[go: up one dir, main page]

JP7652850B2 - Liquid hybrid UV/vis radiation curable resin composition for additive manufacturing - Google Patents

Liquid hybrid UV/vis radiation curable resin composition for additive manufacturing Download PDF

Info

Publication number
JP7652850B2
JP7652850B2 JP2023149521A JP2023149521A JP7652850B2 JP 7652850 B2 JP7652850 B2 JP 7652850B2 JP 2023149521 A JP2023149521 A JP 2023149521A JP 2023149521 A JP2023149521 A JP 2023149521A JP 7652850 B2 JP7652850 B2 JP 7652850B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
additive manufacturing
component
acrylate
meth
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023149521A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2024016018A (en
Inventor
タイ イオン リー,
ルーク クウィズネック,
ヨハン ヤンセン,
Original Assignee
ストラタシス,インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ストラタシス,インコーポレイテッド filed Critical ストラタシス,インコーポレイテッド
Publication of JP2024016018A publication Critical patent/JP2024016018A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7652850B2 publication Critical patent/JP7652850B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/38Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F16/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F16/12Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an ether radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F283/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
    • C08F283/10Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polymers containing more than one epoxy radical per molecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/68Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/04Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers only
    • C08G65/06Cyclic ethers having no atoms other than carbon and hydrogen outside the ring
    • C08G65/16Cyclic ethers having four or more ring atoms
    • C08G65/18Oxetanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L29/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical; Compositions of hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L29/10Homopolymers or copolymers of unsaturated ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L71/02Polyalkylene oxides
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0037Production of three-dimensional images
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0045Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/028Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/028Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
    • G03F7/029Inorganic compounds; Onium compounds; Organic compounds having hetero atoms other than oxygen, nitrogen or sulfur
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/028Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
    • G03F7/031Organic compounds not covered by group G03F7/029
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Polyethers (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

[技術分野]
本発明は、UVまたは可視スペクトル域でハイブリッド硬化性の付加造形プロセス用液状組成物に関する。
[Technical field]
The present invention relates to liquid compositions for additive manufacturing processes that are hybrid curable in the UV or visible spectral range.

[関連出願の相互参照]
本出願は、2015年6月8日出願の米国仮特許出願第62/172489号(その全体があたかも本明細書に完全に明記されたごとく本出願をもって参照により組み込まれる)に基づく優先権を主張する。
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/172,489, filed June 8, 2015, the entire contents of which are hereby incorporated by reference as if fully set forth herein.

[背景]
[001]三次元物体を製造するための付加造形プロセスは周知である。付加造形プロセスでは、物体のコンピューター支援設計(CAD)データを利用して三次元部品を構築する。この三次元部品は、液状樹脂、粉末、または他の材料から形成しうる。
[background]
[001] Additive manufacturing processes for producing three-dimensional objects are known. Additive manufacturing processes utilize computer-aided design (CAD) data of an object to build a three-dimensional part, which may be formed from liquid resin, powder, or other materials.

[002]限定されるものではないが付加造形プロセスの周知の例はステレオリソグラフィー(SL)である。ステレオリソグラフィーは、ある特定の用途でモデル、プロトタイプ、パターン、および製造部品を迅速に製造するためのプロセスである。SLでは、物体のCADデータを使用し、このデータを三次元物体の薄い断面体に変換する。データをコンピューターにロードすることにより、バットに入っている液状放射線硬化性樹脂組成物を介して断面体のパターンをトレースするレーザーを制御し、断面体に対応する樹脂の薄層を凝固させる。凝固層を樹脂で再被覆し、レーザーにより他の断面体をトレースして前の層の上で他の樹脂層を硬化させる。このプロセスを三次元物体が完成するまで1層ずつ繰り返す。初期形成時、三次元物体は一般に完全硬化されておらず、「グリーンモデル」と呼ばれる。必要なわけではないが、完成部品の機械的性質を向上させるためにグリーンモデルを後硬化に付してもよい。SLプロセスの例は、たとえば米国特許第4,575,330号明細書に記載されている。 [002] A well-known, but not limiting, example of an additive manufacturing process is stereolithography (SL). Stereolithography is a process for the rapid production of models, prototypes, patterns, and production parts for certain applications. SL uses CAD data of an object and converts it into a thin cross-section of a three-dimensional object. The data is loaded into a computer, which controls a laser that traces the pattern of the cross-section through a liquid radiation-curable resin composition contained in a vat, solidifying a thin layer of resin corresponding to the cross-section. The solidified layer is recoated with resin, and another cross-section is traced by the laser to cure another layer of resin on top of the previous layer. This process is repeated, layer by layer, until the three-dimensional object is complete. When initially formed, the three-dimensional object is generally not fully cured and is called a "green model." Although not required, the green model may be subjected to a post-cure to improve the mechanical properties of the finished part. An example of the SL process is described, for example, in U.S. Pat. No. 4,575,330.

[003]レーザーは、ステレオリソグラフィーなどの付加造形プロセスに最適な放射線源として伝統的に機能してきた。液状放射線硬化性樹脂組成物を硬化させるためのガスレーザーの使用は周知である。ステレオリソグラフィーシステムにおけるレーザーエネルギーの送達は、連続波(CW)またはQスイッチパルスでありうる。CWレーザーは連続レーザーエネルギーを提供し、高速走査プロセスで使用可能である。歴史的には、伝統的に193nm~355nmの波長範囲内にピークスペクトル出力を有するいくつかのタイプのレーザーがステレオリソグラフィーに使用されてきたが、他の波長のものも存在する。レーザーから発せられる光は単色である。すなわち、全スペクトル出力のかなりの割合が非常に狭い波長範囲内に存在する。当業界におけるレーザーベースの付加製造システムでは、355nmのピークスペクトル出力で動作するものが最も優勢になってきた。 [003] Lasers have traditionally served as the radiation source of choice for additive manufacturing processes such as stereolithography. The use of gas lasers to cure liquid radiation curable resin compositions is well known. The delivery of laser energy in stereolithography systems can be continuous wave (CW) or Q-switched pulsed. CW lasers provide continuous laser energy and can be used in fast scanning processes. Historically, several types of lasers have been used for stereolithography, traditionally with peak spectral output in the wavelength range of 193 nm to 355 nm, although other wavelengths exist. The light emitted from lasers is monochromatic; that is, a significant percentage of the total spectral output is within a very narrow wavelength range. Laser-based additive manufacturing systems in the industry have become most prevalent, operating with a peak spectral output of 355 nm.

[004]しかしながら、レーザーベースのシステム、とくに355nmまたはその近傍のピークスペクトル出力で動作するものに欠点がないわけではない。かかるレーザーベースのシステムの有意なパワー出力は、照射点で過剰な熱を発生することがあるので、樹脂に損傷を与えるおそれがある。さらに、いずれの波長のレーザーを使用しても樹脂表面上の点ごとの走査が必要であり、硬化させる断面パターンが大きいまたは複雑な場合、とりわけ時間がかかる可能性のあるプロセスが必要である。また、355nmレーザーベースのシステムは高価であり、しかも高い保守コストおよびエネルギー消費を伴う。 [004] However, laser-based systems, especially those operating with peak spectral output at or near 355 nm, are not without drawbacks. The significant power output of such laser-based systems can generate excessive heat at the point of irradiation, which can damage the resin. Furthermore, the use of lasers of any wavelength requires point-by-point scanning over the resin surface, a process that can be particularly time consuming when the cross-sectional pattern to be cured is large or intricate. Additionally, 355 nm laser-based systems are expensive and associated with high maintenance costs and energy consumption.

[005]レーザーベースのシステムに伴う欠点のいくつかを排除するために、他の付加造形システムでは化学線源として像投影技術が利用され始めている。この一例は、テレビやコンピューターモニターの製造などの他の産業で周知の技術である液晶ディスプレイ(LCD)である。限定されるものではないが他の例は、テキサス・インスツルメンツ(Texas Instruments)により開発されたものであり、ディジタルライトプロセシング(DLP(登録商標))と呼ばれる。DLPシステムは、マイクロチップにより制御されるかつそれに固定されたディジタルマイクロミラーデバイス(DMD)として知られるピクセル相当微小ミラーを用いて、入力源からの光を選択的に伝達しその光を所望の出力パターンまたはマスクで投影する。DLP技術は、LCDベースの技術に対する代替ディスプレイシステムとして像投影システムで使用するために開発された。DLPシステムに関連するとりわけ優れた像鮮明度、輝度、および均一性は、像分解能および精度が重要である付加造形に非常に役立つ。なぜなら、硬化させて生成される三次元物体の境界が投影された光の境界により最終的に規定されるからである。さらに、LCDやDLPなどの像投影システムは、断面層全体の露光および硬化を同時に行えるという点で理論速度上の利点を提供する。さらに、その点で、レーザーベースのシステムにおける所要の硬化時間は走査される断面体の複雑性に正比例するが、像投影システムは断面体非依存性であると言われる。つまり、所与の層の露光時間はいずれの所与の層の形状複雑性が増加しても変化しない。このため、付加造形により生成される部品が複雑かつ詳細なジオメトリーを有する場合にとくに好適である。 [005] To eliminate some of the drawbacks associated with laser-based systems, other additive manufacturing systems have begun to utilize image projection technology as the source of actinic radiation. One example of this is liquid crystal display (LCD), a technology well known in other industries such as the manufacture of televisions and computer monitors. Another, but not limiting, example is that developed by Texas Instruments and called Digital Light Processing (DLP®). DLP systems use pixel-equivalent micromirrors known as digital micromirror devices (DMDs) controlled by and affixed to microchips to selectively transmit light from an input source and project that light in a desired output pattern or mask. DLP technology was developed for use in image projection systems as an alternative display system to LCD-based technology. The exceptional image sharpness, brightness, and uniformity associated with DLP systems are extremely useful in additive manufacturing where image resolution and precision are critical, since the boundaries of the three-dimensional object that is cured and produced are ultimately defined by the boundaries of the projected light. Additionally, image projection systems such as LCDs and DLPs offer a theoretical speed advantage in that an entire cross-sectional layer can be exposed and cured simultaneously. Furthermore, in that respect, while the curing time required in laser-based systems is directly proportional to the complexity of the cross-section being scanned, image projection systems are said to be cross-section independent, i.e., the exposure time for a given layer does not change as the shape complexity of any given layer increases. This makes them particularly suitable for parts produced by additive manufacturing that have complex and detailed geometries.

[006]DLPおよびLCDは光自体を生成する代替法ではなく、既存の光源から発せられた光を処理してより望ましいパターンにする方法を提供する。それゆえ、結合入力光源も依然として必要とされる。像投影システムへの光入力は伝統的なランプさらにはレーザーをはじめとする任意の光源から行いうるが、より一般的には入力光は1つ以上の発光ダイオード(LED)からコリメートされる。 [006] DLPs and LCDs are not alternatives to generating light themselves, but rather provide a way to process light emitted from existing light sources into a more desirable pattern. Therefore, a combined input light source is still needed. The light input to an image projection system can come from any source, including traditional lamps and even lasers, but more commonly the input light is collimated from one or more light emitting diodes (LEDs).

[007]LEDは、電界発光現象を利用して光を発生する半導体デバイスである。現在、付加造形システム用LED光源は一般に300~475nmの波長で発光し、365nm、375nm、395nm、401nm、405nm、および420nmが通常のピークスペクトル出力である。LED光源のより詳細な考察については、教科書「発光ダイオード(Light-Emitting Diodes)」、E.Fred Schubert著、第2版、(著作権)E.Fred Schubert 2006年、ケンブリッジ大学出版局(Cambridge University Press)刊を参照されたい。LEDは、他の光源よりも長い持続時間にわたりピーク効率近傍で理論的に動作するという利点を提供する。さらに、典型的にはよりエネルギー効率が高くかつ維持費が安いので、レーザーベースの光学システムよりも初期コストおよび継続所有コストが削減される。 [007] LEDs are semiconductor devices that utilize the phenomenon of electroluminescence to generate light. Currently, LED light sources for additive manufacturing systems generally emit at wavelengths between 300 and 475 nm, with typical peak spectral outputs at 365 nm, 375 nm, 395 nm, 401 nm, 405 nm, and 420 nm. For a more detailed discussion of LED light sources, see the textbook "Light-Emitting Diodes," by E. Fred Schubert, 2nd Edition, © E. Fred Schubert 2006, Cambridge University Press. LEDs offer the advantage of theoretically operating near their peak efficiency for longer durations than other light sources. Additionally, they are typically more energy efficient and less expensive to maintain, thus reducing initial and ongoing costs of ownership over laser-based optical systems.

[008]したがって、種々の付加造形システムでは、限定されるものではないが次の光学構成例、すなわち、(1)レーザーのみ、(2)レーザー/DLP、(3)LEDのみ、(4)LED/DLP、または(5)LED/LCDの1つが利用される。DLP技術を利用しないシステムでも、光を液状樹脂上に選択的に方向付けるために他のコリメート用またはフォーカス用のレンズ/ミラーを組み込みうる。 [008] Thus, various additive manufacturing systems utilize one of the following non-limiting example optical configurations: (1) laser only, (2) laser/DLP, (3) LED only, (4) LED/DLP, or (5) LED/LCD. Systems that do not utilize DLP technology may also incorporate other collimating or focusing lenses/mirrors to selectively direct light onto the liquid resin.

[009]最近、光学構成のいかんにかかわらずより新しい付加造形システムでは、伝統的な355nmの出力よりも長い波長の放射線を放出する光源が頻繁に利用され始めている。他のシステムでは、単色光源に変えてより広いスペクトル出力分布を有する光を発する光源を選ぶ方向にシフトしている。それゆえ、レーザー/DLP、LED、LED/DLP、またはLED/LCDをベースとする光学構成が組み込まれた、このようなより新しいシステムは、より長い波長のピークスペクトル出力でかつこれまで一般的であったよりも広いスペクトル分布で動作し始めている。そこで利用される波長は355nmに変えて可視スペクトルの方向にシフトしており、可視範囲内にピークスペクトル出力を有するものさえもある。かかるより長い波長(すなわち375nm~500nm)は従来から「UV/vis」と呼ばれている。 [009] Recently, newer additive manufacturing systems, regardless of optical configuration, have begun to frequently utilize light sources that emit radiation at wavelengths longer than the traditional 355 nm output. Other systems have shifted away from monochromatic light sources in favor of light sources that emit light with a broader spectral power distribution. Thus, such newer systems incorporating laser/DLP, LED, LED/DLP, or LED/LCD based optical configurations have begun to operate with peak spectral outputs at longer wavelengths and with broader spectral distributions than was previously common. The wavelengths utilized therein have shifted away from 355 nm toward the visible spectrum, with some even having peak spectral outputs within the visible range. Such longer wavelengths (i.e., 375 nm to 500 nm) are traditionally referred to as "UV/vis".

[010]UV/vis領域における光学品の使用が現在増加傾向にあることに関して通常挙げられるいくつかの理由は、限定されるものではないが、(1)UV/vis範囲で動作する光源のコスト(初期コストおよび維持コストの両方)が削減されること、さらには(2)より深くUV領域に入り込んで発光する光源よりもUV/vis光源の方が低エネルギーの放射線を放出しかつ他のすべてが等しければヒト組織にそれほど損傷を与えないという事実である。このため、より深くUV領域に入り込んで動作するものよりも偶発的露光時にそれほど害を及ぼさない。消費者、「生産消費者」、および産業市場分野において付加製造の人気が高まり続けているので、液状フォトポリマーを硬化させるためのより低コストのそれほど危険でない化学線源を利用する付加造形システムの必要性はますます重要になるであろう。 [010] Some of the reasons typically cited for the current trend towards increased use of optics in the UV/vis region include, but are not limited to, (1) the reduced cost (both initial and maintenance costs) of light sources operating in the UV/vis range, as well as (2) the fact that UV/vis light sources emit lower energy radiation and, all else being equal, are less damaging to human tissue than sources that operate deeper into the UV region. Thus, they are less harmful in the event of accidental exposure than those that operate deeper in the UV region. As additive manufacturing continues to grow in popularity in consumer, "production consumer," and industrial market segments, the need for additive modeling systems that utilize lower cost, less hazardous sources of actinic radiation to cure liquid photopolymers will become increasingly important.

[011]しかしながら、UV/vis光源/光学システムの利用により得られる利益には、顕著なトレードオフがないわけではない。これまでのところ、最大の欠点は、UV/vis光学素子を利用するシステムに好適なフォトポリマーの開発に伴う困難が比較的大きいことである。この主な理由の1つとして、より長い波長の光ほどエネルギーが低いという自然現象のほかに、商用光源の強度が典型的にはピークスペクトル出力の波長の増加に伴って減少することも挙げられる。それゆえ、伝統的な355nmレーザーベースの光システムは樹脂表面に1500W/cmの照射量を与えうるが、約400nmで動作する商用システムは、概略でその値の約1/1000にすぎない照射量を樹脂表面に与えることが知られている。実際に、既存の365nmまたは405nmのDLPベースの商用付加造形システムでUV/vis光学素子により与えられる樹脂表面への照射量は、いくつかのより経済的なデスクトップユニットでは0.1W/cmさらには0.0002W/cm程度に低いこともある。こうした比較的低減された放射線エネルギー/強度であることから、露光時間が法外に長くならない限りかかるUV/vis光学素子により放射線硬化性樹脂の光重合反応を行うことがより困難になる。このためひいては部品構築時間が有意に増加し、その結果、フォトマスクディスプレイシステムの理論速度上の利点はなくなる。さらに、かかるより長いUV/vis波長で光重合を促進するための光開始系とくにカチオン光開始系では、市場に存在するものはより少数である。 [011] However, the benefits gained from the use of UV/vis light source/optical systems are not without significant trade-offs. The biggest drawback so far has been the relatively large difficulty associated with developing photopolymers suitable for systems utilizing UV/vis optics. One of the main reasons for this is the natural phenomenon that longer wavelength light has lower energy, as well as the fact that the intensity of commercial light sources typically decreases with increasing wavelength of peak spectral output. Thus, while a traditional 355 nm laser-based light system may deliver an irradiance of 1500 W/ cm2 to a resin surface, commercial systems operating at about 400 nm are known to deliver an irradiance of roughly only about 1/1000 of that value to a resin surface. In fact, the irradiance delivered to a resin surface by UV/vis optics in existing 365 nm or 405 nm DLP-based commercial additive manufacturing systems can be as low as 0.1 W/ cm2 or even 0.0002 W/ cm2 in some of the more economical desktop units. This relatively reduced radiation energy/intensity makes it more difficult to photopolymerize radiation curable resins with such UV/vis optics unless the exposure time is prohibitively long. This in turn significantly increases part build times, thereby negating the theoretical speed advantage of photomask display systems. Furthermore, there are fewer photoinitiation systems on the market to promote photopolymerization at such longer UV/vis wavelengths, especially cationic photoinitiation systems.

[012]以上に挙げた課題があるため、355nmレーザーベースのシステムなどのより深くUV領域に入り込んで動作するシステムではさまざまな選択肢が利用可能であるのに対して、UV/vis領域で動作する現代の光学システムでは利用可能なフォトポリマーの数は限られている。 [012] Due to the challenges outlined above, there are a limited number of photopolymers available for modern optical systems operating in the UV/vis region, compared to the many options available for systems operating deeper into the UV region, such as 355 nm laser-based systems.

[013] UV/vis光学素子を利用するシステム用のラジカル重合性樹脂が存在することが知られている。かかる樹脂は、一般に、ラジカル発生用のフリーラジカル光開始剤と共に1種以上の(メタ)アクリレート化合物(または他のフリーラジカル重合性有機化合物)からなる。米国特許第5,418,112号明細書にはかかるラジカル硬化性システムの1つが記載されている。ラジカル重合性樹脂はUV/vis光学素子により与えられる比較的より低いエネルギーおよびより低い強度の下でさえも容易に硬化するであろうが、すべての付加造形用途に好適であるとは限らない。第1に、付加造形プロセスに好適であると考えられる(メタ)アクリレート系樹脂は、多くの最終用途に組み込むには機械的性質が不十分な硬化部品を伝統的に製造してきた。したがって、典型的には非プロトタイピング用途に十分なロバスト性を有していない部品が製造される。また、かかる樹脂は、硬化時の収縮差による残留歪みが原因で、典型的には反ったまたは形の悪い部品が製造されるなどの変形の問題を呈する。かかる問題は、より大きいプラットフォームの付加造形機では深刻化する。この場合、硬化物体が大きくなるにつれて、累積収縮差の影響により部品の反りまたは形の悪さが増幅される。こうした変形の問題は、固体三次元部品を生成するCADファイルを変更することにより既知の収縮率を補償するソフトウェアを介して部分的に是正可能である。しかしながら、ソフトウェア補正は、入り組んだ複雑な形状を有するまたは長距離にわたり厳密な寸法公差を必要とする部品の変形を完全に補償するには不十分である。 [013] It is known that radically polymerizable resins exist for systems utilizing UV/vis optics. Such resins generally consist of one or more (meth)acrylate compounds (or other free radically polymerizable organic compounds) along with a free radical photoinitiator for radical generation. One such radically curable system is described in U.S. Pat. No. 5,418,112. Although radically polymerizable resins will cure easily even under the relatively lower energy and intensity provided by UV/vis optics, they are not suitable for all additive manufacturing applications. First, (meth)acrylate-based resins that are considered suitable for additive manufacturing processes have traditionally produced cured parts with insufficient mechanical properties for incorporation into many end uses. Thus, parts are typically produced that are not robust enough for non-prototyping applications. Also, such resins exhibit deformation issues, such as residual strain due to shrinkage differences upon curing, typically producing warped or misshapen parts. Such issues are exacerbated with larger platform additive manufacturing machines. In this case, as the cured object grows, the effects of cumulative shrinkage differences amplify part warpage or misshapenness. These distortion problems can be partially corrected through software that compensates for known shrinkage rates by modifying the CAD files that generate the solid three-dimensional part. However, software corrections are insufficient to fully compensate for distortion in parts with intricate, complex shapes or that require tight dimensional tolerances over long distances.

[014]付加造形システムに使用するのに好適な他の周知のタイプの樹脂は、「ハイブリッド」硬化性樹脂、すなわち、(1)エポキシ、オキセタン、または他のタイプのカチオン重合性化合物と、(2)1種以上のカチオン光開始剤と、(3)アクリレート樹脂または他のタイプのフリーラジカル重合性化合物と、(4)1種以上のフリーラジカル光開始剤と、を含むものである。かかるハイブリッド硬化性システムの例は、たとえば米国特許第5,434,196号明細書に記載されている。かかる樹脂は、オールアクリレート系樹脂と比べて優れた機械的性質を有して付加造形プロセスにより製造される硬化部品をもたらすことが以前から知られている。さらに、ハイブリッド硬化性システムは、長きにわたりオールアクリレートシステムの悩みの種であった収縮差問題の影響をそれほど受けないという点でオールアクリレートシステムよりも優れている。 [014] Other well-known types of resins suitable for use in additive manufacturing systems are "hybrid" curable resins, i.e., those that include (1) an epoxy, oxetane, or other type of cationically polymerizable compound, (2) one or more cationic photoinitiators, (3) an acrylate resin or other type of free radically polymerizable compound, and (4) one or more free radical photoinitiators. Examples of such hybrid curable systems are described, for example, in U.S. Pat. No. 5,434,196. Such resins have long been known to result in cured parts produced by additive manufacturing processes with superior mechanical properties compared to all-acrylate based resins. In addition, hybrid curable systems are superior to all-acrylate systems in that they are less susceptible to the differential shrinkage problems that have long plagued all-acrylate systems.

[015]しかしながら、カチオン重合の開環プロセスは一般により低速で行われかつフリーラジカル重合よりも多くの活性化エネルギーを必要とするので、付加造形用途のかかる配合物の適正な硬化または三次元物体の満足すべき「構築」を保障することは本質的により困難である。また、ハイブリッド硬化性樹脂が化学線を受けた後に硬化が少なくとも部分的に行われたとしても、それから製造されるグリーンモデルは、たとえば弾性率または破壊強度により測定したとき、多くの付加製造用途で使用するには不十分な機械的強度(または「グリーン強度」)を有する。かかる問題は、より低いエネルギーおよび強度の放射線を放出するUV/vis光学素子では従来のシステムよりもかなり深刻化する。 [015] However, because the ring-opening process of cationic polymerization generally occurs slower and requires more activation energy than free radical polymerization, it is inherently more difficult to ensure proper curing of such formulations for additive manufacturing applications or satisfactory "building" of three-dimensional objects. Also, even if hybrid curable resins are at least partially cured after exposure to actinic radiation, green models produced therefrom have insufficient mechanical strength (or "green strength") for use in many additive manufacturing applications, as measured, for example, by elastic modulus or fracture strength. Such problems are significantly exacerbated with UV/vis optics emitting lower energy and intensity radiation than with conventional systems.

