JP2019206112A - Photo-fabrication composition set, photo-fabricated article, and production method for photo-fabricated article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット光造形法に用いられる光造形用組成物セット、該光造形用組成物セットを用いて造形された光造形品、及び前記光造形用組成物セットを用いた光造形品の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical modeling composition set used for an inkjet optical modeling method, an optical modeling product modeled using the optical modeling composition set, and an optical modeling product using the optical modeling composition set. It relates to a manufacturing method.
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を照射して硬化させる The photocurable resin composition is discharged from the nozzle, and immediately after that, it is cured by irradiating ultraviolet rays or the like.
ことにより、所定の形状を有する硬化層を形成するインクジェット方式による光造形法(以下、インクジェット光造形法)が知られている。インクジェット光造形法は、CAD(Computer Aided Design)データに基づいて、自由に立体造形物を作成可能な3Dプリンタによって実現される造形法として、注目されている。 Thus, there is known an optical modeling method (hereinafter referred to as an inkjet optical modeling method) using an inkjet method for forming a cured layer having a predetermined shape. Inkjet stereolithography is attracting attention as a modeling method realized by a 3D printer that can freely create a three-dimensional model based on CAD (Computer Aided Design) data.
インクジェット光造形法は、液体状の光硬化性組成物に光を照射し、その照射部分を硬化させ、積層させることにより光造形物を得る従来の方法に比べて複雑な形状を造形しやすい。また、必要となる光硬化性組成物の量が少なく、複数のノズルから性質の異なる光硬化性組成物を同時に出射することで機械的特性を調整しやすい等のメリットもあるため、様々な試作用途に使用されている。 Inkjet stereolithography is easy to model a complex shape as compared with the conventional method of obtaining a stereolithography by irradiating a liquid photocurable composition with light, curing the irradiated portion, and laminating. In addition, since the amount of the photocurable composition required is small and there are merits such as easy adjustment of mechanical properties by simultaneously emitting photocurable compositions with different properties from multiple nozzles, various prototypes are available. Used for applications.
近年、ABS並みの靱性を持った造形物を試作用途に用いる要望が高まっている。特許文献1には、高い靱性を有するインクジェット光造形法に用いることができるモデル材用組成物が提案されている。 In recent years, there has been a growing demand for using a molded article having toughness comparable to ABS for trial use. Patent Document 1 proposes a composition for a model material that can be used for an inkjet stereolithography method having high toughness.
モデル材用組成物は、通常、サポート材用組成物とともにインクジェット光造形法に用いられる。近年、取扱性や環境的な観点から、水溶性のサポート材用組成物が開発されており、上記特許文献にも、該文献に記載されるモデル材用組成物を水溶性のサポート材用組成物と組み合わせて用い得ることが記載されている。しかしながら、上記特許文献において例示されるような従来広く知られているサポート材用組成物は、親水性の高いポリプロピレングリコール等の水溶性高分子を含んでおり、このようなサポート材用組成物に含まれる成分の種類や含有量によっては、得られるサポート材の自立性が劣ることから、そのようなサポート材用組成物を用いて造形された光造形品の寸法精度が低下するという問題があった。特に、高い靱性を有するモデル材用組成物から形成されるモデル材は、寸法精度が低下しやすい傾向にあり、組み合わせるサポート材用組成物によって、その造形精度に大きな影響が及びやすい。 The composition for a model material is usually used for the inkjet stereolithography together with the composition for a support material. In recent years, from the viewpoint of handling and environment, a water-soluble composition for a support material has been developed, and the above-mentioned patent document also describes the composition for a model material described in the document as a water-soluble composition for a support material. It is described that it can be used in combination with a product. However, the conventionally widely known composition for a support material as exemplified in the above-mentioned patent document contains a water-soluble polymer such as polypropylene glycol having a high hydrophilicity. Depending on the type and content of the contained components, the support material obtained may be less self-supporting, so that there is a problem in that the dimensional accuracy of an optically shaped product formed using such a support material composition decreases. It was. In particular, a model material formed from a composition for a model material having high toughness tends to have low dimensional accuracy, and the composition accuracy for the support material to be combined tends to have a great influence on the modeling accuracy.
そこで、本発明は、高い靱性を有するモデル材用組成物と、該モデル材用組成物に対する高いサポート力と優れた水除去性を併せ持つサポート材用組成物との組み合わせを提案し、高い靱性を有する光造形物を高い精度で造形し得る光造形用組成物セットを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention proposes a combination of a composition for a model material having high toughness and a composition for a support material having both high support power and excellent water removability for the composition for model material. It aims at providing the composition set for optical modeling which can model the optical modeling thing to have with high precision.
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、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。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention. That is, the present invention provides the following preferred embodiments.
[1]インクジェット光造形法により光造形物を造形するために使用されるモデル材用組成物と、サポート材を造形するために使用されるサポート材用組成物とを組み合わせてなるインクジェット光造形用組成物セットであって、
前記モデル材用組成物は、エチレン重合性基を有する単官能モノマーと、少なくとも一つのエチレン重合性基を含む多官能モノマーと、光開始剤とを含有するモデル材用組成物であって、
該多官能モノマーは、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基からなる群から選択される少なくとも一の官能基を有する、分子量が1000以下の第1のモノマー、ならびに、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基のいずれも有さない、分子量が1000以下の第2のモノマーを少なくとも含み、該モデル材用組成物は、カチオン重合性の化合物を実質的に含有しない組成物であり、
前記サポート材用組成物は、前記サポート材用組成物全体100重量部に対して、
19重量部以上80重量部以下の水溶性単官能エチレン性不飽和単量体と、
15重量部以上75重量部以下のオキシブチレン基を含むポリアルキレングリコールと、
光重合開始剤を含有し、
前記オキシブチレン基を含むポリアルキレングリコールの重量平均分子量が300以上である、インクジェット光造形用組成物セット。
[2]前記第1のモノマーの数平均分子量は前記第2のモノマーの数平均分子量よりも小さい、前記[1]に記載のインクジェット光造形用組成物セット。
[1] For inkjet optical modeling formed by combining a composition for a model material used for modeling an optical modeling object by an inkjet optical modeling method and a composition for a support material used for modeling a support material A composition set comprising:
The model material composition is a model material composition comprising a monofunctional monomer having an ethylene polymerizable group, a polyfunctional monomer having at least one ethylene polymerizable group, and a photoinitiator,
The polyfunctional monomer has at least one functional group selected from the group consisting of an aromatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, a primary amide group, and a secondary amide group, and has a molecular weight of 1000 or less. A composition for a model material, including at least a second monomer having a molecular weight of 1000 or less and having no monomer and any of an aromatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, a primary amide group, and a secondary amide group The product is a composition containing substantially no cationically polymerizable compound,
The composition for support material is based on 100 parts by weight of the whole composition for support material,
19 parts by weight or more and 80 parts by weight or less of a water-soluble monofunctional ethylenically unsaturated monomer;
A polyalkylene glycol containing 15 to 75 parts by weight of an oxybutylene group;
Contains a photoinitiator,
The composition set for inkjet optical shaping | molding whose weight average molecular weights of the polyalkylene glycol containing the said oxybutylene group are 300 or more.
[2] The composition set for inkjet optical modeling according to [1], wherein the number average molecular weight of the first monomer is smaller than the number average molecular weight of the second monomer.
[3]前記第1のモノマーの質量/前記第2のモノマーの質量で表される質量比率は、40/60以上80/20以下であることを特徴とする、[1]または[2]に記載のインクジェット光造形用組成物セット。 [3] The mass ratio represented by the mass of the first monomer / the mass of the second monomer is 40/60 or more and 80/20 or less, according to [1] or [2] The composition set for inkjet optical modeling described.
[4]前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーが有する前記エチレン重合性基は、いずれも(メタ)アクリル基である、[1]〜[3]のいずれかに記載のインクジェット光造形用組成物セット。 [4] For the inkjet optical modeling according to any one of [1] to [3], the ethylene polymerizable groups of the first monomer and the second monomer are all (meth) acrylic groups. Composition set.
[5]前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーの少なくともいずれかは、前記エチレン重合性基として、ビニルエーテル基またはアリル基を含む、[1]〜[4]のいずれかに記載のインクジェット光造形用組成物セット。 [5] The inkjet light according to any one of [1] to [4], wherein at least one of the first monomer and the second monomer includes a vinyl ether group or an allyl group as the ethylene polymerizable group. Composition set for modeling.
[6]サポート材用組成物における前記光重合開始剤の含有量は、前記サポート材用組成物全体100重量部に対して、1重量部以上20重量部以下である、[1]に記載のインクジェット光造形用組成物セット。 [6] The content of the photopolymerization initiator in the support material composition is 1 part by weight or more and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the entire support material composition. Inkjet optical modeling composition set.
[7]前記サポート材用組成物が、表面調整剤をさらに含有し、前記表面調整剤の含有量は、前記サポート材用組成物全体100重量部に対して、0.005重量部以上3重量部以下である、[1]又は[6]に記載のインクジェット光造形用組成物セット。 [7] The composition for a support material further contains a surface conditioner, and the content of the surface conditioner is 0.005 parts by weight or more and 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the entire composition for a support material. The composition set for inkjet photofabrication according to [1] or [6], which is at most parts.
[8]前記サポート材用組成物が、水溶性有機溶剤をさらに含有し、前記水溶性有機溶剤の含有量は、前記サポート材用組成物全体100重量部に対して、30重量部以下である、[1]又は[6]又は[7]に記載のインクジェット光造形用組成物セット。 [8] The support material composition further contains a water-soluble organic solvent, and the content of the water-soluble organic solvent is 30 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the entire support material composition. , [1] or [6] or [7] The composition set for inkjet optical modeling according to [7].
[9]前記サポート材用組成物が、保存安定化剤をさらに含有する、[1]又は[6]〜[8]のいずれかに記載のインクジェット光造形用組成物セット。 [9] The composition set for inkjet stereolithography according to any one of [1] or [6] to [8], wherein the composition for support material further contains a storage stabilizer.
[10]インクジェット光造形法により、[1]〜[9]のいずれかに記載のインクジェット光造形用組成物セットを用いて造形された、光造形物。 [10] An optically shaped article formed by the inkjet optical modeling method using the inkjet optical modeling composition set according to any one of [1] to [9].
[11]インクジェット光造形法により、[1]〜[9]のいずれか一項に記載の光造形用インクセットを用いて光造形物を製造する方法であって、前記モデル材用組成物を光硬化させてモデル材を得るとともに、前記サポート材用組成物を光硬化させてサポート材を得る工程(I)と、前記サポート材を除去する工程(II)と、を有する、光造形物の製造方法。 [11] A method for producing an optically shaped article by an inkjet optical shaping method using the optical shaping ink set according to any one of [1] to [9], wherein the composition for a model material is An optically shaped article comprising: a step of photocuring to obtain a model material, and a step of obtaining the support material by photocuring the composition for support material (I) and a step of removing the support material (II). Production method.
本発明によれば、高い靱性を有する光造形物を高い精度で造形し得る光造形用組成物セットを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composition set for optical modeling which can model the optical modeling thing which has high toughness with high precision can be provided.
以下に、実施形態を挙げて本発明を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 The present invention will be described below with reference to embodiments, but the present invention is not limited to the following embodiments.
1.モデル材用組成物
本発明のモデル材用組成物は、エチレン重合性基を有する単官能モノマーと、少なくとも一つのエチレン重合性基を含む多官能モノマーと、光開始剤とを含有するモデル材用組成物であって、前記多官能モノマーは、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基からなる群から選択される少なくとも一の官能基を有する、分子量が1000以下の第1のモノマー、ならびに芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基のいずれもを有さない、分子量が1000以下の第2のモノマーを少なくとも含み、前記組成物は、カチオン重合性の化合物を実質的に含有しない、組成物である。
1. Composition for Model Material The composition for model material of the present invention is for a model material containing a monofunctional monomer having an ethylene polymerizable group, a polyfunctional monomer having at least one ethylene polymerizable group, and a photoinitiator. In the composition, the polyfunctional monomer has at least one functional group selected from the group consisting of an aromatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, a primary amide group, and a secondary amide group, and has a molecular weight. A first monomer having 1000 or less and at least a second monomer having a molecular weight of 1000 or less and having no aromatic hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group, primary amide group or secondary amide group The composition is a composition that does not substantially contain a cationically polymerizable compound.
