIN XP60、TINUVIN 400等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 モデル材クリア組成物が保存安定化剤を含有する場合、上記効果を得やすい観点から、その含有量はモデル材クリア組成物の総質量に基づいて、0.01~5質量%であることが好ましい。
 本発明のモデル材クリア組成物は、通常、着色剤を含まないか、またはブルーイング剤等の顔料および/または染料を少量含むのみである。したがって、本発明のモデル材クリア組成物における着色剤の含有量は、モデル材クリア組成物の総質量に基づいて、通常0.1質量%以下、より好ましくは0.05質量%以下であり、その下限は0質量%以上である。
 本発明のモデル材クリア組成物は、マテリアルジェット光造形法に用いるため、25℃で1mPa・s以上500mPa・s未満の粘度を有することが好ましい。マテリアルジェットノズルからの吐出性を良好にする観点から、25℃における粘度が10~400mPa・sであることが好ましく、20~300mPa・sであることがより好ましい。上記粘度の測定は、JIS Z 8803に準拠し、R100型粘度計を用いて行うことができる。モデル材クリア組成物の粘度は、重合性化合物の種類およびその配合比率、希釈溶媒や増粘剤の種類およびその添加量等を調整することにより制御することができる。
 本発明のモデル材クリア組成物の表面張力は、好ましくは24~34mN/mであり、より好ましくは28~30mN/mである。表面張力が上記範囲内であると、マテリアルジェットの高速吐出時においてもノズルからの吐出液滴を正常に形成することができ、適切な液滴量を確保しやすく、造形精度が向上しやすくなる。本発明においてモデル材クリア組成物の表面張力は、表面調整剤の種類およびその配合量等を調整することにより制御することができる。
 本発明のモデル材クリア組成物の製造方法は特に限定されず、例えば、混合攪拌装置等を用いて、モデル材クリア組成物を構成する成分を均一に混合することにより製造することができる。
 <モデル材組成物セット>
 本発明のモデル材クリア組成物は、無色で透明性に優れるモデル材の作製に好適であり、モデル材カラー組成物との組み合わせにおいて、種々の外観や表面質感を有するモデル材を提供し得る。したがって、本発明は、本発明のモデル材クリア組成物とモデル材カラー組成物とを含むモデル材組成物セットも対象とする。
 本発明のモデル材クリア組成物は、従来公知の種々のモデル材カラー組成物と組み合わせて使用することができる。本発明のモデル材クリア組成物とともに好適に使用し得るモデル材カラー組成物として、エチレン性不飽和単量体(B)を含む、好ましくは、モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、30質量%以上85質量%以下の(メタ)アクリレート系エチレン性不飽和単量体(B1)と、10質量%以上50質量%以下の、(メタ)アクリレート系化合物ではない窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)とを含む、モデル材カラー組成物が挙げられる。
 本発明のモデル材組成物セットに含まれるモデル材カラー組成物は、エチレン性不飽和単量体(B)を含有する。エチレン性不飽和単量体(B)は、エネルギー線により硬化する特性を有するエチレン性二重結合を分子内に少なくとも1個有する重合性モノマーである。エチレン性不飽和単量体(B)は分子内にエチレン性二重結合を1個有する単官能エチレン性不飽和単量体であってもよいし、分子内にエチレン性二重結合を2個以上有する多官能エチレン性不飽和単量体であってもよい。エチレン性不飽和単量体(B)としては、例えば(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド類、N-ビニルラクタム類、ビニルエーテル、マレイミド等が挙げられる。
 本発明のモデル材組成物セットに含まれるモデル材カラー組成物は、エチレン性不飽和単量体(B)として、好ましくは、(メタ)アクリレート系エチレン性不飽和単量体(B1)(以下、単に「エチレン性不飽和単量体(B1)」ともいう)を含む。エチレン性不飽和単量体(B1)は、単官能の(メタ)アクリレート(単官能エチレン性不飽和単量体)であってもよいし、多官能の(メタ)アクリレート(多官能エチレン性不飽和単量体)であってもよい。(メタ)アクリレートとしては、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート、分子内に脂肪族環状構造および/または芳香族環状構造を有する(メタ)アクリレート、複素環構造を有する(メタ)アクリレート、直鎖状または分枝状のアルキレン基を有する(メタ)アクリレート、直鎖状または分枝状のアルキレングリコール基を有するアルキレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 アルキル(メタ)アクリレートにおける直鎖状または分枝状のアルキル基としては、好ましくは炭素数4~30、より好ましくは炭素数6~25のアルキル基が挙げられ、具体的には、オクチル基、イソオクチル基、2-エチルへキシル基、ノニル基、イソノニル基、ラウリル基、ステアリル基、イソステアリル基、t-ブチル基等が挙げられる。アルキル(メタ)アクリレートは、通常、単官能の(メタ)アクリレートである。
 脂肪族環状構造および/または芳香族環状構造を有する(メタ)アクリレートは、分子内に脂環式基および/または芳香族炭化水素基を有しており、これらの基として、好ましくは炭素数6~20、より好ましくは炭素数8~14の脂環式基および芳香族炭化水素基が挙げられる。脂環式基としては、例えば、シクロヘキシル基、4-t-ブチルシクロヘキシル基、イソボルニル基、ジシクロペンタニル基、トリシクロデシル基、アダマンチル基等が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えばフェノキシエチル基、エトキシ化フェニル基(例えば2-(2-エトキシエトキシ)フェニル)基、フェニルフェノール基、フルオレン基等が挙げられる。脂肪族環状構造および/または芳香族環状構造を有する(メタ)アクリレートは、単官能または多官能のいずれであってもよいが、好ましくは単官能の(メタ)アクリレートである。
 複素環構造を有する(メタ)アクリレートは、分子内に複素環式基を有しており、該複素環式基としては、好ましくは炭素数5~20、より好ましくは炭素数5~14の複素環式基が挙げられる。複素環構造を有する(メタ)アクリレートとしては、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、4-(メタ)アクリロイルオキシメチル-2-メチル-2-エチル-1,3-ジオキソラン、4-(メタ)アクリロイルオキシメチル-2-シクロヘキシル-1,3-ジオキソラン等が挙げられる。複素環構造を有する(メタ)アクリレートは、単官能または多官能のいずれであってもよいが、好ましくは単官能の(メタ)アクリレートである。