[016]カチオン重合には制約があるため、UV/vis光学素子を利用するより現代的な付加造形システムで使用するのに商業的に好適な既知の付加造形用ハイブリッド液状放射線硬化性樹脂はこれまで存在しない。さらに、UV/vis光学素子を利用する付加造形システムに好適であるうえに(1)十分な高速硬化性と(2)硬化される三次元部品への十分な機械的強度および耐収縮変形性の付与可能性との両方を同時に有する付加造形用液状放射線硬化性樹脂(ハイブリッド硬化性のものなど)は存在しない。 [016] Due to limitations of cationic polymerization, there are no known hybrid liquid radiation-curable resins for additive manufacturing that are commercially suitable for use in more modern additive manufacturing systems that utilize UV/vis optics. Furthermore, there are no known liquid radiation-curable resins for additive manufacturing (e.g., hybrid curable ones) that are suitable for additive manufacturing systems that utilize UV/vis optics and that simultaneously have both (1) a sufficiently fast curing rate and (2) the ability to impart sufficient mechanical strength and shrinkage deformation resistance to the cured three-dimensional part.

[017]以上のことから、伝統的なレーザーベースの355nmシステム用として設計された既存のハイブリッド硬化性材料に少なくとも匹敵する機械的性質を有する三次元部品を製造可能なUV/vis光学素子を利用する付加造形システムに使用するのに好適なハイブリッド硬化性液状放射線樹脂組成物を提供するというこれまで満たされてない必要性が存在することは明らかである。 [017] From the above, it is apparent that a heretofore unmet need exists to provide a hybrid curable liquid radiation resin composition suitable for use in additive manufacturing systems utilizing UV/vis optics that can produce three-dimensional parts having mechanical properties at least comparable to existing hybrid curable materials designed for traditional laser-based 355 nm systems.

[簡単な概要]
[018]本発明の第1の態様は、カチオン重合を行う環式脂肪族エポキシ成分をさらに含有するカチオン硬化性構成要素と、フリーラジカル重合を行う少なくとも1種のフリーラジカル硬化性構成要素と、カチオン光開始剤と、フリーラジカル光開始剤と、を含み、400nmにピークスペクトル出力を有する放射線を放出するUV/vis光学素子および少なくとも10秒間で少なくとも2mW/cmの液状UV/vis線硬化性組成物表面への照射量で液状UV/vis線硬化性組成物を露光した後、環式脂肪族エポキシ成分が約70秒以下のT95値と少なくとも約20%のプラトー転化率とを達成する、付加造形用液状UV/vis線硬化性組成物である。
[Brief Overview]
[018] A first aspect of the invention is a liquid UV/vis radiation curable composition for additive manufacturing comprising a cationically curable component further comprising a cycloaliphatic epoxy component that undergoes cationic polymerization, at least one free radically curable component that undergoes free radical polymerization, a cationic photoinitiator, and a free radical photoinitiator, wherein after exposing the liquid UV/vis radiation curable composition to UV/vis optics emitting radiation having a peak spectral output at 400 nm and a dose to a surface of the liquid UV/vis radiation curable composition of at least 2 mW/ cm2 for at least 10 seconds, the cycloaliphatic epoxy component achieves a T95 value of about 70 seconds or less and a plateau conversion of at least about 20%.

[019]本発明の第1の態様は、カチオン重合を行うカチオン硬化性構成要素であって、環式脂肪族エポキシ成分とオキセタン成分とをさらに含むカチオン硬化性構成要素と、フリーラジカル重合を行うフリーラジカル硬化性構成要素と、カチオン光開始剤とビニルエーテル希釈剤モノマーとフリーラジカル光開始剤とをさらに含む光開始パッケージと、を含み、400nmにピークスペクトル出力を有する放射線を放出するUV/vis光学素子でかつ10秒間にわたる2mW/cmの液状UV/vis線硬化性組成物表面への照射量で液状UV/vis線硬化性組成物を露光した時、環式脂肪族エポキシ成分が、次の性質、すなわち、(i)約70秒以下、より好ましくは約55秒以下、より好ましくは約53秒以下、より好ましくは約50秒以下のT95値と、(ii)少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約30%、より好ましくは少なくとも約36%、より好ましくは少なくとも約43%のプラトー転化率と、を達成し、かつオキセタン成分が、次の性質、すなわち、(i)約50秒以下、より好ましくは約42秒未満、より好ましくは約34秒未満、より好ましくは約23秒未満のT95値と、(ii)少なくとも約29%、より好ましくは少なくとも約34%、より好ましくは少なくとも約50%、より好ましくは少なくとも約59%のプラトー転化率と、を達成する、付加造形用液状UV/vis線硬化性組成物である。 [019] A first aspect of the present invention is a method for producing a liquid UV/vis radiation curable composition comprising: a cationically curable component that undergoes cationic polymerization, the cationically curable component further comprising a cycloaliphatic epoxy component and an oxetane component; a free radically curable component that undergoes free radical polymerization; and a photoinitiator package further comprising a cationic photoinitiator, a vinyl ether diluent monomer, and a free radical photoinitiator, wherein when the liquid UV/vis radiation curable composition is exposed to UV/vis optics emitting radiation having a peak spectral output at 400 nm and at a dose of 2 mW/ cm2 on the surface of the liquid UV/vis radiation curable composition for 10 seconds, the cycloaliphatic epoxy component exhibits the following properties: (i) a T of about 70 seconds or less, more preferably about 55 seconds or less, more preferably about 53 seconds or less, more preferably about 50 seconds or less. and (ii) a plateau conversion of at least about 20 %, more preferably at least about 30%, more preferably at least about 36%, more preferably at least about 43%, and the oxetane component achieves the following properties: (i) a T 95 value of about 50 seconds or less, more preferably less than about 42 seconds, more preferably less than about 34 seconds, more preferably less than about 23 seconds; and (ii) a plateau conversion of at least about 29%, more preferably at least about 34%, more preferably at least about 50%, more preferably at least about 59%.

[020]本発明の第2の態様は、(a)カチオン重合性成分と、(b)ヨードニウム塩カチオン光開始剤と、(c)成分(b)を光増感するための光増感剤と、(d)成分(b)を還元するための還元剤と、(e)フリーラジカル重合性成分と、任意選択的に(f)フリーラジカル光開始剤と、を含み、20mJ/cmの線量を与えるかつピークスペクトル強度で約375nm~約500nm、より好ましくは約380nm~約450nm、より好ましくは約390nm~約425nm、より好ましくは約395nm~約410nmの放射線を放出するUV/vis光学素子により硬化可能である、付加造形用液状放射線硬化性組成物である。 [020] A second aspect of the present invention is a liquid radiation curable composition for additive manufacturing comprising: (a) a cationically polymerizable component; (b) an iodonium salt cationic photoinitiator; (c) a photosensitizer for photosensitizing component (b); (d) a reducing agent for reducing component (b); (e) a free radically polymerizable component; and optionally (f) a free radical photoinitiator; and the composition is curable with UV/vis optics providing a dose of 20 mJ/ cm2 and emitting radiation with a peak spectral intensity between about 375 nm and about 500 nm, more preferably between about 380 nm and about 450 nm, more preferably between about 390 nm and about 425 nm, more preferably between about 395 nm and about 410 nm.

[021]本発明の第2の態様は、カチオン重合性成分と、ヨードニウム塩カチオン光開始剤と、ヨードニウム塩カチオン光開始剤を光増感するための光増感剤と、ヨードニウム塩カチオン光開始剤を還元するための第1の還元剤と、フリーラジカル重合性成分と、任意選択的にフリーラジカル光開始剤と、ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する、ヨードニウム塩カチオン光開始剤を還元するための第2の還元剤と、を含み、20mJ/cmの線量を与えるかつピークスペクトル強度で約375nm~約500nm、より好ましくは約380nm~約450nm、より好ましくは約390nm~約425nm、より好ましくは約395nm~約410nmの放射線を放出するUV/vis光学素子により硬化可能である、付加造形用液状放射線硬化性組成物である。 [021] A second aspect of the invention is a liquid radiation curable composition for additive manufacturing comprising a cationically polymerizable component, an iodonium salt cationic photoinitiator, a photosensitizer for photosensitizing the iodonium salt cationic photoinitiator, a first reducing agent for reducing the iodonium salt cationic photoinitiator, a free radically polymerizable component, optionally a free radical photoinitiator, and a second reducing agent for reducing the iodonium salt cationic photoinitiator having an electron donating substituent attached to a vinyl group, the composition being curable with UV/vis optics providing a dose of 20 mJ/ cm2 and emitting radiation with a peak spectral intensity of about 375 nm to about 500 nm, more preferably about 380 nm to about 450 nm, more preferably about 390 nm to about 425 nm, more preferably about 395 nm to about 410 nm.

[022]本発明の第3の態様は、環式脂肪族エポキシドとオキセタンとをさらに含む約30wt.%~約80wt.%の少なくとも1種のカチオン重合性成分と、400nmで0.01未満の吸光度を有する約1wt.%~約8wt.%のスルホニウム塩カチオン光開始剤と、以下の式(V):

Figure 0007652850000001

(式中、RはC~C20脂肪族鎖を含有する)
で示される約0.5wt.%~約3wt.%の化合物と、フリーラジカル重合性成分と、ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドフリーラジカル光開始剤と、を含み、20mJ/cmの線量を与えるかつピークスペクトル強度で約375nm~約500nm、より好ましくは約380nm~約450nm、より好ましくは約390nm~約425nmの放射線を放出するUV/vis光学素子により硬化可能である、付加造形用液状放射線硬化性組成物である。 [022] A third aspect of the present invention is a polymerizable composition comprising about 30 wt. % to about 80 wt. % of at least one cationically polymerizable component further comprising a cycloaliphatic epoxide and an oxetane, about 1 wt. % to about 8 wt. % of a sulfonium salt cationic photoinitiator having an absorbance of less than 0.01 at 400 nm, and a compound represented by the following formula (V):
Figure 0007652850000001

where R contains a C1 - C20 aliphatic chain.
% of a compound represented by the formula:

[023]本発明の第4の態様は、UV/vis光学素子を利用する付加造形システムにより三次元物品を形成する方法であって、(1)本発明の第1、第2、または第3の態様のいずれかの付加造形用液状放射線硬化性組成物を提供する工程と、(2)液状放射線硬化性樹脂の第1の液状層を設ける工程と、(3)UV/vis光学構成を用いて第1の液状層を化学線で像様に露光して像形成断面体を形成することにより第1の硬化層を形成する工程と、(4)第1の硬化層に接触した状態で液状放射線硬化性樹脂の新しい層を形成する工程と、(5)前記新しい層を化学線で像様に露光して追加の像形成断面体を形成する工程と、(6)三次元物品を構築するために工程(4)および(5)を十分な回数繰り返す工程と、を含み、UV/vis光学素子がピークスペクトル強度で約375nm~約500nm、より好ましくは約380nm~約450nm、より好ましくは約395nm~約410nmの放射線を放出する、方法である。 [023] A fourth aspect of the present invention is a method for forming a three-dimensional article by an additive manufacturing system utilizing UV/vis optics, comprising the steps of: (1) providing a liquid radiation curable composition for additive manufacturing of any of the first, second, or third aspects of the present invention; (2) providing a first liquid layer of a liquid radiation curable resin; (3) forming a first cured layer by imagewise exposing the first liquid layer to actinic radiation using a UV/vis optical configuration to form an imaged cross-section; and (4) forming a first cured layer. (5) forming a new layer of liquid radiation curable resin in contact with the cured layer; (6) imagewise exposing the new layer to actinic radiation to form an additional imaged cross-section; and (7) repeating steps (4) and (5) a sufficient number of times to build a three-dimensional article, wherein the UV/vis optics emit radiation with a peak spectral intensity between about 375 nm and about 500 nm, more preferably between about 380 nm and about 450 nm, and more preferably between about 395 nm and about 410 nm.

[024]本発明の第5の態様は、本発明の第1、第2、または第3の態様のいずれかの液状放射線硬化性組成物を用いて本発明の第4の態様に係るプロセスにより形成される三次元部品である。 [024] A fifth aspect of the present invention is a three-dimensional part formed by the process according to the fourth aspect of the present invention using the liquid radiation curable composition of any of the first, second or third aspects of the present invention.

図1は、365nmのピークスペクトル強度で動作する付加造形機に好適であるように設計された市販の付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物Plastcure ABS3650の環式脂肪族エポキシドのRT-FTIR(365nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 1 is a plot showing RT-FTIR (under 365 nm cure conditions) conversion of cycloaliphatic epoxide in Plastcure ABS3650, a commercially available liquid hybrid radiation curable composition for additive manufacturing designed to be suitable for additive manufacturing machines operating at a peak spectral intensity of 365 nm. 図2は、Plastcure ABS3650のオキセタンのRT-FTIR(365nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 2 is a plot showing RT-FTIR (under 365 nm cure conditions) conversion of oxetanes in Plastcure ABS3650. 図3は、400nmの波長に有用であるとされる光開始剤を使用する光開始パッケージを利用して付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物の環式脂肪族エポキシドのRT-FTIR(400nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 3 is a plot showing RT-FTIR (under 400 nm cure conditions) conversion of cycloaliphatic epoxides in liquid hybrid radiation curable compositions for additive manufacturing utilizing a photoinitiator package that uses photoinitiators purported to be useful at 400 nm wavelength. 図4は、400nmの波長に有用であるとされる光開始剤を使用する光開始パッケージを利用して付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物のオキセタンのRT-FTIR(400nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 4 is a plot showing RT-FTIR (under 400 nm cure conditions) conversion of oxetanes in a liquid hybrid radiation curable composition for additive manufacturing utilizing a photoinitiator package that uses photoinitiators purported to be useful at 400 nm wavelength. 図5は、365nmのピークスペクトル強度で動作する付加造形機に好適であるように設計された光開始パッケージを利用して付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物の環式脂肪族エポキシドのRT-FTIR(365nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 5 is a plot showing RT-FTIR (under 365 nm cure conditions) conversion of cycloaliphatic epoxides in liquid hybrid radiation curable compositions for additive manufacturing utilizing a photoinitiation package designed to be suitable for additive manufacturing machines operating at a peak spectral intensity of 365 nm. 図6は、365nmのピークスペクトル強度で動作する付加造形機に好適であるように設計された光開始パッケージを利用して付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物のオキセタンのRT-FTIR(365nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 6 is a plot showing RT-FTIR (under 365 nm cure conditions) conversion of oxetanes in a liquid hybrid radiation curable composition for additive manufacturing utilizing a photoinitiation package designed to be suitable for additive manufacturing machines operating at a peak spectral intensity of 365 nm. 図7は、本発明に係る付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物の環式脂肪族エポキシドのRT-FTIR(400nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 7 is a plot showing RT-FTIR (under 400 nm cure conditions) conversion of cycloaliphatic epoxide in a liquid hybrid radiation curable composition for additive manufacturing according to the present invention. 図8は、本発明に係る付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物のオキセタンのRT-FTIR(400nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 8 is a plot showing RT-FTIR (under 400 nm cure conditions) conversion of oxetanes in a liquid hybrid radiation curable composition for additive manufacturing according to the present invention. 図9は、本発明に係る付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物の環式脂肪族エポキシドのRT-FTIR(400nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 9 is a plot showing RT-FTIR (under 400 nm cure conditions) conversion of cycloaliphatic epoxide in a liquid hybrid radiation curable composition for additive manufacturing according to the present invention. 図10は、本発明に係る付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物のオキセタンのRT-FTIR(400nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 10 is a plot showing RT-FTIR (under 400 nm cure conditions) conversion of oxetanes in a liquid hybrid radiation curable composition for additive manufacturing according to the present invention. 図11は、本発明に係る付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物の環式脂肪族エポキシドのRT-FTIR(400nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 11 is a plot showing RT-FTIR (under 400 nm cure conditions) conversion of cycloaliphatic epoxide in a liquid hybrid radiation curable composition for additive manufacturing according to the present invention. 図12は、本発明に係る付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物のオキセタンのRT-FTIR(400nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 12 is a plot showing RT-FTIR (under 400 nm cure conditions) conversion of oxetanes in a liquid hybrid radiation curable composition for additive manufacturing according to the present invention. 図13は、本発明に係る付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物の環式脂肪族エポキシドのRT-FTIR(400nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 13 is a plot showing RT-FTIR (under 400 nm cure conditions) conversion of cycloaliphatic epoxide in a liquid hybrid radiation curable composition for additive manufacturing according to the present invention. 図14は、本発明に係る付加造形用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物のオキセタンのRT-FTIR(400nm硬化条件下)転化率を示すプロットである。FIG. 14 is a plot showing RT-FTIR (under 400 nm cure conditions) conversion of oxetanes in a liquid hybrid radiation curable composition for additive manufacturing according to the present invention.

[詳細な説明]
[033]本文書全体を通じて、「UV/vis」は、375ナノメートル(nm)~500ナノメートル(nm)の電磁スペクトル領域として定義される。
Detailed Description
[033] Throughout this document, "UV/vis" is defined as the region of the electromagnetic spectrum from 375 nanometers (nm) to 500 nanometers (nm).

[034]したがって、本文書全体を通じて、「UV/vis光学素子」は、375nm~500nmのピークスペクトル強度で動作する化学線の発生および方向付け/表示を行う任意の電気システム、機械システム、または電気機械システムとして定義される。限定されるものではないがUV/vis光学素子の具体例としては、レーザー、LED、DLPディスプレイシステムに結合された1つ以上のLED、LCDディスプレイシステムに結合された1つ以上のLED、DLPディスプレイシステムに結合されたレーザー、およびLCDディスプレイシステムに結合されたレーザーが挙げられる。 [034] Thus, throughout this document, "UV/vis optics" is defined as any electrical, mechanical, or electromechanical system that generates and directs/displays actinic radiation operating with a peak spectral intensity between 375 nm and 500 nm. Non-limiting examples of UV/vis optics include lasers, LEDs, one or more LEDs coupled to a DLP display system, one or more LEDs coupled to an LCD display system, a laser coupled to a DLP display system, and a laser coupled to an LCD display system.

[035]本発明の第1の実施形態は、
カチオン重合を行うカチオン硬化性構成要素であって、環式脂肪族エポキシ成分とオキセタン成分とをさらに含むカチオン硬化性構成要素と、
フリーラジカル重合を行うフリーラジカル硬化性構成要素と、
以下のもの、すなわち、
カチオン光開始剤と、
ビニルエーテル希釈剤モノマーと、
フリーラジカル光開始剤と、
をさらに含む光開始パッケージと、
を含み、
400nmにピークスペクトル出力を有する放射線を放出するUV/vis光学素子でかつ10秒間にわたる2mW/cmの液状UV/vis線硬化性組成物表面への照射量で液状UV/vis線硬化性組成物を露光した時、
環式脂肪族エポキシ成分が、以下の性質、すなわち、
i.約70秒以下、より好ましくは約55秒以下、より好ましくは約53秒以下、より好ましくは約50秒以下のT95値と、
ii.少なくとも約20%、より好ましくは少なくとも約30%、より好ましくは少なくとも約36%、より好ましくは少なくとも約43%のプラトー転化率と、
を達成し、かつ
オキセタン成分が、以下の性質、すなわち、
i.約50秒以下、より好ましくは約42秒未満、より好ましくは約34秒未満、より好ましくは約23秒未満のT95値と、
ii.少なくとも約29%、より好ましくは少なくとも約34%、より好ましくは少なくとも約50%、より好ましくは少なくとも約59%のプラトー転化率と、
を達成する、
付加造形用液状UV/vis線硬化性組成物である。
[035] A first embodiment of the present invention comprises:
a cationically curable component that undergoes cationic polymerization, the cationically curable component further comprising a cycloaliphatic epoxy component and an oxetane component;
a free radically curable component that undergoes free radical polymerization;
The following:
a cationic photoinitiator;
a vinyl ether diluent monomer;
a free radical photoinitiator;
a light initiation package further comprising:
Including,
When the liquid UV/vis radiation curable composition is exposed to UV/vis optics emitting radiation having a peak spectral output at 400 nm and a dose of 2 mW/ cm2 applied to the surface of the liquid UV/vis radiation curable composition for 10 seconds,
The cycloaliphatic epoxy component has the following properties:
i. a T95 value of about 70 seconds or less, more preferably about 55 seconds or less, more preferably about 53 seconds or less, more preferably about 50 seconds or less;
ii. a plateau conversion of at least about 20%, more preferably at least about 30%, more preferably at least about 36%, more preferably at least about 43%;
and the oxetane moiety has the following properties:
i. a T95 value of about 50 seconds or less, more preferably less than about 42 seconds, more preferably less than about 34 seconds, more preferably less than about 23 seconds;
ii. a plateau conversion of at least about 29%, more preferably at least about 34%, more preferably at least about 50%, more preferably at least about 59%;
To achieve
A liquid UV/vis radiation curable composition for additive manufacturing.

[カチオン硬化性構成要素]
[036]一実施形態によれば、本発明の付加造形用液状放射線硬化性樹脂は、カチオンによりまたは酸発生剤の存在下で開始される重合を行う成分である少なくとも1種のカチオン重合性成分を含む。カチオン重合性成分は、モノマー、オリゴマー、および/またはポリマーでありうるとともに、脂肪族部分、芳香族部分、環式脂肪族部分、アリール脂肪族部分、ヘテロ環式部分、およびそれらの任意の組合せを含有しうる。好ましくは、カチオン重合性成分は、少なくとも1種の環式脂肪族化合物を含む。好適な環状エーテル化合物は、側基としてまたは脂環式もしくはヘテロ環式の環系の一部を形成する基として環状エーテル基を含みうる。
Cationically Curable Component
[036] According to one embodiment, the radiation curable liquid resin for additive manufacturing of the present invention comprises at least one cationically polymerizable component, which is a component that undergoes cationically or in the presence of an acid generator initiated polymerization. The cationically polymerizable component may be a monomer, oligomer, and/or polymer and may contain aliphatic, aromatic, cycloaliphatic, arylaliphatic, heterocyclic moieties, and any combination thereof. Preferably, the cationically polymerizable component comprises at least one cycloaliphatic compound. Suitable cyclic ether compounds may contain cyclic ether groups as side groups or as groups forming part of an alicyclic or heterocyclic ring system.

[037]カチオン重合性成分は、環状エーテル化合物、環状アセタール化合物、環状チオエーテル化合物、スピロオルトエステル化合物、環状ラクトン化合物、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。 [037] The cationically polymerizable component is selected from the group consisting of cyclic ether compounds, cyclic acetal compounds, cyclic thioether compounds, spiro orthoester compounds, cyclic lactone compounds, and any combination thereof.