1−1.エチレン重合性基を有する単官能モノマー
エチレン重合性基を有する単官能モノマー(以下、単に本発明の単官能モノマーともいう。)とは、1つのエチレン重合性基を有するモノマーである。
1-1. Monofunctional monomer having an ethylene polymerizable group A monofunctional monomer having an ethylene polymerizable group (hereinafter also simply referred to as a monofunctional monomer of the present invention) is a monomer having one ethylene polymerizable group.
エチレン重合性基には、エチレン基、プロペニル基、ブテニル基、ビニルフェニル基、(メタ)アクリル基、アリルエーテル基、ビニルエーテル基、マレイル基、マレイミド基、(メタ)アクリルアミド基、アセチルビニル基およびビニルアミド基などが含まれる。なお、本発明において、「(メタ)アクリル」は「アクリル」、「メタクリル」の双方又はいずれかを意味し、「(メタ)アクリレート」は「アクリレート」、「メタクリレート」の双方又はいずれかを意味する。 Ethylene polymerizable groups include ethylene, propenyl, butenyl, vinylphenyl, (meth) acryl, allyl ether, vinyl ether, maleyl, maleimide, (meth) acrylamide, acetylvinyl and vinylamide Group etc. are included. In the present invention, “(meth) acryl” means “acryl” and / or “methacryl”, and “(meth) acrylate” means both “acrylate” and “methacrylate”. To do.
これらのうち、(メタ)アクリル基、ビニルエーテル基および(メタ)アクリルアミド基が好ましく、(メタ)アクリル基がさらに好ましい。 Of these, a (meth) acryl group, a vinyl ether group, and a (meth) acrylamide group are preferable, and a (meth) acryl group is more preferable.
本発明の単官能モノマーは、単独で用いてもよいし、複数の種類を組み合わせて用いてもよい。 The monofunctional monomer of the present invention may be used alone or in combination of a plurality of types.
本発明の単官能モノマーの数平均分子量は、150〜1000とすることで、UV−IJ(ultraviolet-inkjet)法による立体造形物の製造時にインクジェット出射性を高めることができるほか、SLA(stereolithography)法による立体造形物の製造時に液体の対流を防いで硬化性を大きくし、破壊強度を高めることが可能となる。また、単官能モノマーの分子量を150〜600とすることで、インクジェット出射性および硬化性をさらに高めることができる。 The number average molecular weight of the monofunctional monomer of the present invention is 150 to 1000, so that it is possible to improve the ink jetting property at the time of manufacturing a three-dimensional structure by the UV-IJ (ultraviolet-inkjet) method, and SLA (stereolithography) It is possible to prevent liquid convection during the production of a three-dimensional structure by the method, increase the curability, and increase the breaking strength. Further, by setting the molecular weight of the monofunctional monomer to 150 to 600, it is possible to further improve the ink jetting property and curability.
モデル材用組成物中に含まれる本発明の単官能モノマーの比率は、特に限定されないが、組成物の全質量に対して50質量%〜95質量%であることが好ましく、65質量%〜90質量%であることがさらに好ましい。本発明の単官能モノマーの量を50質量%以上とすることで、柔軟性が生じて延びが付与され、本発明の単官能モノマーの量を90質量%以下とすることで、架橋ざれていない低分子物質が減るため剛性を高めることができる。 The ratio of the monofunctional monomer of the present invention contained in the composition for a model material is not particularly limited, but is preferably 50% by mass to 95% by mass, and 65% by mass to 90% by mass with respect to the total mass of the composition. More preferably, it is mass%. When the amount of the monofunctional monomer of the present invention is 50% by mass or more, flexibility is generated and elongation is imparted, and when the amount of the monofunctional monomer of the present invention is 90% by mass or less, crosslinking is not caused. The rigidity can be increased due to the reduction of low-molecular substances.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる前記(メタ)アクリル基を有する本発明の単官能モノマーの例には、ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、ペンチルアクリレート、イソアミルアクリレート、オクチルアクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニルアクリレート、デシルアクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、イソミリスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、n-ステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシエトキシエチルアクリレート、ブトキシエチル(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、イソボルニル(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、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、メトキシエトキシエチルアクリレート、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、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルフタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシエチル−フタル酸、t-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-エチルヘキシル−ジグリコールアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、2-エチルヘキシルカルビトールアクリレート等が含まれる。 Examples of the monofunctional monomer of the present invention having the (meth) acryl group that can be contained in the model material composition of the present invention include butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, pentyl acrylate, isoamyl acrylate, octyl acrylate, Isooctyl (meth) acrylate, isononyl acrylate, decyl acrylate, isodecyl acrylate, lauryl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, isomyristyl acrylate, isostearyl acrylate, n-stearyl acrylate, cyclohexyl acrylate, benzyl acrylate, phenoxyethyl Acrylate, phenoxyethoxyethyl acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate , Isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, methoxyethoxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxy Butyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethylphthalic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl-2-hydroxyethyl-phthalic acid, t -Butylcyclohexyl (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2-ethylhexyl-diglycol acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, methoxytriethylene glycol acrylate, ethoxy Examples include diethylene glycol acrylate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acrylate, 2-ethylhexyl carbitol acrylate, and the like.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる前記アリルエーテル基を有する本発明の単官能モノマーの例には、フェニルアリルエーテル、o−,m−,p−クレゾールモノアリルエーテル、ビフェニル−2−オールモノアリルエーテル、ビフェニル−4−オールモノアリルエーテル、ブチルアリルエーテル、シクロヘキシルアリルエーテル、シクロヘキサンメタノールモノアリルエーテル等が含まれる。 Examples of the monofunctional monomer of the present invention having an allyl ether group that can be contained in the model material composition of the present invention include phenyl allyl ether, o-, m-, p-cresol monoallyl ether, biphenyl- 2-ol monoallyl ether, biphenyl-4-ol monoallyl ether, butyl allyl ether, cyclohexyl allyl ether, cyclohexane methanol monoallyl ether and the like are included.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる前記ビニルエーテル基を有する本発明の単官能モノマーの例には、ブチルビニルエーテル、ブチルプロペニルエーテル、ブチルブテニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、エチルエトキシビニルエーテル、アセチルエトキシエトキシビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、アダマンチルビニルエーテルなどが含まれる。 Examples of the monofunctional monomer of the present invention having the vinyl ether group that can be contained in the model material composition of the present invention include butyl vinyl ether, butyl propenyl ether, butyl butenyl ether, hexyl vinyl ether, ethylhexyl vinyl ether, and phenyl vinyl ether. Benzyl vinyl ether, ethyl ethoxy vinyl ether, acetyl ethoxy ethoxy vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether, adamantyl vinyl ether and the like.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる前記マレイミド基を有する本発明の単官能モノマーの例には、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、n−ヘキシルマレイミドなどが含まれる。 Examples of the monofunctional monomer of the present invention having the maleimide group that can be contained in the model material composition of the present invention include phenylmaleimide, cyclohexylmaleimide, n-hexylmaleimide and the like.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる前記(メタ)アクリルアミド基を有する本発明の単官能モノマーの例には、(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−イソプロピル(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−ブチル(メタ)アクリルアミド等が含まれる。
1−2.少なくとも一つのエチレン重合性基を含む多官能モノマー
少なくとも一つのエチレン重合性基を含む多官能モノマー(以下、単に本発明の多官能モノマーともいう。)とは、多官能モノマーであって、前記重合性基として、少なくとも一つのエチレン重合性基を有するものをいう。本発明のモデル材用組成物には、本発明の多官能モノマーとして、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基からなる群から選択される少なくとも一の官能基を有する、分子量が1000以下の第1のモノマー(以下、単に第1のモノマーともいう。)、ならびに芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基のいずれも有さない、分子量が1000以下の第2のモノマー(以下、単に第2のモノマーともいう。)を少なくとも含有する。
Examples of the monofunctional monomer of the present invention having the (meth) acrylamide group that can be contained in the model material composition of the present invention include (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, N-hydroxyethyl (meth) acrylamide, N-butyl (meth) acrylamide and the like are included.
1-2. Polyfunctional monomer containing at least one ethylene polymerizable group Polyfunctional monomer containing at least one ethylene polymerizable group (hereinafter, also simply referred to as the polyfunctional monomer of the present invention) is a polyfunctional monomer, and the polymerization As the functional group, it means one having at least one ethylene polymerizable group. The composition for a model material of the present invention contains at least one selected from the group consisting of an aromatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, a primary amide group, and a secondary amide group as the polyfunctional monomer of the present invention. A first monomer having a functional group and a molecular weight of 1000 or less (hereinafter also simply referred to as a first monomer), an aromatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, a primary amide group, and a secondary amide group; It contains at least a second monomer having a molecular weight of 1000 or less (hereinafter also simply referred to as a second monomer).
本発明のモデル材用組成物は、組成物全体の質量に対して、5質量%以上50質量%以下の本発明の多官能モノマーを含有することができる。組成物全体量に対する本発明の多官能モノマーの含有量が5質量%以上であると、破壊強度を向上させるという効果がある。組成物全体の質量に対する本発明の多官能モノマーの含有量が50質量%以下であると、延びを向上させるという効果がある。本発明の多官能モノマーの含有量は、好ましくは10質量%以上30質量%以下であり、さらに好ましくは15質量%以上25質量%以下である。 The composition for model materials of the present invention can contain 5% by mass or more and 50% by mass or less of the polyfunctional monomer of the present invention with respect to the mass of the entire composition. When the content of the polyfunctional monomer of the present invention with respect to the total amount of the composition is 5% by mass or more, there is an effect of improving the breaking strength. There exists an effect of improving elongation that content of the polyfunctional monomer of this invention with respect to the mass of the whole composition is 50 mass% or less. Content of the polyfunctional monomer of this invention becomes like this. Preferably it is 10 to 30 mass%, More preferably, it is 15 to 25 mass%.
本発明のモデル材用組成物は、第1のモノマーおよび第2のモノマーを含むことで、これを硬化して製造する立体造形物の靱性を高めることができる。靱性が高いとは、応力を付与した際の、高分子鎖が変性せずに耐える弾性領域を経由して降伏点に達したときの降伏応力が高く、加えて、応力をさらに付与した際に、高分子鎖が変形を起こし伸びる延性領域を経由して、高分子鎖が耐え切れずに破断するときの、破壊伸度および破壊強度が大きいことをいう。 The composition for model materials of this invention can improve the toughness of the three-dimensional molded item manufactured by hardening | curing this by including a 1st monomer and a 2nd monomer. High toughness means that when the stress is applied, the yield stress is high when the yield point is reached via the elastic region that the polymer chain can withstand without being modified, and in addition, when the stress is further applied This means that the elongation at break and the strength at break when the polymer chain breaks without being able to endure through the ductile region where the polymer chain undergoes deformation and extends are large.
破断は、変形された局所に応力が集中して生じるものであるから、複数の箇所に応力を分散させることで、破壊伸度および破壊強度を高めることができる。 Since fracture is caused by concentration of stress in the deformed local area, the fracture elongation and the fracture strength can be increased by dispersing the stress in a plurality of locations.