 直鎖状または分枝状のアルキレン基を有する(メタ)アクリレートにおけるアルキレン基としては、好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数3~20のアルキレン基が挙げられる。このようなアルキレン基としては、例えばペンタエリスリトール基、ジペンタエリスリトール基、ジメチロールトリシクロデカン基等が挙げられる。直鎖状または分枝状のアルキレン基を有する(メタ)アクリレートとしては、具体的には、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ヘキサ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。直鎖状または分枝状のアルキレン基を有する(メタ)アクリレートは、通常、多官能の(メタ)アクリレートであり、好ましくは2~10個、より好ましくは2~6個の(メタ)アクリレート基を有する多官能(メタ)アクリレートである。
 直鎖状または分枝状のアルキレングリコール基を有する(メタ)アクリレートにおけるアルキレングリコール基としては、好ましくは炭素数4~25、より好ましくは炭素数6~20のアルキレングリコール基が挙げられる。アルキレングリコール基としては、例えばトリプロピレングリコール基、1,6-ヘキサンジオール基、ネオペンチルグリコール基、1,9-ノナンジオール基、3-メチル-1,5-ペンタンジオール基、2-n-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール基、ペンタエリスリトール基、ジエチレングリコール基、トリエチレングリコール基等の(n)エチレングリコール基、ジプロピレングリコール基、トリプロピレングリコール基等の(n)プロピレングリコール基が挙げられる。直鎖状または分枝状のアルキレングリコール基を有する(メタ)アクリレートとしては、具体的には、上記アルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート、上記アルキレングリコールのトリ(メタ)アクリレートが挙げられる。直鎖状または分枝状のアルキレングリコール基を有する(メタ)アクリレートは、単官能または多官能のいずれであってもよいが、好ましくは多官能の(メタ)アクリレートであり、より好ましくは1~6個、さらに好ましくは2または3個の(メタ)アクリレート基を有する多官能(メタ)アクリレートである。
 モデル材カラー組成物は、該組成物の粘度を低下させ、マテリアルジェットにおける吐出性を高めやすい観点、および、得られるモデル材の強度および硬度を高めやすい観点から、エチレン性不飽和単量体(B1)として、好ましくは脂肪族環状構造および/または芳香族環状構造を有する(メタ)アクリレート系エチレン性不飽和単量体を、より好ましくは脂肪族環状構造を有する(メタ)アクリレート系エチレン性不飽和単量体を、さらに好ましくはイソボルニル(メタ)アクリレートおよび/またはシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含む。
 モデル材カラー組成物に含まれるエチレン性不飽和単量体(B1)の含有量は、モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、好ましくは30質量%以上、より好ましくは35質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上、特に好ましくは45質量%以上であり、また、好ましくは85質量%以下、より好ましくは75質量%以下、さらに好ましくは70質量%以下、特に好ましくは65質量%以下である。エチレン性不飽和単量体(B1)の含有量が上記下限以上であると、モデル材カラー組成物の粘度が制御しやすく、ノズルからの良好な吐出性を確保しやすい。また、エチレン性不飽和単量体(B1)の含有量が上記上限以下であると、得られるモデル材に高い強度および硬度を付与しやすく、寸法安定性が向上しやすい。
 本発明のモデル材組成物セットに含まれるモデル材カラー組成物は、エチレン性不飽和単量体(B)として、好ましくは、(メタ)アクリレート系化合物ではない、窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)(以下、単に「窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)」ともいう)を含む。本明細書において、エチレン性不飽和単量体(B2)は(メタ)アクリレートではなく、窒素原子を含有する(メタ)アクリレートは窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)には包含されない。
 モデル材カラー組成物に含まれる、窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)は、単官能の窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(単官能エチレン性不飽和単量体)であってもよいし、多官能の窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(多官能エチレン性不飽和単量体)であってもよい。窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)としては、例えば(メタ)アクリルアミド類、N-ビニルラクタム類、マレイミド、N-ビニルホルムアミドが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 (メタ)アクリルアミド類としては、下記式(I):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
[式中、Qはn価の連結基を表し、Qはそれぞれ独立して水素原子または1価の有機基を表し、Rはそれぞれ独立して水素原子またはメチル基を表し、nは1または2以上の整数を表す]
で示される単官能または多官能の(メタ)アクリルアミド化合物、および、下記式(II):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
[式中、Qは置換基を有してもよい、N原子と共に脂環式構造を形成する2価の連結基を表し、Rは水素原子またはメチル基を表す]
で示される単官能化合物が挙げられる。(メタ)アクリルアミド類は、モデル材カラー組成物の粘度を適度に下げ、吐出性を向上しやすい観点から単官能であることが好ましい。