[038]好適なカチオン重合性成分としては、エポキシ化合物やオキセタンなどの環状エーテル化合物、環状ラクトン化合物、環状アセタール化合物、環状チオエーテル化合物、およびスピロオルトエステル化合物が挙げられる。カチオン重合性成分の具体例としては、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル-5,5-スピロ-3,4-エポキシ)-シクロヘキサン-1,4-ジオキサン、ビス(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロヘキセンオキシド、4-ビニルエポキシシクロヘキサン、ビニルシクロヘキセンジオキシド、リモネンオキシド、リモネンジオキシド、ビス(3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシル-3’,4’-エポキシ-6’-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ε-カプロラクトン変性3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、トリメチルカプロラクトン変性3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、β-メチル-δ-バレロラクトン変性3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサン)、ビシクロヘキシル-3,3’-エポキシド、-O-、-S-、-SO-、-SO-、-C(CH-、-CBr-、-C(CBr-、-C(CF-、-C(CCl-、または-CH(C)-の結合を有するビス(3,4-エポキシシクロヘキシル)、ジシクロペンタジエンジエポキシド、エチレングリコールのジ(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、エポキシヘキサヒドロジオクチルフタレート、エポキシヘキサヒドロ-ジ-2-エチルヘキシルフタレート、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエステル、脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテル、化合物へのアルキレンオキシドの付加により得られるフェノール、クレゾール、ブチルフェノール、またはポリエーテルアルコールのモノグリシジルエーテル、高級脂肪酸のグリシジルエステル、エポキシ化ダイズ油、エポキシブチルステアリン酸、エポキシオクチルステアリン酸、エポキシ化アマニ油、エポキシ化ポリブタジエン、1,4-ビス[(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、3-エチル-3-(3-ヒドロキシプロピル)オキシメチルオキセタン、3-エチル-3-(4-ヒドロキシブチル)オキシメチルオキセタン、3-エチル-3-(5-ヒドロキシペンチル)オキシメチルオキセタン、3-エチル-3-フェノキシメチルオキセタン、ビス((1-エチル(3-オキセタニル))メチル)エーテル、3-エチル-3-((2-エチルヘキシルオキシ)メチル)オキセタン、3-エチル-((トリエトキシシリルプロポキシメチル)オキセタン、3-(メタ)-アリルオキシメチル-3-エチルオキセタン、3-ヒドロキシメチル-3-エチルオキセタン、(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチルベンゼン、4-フルオロ-[1-(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、4-メトキシ-[1-(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル]-ベンゼン、[1-(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)エチル]フェニルエーテル、イソブトキシメチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-エチルヘキシル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、エチルジエチレングリコール(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンタジエン(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニルオキシエチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、テトラヒドロフルフイル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-ヒドロキシエチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-ヒドロキシプロピル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、およびそれらの任意の組合せが挙げられる。 [038] Suitable cationically polymerizable components include cyclic ether compounds, such as epoxy compounds and oxetanes, cyclic lactone compounds, cyclic acetal compounds, cyclic thioether compounds, and spiroorthoester compounds. Specific examples of the cationic polymerizable component include bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, brominated bisphenol A diglycidyl ether, brominated bisphenol F diglycidyl ether, brominated bisphenol S diglycidyl ether, epoxy novolac resin, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol F diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol S diglycidyl ether, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3',4'epoxycyclohexanecarboxylate, 2-(3,4-epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy)-cyclohexane-1,4-dioxane, bis(3,4-epoxycyclohexylmethyl)adipate, vinylcyclohexene oxide, 4-vinylepoxy Bicyclohexane, vinylcyclohexene dioxide, limonene oxide, limonene dioxide, bis(3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl)adipate, 3,4-epoxy-6-methylcyclohexyl-3',4'-epoxy-6'-methylcyclohexanecarboxylate, ε-caprolactone-modified 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexanecarboxylate, trimethylcaprolactone-modified 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexanecarboxylate, β-methyl-δ-valerolactone-modified 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexanecarboxylate, methylenebis(3,4-epoxycyclohexane), bicyclohexyl-3,3'-epoxide, -O-, -S-, -SO-, -SO 2- , -C( CH3 ) 2- , -CBr2- , -C( CBr3 ) 2- , -C( CF3 ) 2- , -C( CCl3 ) 2- , or -CH ( C6H5 )-bonded bis(3,4-epoxycyclohexyl), dicyclopentadiene diepoxide, di(3,4-epoxycyclohexylmethyl)ether of ethylene glycol, ethylene bis(3,4-epoxycyclohexanecarboxylate), epoxy hexahydrodioctyl phthalate, epoxy hexahydro-di-2-ethylhexyl phthalate, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, glycerol triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, diglycidyl ether of aliphatic long-chain dibasic acids Glycidyl esters, monoglycidyl ethers of aliphatic higher alcohols, monoglycidyl ethers of phenol, cresol, butylphenol, or polyether alcohols obtained by addition of alkylene oxides to compounds, glycidyl esters of higher fatty acids, epoxidized soybean oil, epoxybutyl stearic acid, epoxyoctyl stearic acid, epoxidized linseed oil, epoxidized polybutadiene, 1,4-bis[(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy)methyl]benzene, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 3-ethyl-3-(3-hydroxypropyl)oxymethyloxetane, 3-ethyl-3-(4-hydroxybutyl)oxymethyloxetane, 3-ethyl-3-(5-hydroxypentyl) Oxymethyloxetane, 3-ethyl-3-phenoxymethyloxetane, bis((1-ethyl(3-oxetanyl))methyl)ether, 3-ethyl-3-((2-ethylhexyloxy)methyl)oxetane, 3-ethyl-((triethoxysilylpropoxymethyl)oxetane, 3-(meth)-allyloxymethyl-3-ethyloxetane, 3-hydroxymethyl-3-ethyloxetane, (3-ethyl-3-oxetanylmethoxy)methylbenzene, 4-fluoro-[1-(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy)methyl]benzene, 4-methoxy-[1-(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy)methyl]benzene, [1-(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy)ethyl]phenyl ether, isobutoxy methyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 2-ethylhexyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, ethyl diethylene glycol (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, dicyclopentadiene (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, dicyclopentenyloxyethyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, dicyclopentenyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, tetrahydrofurfyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 2-hydroxyethyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, 2-hydroxypropyl (3-ethyl-3-oxetanylmethyl) ether, and any combination thereof.

[039]カチオン重合性成分は、任意選択的に、エポキシ官能基またはオキセタン官能基を有するデンドリマー、リニアデンドリティックポリマー、デンドリグラフトポリマー、ハイパーブランチポリマー、スターブランチポリマー、ハイパーグラフトポリマーなどのデンドリティックポリマーをはじめとする多官能性材料をも含有しうる。デンドリティックポリマーは、1つのタイプの重合性官能基または異なるタイプの重合性官能基、たとえば、エポキシ官能基およびオキセタン官能基を含有しうる。 [039] The cationically polymerizable component may also optionally contain multifunctional materials, including dendritic polymers such as dendrimers, linear dendritic polymers, dendrigraft polymers, hyperbranched polymers, star-branched polymers, hypergraft polymers, etc., having epoxy or oxetane functional groups. Dendritic polymers may contain one type of polymerizable functional group or different types of polymerizable functional groups, e.g., epoxy and oxetane functional groups.

[040]実施形態では、本発明の組成物は、脂肪族アルコール、脂肪族ポリオール、ポリエステルポリオール、またはポリエーテルポリオールの1種以上のモノまたはポリグリシジルエーテルをも含む。好ましい成分の例としては、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、約200~約10,000の分子量のポリオキシエチレンおよびポリオキシプロピレンのグリコールおよびトリオールのグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールまたはポリ(オキシエチレン-オキシブチレン)ランダムコポリマーもしくはブロックコポリマーのグリシジルエーテルが挙げられる。具体的な実施形態では、カチオン重合性成分は、分子中にシクロヘキサン環がない多官能性グリシジルエーテルを含む。他の具体的な実施形態では、カチオン重合性成分はネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルを含む。他の具体的な実施形態では、カチオン重合性成分は1,4-シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテルを含む。 [040] In an embodiment, the composition of the present invention also includes one or more mono- or polyglycidyl ethers of aliphatic alcohols, aliphatic polyols, polyester polyols, or polyether polyols. Examples of preferred components include 1,4-butanediol diglycidyl ether, glycidyl ethers of polyoxyethylene and polyoxypropylene glycols and triols of molecular weight from about 200 to about 10,000, and glycidyl ethers of polytetramethylene glycol or poly(oxyethylene-oxybutylene) random or block copolymers. In a specific embodiment, the cationically polymerizable component includes a multifunctional glycidyl ether that does not have a cyclohexane ring in the molecule. In another specific embodiment, the cationically polymerizable component includes neopentyl glycol diglycidyl ether. In another specific embodiment, the cationically polymerizable component includes 1,4-cyclohexanedimethanol diglycidyl ether.

[041]市販の好ましい多官能性グリシジルエーテルの例は、エリシス(Erisys)(商標)GE22(エリシス(商標)製品はエメラルド・パフォーマンス・マテリアルズ(Emerald Performance Materials)(商標)から入手可能である)、ヘロキシ(Heloxy)(商標)48、ヘロキシ(商標)67、ヘロキシ(商標)68、ヘロキシ(商標)107(ヘロキシ(商標)変性剤はモメンティブ・スペシャルティー・ケミカルズ(Momentive Specialty Chemicals)から入手可能である)、およびグリロニット(Grilonit)(登録商標)F713である。市販の好ましい単官能性グリシジルエーテルの例は、ヘロキシ(商標)71、ヘロキシ(商標)505、ヘロキシ(商標)7、ヘロキシ(商標)8、およびヘロキシ(商標)61である。 [041] Examples of preferred commercially available polyfunctional glycidyl ethers are Erisys™ GE22 (Erisys™ products are available from Emerald Performance Materials™), Heloxy™ 48, Heloxy™ 67, Heloxy™ 68, Heloxy™ 107 (Heloxy™ modifiers are available from Momentive Specialty Chemicals), and Grilonit® F713. Examples of preferred commercially available monofunctional glycidyl ethers are Heloxy(TM) 71, Heloxy(TM) 505, Heloxy(TM) 7, Heloxy(TM) 8, and Heloxy(TM) 61.

[042]実施形態では、エポキシドは、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(ダイセル化学(Daicel Chemical)からセロキサイド(CELLOXIDE)(商標)202IPとしてまたはダウ・ケミカル(Dow Chemical)からサイラキュア(CYRACURE)(商標)UVR-6105として入手可能である)、水素化ビスフェノールAエピクロロヒドリン系エポキシ樹脂(モメンティブ(Momentive)からエポン(EPON)(商標)1510として入手可能である)、1,4-シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル(モメンティブからヘロキシ(商標)107として入手可能である)、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル(モメンティブからエポン(商標)825として入手可能である)ジシクロヘキシルジエポキシドとナノシリカとの混合物(ナノポックス(NANOPOX)(商標)として入手可能である)、およびそれらの任意の組合せである。 [042] In an embodiment, the epoxide is 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3',4-epoxycyclohexanecarboxylate (available from Daicel Chemical as CELLOXIDE™ 202 IP or from Dow Chemical). available from Momentive as CYRACURE™ UVR-6105), hydrogenated bisphenol A epichlorohydrin based epoxy resin (available from Momentive as EPON™ 1510), 1,4-cyclohexanedimethanol diglycidyl ether (available from Momentive as HELOXY™ 107), hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether (available from Momentive as EPON™ 825), a mixture of dicyclohexyl diepoxide and nanosilica (available as NANOPOX™), and any combination thereof.

[043]具体的な実施形態では、カチオン重合性成分は、環式脂肪族エポキシ、たとえば、以下の式I:

Figure 0007652850000002

(式中、Rは、炭素原子、エステル含有C~C10脂肪族鎖、またはC~C10アルキル鎖である)
で示される2個または2個超のエポキシ基を有する環式脂肪族エポキシを含む。 [043] In a specific embodiment, the cationically polymerizable component is a cycloaliphatic epoxy, for example, a cyclic epoxy represented by the following formula I:
Figure 0007652850000002

where R is a carbon atom, an ester-containing C 1 -C 10 aliphatic chain, or a C 1 -C 10 alkyl chain.
The epoxy groups include cycloaliphatic epoxies having two or more epoxy groups, such as

[044]他の具体的な実施形態では、カチオン重合性成分は、2個(二官能性)または2個超(多官能性)のエポキシ基を有する芳香族または脂肪族のグリシジルエーテル基を有するエポキシを含む。 [044] In another specific embodiment, the cationically polymerizable component comprises an epoxy having an aromatic or aliphatic glycidyl ether group having two (difunctional) or more than two (multifunctional) epoxy groups.

[045]上述したカチオン重合性化合物は、単独でまたはそれらの2種以上の組合せで使用可能である。本発明の実施形態では、カチオン重合性成分は、少なくとも2種の異なるエポキシ成分をさらに含む。 [045] The above-mentioned cationically polymerizable compounds can be used alone or in combination of two or more of them. In an embodiment of the present invention, the cationically polymerizable component further comprises at least two different epoxy components.

[046]本発明の他の実施形態では、カチオン重合性成分はオキセタン成分をも含む。具体的な実施形態では、カチオン重合性成分は、オキセタン、たとえば、1個、2個、または2個超のオキセタン基を含有するオキセタンを含む。他の実施形態では、利用されるオキセタンは単官能性であり、追加的にヒドロキシル基を有する。実施形態によれば、オキセタンは、以下の構造:

Figure 0007652850000003

を有する。 [046] In other embodiments of the present invention, the cationically polymerizable component also includes an oxetane component. In specific embodiments, the cationically polymerizable component includes an oxetane, for example, an oxetane containing one, two, or more than two oxetane groups. In other embodiments, the oxetane utilized is monofunctional and additionally has a hydroxyl group. According to embodiments, the oxetane has the following structure:
Figure 0007652850000003

has.

[047]組成物で利用する場合、オキセタン成分は樹脂組成物の約5~約50wt%の好適量で存在する。他の実施形態では、オキセタン成分は樹脂組成物の約10~約25wt%の量で存在し、さらに他の実施形態では、オキセタン成分は樹脂組成物の20~約30wt%の量で存在する。 [047] When utilized in the composition, the oxetane component is present in a preferred amount of about 5 to about 50 wt % of the resin composition. In other embodiments, the oxetane component is present in an amount of about 10 to about 25 wt % of the resin composition, and in yet other embodiments, the oxetane component is present in an amount of 20 to about 30 wt % of the resin composition.

[048]したがって、付加造形用液状放射線硬化性樹脂は、好適量、たとえば、ある特定の実施形態では樹脂組成物の約10~約80重量%、さらなる実施形態では樹脂組成物の約20~約70wt%、さらなる実施形態では樹脂組成物の約25~約65wt%、さらなる好ましい実施形態では樹脂組成物の約30~約80wt%、より好ましくは約50~約85wt%の量のカチオン重合性成分を含みうる。 [048] Thus, the liquid radiation curable resin for additive manufacturing may include a suitable amount of cationically polymerizable component, for example, in certain embodiments, about 10 to about 80 wt % of the resin composition, in further embodiments, about 20 to about 70 wt % of the resin composition, in further embodiments, about 25 to about 65 wt % of the resin composition, in further preferred embodiments, about 30 to about 80 wt % of the resin composition, and more preferably about 50 to about 85 wt %.

[フリーラジカル重合性化合物]
[049]本発明の実施形態によれば、本発明の付加造形用液状放射線硬化性樹脂は、少なくとも1種のフリーラジカル重合性成分、すなわち、フリーラジカルにより開始される重合を行う成分を含む。フリーラジカル重合性成分は、モノマー、オリゴマー、および/またはポリマーであり、単官能性または多官能性の材料であり、すなわち、フリーラジカル開始により重合可能な1、2、3、4、5、6、7、8、9、10…20…30…40…50…100個、またはそれ以上の官能基を有し、脂肪族、芳香族、環式脂肪族、アリール脂肪族、ヘテロ環式の部分またはそれらの任意の組合せを含有しうる。多官能性材料の例としては、デンドリマー、リニアデンドリティックポリマー、デンドリグラフトポリマー、ハイパーブランチポリマー、スターブランチポリマー、ハイパーグラフトポリマーなどのデンドリティックポリマーが挙げられる。たとえば、米国特許出願公開第2009/0093564A1号明細書を参照されたい。デンドリティックポリマーは、1つのタイプの重合性官能基または異なるタイプの重合性官能基、たとえば、アクリレート官能基およびメタクリレート官能基を含有しうる。
[Free radical polymerizable compound]
[049] According to an embodiment of the present invention, the liquid radiation curable resin for additive manufacturing of the present invention comprises at least one free radically polymerizable component, i.e., a component that undergoes free radical initiated polymerization. The free radically polymerizable component can be a monomer, oligomer, and/or polymer, and can be a mono- or polyfunctional material, i.e., having 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10...20...30...40...50...100 or more functional groups that can be polymerized by free radical initiation, and can contain aliphatic, aromatic, cycloaliphatic, arylaliphatic, heterocyclic moieties, or any combination thereof. Examples of polyfunctional materials include dendritic polymers, such as dendrimers, linear dendritic polymers, dendrigraft polymers, hyperbranched polymers, star-branched polymers, hypergraft polymers, etc. See, for example, US 2009/0093564 A1. Dendritic polymers can contain one type of polymerizable functional group or different types of polymerizable functional groups, for example, acrylate and methacrylate functional groups.

[050]フリーラジカル重合性成分の例としては、イソボルニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(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、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、4-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン、(メタ)アクリル酸、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、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、カプロラクトンアクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(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、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよびポリプロピレングリコール、モノ(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、ベータ-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、フタル酸(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ブチルカルバミルエチル(メタ)アクリレート、n-イソプロピル(メタ)アクリルアミドフッ素化(メタ)アクリレート、7-アミノ-3,7-ジメチルオクチル(メタ)アクリレートなどのアクリレートおよびメタクリレートが挙げられる。 [050] Examples of free radical polymerizable components include isobornyl (meth)acrylate, bornyl (meth)acrylate, tricyclodecanyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, 4-butylcyclohexyl (meth)acrylate, acryloylmorpholine, (meth)acrylic acid, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, methyl (meth)acrylate. t, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, amyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, caprolactone acrylate, isoamyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate ) acrylate, tridecyl (meth)acrylate, undecyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, isostearyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, butoxyethyl (meth)acrylate, ethoxydiethylene glycol (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, polyethylene glycol mono(meth)acrylate and polypropylene glycol, mono(meth)acrylate, methoxyethylene glycol (meth)acrylate, ethoxyethyl Examples of acrylates and methacrylates include (meth)acrylate, methoxy polyethylene glycol (meth)acrylate, methoxy polypropylene glycol (meth)acrylate, diacetone (meth)acrylamide, beta-carboxyethyl (meth)acrylate, phthalic acid (meth)acrylate, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, butylcarbamylethyl (meth)acrylate, n-isopropyl (meth)acrylamide fluorinated (meth)acrylate, and 7-amino-3,7-dimethyloctyl (meth)acrylate.

[051]多官能性フリーラジカル重合性成分の例としては、(メタ)アクリロイル基を有するもの、たとえば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトール(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエンジメタノールジ(メタ)アクリレート、[2-[1,1-ジメチル-2-[(1-オキソアリル)オキシ]エチル]-5-エチル-1,3-ジオキサン-5-イル]メチルアクリレート、3,9-ビス(1,1-ジメチル-2-ヒドロキシエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジ(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、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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリブタンジオールジ(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、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、リン酸モノおよびジ(メタ)アクリレート、C~C20アルキルジ(メタ)アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールトリ(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、ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)クリレート、トリシクロデカンジイルジメチルジ(メタ)アクリレート、および以上のモノマーのいずれかのアルコキシル化物(たとえば、エトキシル化物および/またはプロポキシル化物)、さらにはビスフェノールAへのエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドの付加物であるジオールのジ(メタ)アクリレート、水素化ビスフェノールAへのエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドの付加物であるジオールのジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルへの(メタ)アクリレート付加物であるエポキシ(メタ)アクリレート、ポリオキシアルキル化ビスフェノールAのジアクリレート、およびトリエチレングリコールジビニルエーテル、ならびにヒドロキシエチルアクリレートの付加物が挙げられる。 [051] Examples of polyfunctional free radical polymerizable components include those having a (meth)acryloyl group, such as trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol (meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, bisphenol A diglycidyl ether di(meth)acrylate, dicyclopentadiene dimethanol di(meth)acrylate, [2-[1,1-dimethyl-2-[(1-oxoallyl)oxy]ethyl]-5-ethyl-1,3-dioxane-5-yl]methyl acrylate, 3,9-bis(1,1-dimethyl-2-hydroxyethyl)-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5.5]undecane di(meth)acrylate, acrylates, dipentaerythritol monohydroxypenta(meth)acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate, propoxylated neopentyl glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, 1,4-butanediol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, polybutanediol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, glycerol tri(meth)acrylate, phosphate mono and di(meth)acrylates, C7 to C 20 alkyl di(meth)acrylate, tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate tri(meth)acrylate, tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, tricyclodecanediyldimethyl di(meth)acrylate, and alkoxylated products (e.g., ethoxylated products and/or propoxylated products) of any of the above monomers, and Examples of such di(meth)acrylates include diol di(meth)acrylates which are adducts of ethylene oxide or propylene oxide to bisphenol A, di(meth)acrylates of diols which are adducts of ethylene oxide or propylene oxide to hydrogenated bisphenol A, epoxy (meth)acrylates which are (meth)acrylate adducts to bisphenol A diglycidyl ether, diacrylates of polyoxyalkylated bisphenol A, and adducts of triethylene glycol divinyl ether and hydroxyethyl acrylate.

[052]実施形態によれば、ラジカル重合性成分は多官能性(メタ)アクリレートである。多官能性(メタ)アクリレートは、すべてのメタクリロイル基、すべてのアクリロイル基、またはメタクリロイル基とアクリロイル基との任意の組合せを含みうる。実施形態では、フリーラジカル重合性成分は、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、エトキシル化またはプロポキシル化ビスフェノールAまたはビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエンジメタノールジ(メタ)アクリレート、[2-[1,1-ジメチル-2-[(1-オキソアリル)オキシ]エチル]-5-エチル-1,3-ジオキサン-5-イル]メチルアクリレート、ジペンタエリトリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)クリレート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、およびプロポキシル化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ならびにそれらの任意の組合せからなる群から選択される。 [052] According to an embodiment, the radically polymerizable component is a multifunctional (meth)acrylate. The multifunctional (meth)acrylate may contain all methacryloyl groups, all acryloyl groups, or any combination of methacryloyl and acryloyl groups. In an embodiment, the free radically polymerizable component is selected from the group consisting of bisphenol A diglycidyl ether di(meth)acrylate, ethoxylated or propoxylated bisphenol A or bisphenol F di(meth)acrylate, dicyclopentadiene dimethanol di(meth)acrylate, [2-[1,1-dimethyl-2-[(1-oxoallyl)oxy]ethyl]-5-ethyl-1,3-dioxane-5-yl]methyl acrylate, dipentaerythritol monohydroxypenta(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate, and propoxylated neopentyl glycol di(meth)acrylate, and any combination thereof.

[053]実施形態では、多官能性(メタ)アクリレートは2個超の官能基を有する。他の実施形態によれば、多官能性(メタ)アクリレートは3個超の官能基を有する。さらに他の実施形態では、多官能性(メタ)アクリレートは4個超の官能基を有する。他の好ましい実施形態では、ラジカル重合性成分は排他的に単一の多官能性(メタ)アクリレート成分からなる。さらなる実施形態では、排他的ラジカル重合性成分は四官能性であり、さらなる実施形態では、排他的ラジカル重合性成分は五官能性であり、さらなる実施形態では、排他的ラジカル重合性成分は六官能性である。 [053] In an embodiment, the multifunctional (meth)acrylate has a functionality of more than two. According to other embodiments, the multifunctional (meth)acrylate has a functionality of more than three. In yet other embodiments, the multifunctional (meth)acrylate has a functionality of more than four. In other preferred embodiments, the radically polymerizable component consists exclusively of a single multifunctional (meth)acrylate component. In further embodiments, the exclusively radically polymerizable component is tetrafunctional, in further embodiments, the exclusively radically polymerizable component is pentafunctional, and in further embodiments, the exclusively radically polymerizable component is hexafunctional.

[054]他の実施形態では、フリーラジカル重合性成分は芳香族(メタ)アクリレートであるを含有する。芳香族アクリレートは、限定されるものではないがたとえばビスフェノールA、ビスフェノールS、またはビスフェノールFから誘導される。ある特定の実施形態では、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジアクリレート、ジシクロペンタジエンジメタノールジアクリレート、[2-[1,1-ジメチル-2-[(1-オキソアリル)オキシ]エチル]-5-エチル-1,3-ジオキサン-5-イル]メチルアクリレート、ジペンタエリトリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、およびプロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、ならびにそれらの任意の組合せからなる群から選択される芳香族物質。実施形態では、芳香族(メタ)アクリレートは二官能性である。 [054] In another embodiment, the free radically polymerizable component contains an aromatic (meth)acrylate. The aromatic acrylate is derived from, for example, but not limited to, bisphenol A, bisphenol S, or bisphenol F. In a particular embodiment, the aromatic is selected from the group consisting of bisphenol A diglycidyl ether diacrylate, dicyclopentadiene dimethanol diacrylate, [2-[1,1-dimethyl-2-[(1-oxoallyl)oxy]ethyl]-5-ethyl-1,3-dioxane-5-yl]methyl acrylate, dipentaerythritol monohydroxypentaacrylate, propoxylated trimethylolpropane triacrylate, and propoxylated neopentyl glycol diacrylate, and any combination thereof. In an embodiment, the aromatic (meth)acrylate is difunctional.

[055]具体的な実施形態では、本発明の付加造形用液状放射線硬化性樹脂は、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、および/またはプロポキシル化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートの1つ以上、より具体的にはビスフェノールAジグリシジルエーテルジアクリレート、ジシクロペンタジエンジメタノールジアクリレート、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、および/またはプロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートの1つ以上を含む。 [055] In specific embodiments, the liquid radiation curable resin for additive manufacturing of the present invention comprises one or more of bisphenol A diglycidyl ether di(meth)acrylate, dicyclopentadiene dimethanol di(meth)acrylate, dipentaerythritol monohydroxypenta(meth)acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate, and/or propoxylated neopentyl glycol di(meth)acrylate, more specifically one or more of bisphenol A diglycidyl ether diacrylate, dicyclopentadiene dimethanol diacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, propoxylated trimethylolpropane triacrylate, and/or propoxylated neopentyl glycol diacrylate.

[056]上述したラジカル重合性化合物は、単独でまたはそれらの2種以上の組合せで使用可能である。付加造形用液状放射線硬化性樹脂は、任意の好適量、たとえば、ある特定の実施形態では樹脂組成物の約50wt%まで、ある特定の実施形態では樹脂組成物の約2~約40wt%、他の実施形態では約5~約30wt%、さらなる実施形態では樹脂組成物の約10~約20wt%、そのほかのさらなる好ましい実施形態では約8~約50wt%、より好ましくは樹脂組成物の約15~約25wt%の量のフリーラジカル重合性成分を含みうる。 [056] The above-mentioned radically polymerizable compounds can be used alone or in combination of two or more of them. The liquid radiation curable resin for additive manufacturing can include the free radically polymerizable component in any suitable amount, for example, in certain embodiments, up to about 50 wt % of the resin composition, in certain embodiments, about 2 to about 40 wt % of the resin composition, in other embodiments, about 5 to about 30 wt %, in further embodiments, about 10 to about 20 wt % of the resin composition, in other further preferred embodiments, about 8 to about 50 wt %, and more preferably about 15 to about 25 wt % of the resin composition.

[カチオン光開始剤]
[057]一実施形態によれば、液状放射線硬化性樹脂組成物はカチオン光開始剤を含む。カチオン光開始剤は、光照射時にカチオン開環重合を開始する。
[Cationic Photoinitiator]
[057] According to one embodiment, the liquid radiation curable resin composition comprises a cationic photoinitiator, which upon irradiation with light initiates cationic ring-opening polymerization.