第1のモノマーは、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基を有しているので、水素結合、π−π結合、立体障害などの、分子間相互作用が大きい架橋部を形成することができる。この、第1のモノマーにより架橋された架橋部は、応力負荷により高分子鎖が引っ張られるときに、強い分子間相互作用により、強い抵抗として働くため、降伏応力を高めることができる。また、降伏後の高分子鎖がずれても、第1のモノマー同士が接近すると、この第1のモノマーによる架橋部は容易に再形成されるので、応力が分散されやすくなる。 Since the first monomer has an aromatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, a primary amide group, and a secondary amide group, intermolecular interactions such as hydrogen bonds, π-π bonds, steric hindrance, etc. A cross-linked portion having a large action can be formed. Since the cross-linked portion cross-linked by the first monomer acts as a strong resistance due to a strong intermolecular interaction when the polymer chain is pulled by a stress load, the yield stress can be increased. Moreover, even if the polymer chain after yielding shifts, when the first monomers come close to each other, the cross-linked portion due to the first monomer is easily re-formed, so that the stress is easily dispersed.
一方、第2のモノマーは、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基などの分子間相互作用を奏する官能基を有していないので、第2のモノマーにより架橋された架橋点では、応力を負荷された時に、高分子鎖のずれが生じやすくなる。第2のモノマーによる架橋部において、高分子鎖がずれることによっても、応力が分散されやすくなる。 On the other hand, since the second monomer does not have a functional group having intermolecular interaction such as an aromatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, a primary amide group, and a secondary amide group, the second monomer At the cross-linked point cross-linked by (1), the polymer chain is likely to be displaced when stress is applied. In the cross-linked portion of the second monomer, the stress is easily dispersed even when the polymer chain is displaced.
本発明では、以上のメカニズムにより、これら2つのモノマーを併用することによって応力が広く分散されるため、靱性を向上させることができると考えられる。 In the present invention, it is considered that the toughness can be improved because the stress is widely dispersed by using these two monomers together by the above mechanism.
このとき、第1のモノマーの数平均分子量が第2のモノマーの数平均分子量よりも小さくなるように、第1のモノマーおよび第2のモノマーを選択することにより、さらに靱性を向上させることができる。分子間相互作用が強い第1のモノマーの長さを、分子間相互作用が少ない第2のモノマーの長さよりも短くすることで、応力が負荷された際に、分子間相互作用が強い第1のモノマーによる架橋部が優先的に切れやすくなる。このとき、第1のモノマーによる架橋部が切れて降伏が生じた後に、分子間相互作用が弱いため良く伸びる第2のモノマーによる架橋部が残ることで、降伏後の延びが得られるために、靱性がより高くなったものと考えられる。 At this time, the toughness can be further improved by selecting the first monomer and the second monomer so that the number average molecular weight of the first monomer is smaller than the number average molecular weight of the second monomer. . By making the length of the first monomer having a strong intermolecular interaction shorter than the length of the second monomer having a small intermolecular interaction, the first molecule having a strong intermolecular interaction when stress is applied. The cross-linked portion due to the monomer is likely to break preferentially. At this time, after the cross-linked portion by the first monomer is cut and yielding occurs, the cross-linked portion by the second monomer that extends well because the intermolecular interaction is weak remains, so that elongation after yielding can be obtained. It is thought that the toughness became higher.
また、本発明のモデル材用組成物に含まれる、前記第1のモノマーの質量と前記第2のモノマーの質量との質量比率(前記第1のモノマーの質量/前記第2のモノマーの質量)は、40/60以上80/20以下であることが好ましい。この質量比率を40/60以上とすることで、第1のモノマーの量を多くして降伏強度を高くすることができ、この質量比率を80/20以下とすることで、第2のモノマーの量を多くして延びを高くすることができる。 Further, the mass ratio of the mass of the first monomer and the mass of the second monomer contained in the composition for model material of the present invention (the mass of the first monomer / the mass of the second monomer). Is preferably 40/60 or more and 80/20 or less. By setting this mass ratio to 40/60 or more, the amount of the first monomer can be increased to increase the yield strength, and by setting this mass ratio to 80/20 or less, The amount can be increased to increase the elongation.
1−2−1.第1のモノマー
第1のモノマーは、少なくとも一つの重合性基を有する多官能モノマーであって、前記重合性基として、少なくとも一つのエチレン重合性基を有し、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基からなる群から選択される少なくとも一の官能基をさらに有する、分子量が1000以下のモノマーである。なお、脂環式炭化水素基は飽和脂環式炭化水素基でも不飽和脂環式炭化水素基でもよい。
1-2-1. First monomer The first monomer is a polyfunctional monomer having at least one polymerizable group, and has at least one ethylene polymerizable group as the polymerizable group, and includes an aromatic hydrocarbon group and an alicyclic ring. A monomer having a molecular weight of 1000 or less, further having at least one functional group selected from the group consisting of a formula hydrocarbon group, a primary amide group, and a secondary amide group. The alicyclic hydrocarbon group may be a saturated alicyclic hydrocarbon group or an unsaturated alicyclic hydrocarbon group.
エチレン重合性基には、前記本発明の単官能モノマーと同様に、エチレン基、プロペニル基、ブテニル基、ビニルフェニル基、(メタ)アクリル基、アリルエーテル基、ビニルエーテル基、マレイル基、マレイミド基、(メタ)アクリルアミド基、アセチルビニル基およびビニルアミド基などが含まれる。これらのうち、(メタ)アクリル基、アリルエーテル基、ビニルエーテル基および(メタ)アクリルアミド基が好ましい。第1のモノマーが有するエチレン重合性基は、本発明の単官能モノマーが有するエチレン重合性基と同一の官能基であってもよいし、異なる官能基であってもよい。 In the ethylene polymerizable group, like the monofunctional monomer of the present invention, ethylene group, propenyl group, butenyl group, vinylphenyl group, (meth) acryl group, allyl ether group, vinyl ether group, maleyl group, maleimide group, (Meth) acrylamide group, acetylvinyl group, vinylamide group and the like are included. Of these, (meth) acryl groups, allyl ether groups, vinyl ether groups and (meth) acrylamide groups are preferred. The ethylene polymerizable group possessed by the first monomer may be the same functional group as the ethylene polymerizable group possessed by the monofunctional monomer of the present invention, or may be a different functional group.
第1のモノマーは、上記したエチレン重合性基によって他のモノマー(本発明の単官能モノマー、第1のモノマー、第2のモノマーまたはその他の本発明のモデル材用組成物が含有するモノマー)と重合することができる。第1のモノマーが有する、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基または二級アミド基は、重合時に上記の第1のモノマーによる架橋部を形成する。 The first monomer is composed of the above-mentioned ethylene polymerizable group and another monomer (monofunctional monomer of the present invention, first monomer, second monomer, or other monomer contained in the composition for model material of the present invention). Can be polymerized. The aromatic hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group, primary amide group or secondary amide group contained in the first monomer forms a cross-linked portion by the first monomer during polymerization.
また、第1のモノマーは、分子量を150以上1000以下とすることで、剛性を高めることができる。第1のモノマーの分子量は、好ましくは160以上600以下であり、さらに好ましくは160以上400以下である。 Moreover, the first monomer can increase the rigidity by setting the molecular weight to 150 or more and 1000 or less. The molecular weight of the first monomer is preferably 160 or more and 600 or less, and more preferably 160 or more and 400 or less.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる、(メタ)アクリル基を有する第1のモノマーの例には、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのPO付加物ジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAのEO付加物ジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAのPO付加物ジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジ(メタ)アクリレートおよびシクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート等が含まれる。 Examples of the first monomer having a (meth) acryl group that can be contained in the composition for a model material of the present invention include tricyclodecane dimethanol di (meth) acrylate, bisphenol A EO adduct di ( (Meth) acrylate, bisphenol A PO adduct di (meth) acrylate, hydrogenated bisphenol A EO adduct di (meth) acrylate, hydrogenated bisphenol A PO adduct di (meth) acrylate, cyclohexanedi (meth) acrylate And cyclohexanedimethanol di (meth) acrylate and the like.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる、アリルエーテル基を有する第1のモノマーの例には、フタル酸ジアリルエーテル、イソフタル酸ジアリルエーテル、ジメタノールトリシクロデカンジアリルエーテルおよび1,4-シクロヘキサンジメタノールジアリルエーテル等が含まれる。 Examples of the first monomer having an allyl ether group which can be contained in the model material composition of the present invention include phthalic acid diallyl ether, isophthalic acid diallyl ether, dimethanol tricyclodecane diallyl ether and 1,4. -Cyclohexanedimethanol diallyl ether and the like are included.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる、ビニルエーテル基を有する第1のモノマーの例には、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリシクロデカンジメタノールジビニルエーテル。ビスフェノールAのEO付加物ジビニルエーテル、シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ノルボルニルジメタノールジビニルエーテル、ジビニルレゾルシンおよびジビニルハイドロキノン等が含まれる。 Examples of the first monomer having a vinyl ether group that can be contained in the composition for a model material of the present invention include cyclohexane dimethanol divinyl ether and tricyclodecane dimethanol divinyl ether. Examples include EO adduct divinyl ether of bisphenol A, cyclohexanediol divinyl ether, norbornyl dimethanol divinyl ether, divinyl resorcin, and divinyl hydroquinone.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる、(メタ)アクリルアミド基を有する第1のモノマーの例には、ビスメチレンアクリルアミド、ジ(エチレンオキシ)ビスプロピルアクリルアミド、トリ(エチレンオキシ)ビスプロピルアクリルアミドおよび以下に例示する特開2013−208890号公報に記載の重合性モノマー2等が含まれる。 Examples of the first monomer having a (meth) acrylamide group that can be contained in the composition for a model material of the present invention include bismethyleneacrylamide, di (ethyleneoxy) bispropylacrylamide, and tri (ethyleneoxy) bis. Examples thereof include propylacrylamide and polymerizable monomer 2 described in JP-A-2013-208890 exemplified below.
1−2−2.第2のモノマー
第2のモノマーは、少なくとも一つの重合性基を有する多官能モノマーであって、前記重合性基として、少なくとも一つのエチレン重合性基を有し、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基のいずれも有さない、分子量が1000以下のモノマーである。
1-2-2. Second monomer The second monomer is a polyfunctional monomer having at least one polymerizable group, and has at least one ethylene polymerizable group as the polymerizable group, and includes an aromatic hydrocarbon group and an alicyclic ring. It is a monomer having a molecular weight of 1000 or less, which does not have any of the formula hydrocarbon group, primary amide group and secondary amide group.
エチレン重合性基には、前記本発明の単官能モノマーと同様に、エチレン基、プロペニル基、ブテニル基、ビニルフェニル基、(メタ)アクリル基、アリルエーテル基、ビニルエーテル基、マレイル基およびアセチルビニル基などが含まれる。第2のモノマーが有するエチレン重合性基は、本発明の単官能モノマーが有するエチレン重合性基と同一の官能基であってもよいし、異なる官能基であってもよい。また、第2のモノマーが有するエチレン重合性基は、第1のモノマーが有するエチレン重合性基と同一の官能基であってもよいし、異なる官能基であってもよい。 The ethylene polymerizable group includes an ethylene group, a propenyl group, a butenyl group, a vinylphenyl group, a (meth) acryl group, an allyl ether group, a vinyl ether group, a maleyl group, and an acetyl vinyl group, as in the monofunctional monomer of the present invention. Etc. are included. The ethylene polymerizable group possessed by the second monomer may be the same functional group as the ethylene polymerizable group possessed by the monofunctional monomer of the present invention, or may be a different functional group. Further, the ethylene polymerizable group of the second monomer may be the same functional group as the ethylene polymerizable group of the first monomer, or may be a different functional group.
