JPH10168165A - 光学的立体造形用光硬化性樹脂組成物 - Google Patents
光学的立体造形用光硬化性樹脂組成物Info
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Abstract
が短時間で終了し、得られる硬化物が高い靭性を有し、
かつ、硬化収縮が小さい高いため寸法精度の高い立体形
状物を得ることができる、光学的立体造形に適した光硬
化性樹脂組成物を提供すること。 【解決手段】(A)オキセタン環を有する化合物、
(B)エポキシ基含有化合物、および(C)カチオン性
光重合開始剤を含有する光学的立体造形用光硬化性樹脂
組成物。
Description
光硬化性樹脂組成物に関する。
照射して硬化樹脂層を形成する工程を繰り返すことによ
り、当該硬化樹脂層が一体的に積層されてなる立体形状
物を形成する光学的立体造形法が提案されている(特開
昭60−247515号公報、米国特許明細書第4,5
75,330号(特開昭62−35966号公報)、特
開昭62−101408号公報、特開平5−24119
号公報参照)。
すると、容器内に収容された光硬化性の液状物質(光硬
化性樹脂組成物)の液面に、紫外線レーザなどの光を選
択的に照射することにより、所定のパターンを有する硬
化樹脂層を形成する。次いで、この硬化樹脂層の上に、
一層分の光硬化性樹脂組成物を供給し、その液面に選択
的に光を照射することにより、先行して形成された硬化
樹脂層上にこれと連続するよう新しい硬化樹脂層を一体
的に積層形成する。そして、光が照射されるパターンを
変化させながら、あるいは変化させずに、上記の工程を
所定回数繰り返すことにより、複数の硬化樹脂層が一体
的に積層されてなる立体形状物が形成される。この光学
的立体造形法は、目的とする立体形状物の形状が複雑な
ものであっても、容易にしかも短時間で得ることができ
るために注目されている。
れる光硬化性樹脂組成物としては、下記〔イ〕〜〔ハ〕
のような樹脂組成物が公知である。 〔イ〕ウレタン(メタ)アクリレート、オリゴエステル
(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレー
ト、チオールおよびエン化合物、感光性ポリイミドなど
のラジカル重合性有機化合物を含有する樹脂組成物(例
えば特開平1−204915号公報、特開平2−208
305号公報、特開平3−160013号公報参照)。 〔ロ〕エポキシ化合物、環状エーテル化合物、環状ラク
トン化合物、環状アセタール化合物、環状チオエーテル
化合物、スピロオルソエステル化合物、ビニルエーテル
化合物などのカチオン重合性有機化合物を含有する樹脂
組成物(例えば特開平1−213304号公報参照)。 〔ハ〕ラジカル重合性有機化合物とカチオン重合性有機
化合物とを含有する樹脂組成物(例えば特開平2−28
261号公報、特開平2−75618号公報、特開平6
−228413号公報参照)。
体造形法に使用される光硬化性樹脂組成物には、効率的
な光造形を行なう観点から、粘度が低く直ちに平滑な液
面を形成することができるとともに、光照射によって迅
速に硬化することが要求される。また、当該光硬化性樹
脂組成物には、立体形状物を構成する硬化物を膨潤させ
るものでないこと、光硬化時の硬化収縮に起因する反
り、引け、張出部の持ち上がりなどの変形量が小さいこ
とが要求される。
立体形状物は、デザインを検討するためのモデル、機能
確認のための試作品、型のマスターなどとして用いられ
るが、特に機能確認の試作品として用いる立体形状物に
は、設計図に忠実な加工が高い精度で施されているこ
と、使用条件に耐え得る十分な機械的強度、靭性、耐熱
性、耐湿性を有していることなどが要求される。
記の要求を十分満足させるものではなく、例えば、上記
〔イ〕のウレタン(メタ)アクリレート、オリゴエステ
ル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレー
ト等の光ラジカル重合性有機化合物を含有する樹脂組成
物を光造形して得られる立体形状物には、硬化収縮に起
因する残留ひずみのために、当該立体形状物が経時的に
変形(反り、引け、張出部の持ち上がり)するという問
題がある。このような経時的変形による問題は、入力C
ADデータの補正などによってある程度解決することが
できるが、最近における形状の複雑化、微細化、使用環
境の多様化に伴い、入力CADデータの補正によっては
十分に対処することはできない。
光カチオン重合性有機化合物を含有する樹脂組成物を使
用して光造形を行う場合、樹脂液の光硬化速度が光ラジ
カル重合性樹脂組成物に比較して遅く、造形に要する時
間が長いという欠点を有する。さらに、従来公知のエポ
キシ化合物を含有する光カチオン重合性樹脂組成物を使
用して得られる立体形状物は、機能確認の試作品などに
要求される靭性を十分に備えていない。
ある例えば(メタ)アクリレートモノマーとカチオン重
合性化合物であるエポキシ化合物とのハイブリッド型光
硬化性樹脂組成物でも十分な光硬化速度を得ることがで
きない。
解決するためになされたものである。
硬化するため造形が短時間で終了し、硬化収縮が小さい
上に得られる硬化物が高い靭性を有し、かつ、高い寸法
精度を有する光学的立体造形用樹脂組成物を提供するこ
とにある。
用光硬化性樹脂組成物は、(A)オキセタン環を有する
化合物、(B)エポキシ基含有化合物、および(C)カ
チオン性光重合開始剤を含有することを特徴とする。
「樹脂組成物」ともいう)を構成するオキセタン環を有
する化合物(A)(以下「(A)成分」ともいう)は、
下記式(1):
る。該化合物は、カチオン重合性光重合開始剤の存在下
で光照射することにより重合反応や架橋反応を起こす。
(A)としては、オキセタン環を1つ以上有する化合物で
あれば、種々のものが使用できる。以下に例示する。
は、下記一般式(2)で示される化合物等が挙げられ
る。
す。R1は水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基等の炭素原子数1〜6個のア
ルキル基、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル
基、パーフルオロプロピル基等の炭素原子数1〜6個の
フルオロアルキル基、フェニル基、ナフチル基等の炭素
原子数6〜18のアリール基、フリル基またはチエニル
基である。R2は、水素原子、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、ブチル基等の炭素原子数1〜6個のアルキル
基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、2−メチル
−1−プロペニル基、2−メチル−2−プロペニル基、
1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基等の
炭素原子数2〜6個のアルケニル基;フェニル基、ナフ
チル基、アントニル基、フェナントリル基等の炭素原子
数6〜18のアリール基;ベンジル基、フルオロベンジ
ル基、メトキシベンジル基、フェネチル基、スチリル
基、シンナミル基、エトキシベンジル基等の置換または
非置換の炭素原子数7〜18のアラルキル基;フェノキ
シメチル基、フェノキシエチル基等のアリーロキシアル
キルなどのその他の芳香環を有する基;エチルカルボニ
ル基、プロピルカルボニル基、ブチルカルボニル基等の
炭素原子数2〜6個のアルキルカルボニル基;エトキシ
カルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカル
ボニル基等の炭素原子数2〜6個のアルコキシカルボニ
ル基;エチルカルバモイル基、プロピルカルバモイル
基、ブチルカルバモイル基、ペンチルカルバモイル基等
の炭素原子数2〜6個のN−アルキルカルバモイル基等
である。
は、下記一般式(3)で示される化合物等が挙げられ
る。
式(2)における定義の通りである。R3は、例えば、
エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等の線状或いは
分枝状の、通常炭素原子数1〜20のアルキレン基、ポ
リ(エチレンオキシ)基、ポリ(プロピレンオキシ)基
等の線状或いは分枝状の、通常炭素原子数1〜120の
ポリ(アルキレンオキシ)基、プロペニレン基、メチル
プロペニレン基、ブテニレン基等の線状或いは分枝状の
不飽和炭化水素基、カルボニル基、カルボニル基を含む
アルキレン基、分子鎖の途中にカルボキシル基を含むア
ルキレン基、分子鎖の途中にカルバモイル基を含むアル
キレン基等である。また、R3は、下記一般式(4)、
(5)および(6)で示される基から選択される多価の
基でもよい。
エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素原子数1〜4
個のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基、ブトキシ基等の炭素原子数1〜4個のアルコキシ
基、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、ニトロ基、
シアノ基、メルカプト基、低級アルキルカルボキシル
基、カルボキシル基、またはカルバモイル基であり、x
は1〜4の整数である。
メチレン基、−NH−、−SO−、−SO2- 、−C
(CF3 )2 −または−C(CH3)2 −である。
プロピル基、ブチル基等の炭素原子数1〜4個のアルキ
