JP7011741B1 - 光硬化性樹脂組成物および鋳型作製用の樹脂型 - Google Patents
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
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Abstract
Description
[1] 鋳型作製用の樹脂型を液槽光重合法で成形するために用いられる光硬化性樹脂組成物であって、(A)単官能(メタ)アクリルモノマー、(B)多官能(メタ)アクリル酸エステルおよび多官能ウレタン(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも一種の多官能モノマー、(C)架橋ポリメタクリル酸エステル粒子、(D)光重合開始剤、および、(E)有機染料を含み、前記(C)成分の含有量が、前記(A)成分および前記(B)成分の合計含有量100質量部に対して60~140質量部である、光硬化性樹脂組成物。
[2] 前記(D)成分がフェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキサイドを含む、[1]に記載の光硬化性樹脂組成物。
[3] 前記(E)成分の含有量が、前記(A)成分および前記(B)成分の合計含有量100質量部に対して0.01~1質量部である、[1]または[2]に記載の光硬化性樹脂組成物。
[4] 前記(D)成分の含有量が、前記(A)成分および前記(B)成分の合計含有量100質量部に対して1.0~11質量部である、[1]~[3]のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物。
[5] 前記(A)成分および前記(B)成分、前記(C)成分、前記(D)成分、ならびに前記(E)成分の含有量の質量比が、(A+B)/C/D/E=41~63/35~58/0.4~6.5/0.0041~0.62の範囲である、[1]~[4]のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物。
[6] E型粘度計を用いて測定された25℃における粘度が20~2500mPa・sである、[1]~[5]のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物。
[7] 液槽光重合方式3Dプリンターを用いて、[1]~[6]のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物から成形した鋳型作製用の樹脂型。
(A)成分である単官能(メタ)アクリルモノマーは、1分子中に1つの(メタ)アクリロイル基を有するモノマーである。ここで、(メタ)アクリロイル基は、アクリロイル基またはメタクリロイル基を表す。
(B)成分は、多官能(メタ)アクリル酸エステルおよび多官能ウレタン(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも一種の多官能モノマーであり、1分子中に複数の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する。(B)多官能モノマーは、通常、1分子中に2個または3個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する。ここで、(メタ)アクリロイルオキシ基は、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基を表す。
(C)成分の架橋ポリメタクリル酸エステル粒子は、架橋されたポリメタクリル酸エステルの微粒子であり、(C)成分を配合することにより硬化後の成形精度を向上することができる。(C)架橋ポリメタクリル酸エステル粒子を構成するポリメタクリル酸エステルとしては、例えばポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸プロピルなどのポリメタクリル酸アルキルが挙げられ、これらの1種または2種以上の組合せでもよい。ポリメタクリル酸アルキルのアルキル基の炭素数は2以下であることが好ましい。
(D)成分である光重合開始剤としては、(A)成分および(B)成分の光ラジカル重合を開始できるものであれば、特に限定されない。(D)光重合開始剤としては、例えば、アルキルフェノン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物、オキシムエステル化合物、チオキサントン化合物、アントラキノン化合物などが挙げられる。これらはいずれか1種または2種以上組み合わせて用いてもよい。
(E)成分である有機染料は、有機化合物からなる染料であり、液体である光硬化性樹脂組成物中に溶解可能な有機化合物の色素が用いられる。着色剤として有機染料を用いることにより、液槽光重合方式の3Dプリンターによる成形性を確保しつつ、鋳型を焼結成形する際の焼結残渣をなくすことができる。
[粘度]
光硬化性樹脂組成物の粘度を、E型粘度計により25℃の条件にて測定した。
光硬化性樹脂組成物を100μm膜厚に塗布し、下記UV照射条件にて硬化させた。硬化前後の樹脂の20℃での比重をピクノメーターで測定し、次式により体積収縮率として算出した。体積収縮率が小さいほど、成形精度に優れることを示す。
体積収縮率(%)=〔(硬化後の比重-硬化前の比重)/硬化後の比重〕×100