第2のモノマーは、エチレン重合性基を2つ以上有することが好ましい。第2のモノマーは、1のエチレン重合性基によって他のモノマー(本発明の単官能モノマー、第1のモノマー、第2のモノマーまたはその他の本発明のモデル材用組成物が含有するモノマー)と重合することができる。第2のモノマーは、他のエチレン重合性基によって、重合時に上記の第2のモノマーによる架橋部を形成する。 The second monomer preferably has two or more ethylene polymerizable groups. The second monomer has one ethylene polymerizable group and another monomer (monofunctional monomer of the present invention, first monomer, second monomer, or other monomer contained in the model material composition of the present invention). Can be polymerized. A 2nd monomer forms the bridge | crosslinking part by said 2nd monomer at the time of superposition | polymerization by another ethylene polymeric group.
また、第2のモノマーは、分子量を150以上1000以下とすることで、弱い力でも伸びが発生することを防ぎ、靱性を高めることができる。分子量は、好ましくは160以上600以下であり、さらに好ましくは180以上500以下である。 In addition, the second monomer having a molecular weight of 150 or more and 1000 or less can prevent elongation from occurring even with a weak force, and can improve toughness. The molecular weight is preferably 160 or more and 600 or less, and more preferably 180 or more and 500 or less.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる、(メタ)アクリル基を有する第2のモノマーの例には、トリエチレングリコールジ(メタ)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、ポリエチレングリコールジ(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、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(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、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートおよびポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート等の二官能モノマー;ならびに
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、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレートおよびペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート等の三官能以上の多官能モノマー等が含まれる。
Examples of the second monomer having a (meth) acryl group that can be contained in the composition for model material of the present invention include triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene Glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 1, Bifunctional monomers such as 9-nonanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, hydroxypivalic acid neopentyl glycol di (meth) acrylate and polytetramethylene glycol di (meth) acrylate; Tyrolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, glycerin propoxytri (meth) acrylate and Trifunctional or higher polyfunctional monomers such as pentaerythritol ethoxytetra (meth) acrylate are included.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる、ビニルエーテル基を有する第2のモノマーの例には、エチレングリコールジビニルエーテル、ジ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、プロピレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールビニルエーテル、ブチレンジビニルエーテル、ジブチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、グリセリントリビニルエーテル、グリセリンエチレンオキシド付加物トリビニルエーテル(エチレンオキシドの付加モル数6)、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、トリビニルエーテルエチレンオキシド付加物トリビニルエーテル(エチレンオキシドの付加モル数3)、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ジトリメチロールプロパンヘキサビニルエーテルおよびそれらのオキシエチレン付加物等が含まれる。 Examples of the second monomer having a vinyl ether group that can be contained in the composition for a model material of the present invention include ethylene glycol divinyl ether, diethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, propylene glycol divinyl ether, and dipropylene. Glycol vinyl ether, butylene divinyl ether, dibutylene glycol divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, glycerin trivinyl ether, glycerin ethylene oxide adduct trivinyl ether (addition mole number of ethylene oxide 6), trimethylolpropane trivinyl ether, trivinyl ether ethylene oxide adduct tri Vinyl ether (addition mole number of ethylene oxide 3), pentaerythritol tri Vinyl ether include such ditrimethylolpropane hexa ether and their oxyethylene adduct.
本発明のモデル材用組成物が含有することのできる、アリルエーテル基を有する第2のモノマーの例には、アルキレン(炭素数2〜5)グリコールジアリルエーテル、及びポリエチレングリコールジアリルエーテルなどが挙げられる。また、グリセリンジアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテル及びポリグリセリン(重合度2〜5)ジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、グリセリントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル及びテトラアリルオキシエタンなどが含まれる。また、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ジグリセリントリアリルエーテル、ソルビトールトリアリルエーテルおよびポリグリセリン(重合度3〜13)ポリアリルエーテルなどが含まれる。
1−2−3.第1のモノマーと第2のモノマーとの組みあわせ
第1のモノマーおよび第2のモノマーの組み合わせは特に限定されず、いかなる組み合わせとしてもよい。
Examples of the second monomer having an allyl ether group that can be contained in the model material composition of the present invention include alkylene (2 to 5 carbon atoms) glycol diallyl ether, polyethylene glycol diallyl ether, and the like. . Also, glyceryl diallyl ether, trimethylolpropane diallyl ether, pentaerythritol diallyl ether and polyglycerol (degree of polymerization 2-5) diallyl ether, trimethylolpropane triallyl ether, glycerin triallyl ether, pentaerythritol tetraallyl ether and tetraallyloxy Includes ethane. Also included are pentaerythritol triallyl ether, diglycerol triallyl ether, sorbitol triallyl ether, polyglycerol (degree of polymerization 3 to 13) polyallyl ether, and the like.
1-2-3. Combination of the first monomer and the second monomer The combination of the first monomer and the second monomer is not particularly limited and may be any combination.
前記第1のモノマーが有する前記エチレン重合性基および前記第2のモノマーが有する前記エチレン重合性基が、いずれも(メタ)アクリル基であると、光硬化感度が高く、少ないエネルギーで造形ができる。 When the ethylene polymerizable group of the first monomer and the ethylene polymerizable group of the second monomer are both (meth) acrylic groups, photocuring sensitivity is high and modeling can be performed with less energy. .
一方、前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーの少なくともいずれかが、前記エチレン重合性基としてビニルエーテル基またはアリル基を含む化合物であると、製造した立体造形物の延びをさらに高めることができる。これは、ビニルエーテル基またはアリル基は重合が遅いために、単官能のモノマーの重合が進むため、架橋部間距離が長くなり、延びが大きくなるものと考えられる。 On the other hand, when at least one of the first monomer and the second monomer is a compound containing a vinyl ether group or an allyl group as the ethylene polymerizable group, it is possible to further increase the elongation of the manufactured three-dimensional structure. . This is presumably because the vinyl ether group or allyl group is slow to polymerize, so that the polymerization of the monofunctional monomer proceeds, so that the distance between the cross-linking portions becomes long and the elongation becomes large.
<光重合開始剤>
本発明のモデル材用組成物は、光重合開始剤を含むことが好ましい。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。上記光重合開始剤としては、低エネルギーで重合を開始させることができれば特に限定されないが、アシルフォスフィンオキサイド化合物、α−アミノアルキルフェノン化合物、α−ヒドロキシキノン化合物、チオキサントン化合物、ベンゾイン化合物、アントラキノン化合物およびケタール化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む光重合開始剤を用いることが好ましい。
<Photopolymerization initiator>
It is preferable that the composition for model materials of this invention contains a photoinitiator. 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. The photopolymerization initiator is not particularly limited as long as the polymerization can be initiated with low energy. It is preferable to use a photopolymerization initiator containing at least one compound selected from the group consisting of and ketal compounds.
上記アシルフォスフィンオキサイド化合物としては、具体的には、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、2,6−ジメトキシベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2,6−ジクロロベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2,3,5,6−テトラメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2,6−ジメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、4−メチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、4−エチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、4−イソプロピルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、1−メチルシクロヘキサノイルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−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、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルフォスフィン酸メチルエステル、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルフォスフィン酸イソプロピルエステル、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等が挙げられる。これらは単独で又は複数混合して使用してもよい。市場で入手可能なアシルフォスフィンオキサイド化合物としては、例えば、BASF社製の“DAROCURE TPO”等が挙げられる。 Specific examples of the acylphosphine oxide compound include 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,6-dimethoxybenzoyldiphenylphosphine oxide, and 2,6-dichlorobenzoyldiphenylphosphine oxide. 2,3,5,6-tetramethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,6-dimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 4-methylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 4-ethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 4-isopropylbenzoyl Diphenylphosphine oxide, 1-methylcyclohexanoylbenzoyl diphenylphosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -Phenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinic acid methyl ester, 2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinic acid isopropyl ester, bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4 Examples include 4-trimethylpentylphosphine oxide. These may be used alone or in combination. Examples of the acylphosphine oxide compound available in the market include “DAROCURE TPO” manufactured by BASF.
上記α−アミノアルキルフェノン化合物としては、具体的には、例えば、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、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタノン−1、2−メチル−1−[4−(メトキシチオ)−フェニル]−2−モルホリノプロパン−2−オン等が挙げられる。これらは単独で又は複数混合して使用してもよい。市場で入手可能なα−アミノアルキルフェノン化合物としては、例えば、BASF社製の“IRGACURE 369”、“IRGACURE 907”等が挙げられる。 Specific examples of the α-aminoalkylphenone compound include 2-methyl-1 [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1 -(4-morpholinophenyl) butanone-1, 2-methyl-1- [4- (methoxythio) -phenyl] -2-morpholinopropan-2-one and the like. These may be used alone or in combination. Examples of α-aminoalkylphenone compounds available on the market include “IRGACURE 369” and “IRGACURE 907” manufactured by BASF.
上記α−ヒドロキシキノン化合物としては、具体的には、例えば、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−フェニルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2-メチループロピオニル)−ベンジル]−フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、1−[4−(2-ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ2−メチル−1−プロパン1−オン等が挙げられる。これらは単独で又は複数混合して使用してもよい。市場で入手可能なα−ヒドロキシキノン化合物としては“IRGACURE 184”“DAROCURE 1173”“IRGACURE 2959”“IRGACURE 127”等が挙げられる。 Specific examples of the α-hydroxyquinone compound include 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-phenylpropan-1-one, 2-hydroxy-1- {4- [4- (2-Hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] -phenyl} -2-methyl-propan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl- 1-propan 1-one and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination. Examples of the α-hydroxyquinone compound available on the market include “IRGACURE 184”, “DAROCURE 1173”, “IRGACURE 2959”, “IRGACURE 127”, and the like.
上記チオキサントン化合物としては、具体的には、例えば、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン等が挙げられる。これらは単独で又は複数混合して使用してもよい。市場で入手可能なチオキサントン化合物としては、例えば、日本化薬社製の“MKAYACURE DETX−S”、ダブルボンドケミカル社製の“Chivacure ITX”等が挙げられる。 Specific examples of the thioxanthone compound include thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-ethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 4-isopropylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4. -Diethylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone and the like. These may be used alone or in combination. Examples of commercially available thioxanthone compounds include “MKAYACURE DETX-S” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. and “Chivacure ITX” manufactured by Double Bond Chemical.
上記ベンゾイン化合物としては、具体的には、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等が挙げられる。 Specific examples of the benzoin compound include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin propyl ether, and benzoin isobutyl ether.
上記アントラキノン化合物としては、具体的には、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が挙げられる。 Specific examples of the anthraquinone compound include 2-ethylanthraquinone, 2-t-butylanthraquinone, 2-chloroanthraquinone, and 2-amylanthraquinone.
上記ケタール化合物としては、具体的には、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〕、炭素数13〜21の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が挙げられる。 Specific examples of the ketal compound include, for example, acetophenone dimethyl ketal, benzyl dimethyl ketal, and the like, benzophenone compounds having 13 to 21 carbon atoms (for example, benzophenone, 4-benzoyl-4′-methyldiphenyl sulfide, 4,4 Examples include '-bismethylaminobenzophenone.
上記光重合開始剤の含有量は、樹脂組成物全体100重量部に対して、1〜15重量部である。上記成分の含有量が上記範囲であると、モデル材用組成物の硬化性が良好となり、光造形物の寸法精度が向上する。上記成分の含有量は、2重量部以上であることが好ましく、13重量部以下であることが好ましい。なお、上記成分が2種以上含まれる場合、上記含有量は、各光重合開始剤の含有量の合計として定める。 Content of the said photoinitiator is 1-15 weight part with respect to 100 weight part of the whole resin composition. When the content of the component is within the above range, the curability of the model material composition is improved, and the dimensional accuracy of the optically shaped object is improved. The content of the above components is preferably 2 parts by weight or more, and preferably 13 parts by weight or less. In addition, when the said component is contained 2 or more types, the said content is defined as the sum total of content of each photoinitiator.