 式(I)または式(II)で示される単官能の化合物としては、例えば、式(I)中のQが好ましくは炭素数1~10の直鎖状または分枝状のアルキル基であり、Qが好ましくは炭素数1~10の直鎖状または分枝状のアルキル基および/または水素原子である(メタ)アクリルアミド〔例えば、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド等〕、式(I)中のQが好ましくは炭素数2~10の直鎖状または分枝状のヒドロキシアルキル基を有し、Qが水素原子であるヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド〔例えば、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシプロピルアクリルアミド等〕、式(I)中のQが好ましくは炭素数3~20の脂環式基を有し、Qが好ましくは炭素数1~10の直鎖状または分枝状のアルキル基および/または水素原子である(メタ)アクリルアミド、式(II)中のQが好ましくは炭素数4~20を有し脂環式基を構成する(メタ)アクリルアミド〔例えば、アクリロイルモルホリン〕等が挙げられる。
 N-ビニルラクタム類としては、単官能または多官能のいずれであってもよいが、例えば下記式(III):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
[式中、mは1~5の整数を表す]
で示される化合物が挙げられる。原材料を入手しやすい観点から、mは2~4の整数であることが好ましく、2または4であることがより好ましい。このようなN-ビニルラクタム類としては、具体的にはN-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等が挙げられる。
 得られるモデル材の強度および硬度を高めやすい観点から、モデル材カラー組成物は窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)として、好ましくは(メタ)アクリルアミド類およびN-ビニルラクタム類からなる群から選択される少なくとも1種を、より好ましくは(メタ)アクリルアミド類を、さらに好ましくは式(II)中のQが炭素数4~20を有し脂環式基を構成する(メタ)アクリルアミド類を、特に好ましくはアクリロイルモルホリンを含む。
 モデル材カラー組成物に含まれる窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)の含有量は、モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上であり、また、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下である。窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)の含有量が上記下限以上であると、得られるモデル材に高い強度および硬度を付与しやすく、寸法安定性が向上しやすい。また、窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)の含有量が上記上限以下であると、モデル材カラー組成物の粘度が制御しやすく、ノズルからの良好な吐出性を確保しやすい。
 本発明のモデル材組成物セットに含まれるモデル材カラー組成物は、エチレン性不飽和単量体(B)として、単官能エチレン性不飽和単量体および二官能以上のエチレン性不飽和単量体を含有することが好ましい。単官能エチレン性不飽和単量体としては、上記に述べた単官能の(メタ)アクリレート、単官能の窒素原子含有エチレン性不飽和単量体が挙げられる。二官能以上のエチレン性不飽和単量体としては、上記に述べた多官能の(メタ)アクリレート、多官能の窒素原子含有エチレン性不飽和単量体が挙げられる。本発明のモデル材組成物セットに含まれるモデル材カラー組成物が単官能エチレン性不飽和単量体に加えて二官能以上のエチレン性不飽和単量体を含有する場合、得られるモデル材の靭性や強度を向上させやすい。
 モデル材カラー組成物における単官能エチレン性不飽和単量体の含有量は、モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、好ましくは30質量%以上、より好ましくは35質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上であり、また、好ましくは70質量%以下、より好ましくは65質量%以下である。モデル材カラー組成物における単官能エチレン性不飽和単量体の含有量が上記下限以上であると、モデル材カラー組成物の粘度を低減させ吐出性を高めやすい。また、単官能エチレン性不飽和単量体の含有量が上記上限以下である場合、得られるモデル材の強度および硬度を高めやすく、また、モデル材表面のべたつきを抑制しやすい。
 モデル材カラー組成物における二官能以上のエチレン性不飽和単量体の含有量は、モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、また、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは35質量%以下である。モデル材カラー組成物における二官能以上のエチレン性不飽和単量体の含有量が上記下限以上であると、得られるモデル材の靭性が向上しやすく、モデル材にバランスよい機械的特性を付与しやすい。また、二官能以上のエチレン性不飽和単量体の含有量が上記上限以下であると、モデル材カラー組成物の光硬化時における硬化収縮を抑制しやすく、得られるモデル材の寸法精度(あるいは反り防止性)が向上しやすい。
 本発明の好ましい一態様において、モデル材カラー組成物は、上記に述べた好ましくは脂肪族環状構造を有する単官能の(メタ)アクリレートと、多官能の(メタ)アクリレートと、単官能の窒素原子含有エチレン性不飽和単量体とを含有することが好ましい。モデル材カラー組成物が脂肪族環状構造を有する単官能の(メタ)アクリレートと、多官能の(メタ)アクリレートとを含有する場合、該組成物の粘度を低減させ吐出性を高めやすいと同時に、得られるモデル材の靭性が向上しやすく、モデル材にバランスよい機械的特性を付与しやすい。さらに、モデル材カラー組成物が単官能の窒素原子含有エチレン性不飽和単量体を含有する場合には、得られるモデル材の強度が向上しやすい。
 この態様において、上記効果を得やすい観点から、モデル材カラー組成物における脂肪族環状構造を有する単官能の(メタ)アクリレートの含有量は、モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、また、好ましくは75質量%以下、より好ましくは60質量%以下である。また、多官能の(メタ)アクリレートの含有量は、モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、また、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下である。さらに、単官能の窒素原子含有エチレン性不飽和単量体の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、また、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下である。