ル基、フェニル基、ナフチル基等の炭素原子数6〜18
のアリール基である。yは、0〜200の整数である。
R7はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の
炭素原子数1〜4個のアルキル基、フェニル基、ナフチ
ル基等の炭素原子数6〜18のアリール基である。R7
は、下記一般式(7)で示される基でもよい。
プロピル基、ブチル基等の炭素原子数1〜4個のアルキ
ル基、フェニル基、ナフチル基等の炭素原子数6〜18
のアリール基である。zは、0〜100の整数である。
例としては、下記式(8)、(9)および(10)で示
される化合物等が挙げられる。
る定義の通りである。
しては、下記一般式(11)で示される化合物等が挙げ
られる。
おける定義の通りである。R9は、3〜10価の有機基
を示し、例えば下記式(12)〜(14)で示される基
等の炭素原子数1〜30の分枝状または線状のアルキレ
ン基、下記式(15)で示される基等の分枝状ポリ(ア
ルキレンオキシ)基または下記式(16)または式(1
7)で示される線状または分枝状ポリシロキサン含有基
等が挙げられる。jは、R9の価数に等しい3〜10の
整数を示す。
ピル基等の炭素原子数1〜6個のアルキル基である。〕
0の整数である。〕
は、下記式(18)で示される化合物等が挙げられる。
キセタン環を有し得る。
通りであり、R8は式(7)における定義の通りであ
る。R11はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基
等の炭素原子数1〜4のアルキル基またはトリアルキル
シリル基(ここで、アルキル基は同一または異なり、例
えばトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプ
ロピルシリル基、トリブチルシリル基等の炭素原子数3
〜12のものである)であり、rは1〜10の整数を示
す。
としては、上述の例以外にも、ゲルパーミエーションク
ロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均
分子量1000〜5000程度の高分子量を有する化合
物も挙げられる。このような例として、以下の式(2
0)、(21)、(22)で表される化合物が挙げられ
る。
は次の通りである。 〈オキセタン環を1個有する化合物〉3−エチル−3−
ヒドロキシメチルオキセタン、3−(メタ)アリルオキ
シメチル−3−エチルオキセタン、(3−エチル−3−
オキセタニルメトキシ)メチルベンゼン、4−フルオロ
−〔1−(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メ
チル〕ベンゼン、4−メトキシ−〔1−(3−エチル−
3−オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、〔1−
(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)エチル〕フ
ェニルエーテル、イソブトキシメチル(3−エチル−3
−オキセタニルメチル)エーテル、イソボルニルオキシ
エチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテ
ル、イソボルニル(3−エチル−3−オキセタニルメチ
ル)エーテル、2−エチルヘキシル(3−エチル−3−
オキセタニルメチル)エーテル、エチルジエチレングリ
コール(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテ
ル、ジシクロペンタジエン(3−エチル−3−オキセタ
ニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニルオキシエチ
ル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、
ジシクロペンテニル(3−エチル−3−オキセタニルメ
チル)エーテル、テトラヒドロフルフリル(3−エチル
−3−オキセタニルメチル)エーテル、テトラブロモフ
ェニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテ
ル、2−テトラブロモフェノキシエチル(3−エチル−
3−オキセタニルメチル)エーテル、トリブロモフェニ
ル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、
2−トリブロモフェノキシエチル(3−エチル−3−オ
キセタニルメチル)エーテル、2−ヒドロキシエチル
(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、2
−ヒドロキシプロピル(3−エチル−3−オキセタニル
メチル)エーテル、ブトキシエチル(3−エチル−3−
オキセタニルメチル)エーテル、ペンタクロロフェニル
(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペ
ンタブロモフェニル(3−エチル−3−オキセタニルメ
チル)エーテル、ボルニル(3−エチル−3−オキセタ
ニルメチル)エーテル等。 〈オキセタン環を2個以上有する化合物の例〉3,7−
ビス(3−オキセタニル)−5−オキサ−ノナン、3,
3’−(1,3−(2−メチレニル)プロパンジイルビ
ス(オキシメチレン))ビス−(3−エチルオキセタ
ン)、1,4−ビス〔(3−エチル−3−オキセタニル
メトキシ)メチル〕ベンゼン、1,2−ビス[(3−エ
チル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エタン、
1,3−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキ
シ)メチル]プロパン、エチレングリコールビス(3−
エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロ
ペンテニルビス(3−エチル−3−オキセタニルメチ
ル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3−エチ
ル−3−オキセタニルメチル)エーテル、テトラエチレ
ングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチ
ル)エーテル、トリシクロデカンジイルジメチレン(3
−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリメ
チロールプロパントリス(3−エチル−3−オキセタニ
ルメチル)エーテル、1,4−ビス(3−エチル−3−
オキセタニルメトキシ)ブタン、1,6−ビス(3−エ
チル−3−オキセタニルメトキシ)ヘキサン、ペンタエ
リスリトールトリス(3−エチル−3−オキセタニルメ
チル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス(3
−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ポリエ
チレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニル
メチル)エーテル、ジペンタエリスリトールヘキサキス
(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジ
ペンタエリスリトールペンタキス(3−エチル−3−オ
キセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトール
テトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エ
ーテル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘ
キサキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エー
テル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペン
タキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテ
ル、ジトリメチロールプロパンテトラキス(3−エチル
−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性ビスフ
ェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチ
ル)エーテル、PO変性ビスフェノールAビス(3−エ
チル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性水
添ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニ
ルメチル)エーテル、PO変性水添ビスフェノールAビ
ス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、
EO変性ビスフェノールF(3−エチル−3−オキセタ
ニルメチル)エーテルなど。を例示することができ、こ
れらは1種単独あるいは2種以上を組み合わせて用いる
ことができる。
(A)成分として特に好適に使用できるオキセタン環を
有する化合物としては、例えば、下記の式(23)で示
される(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチ
ルベンゼン、式(24)で示される1,4−ビス[(3
−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼ
ン、式(25)で示される1,2−ビス(3−エチル−
3−オキセタニルメトキシ)エタン、式(26)で示さ
れるトリメチロールプロパントリス(3−エチル−3−
オキセタニルメチル)エーテル、および前記一般式(1
9)で表される化合物が挙げられる。
るいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
含有割合は、通常30〜97重量%とされ、好ましくは
40〜96重量%、特に好ましくは50〜95重量%と
される。(A)成分の含有割合が過小である場合には、
得られる樹脂組成物のカチオン重合反応速度(硬化速
度)が小さくなり造形に長時間を要したり、解像度が低
下したりする傾向がある。(A)成分の含有割合が過大
である場合は、硬化物の靭性が低下したり、カチオン重
合反応速度(硬化速度)が低下する傾向にある。 (B)エポキシ基含有化合物 本発明の樹脂組成物を構成するエポキシ基含有化合物
(B)(以下「(B)成分」ともいう)は、エポキシ基
を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測
定したポリスチレン換算の数平均分子量が、得られる樹
脂組成物の粘度、造形に要する時間および得られる硬化
物の靭性がより良好となる点で、1000以上2万以下
であることが好ましく、より好ましくは1500以上1
万以下であり、さらに好ましくは2000以上5000
以下である。
ば、(1) エチレン性不飽和結合基を有する対応化合物の
炭素−炭素二重結合を過酸化水素、過酸等の適当な酸化
剤でエポキシ化する方法により得られるエポキシ変性化
合物;(2) 分子内にエポキシ基を含有するラジカル重合
性モノマーを重合して得られるエポキシ基含有重合体;
(3) 水酸基等の官能基を有する化合物をエピクロロヒド
リンと反応させる方法等のそれ自体公知の製造方法によ
り得られるエポキシ基含有化合物等が挙げられる。
とされる、前述したポリスチレン換算の数平均分子量が
1000以上2万以下であるものを得るには、上記の製
法(1)の製法の場合には、原料であるエチレン性不飽和
結合基を有する化合物としてポリスチレン換算の数平均
分子量が1000以上2万未満のものを使用すればよ
く、製法(2) の場合には、所望の重合度のポリマーが得
られるように公知の方法で調整すればよい。また、製法
(3) の場合には、原料である水酸基等の官能基を有する
化合物としてポリスチレン換算の数平均分子量が100
0以上2万未満のものを使用すればよい。
共役ジエン系モノマーの重合体、共役ジエン系モノマー
とエチレン性不飽和結合基を有する化合物との共重合
体、ジエン系モノマーとエチレン性不飽和結合性基を有
する化合物との共重合体、天然ゴム等の(共)重合体を
エポキシ化した化合物が挙げられる。例えばブタジエン
モノマー、イソプレンモノマー等の共役ジエン系モノマ
ーの重合体をエポキシ化した化合物;共役ジエン系モノ
マーとエチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、
スチレン等のエチレン性不飽和結合基を有する化合物と
の共重合体をエポキシ化した化合物;エチレン性不飽和
結合基を有する化合物と、例えばジシクロペンタジエン
等のジエン系モノマーとの共重合体をエポキシ化した化
合物;天然ゴム等の分子内に有する二重結合をエポキシ
化した化合物等が挙げられる。市販品としては、例えば
エポキシ化ポリブタジエンとしては、Poly bd R
−45 EPI(以上、出光石油化学(株))、R−1
5EPI、R−45EPI(以上、ナガセ化成工業
(株))、エポリードPB3600、PB4700(以
上、ダイセル化学工業(株))等の商品名のものが挙げ
られる。ブタジエン−スチレン共重合体のエポキシ変性
化合物としては、エポフレンド ESBS AT01
4、AT015、AT000(以上、ダイセル化学工業
(株))等の商品名で入手することができるものが挙げ
られる。
は、例えばグリシジル(メタ)アクリレート、ビニルシ
クロヘキセンオキサイド、4−ビニルエポキシシクロヘ
キサン、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メ
タ)アクリレート、カプロラクトン変性3,4−エポキ
シシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート等の単独
重合体あるいは他のビニル系モノマーとの共重合体が挙
げられ、これらはポリスチレン換算の数平均分子量が1
000以上2万以下の範囲にあるものである。
物とエピクロロヒドリンとの反応により得られるエポキ
シ基含有化合物としては、例えば両末端水酸基含有ポリ
ブタジエンとエピクロロヒドリンとの反応により得られ
る化合物等が挙げられる。市販品としては、例えば、P
oly bd R−45 EPT(以上、出光石油化学
(株))、R−15EPT、R−45EPT(以上、ナ
ガセ化成工業(株))等の商品名で入手することができ
るものが挙げられ、これらはポリスチレン換算の数平均
分子量が1000以上2万以下の範囲にあるものであ
る。
も、(B)成分として特に好ましい具体例としては、Po
ly bd R−45 EPI、R−15EPI、R−4
5EPI、エポリードPB3600、PB4700が挙
げられる。上記のエポキシ基含有化合物は、1種単独で
あるいは2種以上を組み合わせて(B)成分を構成する
ことができる。
含有割合は、通常3〜50重量%とされ、好ましくは4
〜40重量%とされ、さらに好ましくは5〜30重量%
とされる。(B)成分の含有割合が過小である場合に
は、得られる樹脂組成物のカチオン重合反応速度(硬化
速度)が小さくなり造形に長時間を要したり、解像度が
低下したり、硬化物の靭性が低下する傾向がある。
(B)成分の含有割合が過大である場合は、樹脂組成物
の粘度が増大し、造形に長時間を要する傾向にある。 (C)カチオン性光重合開始剤 本発明の樹脂組成物を構成するカチオン性光重合開始剤
(C)(以下「(C)成分」ともいう)は、光などのエ
ネルギー線を受けることによって、前記(A)、(B)
成分のカチオン重合を開始させる化合物である。
として、下記一般式(27)で表される構造を有するオ
ニウム塩を挙げることができる。このオニウム塩は、光
を受けることによりルイス酸を放出する化合物である。 [R12 a R13 b R14 c R15 d W]+m[MXn+m]-m (27) 〔式中、カチオンはオニウムイオンであり、WはS、S
e、Te、P、As、Sb、Bi、O、I、Br、Cl
またはN≡Nであり、R12、R13、R14およびR 15は同
一または異なる有機基であり、a、b、cおよびdはそ
れぞれ0〜3の整数であって、(a+b+c+d)はW
の価数に等しい。Mは、ハロゲン化物錯体〔MXn+m〕
の中心原子を構成する金属またはメタロイドであり、例
えばB、P、As、Sb、Fe、Sn、Bi、Al、C
a、In、Ti、Zn、Sc、V、Cr、Mn、Coな
どである。Xは例えばF、Cl、Br等のハロゲン原子
であり、mはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であ
り、nはMの原子価である。〕 一般式(27)においてオニウムイオンの具体例として
は、ジフェニルヨードニウム、4−メトキシジフェニル
ヨードニウム、ビス(4−メチルフェニル)ヨードニウ
ム、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム、
ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウム、トリフェニル
スルホニウム、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニ
ルスルホニウム、ビス[4−(ジフェニルスルフォニ
オ)−フェニル]スルフィド、ビス[4−(ジ(4−
(2−ヒドロキシエチル)フェニル)スルホニオ)−フ
ェニル]スルフィド、η5−2,4−(シクロペンタジ
ェニル)[1,2,3,4,5,6−η)−(メチルエ
チル)−ベンゼン]−鉄(1+)等が挙げられる。
(MXn+m)の具体例としては、テトラフルオロボレー
ト(BF4 -)、ヘキサフルオロホスフェート(P
F6 -)、ヘキサフルオロアンチモネート(SbF6 -)、
ヘキサフルオロアルセネート(AsF6 -)、ヘキサクロ
ロアンチモネート(SbCl6 -)などが挙げられる。カ
チオン性光重合開始剤(C) として使用することができる
オニウム塩として、前記一般式(27)において、[M
Xn+m]の代わりに一般式: 〔MXn(OH)-〕 (ここで、M、Xおよびnは一般式(27)に関し定義
の通りである。)で表される陰イオン、過塩素酸イオン
(ClO4 -)、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン
(CF3SO3-)、フルオロスルフォン酸イオン(FS
O3 -)、トルエンスルフォン酸イオン、トリニトロベン
ゼンスルフォン酸イオン、トリニトロトルエンスルフォ
ン酸イオンなどの他の陰イオンを有するオニウム塩が挙
げられる。
て使用可能なオニウム塩の例として芳香族オニウム塩が
ある。例えば特開昭50−151996号公報、特開昭