<表面調整剤>
表面調整剤は、樹脂組成物の表面張力を適切な範囲に調整するために含有させる。樹脂組成物の表面張力を適切な範囲に調整することにより、モデル材用組成物とサポート材用組成物とが界面で混ざり合うことを抑制することができる。その結果、これらの樹脂組成物を用いて、寸法精度が良好な光造形物を得ることができる。この効果を得るため、上記成分の含有量は、樹脂組成物全体100重量部に対して、0.005〜3.0重量部とする。
<Surface conditioner>
The surface conditioner is contained in order to adjust the surface tension of the resin composition to an appropriate range. By adjusting the surface tension of the resin composition to an appropriate range, the model material composition and the support material composition can be prevented from being mixed at the interface. As a result, an optically shaped article with good dimensional accuracy can be obtained using these resin compositions. In order to acquire this effect, content of the said component shall be 0.005-3.0 weight part with respect to 100 weight part of the whole resin composition.
上記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(たとえばフッ素系表面調整剤、ノニオン系表面調整剤)を用いることもできる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、上記成分が2種以上含まれる場合、上記含有量は、各表面調整剤の含有量の合計として定める。
Examples of the surface conditioner include silicone compounds. Examples of the silicone compound include a silicone compound having a polydimethylsiloxane structure. Specific examples include polyether-modified polydimethylsiloxane, polyester-modified polydimethylsiloxane, and polyaralkyl-modified polydimethylsiloxane. As these, 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 (above, manufactured by BYK Chemie), TEGO-Rad2100 , TEGO-Rad2200N, TEGO-Rad2250, TEGO-Rad2300, TEGO-Rad2500, TEGO-Rad2600, TEGO-Rad2700 (above, manufactured by Degussa), Granol 100, Granol 115,
<保存安定化剤>
本実施形態に係るモデル材用組成物は、さらに、保存安定化剤を含有することが好ましい。保存安定化剤は、樹脂組成物の保存安定性を高めることができる。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。これらの効果を得るため、上記成分の含有量は、樹脂組成物全体100重量部に対して、0.05〜3.0重量部であることが好ましい。
<Storage stabilizer>
The model material composition according to this embodiment preferably further contains a storage stabilizer. The storage stabilizer can increase the storage stability of the resin composition. Further, clogging of the head caused by polymerization of the polymerizable compound by thermal energy can be prevented. In order to acquire these effects, it is preferable that content of the said component is 0.05-3.0 weight part with respect to 100 weight part of the whole resin composition.
上記成分としては、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、ニトロソアミン系化合物等が挙げられる。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よいし、2種以上を併用してもよい。なお、上記(G)成分が2種以上含まれる場合、上記含有量は、各保存安定化剤の含有量の合計として定める。
Examples of the component include hindered amine compounds (HALS), phenolic antioxidants, phosphorus antioxidants, nitrosamine compounds, and the like. Specifically, hydroquinone, methoquinone, benzoquinone, p-methoxyphenol, hydroquinone monomethyl ether, hydroquinone monobutyl ether, TEMPO, 4-hydroxy-TEMPO, TEMPOL, cupron Al, IRGASTAB UV-10, IRGASTAB UV-22, FIRSTCURE ST- 1 (manufactured by ALBEMARLE), t-butylcatechol, pyrogallol, TINUVIN 111 FDL, TINUVIN 144, TINUVIN 292, TINUVIN XP40, TINUVIN XP60, and
モデル材用組成物には、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、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。 If necessary, the model material composition may contain other additives as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of other additives include an antioxidant, a colorant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a polymerization inhibitor, a chain transfer agent, and a filler.
本発明のモデル材用組成物には、必要に応じて光開始助剤がさらに含まれていてもよい。光開始助剤の例には、たとえば第3級アミン化合物であってよく、芳香族第3級アミン化合物が好ましい。芳香族第3級アミン化合物の例には、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジエチルアニリン、N,N-ジメチル-p-トルイジン、N,N-ジメチルアミノ-p-安息香酸エチルエステル、N,N-ジメチルアミノ-p-安息香酸イソアミルエチルエステル、N,N-ジヒドロキシエチルアニリン、トリエチルアミンおよびN,N-ジメチルヘキシルアミン等が含まれる。なかでも、N,N-ジメチルアミノ-p-安息香酸エチルエステル、N,N-ジメチルアミノ-p-安息香酸イソアミルエチルエステルが好ましい。モデル材用組成物に、これらの化合物が、一種のみ含まれていてもよく、二種類以上が含まれていてもよい。 The composition for model materials of the present invention may further contain a photoinitiator auxiliary as necessary. Examples of photoinitiator aids may be, for example, tertiary amine compounds, with aromatic tertiary amine compounds being preferred. Examples of aromatic tertiary amine compounds include N, N-dimethylaniline, N, N-diethylaniline, N, N-dimethyl-p-toluidine, N, N-dimethylamino-p-benzoic acid ethyl ester, N, N-dimethylamino-p-benzoic acid isoamyl ethyl ester, N, N-dihydroxyethylaniline, triethylamine, N, N-dimethylhexylamine and the like are included. Of these, N, N-dimethylamino-p-benzoic acid ethyl ester and N, N-dimethylamino-p-benzoic acid isoamyl ethyl ester are preferred. Only one of these compounds may be included in the model material composition, or two or more of these compounds may be included.
本実施形態に係るモデル材用組成物は、特に限定されるものではないが、混合攪拌装置、分散機等を用いて均一に混合することにより、製造することができる。 Although the composition for model materials which concerns on this embodiment is not specifically limited, It can manufacture by mixing uniformly using a mixing stirring apparatus, a disperser, etc.
また、本発明のモデル材用組成物には、前記本発明の単官能モノマー、第1のモノマーまたは第2のモノマー以外の重合性化合物が含まれていてもよい。含まれていてもよい重合性化合物には、上記したもの以外のモノマー、重合度が2〜20であり重合性を有するオリゴマーおよび重合性を有するポリマー等が含まれる。 The composition for a model material of the present invention may contain a polymerizable compound other than the monofunctional monomer, the first monomer, or the second monomer of the present invention. Examples of the polymerizable compound that may be contained include monomers other than those described above, oligomers having a polymerization degree of 2 to 20 and polymerizability, and polymers having polymerizability.
なお、本発明のモデル材用組成物には、エポキシ基を有する化合物等の、カチオン重合性の化合物を実質的に含まないことが好ましい。なお、ビニルエーテル基はラジカル重合およびカチオン重合のいずれの重合もすることができるため、ここでいうカチオン重合性の化合物には含めない。カチオン重合性の化合物を実質的に含まないことで、光硬化感度の低下を防ぎ、紫外線でも組成物を硬化させることが可能となる。カチオン重合性の化合物を実質的に含まないとは、組成物の全質量に対して、カチオン重合性の化合物の含有比が1質量%以下であることを意味する。 In addition, it is preferable that the composition for model materials of this invention does not contain substantially cationically polymerizable compounds, such as a compound which has an epoxy group. The vinyl ether group is not included in the cationically polymerizable compound here because it can be either radical polymerization or cationic polymerization. By substantially not containing a cationically polymerizable compound, it is possible to prevent a decrease in photocuring sensitivity and to cure the composition even with ultraviolet rays. The phrase “substantially free of cationically polymerizable compound” means that the content ratio of the cationically polymerizable compound is 1% by mass or less with respect to the total mass of the composition.
本発明のモデル材用組成物をインクジェットヘッドより出射する場合は、モデル材用組成物の粘度は100mPa.s以下であることが好ましい。 When the model material composition of the present invention is emitted from an inkjet head, the viscosity of the model material composition is 100 mPa.s. It is preferable that it is s or less.
2.サポート材用組成物
本発明において、水溶性のサポート材用組成物は、少なくとも1種の水溶性単官能エチレン性不飽和単量体(a)、少なくとも1種のポリアルキレングリコール(b)および光重合開始剤を含むことが好ましい。
2. Composition for Support Material In the present invention, the water-soluble composition for a support material comprises at least one water-soluble monofunctional ethylenically unsaturated monomer (a), at least one polyalkylene glycol (b) and light. It preferably contains a polymerization initiator.
本発明のサポート材用組成物に含まれる水溶性の単官能エチレン性不飽和単量体(a)としては、例えば、炭素数5〜15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〕、(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よいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the water-soluble monofunctional ethylenically unsaturated monomer (a) contained in the support material composition of the present invention include a hydroxyl group-containing (meth) acrylate having 5 to 15 carbon atoms [for example, hydroxyethyl (meta ) Acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, etc.], hydroxyl group-containing (meth) acrylate having a number average molecular weight (Mn) of 200 to 1,000 [for example, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, mono Alkoxy (1 to 4 carbon atoms) polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, monoalkoxy (1 to 4 carbon atoms) polypropylene glycol mono (meth) acrylate, mono (meta) of PEG-PPG block polymer Acrylate etc. , (Meth) acrylamide derivatives [e.g. (meth) acrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N-propyl (meth) acrylamide, N-butyl (meth) acrylamide, N, N'- Dimethyl (meth) acrylamide, N, N′-diethyl (meth) acrylamide, N-hydroxyethyl (meth) acrylamide, N-hydroxypropyl (meth) acrylamide, N-hydroxybutyl (meth) acrylamide, etc.], (meth) acryloyl And morpholine. These may be used alone or in combination of two or more.
サポート材用組成物に含まれる水溶性単官能エチレン性不飽和単量体(a)の含有量は、上記サポート材用組成物100質量部に対して、19〜80質量部であることが好ましく、より好ましくは22質量部以上であり、さらに好ましくは25質量部以上であり、より好ましくは76質量部以下であり、さらに好ましくは73質量部以下である。水溶性単官能エチレン性不飽和単量体(a)の含有量が上記範囲内であると、サポート材のサポート力を低下させることなく、水によるサポート材の除去性を向上させることができる。 The content of the water-soluble monofunctional ethylenically unsaturated monomer (a) contained in the support material composition is preferably 19 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the support material composition. More preferably, it is 22 parts by mass or more, more preferably 25 parts by mass or more, more preferably 76 parts by mass or less, and further preferably 73 parts by mass or less. When the content of the water-soluble monofunctional ethylenically unsaturated monomer (a) is within the above range, the removability of the support material with water can be improved without reducing the support power of the support material.
サポート材用組成物に含まれ得るポリアルキレングリコール(b)としては、直鎖型、多鎖型のいずれであってもよい。また、水に溶解するものであれば、末端にアルキル基を含んでいてもよく、例えば、好ましくは炭素数6以下のアルキル鎖を含んでいてもよい。このようなポリアルキレングリコール(b)として、具体的には、例えば、オキシブチレン基を含むポリアルキレングリコールが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The polyalkylene glycol (b) that can be included in the composition for a support material may be either a linear type or a multi-chain type. Moreover, as long as it melt | dissolves in water, the alkyl group may be included in the terminal, for example, Preferably it may contain the C6 or less alkyl chain. Specific examples of such polyalkylene glycol (b) include polyalkylene glycols containing an oxybutylene group. These may be used alone or in combination of two or more.
サポート材用組成物に含まれ得るポリアルキレングリコール(b)としては、特にそのアルキレン部分の構造は限定されず、例えば、オキシブチレン基(オキシテトラメチレン基)のみ有するポリブチレングリコール単体であってもよく、また、オキシブチレン基と他のオキシアルキレン基とを共に有するポリブチレンポリオキシアルキレングリコール(例えば、ポリブチレンポリエチレングリコール)であってもよい。例えば、上記ポリブチレングリコールは、下記化学式(2)で示され、上記ポリブチレンポリエチレングリコールは、下記化学式(3)で示される。 The polyalkylene glycol (b) that can be contained in the support material composition is not particularly limited in the structure of the alkylene portion. For example, even if it is a polybutylene glycol alone having only an oxybutylene group (oxytetramethylene group). Alternatively, it may be a polybutylene polyoxyalkylene glycol having both an oxybutylene group and another oxyalkylene group (for example, polybutylene polyethylene glycol). For example, the polybutylene glycol is represented by the following chemical formula (2), and the polybutylene polyethylene glycol is represented by the following chemical formula (3).