 本発明のモデル材組成物セットに含まれるモデル材カラー組成物は、重合性オリゴマーをさらに含有することが好ましい。モデル材カラー組成物が重合性オリゴマーを含有することにより、モデル材の靭性が向上しやすく、バランスのよい機械的強度を確保し得るため、曲げても割れにくいモデル材が得られる。また、モデル材の表面のタック性も低減しやすくなる。
 重合性オリゴマーとしては、例えば、エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマー、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。好適に用いられる重合性オリゴマーは、得られるモデル材に強度と靱性を付与することができ、材料選択の幅が広く、様々な特性を有する材料を選択できる観点から、好ましくはウレタン基を有する重合性オリゴマーであり、より好ましくはウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーである。
 ウレタン基を有する重合性オリゴマーは、モデル材カラー組成物の粘度を低粘度に設計しやすく、得られるモデル材の硬度および強度を高めやすく、硬化収縮を低減しやすい観点から、カプロラクトン変性された重合性オリゴマーであることが好ましい。モデル材カラー組成物が重合性オリゴマーを含有する場合、該重合性オリゴマーは、得られるモデル材の硬度および強度を高めやすい観点から、カプロラクトン変性されたイソホロンジイソシアネート系の重合性オリゴマーであることが好ましい。
 モデル材カラー組成物が重合性オリゴマーを含有する場合、その含有量は、モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、また、好ましくは45質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。重合性オリゴマーの含有量が上記下限以上であると、モデル材表面のタック性を十分に低減しやすい。重合性オリゴマーの含有量が上記上限以下であると、モデル材カラー組成物の良好な吐出性を確保しやすい。
 モデル材カラー組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要により、その他の添加剤を含有させることができる。その他の添加剤としては、例えば、光重合開始剤、表面調整剤、保存安定化剤、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、重合禁止剤、連鎖移動剤、充填剤等が挙げられる。これらの成分は、特に限定されず、当該分野で従来用いられている公知の化合物を適宜選択して用いることができる。光重合開始剤および保存安定化剤としては、モデル材クリア組成物が含み得る光重合開始剤および保存安定化剤として先に例示したものと同様のものを同様の量で、モデル材カラー組成物においても好適に用い得る。モデル材クリア組成物が含む添加剤とモデル材カラー組成物が含む添加剤は、互いに同じであっても、異なっていてもよい。
 モデル材カラー組成物が表面調整剤を含有し得る表面調整剤としては、モデル材クリア組成物が含み得る表面調整剤として先に例示したものと同様のものが挙げられる。モデル材カラー組成物が表面調整剤を含有する場合、その含有量は、モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、好ましくは0.005質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、さらに好ましくは0.05質量%以上であり、また、好ましくは2質量%以下、より好ましくは1.5質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。表面調整剤の含有量が上記の範囲内である場合、モデル材カラー組成物の表面張力を適切な範囲に制御しやすい。
 本発明のモデル材組成物セットを構成するモデル材クリア組成物およびモデル材カラー組成物はいずれも表面調整剤を含むことが好ましい。その場合、モデル材カラー組成物に含まれる表面調整剤の量(モデル材カラー組成物の総質量に対する表面調整剤の含有量(質量%))が、モデル材クリア組成物に含まれる表面調整剤の量(モデル材クリア組成物の総質量に対する表面調整剤の含有量(質量%))よりも少ないことが好ましい。モデル材カラー組成物に含まれる表面調整剤の量がモデル材クリア組成物に含まれる表面調整剤の量より少ないと、モデル材クリア組成物とモデル材カラー組成物との界面における該組成物間のはじき合いが抑えられる。これにより、得られるモデル材におけるクリアモデル材とカラーモデル材との境界がはっきりし、外観的に優れるモデル材を得ることができる。この場合、モデル材カラー組成物に含まれる表面調整剤の量は、モデル材カラー組成物およびモデル材クリア組成物を構成する重合性化合物の種類やそれらの比率等に応じて適宜決定すればよい。本発明の一態様において、モデル材カラー組成物に含まれる表面調整剤の量(質量%)は、本発明のモデル材クリア組成物に含まれる表面調整剤の量(質量%)に対して、好ましくは30%以上、より好ましくは35%以上、さらに好ましくは40%以上であり、また、好ましくは85%以下、より好ましくは70%以下、さらに好ましくは60%以下である。
 本発明のモデル材組成物セットにおけるモデル材カラー組成物は、通常、顔料を含む、着色された組成物である。モデル材カラー組成物の構成は特に限定されないが、該構成は好ましくはシアン、マゼンタおよびイエローを含み、より好ましくはホワイトおよび/またはブラックをさらに含む。
 シアンは、色味および発色、ならびに顔料分散の容易さの観点から、C.I.Pigment Blue15:3およびC.I.Pigment Blue15:4からなる群から選択される少なくとも1種の顔料を含むことが好ましい。
 マゼンタは、色味および発色、ならびに顔料分散の容易さの観点から、C.I.Pigment Red122、C.I.Pigment Red202およびC.I.Pigment Violet19からなる群から選択される少なくとも1種の顔料を含むことが好ましい。
 イエローは、色味および発色、ならびに顔料分散の容易さの観点から、C.I.Pigment Yellow150およびC.I.Pigment Yellow155からなる群から選択される少なくとも1種の顔料を含むことが好ましい。