[058]実施形態では、任意の好適なヨードニウム系カチオン光開始剤、たとえば、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールヨードニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択されるカチオンを有するものを使用可能である。 [058] In embodiments, any suitable iodonium-based cationic photoinitiator can be used, such as those having a cation selected from the group consisting of diaryliodonium salts, triaryliodonium salts, aromatic iodonium salts, and any combination thereof.

[059]他の実施形態では、カチオン光開始剤のカチオンは、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、メタロセン系化合物、芳香族ホスホニウム塩、アシルスルホニウム塩、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。他の実施形態では、カチオンは、ポリマースルホニウム塩、たとえば、米国特許第5380923号明細書または米国特許第5047568号明細書に記載のもの、または他の芳香族ヘテロ原子含有カチオンおよびナフチル-スルホニウム塩、たとえば、米国特許第7611817号明細書、米国特許第7230122号明細書、米国特許出願公開第2011/0039205号明細書、米国特許出願公開第2009/0182172号明細書、米国特許第7678528号明細書、欧州特許第2308865号明細書、国際公開第2010046240号パンフレット、または欧州特許第2218715号明細書に記載のものである。他の実施形態では、カチオン光開始剤は、トリアリールスルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、およびメタロセン系化合物、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される。オニウム塩、たとえば、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩ならびにフェロセニウム塩は、一般により熱安定性であるという利点を有する。 [059] In other embodiments, the cation of the cationic photoinitiator is selected from the group consisting of aromatic diazonium salts, aromatic sulfonium salts, aromatic iodonium salts, metallocene-based compounds, aromatic phosphonium salts, acylsulfonium salts, and any combination thereof. In other embodiments, the cation is a polymeric sulfonium salt, such as those described in U.S. Pat. No. 5,380,923 or U.S. Pat. No. 5,047,568, or other aromatic heteroatom-containing cations and naphthyl-sulfonium salts, such as those described in U.S. Pat. No. 7,611,817, U.S. Pat. No. 7,230,122, U.S. Pat. Appl. Pub. No. 2011/0039205, U.S. Pat. Appl. Pub. No. 2009/0182172, U.S. Pat. No. 7,678,528, EP 2,308,865, WO 2010046240, or EP 2,218,715. In other embodiments, the cationic photoinitiator is selected from the group consisting of triarylsulfonium salts, diaryliodonium salts, and metallocene-based compounds, and any combination thereof. Onium salts, such as iodonium and sulfonium salts, as well as ferrocenium salts, generally have the advantage of being more thermally stable.

[060]特定の実施形態では、カチオン光開始剤は、BF 、AsF 、SbF 、PF 、[B(CF、B(C 、B[C-3,5(CF 、B(CCF 、B(C 、B[C-4(CF)] 、Ga(C 、[(CB-C-B(C、[(CB-NH-B(C、テトラキス(3,5-ジフルオロ-4-アルキルオキシフェニル)ボレート、テトラキス(2,3,5,6-テトラフルオロ-4-アルキルオキシフェニル)ボレート、ペルフルオロアルキルスルホネート、トリス[(ペルフルオロアルキル)スルホニル]メチド、ビス[(ペルフルオロアルキル)スルホニル]イミド、ペルフルオロアルキルホスフェート、トリス(ペルフルオロアルキル)トリフルオロホスフェート、ビス(ペルフルオロアルキル)テトラフルオロホスフェート、トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、および(CH11Br、(CH11Cl、および他のハロゲン化カルボランアニオンからなる群から選択されるアニオンを有する。 [060] In certain embodiments, the cationic photoinitiator is BF4- , AsF6- , SbF6- , PF6- , [B( CF3 ) 4 ] - , B( C6F5 ) 4- , B[ C6H3-3,5 ( CF3 ) 2 ] 4- , B ( C6H4CF3 ) 4- , B( C6H3F2 ) 4- , B[ C6F4-4 ( CF3 ) ] 4- , Ga ( C6F5 ) 4- , [ ( C6F5 ) 3B - C3H3N2 - B (C6F5 ) 3 ] - , [(C 6 F 5 ) 3 B-NH 2 -B(C 6 F 5 ) 3 ] , tetrakis(3,5-difluoro-4-alkyloxyphenyl)borate, tetrakis(2,3,5,6-tetrafluoro-4-alkyloxyphenyl)borate, perfluoroalkylsulfonate, tris[(perfluoroalkyl)sulfonyl]methide, bis[(perfluoroalkyl)sulfonyl]imide, perfluoroalkylphosphate, tris(perfluoroalkyl)trifluorophosphate, bis(perfluoroalkyl)tetrafluorophosphate, tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphate, and (CH 6 B 11 Br 6 ) , (CH 6 B 11 Cl 6 ) , and other halogenated carborane anions.

[061]他のオニウム塩開始剤および/またはメタロセン塩についての概説は、“UV Curing,Science and Technology”、(S.P.Pappas編、テクノロジー・マーケティング・コーポレーション(Technology Marketing Corp.)、米国コネティカット州スタンフォード、ウェストオーバーロード642(642 Westover Road,Stamford,Conn.,U.S.A.))“Chemistry & Technology of UV & EB Formulation for Coatings,Inks & Paints”、第3巻(P.K.T.Oldring編)、またはJ.P.Fouassier、J.Lavelee著、“Photoinitiators for polymer synthesis” Wiley 2012 ISBN978-3-527-33210-6に見いだしうる。 [061] Reviews of other onium salt initiators and/or metallocene salts can be found in "UV Curing, Science and Technology", edited by S.P. Pappas, Technology Marketing Corp., 642 Westover Road, Stamford, Conn., U.S.A., "Chemistry & Technology of UV & EB Formulation for Coatings, Inks & Paints", Vol. 3, edited by P.K.T. Oldring, or J.P. Fouassier, J. Lavellee, "Photoinitiators for polymer synthesis" Wiley 2012 ISBN 978-3-527-33210-6.

[062]実施形態では、カチオン光開始剤は、SbF 、PF 、B(C 、[B(CF、テトラキス(3,5-ジフルオロ-4-メトキシフェニル)ボレート、ペルフルオロアルキルスルホネート、ペルフルオロアルキルホスフェート、トリス[(ペルフルオロアルキル)スルホニル]メチド、および[(CPFからなる群から選択される少なくともアニオンと共に、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、およびメタロセン系化合物からなる群から選択されるカチオンを有する。 [062] In an embodiment, the cationic photoinitiator has a cation selected from the group consisting of aromatic sulfonium salts , aromatic iodonium salts, and metallocene-based compounds, with at least an anion selected from the group consisting of SbF6- , PF6- , B( C6F5 ) 4- , [B( CF3 ) 4 ] - , tetrakis(3,5-difluoro- 4 -methoxyphenyl)borate, perfluoroalkylsulfonates, perfluoroalkylphosphates, tris[(perfluoroalkyl)sulfonyl]methides, and [( C2F5 ) 3PF3 ] - .

[063]他の実施形態に好適なカチオン光開始剤の例としては、4-[4-(3-クロロベンゾイル)フェニルチオ]フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4-[4-(3-クロロベンゾイル)フェニルチオ]フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4-[4-(3-クロロベンゾイル)フェニルチオ]フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウムテトラキス(3,5-ジフルオロ-4-メチルオキシフェニル)ボレート、4-[4-(3-クロロベンゾイル)フェニルチオ]フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウムテトラキス(2,3,5,6-テトラフルオロ-4-メチルオキシフェニル)ボレート、トリス(4-(4-アセチルフェニル)チオフェニル)スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(BASF製のイルガキュア(Irgacure)(登録商標)PAG290)、トリス(4-(4-アセチルフェニル)チオフェニル)スルホニウムトリス[(トリフルオロメチル)スルホニル]メチド(BASF製のイルガキュア(登録商標)GSID26-1)、トリス(4-(4-アセチルフェニル)チオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート(BASF製のイルガキュア(登録商標)270)、およびサンアプロ株式会社(San-Apro Ltd.)から入手可能なHS-1が挙げられる。 [063] Examples of cationic photoinitiators suitable for other embodiments include 4-[4-(3-chlorobenzoyl)phenylthio]phenylbis(4-fluorophenyl)sulfonium hexafluoroantimonate, 4-[4-(3-chlorobenzoyl)phenylthio]phenylbis(4-fluorophenyl)sulfonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate, 4-[4-(3-chlorobenzoyl)phenylthio]phenylbis(4-fluorophenyl)sulfonium tetrakis(3,5-difluoro-4-methyloxyphenyl)borate, 4-[4-(3-chlorobenzoyl)phenylthio]phenylbis(4-fluorophenyl)sulfonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate, tris(2,3,5,6-tetrafluoro-4-methyloxyphenyl)borate, tris(4-(4-acetylphenyl)thiophenyl)sulfonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate (Irgacure® PAG290 from BASF), tris(4-(4-acetylphenyl)thiophenyl)sulfonium tris[(trifluoromethyl)sulfonyl]methide (Irgacure® GSID26-1 from BASF), tris(4-(4-acetylphenyl)thiophenyl)sulfonium hexafluorophosphate (Irgacure® 270 from BASF), and HS-1 available from San-Apro Ltd.

[064]好ましい実施形態では、カチオン光開始剤成分は、単独または混合物のいずれかで、ビス[4-ジフェニルスルホニウムフェニル]スルフィドビスヘキサフルオロアンチモネート、チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート(チーテック(Chitec)からチバキュア(Chivacure)1176として入手可能である)、トリス(4-(4-アセチルフェニル)チオフェニル)スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(BASF製のイルガキュア(登録商標)PAG290)、トリス(4-(4-アセチルフェニル)チオフェニル)スルホニウムトリス[(トリフルオロメチル)スルホニル]メチド(BASF製のイルガキュア(登録商標)GSID26-1)、およびトリス(4-(4-アセチルフェニル)チオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート(BASF製のイルガキュア(登録商標)270)、[4-(1-メチルエチル)フェニル](4-メチルフェニル)ヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(ロディア(Rhodia)からロードルシル(Rhodorsil)2074として入手可能である)、4-[4-(2-クロロベンゾイル)フェニルチオ]フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート(アデカ(Adeka)からSP-172として)、アデカ製のSP-300、および(PF6-m(C2n+1(式中、mは1~5の整数であり、かつnは1~4の整数である)のアニオンを有する芳香族スルホニウム塩(サンアプロ株式会社から1価スルホニウム塩のCPI-200KまたはCPI-200Sとして入手可能、サンアプロ株式会社から入手可能なTK-1、またはサンアプロ株式会社から入手可能なHS-1)を含む。 [064] In a preferred embodiment, the cationic photoinitiator component, either alone or in admixture, is selected from the group consisting of bis[4-diphenylsulfonium phenyl]sulfide bishexafluoroantimonate, thiophenoxyphenylsulfonium hexafluoroantimonate (available as Chivacure 1176 from Chitec), tris(4-(4-acetylphenyl)thiophenyl)sulfonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate (Irgacure® PAG 290 from BASF), tris(4-(4-acetylphenyl)thiophenyl)sulfonium tris[(trifluoromethyl)sulfonyl]methide (available as Chivacure® 1176 from BASF), and bis[4-diphenylsulfonium phenyl]sulfide bishexafluoroantimonate (available as Chivacure® 1176 from Chitec). PF26-1), tris(4-(4-acetylphenyl)thiophenyl)sulfonium hexafluorophosphate (Irgacure® 270 from BASF), [4-(1-methylethyl)phenyl](4-methylphenyl)iodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate (available from Rhodia as Rhodorsil 2074), 4-[4-(2-chlorobenzoyl)phenylthio]phenylbis(4-fluorophenyl)sulfonium hexafluoroantimonate (available from Adeka as SP-172), SP-300 from Adeka, and (PF26-1). 6-m (C n F 2n+1 ) m - (wherein m is an integer from 1 to 5 and n is an integer from 1 to 4) (available from San-Apro Ltd. as monovalent sulfonium salts CPI-200K or CPI-200S, TK-1 available from San-Apro Ltd., or HS-1 available from San-Apro Ltd.).

[065]本発明の実施形態では、付加造形用液状放射線硬化性樹脂は芳香族トリアリールスルホニウム塩カチオン光開始剤を含む。付加造形用途における芳香族トリアリールスルホニウム塩の使用は公知である。テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートをはじめとするテトラアリールホウ酸アニオンを有する芳香族トリアリールスルホニウム塩およびステレオリソグラフィー用途におけるこうした化合物の使用について考察されているDSM IP Assets,B.V.に付与された米国特許出願公開第20120251841号明細書、旭電気工業(Asahi Denki Kogyo)に付与された米国特許第6,368,769号明細書を参照されたい。トリアリールスルホニウム塩は、たとえば、J Photopolymer Science & Tech(2000),13(1),117-118、およびJ Poly Science,Part A(2008),46(11),3820-29に開示されている。トリアリールスルホニウムは、BF 、AsF 、PF 、SbF などの錯体金属ハロゲン化物アニオンを有するArS+MXn塩は、J Polymr Sci,Part A(1996),34(16),3231-3253に開示されている。 [065] In an embodiment of the present invention, the liquid radiation curable resin for additive manufacturing comprises an aromatic triarylsulfonium salt cationic photoinitiator. The use of aromatic triarylsulfonium salts in additive manufacturing applications is known. See US Patent Publication No. 20120251841 to DSM IP Assets, B.V. and US Patent No. 6,368,769 to Asahi Denki Kogyo, which discuss aromatic triarylsulfonium salts with tetraarylborate anions, including tetrakis(pentafluorophenyl)borate, and the use of such compounds in stereolithography applications. Triarylsulfonium salts are disclosed, for example, in J Photopolymer Science & Tech (2000), 13(1), 117-118, and J Poly Science, Part A (2008), 46(11), 3820-29. Triarylsulfonium salts, such as Ar 3 S+MXn - salts with complex metal halide anions such as BF 4 - , AsF 6 - , PF 6 - , SbF 6 - , are disclosed in J Polymr Sci, Part A (1996), 34(16), 3231-3253.

[066]トリアリールスルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートカチオン光開始剤の例は、トリス(4-(4-アセチルフェニル)チオフェニル)スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートである。トリス(4-(4-アセチルフェニル)チオフェニル)スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートは、イルガキュア(登録商標)PAG-290として商業的に知られており、チバ(Ciba)/BASFから入手可能である。 [066] An example of a triarylsulfonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate cationic photoinitiator is tris(4-(4-acetylphenyl)thiophenyl)sulfonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate. Tris(4-(4-acetylphenyl)thiophenyl)sulfonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate is commercially known as Irgacure® PAG-290 and is available from Ciba/BASF.

[067]他の実施形態では、カチオン光開始剤は、SbF 、PF 、BF 、(CFCFPF 、(C、((CF、(CGa、((CFGa、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、メタンスルホネート、ブタンスルホネート、ベンゼンスルホネート、またはp-トルエンスルホネートにより表されるアニオンを有する芳香族トリアリールスルホニウム塩である。かかる光開始剤は、たとえば米国特許第8,617,787号明細書に記載されている。 [067] In other embodiments, the cationic photoinitiator is an aromatic triarylsulfonium salt having an anion represented by SbF6- , PF6- , BF4- , ( CF3CF2 ) 3PF3- , ( C6F5 ) 4B- , (( CF3 ) 2C6H3 ) 4B- , ( C6F5 ) 4Ga- , ( ( CF3 ) 2C6H3 ) 4Ga- , trifluoromethanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate, methanesulfonate, butanesulfonate, benzenesulfonate, or p - toluenesulfonate . Such photoinitiators are described , for example, in U.S. Pat. No. 8,617,787.

[068]他のカチオン光開始剤は、フルオロアルキル置換フルオロホスフェートのアニオンを有する芳香族トリアリールスルホニウムカチオン光開始剤である。フルオロアルキル置換フルオロリン酸アニオンを有する芳香族トリアリールスルホニウムカチオン光開始剤の市販品の例は、サンアプロ株式会社から入手可能なCPI200シリーズ(たとえばCPI-200K(登録商標)もしくはCPI-210S(登録商標))または300シリーズである。 [068] Other cationic photoinitiators are aromatic triarylsulfonium cationic photoinitiators having an anion of a fluoroalkyl-substituted fluorophosphate. Commercially available examples of aromatic triarylsulfonium cationic photoinitiators having a fluoroalkyl-substituted fluorophosphate anion are the CPI 200 series (e.g., CPI-200K® or CPI-210S®) or 300 series available from San-Apro Co., Ltd.

[069]UV/vis波長で光を吸収して光反応性種を発生させるのにとくに好適であるように設計された、いくつかの市販のカチオン光開始剤も存在する。UV/vis硬化用液状放射線硬化性組成物への1種以上のこうしたカチオン光開始剤の組込みは、光開始剤の「直接」励起を介して達成されよう。限定されるものではないがUV/vis直接励起カチオン光開始剤のいくつかの例としては、イルガキュア261、イルガキュアPAG103、およびイルガキュアPAG121(それぞれBASFから市販されている)、R-Gen(登録商標)262(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)[(1,2,3,4,5,6-η)-(1-メチルエチル)ベンゼン]-鉄(I)-ヘキサフルオロアンチモネート)(チーテック・テクノロジー・カンパニー(Chitec Technology Co.)から市販されている)ならびにCPI400シリーズ光開始剤(サンアプロ株式会社から入手可能である)が挙げられる。 [069] There are also several commercially available cationic photoinitiators designed to be particularly suitable for absorbing light at UV/vis wavelengths to generate photoreactive species. Incorporation of one or more such cationic photoinitiators into a liquid radiation curable composition for UV/vis curing may be accomplished via "direct" excitation of the photoinitiator. Some non-limiting examples of UV/vis direct excited cationic photoinitiators include Irgacure 261, Irgacure PAG 103, and Irgacure PAG 121 (each commercially available from BASF), R-Gen® 262 (η5-2,4-cyclopentadien-1-yl) [(1,2,3,4,5,6-η)-(1-methylethyl)benzene]-iron(I)-hexafluoroantimonate) (commercially available from Chitec Technology Co.), and CPI 400 series photoinitiators (available from San-Apro Co.).

[070]しかしながら、驚くべきことに、以上に挙げたUV/vis直接励起カチオン光開始剤は、UV/vis光学素子を利用する付加造形プロセスで使用される組成物の十分なハイブリッド硬化を達成するのに好適でないことを、出願人は見いだした。いかなる理論によっても拘束されることを望むものではないが、ポリマーネットワークのフリーラジカル部分はかなり高速に硬化するので、樹脂のフリーラジカル硬化部分は粘度およびポリマー構造を増強して、より遅く硬化するカチオン硬化種の分子移動性を有意に低減し、それにより全体的硬化スピードを許容できないほど低速度まで有意に低減すると推測される。この問題は、デュアル硬化型ハイブリッド樹脂に固有であり、現代のUV/vis光学素子に特有なより長い波長、より低いエネルギー、およびより低い強度で深刻化する。したがって、UV/vis波長に好適な付加造形用ハイブリッド硬化型放射線硬化性組成物の配合は、たとえば355nmレーザーベースのシステムによるUV硬化に好適なハイブリッド樹脂のカチオン光開始剤を単に変更するだけでは達成されないことを、出願人は発見した。したがって、好適なハイブリッド硬化を達成するためのかかる「直接励起」機構は、UV/vis光学素子を利用する現代の付加造形システムの処理の現実に対処するには不十分であることを、発明者らは発見した。 [070] However, applicants have surprisingly found that the UV/vis directly excited cationic photoinitiators listed above are not suitable for achieving sufficient hybrid curing of compositions used in additive manufacturing processes utilizing UV/vis optics. Without wishing to be bound by any theory, it is speculated that because the free radical portions of the polymer network cure fairly quickly, the free radical curing portions of the resin build up viscosity and polymer structure to significantly reduce the molecular mobility of the slower curing cationic curing species, thereby significantly reducing the overall cure speed to unacceptably low rates. This problem is inherent to dual-cure hybrid resins and is exacerbated at the longer wavelengths, lower energies, and lower intensities typical of modern UV/vis optics. Thus, applicants have found that formulating a hybrid-cure radiation-curable composition suitable for UV/vis wavelengths for additive manufacturing is not achieved by simply changing the cationic photoinitiator of a hybrid resin suitable for UV curing with, for example, a 355 nm laser-based system. Thus, the inventors have discovered that such "direct excitation" mechanisms for achieving suitable hybrid curing are insufficient to address the processing realities of modern additive manufacturing systems that utilize UV/vis optics.

[071]より正確には、驚くべきことに、UV/vis光学素子を利用する付加造形システムで十分な硬化を達成するためには1つ以上の代替機構の組合せが代わりに必要であることを、出願人は発見した。第1は「間接励起」機構による。第2はフリーラジカル促進カチオン重合機構による。第3はビニルエーテル重合機構による。以下でさらに考察されるように、本発明に従って作製される付加造形用液状放射線硬化性組成物は、UV/vis光学素子が組み込まれた付加造形プロセスで好適なハイブリッド硬化を達成するためにこれらの機構の1つ以上を相乗的に利用する。 [071] More precisely, applicants have surprisingly discovered that a combination of one or more alternative mechanisms is instead required to achieve sufficient cure in additive manufacturing systems utilizing UV/vis optics. The first is via an "indirect excitation" mechanism. The second is via a free radical promoted cationic polymerization mechanism. The third is via a vinyl ether polymerization mechanism. As discussed further below, liquid radiation curable compositions for additive manufacturing made in accordance with the present invention synergistically utilize one or more of these mechanisms to achieve a suitable hybrid cure in additive manufacturing processes incorporating UV/vis optics.

[072]液状放射線硬化性樹脂組成物は、任意の好適量、たとえば、ある特定の実施形態では樹脂組成物の約15重量%まで、ある特定の実施形態では樹脂組成物の約5重量%まで、さらなる実施形態では樹脂組成物の約2重量%~約10重量%、他の実施形態では樹脂組成物の約0.1重量%~約5重量%の量のカチオン光開始剤を含みうる。さらなる実施形態では、カチオン光開始剤の量は、全樹脂組成物の約0.2wt%~約4wt%、他の実施形態では約0.5wt%~約3wt%である。 [072] The liquid radiation curable resin composition may include any suitable amount of cationic photoinitiator, for example, in certain embodiments up to about 15 wt% of the resin composition, in certain embodiments up to about 5 wt% of the resin composition, in further embodiments from about 2 wt% to about 10 wt% of the resin composition, and in other embodiments from about 0.1 wt% to about 5 wt% of the resin composition. In further embodiments, the amount of cationic photoinitiator is from about 0.2 wt% to about 4 wt%, and in other embodiments from about 0.5 wt% to about 3 wt% of the total resin composition.

[フリーラジカル光開始剤]
[073]実施形態では、本発明の付加造形用液状放射線硬化性樹脂はフリーラジカル光開始剤を含む。実施形態によれば、液状放射線硬化性樹脂組成物は、カチオン開始官能基を有する少なくとも1種の光開始剤とフリーラジカル開始官能基を有する少なくとも1種光開始剤とを含有する光開始系を含む。そのほかに、光開始系は、同一分子上にフリーラジカル開始官能基およびカチオン開始官能基の両方を含有する光開始剤を含みうる。光開始剤は、光の作用によりまたは光の作用と増感色素の電子励起との相乗作用により化学変化してラジカル、酸、および塩基の少なくとも1つを生成する化合物である。
Free Radical Photoinitiators
[073] In an embodiment, the liquid radiation curable resin for additive manufacturing of the present invention comprises a free radical photoinitiator. According to an embodiment, the liquid radiation curable resin composition comprises a photoinitiator system containing at least one photoinitiator having a cationic initiation functional group and at least one photoinitiator having a free radical initiation functional group. Additionally, the photoinitiator system may comprise a photoinitiator containing both free radical initiation functional groups and cationic initiation functional groups on the same molecule. A photoinitiator is a compound that undergoes a chemical change by the action of light or by the action of light in combination with the electronic excitation of a sensitizing dye to produce at least one of a radical, an acid, and a base.

[074]典型的には、フリーラジカル光開始剤は、「ノリッシュI型」として知られる開裂によりラジカルを生成するものと、「ノリッシュII型」として知られる水素引抜きによりラジカルを生成するものと、に分類される。ノリッシュII型光開始剤は、フリーラジカル源として機能する水素供与体を必要とする。開始は二分子反応に基づくので、ノリッシュII型光開始剤は、ラジカルの単分子生成に基づくノリッシュI型光開始剤よりも一般に遅い。一方、ノリッシュII型光開始剤は、近UV分光領域でより良好な光吸収性を有する。アルコール、アミン、チオールなどの水素供与体の存在下でベンゾフェノン、チオキサントン、ベンジル、キノンなどの芳香族ケトンを光分解すると、カルボニル化合物から生じるラジカル(ケチル型ラジカル)と水素供与体から誘導される他のラジカルとが生成される。ビニルモノマーの光重合は、通常、水素供与体から生じるラジカルにより開始される。ケチルラジカルは、通常、立体障害および不対電子の非局在化が原因でビニルモノマーに対して反応性でない。 [074] Typically, free radical photoinitiators are classified into those that generate radicals by cleavage, known as "Norrish type I," and those that generate radicals by hydrogen abstraction, known as "Norrish type II." Norrish type II photoinitiators require a hydrogen donor to function as a source of free radicals. Since initiation is based on a bimolecular reaction, Norrish type II photoinitiators are generally slower than Norrish type I photoinitiators, which are based on unimolecular generation of radicals. On the other hand, Norrish type II photoinitiators have better light absorption in the near-UV spectral region. Photolysis of aromatic ketones such as benzophenone, thioxanthone, benzil, and quinone in the presence of hydrogen donors such as alcohols, amines, and thiols produces radicals (ketyl type radicals) that originate from carbonyl compounds and other radicals derived from hydrogen donors. Photopolymerization of vinyl monomers is usually initiated by radicals that originate from hydrogen donors. Ketyl radicals are usually not reactive towards vinyl monomers due to steric hindrance and delocalization of the unpaired electron.