上記化学式(3)において、mは5〜300の整数であることが好ましく、nは2〜150の整数であることが好ましい。より好ましくは、mは6〜200、nは3〜100である。また、化学式(2)および化学式(3)中のオキシブチレン基は、直鎖であってもよいが、分岐していてもよい。 In the chemical formula (3), m is preferably an integer of 5 to 300, and n is preferably an integer of 2 to 150. More preferably, m is 6 to 200, and n is 3 to 100. Further, the oxybutylene group in the chemical formula (2) and the chemical formula (3) may be a straight chain or may be branched.
サポート材用組成物が、ポリアルキレングリコール(b)を含むことにより、サポート材のサポート力を低下させずに水による除去性をより向上させることができる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 When the composition for a support material contains the polyalkylene glycol (b), the removability by water can be further improved without reducing the support force of the support material. These may be used alone or in combination of two or more.
ポリアルキレングリコール(b)成分の重量平均分子量は、300以上であり、3000より小さいことが好ましく、更に、800以上であり、2000より小さいことがより好ましい。(b)成分の重量平均分子量が300より小さいと、サポート材用組成物を硬化した際にサポート材のブリーディングが生じる。ブリーディングとは、硬化したサポート材内部から液体成分がサポート材表面に浸みだす現象である。また、ポリアルキレングリコールの重量平均分子量が3000より小さいことにより、サポート材用組成物の吐出安定性に優れる。 The weight average molecular weight of the polyalkylene glycol (b) component is 300 or more, preferably less than 3000, more preferably 800 or more, and more preferably less than 2000. If the weight average molecular weight of component (b) is less than 300, bleeding of the support material occurs when the support material composition is cured. Bleeding is a phenomenon in which a liquid component oozes from the inside of a cured support material to the support material surface. Moreover, since the weight average molecular weight of polyalkylene glycol is smaller than 3000, it is excellent in the discharge stability of the composition for support materials.
ポリアルキレングリコール(b)成分は、2種類以上使用されてもよい。2種類以上のポリアルキレングリコールが使用される場合、重量平均分子量が300より小さい又は3000より大きいポリアルキレングリコールの含有量は、少量が好ましい。 Two or more polyalkylene glycol (b) components may be used. When two or more types of polyalkylene glycol are used, the content of polyalkylene glycol having a weight average molecular weight of less than 300 or greater than 3000 is preferably small.
サポート材用組成物におけるポリアルキレングリコール(b)の含有量は、サポート材用組成物100質量部に対して、15〜75質量部であることが好ましく、より好ましくは17質量部以上であり、さらに好ましくは20質量部以上であり、より好ましくは72質量部以下であり、さらに好ましくは70質量部以下である。ポリアルキレングリコール(b)の含有量が、上記範囲内であると、サポート材のサポート力を低下させずにサポート材の水または水溶性溶媒による除去性を向上させることができる。 The content of the polyalkylene glycol (b) in the support material composition is preferably 15 to 75 parts by mass, more preferably 17 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the support material composition. More preferably, it is 20 mass parts or more, More preferably, it is 72 mass parts or less, More preferably, it is 70 mass parts or less. When the content of the polyalkylene glycol (b) is within the above range, the removability of the support material with water or a water-soluble solvent can be improved without reducing the support power of the support material.
サポート材用組成物は、水溶性有機溶剤(c)を含んでいてもよい。水溶性有機溶剤(c)は、サポート材用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、サポート材用組成物を低粘度に調整する機能も有する。 The composition for a support material may contain a water-soluble organic solvent (c). The water-soluble organic solvent (c) is a component that improves the solubility of the support material obtained by photocuring the support material composition in water. Moreover, it has the function to adjust the composition for support materials to low viscosity.
水溶性有機溶剤(c)としては、グリコール系溶剤を用いることが好ましく、具体的には、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、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などのグリコールエステル系溶剤;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、トリエチ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、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、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、テトラプロピレングリコールモノブチルエーテル、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、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、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、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エチルエーテルなどのグリコールエーテル系溶剤;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、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、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などのグリコールモノエーテルアセテート系溶剤等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the water-soluble organic solvent (c), it is preferable to use a glycol solvent. Specifically, for example, ethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate, triethylene glycol monoacetate. Glycol ester solvents such as acetate, tripropylene glycol monoacetate, tetraethylene glycol monoacetate, tetrapropylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate, propylene glycol diacetate; ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monomethyl Ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol Monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, tetrapropylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol diethyl ether, Glycol ether solvents such as ethylene glycol dipropyl ether, propylene glycol dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol diethyl ether; ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol Methyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate And glycol monoether acetate solvents such as These may be used alone or in combination of two or more.
中でも、低粘度のサポート材組成物を調製しやすく、また、硬化して得られるサポート材が水溶解性に優れる点から、水溶性有機溶剤(c)としては、トリエチ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ジエチルエーテルおよび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が好ましい。 Among them, the low-viscosity support material composition is easy to prepare, and the support material obtained by curing is excellent in water solubility. Therefore, as the water-soluble organic solvent (c), triethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl Ether and dipropylene glycol monomethyl ether acetate are preferred.
サポート材用組成物における水溶性有機溶剤(c)の含有量は、サポート材用組成物100質量部に対して、30質量部以下であることが好ましく、より好ましくは28質量部以下であり、さらに好ましくは25質量部以下である。水溶性有機溶剤(c)の含有量が、上記範囲内であると、サポート材のサポート力を低下させずにサポート材の水または水溶性溶媒による除去性を向上させることができる。 The content of the water-soluble organic solvent (c) in the support material composition is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 28 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the support material composition. More preferably, it is 25 parts by mass or less. When the content of the water-soluble organic solvent (c) is within the above range, the removability of the support material with water or the water-soluble solvent can be improved without reducing the support power of the support material.
光重合開始剤としては、モデル材用組成物に含有され得る光重合開始剤として上記に述べた化合物を同様に使用することができる。サポート材用組成物における光重合開始剤の含有量は、サポート材用組成物100質量部に対して、好ましくは1〜20質量部であり、より好ましくは2〜18質量部である。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十分に低減させて、サポート材の硬化性を十分に高めやすい。 As the photopolymerization initiator, the compounds described above as photopolymerization initiators that can be contained in the model material composition can be used in the same manner. The content of the photopolymerization initiator in the support material composition is preferably 1 to 20 parts by mass and more preferably 2 to 18 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the support material composition. When the content of the photopolymerization initiator is within the above range, unreacted polymerization components can be sufficiently reduced, and the curability of the support material can be sufficiently enhanced.
上記各成分を上記範囲の含有量で含むことにより、優れた水溶解性とサポート力とを兼ね備えたサポート材用組成物を得ることができる。特に、サポート力に優れるため造形中に空気中の水分を取り込みサポート力が低下するという懸念がなく、寸法精度が良好な光造形品が得られる。 By including each of the above components in a content within the above range, a composition for a support material having both excellent water solubility and support ability can be obtained. In particular, since the support power is excellent, there is no concern that the moisture in the air is taken in during modeling and the support power is reduced, and an optical modeling product with good dimensional accuracy can be obtained.
上記サポート材用組成物には、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、表面調整剤、酸化防止剤、着色剤、顔料分散剤、保存安定剤、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。 If necessary, the composition for a support material may contain other additives. Examples of other additives include surface conditioners, antioxidants, colorants, pigment dispersants, storage stabilizers, ultraviolet absorbers, light stabilizers, polymerization inhibitors, chain transfer agents, and fillers. .
サポート材用組成物に、表面調整剤を配合することによりサポート材用組成物の表面張力を適当な範囲に制御することができ、モデル材用組成物とサポート材用組成物がその界面で混合することを抑制することができる。これにより、寸法精度の良好な光造形物を得ることができる。サポート材用組成物が含み得る表面調整剤としては、本発明のモデル材用組成物に用い得る表面調整剤として例示したものと同様のものを用いることができ、その含有量は、サポート材組成物100質量部に対して0.005〜3質量部であることが好ましい。 By adding a surface conditioner to the support material composition, the surface tension of the support material composition can be controlled within an appropriate range, and the model material composition and the support material composition are mixed at the interface. Can be suppressed. Thereby, a stereolithography thing with favorable dimensional accuracy can be obtained. As the surface conditioner that can be contained in the support material composition, the same as those exemplified as the surface conditioner that can be used in the model material composition of the present invention can be used. It is preferable that it is 0.005-3 mass parts with respect to 100 mass parts of things.
また、サポート材用組成物に保存安定剤を配合することにより保存安定性を向上させることができる。サポート材用組成物が含み得る保存安定剤としては、本発明のモデル材用組成物に用い得る保存安定剤として例示したものと同様のものを用いることができ、その含有量は、サポート材組成物100質量部に対して0.05〜3質量部であることが好ましい。 Moreover, storage stability can be improved by mix | blending a storage stabilizer with the composition for support materials. As the storage stabilizer that can be contained in the support material composition, those exemplified as the storage stabilizer that can be used in the model material composition of the present invention can be used. It is preferable that it is 0.05-3 mass parts with respect to 100 mass parts of things.
サポート材組成物をインクジェットヘッドより出射する場合は、サポート材組成物の粘度は25℃において30〜200mPa・sであることが好ましく、より好ましくは35mPa・s以上、さらに好ましくは40mPa・s以上であり、より好ましくは170mPa・s以下、さらに好ましくは150mPa・s以下である。なお、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。 When the support material composition is emitted from the inkjet head, the viscosity of the support material composition is preferably 30 to 200 mPa · s at 25 ° C., more preferably 35 mPa · s or more, and still more preferably 40 mPa · s or more. Yes, more preferably 170 mPa · s or less, still more preferably 150 mPa · s or less. In addition, the measurement of the said viscosity can be performed using R100 type | mold viscosity meter based on JISZ8803.
本発明において、サポート材用組成物の表面張力は、好ましくは24〜30mN/mであり、より好ましくは24.5〜29.5mN/mであり、さらに好ましくは25〜29mN/mである。表面張力が上記範囲内であると、ノズルからの吐出液滴を正常に形成することができ、適切な液滴量や着弾精度を確保することやサテライトの発生を抑制することが可能であり、高い造形精度を確保しやすくなる。なお、サポート材用組成物の表面張力は、モデル材用組成物における表面張力の測定方法と同様の方法に従い測定することができる。 In the present invention, the surface tension of the support material composition is preferably 24 to 30 mN / m, more preferably 24.5 to 29.5 mN / m, and further preferably 25 to 29 mN / m. When the surface tension is within the above range, it is possible to normally form droplets ejected from the nozzle, to ensure an appropriate droplet amount and landing accuracy, and to suppress the occurrence of satellites, It becomes easy to ensure high modeling accuracy. In addition, the surface tension of the composition for support material can be measured in accordance with the method similar to the measuring method of the surface tension in the composition for model materials.
本発明のサポート材用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、分散機等を用いて、サポート材用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。
3.光造形品およびその製造方法
本実施形態の光造形物の製造方法は、前述の実施形態で説明したインクジェット光造形用組成物セットを用いた光造形物の製造方法であり、インクジェット方式プリンタを用いてモデル材用組成物及びサポート材用組成物を吐出した後、モデル材用組成物を光硬化させてモデル材を得るとともに、水溶性サポート材用組成物を光硬化させて水溶性サポート材を得る工程と、前記水溶性サポート材を水に接触させることにより除去する工程とを備えている。
The method for producing the composition for a support material of the present invention is not particularly limited. For example, the composition for a support material can be produced by uniformly mixing the components constituting the composition for a support material using a mixing stirrer, a disperser or the like. it can.