 ホワイトは、色味および隠ぺい性、ならびに顔料分散の容易さの観点から、酸化チタンを含むことが好ましい。インクの光安定性を向上しやすい観点から、酸化チタンはルチル型酸化チタンであることがより好ましい。
 ブラックは、色味および発色、ならびに顔料分散の容易さの観点から、カーボンブラックを含むことが好ましい。
 モデル材カラー組成物における顔料の含有量は、モデル材カラー組成物の所望される色味や、用いる顔料の種類に応じて適宜設定すればよいが、モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、通常0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上である。モデル材カラー組成物における顔料の含有量の上限も特に限定されず、モデル材カラー組成物の総量に基づいて、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下である。
 モデル材カラー組成物の粘度は、マテリアルジェット光造形法に用いるため、25℃で1mPa・s以上500mPa・s未満の粘度を有することが好ましい。マテリアルジェットノズルからの吐出性を良好にする観点から、25℃における粘度が10~400mPa・sであることが好ましく、20~300mPa・sであることがより好ましい。上記粘度の測定は、JIS Z 8803に準拠し、R100型粘度計を用いて行うことができる。モデル材カラー組成物の粘度は、重合性化合物の種類およびその配合比率、希釈溶媒や増粘剤の種類およびその添加量等を調整することにより制御することができる。
 本発明のモデル材カラー組成物の表面張力は、好ましくは24~34mN/mであり、より好ましくは28~30mN/mである。表面張力が上記範囲内であると、マテリアルジェットの高速吐出時においてもノズルからの吐出液滴を正常に形成することができ、適切な液滴量を確保しやすく、造形精度が向上しやすくなる。本発明においてモデル材カラー組成物の表面張力は、表面調整剤の種類およびその配合量等を調整することにより制御することができる。
 本発明において、モデル材カラー組成物の製造方法は特に限定されず、例えば、混合攪拌装置等を用いて、モデル材カラー組成物を構成する成分を均一に混合することにより製造することができる。
 <マテリアルジェット光造形用組成物セット>
 複雑な形状や緻密な形状を高い精度で造形するために、本発明のモデル材クリア組成物および/またはモデル材組成物セットは、立体造形中にモデル材を支持するためのサポート材と組み合わせて用いることが好ましい。したがって、本発明は、本発明のモデル材クリア組成物または本発明のモデル材組成物セットと、マテリアルジェット光造形法によりサポート材を造形するためのサポート材組成物とを含んでなるマテリアルジェット光造形用組成物セットも対象とする。
 <サポート材組成物>
 サポート材組成物は、光硬化によりサポート材を与える、サポート材用の光硬化性組成物である。モデル材を作製後、サポート材をモデル材から物理的に剥離することにより、または、サポート材を有機溶媒もしくは水に溶解させることにより、モデル材から除去することができる。本発明のモデル材クリア組成物やモデル材組成物セットは、サポート材組成物として従来公知の種々の組成物との組み合わせにおいて用いることができる。サポート材を除去する際にモデル材を破損することがなく、環境に優しく、細部まできれいにかつ容易にサポート材を除去することができるため、本発明の光造形用組成物セットを構成するサポート材組成物は水溶性であることが好ましい。
 そのような水溶性のサポート材組成物としては、例えば、単官能エチレン性不飽和単量体、ならびに、オキシエチレン基および/またはオキシプロピレン基を有するポリアルキレングリコールを含むものが挙げられる。
 サポート材組成物に含まれる単官能エチレン性不飽和単量体は、エネルギー線により硬化する特性を有する分子内にエチレン性二重結合を1個有する重合性モノマーであり、好ましくは水溶性単官能エチレン性不飽和単量体である。サポート材組成物に含まれる単官能エチレン性不飽和単量体としては、例えば、炭素数2~15の水酸基含有(メタ)アクリレート〔例えば、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)アクリレート等〕、数平均分子量(Mn)200~1,000の水酸基含有(メタ)アクリレート〔例えば、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、モノアルコキシ(炭素数1~4)ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、モノアルコキシ(炭素数1~4)ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、PEG-PPGブロックポリマーのモノ(メタ)アクリレート等〕、炭素数3~15の(メタ)アクリルアミド誘導体〔例えば(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N-プロピル(メタ)アクリルアミド、N-ブチル(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミド等〕、(メタ)アクリロイルモルホリン等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 サポート材組成物に含まれる単官能エチレン性不飽和単量体の含有量は、サポート材組成物の硬化性を向上させ、かつ、サポート材組成物を光硬化させて得られるサポート材をすばやく水に溶解させやすい観点から、サポート材組成物の総量に基づいて、好ましくは20質量%以上、より好ましくは25質量%以上である。また、上記含有量は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下である。
 サポート材組成物は、好ましくは、オキシエチレン基および/またはオキシプロピレン基を含むポリアルキレングリコールを含む。オキシエチレン基および/またはオキシプロピレン基を含むポリアルキレングリコールは、活性水素化合物に少なくともエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドが付加したものである。ポリアルキレングリコールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。活性水素化合物としては、1~4価のアルコール、アミン化合物等が挙げられる。中でも、2価アルコールまたは水が好ましい。
 サポート材組成物における前記ポリアルキレングリコールの含有量は、サポート材組成物を光硬化させて得られるサポート材の水への溶解性を高めやすい観点から、サポート材組成物の総量に基づいて、好ましくは20質量%以上、より好ましくは25質量%以上である。また、上記含有量は、立体造形物を造形中にサポート材からポリアルキレングリコールが浸み出す現象を防止し、造形の精細性を高めやすい観点から、好ましくは49質量%以下であり、より好ましくは45質量%以下である。