50−158680号公報などに記載の芳香族ハロニウ
ム塩、特開昭50−151997号公報、特開昭52−
30899号公報、特開昭56−55420号公報、特
開昭55−125105号公報などに記載のVIA族芳
香族オニウム塩;特開昭50−158698号公報など
に記載のVA族芳香族オニウム塩;特開昭56−842
8号公報、特開昭56−149402号公報、特開昭5
7−192429号公報などに記載のオキソスルホキソ
ニウム塩;特開昭49−17040号公報などに記載の
芳香族ジアゾニウム塩;米国特許第4,139,655
号明細書に記載のチオビリリウム塩などが好ましい。ま
た、鉄/アレン錯体、アルミニウム錯体/光分解ケイ素
化合物系開始剤などを挙げることができる。
重合開始剤の市販品としては、例えばUVI−695
0、UVI−6970(ビス[4−(ジ(4−(2−ヒ
ドロキシエチル)フェニル)スルホニオ]−フェニルス
ルフィド)、UVI−6974(ビス[4−ジフェニル
スルホニオ)−フェニル]スルフィドビスヘキサフルオ
ロアンチモネートとジフェニル−4−チオフェノキシフ
ェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートとの
混合物)、UVI−6990(UVI6974のヘキサ
フルオロホスフェイトの塩)(以上、ユニオンカーバイ
ド社)、アデカオプトマーSP−151、SP−170
(ビス[4−(ジ(4−(2−ヒドロキシエチル)フェ
ニル)スルホニオ]−フェニルスルフィド)、SP−1
50(SP−170のヘキサフルオロホスフェイト)、
SP−171(以上、旭電化工業(株))、Irgac
ure 261(η5−2,4−シクロペンタジェン−
1−イル)[(1,2,3,4,5,6−η)−(1−
メチルエチル)ベンゼン]−鉄(1+)−ヘキサフルオロ
フォスフェート(1−))(以上、チバガイギー社)、
CI−2481、CI−2624、CI−2639、C
I−2064(以上、日本曹達(株))、CD−101
0、CD−1011、CD−1012(4−(2−ヒド
ロキシテトラデカニルオキシ)ジフェニルヨードニウム
ヘキサフルオロアンチモネート)(以上、サートマー
社)、DTS−102、DTS−103、NAT−10
3、NDS−103((4−ヒドロキシナフチル)−ジ
メチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート)、
TPS−102(トリフェニルスルホニウムヘキサフル
オロホスフェイト)、TPS−103(トリフェニルス
ルホニウムヘキサフルオロアンチモネート)、MDS−
103(4−メトキシフェニル−ジフェニルスルホニウ
ムヘキサフルオロアンチモネート)、MPI−103
(4−メトキシフェニルヨードニウムヘキサフルオロア
ンチモネート)、BBI−101(ビス(4−tert−ブ
チルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレー
ト)、BBI−102(ビス(4−tert−ブチルフェニ
ル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート)、BB
I−103(ビス(4−tert−フェニル)ヨードニウム
ヘキサフルオロアンチモネート)(以上、みどり化学
(株))、Degacure K126(ビス[4−
(ジフェニルスルホニオ)−フェニル]スルフィドビス
ヘキサフルオロホスフェイト)(デグサ社製)などの商
品名で入手できるものが挙げられる。これらのうち、U
VI−6970、UVI−6974、アデカオプトマー
SP−170、SP−171、CD−1012、MPI
−103が好ましく使用できる。ただし、これら例示に
限定されるものではない。
独であるいは2種以上のものを組み合わせて(C)成分
を構成することができる。
含有割合は、通常0.1〜10重量%とされ、好ましく
は0.2〜5重量%、更に好ましくは0.3〜3重量%
とされる。(C)成分の含有割合が過小である場合に
は、得られる樹脂組成物の光硬化性が低下し、十分な機
械的強度を有する立体形状物を造形することができな
い。一方、この含有割合が過大である場合には、得られ
る樹脂組成物を光学的立体造形法に供する場合に、適当
な光透過性(硬化深さ)を得ることができず、得られる
立体形状物について、靱性などの機械的強度が低下する
傾向がある。その他成分 本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範
囲において、上記の必須成分〔(A)成分〜(C)成
分〕以外の成分を必要に応じて含有させることができ
る。
(A)成分ならびに(B)成分以外のカチオン重合性有
機化合物を挙げることができる。カチオン重合性化合物
とは酸あるいはカチオンの存在下で重合反応や架橋反応
を起こす有機基を有する化合物であり、例えば(B)成分
以外のエポキシ化合物、オキソラン化合物、環状アセタ
ール化合物、環状ラクトン化合物、チイラン化合物、チ
エタン化合物、ビニルエーテル化合物、エポキシ化合物
とラクトンとの反応生成物であるスピロオルソエステル
化合物、エチレン性不飽和化合物、環状エーテル化合
物、環状チオエーテル化合物、ビニル化合物などを挙げ
ることができる。具体的には次の通りである。
例えば脂環式エポキシ化合物類;3,4−エポキシシク
ロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサ
ンカルボキシレート、2−(3,4−エポキシシクロヘ
キシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘ
キサン−メタ−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシ
クロヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロヘキセ
ンオキサイド、4−ビニルエポキシシクロヘキサン、ビ
ス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチ
ル)アジペート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロ
ヘキシル−3’,4’−エポキシ−6’−メチルシクロ
ヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4−エ
ポキシシクロヘキサン)、ジシクロペンタジエンジエポ
キサイド、エチレングリコールのジ(3,4−エポキシ
シクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,
4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、エポ
キシ化テトラベンジルアルコール、ラクトン変性3,4
−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキ
シシクロヘキサンカルボキシレート、ラクトン変性エポ
キシ化テトラヒドロベンジルアルコール、シクロヘキセ
ンオキサイド、ビスフェノールAジグリシジルエーテ
ル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェ
ノールSジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA
ジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールFジグリシ
ジルエーテル、水添ビスフェノールADジグリシジルエ
ーテル、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテ
ル、臭素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、臭
素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、エポキシ
ノボラック樹脂、1,4−ブタンジオールジグリシジル
エーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエー
テル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロ
ールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレング
リコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコ
ールジグリシジルエーテル類;エチレングリコール、プ
ロピレングリコール、グリセリンなどの脂肪族多価アル
コールに1種または2種以上のアルキレンオキサイドを
付加することにより得られるポリエーテルポリオールの
ポリグリシジルエーテル類;脂肪族長鎖二塩基酸のジグ
リシジルエステル類;脂肪族高級アルコールのモノグリ
シジルエーテル類;フェノール、クレゾール、ブチルフ
ェノールまたはこれらにアルキレンオキサイドを付加し
て得られるポリエーテルアルコールのモノグリシジルエ
ーテル類;高級脂肪酸のグリシジルエステル類;エポキ
シ化大豆油、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシス
テアリン酸オクチル、エポキシ化アマニ油などを挙げる
ことができる。
重合性有機化合物としては、例えばテトラヒドロフラ