3. Stereolithography product and manufacturing method thereof The fabrication method of the stereolithography object of the present embodiment is a fabrication method of the stereolithography object using the composition set for inkjet stereolithography described in the above embodiment, and uses an inkjet printer. After the model material composition and the support material composition are discharged, the model material composition is photocured to obtain a model material, and the water soluble support material composition is photocured to obtain a water soluble support material. And a step of removing the water-soluble support material by bringing it into contact with water.
本実施形態の光造形物の製造方法は、上記インクジェット光造形用組成物セットを用いているため、造形精度に優れた光造形物を形成することができる。 Since the manufacturing method of the optical modeling thing of this embodiment is using the said composition set for inkjet optical modeling, it can form the optical modeling thing excellent in modeling precision.
以下、本実施形態の光造形物の製造方法について図面に基づき説明する。図1は、インクジェット造形法によりサポート材用組成物及びモデル材用組成物を吐出してエネルギー線を照射している状態を示す模式側面図である。図1において、三次元造形装置10は、インクジェットヘッドモジュール11と、造形テーブル12とを備えている。また、インクジェットヘッドモジュール11は、光造形用インクユニット11aと、ローラー11bと、光源11cとを備えている。更に、光造形用インクユニット11aは、モデル材用インク13が充填されたモデル材用インクジェットヘッド11aMと、サポート材用インク14が充填されたサポート材用インクジェットヘッド11aSとを備えている。
Hereinafter, the manufacturing method of the optical modeling thing of this embodiment is explained based on a drawing. FIG. 1 is a schematic side view showing a state in which a support material composition and a model material composition are discharged by an ink jet modeling method and irradiated with energy rays. In FIG. 1, the three-
モデル材用インクジェットヘッド11aMからは、モデル材用組成物13が吐出され、サポート材用インクジェットヘッド11aSからは、サポート材用組成物14が吐出され、光源11cからエネルギー線15が照射され、吐出されたモデル材用組成物13及びサポート材用組成物14を硬化させて、モデル材13PMとサポート材14PSを形成している。図1では、一層目のモデル材13PM及びサポート材14PSを形成する状態を示している。
The
次に、本実施形態の光造形物の製造方法について図面に基づき更に詳細に説明する。本実施形態の光造形物の製造方法では、先ず、図2に示すように、インクジェットヘッドモジュール11を造形テーブル12に対してX方向(図2では右方向)に走査させる共に、モデル材用インクジェットヘッド11aMからモデル材用組成物13を吐出し、サポート材用インクジェットヘッド11aSからサポート材用組成物14を吐出する。これにより、造形テーブル12の上に、モデル材前駆体13Mからなる層とサポート材前駆体14Sからなる層とを、それぞれの界面同士が接触するように隣接して配置する。
Next, the manufacturing method of the optical modeling thing of this embodiment is demonstrated still in detail based on drawing. In the method of manufacturing an optically shaped object according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 2, the
次に、図3に示すように、インクジェットヘッドモジュール11を造形テーブル12に対して逆X方向(図3では左方向)に走査させると共に、ローラー11bでモデル材前駆体13M及びサポート材前駆体14Sからなる層の表面を平滑にした後、光源11cからエネルギー線15を照射し、モデル材前駆体13M及びサポート材前駆体14Sからなる層を硬化させて、一層目のモデル材13PM及びサポート材14PSからなる層を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, the
続いて、造形テーブル12をZ方向に一層分だけ下降させて、上記と同様の工程を行い、二層目のモデル材及びサポート材からなる層を形成する。その後、上記の工程を繰り返すことにより、図4に示すように、モデル材13PMとサポート材14PSからなる光造形品前駆体16が形成される。
Subsequently, the modeling table 12 is lowered by one layer in the Z direction, the same process as described above is performed, and a second layer of the model material and the support material is formed. Thereafter, by repeating the above steps, as shown in FIG. 4, an optically shaped
最後に、図4に示した光造形品前駆体16を水に接触させる、例えば、水に浸漬することによりサポート材14PSを溶解して除去し、図5に示すような光造形品17が形成される。
Finally, the optical
本実施形態の光造形物の製造方法において、光源として、例えば、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、UV-LED等を使用できる。三次元造形装置10の小型化が可能であり、消費電力が小さいという観点から、UV-LEDが好ましい。光量は、造形品の硬度および寸法精度の観点から、200〜500mJ/cm2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、光造形品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。また、光源11cから照射するエネルギー線15についは、紫外線、近紫外線、可視光線、赤外線、遠赤外線、電子線、α線、γ線およびエックス線等を使用することができるが、硬化作業の容易性及び効率性の観点から、紫外線又は近紫外線が好ましい。
In the method for manufacturing an optically shaped object of the present embodiment, for example, a high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a UV-LED, or the like can be used as a light source. From the viewpoint that the three-
本発明のモデル材用組成物は、カチオン重合性の化合物の含有量を実質的に含まないため、最もエネルギー負荷、装置負荷が少ない紫外線でも十分に硬化させることができる。したがって、紫外線を用いることで、より安価で立体造形物を製造することができる。 Since the composition for a model material of the present invention does not substantially contain the content of the cationically polymerizable compound, it can be sufficiently cured even with ultraviolet rays having the least energy load and apparatus load. Therefore, a three-dimensional molded item can be manufactured at a lower cost by using ultraviolet rays.
本発明の製造方法において、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用組成物のデータ、および、作製途上の立体造形物を支持するサポート材用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、モデル材用組成物の硬化物(モデル材)およびサポート材用組成物の硬化物(サポート材)からなる光造形物を作製することができる。 In the manufacturing method of the present invention, for example, based on the three-dimensional CAD data of the object to be manufactured, the data of the composition for the model material that forms the three-dimensional structure by stacking by the material jet method, and the three-dimensional modeling in the process of preparation The data of the composition for the support material that supports the object is prepared, and further, the slice data for discharging each composition by the material jet type 3D printer is prepared, and each of the material for the model material and the support material is based on the prepared slice data. After the composition is discharged, the photocuring treatment is repeated for each layer to produce an optically shaped article composed of a cured product of the model material composition (model material) and a cured product of the support material composition (support material). it can.
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。 The thickness of each layer constituting the three-dimensional model is preferably thin from the viewpoint of modeling accuracy, but is preferably 5 to 30 μm from the balance with the modeling speed.
得られた光造形物は、モデル材とサポート材とが組み合わされたものである。かかる光造形物からサポート材を除去してモデル材である光造形品を得る。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光造形物を浸漬し、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、あるいは複数用いてもよい。 The obtained optically shaped object is a combination of a model material and a support material. The support material is removed from the stereolithography product to obtain a stereolithography product as a model material. The support material can be removed by, for example, immersing an optical modeling object obtained in a removal solvent that dissolves the support material, softening the support material, and then removing the support material from the model material surface with a brush or the like. preferable. Water or a water-soluble solvent such as a glycol solvent or an alcohol solvent may be used as the solvent for removing the support material. These may be used alone or in combination.
上記光造形品は、水に接触した場合の吸水及び膨潤が抑制されており、微細構造部分の破損及び変形を起こしにくいものである。また、上記光造形品は撥水撥油性に優れ、汚染されにくいものである。 The optically shaped article has suppressed water absorption and swelling when contacted with water, and is less likely to cause breakage and deformation of the fine structure portion. Further, the stereolithographic product is excellent in water and oil repellency and hardly contaminated.
以上に記載した実施形態においては、モデル材組成物用のインクジェットヘッド数は1つに制限されない。例えばモデル材組成物用に2つのインクジェットヘッドを設け、各インクジェットヘッドのノズルから物性が異なるモデル材組成物を同時に吐出し、モデル材組成物を混合させて複合材料として造形することもできる。 In the embodiment described above, the number of inkjet heads for the model material composition is not limited to one. For example, two ink jet heads may be provided for the model material composition, model material compositions having different physical properties may be simultaneously ejected from the nozzles of the respective ink jet heads, and the model material composition may be mixed to form a composite material.
以下、本実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, examples that more specifically disclose the present embodiment will be described. In addition, this invention is not limited only to these Examples.
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%及び質量部である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Unless otherwise specified, “%” and “parts” in the examples are% by mass and part by mass.
<モデル材用組成物>
実施例において用いたモデル材用組成物を構成する成分の詳細を表1に示す。
<Model material composition>
The details of the components constituting the composition for model material used in the examples are shown in Table 1.
<モデル材用組成物の製造>
表2に示す配合で、各成分を、混合攪拌装置を用いて均一に混合し、実施例M1〜M7並びに比較例m1〜m3のモデル材用組成物を製造した。
<Manufacture of composition for model material>
In the formulation shown in Table 2, each component was uniformly mixed using a mixing and stirring device, and the compositions for model materials of Examples M1 to M7 and Comparative Examples m1 to m3 were produced.
<立体造形物の製造>
ガラス板上に、縦100mm、横20mm、厚さ5mmの額縁状のシリコンゴムにより枠を形成し、その枠の中に各モデル材組成物を流し込み、メタルハライドランプにより積算光量400mJ/cm2の紫外線を照射し、モデル材を得た。下記特性を、測定、評価した。結果を表3に示す。
<Manufacture of 3D objects>
A frame is formed on a glass plate with a frame-shaped silicon rubber having a length of 100 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 5 mm. Each model material composition is poured into the frame, and an ultraviolet ray with an integrated light amount of 400 mJ / cm 2 is obtained by a metal halide lamp. Was irradiated to obtain a model material. The following characteristics were measured and evaluated. The results are shown in Table 3.
<降伏強度、破壊伸びおよび破壊強度の測定>
室温で、走査方向、および積層方向に引張速度20mm/minで一定荷重をかけて降伏強度、破壊時の破壊伸びおよび破壊強度を測定した。結果を表3に示す。
<Measurement of yield strength, fracture elongation and fracture strength>
The yield strength, the breaking elongation at break and the breaking strength were measured by applying a constant load at a tensile speed of 20 mm / min in the scanning direction and the laminating direction at room temperature. The results are shown in Table 3.
<総合評価>
総合評価は以下の基準で行った。
○:降伏強度25MPa以上、かつ、0.85<=破壊強度/降伏強度<=1.2かつ破壊伸び5%以上
△:降伏強度15MPa以上、かつ、0.6<=破壊強度/降伏強度<=1.7かつ破壊伸び3%以上で、○以外のもの
×:降伏点までに破壊された場合、または、上記条件よりも悪い場合
<Comprehensive evaluation>
Comprehensive evaluation was performed according to the following criteria.
○: Yield strength 25 MPa or more and 0.85 <= break strength / yield strength <= 1.2 and break elongation 5% or more Δ:
本発明のモデル材用組成物を用いて製造した立体造形物は、降伏強度、破壊強度および破壊伸びのバランスがよく、高い靱性を有していた。また、今回の実施例で検討したインクは、すべて出射性は良好であった。 The three-dimensional structure manufactured using the composition for model materials of the present invention had a good balance of yield strength, fracture strength and fracture elongation, and had high toughness. Further, all of the inks examined in this example had good emission characteristics.
<サポート材用組成物>
表4に、下記の実施例及び比較例において、サポート材組成物に使用した成分をまとめた。
<Composition for support material>
Table 4 summarizes the components used in the support material composition in the following Examples and Comparative Examples.
(実施例S1〜S13及び比較例s1)
先ず、実施例S1〜13のサポート材組成物を次のようにして調製した。即ち、プラスチック製ビンに、表7に示す成分(a)〜(f)を表5に示す配合量(単位:質量部)で計り取り、これらを混合することにより各サポート材組成物を調製した。
(Examples S1 to S13 and Comparative Example s1)
First, the support material compositions of Examples S1 to 13 were prepared as follows. That is, each support material composition was prepared by measuring the components (a) to (f) shown in Table 7 at the blending amounts (unit: parts by mass) shown in Table 5 and mixing them in a plastic bottle. .