 前記ポリアルキレングリコールの数平均分子量(M)は、好ましくは100~5,000である。ポリアルキレングリコールの(M)が前記範囲内であると、光硬化前の前記ポリアルキレングリコールと相溶し、かつ、光硬化後の前記ポリアルキレングリコールと相溶し難い。その結果、サポート材組成物を光硬化させて得られるサポート材の自立性を高め、かつ、サポート材の水への溶解性を高めることができる。ポリアルキレングリコールの(M)は、好ましくは200~3,000、より好ましくは400~2,000である。
 サポート材組成物には、必要により、その他の添加剤を含有させることができる。その他の添加剤としては、例えば、光重合開始剤、水溶性有機溶剤、酸化防止剤、着色剤、顔料分散剤、保存安定化剤、紫外線吸収剤、光安定剤、重合禁止剤、連鎖移動剤、充填剤等が挙げられる。
 光重合開始剤としては、モデル材クリア組成物に含まれ得る光重合開始剤として先に例示した化合物を同様に使用し得る。サポート材組成物が光重合開始剤を含有する場合、その含有量は、サポート材組成物の総量に基づいて、好ましくは2質量%以上、より好ましくは3質量%以上であり、また、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。光重合開始剤の含有量が上記範囲内であると、未反応の重合成分を低減させて、サポート材の硬化性を十分に高めやすい。
 水溶性有機溶剤は、サポート材組成物を光硬化させて得られるサポート材の水への溶解性を向上させる成分である。また、サポート材組成物を低粘度に調整し得る成分である。サポート材組成物が水溶性有機溶剤を含有する場合、その含有量は、サポート材組成物の総量に基づいて、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。また、上記含有量は、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上である。サポート材組成物中の水溶性有機溶剤の量が多すぎると、サポート材組成物を光硬化させる際に、水溶性有機溶剤の浸み出しが生じ、サポート材の上層に成形されたモデル材の寸法精度が悪化する場合がある。水溶性有機溶剤の含有量が上記上限以下であると、そのような浸み出しを抑制しやすい。また、サポート材組成物中の水溶性有機溶剤の含有量が上記下限以上であると、サポート材の水による除去性を向上させやすく、かつ、サポート材組成物を低粘度に制御しやすい。
 水溶性有機溶剤としては、例えば、直鎖状または分枝状のアルキレン基を有するアルキレングリコールモノアセテート〔例えば、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノアセテート、トリエチレングリコールモノアセテート、トリプロピレングリコールモノアセテート、テトラエチレングリコールモノアセテート、テトラプロピレングリコールモノアセテート等〕、直鎖状または分枝状のアルキレン基を有するアルキレングリコールモノアルキルエーテル〔例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、テトラエチレングリコールモノプロピルエーテル、テトラプロピレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノブチルエーテル等〕、直鎖状または分枝状のアルキレン基を有するアルキレングリコールジアセテート〔例えば、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、トリプロピレングリコールジアセテート、テトラエチレングリコールジアセテート、テトラプロピレングリコールジアセテート等〕、直鎖状または分枝状のアルキレン基を有するアルキレングリコールジアルキルエーテル〔例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジプロピルエーテル、トリエチレングリコールジプロピルエーテル、トリプロピレングリコールジプロピルエーテル、テトラエチレングリコールジプロピルエーテル、テトラプロピレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、テトラプロピレングリコールジブチルエーテル等〕、直鎖状または分枝状のアルキレン基を有するアルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート〔例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等〕などが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、サポート材の水による除去性を向上させやすく、かつ、サポート材組成物を低粘度に制御しやすい観点から、水溶性有機溶剤は、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、または、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートであることがより好ましい。
 本発明におけるサポート材組成物の粘度は、マテリアルジェットノズルからの吐出性を良好にする観点から、25℃において1~500mPa・sであることが好ましく、10~400mPa・sであることがより好ましい。上記粘度の測定は、JIS Z 8 803に準拠し、R100型粘度計を用いて行うことができる。
 本発明において、サポート材組成物の製造方法は特に限定されず、例えば、混合攪拌装置等を用いて、サポート材組成物を構成する成分を均一に混合することにより製造することができる。
 <光造形物の製造方法>
 本発明のモデル材クリア組成物、モデル材組成物セット、または、マテリアルジェット光造形用組成物セットを用いて、マテリアルジェット方式による光造形法により立体造形物(モデル材)を作製できる。
 光造形物を製造する製造方法としては、本発明のモデル材クリア組成物、モデル材組成物セット、または、光造形用組成物セットを用いて、マテリアルジェット方式による光造形法により立体造形物を製造する方法である限り特に限定されず、公知の方法を採用し得る。例えば、モデル材クリア組成物(およびモデル材カラー組成物)を光硬化させてモデル材を得ると共に、サポート材組成物を光硬化させてサポート材を得る工程と、モデル材からサポート材を除去する工程とを含む方法により、立体造形物であるモデル材を得ることができる。