[075]付加造形用液状放射線硬化性樹脂をうまく配合するために、樹脂組成物中に存在する光開始剤の波長感度を精査して、硬化光を提供するように選択された放射線源により活性化されるかを決定する必要がある。 [075] To successfully formulate a liquid radiation curable resin for additive manufacturing, the wavelength sensitivity of the photoinitiator present in the resin composition must be examined to determine whether it will be activated by the radiation source selected to provide the curing light.

[076]実施形態によれば、付加造形用液状放射線硬化性樹脂は、少なくとも1種のフリーラジカル光開始剤、たとえば、ベンゾイルホスフィンオキシド、アリールケトン、ベンゾフェノン、ヒドロキシル化ケトン、1-ヒドロキシフェニルケトン、ケタール、メタロセン、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択されるものを含む。 [076] According to an embodiment, the liquid radiation curable resin for additive manufacturing includes at least one free radical photoinitiator, such as one selected from the group consisting of benzoylphosphine oxide, aryl ketones, benzophenones, hydroxylated ketones, 1-hydroxyphenyl ketones, ketals, metallocenes, and any combination thereof.

[077]実施形態では、付加造形用液状放射線硬化性樹脂は、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドおよび2,4,6-トリメチルベンゾイルフェニル,エトキシホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパノン-1,2-ベンジル-2-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチル-ベンジル)-1-(4-モルホリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン、4-ベンゾイル-4’メチルジフェニルスルフィド、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、および4,4’-ビス(N,N’-ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、ベンゾフェノン、4-メチルベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、ジメトキシベンゾフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、フェニル(1-ヒドロキシイソプロピル)ケトン、2-ヒドロキシ-1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-メチル-1-プロパノン、4-イソプロピルフェニル(1-ヒドロキシイソプロピル)ケトン、オリゴ-[2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノン]、カンホルキノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタール、ビス(η5-2-4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス[2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル]チタン、ならびにそれらの任意の組合せからなる群から選択される少なくとも1種のフリーラジカル光開始剤を含む。 [077] In an embodiment, the liquid radiation curable resin for additive manufacturing is selected from the group consisting of 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide and 2,4,6-trimethylbenzoylphenyl, ethoxyphosphine oxide, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropanone-1,2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone, 2-dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one, 4-benzoyl-4'methyldiphenylsulfide, 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone, and 4,4'-bis(N,N'-dimethylamino)benzophenone (Michler's ketone), benzophenone , 4-methylbenzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, dimethoxybenzophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, phenyl(1-hydroxyisopropyl)ketone, 2-hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone, 4-isopropylphenyl(1-hydroxyisopropyl)ketone, oligo-[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanone], camphorquinone, 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone, benzyl dimethyl ketal, bis(η5-2-4-cyclopentadien-1-yl)bis[2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)phenyl]titanium, and any combination thereof.

[078]300~475nmの波長範囲で発光する光源、とくに365nm、390nm、または395nmで発光する光源の場合、この領域で吸収する好適なフリーラジカル光開始剤の例としては、ベンゾイルホスフィンオキシド、たとえば、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド(BASF製のルシリン(Lucirin)TPO)および2,4,6-トリメチルベンゾイルフェニル,エトキシホスフィンオキシド(BASF製のルシリンTPO-L)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド(チバ製のイルガキュア819またはBAPO)、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパノン-1(チバ製のイルガキュア907)、2-ベンジル-2-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン(チバ製のイルガキュア369)、2-ジメチルアミノ2-(4-メチル-ベンジル)-1-(4-モルホリン-4-イルフェニル)-ブタン-1-オン(チバ製のイルガキュア379)、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルスルフィド(チーテック製のチバキュアBMS)、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン(チーテック製のチバキュアEMK)、ならびに4,4’-ビス(N,N’-ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(ミヒラーケトン)などが挙げられる。それらの混合物も好適である。これらのアシルホスフィンオキシド光開始剤は、光照射時にホスフィノイルラジカルの良好な非局在化を有するので好ましい。 [078] For light sources emitting in the wavelength range of 300 to 475 nm, particularly those emitting at 365 nm, 390 nm, or 395 nm, examples of suitable free radical photoinitiators that absorb in this region include benzoylphosphine oxides, such as 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (Lucirin TPO from BASF) and 2,4,6-trimethylbenzoylphenyl,ethoxyphosphine oxide (Lucirin TPO-L from BASF), bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide (Irgacure 819 or BAPO from Ciba), 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]phosphine oxide, ... Examples of suitable photoinitiators include 2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-2-morpholinopropanone-1 (Irgacure 907 manufactured by Ciba), 2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone (Irgacure 369 manufactured by Ciba), 2-dimethylamino 2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-ylphenyl)-butan-1-one (Irgacure 379 manufactured by Ciba), 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide (CibaCure BMS manufactured by Cheetech), 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone (CibaCure EMK manufactured by Cheetech), and 4,4'-bis(N,N'-dimethylamino)benzophenone (Michler's ketone). Mixtures thereof are also suitable. These acylphosphine oxide photoinitiators are preferred because they have good delocalization of the phosphinoyl radicals upon irradiation with light.

[079]本発明の実施形態によれば、フリーラジカル光開始剤はアシルホスフィンオキシド光開始剤である。アシルホスフィンオキシド光開始剤は、たとえば、米国特許第4,324,744号明細書、同第4,737,593号明細書、同第5,942,290号明細書、同第5,534,559号明細書、同第6,020,528号明細書、同第6,486,228号明細書、および同第6,486,226号明細書に開示されている。 [079] According to an embodiment of the present invention, the free radical photoinitiator is an acylphosphine oxide photoinitiator. Acylphosphine oxide photoinitiators are disclosed, for example, in U.S. Pat. Nos. 4,324,744, 4,737,593, 5,942,290, 5,534,559, 6,020,528, 6,486,228, and 6,486,226.

[080]アシルホスフィンオキシド光開始剤は、ビスアシルホスフィンオキシド(BAPO)またはモノアシルホスフィンオキシド(MAPO)である。 [080] The acylphosphine oxide photoinitiator is a bisacylphosphine oxide (BAPO) or a monoacylphosphine oxide (MAPO).

[081]ビスアシルホスフィンオキシド光開始剤は、式II:

Figure 0007652850000004

で示される。
[082]上記式中、R50は、C~C12アルキル、シクロヘキシル、あるいは置換されていないまたは1~4個のハロゲンもしくはC~Cアルキルにより置換されたフェニルであり、R51およびR52は、それぞれ互いに独立して、C~CアルキルまたはC~Cアルコキシであり、R53は、水素またはC~Cアルキルであり、かつR54は、水素またはメチルである。 [081] Bisacylphosphine oxide photoinitiators have formula II:
Figure 0007652850000004

As shown in the figure.
[082] In the above formula, R 50 is C 1 -C 12 alkyl, cyclohexyl, or phenyl unsubstituted or substituted with 1 to 4 halogen or C 1 -C 8 alkyl, R 51 and R 52 are each independently C 1 -C 8 alkyl or C 1 -C 8 alkoxy, R 53 is hydrogen or C 1 -C 8 alkyl , and R 54 is hydrogen or methyl.

[083]たとえば、R50は、C~C10アルキル、シクロヘキシル、あるいは置換されていないまたは1~4個のC~Cアルキル、Cl、もしくはBrにより置換されたフェニルである。他の実施形態では、R50は、C~Cアルキル、シクロヘキシル、あるいは置換されていないまたは2、3、4、もしくは2,5位がC~Cアルキルにより置換されたフェニルである。たとえば、R50はC~C12アルキルまたはシクロヘキシルであり、R51およびR52は、それぞれ互いに独立して、C~CアルキルまたはC~Cアルコキシであり、かつR53は水素またはC~Cアルキルである。たとえば、R51およびR52はC~CアルキルまたはC~Cアルコキシであり、かつR53は水素またはC~Cアルキルである。他の実施形態では、R51およびR52はメチルまたはメトキシであり、かつR53は水素またはメチルである。たとえば、R51、R52、およびR53はメチルである。他の実施形態では、R51、R52、およびR53はメチルであり、かつR54は水素である。他の実施形態では、R50はC~Cアルキルである。たとえば、R51およびR52はメトキシであり、R53およびR54は水素であり、かつR50はイソオクチルである。たとえば、R50はイソブチルである。たとえば、R50はフェニルである。本発明のビスアシルホスフィンオキシド光開始剤は、たとえば、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド(CAS#162881-26-7)またはビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-(2,4-ビス-ペンチルオキシフェニル)ホスフィンオキシドである。 [083] For example, R 50 is C 2 -C 10 alkyl, cyclohexyl, or phenyl unsubstituted or substituted with 1-4 C 1 -C 4 alkyl, Cl, or Br. In other embodiments, R 50 is C 3 -C 8 alkyl, cyclohexyl, or phenyl unsubstituted or substituted in the 2, 3, 4, or 2,5 positions with C 1 -C 4 alkyl. For example, R 50 is C 4 -C 12 alkyl or cyclohexyl, R 51 and R 52 are each, independently of the others, C 1 -C 8 alkyl or C 1 -C 8 alkoxy, and R 53 is hydrogen or C 1 -C 8 alkyl. For example, R 51 and R 52 are C 1 -C 4 alkyl or C 1 -C 4 alkoxy, and R 53 is hydrogen or C 1 -C 4 alkyl. In other embodiments, R 51 and R 52 are methyl or methoxy, and R 53 is hydrogen or methyl. For example, R 51 , R 52 , and R 53 are methyl. In other embodiments, R 51 , R 52 , and R 53 are methyl, and R 54 is hydrogen. In other embodiments, R 50 is a C 3 -C 8 alkyl. For example, R 51 and R 52 are methoxy, R 53 and R 54 are hydrogen, and R 50 is isooctyl. For example, R 50 is isobutyl. For example, R 50 is phenyl. The bisacylphosphine oxide photoinitiator of the present invention is, for example, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide (CAS# 162881-26-7) or bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-(2,4-bis-pentyloxyphenyl)phosphine oxide.

[084]モノアシルホスフィンオキシド光開始剤は、式III:

Figure 0007652850000005

で示される。上記式中、RおよびRは、互いに独立して、C~C12アルキル、ベンジル、置換されていないまたはハロゲン、C~Cアルキル、および/もしくはC~Cアルコキシにより1~4回置換されたフェニルであり、あるいはシクロヘキシルまたは-COR基であり、あるいはRは-ORであり、Rは、置換されていないまたはC~Cアルキル、C~Cアルコキシ、C~Cアルキルチオ、および/もしくはハロゲンにより1~4回置換されたフェニルであり、かつRは、C~Cアルキル、フェニル、またはベンジルである。たとえば、Rは-ORである。たとえば、Rは、置換されていないまたはハロゲン、C~Cアルキル、および/もしくはC~Cアルコキシにより1~4回置換されたフェニルである。たとえば、Rは、置換されていないまたはC~Cアルキルにより1~4回置換されたフェニルである。たとえば、本発明のモノアシルホスフィンオキシドは、2,4,6-トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキシドまたは2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドである。 [084] Monoacylphosphine oxide photoinitiators have formula III:
Figure 0007652850000005

In the above formula, R 1 and R 2 are each independently C 1 -C 12 alkyl, benzyl, phenyl which is unsubstituted or substituted 1-4 times with halogen, C 1 -C 8 alkyl, and/or C 1 -C 8 alkoxy, or a cyclohexyl or -COR 3 group, or R 1 is -OR 4 , R 3 is phenyl which is unsubstituted or substituted 1-4 times with C 1 -C 8 alkyl, C 1 -C 8 alkoxy, C 1 -C 8 alkylthio, and/or halogen, and R 4 is C 1 -C 8 alkyl, phenyl, or benzyl. For example, R 1 is -OR 4. For example, R 2 is phenyl which is unsubstituted or substituted 1-4 times with halogen, C 1 -C 8 alkyl, and/or C 1 -C 8 alkoxy. For example, R 3 is phenyl that is unsubstituted or substituted 1 to 4 times with C 1 -C 8 alkyl. For example, the monoacylphosphine oxide of the present invention is 2,4,6-trimethylbenzoylethoxyphenylphosphine oxide or 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide.

[085]付加造形用液状放射線硬化性樹脂は、任意の好適量、たとえば、ある特定の実施形態では樹脂組成物の約10wt%まで、ある特定の実施形態では樹脂組成物の約0.1~約10wt%、さらなる実施形態では樹脂組成物の約1~約6wt%の量のフリーラジカル光開始剤を成分(d)として含みうる。 [085] The radiation curable liquid resin for additive manufacturing may include a free radical photoinitiator as component (d) in any suitable amount, for example, in certain embodiments up to about 10 wt % of the resin composition, in certain embodiments from about 0.1 to about 10 wt % of the resin composition, and in further embodiments from about 1 to about 6 wt % of the resin composition.

[光開始パッケージ]
[086]ある特定の実施形態によれば、1種以上のカチオンおよび/またはフリーラジカル光開始剤が希釈剤モノマーと共に樹脂組成物に含まれる。カチオンおよびフリーラジカル光開始剤は本明細書で考察されたものであり、任意の好適な希釈剤が使用されうる。ある特定のカチオン光開始剤を分散させるための通常の液状希釈剤は(ポリ)プロピレングリコールまたは(ポリ)プロピレンカーボネートを含む。驚くべきことに、希釈剤モノマーまたは分散剤としてのビニルエーテルを少なくとも1種のカチオン光開始剤と組み合わせて使用すると本発明に従ってUV/vis光学条件下で硬化に付したときに改善された光重合有効性がもたらされることを、発明者らは発見した。
[Light Initiation Package]
[086] According to certain embodiments, one or more cationic and/or free radical photoinitiators are included in the resin composition together with a diluent monomer. The cationic and free radical photoinitiators are as discussed herein, and any suitable diluent may be used. Typical liquid diluents for dispersing certain cationic photoinitiators include (poly)propylene glycol or (poly)propylene carbonate. Surprisingly, the inventors have discovered that the use of vinyl ethers as diluent monomers or dispersants in combination with at least one cationic photoinitiator results in improved photopolymerization efficacy when subjected to curing under UV/vis optical conditions according to the present invention.

[087]実施形態では、光開始パッケージの全重量を基準にして、カチオン光開始剤は、約8wt%~約50wt%、より好ましくは約30wt%~約45wt%の量で存在し、ビニルエーテル希釈剤モノマーは、約25wt%~約90wt%、より好ましくは約40wt%~約60wt%の量で存在し、かつフリーラジカル光開始剤は、約8wt%~約30wt%、より好ましくは約10wt%~約25wt%の量で存在し、ただし、カチオン光開始剤は、0.1:1~1:1の比でビニルエーテル希釈剤モノマーと共に溶液に少なくとも部分的に溶解される。 [087] In an embodiment, the cationic photoinitiator is present in an amount of about 8 wt % to about 50 wt %, more preferably about 30 wt % to about 45 wt %, the vinyl ether diluent monomer is present in an amount of about 25 wt % to about 90 wt %, more preferably about 40 wt % to about 60 wt %, and the free radical photoinitiator is present in an amount of about 8 wt % to about 30 wt %, more preferably about 10 wt % to about 25 wt %, based on the total weight of the photoinitiator package, provided that the cationic photoinitiator is at least partially dissolved in solution with the vinyl ether diluent monomer in a ratio of 0.1:1 to 1:1.

[088]特許請求された本発明の第2の態様は、
(a)カチオン重合性成分と、
(b)ヨードニウム塩カチオン光開始剤と、
(c)成分(b)を光増感するための光増感剤と、
(d)成分(b)を還元するための第1の還元剤と、
(e)フリーラジカル重合性成分と、
(f)任意選択的にフリーラジカル光開始剤と、
(g)ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する、成分(b)を還元するための第2の還元剤と、
を含み、
20mJ/cmの線量を与えるかつピークスペクトル強度で約375nm~約500nm、より好ましくは約380nm~約450nm、より好ましくは約390nm~約425nm、より好ましくは約395nm~約410nmの放射線を放出するUV/vis光学素子により硬化可能である、
付加造形用液状放射線硬化性組成物である。
[088] A second aspect of the claimed invention comprises:
(a) a cationically polymerizable component;
(b) an iodonium salt cationic photoinitiator; and
(c) a photosensitizer for photosensitizing component (b); and
(d) a first reducing agent for reducing component (b); and
(e) a free radically polymerizable component; and
(f) optionally a free radical photoinitiator;
(g) a second reducing agent for reducing component (b), the second reducing agent having an electron donating substituent attached to the vinyl group; and
Including,
curable by UV/vis optics providing a dose of 20 mJ/ cm2 and emitting radiation with a peak spectral intensity between about 375 nm and about 500 nm, more preferably between about 380 nm and about 450 nm, more preferably between about 390 nm and about 425 nm, more preferably between about 395 nm and about 410 nm;
A liquid radiation curable composition for additive manufacturing.

[089]本発明の第1の態様に係るカチオン重合性成分、フリーラジカル重合性成分、およびフリーラジカル光開始剤は、特許請求された本発明の第2の態様に使用するのに同様に好適である。さらに、特許請求された本発明の第1の態様に係る以上のヨードニウム塩カチオン光開始剤の説明もまた、特許請求された本発明の第2の態様に使用するのに同様に好適である。好ましい実施形態では、ヨードニウム塩カチオン光開始剤はジフェニルヨードニウム塩である。いくつかの好適なジフェニルヨードニウム塩光開始剤は、たとえば、(4-メチルフェニル)[4-(2-メチルプロピル)フェニル]-,ヘキサフルオロホスフェート、[4-(1-メチルエチル)フェニル](4-メチルフェニル)-,テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(1-)(ビス(4-ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート)、および(ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルロルホスフェート)である。 [089] The cationically polymerizable component, free radically polymerizable component, and free radical photoinitiator according to the first aspect of the invention are similarly suitable for use in the second aspect of the claimed invention. Moreover, the above description of the iodonium salt cationic photoinitiator according to the first aspect of the claimed invention is also similarly suitable for use in the second aspect of the claimed invention. In a preferred embodiment, the iodonium salt cationic photoinitiator is a diphenyliodonium salt. Some suitable diphenyliodonium salt photoinitiators are, for example, (4-methylphenyl)[4-(2-methylpropyl)phenyl]-, hexafluorophosphate, [4-(1-methylethyl)phenyl](4-methylphenyl)-, tetrakis(pentafluorophenyl)borate(1-) (bis(4-dodecylphenyl)iodonium hexafluoroantimonate), and (bis(4-tert-butylphenyl)iodonium hexafluorophosphate).

[光増感剤]
[090]いくつかの実施形態では、液状放射線硬化性樹脂を硬化させるために使用される光の波長に依存して、液状放射線硬化性樹脂組成物は光増感剤を含むことが望ましい。「光増感剤」という用語は、光開始重合の速度の増加または重合が起こる波長のシフトのいずれかを行う任意の物質を意味するものとして用いられる。教科書(G.Odian著、重合の原理(Principles of Polymerization)、第3版、1991年、p.222)を参照されたい。後者の定義で動作する、かつ他の形で特定の波長の光を吸収しない光開始剤と併用される物質は、その関連する光開始剤と共に「間接励起」機構により動作すると言われる。出願人は、UV/vis光学素子による硬化に好適な本発明の組成物を配合するためにこの機構を利用した。
[Photosensitizer]
[090] In some embodiments, depending on the wavelength of light used to cure the liquid radiation curable resin, it is desirable for the liquid radiation curable resin composition to contain a photosensitizer. The term "photosensitizer" is used to mean any substance that either increases the rate of photoinitiated polymerization or shifts the wavelength at which polymerization occurs. See the textbook (G. Odian, Principles of Polymerization, 3rd Edition, 1991, p. 222). Substances that operate under the latter definition and that are used in conjunction with photoinitiators that do not otherwise absorb light of a particular wavelength are said to operate by an "indirect excitation" mechanism with their associated photoinitiator. Applicants have utilized this mechanism to formulate compositions of the present invention that are suitable for curing with UV/vis optics.

[091]ヘテロ環式および縮合環式芳香族炭化水素、有機染料、ならびに芳香族ケトンをはじめとするさまざまな化合物を光増感剤として使用可能である。光増感剤の例としては、メタノン、キサンテノン、ピレンメタノール、アントラセン、ピレン、ペリレン、キノン、キサントン、チオキサントン、ベンゾイルエステル、ベンゾフェノン、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択されるものが挙げられる。光増感剤の特定例としては、[4-[(4-メチルフェニル)チオ]フェニル]フェニルメタノン、イソプロピル-9H-チオキサンテン-9-オン、1-ピレンメタノール、9-(ヒドロキシメチル)アントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、9,10-ジメトキシアントラセン、9,10-ジプロポキシアントラセン、9,10-ジブチルオキシアントラセン、9-アントラセンメタノールアセテート、2-エチル-9,10-ジメトキシアントラセン、2-メチル-9,10-ジメトキシアントラセン、2-t-ブチル-9,10-ジメトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジエトキシアントラセン、および2-メチル-9,10-ジエトキシアントラセン、アントラセン、アントラキノン、2-メチルアントラキノン、2-エチルアントラキノン、2-tertブチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン、2-アミルアントラキノン、チオキサントンおよびキサントン、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-ジエチルチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、メチルベンゾイルホルメート(BASF製のダロキュア(Darocur)MBF)、メチル-2-ベンゾイルベンゾエート(チーテック製のチバキュアOMB)、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルスルフィド(チーテック製のチバキュアBMS)、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン(チーテック製のチバキュアEMK)、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択されるものが挙げられる。 [091] A variety of compounds can be used as photosensitizers, including heterocyclic and fused ring aromatic hydrocarbons, organic dyes, and aromatic ketones. Examples of photosensitizers include those selected from the group consisting of methanone, xanthenone, pyrenemethanol, anthracene, pyrene, perylene, quinone, xanthone, thioxanthone, benzoyl ester, benzophenone, and any combination thereof. Specific examples of photosensitizers include [4-[(4-methylphenyl)thio]phenyl]phenylmethanone, isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 1-pyrenemethanol, 9-(hydroxymethyl)anthracene, 9,10-diethoxyanthracene, 9,10-dimethoxyanthracene, 9,10-dipropoxyanthracene, 9,10-dibutyloxyanthracene, 9-anthracenemethanol acetate, 2-ethyl-9,10-dimethoxyanthracene, 2-methyl-9,10-dimethoxyanthracene, 2-t-butyl-9,10-dimethoxyanthracene, 2-ethyl-9,10-diethoxyanthracene, and 2-methyl-9,10-diethoxyanthracene, anthracene, anthraquinone, 2-methylanthracene, laquinone, 2-ethyl anthraquinone, 2-tert-butyl anthraquinone, 1-chloro anthraquinone, 2-amyl anthraquinone, thioxanthone and xanthone, isopropyl thioxanthone, 2-chloro thioxanthone, 2,4-diethyl thioxanthone, 1-chloro-4-propoxy thioxanthone, methyl benzoyl formate (Darocur MBF from BASF), methyl-2-benzoyl benzoate (Civacure OMB from Cheetech), 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide (Civacure BMS from Cheetech), 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone (Civacure EMK from Cheetech), and any combination thereof.

[092]新規な混合物はまた、UV光源のより良好な利用を達成するために異なる波長の輝線放射線に対して異なる感度を有する種々の光開始剤を含有しうる。輝線放射線に対して異なる感度を有する公知の光開始剤の使用は、付加造形技術分野で周知であり、たとえば351nm、355nm、365nm、385nm、および405nmの放射線源に従って選択しうる。これとの関連では、使用される輝線で等しい光吸収を生じるように種々の光開始剤を選択し、そうなるような濃度で利用することが有利である。 [092] The novel mixtures may also contain various photoinitiators with different sensitivities to emission line radiation of different wavelengths in order to achieve better utilization of the UV light source. The use of known photoinitiators with different sensitivities to emission line radiation is well known in the additive manufacturing art and may be selected according to the radiation sources, for example 351 nm, 355 nm, 365 nm, 385 nm, and 405 nm. In this context, it is advantageous to select various photoinitiators and use them in concentrations that result in equal light absorption at the emission lines used.