次に、上記実施例S1〜13のサポート材組成物について、下記に示す方法によって、サポート材組成物の低温安定性、サポート材組成物を硬化したサポート材硬化物の高温高湿条件安定性(サポート力)及び水除去性を評価した。 Next, with respect to the support material compositions of Examples S1 to 13, the low temperature stability of the support material composition and the high temperature and high humidity condition stability of the cured support material obtained by curing the support material composition ( Support power) and water removability were evaluated.
<サポート材組成物の低温安定性>
低温でのサポート材組成物の安定性について評価した。各サポート材組成物をガラス瓶に入れ、そのサポート材組成物入りガラス瓶を温度10℃に設定した恒温槽中で24時間保管した。その後、保管後のサポート材組成物の状態を目視で確認して、下記基準でサポート材組成物の低温安定性を評価した。
<Low temperature stability of support material composition>
The stability of the support material composition at low temperature was evaluated. Each support material composition was put into a glass bottle, and the glass bottle with the support material composition was stored in a thermostatic bath set at a temperature of 10 ° C. for 24 hours. Thereafter, the state of the support material composition after storage was visually confirmed, and the low temperature stability of the support material composition was evaluated according to the following criteria.
サポート材組成物が液体状を維持している場合:低温安定性A(優良)
サポート材組成物が一部凝固(固化)している場合:低温安定性B(良)
サポート材組成物が凝固(固化)している場合:低温安定性C(不良)
<サポート材硬化物のサポート力>
ガラス板上に、縦30mm、横30mm、厚さ5mmの額縁状のシリコンゴムにより枠を形成し、その枠の中に各サポート材組成物を流し込み、メタルハライドランプにより積算光量500mJ/cm2の紫外線を照射し、サポート材硬化物を作製した。続いて、上記硬化物をガラス製シャーレに入れ、その硬化物入りシャーレを温度40℃、相対湿度90%の恒温槽中に2時間放置した。その後、放置後の上記硬化物の状態を目視で確認して
、下記基準でサポート材硬化物のサポート力を評価した。
When the support material composition is maintained in a liquid state: low temperature stability A (excellent)
When the support material composition is partially solidified (solidified): low temperature stability B (good)
When the support material composition is solidified (solidified): low temperature stability C (poor)
<Supporting power of cured support material>
A frame is formed on a glass plate with silicon rubber in a frame shape of 30 mm in length, 30 mm in width, and 5 mm in thickness, each support material composition is poured into the frame, and ultraviolet rays with an integrated light amount of 500 mJ / cm 2 are emitted from a metal halide lamp. Irradiated to produce a cured support material. Subsequently, the cured product was placed in a glass petri dish, and the petri dish containing the cured product was left in a thermostatic bath at a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% for 2 hours. Thereafter, the state of the cured product after standing was visually confirmed, and the support force of the cured support material was evaluated according to the following criteria.
硬化物の表面に液体状物質の発生がなく、硬化物の軟化も確認されない場合:サポート力A(優良)
硬化物の表面に液体状物質がわずかに発生し、硬化物の軟化が若干確認された場合:サポート力B(良)
硬化物の表面に液体状物質が発生し、硬化物の軟化が確認された場合:サポート力C(不良)
<サポート材硬化物の水除去性>
上記サポート材硬化物のサポート力の評価の場合と同様にして、サポート材硬化物を作製した。次に、上記硬化物を、50mLのイオン交換水を満たしたビーカーに入れ、水温を25℃に維持しながら超音波洗浄機で処理し、上記硬化物が溶解するまでの時間を測定し、下記基準でサポート材硬化物の水除去性を評価した。
When there is no generation of liquid substances on the surface of the cured product and no softening of the cured product is confirmed: Support strength A (excellent)
When a slight amount of liquid material is generated on the surface of the cured product and softening of the cured product is confirmed slightly: Support strength B (good)
When a liquid substance is generated on the surface of the cured product and softening of the cured product is confirmed: Support force C (defect)
<Water removability of the cured support material>
A cured support material was produced in the same manner as in the evaluation of the support force of the cured support material. Next, the cured product is placed in a beaker filled with 50 mL of ion exchange water, treated with an ultrasonic cleaner while maintaining the water temperature at 25 ° C., and the time until the cured product is dissolved is measured. The water removal property of the support material cured product was evaluated based on the standard.
硬化物が完全に溶解するまでに30分を要した場合:水除去性A(優良)
硬化物が完全に溶解するまでに1時間を要した場合:水除去性B(良)
硬化物が完全に溶解するまでに2時間を要した場合:水除去性C(不良)
以上の結果を表6に示す。
When it takes 30 minutes for the cured product to completely dissolve: Water removability A (excellent)
When it takes 1 hour for the cured product to completely dissolve: Water removability B (good)
When it takes 2 hours for the cured product to completely dissolve: water removability C (poor)
The results are shown in Table 6.
実施例S1〜S13のサポート材組成物は、全ての評価項目で満足できる結果を得たことが分かる。 It can be seen that the support material compositions of Examples S1 to S13 obtained satisfactory results for all evaluation items.
<インクジェット光造形用組成物セット>
表7に示す通りに上記モデル材用組成物及びサポート材用組成物を組み合わせることにより、実施例1〜4、比較例1,2を調製した。
<Composition set for inkjet optical modeling>
Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared by combining the composition for model material and the composition for support material as shown in Table 7.
ガラス板(商品名「GLASS PLATE」、アズワン社製、200mm×200mm×厚さ5mm)の上面四辺に厚さ1mmのスペーサーを配し、10cm×10cmの正方形に仕切った。該正方形内にサポート材用組成物を注型した後、照射手段として紫外線LED(NCCU001E、日亜化学工業株式会社製)を用い、全照射光量が500mJ/cm2となるように紫外線を照射して硬化させ、サポート材を得た。 Spacers with a thickness of 1 mm were arranged on the four upper sides of a glass plate (trade name “GLASS PLATE”, manufactured by AS ONE, 200 mm × 200 mm × thickness 5 mm) and partitioned into 10 cm × 10 cm squares. After casting the composition for the support material in the square, an ultraviolet LED (NCCU001E, manufactured by Nichia Corporation) is used as the irradiation means, and the ultraviolet ray is irradiated so that the total irradiation light amount becomes 500 mJ / cm 2. Cured to obtain a support material.
次に、上記サポート材の上面四辺に厚さ1mmのスペーサーを配し、10cm×10cmの正方形に仕切った。該正方形内にモデル材用組成物を注型した後、照射手段として紫外線LED(NCCU001E、日亜化学工業株式会社製)を用い、全照射光量が500
mJ/cm2となるように紫外線を照射して硬化させ、モデル材を得た。
Next, spacers having a thickness of 1 mm were arranged on the four sides of the upper surface of the support material and partitioned into squares of 10 cm × 10 cm. After casting the model material composition in the square, an ultraviolet LED (NCCU001E, manufactured by Nichia Corporation) is used as the irradiation means, and the total irradiation light quantity is 500.
A model material was obtained by irradiating and curing with ultraviolet rays so as to be mJ / cm 2.
<密着性の評価>
この状態で30℃の恒温槽に12時間放置し、モデル材とサポート材との密着性の様子を目視にて確認し、下記の基準において評価した。結果を表7に示す。
○:モデル材とサポート材とは密着していた。
△:モデル材とサポート材とは密着していたが、モデル材とサポート材との界面を爪でひっかくと剥がれが生じた。
×:モデル材とサポート材との界面で剥がれが生じ、モデル材の硬化収縮でモデル材が反るように剥がれた。
<Evaluation of adhesion>
In this state, it was left in a thermostatic bath at 30 ° C. for 12 hours, the state of adhesion between the model material and the support material was visually confirmed, and evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 7.
○: The model material and the support material were in close contact.
Δ: The model material and the support material were in close contact with each other, but peeling occurred when the interface between the model material and the support material was scratched with a nail.
X: Peeling occurred at the interface between the model material and the support material, and the model material was peeled off so as to be warped by the curing shrinkage of the model material.
表7の結果から分かるように、モデル材用組成物およびサポート材用組成物の両方が本発明の要件を満たす実施例1〜4は、モデル材とサポート材との界面に剥がれが生じず、モデル材とサポート材とがより密着していた。このように、モデル材とサポート材とが密着していれば、寸法精度が良好な光造形品が得られる。 As can be seen from the results in Table 7, in Examples 1 to 4 in which both the composition for the model material and the composition for the support material satisfy the requirements of the present invention, no peeling occurs at the interface between the model material and the support material. Model material and support material were more closely attached. Thus, if the model material and the support material are in close contact with each other, an optically shaped product with good dimensional accuracy can be obtained.
一方、モデル材用組成物およびサポート材用組成物の一方又は両方が本発明の要件を満たしていない比較例1及び2は、モデル材とサポート材との界面で剥がれが生じた。このように、モデル材とサポート材との密着性が悪いと、光造形品の寸法精度が悪化する。 On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which one or both of the model material composition and the support material composition did not satisfy the requirements of the present invention, peeling occurred at the interface between the model material and the support material. As described above, when the adhesion between the model material and the support material is poor, the dimensional accuracy of the stereolithography product deteriorates.
本発明の光造形用組成物セットは、インクジェット光造形法を用いて、寸法精度が良好な光造形品を製造する際に好適に用いることができる。 The composition set for optical modeling of the present invention can be suitably used when an optical modeling product with good dimensional accuracy is manufactured using an inkjet optical modeling method.
10 三次元造形装置
11 インクジェットヘッドモジュール
11a 光造形用インクユニット
11aM モデル材用インクジェットヘッド
11aS サポート材用インクジェットヘッド
11b ローラー
11c 光源
12 造形テーブル
13 モデル材用インク
13M モデル材前駆体
13PM モデル材
14 サポート材用インク
14S サポート材前駆体
14PS サポート材
15 エネルギー線
16 造形物前駆体
17 造形物
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記モデル材用組成物は、エチレン重合性基を有する単官能モノマーと、少なくとも一つのエチレン重合性基を含む多官能モノマーと、光開始剤とを含有するモデル材用組成物であって、
該多官能モノマーは、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基からなる群から選択される少なくとも一の官能基を有する、分子量が1000以下の第1のモノマー、ならびに、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基、一級アミド基および二級アミド基のいずれも有さない、分子量が1000以下の第2のモノマーを少なくとも含み、該モデル材用組成物は、カチオン重合性の化合物を実質的に含有しない組成物であり、
前記サポート材用組成物は、前記サポート材用組成物全体100重量部に対して、
19重量部以上80重量部以下の水溶性単官能エチレン性不飽和単量体と、
15重量部以上75重量部以下のオキシブチレン基を含むポリアルキレングリコールと、
光重合開始剤を含有し、
前記オキシブチレン基を含むポリアルキレングリコールの重量平均分子量が300以上である、インクジェット光造形用組成物セット。 Inkjet stereolithography composition set comprising a combination of a model material composition used for modeling an optical modeling object by an inkjet stereolithography method and a support material composition used for modeling a support material. Because
The model material composition is a model material composition comprising a monofunctional monomer having an ethylene polymerizable group, a polyfunctional monomer having at least one ethylene polymerizable group, and a photoinitiator,
The polyfunctional monomer has at least one functional group selected from the group consisting of an aromatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, a primary amide group, and a secondary amide group, and has a molecular weight of 1000 or less. A composition for a model material, including at least a second monomer having a molecular weight of 1000 or less and having no monomer and any of an aromatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, a primary amide group, and a secondary amide group The product is a composition containing substantially no cationically polymerizable compound,
The composition for support material is based on 100 parts by weight of the whole composition for support material,
19 parts by weight or more and 80 parts by weight or less of a water-soluble monofunctional ethylenically unsaturated monomer;
A polyalkylene glycol containing 15 to 75 parts by weight of an oxybutylene group;
Contains a photoinitiator,
The composition set for inkjet optical shaping | molding whose weight average molecular weights of the polyalkylene glycol containing the said oxybutylene group are 300 or more.
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