 前記製造方法において、例えば、作製する物体の3次元CADデータをもとに、マテリアルジェット方式で積層して立体造形物を構成するモデル材クリア組成物(およびモデル材カラー組成物)のデータ、および、作製途上の立体造形物を支持するサポート材組成物のデータを作製し、さらにマテリアルジェット方式の3Dプリンタで各組成物を吐出するスライスデータを作製し、作製したスライスデータに基づきモデル材用およびサポート材用の各組成物を吐出後、光硬化処理を層ごとに繰り返し、モデル材クリア組成物(およびモデル材カラー組成物)の硬化物(モデル材)およびサポート材組成物の硬化物(サポート材)からなる光造形物を作製することができる。
 モデル材クリア組成物(およびモデル材カラー組成物)並びにサポート材組成物を硬化させる光としては、例えば、遠赤外線、赤外線、可視光線、近紫外線、紫外線、電子線、α線、γ線およびエックス線等の活性エネルギー線が挙げられる。中でも、硬化作業の容易性および効率性の観点から、好ましくは近紫外線または紫外線である。
 光源としては、従来公知の高圧水銀灯、メタルハライドランプ、UV-LEDなどが挙げられる。これらの中でも、設備を小型化することができ、かつ、消費電力が小さいという観点からは、LED方式であることが好ましい。光量は、モデル材の硬度および寸法精度の観点から、200~500mJ/cmが好ましい。光源としてUV-LEDを用いる場合、光が深層まで届きやすくなり、得られるモデル材の硬度および寸法精度を向上させることができることから、中心波長が385~415nmのものを用いることが好ましい。
 立体造形物を構成する各層の厚みは、造形精度の観点からは薄いほうが好ましいが、造形速度とのバランスからは5~30μmが好ましい。
 得られる立体造形物は、モデル材とサポート材とが組み合わされたものである。かかる立体造形物からサポート材を除去してモデル材である立体造形物を得ることができる。サポート材の除去は、例えば、サポート材を溶解させる除去溶剤に得られた立体造形物を浸漬し、サポート材を柔軟にした後、ブラシなどでモデル材表面からサポート材を除去して行うことが好ましい。サポート材の除去溶剤には水、水溶性溶剤、例えばグリコール系溶剤、アルコール系溶剤などを用いてもよい。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 以上の工程によりモデル材からなる立体造形物が得られる。このような本発明のモデル材クリア組成物、モデル材組成物セット、または、光造形用組成物セットを用いて製造した立体造形物は、光照射による色変化(黄変)が抑えられ、高い透明性を有するとともに、バランスのよい機械的特性を有する。
 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。例中の「%」及び「部」は、特記ない限り、質量%および質量部である。
1.モデル材クリア組成物
 実施例および比較例において用いたモデル材クリア組成物を構成する成分の詳細を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
(1)モデル材クリア組成物の調製
 表2に示す各組成に従い、各モデル材クリア組成物を構成する成分を、それぞれ、混合攪拌装置を用いて均一に混合、撹拌して、実施例1~16および比較例1~5のモデル材クリア組成物を調製した。
[表2]
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
(2)モデル材クリア組成物の硬化物の物性および特性の評価
 上記実施例および比較例において調製したモデル材クリア組成物から硬化物(クリアモデル材)を作製し、各硬化物の物性および特性を、以下に示す方法に従い評価した。各結果を表3に示す。
 <引張強さの測定>
 実施例および比較例において調製したモデル材クリア組成物を、それぞれ、紫外線硬化型インクジェット方式の造形装置を使用して、JIS K 7139:2009「プラスチック-試験片」に規定された多目的試験片タイプA1形状に準拠して造形したものを測定試料として、JIS K7162:1994「プラスチック-引っ張り特性の試験方法 第2部:型成形、押し出し成型及び注型プラスチックの試験条件」に従い引張強さを測定した(造形条件:1層積層厚32μm、照度1000mW/cm、1層積算光量800mJ/cm)。
 測定された引張強さについて、以下の評価基準に従い評価した。
 〔評価基準〕
 〇:30MPa以上の値を示した。
 △:20MPa以上30MPa未満の値を示した。
 ×:20MPa未満の値を示した。
 <ショアD硬度の測定>
 引張強さの測定と同様の造形装置、条件でJIS K 7139:2009「プラスチック-試験片」に規定された短冊形試験片形状B2に準拠して造形したサンプル2個を2段に重ね合わせたものを測定試料とし、JIS K7215:1986「プラスチックのデュロメーター硬さ試験方法」に従いショアD硬度を測定した。
 測定されたショアD硬度について、以下の評価基準に従い評価した。
 〔評価基準〕
 〇:50以上の値を示した。
 △:30以上50未満の値を示した。
 ×:30未満の値を示した。
 <モデル材の色味の評価>
 以下の手順に従ってLab色差の測定を行い、クリアモデル材の色味の評価を行った。
 Lab色差の測定:
 実施例および比較例において調製したモデル材クリア組成物から、それぞれ、紫外線硬化型インクジェット方式の造形装置を使用して、厚さ2mmの板を造形し、測定試料として用いた(造形条件:1層積層厚32μm、照度1000mW/cm、1層積算光量800mJ/cm)。色差計「X-Rite939」(X-Rite社製)を用い、この試料のLab色差を測定した。
 測定されたLab色差のb*に基づき、モデル材の色味を以下の評価基準に従い評価した。
 〔評価基準〕
 〇:b*の値が5未満であった。
 △:b*の値が5以上10未満であった。
 ×:b*の値が10以上であった。
[表3]
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
 本発明に従うモデル材クリア組成物は、黄色味が少なく透明性に優れ、かつ、一定以上の強度および硬度を有することが確認された。
2.モデル材組成物セット
(1)モデル材カラー組成物の調製
 製造例において用いたモデル材カラー組成物を構成する成分の詳細を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表5に示す各組成に従い、各モデル材カラー組成物を構成する成分を、それぞれ、混合攪拌装置を用いて均一に混合、撹拌して、製造例1~10のモデル材カラー組成物を調製した。
(2)モデル材カラー組成物の硬化物の物性および特性の評価
 上記製造例において調製したモデル材カラー組成物から硬化物(カラーモデル材)を作製し、各硬化物の引張強さおよびショアD硬度を、上記実施例のモデル材クリア組成物における測定と同様の手順および評価基準により測定し、評価した。結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