光硬化性樹脂組成物を100μm膜厚に塗布し、下記UV照射条件にて硬化させた。硬化後の樹脂を幅5mmの短冊状に切断したものを試験片として、オートグラフ(TENSILON、ORIENTEC社製)にて50mm/分のスピードで引っ張ったときの破断時の強度(引張強度MPa)、伸度%および弾性率MPaを測定した。
UV照射装置として、UV-LEDランプを装着したベルトコンベアー式UV硬化装置(ワールドエンジニアリング株式会社)を使用した。照射条件は、積算照度を4500mJ/cm2とした。
光硬化性樹脂組成物を用いて、下記3Dプリンター工程条件にて、5cm×5cm×1cmの歯形模型を作製した。歯形模型を作製できた場合を「〇」(成形性良好)、作製途中で落下したり、歯形模型が所定通りできていない場合を「×」(成形性不良)とした。
光硬化性樹脂組成物を用いて、下記3Dプリンター工程条件にて、5cm×5cm×1cmの立体造形物を作製した。得られた立体造形物を750℃の電気炉へ1時間入れた後、目視にて焼結残渣性を評価し、焼結残渣が残っていないものを「〇」(焼結残渣性良好)、焼結残渣が残っているものを「×」(焼結残渣性不良)とした。
面露光方式(DLP)の光造形システム(Kudo3D社製のTiTan2)を用いて光硬化性樹脂組成物から所定の形状の立体造形物を作製した。光造形の積層ピッチは0.1mm、光照射時間は1層目60秒、2~10層目30秒、10層以降は10秒とした。形成された立体造形物をイソプロパノール中で超音波洗浄した。
下記表1記載の配合(質量部)に従って各成分を一括で配合し、ディスパーサーで混合攪拌して、実施例1~4および比較例2~6の光硬化性樹脂組成物を得た。比較例1としては、一般的に光造形に用いられている光硬化性樹脂組成物である市販品Press-E-Cast(envisionTEC社製)を準備した。表1中の各成分の詳細は以下のとおりである。
(A-2)アクリロイルモルフォリン:商品名「ACMO」、KJケミカルズ(株)製
(A-3)フェノキシエチルアクリレート:商品名「ニューフロンティアPHE」、第一工業製薬(株)製
(B-2)トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート:商品名「ニューフロンティアTEICA」、第一工業製薬(株)製
(B-3)2官能ウレタンアクリレート:商品名「ニューフロンティアR-1220」、第一工業製薬(株)製
(D-1)1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン:商品名「Omnirad184」、IGM ResinsB.V.社製
(D-2)フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキサイド:商品名「Omnirad819」、IGM ResinsB.V.社製
(E-1)有機染料:CI Acid Yellow 42含有染料:商品名「VARIFAST ORANGE1225」、オリエント化学工業(株)社製
Claims (7)
- 鋳型作製用の樹脂型を液槽光重合法で成形するために用いられる光硬化性樹脂組成物であって、
(A)単官能(メタ)アクリルモノマー、(B)多官能(メタ)アクリル酸エステルおよび多官能ウレタン(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも一種の多官能モノマー、(C)架橋ポリメタクリル酸エステル粒子、(D)光重合開始剤、および、(E)有機染料を含み、
前記(C)成分の含有量が、前記(A)成分および前記(B)成分の合計含有量100質量部に対して60~140質量部であり、
前記(D)成分が、アシルホスフィンオキサイド化合物およびアルキルフェノン化合物を含み、
光硬化性樹脂組成物100質量%に対する、無機充填剤の含有量が0.01質量%未満であり、かつ顔料の含有量が0.01質量%未満である、
光硬化性樹脂組成物。 - 前記アシルホスフィンオキサイド化合物がフェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキサイドであり、前記アルキルフェノン化合物がα-ヒドロキシアルキルフェノン化合物である、請求項1に記載の光硬化性樹脂組成物。
- 前記(E)成分の含有量が、前記(A)成分および前記(B)成分の合計含有量100質量部に対して0.01~1質量部である、請求項1または2に記載の光硬化性樹脂組成物。
- 前記(D)成分の含有量が、前記(A)成分および前記(B)成分の合計含有量100質量部に対して1~11質量部である、請求項1~3のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物。
- 前記(A)成分および前記(B)成分、前記(C)成分、前記(D)成分、ならびに前記(E)成分の含有量の質量比が、(A+B)/C/D/E=41~63/35~58/0.4~6.5/0.0041~0.62の範囲である、請求項1~4のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物。
- E型粘度計を用いて測定された25℃における粘度が20~2500mPa・sである、請求項1~5のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物。
- 液槽光重合方式3Dプリンターを用いて、請求項1~6のいずれか1項に記載の光硬化性樹脂組成物から成形した鋳型作製用の樹脂型。
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