[093]実施形態では、光増感剤は、フルオロン、たとえば、5,7-ジヨード-3-ブトキシ-6-フルオロン、5,7-ジヨード-3-ヒドロキシ-6-フルオロン、9-シアノ-5,7-ジヨード-3-ヒドロキシ-6-フルオロンであり、または光増感剤は、

Figure 0007652850000006

およびそれらの任意の組合せである。 [093] In embodiments, the photosensitizer is a fluorone, e.g., 5,7-diiodo-3-butoxy-6-fluorone, 5,7-diiodo-3-hydroxy-6-fluorone, 9-cyano-5,7-diiodo-3-hydroxy-6-fluorone, or the photosensitizer is
Figure 0007652850000006

and any combination thereof.

[094]光増感剤を利用する場合、より短い波長で吸収する他の光開始剤を使用可能である。かかる光開始剤の例としては、ベンゾフェノン、4-メチルベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノンおよびジメトキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類、および1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、フェニル(1-ヒドロキシイソプロピル)ケトン、2-ヒドロキシ-1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-メチル-1-プロパノン、および4-イソプロピルフェニル(1-ヒドロキシイソプロピル)ケトンなどの1-ヒドロキシフェニルケトン類、ベンジルジメチルケタール、およびオリゴ-[2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノン](ランベルティ(Lamberti)製のエスカキュア(Esacure)KIP150)が挙げられる。 [094] When a photosensitizer is utilized, other photoinitiators that absorb at shorter wavelengths can be used. Examples of such photoinitiators include benzophenone, 4-methylbenzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, and dimethoxybenzophenone, and 1-hydroxyphenyl ketones such as 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, phenyl(1-hydroxyisopropyl)ketone, 2-hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone, and 4-isopropylphenyl(1-hydroxyisopropyl)ketone, benzil dimethyl ketal, and oligo-[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanone] (Esacure KIP150 from Lamberti).

[095]いくつかのカチオン光開始剤が好ましい化学線波長で低い吸収を有することは注目に値しうる。たとえば、実施形態では、約400nmにピーク強度を有するUV/光学素子が対象の付加造形用途で利用される。たとえば、ロディア・シリコーンズ(Rhodia Silicones)から入手可能なロードルシル2074、イルガキュア250ヨードニウム、チバから入手可能な(4-メチルフェニル)[4-(2-メチルプロピル)フェニル]ヘキサフルオロホスフェート(1-)、GEシリコーンズ(GE Silicones)から入手可能なUV9380cなどのヨードニウム塩は、好ましい波長で不十分な直接吸収を有するので、過剰濃度を必要とするかまたは増感剤を必要とする。したがって、化学線エネルギーを吸収してそのエネルギーを効率的にヨードニウム開始剤に移動するために、チオキサントンやミヒラーケトンなどの三重項増感剤を使用することがある。しかしながら、いくつかのチオキサントンおよびミヒラーケトンは、橙色または赤色を生じたり、安全性が懸念されたりする傾向があるうえに、430nmまで有意な化学線吸収を有するが約400nmの硬化光波長で光反応を増感するのにそれほど有効ではない。 [095] It may be noted that some cationic photoinitiators have low absorption at the preferred actinic wavelengths. For example, in embodiments, UV/optics with peak intensity at about 400 nm are utilized in additive manufacturing applications of interest. For example, iodonium salts such as Rhodolsil 2074 available from Rhodia Silicones, Irgacure 250 Iodonium, (4-methylphenyl)[4-(2-methylpropyl)phenyl]hexafluorophosphate(1-) available from Ciba, and UV9380c available from GE Silicones have poor direct absorption at the preferred wavelengths and therefore require excess concentration or require a sensitizer. Thus, triplet sensitizers such as thioxanthone and Michler's ketone may be used to absorb actinic energy and efficiently transfer the energy to the iodonium initiator. However, some thioxanthones and Michler's ketones tend to produce an orange or red color, pose safety concerns, and, although they have significant actinic absorption up to 430 nm, are not very effective at sensitizing the photoreaction at curing light wavelengths of about 400 nm.

[096]しかしながら、実施形態では、クロロプロピルチオキサントン(CPTX)は、とくにステレオリソグラフィーに使用するためのヨードニウム開始剤に好適な増感剤である。なぜなら、500nm超で有意な光吸収を有しておらず、より少ない着色を有する物品を形成するからである。 [096] However, in embodiments, chloropropylthioxanthone (CPTX) is a preferred sensitizer for iodonium initiators, particularly for use in stereolithography, because it does not have significant light absorption above 500 nm and forms articles with less coloration.

[097]配合に使用される増感剤の濃度を低減し、組成物の最終物理的性質に関して比較的高濃度の増感剤から生じるおそれのある悪影響を防止するために、400nmで高い吸光係数を有する増感剤を使用することが好ましい。たとえば、ベンゾフェノンはいくつかの場合には三重項増感剤として作用しうるが、たとえば、約355nmで動作する周波数三逓倍YAGレーザー(コヒーレント(Coherent)AVIAモデル#355-1800)のレーザー波長では、吸光係数は108リットル/モル・cm程度である。一方、約400nmの同一レーザー波長で同一レーザーを使用したときのCPTXは、ベンゾフェノンのほぼX倍すなわち2585リットル/モル・cmの吸光係数を有する。このことから、CPTXは、等価な光吸収作用を提供するために配合物で1/Xの濃度を必要しうることが示唆される。したがって、増感剤は、380nm超の硬化光波長で300リットル/モル・cm以上、たとえば1000リットル/モル・cm超、好ましくは2000リットル/モル・cm超の吸光係数を有することが好ましい。ただし、そうすることが必要なわけではない。 [097] In order to reduce the concentration of sensitizer used in the formulation and to prevent possible adverse effects from relatively high concentrations of sensitizer on the final physical properties of the composition, it is preferable to use a sensitizer with a high extinction coefficient at 400 nm. For example, benzophenone may act as a triplet sensitizer in some cases, but at a laser wavelength of, for example, a frequency tripled YAG laser (Coherent AVIA model #355-1800) operating at about 355 nm, the extinction coefficient is on the order of 108 liters/mole cm. On the other hand, CPTX has an extinction coefficient of approximately X times that of benzophenone, or 2585 liters/mole cm, using the same laser at the same laser wavelength of about 400 nm. This suggests that CPTX may require a concentration of 1/X in the formulation to provide an equivalent light absorption effect. Thus, it is preferred, but not required, that the sensitizer has an extinction coefficient of 300 liters/mole cm or more, for example, greater than 1000 liters/mole cm, and preferably greater than 2000 liters/mole cm, at a curing light wavelength greater than 380 nm.

[098]カチオン光開始剤の活性を改善するためにCPTXを使用しうることが教示されるが、上述したカチオン光開始剤と組み合わせて使用される増感剤は、必ずしもそれに限定されるとは限らない。ヘテロ環式および縮合環式芳香族炭化水素、有機染料、ならびに芳香族ケトンをはじめとするさまざまな化合物を光増感剤として使用可能である。増感剤の例としては、J.V.Crivello著、高分子科学の進歩(Advances in Polymer Science)、第62巻、第1号(1984年)、ならびにJ.V.CrivelloおよびK.Dietliker著、「カチオン重合のための光開始剤(Photoinitiators for Cationic Polymerization)」、Chemistry & technology of UV & EB formulation for coatings,inks & paints、第III巻、フリーラジカルおよびカチオン重合のための光開始剤(Photoinitiators for free radical and cationic polymerization)、K.Dietliker著、[P.K.T.Oldring編]、SITA Technology Ltd、ロンドン(London)、1991年に開示される化合物が挙げられる。特定例としては、多環芳香族炭化水素およびその誘導体、たとえば、アントラセン、ピレン、ペリレン、およびそれらの誘導体、置換チオキサントン、α-ヒドロキシアルキルフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルスルフィド、アクリジンオレンジ、およびベンゾフラビンが挙げられる。 [098] Although it is taught that CPTX may be used to improve the activity of cationic photoinitiators, the sensitizers used in combination with the cationic photoinitiators described above are not necessarily limited thereto. A variety of compounds can be used as photosensitizers, including heterocyclic and fused ring aromatic hydrocarbons, organic dyes, and aromatic ketones. Examples of sensitizers include those described in J. V. Crivello, Advances in Polymer Science, Vol. 62, No. 1 (1984), and J. V. Crivello and K. and compounds disclosed in "Photoinitiators for Cationic Polymerization" by K. Dietliker, Chemistry & technology of UV & EB formulation for coatings, inks & paints, Vol. III, Photoinitiators for free radical and cationic polymerization by K. Dietliker, [P. K. T. Oldring, ed.], SITA Technology Ltd, London, 1991. Specific examples include polycyclic aromatic hydrocarbons and their derivatives, such as anthracene, pyrene, perylene, and their derivatives, substituted thioxanthones, α-hydroxyalkylphenones, 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide, acridine orange, and benzoflavins.

[099]付加造形用液状放射線硬化性樹脂は、任意の好適量、たとえば、ある特定の実施形態では樹脂組成物の0.1~10wt%、ある特定の実施形態では樹脂組成物の約1~約8wt%、さらなる実施形態では樹脂組成物の約2~約6wt%の量の他のカチオン光開始剤または光増感剤を含みうる。実施形態では、以上の範囲はエポキシモノマーとの併用にとくに好適である。他の実施形態では、光増感剤は、組み込まれる全組成物の約0.05重量%~約2重量%の量で利用しうる。 [099] The radiation curable liquid resin for additive manufacturing may include other cationic photoinitiators or photosensitizers in any suitable amount, for example, in certain embodiments, 0.1-10 wt % of the resin composition, in certain embodiments, about 1 to about 8 wt % of the resin composition, and in further embodiments, about 2 to about 6 wt % of the resin composition. In embodiments, the above ranges are particularly suitable for use with epoxy monomers. In other embodiments, the photosensitizer may be utilized in an amount of about 0.05 wt % to about 2 wt % of the total composition in which it is incorporated.

[還元剤]
[0100]本明細書で用いられる場合、還元剤とは、1個以上の電子を失う成分、すなわち本発明に係る付加造形用液状放射線組成物の重合時にレドックス化学反応でカチオン光開始剤成分に1個以上の電子を「供与」する成分をいう。かかる成分は、フリーラジカルを生成するまで、すなわち解離後にフリーラジカルに分解するまで、さもなければUV/vis波長の化学線を受けて励起状態になるまで電子を容易に供与する能力を有しえないとしても、本発明の目的では依然として還元剤とみなされる。このため、本明細書では代替的に「活性化還元剤」と呼びうる。
[Reducing Agent]
[0100] As used herein, a reducing agent refers to a component that loses one or more electrons, i.e., "donates" one or more electrons to a cationic photoinitiator component in a redox chemical reaction upon polymerization of the present invention's liquid radiation-based additive manufacturing compositions. Even if such a component does not have the ability to readily donate an electron until it generates a free radical, i.e., decomposes into a free radical after dissociation, or is otherwise excited upon exposure to UV/vis wavelength actinic radiation, it is still considered a reducing agent for purposes of the present invention. For this reason, it may alternatively be referred to herein as an "activated reducing agent."

[0101]エポキシドやビニルエーテルなどのモノマーの光開始カチオン重合は、ハイブリッド硬化型付加造形用途で必要な役割を果たす。さまざまな用途で添加剤が使用されるため、特定の分光感度を対象とする場合、光開始の波長柔軟性は、特定の配合の硬化性能を決定する基本的因子となる。したがって、とくに現代のUV/vis光学素子により放出されるようなより長い波長に感度を有するカチオン重合用光開始系は、重要性が高まりつつある。カチオン重合用の既存の光開始系の多くは、ジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、アルコキシピリジニウム塩などのオニウム塩の使用に基づく。しかしながら、これらの塩は、追加の発色団を塩構造に組み込まない限り、UV/visスペクトルで(吸収したとしても)有意に吸収しない。したがって、とくに、UV/visスペクトル域で吸収するようにすでに設計されている市販の光開始剤は他の理由で付加造形用ハイブリッド硬化系への組込みに適さないという事実に照らして、容易に入手可能なオニウム塩の感度領域をUV/vis波長まで合成的に拡張する代替法を見いだすことが重要である。 [0101] Photoinitiated cationic polymerization of monomers such as epoxides and vinyl ethers plays a necessary role in hybrid-curing additive manufacturing applications. Due to the use of additives in a variety of applications, wavelength flexibility of photoinitiation is a fundamental factor in determining the curing performance of a particular formulation when targeting a specific spectral sensitivity. Photoinitiating systems for cationic polymerization that are sensitive to longer wavelengths, especially those emitted by modern UV/vis optics, are therefore gaining in importance. Many of the existing photoinitiating systems for cationic polymerization are based on the use of onium salts, such as diphenyliodonium salts, triphenylsulfonium salts, and alkoxypyridinium salts. However, these salts do not absorb significantly (if at all) in the UV/vis spectrum unless additional chromophores are incorporated into the salt structure. Therefore, it is important to find alternative ways to synthetically extend the sensitivity range of readily available onium salts to UV/vis wavelengths, especially in light of the fact that commercially available photoinitiators already designed to absorb in the UV/vis spectral range are not suitable for incorporation into hybrid curing systems for additive manufacturing for other reasons.

[0102]本明細書で考察されるように、出願人は、増感剤の組合せを利用して間接励起と呼ばれる機構により少なくとも部分的には目的を達成した。そのほかに、オニウム塩は、フリーラジカル、電荷移動錯体の電子供与体化合物、および増感剤の長寿命電子励起状態をそれぞれ併用してレドックス反応で電子受容体として作用する。これらの方法のうち、いわゆる「フリーラジカル促進」カチオン重合は、モノマーのカチオン重合を開始可能なカチオン種を発生する追加の効果的かつ柔軟な方法であると思われる。全体的機構は、好適な還元電位を有するオニウム塩(On+)による光化学的に形成されたラジカルの酸化を含む。
R・+ON+→R+ (1)
[0102] As discussed herein, applicants have achieved their objectives at least in part through a mechanism called indirect excitation, utilizing a combination of sensitizers. Besides, onium salts act as electron acceptors in redox reactions using free radicals, electron donor compounds of charge transfer complexes, and long-lived electronic excited states of sensitizers, respectively. Among these methods, the so-called "free radical promoted" cationic polymerization appears to be an additional effective and flexible way to generate cationic species capable of initiating the cationic polymerization of monomers. The overall mechanism involves the oxidation of photochemically formed radicals by onium salts (On+) with suitable reduction potentials.
R・+ON+→R+ (1)

[0103]フリーラジカル促進カチオン重合を促進するのに好適な還元剤は、いくつか例を挙げると、一般に、アミン、ベンゾインおよびその誘導体、o-ファタルデヒド、ポリシラン、およびビニルエーテルやビニルハリドなどのビニル基に結合された電子供与性置換基を有する化合物と共に、アシルホスフィンオキシドなどの以上に挙げたフリーラジカル光開始剤のいくつかを含む。 [0103] Reducing agents suitable for promoting free radical promoted cationic polymerization generally include some of the free radical photoinitiators listed above, such as acylphosphine oxides, along with amines, benzoin and its derivatives, o-phthalaldehyde, polysilanes, and compounds having electron donating substituents attached to the vinyl group, such as vinyl ethers and vinyl halides, to name a few.

[0104]アミンは、有効な水素供与体であるとみなされ、関連するカチオン光開始剤を還元するフリーラジカルを連鎖移動機構により容易に形成するであろう。したがって、ある特定の実施形態では、好適な還元剤として作用可能である。しかしながら、含まれる窒素原子がそれ以外にカチオン重合反応を阻害する傾向があることが知られているので、付加造形用ハイブリッド放射線硬化性組成物中にかかる化合物を含む場合、注意を払う必要がある。 [0104] Amines are considered to be efficient hydrogen donors and will readily form free radicals that reduce associated cationic photoinitiators via chain transfer mechanisms. Thus, in certain embodiments, they can act as suitable reducing agents. However, care should be taken when including such compounds in hybrid radiation-curable additive manufacturing compositions, as the nitrogen atoms they contain are known to tend to otherwise inhibit cationic polymerization reactions.

[0105]UV/vis光源の存在下で酸化性ラジカルを発生するいくつかの系が存在する。たとえば、キサンテン染料と芳香族アミンとを含有する系に照射することにより形成されるラジカルは、ジフェニルヨードニウム塩に対する還元剤として機能可能である。同様に、ジマンガンデカカルボニル-有機ハロゲン化物の組合せは、オニウム塩と組み合わせて使用する場合、UV/vis波長におけるカチオン重合に有効な還元剤である。そのほかに、イルガキュア784などの市販のチタノセン型光開始剤は、可視光を照射することにより発生させる還元剤源として使用可能である。 [0105] There are several systems that generate oxidizing radicals in the presence of a UV/vis light source. For example, radicals formed by irradiating a system containing a xanthene dye and an aromatic amine can function as reducing agents for diphenyliodonium salts. Similarly, dimanganese decacarbonyl-organohalide combinations are effective reducing agents for cationic polymerization at UV/vis wavelengths when used in combination with onium salts. Additionally, commercially available titanocene-type photoinitiators such as Irgacure 784 can be used as a source of reducing agent generated by irradiation with visible light.

[0106]さまざまな構造を有するアシルホスフィンオキシドおよびアシルホスファネートがフリーラジカル重合用光開始剤として使用されてきている。アシルホスフィンオキシドの光化学に関する広範な研究の結果、かなり高い量子収率でα開裂を受けることが判明した。 [0106] Acylphosphine oxides and acylphosphanates of various structures have been used as photoinitiators for free radical polymerization. Extensive studies of the photochemistry of acylphosphine oxides have shown that they undergo α-scission with fairly high quantum yields.

[0107]実施形態では、ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する第2の還元剤と少なくとも組み合わせた場合、アシルホスフィンオキシドは、UV/vis波長で適切なモノマーのカチオン重合の促進に寄与する好適な還元剤である。テトラヒドロフランおよびブチルビニルエーテルのカチオン重合は、UV/vis波長でビスアシルホスフィンオキシドおよびジフェニルヨードニウム塩の存在下で照射すると容易に開始可能である。理論により拘束することを望むものではないが、光開始ビスアシルホスフィンオキシドは、適切なドナー(たとえば、溶媒またはモノマー)から水素を容易に引き抜いて、カチオン光開始剤を併用した場合に還元剤になると考えられる。得られた炭素中心ラジカルは、PhI+イオンとの反応によりカルボカチオンに変換されてカチオン重合を開始する。本明細書に開示されるように、アシルホスフィンオキシド、より好ましくは、置換アシルホスフィンオキシドは、ヨードニウム塩やピリジニウム塩などの好適なオニウム塩と組み合わせると、UV/vis硬化波長でフリーカチオン重合を促進するための効率的かつ効果的な還元剤になることが見いだされた。提案された開始機構は、第1の工程でホスフィノイルラジカルおよびベンゾイルラジカルの光発生を含むと思われる。続いてオニウム塩によりホスフィノイルラジカルが酸化されて、モノマーの重合を開始可能なホスホニウムイオンを生成する。後者の工程の効率は、オニウム塩のレドックス電位およびホスフィノイルラジカルの電子非局在化(p特性)により制御されるはずである。したがって、本発明の一実施形態は、この機構の効果が400nm波長光で最大化されかつ最大カチオン硬化スピードが実現されるように、オニウム塩とアシルホスフィンオキシドフリーラジカル光開始剤との間のレドックス電位を最大化すると同時に、最大電子非局在化(p特性)を有するアシルホスフィンオキシドを探索することである。 [0107] In embodiments, acylphosphine oxides, at least when combined with a second reducing agent having an electron donating substituent attached to the vinyl group, are suitable reducing agents that contribute to promoting cationic polymerization of suitable monomers at UV/vis wavelengths. Cationic polymerization of tetrahydrofuran and butyl vinyl ether can be readily initiated upon irradiation at UV/vis wavelengths in the presence of bisacylphosphine oxides and diphenyliodonium salts. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the photoinitiated bisacylphosphine oxides readily abstract hydrogen from a suitable donor (e.g., solvent or monomer) to become a reducing agent when used in conjunction with a cationic photoinitiator. The resulting carbon-centered radical is converted to a carbocation by reaction with PhI+ ions to initiate cationic polymerization. As disclosed herein, it has been found that acylphosphine oxides, more preferably substituted acylphosphine oxides, when combined with suitable onium salts, such as iodonium and pyridinium salts, are efficient and effective reducing agents for promoting free cationic polymerization at UV/vis curing wavelengths. The proposed initiation mechanism appears to involve the photogeneration of phosphinoyl and benzoyl radicals in the first step. The phosphinoyl radical is then oxidized by an onium salt to produce a phosphonium ion capable of initiating polymerization of the monomer. The efficiency of the latter step should be controlled by the redox potential of the onium salt and the electron delocalization (p character) of the phosphinoyl radical. Thus, one embodiment of the present invention is to maximize the redox potential between the onium salt and the acylphosphine oxide free radical photoinitiator while simultaneously searching for an acylphosphine oxide with maximum electron delocalization (p character) so that the effect of this mechanism is maximized at 400 nm wavelength light and maximum cationic cure speed is achieved.

[0108]実施形態では、カチオン光開始剤を還元するための還元剤は、以下の式IV:

Figure 0007652850000007

により表される。上記式中、Arは、置換または非置換の芳香族基であり、Rは、Ar、C~C20脂肪族鎖、またはC~C20アルキル鎖であり、かつRは、Rであるかまたは1個以上の置換もしくは非置換のアシルフェニル基を含有する。 [0108] In embodiments, the reducing agent for reducing the cationic photoinitiator is represented by the following formula IV:
Figure 0007652850000007

In the above formula, Ar 1 is a substituted or unsubstituted aromatic group, R 1 is Ar 1 , a C 2 -C 20 aliphatic chain, or a C 2 -C 20 alkyl chain, and R 2 is R 1 or contains one or more substituted or unsubstituted acylphenyl groups.

[0109]付加造形用液状放射線硬化性樹脂は、たとえばある特定の実施形態では任意の好適量、ある特定の実施形態では0.01~30wt%の量、他の好ましい実施形態では樹脂組成物の0.01~10wt%の量、他のある特定の実施形態では樹脂組成物の約1~約8wt%、さらなる実施形態では樹脂組成物の約2~約6wt%の量で、カチオン光開始剤を還元するための還元剤を含みうる。実施形態では、以上の範囲は、ヨードニウム塩光開始剤を併用する場合にとくに好適である。実施形態では、同一の還元剤成分がフリーラジカル光開始剤および還元剤として同時に機能しうるので、フリーラジカル重合およびカチオン重合の両方が同時に促進される。他の実施形態では、還元剤は、組み込まれる全組成物の約0.05重量%~約4重量%の量で利用しうる。 [0109] The liquid radiation curable resin for additive manufacturing may include a reducing agent for reducing the cationic photoinitiator, for example, in certain embodiments, in an amount of 0.01 to 30 wt %, in other preferred embodiments, in an amount of 0.01 to 10 wt % of the resin composition, in other certain embodiments, about 1 to about 8 wt % of the resin composition, and in further embodiments, about 2 to about 6 wt % of the resin composition. In embodiments, the above ranges are particularly suitable when an iodonium salt photoinitiator is used in combination. In embodiments, the same reducing agent component may function simultaneously as a free radical photoinitiator and a reducing agent, thereby promoting both free radical and cationic polymerizations simultaneously. In other embodiments, the reducing agent may be utilized in an amount of about 0.05 wt % to about 4 wt % of the total composition in which it is incorporated.

[ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する還元剤]
[0110]ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する成分を追加的に含めることにより、UV/vis光学素子を利用する付加造形システム用の液状放射線硬化性組成物のカチオン硬化を改善する機構をさらに提供可能である。ビニルエーテルなどのかかる化合物は、伝統的なUVベースの放射線源を利用する付加造形システムに供される多くの現代の商用ハイブリッド硬化性組成物では、(1)迅速重合の発熱反応に起因して過剰な熱を生成する傾向があるため、ならびに(2)共重合および付随的不均一ポリマーをもたらして一貫性のない劣った物理的性質を有する三次元部品を生成する傾向があるため、回避される。それにもかかわらず、驚くべきことに、本発明に係る他の必要成分と併用すれば、より低いエネルギー/強度を有するUV/vis光学素子を利用するシステムに合うように調整された組成物への組込みが望ましいものとなることを、本発明者らは発見した。具体的には、ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する追加の成分を含めることにより、驚くべきことに、本明細書で引用された他の反応機構(すなわち、間接励起およびフリーラジカル促進カチオン重合)を誘導する成分の存在を伴うと重合が相乗的に改善されることを、発明者はさらに見いだした。
[Reducing Agents Having Electron-Donating Substituents Attached to Vinyl Groups]
[0110] The inclusion of an additional component having an electron donating substituent attached to the vinyl group can further provide a mechanism for improving the cationic curing of liquid radiation curable compositions for additive modeling systems utilizing UV/vis optics. Such compounds, such as vinyl ethers, are avoided in many modern commercial hybrid curable compositions for additive modeling systems utilizing traditional UV-based radiation sources because of their (1) tendency to generate excess heat due to rapid polymerization exothermic reactions, and (2) tendency to result in copolymerization and concomitant non-uniform polymers to produce three-dimensional parts with inconsistent and poor physical properties. Nevertheless, the inventors have surprisingly found that their incorporation into compositions tailored to systems utilizing UV/vis optics with lower energy/intensity becomes desirable when combined with other necessary components according to the present invention. Specifically, the inventors have further found that the inclusion of an additional component having an electron donating substituent attached to the vinyl group surprisingly improves polymerization synergistically with the presence of components that induce other reaction mechanisms cited herein (i.e., indirect excitation and free radical promoted cationic polymerization).