ン、2,3−ジメチルテトラヒドロフランなどのオキソ
ラン類;トリオキサン、1,3−ジオキソラン、1,
3,6−トリオキサンシクロオクタンなどの環状アセタ
ール類;β−プロピオラクトン、ε−カプロラクトンな
どの環状ラクトン類;エチレンスルフィド、1,2−プ
ロピレンスルフィド、チオエピクロロヒドリンなどのチ
イラン類;3,3−ジメチルチエタンなどのチエタン
類;エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレ
ングリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパ
ントリビニルエーテルなどのビニルエーテル類;エポキ
シ化合物とラクトンとの反応によって得られるスピロオ
ルソエステル類;ビニルシクロヘキサン、イソブチレ
ン、ポリブタジエンなどのエチレン性不飽和化合物類;
これらの各化合物の誘導体などを挙げることができる。
硬化性、光造形により得られる立体形状物の形状安定性
(経時的変形の抑制性能)および物性安定性(機械的特
性の経時的変化の抑制性能)を発現させるためにポリオ
ールを含有することができる。使用されるポリオール
は、1分子中に1個以上、好ましくは3〜6個の水酸基
を有するものである。一方、1分子中に6個を超える水
酸基を含有するポリオールを使用する場合には、得られ
る立体形状物の伸びや靱性が低下する傾向がある。
メチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスルトー
ル、ソルビトール、スクロース、クオドロールなどの3
価以上の水酸基を含有する化合物を、エチレンオキシド
(EO)、プロピレンオキシド(PO)、ブチレンオキ
シド、テトラヒドロフランなどの環状エーテル化合物で
変性することにより得られるポリエーテルポリオールや
カプロラクトンで変性することにより得られるポリカプ
ロラクトンポリオールや、2塩基酸とジオールからなる
ポリエステルで変性することにより得られるポリエステ
ルポリオールを挙げることができる。具体的には、EO
変性トリメチロールプロパン、PO変性トリメチロール
プロパン、テトラヒドロフラン変性トリメチロールプロ
パン、カプロラクトン変性トリメチロールプロパン、E
O変性グリセリン、PO変性グリセリン、テトラヒドロ
フラン変性グリセリン、カプロラクトン変性グリセリ
ン、EO変性ペンタエリスリトール、PO変性ペンタエ
リスリトール、テトラヒドロフラン変性ペンタエリスリ
トール、カプロラクトン変性ペンタエリスリトール、E
O変性ソルビトール、PO変性ソルビトール、カプロラ
クトン変性ソルビトール、EO変性スクロース、PO変
性スクロース、EO変性スクロース、EO変性クオドー
ルなどを例示することができ、これらのうち、EO変性
トリメチロールプロパン、PO変性トリメチロールプロ
パン、カプロラクトン変性トリメチロールプロパン、P
O変性グリセリン、カプロラクトン変性グリセリン、P
O変性ソルビトールが好ましいが、これら例示に限定さ
れるものではない。
サンニックスTP−400、サンニックスGP−60
0、サンニックスGP−1000、サンニックスSP−
750、サンニックスGP−250、サンニックスGP
−400、サンニックスGP−600(以上、三洋化成
(株))、TMP−3 Glycol、PNT−4 G
lycol、EDA−P−4、EDA−P−8(以上、
日本乳化剤(株))、G−300、G−400、G−7
00、T−400、EDP−450、SP−600、S
C−800(以上、旭電化工業(株))、TONE03
01、TONE0305、TONE0310(以上、ユ
ニオンカーバイド社)、プラクセル303、プラクセル
305、プラクセル308(以上、ダイセル化学工業
(株))などの商品名で入手することができるものを挙
げることができる。
の機械強度の向上や、造形時間の短縮のためにラジカル
重合性化合物であるエチレン性不飽和モノマーを併用す
ることができる。エチレン性不飽和モノマーは、エチレ
ン性不飽和結合(C=C)を分子中に有する化合物であ
り、1分子中に1個のエチレン性不飽和結合を有する単
官能モノマー、および1分子中に2個以上のエチレン性
不飽和結合を有する多官能モノマーを挙げることができ
る。
を有する単官能性モノマーとしては、例えばアクリルア
ミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、7−アミノ−
3,7−ジメチルオクチル(メタ)アクリレート、イソ
ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、イソボルニル
オキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メ
タ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリ
レート、エチルジエチレングリコール(メタ)アクリレ
ート、t−オクチル(メタ)アクリルアミド、ジアセト
ン(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メ
タ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アク
リレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ジシクロペ
ンタジエン(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル
オキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニ
ル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチル(メタ)ア
クリルアミドテトラクロロフェニル(メタ)アクリレー
ト、2−テトラクロロフェノキシエチル(メタ)アクリ
レート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレー
ト、テトラブロモフェニル(メタ)アクリレート、2−
テトラブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、
2−トリクロロフェノキシエチル(メタ)アクリレー
ト、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、2−ト
リブロモフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキ
シプロピル(メタ)アクリレート、ビニルカプロラクタ
ム、N−ビニルピロリドン、フェノキシエチル(メタ)
アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、
ペンタクロロフェニル(メタ)アクリレート、ペンタブ
ロモフェニル(メタ)アクリレート、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、ボルニル(メタ)ア
クリレート、メチルトリエチレンジグリコール(メタ)
アクリレート、および下記一般式(28)〜(30)で
表される化合物を例示することができ、これらは1種単
独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができ
る。
またはメチル基を示し、R17は炭素原子数2〜6、好ま
しくは2〜4のアルキレン基を示し、R18は水素原子ま
たは炭素原子数1〜12、好ましくは1〜9のアルキル
基を示し、R19は炭素原子数2〜8、好ましくは2〜5
のアルキレン基を示す。eは0〜12、好ましくは1〜
8の整数であり、fは1〜8、好ましくは1〜4の整数
である。) これらの単官能性モノマーうち、イソボルニル(メタ)
アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェノ
キシエチル(メタ)アクリレートが好ましいが、これら
例示に限定されるものではない。
は、例えばアロニックスM−101、M−102、M−
111、M−113、M−117、M−152、TO−
1210(以上、東亞合成(株))、カヤラッドTC−
110S、R−564、R−128H(以上、日本化薬
(株))、ビスコート192、ビスコート220、ビス
コート2311HP、ビスコート2000、ビスコート
2100、ビスコート2150、ビスコート8F、ビス
コート17F(以上、大阪有機化学工業(株))などの
商品名で入手可能なものを挙げることができる。
合基を有する多官能性モノマーとしては、例えばエチレ
ングリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンテ
ニルジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコール
ジアクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)
アクリレート、トリシクロデカンジイルジメチレンジ
(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチ
ル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、トリス
(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メ