(3)モデル材組成物セットの評価
 上記実施例2および5において調製したモデル材クリア組成物と、上記製造例1~5において調製したモデル材カラー組成物とを用いて、以下の方法に従い、モデル材クリア組成物とモデル材カラー組成物との界面におけるブリーディングについて評価した。
 <ブリーディングの評価方法>
 ポリエチレンテレフタレートからなるフィルム(A4300、東洋紡社製、100mm×150mm×厚さ188μm)上に、実施例2において調製したモデル材クリア組成物と、製造例1において調製したモデル材カラー組成物とを、マイクロピペットを用いて、それぞれの液滴の中心部同士の距離が5mmとなり、かつ、それぞれの液滴が独立した状態となるよう、各0.02mL滴下した。その後、それぞれの液滴が徐々に濡れ広がり、約10秒後にそれぞれの液滴が結合した際の、それぞれの液滴の界面の状態を上方から目視により観察し、ブリーディングを評価した。上記の手順と同様にして、実施例2のモデル材クリア組成物と製造例2~10の各モデル材カラー組成物との組み合わせ、および、実施例5のモデル材クリア組成物と製造例1~10の各モデル材カラー組成物との組み合わせについて、ブリーディングの評価を行った。その結果、前記全ての組み合わせにおいてモデル材クリア組成物からなる層とモデル材カラー組成物からなる層との界面が上面視で直線状になり、ブリーディングを生じていないことが確認された。
 さらに、実施例12において調製したモデル材クリア組成物と製造例1~10において調製した各モデル材カラー組成物との組み合わせにおいて、上記手順と同様にしてブリーディングを評価した。その結果、前記各組み合わせにおいて、モデル材クリア組成物からなる層とモデル材カラー組成物からなる層との界面に若干のブリーディングが確認された。

Claims (16)

  1.  エチレン性不飽和化合物(A)および光重合開始剤を含んでなる、マテリアルジェット光造形法において使用されるモデル材クリア組成物であって、
     前記エチレン性不飽和化合物(A)が、
     ジシクロペンテニル基および/またはジシクロペンタニル基を有するエチレン性不飽和単量体(A1);
     分子内に脂肪族環状構造を有し、かつ、ウレタン基を有するエチレン性不飽和化合物(A2);および
     分子内に脂肪族環状構造を有し、かつ、ウレタン基およびアミド基を有しないエチレン性不飽和単量体(A3)(但し、前記エチレン性不飽和単量体(A1)を除く)
    を含み、
     エチレン性不飽和単量体(A1)、エチレン性不飽和化合物(A2)およびエチレン性不飽和単量体(A3)の総質量が、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に基づいて60質量%以上である、モデル材クリア組成物。
  2.  エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、エチレン性不飽和単量体(A1)を30質量%以上含む、請求項1に記載のモデル材クリア組成物。
  3.  エチレン性不飽和単量体(A3)として、ウレタン基およびアミド基並びに芳香族基およびビニルエーテル基を有しないエチレン性不飽和単量体を含む、請求項1または2に記載のモデル材クリア組成物。
  4.  エチレン性不飽和単量体(A3)は、シクロヘキシル基、4-t-ブチルシクロヘキシル基、3,5,5-トリメチルシクロヘキシル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンタジエニル基および1,4-シクロヘキサンジメタノール基からなる群から選択される少なくとも1つの基を有する、請求項1~3のいずれかに記載のモデル材クリア組成物。
  5.  エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して、エチレン性不飽和化合物(A2)を10質量%以上含む、請求項1~4のいずれかに記載のモデル材クリア組成物。
  6.  分子内に窒素原子を有し、かつ、脂肪族環状構造を有しないエチレン性不飽和単量体を、エチレン性不飽和化合物(A)の総質量に対して12質量%以下の量で含む、請求項1~5のいずれかに記載のモデル材クリア組成物。
  7.  請求項1~6のいずれかに記載のモデル材クリア組成物と、エチレン性不飽和単量体(B)を含むモデル材カラー組成物とを含む、マテリアルジェット光造形法において使用されるモデル材組成物セット。
  8.  モデル材カラー組成物は、該モデル材カラー組成物の総質量に基づいて、30質量%以上85質量%以下の(メタ)アクリレート系エチレン性不飽和単量体(B1)と、10質量%以上50質量%以下の、(メタ)アクリレート系化合物ではない窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)とを含む、請求項7に記載のモデル材組成物セット。
  9.  (メタ)アクリレート系化合物ではない窒素原子含有エチレン性不飽和単量体(B2)は、(メタ)アクリルアミド類およびN-ビニルラクタム類からなる群から選択される、請求項8に記載のモデル材組成物セット。
  10.  モデル材カラー組成物は、エチレン性不飽和単量体(B)として単官能エチレン性不飽和単量体と二官能以上のエチレン性不飽和単量体とを含む、請求項7~9のいずれかに記載のモデル材組成物セット。
  11.  モデル材カラー組成物は、(メタ)アクリレート系エチレン性不飽和単量体(B1)として脂肪族環状構造および/または芳香族環状構造を有する(メタ)アクリレート系エチレン性不飽和単量体を含む、請求項8~10のいずれかに記載のモデル材組成物セット。
  12.  モデル材カラー組成物の構成は、シアン、マゼンタおよびイエローを含む、請求項7~11のいずれかに記載のモデル材組成物セット。
  13.  モデル材カラー組成物の構成は、ホワイトおよび/またはブラックをさらに含む、請求項12に記載のモデル材組成物セット。
  14.  モデル材クリア組成物およびモデル材カラー組成物はいずれも表面調整剤を含む、請求項7~13のいずれかに記載のモデル材組成物セット。
  15.  モデル材クリア組成物の総質量に対する該モデル材クリア組成物に含まれる表面調整剤の含有量(質量%)が、モデル材カラー組成物の総質量に対する該モデル材カラー組成物に含まれる表面調整剤の含有量(質量%)よりも多い、請求項14に記載のモデル材組成物セット。
  16.  請求項1~6のいずれかに記載のモデル材クリア組成物、または、請求項7~15のいずれかに記載のモデル材組成物セットと、マテリアルジェット光造形法によりサポート材を造形するためのサポート材組成物とを含んでなる、マテリアルジェット光造形用組成物セット。
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