[0111]ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する成分の好ましい一例はビニルエーテルである。ビニルエーテルは、さまざまな出発材料、たとえば、エーテル、エステル、もしくはビスカルバメート、またはビニルエーテル末端(ポリ)ウレタンもしくはカーボネートから生成可能である。限定されるものではないがそれぞれのいくつかの例としては以下のものが挙げられる。 [0111] A preferred example of a component having an electron donating substituent attached to the vinyl group is a vinyl ether. Vinyl ethers can be produced from a variety of starting materials, such as ethers, esters, or biscarbamates, or vinyl ether terminated (poly)urethanes or carbonates. Some non-limiting examples of each include:

[0112]エーテルからのビニルエーテルモノマー:多官能性ビニルエーテルの具体例としては、ジビニルエーテル、たとえば、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、ポ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ジビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、ブチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、ビスフェノールAアルキレンオキシドジビニルエーテル、およびビスフェノールFアルキレンオキシドジビニルエーテル、ならびに多官能性ビニルエーテル、たとえば、トリメチロールエタントリビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、グリセロールトリビニルエーテル、ペンタエリトリトールテトラビニルエーテル、ペンタエリトリトールジビニルエーテル、ジペンタエリトリトールペンタビニルエーテル、ジペンタエリトリトールヘキサビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテルのエチレンオキシド付加物、トリメチロールプロパントリビニルエーテルのプロピレンオキシド付加物、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテルのエチレンオキシド付加物、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテルのプロピレンオキシド付加物、ペンタエリトリトールテトラビニルエーテルのエチレンオキシド付加物、ペンタエリトリトールテトラビニルエーテルのプロピレンオキシド付加物、ジペンタエリトリトールヘキサビニルエーテルのエチレンオキシド付加物、ジペンタエリトリトールヘキサビニルエーテルのプロピレンオキシド付加物が挙げられる。 [0112] Vinyl ether monomers from ethers: Specific examples of polyfunctional vinyl ethers include divinyl ethers, such as ethylene glycol divinyl ether, diethylene glycol divinyl ether, triethylene glycol divinyl ether, polyethylene glycol divinyl ether, propylene glycol divinyl ether, dipropylene glycol divinyl ether, isobutyl vinyl ether, butylene glycol divinyl ether, butanediol divinyl ether, hexanediol divinyl ether, cyclohexanediol divinyl ether, bisphenol A alkylene oxide divinyl ether, and bisphenol F alkylene oxide divinyl ether, as well as polyfunctional vinyl ethers, such as trimethylolethane trivinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, ditrimethylolpropane trivinyl ether, divinyloxyethyl ... Examples of the vinyl ether include ethylene oxide adduct of trimethylolpropane trivinyl ether, glycerol trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, pentaerythritol divinyl ether, dipentaerythritol pentavinyl ether, dipentaerythritol hexavinyl ether, ethylene oxide adduct of trimethylolpropane trivinyl ether, propylene oxide adduct of trimethylolpropane trivinyl ether, ethylene oxide adduct of ditrimethylolpropane tetravinyl ether, propylene oxide adduct of ditrimethylolpropane tetravinyl ether, ethylene oxide adduct of pentaerythritol tetravinyl ether, propylene oxide adduct of pentaerythritol tetravinyl ether, ethylene oxide adduct of dipentaerythritol hexavinyl ether, and propylene oxide adduct of dipentaerythritol hexavinyl ether.

[0113]エステルまたはビスカルバメートからのビニルエーテルモノマー:ジビニルアジペート、ジビニルテレフタレート、ジビニルシクロヘキシルジカロキシレートなどの多官能性ビニルエーテルの具体例。ビス[4-(ビニルオキシ)ブチル]アジペート(ベクトマー(VEctomer)(登録商標)4060)、ビス[4-(ビニルオキシ)ブチル]スクシネート(ベクトマー(登録商標)4030)、ビス[4-(ビニルオキシ)ブチル]イソフタルト(ベクトマー(登録商標)4010)、ビス[4-(ビニルオキシメチル)シクロヘキシルメチル]グルタレート(ベクトマー(登録商標)4020)、トリス[4-(ビニルオキシ)ブチル]トリメリテート(ベクトマー(登録商標)5015)、ビス[4-(ビニルオキシメチル)シクロヘキシルメチル]イソフタレート(ベクトマー(登録商標)4040)、ビス[4-(ビニルオキシ)ブチル](4-メチル-1,3-フェニレン)ビスカルバメート(ベクトマー(登録商標)4220)、およびビス[4-(ビニルオキシ)ブチル](メチレンジ-4,1-フェニレン)ビスカルバメート(ベクトマー(登録商標)4210)など。 [0113] Vinyl ether monomers from esters or biscarbamates: Specific examples of polyfunctional vinyl ethers such as divinyl adipate, divinyl terephthalate, divinylcyclohexyl dicarboxylate. Bis[4-(vinyloxy)butyl]adipate (Vectomer® 4060), bis[4-(vinyloxy)butyl]succinate (Vectomer® 4030), bis[4-(vinyloxy)butyl]isophthalate (Vectomer® 4010), bis[4-(vinyloxymethyl)cyclohexylmethyl]glutarate (Vectomer® 4020), tris[4-(vinyloxy)butyl] Trimellitate (Vectomer® 5015), bis[4-(vinyloxymethyl)cyclohexylmethyl]isophthalate (Vectomer® 4040), bis[4-(vinyloxy)butyl](4-methyl-1,3-phenylene)biscarbamate (Vectomer® 4220), and bis[4-(vinyloxy)butyl](methylenedi-4,1-phenylene)biscarbamate (Vectomer® 4210).

[0114]ビニルエーテル末端のウレタンまたはカーボネート:分子内に少なくともヒドロキシル基と少なくともビニルエーテル基とを有するヒドルキシビニルエーテルでエンドキャップされたポリウレタンやポリカーボネートなどの多官能性ビニルエーテルの具体例。たとえば、2-ヒドロキシエチルビニールエーテル、3-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2-ヒドロキシイソプロピルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、3-ヒドロキシブチルビニルエーテル、2-ヒドロキシブチルビニルエーテル、3-ヒドロキシイソブチルビニルエーテル、2-ヒドロキシイソブチルビニルエーテル、1-メチル-3-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、1-メチル-2-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、1-ヒドロキシメチルプロピルビニルエーテル、4-ヒドロキシシクロヘキシルビニルエーテル、1,6-ヘキサンジオールモノビニルエーテル、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、1,3-シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、1,2-シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、p-キシレングリコールモノビニルエーテル、m-キシレングリコールモノビニルエーテル、o-キシレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレン-グリコールモノビニルエーテル、トリエチレングリコールモノビニルエーテル、テトラエチレングリコールモノビニルエーテル、ペンタエチレングリコールモノビニルエーテル、オリゴエチレングリコールモノビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノビニルエーテル、ジプロピレングリコールモノビニルエーテル、トリプロピレングリコールモノビニルエーテル、テトラプロピレングリコールモノビニルエーテル、これらの誘導体、たとえば、ペンタプロピレングリコールモノビニルエーテル、オリゴプロピレングリコールモノビニルエーテル、およびポリプロピレングリコールモノビニルエーテルなど。 [0114] Vinyl ether-terminated urethane or carbonate: Specific examples of polyfunctional vinyl ethers such as polyurethanes and polycarbonates end-capped with hydroxyvinyl ethers having at least a hydroxyl group and at least a vinyl ether group in the molecule. For example, 2-hydroxyethyl vinyl ether, 3-hydroxypropyl vinyl ether, 2-hydroxypropyl vinyl ether, 2-hydroxyisopropyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl vinyl ether, 3-hydroxybutyl vinyl ether, 2-hydroxybutyl vinyl ether, 3-hydroxyisobutyl vinyl ether, 2-hydroxyisobutyl vinyl ether, 1-methyl-3-hydroxypropyl vinyl ether, 1-methyl-2-hydroxypropyl vinyl ether, 1-hydroxymethylpropyl vinyl ether, 4-hydroxycyclohexyl vinyl ether, 1,6-hexanediol monovinyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol monovinyl ether, 1,3-cyclohexanedimethanol monovinyl ether, 1,2-cyclohexanediol monovinyl ether, Methanol monovinyl ether, p-xylene glycol monovinyl ether, m-xylene glycol monovinyl ether, o-xylene glycol monovinyl ether, diethylene glycol monovinyl ether, triethylene glycol monovinyl ether, tetraethylene glycol monovinyl ether, pentaethylene glycol monovinyl ether, oligoethylene glycol monovinyl ether, polyethylene glycol monovinyl ether, dipropylene glycol monovinyl ether, tripropylene glycol monovinyl ether, tetrapropylene glycol monovinyl ether, and derivatives thereof, such as pentapropylene glycol monovinyl ether, oligopropylene glycol monovinyl ether, and polypropylene glycol monovinyl ether.

[0115]好ましい実施形態では、ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する成分は、次のもの、すなわち、ビニルエーテル、ビニルエステル、ビニルチオエーテル、n-ビニルカルバゾール、n-ビニルピロリドン、n-ビニルカプロラクタム、アリルエーテル、およびビニルカーボネートの1つ以上である。 [0115] In preferred embodiments, the component having an electron donating substituent attached to the vinyl group is one or more of the following: vinyl ether, vinyl ester, vinyl thioether, n-vinyl carbazole, n-vinyl pyrrolidone, n-vinyl caprolactam, allyl ether, and vinyl carbonate.

[0116]他の好ましい実施形態では、ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する成分は多官能性である。 [0116] In another preferred embodiment, the component having an electron donating substituent attached to the vinyl group is polyfunctional.

[0117]ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する以上に挙げた成分の1つ以上を任意の好適量で本発明に係る組成物で利用可能であり、単独でまたは本明細書に列挙されたタイプの1つ以上の組合せで選択しうる。好ましい実施形態では、ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する成分は、組成物の全重量を基準にして約1wt.%~約25wt.%、より好ましくは約5wt.%~約20wt.%、より好ましくは約5wt.%~約12wt.%の量で存在する。他の実施形態では、ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する成分は、1wt.%~15wt.%、より好ましくは1wt.%~10wt%、より好ましくは3wt.%~約8wt.%の量で存在する。 [0117] Any suitable amount of one or more of the above listed components having an electron donating substituent attached to the vinyl group can be used in the compositions of the present invention and may be selected alone or in combination of one or more of the types listed herein. In a preferred embodiment, the component having an electron donating substituent attached to the vinyl group is present in an amount of about 1 wt. % to about 25 wt. %, more preferably about 5 wt. % to about 20 wt. %, more preferably about 5 wt. % to about 12 wt. %, based on the total weight of the composition. In another embodiment, the component having an electron donating substituent attached to the vinyl group is present in an amount of 1 wt. % to 15 wt. %, more preferably 1 wt. % to 10 wt. %, more preferably 3 wt. % to about 8 wt. %.

[他の成分]
[0118]粘度上昇、たとえば、固体像形成プロセスにおける使用時の粘度上昇をさらに防止するために、樹脂組成物に安定剤を添加することが多い。有用な安定剤としては、米国特許第5,665,792号明細書に記載のものが挙げられる。安定剤の存在は任意選択的である。具体的な実施形態では、付加造形用液状放射線硬化性樹脂組成物は0.1wt%~3%の安定剤を含む。
[Other ingredients]
[0118] To further prevent viscosity increase, e.g., during use in solid imaging processes, stabilizers are often added to the resin composition. Useful stabilizers include those described in U.S. Pat. No. 5,665,792. The presence of a stabilizer is optional. In a specific embodiment, the radiation curable liquid resin composition for additive manufacturing comprises 0.1 wt % to 3 wt % of a stabilizer.

[0119]他の利用可能な添加剤としては、有機および無機の充填剤、染料、顔料、酸化防止剤、湿潤剤、気泡崩壊剤、連鎖移動剤、レベリング剤、消泡剤、界面活性剤などが挙げられる。かかる添加剤は公知であり、当業者であれば分かるであろうが特定の用途の要望に応じて一般に利用可能である。 [0119] Other useful additives include organic and inorganic fillers, dyes, pigments, antioxidants, wetting agents, foam disintegrators, chain transfer agents, leveling agents, defoamers, surfactants, and the like. Such additives are known and are generally available as desired for a particular application, as would be understood by one of ordinary skill in the art.

[0120]本発明の付加造形用液状放射線硬化性樹脂組成物は、気泡崩壊剤、酸化防止剤、界面活性剤、酸捕捉剤、顔料、染料、増粘剤、難燃剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、樹脂粒子、コア-シェル粒子耐衝撃性改良剤、可溶性ポリマー、およびブロックポリマーからなる群から選択される1種以上の添加剤をさらに含みうる。 [0120] The liquid radiation-curable resin composition for additive manufacturing of the present invention may further contain one or more additives selected from the group consisting of a bubble disintegrator, an antioxidant, a surfactant, an acid scavenger, a pigment, a dye, a thickener, a flame retardant, a silane coupling agent, an ultraviolet absorber, a resin particle, a core-shell particle impact modifier, a soluble polymer, and a block polymer.

[0121]そのほかに、公知の付加造形用液状放射線硬化性樹脂組成物の多くは、樹脂組成物から作製される部品の性質を向上させるためにヒドロキシ官能性化合物を使用する。存在する場合、任意のヒドロキシ基を特定の目的に使用しうる。存在する場合、ヒドロキシル含有材料は、好ましくは1種以上の第1級または第2級の脂肪族ヒドロキシルを含有する。ヒドロキシル基は分子内または末端に存在しうる。モノマー、オリゴマー、またはポリマーを使用可能である。ヒドロキシル当量、すなわち、数平均分子量をヒドロキシル基の数で除算した値は、好ましくは31~5000の範囲内である。存在する場合、樹脂組成物は、樹脂組成物の全重量を基準にして好ましくは多くとも10wt%、より好ましくは多くとも5wt%、最も好ましくは多くとも2wt%の1種以上の非フリーラジカル重合性ヒドロキシ官能性化合物を含む。 [0121] Additionally, many of the known liquid radiation curable resin compositions for additive manufacturing use hydroxy-functional compounds to improve the properties of parts made from the resin composition. Any hydroxy group, if present, may be used for a specific purpose. If present, the hydroxyl-containing material preferably contains one or more primary or secondary aliphatic hydroxyls. The hydroxyl groups may be internal or terminal. Monomers, oligomers, or polymers may be used. The hydroxyl equivalent weight, i.e., the number average molecular weight divided by the number of hydroxyl groups, is preferably in the range of 31 to 5000. If present, the resin composition preferably contains at most 10 wt %, more preferably at most 5 wt %, and most preferably at most 2 wt %, of one or more non-free-radically polymerizable hydroxy-functional compounds, based on the total weight of the resin composition.

[比]
[0122]驚くべきことに、本発明に係る組成物は、種々の必要成分の比を互いに制御すれば、UV/vis光学素子を利用するある特定の付加造形プロセスによる硬化にとくに最適化された状態になりうることを、本発明者らは見いだした。好ましい実施形態では、ヨードニウム塩カチオン光開始剤と、光増感剤と、第1の還元剤と、ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する第2の還元剤と、の重量比は、約2:2:1:2~約20:1:5:25、より好ましくは約10:1:2:12である。ヨードニウム塩カチオン光開始剤の量が多くなりすぎると、放射線吸収度が有意になりすぎて十分な深さの層まで硬化させる能力が妨害される。他の構成要素と比べて少なくなりすぎると、カチオン硬化が開始されても適正グリーン強度を有する三次元部品を製造するのに必要なレベルに達しない。光増感剤の量は、一般に、ヨードニウム塩カチオン光開始剤の量を超えるべきでないが、前記カチオン光開始剤の間接励起を可能にするのに十分な量で存在すべきである。還元剤もまた、一般に、還元されるカチオン光開始剤の量を超えるべきでないが、同様に、フリーラジカル促進カチオン重合を促進するのに十分な量で存在すべきである。最後に、ビニル基に結合された電子供与性置換基を有する成分は、追加のカチオン重合機構を十分に可能にするために、以上に挙げた他の構成要素と比べて重量基準において最大量で存在可能であるが、硬化が加速されて無制御な発熱反応および過剰な熱発生をもたらすおそれがあるので不釣合に多量に存在すべきでない。
[ratio]
[0122] Surprisingly, the inventors have found that compositions according to the present invention can be specifically optimized for curing by certain additive manufacturing processes utilizing UV/vis optics by controlling the ratios of the various necessary components relative to one another. In a preferred embodiment, the weight ratio of iodonium salt cationic photoinitiator, photosensitizer, first reducing agent, and second reducing agent having an electron donating substituent attached to a vinyl group is about 2:2:1:2 to about 20:1:5:25, more preferably about 10:1:2:12. If the amount of iodonium salt cationic photoinitiator is too high, the radiation absorption becomes too significant and interferes with the ability to cure to a sufficient depth of the layer. If it is too low relative to the other components, cationic curing is initiated but not to the level required to produce a three-dimensional part with adequate green strength. The amount of photosensitizer should generally not exceed the amount of iodonium salt cationic photoinitiator, but should be present in an amount sufficient to allow indirect excitation of said cationic photoinitiator. The reducing agent should also generally not exceed the amount of cationic photoinitiator being reduced, but should likewise be present in an amount sufficient to promote free radical promoted cationic polymerization. Finally, the component having an electron donating substituent attached to the vinyl group can be present in a maximum amount by weight compared to the other components listed above to fully enable additional cationic polymerization mechanisms, but should not be present in a disproportionately large amount as this may accelerate the cure, resulting in uncontrolled exothermic reactions and excessive heat generation.

[0123]他の実施形態では、ヨードニウム塩カチオン光開始剤と光増感剤との比は1:3~10:1までである。実施形態では、ヨードニウム塩カチオン光開始剤と還元剤との比は1:5~10:1にある。 [0123] In other embodiments, the ratio of iodonium salt cationic photoinitiator to photosensitizer is from 1:3 to 10:1. In embodiments, the ratio of iodonium salt cationic photoinitiator to reducing agent is from 1:5 to 10:1.

[0124]特許請求された本発明の第3の態様は、
(a)環式脂肪族エポキシドとオキセタンとをさらに含む約30wt.%~約80wt.%の少なくとも1種のカチオン重合性成分と、
(b)400nmで0.01未満の吸光度を有する約1wt.%~約8wt.%のスルホニウム塩カチオン光開始剤と、
(c)以下の式(V):

Figure 0007652850000008

(式中、RはC~C20脂肪族鎖を含有する)
で示される約0.5wt.%~約3wt.%の化合物と、
(d)フリーラジカル重合性成分と、
(e)ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドフリーラジカル光開始剤と、
を含み、
20mJ/cmの線量を与えるかつピークスペクトル強度で約375nm~約500nm、より好ましくは約380nm~約450nm、より好ましくは約390nm~約425nmの放射線を放出するUV/vis光学素子により硬化可能である、
付加造形用液状放射線硬化性組成物である。 [0124] A third aspect of the claimed invention comprises:
(a) about 30 wt. % to about 80 wt. % of at least one cationically polymerizable component further comprising a cycloaliphatic epoxide and an oxetane;
(b) about 1 wt. % to about 8 wt. % of a sulfonium salt cationic photoinitiator having an absorbance of less than 0.01 at 400 nm;
(c) a compound of formula (V):
Figure 0007652850000008

where R contains a C1 - C20 aliphatic chain.
About 0.5 wt. % to about 3 wt. % of a compound represented by
(d) a free radically polymerizable component; and
(e) diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide free radical photoinitiator; and
Including,
curable by UV/vis optics providing a dose of 20 mJ/ cm2 and emitting radiation with a peak spectral intensity between about 375 nm and about 500 nm, more preferably between about 380 nm and about 450 nm, more preferably between about 390 nm and about 425 nm;
A liquid radiation curable composition for additive manufacturing.

[0125]本発明の他の態様によれば、UV/vis光学素子により硬化可能である付加造形用液状放射線硬化性組成物の配合に使用されるカチオン光開始剤はスルホニウム塩である。特許請求された本発明の第1の態様に係る以上のスルホニウム塩カチオン光開始剤の説明は、特許請求された本発明のこの第3の態様の使用にも同様に好適である。本発明の第3の態様の好ましい実施形態では、カチオン光開始剤はトリアリールスルホニウム塩である。好ましい実施形態では、(トリアリール)スルホニウム塩カチオン光開始剤は、実際にはUV/vis波長できわめて低い直接吸光度を有する。実施形態では、使用される(トリアリール)スルホニウム塩光開始剤は、400nmで0.05未満、より好ましくは0.01未満、より好ましくは0.005未満、最も好ましくは0.001未満の吸光度を有する。記載のごとく、驚くべきことに、カチオン光開始剤の間接励起は、UV/vis光学素子を利用して付加造形用液状放射線硬化性組成物のカチオン重合を開始するうえで、400nmに有意な吸光度を有するカチオン光開始剤の直接励起よりも好ましい機構であることを、出願人は見いだした。 [0125] According to another aspect of the invention, the cationic photoinitiator used in formulating the liquid radiation curable composition for additive manufacturing that is curable by UV/vis optics is a sulfonium salt. The above description of the sulfonium salt cationic photoinitiator according to the first aspect of the claimed invention is equally suitable for use in this third aspect of the claimed invention. In a preferred embodiment of the third aspect of the invention, the cationic photoinitiator is a triarylsulfonium salt. In a preferred embodiment, the (triaryl)sulfonium salt cationic photoinitiator has a very low direct absorbance at UV/vis wavelengths in practice. In an embodiment, the (triaryl)sulfonium salt photoinitiator used has an absorbance at 400 nm of less than 0.05, more preferably less than 0.01, more preferably less than 0.005, and most preferably less than 0.001. As described, applicants have surprisingly found that indirect excitation of cationic photoinitiators is a preferred mechanism for initiating cationic polymerization of liquid radiation-curable compositions for additive manufacturing using UV/vis optics, as compared to direct excitation of cationic photoinitiators that have significant absorbance at 400 nm.

[0126]実施形態では、スルホニウム塩カチオン光開始剤は、以下の構造:

Figure 0007652850000009

で示されるカチオンを有するトリアリールスルホニウム塩である。 [0126] In embodiments, the sulfonium salt cationic photoinitiator has the following structure:
Figure 0007652850000009

It is a triarylsulfonium salt having a cation represented by the formula:

[0127]実施形態では、トリアリールスルホニウム塩は、ヘキサフルオロアンチモネート対イオンまたはヘキサフルオロホスフェート対イオンをさらに有する。 [0127] In embodiments, the triarylsulfonium salt further has a hexafluoroantimonate or hexafluorophosphate counterion.

[0128]実施形態では、スルホニウム塩カチオン光開始剤は、0.01wt%~15wt%、他の実施形態では1wt%~8wt%、他の実施形態では2wt%~5wt%の任意の好適量で組成物中に存在する。 [0128] In embodiments, the sulfonium salt cationic photoinitiator is present in the composition in any suitable amount, from 0.01 wt % to 15 wt %, in other embodiments from 1 wt % to 8 wt %, and in other embodiments from 2 wt % to 5 wt %.

[0129]さらに、本発明の第1および第2の態様に係るカチオン重合性成分およびフリーラジカル重合性成分は、特許請求された本発明の第3の態様の使用にも同様に好適である。 [0129] Additionally, the cationically polymerizable and free radically polymerizable components of the first and second aspects of the invention are similarly suitable for use in the claimed third aspect of the invention.

[0130]本発明の第3の態様に係る付加造形用液状放射線硬化性組成物は、フリーラジカル光開始剤をも含有する。本発明の第1および第2の態様に係るフリーラジカル光開始剤の説明は、一般に、特許請求された本発明の第3の態様の使用にも同様に好適である。しかしながら、好ましい実施形態では、フリーラジカル光開始剤はジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドを含む。さらに、驚くべきことに、実施形態では、フリーラジカル光開始剤成分が、組成物中に存在するフリーラジカル光開始剤の全量を基準にして、2個以上のカルボキシル基を含有する50%未満の化合物、好ましくは2個以上のカルボキシル基を含有する33%未満の化合物を有する場合、スルホニウム塩カチオン光開始剤と併用して改善された硬化性を生成可能であることを、本発明者らは見いだした。 [0130] The liquid radiation curable composition for additive manufacturing according to the third aspect of the invention also contains a free radical photoinitiator. The description of the free radical photoinitiator according to the first and second aspects of the invention is generally suitable for use in the claimed third aspect of the invention as well. However, in a preferred embodiment, the free radical photoinitiator comprises diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide. Furthermore, the inventors have surprisingly found that in an embodiment, the free radical photoinitiator component can produce improved curability in combination with a sulfonium salt cationic photoinitiator when the free radical photoinitiator component has less than 50% of compounds containing two or more carboxyl groups, preferably less than 33% of compounds containing two or more carboxyl groups, based on the total amount of free radical photoinitiator present in the composition.