タ)アクリレート、カプロラクトン変性トリス(2−ヒ
ドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリ
レート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレ
ート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)ア
クリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メ
タ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メ
タ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)
アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテル
の両末端(メタ)アクリル酸付加物、1,4−ブタンジ
オールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオ
ールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールト
リ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ
(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリ
レート、ポリエチレングリコールジ(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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレー
ト、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレー
ト、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ
(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエ
リスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチ
ロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、EO変性
ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビ
スフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性水添
ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性水
添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性
ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、フェノール
ノボラックポリグリシジルエーテルの(メタ)アクリレ
ートなどを例示することができ、これらは1種単独であ
るいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性ト
リメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO
変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレー
ト、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、
ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジ
ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジ
ペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジ
ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、カ
プロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メ
タ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリス
リトールペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロー
ルプロパンテトラ(メタ)アクリレートが好ましいが、
これら例示に限定されるものではない。
は、例えばSA1002(以上、三菱化学(株))、ビ
スコート195、ビスコート230、ビスコート26
0、ビスコート215、ビスコート310、ビスコート
214HP、ビスコート295、ビスコート300、ビ
スコート360、ビスコートGPT、ビスコート40
0、ビスコート700、ビスコート540、ビスコート
3000、ビスコート3700(以上、大阪有機化学工
業(株))、カヤラッドR−526、HDDA、NPG
DA、TPGDA、MANDA、R−551、R−71
2、R−604、R−684、PET−30、GPO−
303、TMPTA、THE−330、DPHA、DP
HA−2H、DPHA−2C、DPHA−2I、D−3
10、D−330、DPCA−20、DPCA−30、
DPCA−60、DPCA−120、DN−0075、
DN−2475、T−1420、T−2020、T−2
040、TPA−320、TPA−330、RP−10
40、RP−2040、R−011、R−300、R−
205(以上、日本化薬(株))、アロニックスM−2
10、M−220、M−233、M−240、M−21
5、M−305、M−309、M−310、M−31
5、M−325、M−400、M−6200、M−64
00(以上、東亞合成(株))、ライトアクリレートB
P−4EA、BP−4PA、BP−2EA、BP−2P
A、DCP−A(以上、共栄社油脂化学工業(株))、
ニューフロンティアBPE−4、TEICA、BR−4
2M、GX−8345(以上、第一工業製薬(株))、
ASF−400(以上、新日鐵化学(株))、リポキシ
SP−1506、SP−1507、SP−1509、V
R−77、SP−4010、SP−4060(以上、昭
和高分子(株))、NKエステルA−BPE−4(以
上、新中村化学工業(株))などの商品名で入手のもの
を挙げることができる。
示されたトリ(メタ)アクリレート化合物、テトラ(メ
タ)アクリレート化合物、ペンタ(メタ)アクリレート
化合物、ヘキサ(メタ)アクリレート化合物が好まし
く、これらのうち、トリメチロールプロパントリ(メ
タ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパント
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、ジペンタエリスリトールペン
タ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテ
トラ(メタ)アクリレートが特に好ましいが、これら例
示に限定されるものではない。
配合する場合には、そのラジカル重合反応を開始させる
ために、通常、ラジカル性光重合開始剤も添加される。
ラジカル性光重合開始剤は、光などのエネルギー線を受
けることにより分解し、発生するフリーラジカルによっ
てエチレン性不飽和モノマーのラジカル重合反応を開始
させる化合物であり、通常のラジカル性光重合開始剤を
使用することができる。
ラジカル性光重合開始剤を使用することができる。例え
ばアセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、
アントラキノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−
2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、カル
バゾール、キサントン、4−クロロベンゾフェノン、
4,4’−ジアミノベンゾフェノン、1,1−ジメトキ
シデオキシベンゾイン、3,3’−ジメチル−4−メト
キシベンゾフェノン、チオキサントン系化合物、2−メ
チル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モル
フォリノ−プロパン−2−オン、2−ベンジル−2−ジ
メチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブ
タン−1−オン、トリフェニルアミン、2,4,6−ト
リメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、
ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−
トリ−メチルベンチルフォスフィンオキサイド、ベンジ
ルジメチルケタール、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、フルオレノン、フルオレン、
ベンズアルデヒド、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、ベンゾフェノン、ミヒラーケト
ン、3−メチルアセトフェノン、3,3’,4,4’−
テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェ
ノン(BTTB)、およびBTTBとキサンテン、チオ
キサンテン、クマリン、ケトクマリンその他の色素増感
剤との組み合わせなどを挙げることができる。これらの
うち、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシク
ロヘキシルフェニルケトン、2,4,6−トリメチルベ
ンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2−ベンジ
ル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェ
ニル)−ブタン−1−オンなどが特に好ましいが、これ
ら例示に限定されるものではない。
機化合物以外の、必要に応じて樹脂組成物に配合される
成分としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノ
ールアミン、トリエチルアミン、ジエチルアミンなどの
アミン系化合物からなる光増感剤(重合促進剤);チオ
キサントン、チオキサントンの誘導体、アントラキノ
ン、アントラキノンの誘導体、アントラセン、アントラ
センの誘導体、ペリレン、ペリレンの誘導体、ベンゾフ
ェノン、ベンゾインイソプロピルエーテルなどからなる
光増感剤;ビニルエーテル類、ビニルスルフィド類、ビ
ニルウレタン類、ウレタンアクリレート類、ビニルウレ
ア類などの反応性希釈剤を挙げることができる。
加剤が含有されていてもよい。かかる添加剤としては、
カチオン重合性有機化合物として上で説明したエポキシ
基含有化合物(B)およびその他のエポキシ化合物以外の
エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリウ
レタン、ポリブタジエン、ポリクロロプレン、ポリエー
テル、ポリエステル、スチレン−ブタジエン−スチレン
ブロック共重合体、石油樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹
脂、セルロース樹脂、フッ素系オリゴマー、シリコーン
系オリゴマー、ポリスルフィド系オリゴマーなどのポリ
マーないしオリゴマー、フェノチアジン、2,6−ジ−
t−ブチル−4−メチルフェノール等の重合禁止剤や、
その他重合開始助剤、老化防止剤、レベリング剤、濡れ
性改良剤、界面活性剤、可塑剤、紫外線安定剤、紫外線
吸収剤、シランカップリング剤、顔料、染料などを挙げ
ることができる。また、本発明の樹脂組成物には、無機
充填剤および、有機充填剤などが含有されていてもよ
く、無機充填剤としてはガラスビーズ、タルク微粒子、
酸化珪素などの無機固体微粒子およびホウ酸アルミニウ
ム系化合物、塩基性硫酸マグネシウム系化合物、酸化ア
ルミニウム、酸化珪素系化合物からなるウイスカーなど
が挙げられ、有機充填剤としては架橋ポリスチレン系高
分子、架橋型ポリメタクリレート系高分子、ポリエチレ
ン系高分子、ポリプロピレン系高分子などからなる有機
固体微粒子などが挙げられる。またこれらの無機充填剤
および有機充填剤をアミノシラン系、エポキシシラン
系、アクリルシラン系などのシランカップリング剤で処
理したものも使用することができる。樹脂組成物の調製 本発明の樹脂組成物は、上記(A)成分〜(C)成分、
および必要に応じて配合されるその他成分、各種添加剤
を均一に混合することによって調製することができる。
光硬化性樹脂組成物として有用である。その場合、該樹
脂組成物を25℃において50〜10000cPの粘度
を有することが好ましく、より好ましくは100〜50
00cPである。光学的立体造形 以上のようにして得られる本発明の樹脂組成物は、光学
的立体造形法における光硬化性の液状樹脂物質として好
適に使用される。すなわち、本発明の樹脂組成物に対し
て、可視光、紫外光、赤外光等の光を選択的に照射して
硬化に必要なエネルギーを供給する光学的立体造形法に
より、所望の形状の立体形状物を製造することができ
る。
る手段としては、特に制限されるものではなく、種々の
手段を採用することができる。例えば、光源としてレー
ザ光、レンズ、ミラーなどを用いて得られた収束光等を
使用でき、その収束光を樹脂組成物上に走査させる手
段、所定のパターンの光透過部を有するマスクを用い、
このマスクを介して非収束光を樹脂組成物に照射する手
段、多数の光ファイバーが束ねられてなる導光部材を用
い、この導光部材における所定のパターンに対応する光
ファイバーを介して光を樹脂組成物に照射する手段等を
採用することができる。また、マスクを用いる手段にお
いては、マスクとして、液晶表示装置と同様の原理によ
り、所定のパターンに従って、光透過領域と光不透過領
域とよりなるマスク像を電気光学的に形成するものを用
いることもできる。以上において、目的とする立体形状
物が微細な部分を有するものまたは高い寸法精度が要求
されるものである場合には、樹脂組成物に選択的に光を
照射する手段として、スポット径の小さいレーザー光を
走査する手段を採用することが好ましい。
における光の被照射面(例えば収束光の走査平面)は、
当該樹脂組成物の液面、透光性容器の器壁との接触面の
何れであってもよい。樹脂組成物の液面または器壁との
接触面を光の被照射面とする場合には、容器の外部から
直接または器壁を介して光を照射することができる。
常、樹脂組成物の特定部分を硬化させた後、光の照射位
置(照射面)を、既硬化部分から未硬化部分に連続的に
または段階的に移動させることにより、硬化部分を積層
させて所望の立体形状とする。ここで、照射位置の移動
は種々の方法によって行うことができ、例えば光源、樹
脂組成物の収容容器、樹脂組成物の既硬化部分の何れか
を移動させたり当該容器に樹脂組成物を追加供給するな
どの方法を挙げることができる。
説明すると、収容容器内において昇降が自由にコントロ
ールできる支持ステージを樹脂組成物の液面から微小量
降下(沈降)させることにより、当該支持ステージ上に
樹脂組成物を供給してその薄層(1)を形成する。次い
で、この薄層(1)に対して所定パターンで場所的に選
択的に光を照射することにより、固体状の硬化樹脂層
(1)を形成する。次いで、この硬化樹脂層(1)上に
樹脂組成物を供給してその薄層(2)を形成し、この薄
層(2)に対して所定パターンで場所的に選択的に光照
射することにより、前記硬化樹脂層(1)上にこれと連
続して一体的に積層するよう新しい硬化樹脂層(2)を
形成する。そして、目的とする立体形状に応じて光照射
されるパターンを変化させながら或いは変化させずに、
この工程を所定回数(n回)繰り返すことにより、複数
の硬化樹脂層(1)〜(n)が一体的に積層されてなる
立体形状物が造形される。
容器から取り出し、その表面に残存する未反応の樹脂組
成物を除去した後、必要に応じて洗浄する。ここで、洗
浄剤としては、イソプロピルアルコール、エチルアルコ
ールなどのアルコール系有機溶剤、アセトン、メチルエ
チルケトンなどのケトン系有機溶剤、酢酸エチルなどの
エステル系有機溶剤、テルペン類、グリコールエーテル
系エステル類に代表される有機溶剤、低粘度の熱硬化性
樹脂および光硬化性樹脂を挙げることができる。
状物を製造する場合には、前記熱硬化性樹脂または光硬
化性樹脂を使用して洗浄することができ、この場合に
は、洗浄に使用した硬化性樹脂の種類に応じて、熱照射
または光照射によるポストキュアーを行う必要がある。
なお、ポストキュアーは、表面の樹脂を硬化させるだけ
でなく、立体形状物の内部に残存することのある未反応
の樹脂組成物をも硬化させることができるので、有機溶
剤により洗浄した場合にもポストキュアーを行うことが
できる。
械的強度および寸法精度などが高く、耐熱性にも優れて
いる。また、当該立体形状物は、形状安定性および物性
安定性に優れ、機能確認のための試作品などとしても好
適に使用することができる。
性を向上させるためには、洗浄処理を施した後に、熱硬
化性または光硬化性のハードコート材を使用することが
好ましい。かかるハードコート材としては、アクリル樹
脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などからなる有機コ
ート材、あるいは無機ハードコートを使用することがで
き、これらのハードコート材は、1種単独でまたは2種
以上のものを組み合わせて使用することができる。
はこれら実施例に限定されるものではない。 <実施例1>表1に示す配合処方に従って、(A)成分
として(1,4−ビス〔(3−エチル−3−オキセタニ
ルメトキシ)メチル〕ベンゼンを90重量部、(B)成
分であるエポキシ変性ポリブタジエンであるエポリード
PB3600を9重量部、(C)成分としてUVI−6
974(ユニオンカーバイド社製、内容は上述のとお
り)1重量部とを撹拌容器内に仕込み、60℃で1時間
撹拌することにより、透明な液状組成物を得た。 <実施例2〜5>表1に示す配合処方に従って、(A)
〜(C)成分と、場合のよりその他成分とを配合成分と
して選択した以外は、実施例1と同様にして透明な液状
樹脂組成物を得た。
って、表示の成分を配合成分として選択した以外は、実
施例1と同様にして透明な液状樹脂組成物(比較用の樹
脂組成物)を得た。各樹脂組成物は次のような特徴を有
する。 比較例1:(B)成分を含まない。 比較例2:(A)成分の代わりに3,4−エポキシシクロ
ヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサン
カルボキシレートを含む。 比較例3:(B)成分を含まない。 比較例4:エポキシ/アクリルモノマーハイブリッド型
光硬化性樹脂組成物である。 <比較例5>ウレタンアクリレート型光硬化性樹脂組成
物ウレタンアクリレート合成 撹拌機を備えた反応容器に、イソホロンジイソシアネー
ト3311g、ジブチル錫ジラウレート10gおよび重
合禁止剤として2,6−ジt−ブチル−4−メチルフェ
ノール3gを仕込んだ。次に、ヒドロキシエチルアクリ
レート1730gを、温度を20℃以下に制御しながら
添加した。添加後、さらに10−20℃で1時間撹拌を
継続した後、3−メチル−1,5−ペンタンジオールと
アジピン酸からなる数平均分子量1000のポリエステ
ルジオール「P−1010」((株)クラレ製)745
8gを、温度40−50℃に保ちながら添加した。次い
で、50〜60℃で5時間撹拌を継続した後、反応を終
了させ、数平均分子量が約1680のウレタンアクリレ
ート[U−1]を得た。
−1]を36重量部、反応希釈剤としてトリシクロデカ
ンジイルジメチレンジアクリレートを18重量部、イソ
ボルニルアクリレート23重量部、アクロイルモルホリ
ン16重量部、光開始剤として1−ヒドロキシフェニル
ケトン7重量部を50〜60℃で撹拌混合し透明液状樹
脂組成物を得た。
比較例1〜5により得られた光硬化性樹脂組成物の各々
について、下記の評価方法に従って、樹脂液の硬化性、
硬化フィルムの靭性、立体形状物の造形性を評価した。
結果を表2に示す。 〔樹脂液の硬化性〕樹脂液の硬化性は、光の照射量に対
する樹脂組成物の重合反応および架橋反応の程度(硬化
度)であり、硬化度は硬化物の力学物性、例えばヤング
率、曲げ弾性率などに影響を与える。すなわち、光硬化
性が良いということは、照射光量が変化しても、得られ
る硬化物の力学物性が変化しないことを意味する。本発
明では、樹脂液の硬化性の評価を、異なる照射量下で作
製された硬化樹脂フィルムのヤング率を測定することに
より行った。 (1)試験片の作製:アプリケータを用い、ガラス板上
に樹脂組成物を塗布することにより、厚みが200μm
の塗布膜を形成し、メタルハライドランプを装備したコ
ンベア硬化装置(アイグラフィックス(株)製;UB0
311−00型)を用いて、当該塗布膜の表面に紫外線
を照射して、硬化樹脂フィルムを作製した。紫外線の照
射量は100mJ/cm2 または500mJ/cm2
とした。作製された硬化樹脂フィルムを、温度23℃,
相対湿度50%の恒温恒湿室内に1時間静置することよ
り試験片を調製し、測定に供した。 (2)ヤング率測定:温度23℃、相対湿度50%の恒
温恒湿室内で、各照射量で作製された試験片について、
引張速度1mm/min、標線間距離25mmの条件で
ヤング率を測定した。測定は引張り試験機(島津製作所
(株)製、AUTOGRAPH AGS−IKND)で
行った。
外部から与えられる応力による壊れにくさを表すもので
あり、その指標として破断伸びがある。本発明では、硬
化フィルムの靭性の評価は、硬化樹脂フィルムの破断伸
びを測定することにより行った。 (1)試験片の作成 アプリケータを用い、ガラス板上に樹脂組成物を塗布す
ることにより、厚みが200μmの塗布膜を形成し、メ
タルハライドランプを装備したコンベア硬化装置を用い
て、当該塗布膜の表面に紫外線を照射(照射量500m
J/cm2)して、完全に硬化しないうちに照射を中止
した。こうして半硬化樹脂フィルムを作製した。次い
で、ガラス板から半硬化樹脂フィルムを剥離し、離型紙
に載せ、最初に紫外線を照射した面とは反対側の面から
の紫外線を照射(照射量500mJ/cm2)して、硬
化樹脂フィルムを作製した。
℃,相対湿度50%の恒温恒湿室内に24時間静置する
ことにより試験片を作成し、測定に供した。 (2)破断伸び測定 温度23℃、相対湿度50%の恒温恒湿室内で、引張速
度50mm/min、標線間距離25mmの条件で破断
伸びを前記の引張り試験機で測定した。 〔立体形状物の造形性〕立体形状物の造形性の評価は、
各樹脂液から造形された立体形状物の寸法精度と造形に
要した時間を測定し行った。 (1)立体形状物の造形:実施例1〜5および比較例1
〜5により調製された樹脂組成物の各々を用い、光造形
装置(商品名ソリッドクリエーターSCS−1000H
D、ソニー(株)製)により、下記の造形条件に従っ
て、図1に正面図で示された、H型の立体形状物を造形
した。この形状物の目標寸法はHを構成する二本の柱と
水平なはりがともに断面が一辺6.4mmの正方形であ
る角柱からなり、柱の長さが44.5mmではりの長さ
が88.8mmである。その他の目標寸法は図示の通り
である。
対湿度50%の恒温恒湿室内に24時間静置することに
より状態調整した。 <造形条件> (i)液面におけるレーザー光強度:10mW (ii)走査速度:各樹脂組成物において硬化深さが0.
15mmとなる適正走査速度 (iii)形成する硬化樹脂層の厚み:0.1mm (iv)積層回数:445回 (2)立体形状物の寸法精度の測定:得られたH型立体
形状物において、図1のa,b,cのそれぞれの位置に
おける立体形状物の実際の幅A,B,Cを、0.01m
mまで測定可能なノギスを使用して測定し、下記式
(I)、(II)により求めた寸法AとBの差、寸法Cと
Bの差から立体形状物の寸法精度を評価した。
するのに要した時間を測定した。
は、100、500mJ/cm2何れの照射量で硬化し
てもその硬化フィルムのヤング率の変化は少なく、硬化
性に優れたものであった。またその硬化フィルムのヤン
グ率が100kg/mm2以上と光学的立体造形用途に
十分な高い機械的強度が得られた。これに対し、(B)
成分を含有していない比較例1では、硬化フィルムのヤ
ング率は小さく、光学的立体造形用途に十分な硬化性、
機械的強度は得られなかった。また、(A)を含まない比
較例2においても、比較例1と同様に硬化フィルムのヤ
ング率が小さく、光学的立体造形用途に十分な硬化性、
機械的強度は得られなかった。エポキシ/アクリルモノ
マーハイブリッド型光硬化性樹脂組成物である比較例4
では、低照射量ではヤング率が低く光学的立体造形用途
に十分な硬化性が得られなかった。 ・実施例1〜5に係る樹脂組成物による硬化フィルムの
靭性は破断伸びで17〜19%と光学的立体造形用途に
十分な靭性が得られた。これに対し、比較例1では、破
断伸びが5%、比較例3では7%と(B)成分を使用し
ない場合には、光学的立体造形用途に十分な靭性は得ら
れなかった。また、比較例4では6%と光学的立体造形
用途に十分な靭性は得られなかった。 ・実施例、比較例、各光学的立体造形用光硬化性樹脂組
成物を造形した結果では、実施例1〜5、ウレタンアク
リレート型光硬化性樹脂組成物である比較例5では、図
1の立体形状物を造形するのに要する時間は10時間以
下であった。これに対し、比較例1では一般にグリーン
強度と呼ばれるレーザー照射で硬化した樹脂の強度が低
く目的の立体形状物を造形することができなかった。ま
た比較例2、4では造形に20時間以上要した。 ・寸法精度の点では、実施例1〜5、比較例2、4では
寸法差が小さく優れた造形物が得られたが、比較例3、
5の造形物では寸法差が大きく、光造形用途に十分な寸
法精度は得られなかった。
組成物によれば、光照射により速やかに硬化する優れた
光硬化性が得られ、造形が短時間で終了し、硬化収縮が
小さいため寸法精度が高く、機械的強度特に靱性に優れ
た立体形状物を容易に得ることができる。
形性の評価のために造形した立体形状物の形状を示す説
明図である。
Claims (1)
- 【請求項1】(A)オキセタン環を有する化合物、
(B)エポキシ基含有化合物、および(C)カチオン性
光重合開始剤を含有する光学的立体造形用光硬化性樹脂
組成物。
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|---|---|---|---|
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| EP97203898A EP0848294B1 (en) | 1996-12-13 | 1997-12-12 | Photo-curable resin composition used for photo-fabrication of three-dimensional objects |
| DE69706816T DE69706816T2 (de) | 1996-12-13 | 1997-12-12 | Photohärtbare Harzzusammensetzung zur Verwendung zum Photo-Herstellen dreidimensionaler Objekte |
| US09/394,031 US6365644B1 (en) | 1996-12-13 | 1999-09-13 | Photo-curable resin composition used for photo-fabrication of three-dimensional object |
| US10/671,438 USRE42593E1 (en) | 1996-12-13 | 2003-09-26 | Photo-curable resin composition used for photo-fabrication of three-dimensional object |
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