[0131]本発明の第3の態様に係る付加造形用液状放射線硬化性組成物は光増感剤をも含有する。実施形態では、光増感剤は、本発明の第2の態様に係る光増感剤の説明に従って一般に選択しうる。好ましい実施形態では、利用される光増感剤は、以下の式(V):

Figure 0007652850000010

(式中、RはC~C20脂肪族鎖を含有する)
で示される構造を有する。 [0131] The liquid radiation curable composition for additive manufacturing according to the third aspect of the present invention also contains a photosensitizer. In embodiments, the photosensitizer may generally be selected according to the description of the photosensitizer according to the second aspect of the present invention. In a preferred embodiment, the photosensitizer utilized has the following formula (V):
Figure 0007652850000010

where R contains a C1 - C20 aliphatic chain.
It has the structure shown below.

[0132]本発明の第3の態様の好ましい実施形態では、利用される光増感剤はアントラセン系光開始剤である。かかる光増感剤の市販品としては、川崎化成工業(Kawasaki Chemical)から入手可能なアントラキュア(Anthracure)(商標)UVS-1101およびUVS-1331が挙げられる。 [0132] In a preferred embodiment of the third aspect of the invention, the photosensitizer utilized is an anthracene-based photoinitiator. Commercially available products of such photosensitizers include Anthracure™ UVS-1101 and UVS-1331 available from Kawasaki Chemical.

[0133]光増感剤は、約0.5wt.%~約10wt.%、より好ましくは0.5wt.%~3wt.%の任意の好適量で存在する。 [0133] The photosensitizer is present in any suitable amount from about 0.5 wt. % to about 10 wt. %, more preferably from 0.5 wt. % to 3 wt. %.

[0134]特許請求された本発明の第4の態様は、UV/vis光学素子を利用する付加造形システムにより三次元物品を形成する方法であって、
(1)本発明の第1、第2、または第3の態様の付加造形用液状放射線硬化性組成物を提供する工程と、
(2)液状放射線硬化性樹脂の第1の液状層を設ける工程と、
(3)UV/vis光学構成を用いて第1の液状層を化学線で像様に露光して像形成断面体を形成することにより第1の硬化層を形成する工程と、
(4)第1の硬化層に接触した状態で液状放射線硬化性樹脂の新しい層を形成する工程と、
(5)前記新しい層を化学線で像様に露光して追加の像形成断面体を形成する工程と、
(6)三次元物品を構築するために工程(4)および(5)を十分な回数繰り返す工程と、
を含み、
UV/vis光学素子が、ピークスペクトル強度で約375nm~約500nm、より好ましくは約380nm~約450nm、より好ましくは約390nm~約425nm、より好ましくは約395nm~約410nmの放射線を放出する、
方法である。
[0134] A fourth aspect of the claimed invention is a method of forming a three-dimensional article with an additive fabrication system utilizing UV/vis optics, comprising:
(1) providing a liquid radiation curable composition for additive manufacturing according to the first, second or third aspect of the present invention;
(2) providing a first liquid layer of a liquid radiation curable resin;
(3) forming a first cured layer by imagewise exposing the first liquid layer to actinic radiation using a UV/vis optical configuration to form an imaged cross-section;
(4) forming a new layer of liquid radiation curable resin in contact with the first cured layer;
(5) imagewise exposing the new layer to actinic radiation to form additional imageable cross-sections;
(6) repeating steps (4) and (5) a sufficient number of times to build a three-dimensional article; and
Including,
the UV/vis optics emit radiation with a peak spectral intensity between about 375 nm and about 500 nm, more preferably between about 380 nm and about 450 nm, more preferably between about 390 nm and about 425 nm, more preferably between about 395 nm and about 410 nm;
This is the method.

[0135]上述した本発明の態様で提供される液状放射線硬化性組成物は、UV/vis光学素子を利用する付加造形システムによる硬化に適していなければならない。かかる組成物は、とくに本発明の第1、第2、および第3の態様に記載されている。第1の液状層を設ける際または液状放射線硬化性樹脂の新しい層を形成する際、層は任意の好適な厚さおよび形状をとりうるとともに、利用される付加造形プロセスに依存する。たとえば、それはジェット処理により選択的にディスペンスしうるか、またはほとんどのステレオリソグラフィープロセスでよく見受けられるようにすでに硬化した層を樹脂のバットに浸漬して実質的に均一な厚さの層を生成することにより付加しうる。限定されるものではないが他の実施形態では、カートリッジまたはディスペンサーを用いて箔、膜、または担体を介して所定の厚さで代替的に移動させうる。 [0135] The liquid radiation curable composition provided in the above-mentioned aspects of the invention should be suitable for curing by an additive manufacturing system utilizing UV/vis optics. Such compositions are particularly described in the first, second, and third aspects of the invention. When providing the first liquid layer or forming a new layer of liquid radiation curable resin, the layer can be of any suitable thickness and shape and will depend on the additive manufacturing process being utilized. For example, it can be selectively dispensed by jetting or can be added by dipping an already cured layer into a vat of resin to produce a layer of substantially uniform thickness, as is common in most stereolithography processes. In other non-limiting embodiments, a cartridge or dispenser can be used to alternatively transfer a predetermined thickness through a foil, film, or carrier.

[0136]以上では、「露光」とは化学線を照射することを意味する。以上に述べたように、本明細書に記載される本発明の付加造形用液状放射線組成物は、UV/vis光学素子を介してハイブリッド硬化を適用するのにとくに好適である。実施形態では、UV/vis光学素子は光源として1つ以上のLEDを利用する。実施形態では、光源はレーザーである。実施形態では、LEDまたはレーザー光源は、DLPまたはLCD像投影システムに結合される。像投影システムがLCDディスプレイを含む実施形態では、光源は、UV波長がLCD構成要素に及ぼす有害作用を最小限に抑えるために排他的に400nm超の化学線を放出するように構成しうる。 [0136] In the above, "exposure" means exposure to actinic radiation. As stated above, the liquid radiation compositions for additive manufacturing of the present invention described herein are particularly suitable for applying hybrid cure via UV/vis optics. In an embodiment, the UV/vis optics utilizes one or more LEDs as a light source. In an embodiment, the light source is a laser. In an embodiment, the LED or laser light source is coupled to a DLP or LCD image projection system. In an embodiment where the image projection system includes an LCD display, the light source may be configured to emit actinic radiation exclusively above 400 nm to minimize the deleterious effects of UV wavelengths on the LCD components.

[0137]特許請求された本発明の第5の態様は、本発明の第1、第2、または第3の態様の液状放射線硬化性組成物を用いて本発明の第4の態様により形成される三次元部品である。 [0137] A fifth aspect of the claimed invention is a three-dimensional part formed according to the fourth aspect of the invention using a liquid radiation curable composition of the first, second, or third aspect of the invention.

[0138]以下の実施例は、本発明をさらに例示するものであるが、当然ながら、なんらその範囲を限定するものと解釈すべきではない。 [0138] The following examples further illustrate the present invention but, of course, should not be construed as in any way limiting its scope.

[実施例]
[0139]これらの実施例は、本発明の付加造形用液状放射線硬化性樹脂の実施形態を例示する。表1には、本発明の実施例で使用される付加造形用液状放射線硬化性樹脂の種々の成分が記載されている。
[Example]
[0139] These examples illustrate embodiments of the radiation curable liquid resin for additive manufacturing of the present invention. Table 1 lists the various components of the radiation curable liquid resin for additive manufacturing used in the examples of the present invention.

[試験方法]
[0140]各実施例の重合速度(硬化スピード)を測定するために、リアルタイムフーリエ変換赤外(FTIR)分光法を使用した。データ取得周波数さらには分解能を増加させるために、水銀カドミウムテルル化物(MCT)検出器を使用した。透過モードの代わりに、減衰全反射(ATR)構成を使用した。重合速度測定はすべて、サーモ・サイエンティフィック・ニコレット(Thermo Scientific Nicolet)8700モデルを用いて行った。以下の表には測定の実験条件設定が示されている。この条件下で、各測定に対して200秒間で合計41個のスペクトルを得た。
[Test Method]
[0140] Real-time Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was used to measure the polymerization rate (cure speed) of each example. A mercury cadmium telluride (MCT) detector was used to increase the data acquisition frequency and thus the resolution. An attenuated total reflectance (ATR) configuration was used instead of transmission mode. All polymerization rate measurements were performed using a Thermo Scientific Nicolet 8700 model. The experimental condition settings for the measurements are shown in the table below. Under these conditions, a total of 41 spectra were obtained for each measurement in 200 seconds.

Figure 0007652850000011
Figure 0007652850000011

[0141]UV/Vis光制御のために、Digital Light Lab LEDスポットランプ(365nm、395nm、および400nm)ならびにコントローラー(AccuCure Photo Rheometer)を使用した。校正連続モードを選択した。測定前に光強度および持続時間(露光時間)を選択した。 [0141] For UV/Vis light control, Digital Light Lab LED spot lamps (365 nm, 395 nm, and 400 nm) and a controller (AccuCure Photo Rheometer) were used. Calibrated continuous mode was selected. Light intensity and duration (exposure time) were selected before measurements.

[0142]測定のために、数滴の選択されたサンプルをATR結晶セットアップの中心に配置する。次いで、3ミル(±0.4ミル)ドローダウンバードバーを用いてATR結晶上に約3ミル膜(±0.4ミル)を被覆した。3ミルコーティングの適用直後、ATRセットアップの上にLEDランプを保持し、保持中心の孔に位置決めした。次いで、リアルタイムFTIR走査を開始した。1個のスペクトルを取得した後、光源をターンオンして重合を開始させた。以上のプログラム入力に基づいて、各スペクトルを5秒間ごとに合計200秒間にわたり取得した。各実験で合計41個のスペクトルを取得した。 [0142] For the measurement, a few drops of the selected sample were placed in the center of the ATR crystal setup. A 3 mil (±0.4 mil) drawdown bird bar was then used to coat approximately a 3 mil film (±0.4 mil) on the ATR crystal. Immediately after application of the 3 mil coating, an LED lamp was held above the ATR setup and positioned in the hole in the center of the holder. A real-time FTIR scan was then started. After acquiring one spectrum, the light source was turned on to start the polymerization. Based on the above program inputs, each spectrum was acquired every 5 seconds for a total of 200 seconds. A total of 41 spectra were acquired for each experiment.

[0143]各官能基を表す特定のIRピーク変化に基づいて、重合転化率対時間を計算した。IRピーク変化の実施例は以上の描像で示される。関連する各官能基の転化率を計算するために、必要に応じて以下の表に従ってピーク高さまたはピーク面積を計算した。 [0143] Polymerization conversion versus time was calculated based on the specific IR peak changes representing each functional group. Examples of IR peak changes are shown in the images above. To calculate the conversion of each relevant functional group, the peak height or peak area was calculated according to the following table, as appropriate.

Figure 0007652850000012
Figure 0007652850000012

[0144]得られた生データを用いる場合、実験硬化スピード手順がFTIR検出装置のターンオンとサンプルを硬化させるために使用した光源のターンオンとの間に未知の短いタイムラグを有するので、最初の1~2個のデータ点を除去することが重要であった。これらの予備データ点により生成される統計的ノイズ量に伴ういずれの不確実さも補償するために、各データセットに対して3通りの曲線当てはめを作成した。いずれの場合も、データセットの当てはめに用いたモデル式は、Conv=a(1-e(-b*(時間-c)))であった。このために、データ解析アドオンを備えたマイクロソフト・エクセル(Microsoft Excel)バージョン14.0.7116.5000(32ビット)を用いて生データを当てはめた。 [0144] When using the raw data obtained, it was important to remove the first one or two data points because the experimental cure speed procedure has an unknown short time lag between the turn-on of the FTIR detector and the turn-on of the light source used to cure the sample. To compensate for any uncertainty associated with the amount of statistical noise generated by these preliminary data points, three curve fits were generated for each data set. In each case, the model equation used to fit the data sets was Conv=a(1-e(-b*(time-c))). For this purpose, the raw data was fitted using Microsoft Excel version 14.0.7116.5000 (32-bit) with the Data Analysis add-on.

[0145]第1の場合、全データセット(最初の2個のデータ点を含む)を当てはめた。第2の場合、全データセットから第1のデータ点を差し引いて当てはめた。第3の場合、全データセットから第1および第2のデータ点を差し引いて当てはめた。いずれの場合も、曲線当てはめ係数rを生成させた。1%超の転化率の第1のデータ点を有しかつその組合せ曲線当てはめが0.90超のrをもたらすデータセットを選択して使用し、得られた曲線当てはめ式の結果をプラトー転化率の95%における硬化スピードのさらなる計算に使用した。曲線当てはめ係数rが0.90未満であった場合、再びデータを再ランした。 [0145] In the first case, the entire data set (including the first two data points) was fitted. In the second case, the entire data set was fitted minus the first data point. In the third case, the entire data set was fitted minus the first and second data points. In both cases, a curve fit coefficient r2 was generated. Data sets with a first data point with a conversion rate greater than 1% and whose combined curve fit yielded an r2 greater than 0.90 were selected for use, and the resulting curve fit equation was used for further calculation of the cure speed at 95% of the plateau conversion. If the curve fit coefficient r2 was less than 0.90, the data was rerun again.

[0146]以上で考察したように、データは、式の形式Conv=a(1-e(-b*(時間-c)))に当てはめた。式中、「Conv」は、FTIRピーク比により測定される転化率%であり、時間は、露光持続時間であり、「a」は、プラトー転化率であり、「b」は、硬化スピードを計算するために使用される得られた導出硬化スピード係数であり、かつ「c」は、得られた導出硬化誘導時間である。データを当てはめた後、実験データおよび当てはめから決定された「a」、「b」、および「c」の数値パラメーターを含む実験導出式をソフトウェアにより作成した。カチオン硬化性材料(すなわち、エポキシおよびオキセタン)では、硬化誘導時間がないので「c」は意味をもたない。したがって、かかる場合、「c」は無視した。変数「a」は、使用した硬化条件下におけるプラトー転化率として使用され、成分が転化された全体的漸近範囲を表す。変数「b」は、式T95=ln(.05/b)により「a」の95%プラトー転化率(T95)の時間を計算するために使用した。T95は、必要に応じて(かつ入手可能であれば)表2、3、および4に記載される。 [0146] As discussed above, the data was fitted to an equation of the form Conv = a(1 - e(-b * (time - c))), where "Conv" is the % conversion measured by FTIR peak ratio, time is the duration of exposure, "a" is the plateau conversion, "b" is the derived cure speed factor used to calculate cure speed, and "c" is the derived cure induction time. After fitting the data, the software created an empirically derived equation with the numerical parameters "a", "b", and "c" determined from the experimental data and the fit. For cationically curable materials (i.e., epoxies and oxetanes), "c" has no meaning since there is no cure induction time. Therefore, in such cases, "c" was ignored. The variable "a" was used as the plateau conversion under the cure conditions used, and represents the overall asymptotic range to which the components were converted. The variable "b" was used to calculate the time to 95% plateau conversion ( T95 ) of "a" by the formula T95 = ln(.05/b). T95 is listed in Tables 2, 3, and 4 as appropriate (and if available).

[実施例1~8]
[0147]最初に、当技術分野で周知の方法に従って、オキセタン成分と、環式脂肪族エポキシド成分と、ポリオール成分と、グリシジルエーテルエポキシド成分と、アクリレート成分と、を組み合わせることにより、付加造形用ベース樹脂を調製した。
[Examples 1 to 8]
[0147] First, an additive modeling base resin was prepared by combining an oxetane component, a cycloaliphatic epoxide component, a polyol component, a glycidyl ether epoxide component, and an acrylate component according to methods known in the art.

Figure 0007652850000013
Figure 0007652850000013

Figure 0007652850000014
Figure 0007652850000014

[0148]イルガキュアPAG103(比較例1で使用した)およびイルガキュアPAG121(比較例2で使用した)は、BASFから入手可能であり、UV/visスペクトルで有意な吸光度を有するカチオン硬化型樹脂用の非イオン性カチオン光酸光開始剤として明確に促進させる。CPI400(比較例3で使用した)は、400nmに顕著な吸光度を有するサンアプロから入手可能なカチオン光開始剤である。3種の以上に挙げたカチオン光開始剤は、UV/vis光学素子を利用する付加造形システム用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物に組み込まれる可能性のある候補として好適であると予想されよう。 [0148] Irgacure PAG 103 (used in Comparative Example 1) and Irgacure PAG 121 (used in Comparative Example 2) are available from BASF and are specifically promoted as non-ionic cationic photoacid photoinitiators for cationically curable resins with significant absorbance in the UV/vis spectrum. CPI 400 (used in Comparative Example 3) is a cationic photoinitiator available from Sun-Apro with significant absorbance at 400 nm. The three above-listed cationic photoinitiators would be expected to be suitable candidates for possible incorporation into liquid hybrid radiation curable compositions for additive manufacturing systems utilizing UV/vis optics.

[0149]環式脂肪族エポキシ成分のT95およびプラトー転化率は、以上の試験方法の節に記載したように計算される。 [0149] The T95 and plateau conversion of the cycloaliphatic epoxy component are calculated as described in the Test Methods section above.

Figure 0007652850000015
Figure 0007652850000015

[0150]比較例4は、365nmの波長で硬化させるのに好適であることが示された光開始パッケージを利用する。したがって、同一のベース樹脂を用いて表3に提供される本発明の実施例に対するベンチマークに有益である。 [0150] Comparative Example 4 utilizes a photoinitiation package shown to be suitable for curing at a wavelength of 365 nm. It is therefore useful for benchmarking against the inventive examples provided in Table 3 using the same base resin.

Figure 0007652850000016
Figure 0007652850000016

[結果の考察]
[0151]表1は、表2、3、および4の処方のほとんどに使用されるベース樹脂である。
[Discussion of results]
[0151] Table 1 is the base resin used for most of the formulations in Tables 2, 3, and 4.

[0152]表2では、本明細書に記載のRT-FTIR法を用いて性能の許容レベルを確定するために、365nm硬化用途に用いられる公知の商用技術が使用される。これらの試験結果は、許容基準を確立するために表3および4の結果のベンチマークに使用されよう。 [0152] In Table 2, known commercial techniques used for 365 nm cure applications are used to establish acceptable levels of performance using the RT-FTIR methods described herein. These test results will be used to benchmark the results in Tables 3 and 4 to establish acceptance criteria.

[0153]表3では、UV/visスペクトル域で吸収することが知られる、かつUV/vis光学素子を利用する直接励起機構による付加造形システム用液状ハイブリッド放射線硬化性組成物への組込みに好適であると予想される、カチオン光開始剤が使用される。しかしながら、分かるように、これらの選択肢の方法のいずれでも、365nmで作成された表2のベンチマークの硬化性能には届かない。3種の異なる光開始剤は、供給業者によれば約405nmの波長で硬化させるのに有用であるとされた。3種すべてを試験したところ、CPI-400のみがいくらかの測定可能な硬化活性を示したにすぎなかった。この実験から生成されたデータを以上の試験方法の節に記載の曲線当てはめソフトウェアに入力したが、データが検定で統計的にとても取るに足らなかったのでr値は決して許容レベルに達成しなかった。したがって、実際のT95およびプラトー転化率を実証するには統計的に有意でないが、それにもかかわらず、表3ならびに図3および4のデータは、直接励起機構を利用するかかる光開始剤の性能がいかに不十分であるかを示すには有益である。 [0153] In Table 3, cationic photoinitiators are used that are known to absorb in the UV/vis spectral range and are expected to be suitable for incorporation into liquid hybrid radiation curable compositions for additive modeling systems with a direct excitation mechanism utilizing UV/vis optics. However, as can be seen, none of these alternative methods approach the cure performance of the benchmark in Table 2 made at 365 nm. Three different photoinitiators were identified by their suppliers as useful for curing at wavelengths of about 405 nm. Of all three tested, only CPI-400 showed some measurable cure activity. The data generated from this experiment was entered into the curve fitting software described in the Test Methods section above, but the r2 values never achieved acceptable levels as the data was statistically so insignificant in the tests. Thus, while not statistically significant to demonstrate actual T95 and plateau conversion, the data in Table 3 and Figures 3 and 4 are nevertheless instructive in showing how poorly such photoinitiators perform utilizing a direct excitation mechanism.

[0154]表4は、(挙げられた強度および持続時間で)400nmで硬化させるとして本明細書で考察された本発明の概念に基づく試験を示す。分かるように、実施例はすべて、表2で確定された365nm許容基準に匹敵するさらにそれよりも良好である結果を達成する。プラトーの95%に達する時間T95は短い方が望ましく、一方、プラトー転化率は高い方が望ましい。 [0154] Table 4 shows tests based on the inventive concepts discussed herein as cured at 400 nm (at the listed intensities and durations). As can be seen, the examples all achieve results that are comparable to and even better than the 365 nm acceptance criteria established in Table 2. A shorter time to reach 95% of the plateau, T95 , is desirable, while a higher plateau conversion is desirable.

[0155]とくに明記されていない限り、wt.%という用語は、付加造形用液状放射線硬化性組成物全体と対比した組み込まれる特定の構成要素の質量基準の量を意味する。 [0155] Unless otherwise specified, the term wt. % refers to the amount by weight of a particular component incorporated relative to the total radiation-curable liquid composition for additive manufacturing.

[0156]本発明の記載に関連した(とくに以下の請求項に関連した)「a」および「an」および「the」という用語ならびに類似の参照語の使用は、とくに本明細書に指定がない限りまたは文脈上明らかな矛盾がない限り、単数形および複数形の両方を包含するものと解釈すべきである。「comprising(~を含む)」、「having(~を有する)」、「including(~を含む)」、および「containing(~を含有する)」という用語は、とくに断りのない限り、オープンエンドの用語として解釈すべきである(すなわち、「限定されるものではないが~を含む(including,but not limited to)を意味する)。本明細書における値の範囲のレシテーションは、とくに本明細書に指定がない限り、この範囲内に含まれる個々の各値を個別に参照する簡略表記法として機能し、単に意図され、各である、個々の各値は、あたかも本明細書に個別にリサイトされたがごとく本明細書に組み込まれる。本明細書に記載の方法はすべて、とくに本明細書に指定がない限りまたは文脈上明らかな矛盾がない限り、任意の好適な順序で実施可能である。本明細書に提供されるあらゆる例または例示的表現(たとえば、「such as(~などの)」)の使用は、単に本発明をより良く理解できるようにすることが意図されており、とくに特許請求がない限り、本発明の範囲に限定を課すものではない。本明細書の表現は、本発明の実施に不可欠ないずれかの非特許請求要素を表すものと解釈すべきではない。 [0156] The use of the terms "a," "an," and "the" and similar reference words in connection with the description of the present invention (particularly in connection with the claims which follow) should be construed to encompass both the singular and the plural, unless otherwise indicated herein or clearly contradicted by context. The terms "comprising," "having," "including," and "containing" should be construed as open-ended terms (i.e., meaning "including, but not limited to") unless otherwise noted. The recitation of ranges of values herein is intended to serve as a shorthand notation for individually referring to each individual value falling within the range, unless otherwise specified herein, and each individual value is incorporated herein as if it were individually recited herein. All methods described herein can be performed in any suitable order unless otherwise specified herein or otherwise clearly contradicted by context. The use of any examples or exemplary language provided herein (e.g., "such as") is intended merely to facilitate a better understanding of the invention and does not impose limitations on the scope of the invention unless otherwise claimed. No language in the specification should be construed as indicating any non-claimed element essential to the practice of the invention.

[0157]本発明の好ましい実施形態は、本発明を実施するための本発明者に公知の最良の形態を含めて本明細書に記載されている。そうした好ましい実施形態の変形形態は、以上の説明を読めば当業者には明らかになるであろう。当業者であればかかる変形形態を必要に応じて利用するものと、本発明者は予想しており、本明細書に具体的に記載された以外の形で本発明が実施されることを、本発明者は意図している。したがって、本発明は、準拠法により許容される限り本明細書に添付された特許請求の範囲にリサイトされた主題のすべての変更形態および均等物を含む。さらに、すべての可能な変形形態での以上に記載の要素の組合せはいずれも、とくに本明細書に指定がない限りまたは文脈上明らかな矛盾がない限り、本発明に包含される。 [0157] Preferred embodiments of the invention are described herein, including the best mode known to the inventors for carrying out the invention. Variations of such preferred embodiments will become apparent to those of skill in the art upon reading the foregoing description. The inventors anticipate that such variations will be utilized by those of skill in the art as appropriate, and it is the intention of the inventors that the invention be practiced otherwise than as specifically described herein. Accordingly, this invention includes all modifications and equivalents of the subject matter recited in the claims appended hereto as permitted by applicable law. Moreover, any combination of the above-described elements in all possible variations thereof is encompassed by the present invention unless otherwise indicated herein or otherwise clearly contradicted by context.

[0158]本発明についてその特定の実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、特許請求された本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく種々の変更および修正を行いうることは、当業者には明らかであろう。 [0158] Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention as claimed.

Claims (10)

(a)30~80重量%のカチオン重合性成分と、
(b)ヨードニウム塩カチオン光開始剤と、
(c)0.05~6重量%の成分(b)を光増感するための光増感剤と、
(d)成分(b)を還元するための還元剤であって、エーテルを出発材料として生成されるビニルエーテルモノマーを含む還元剤と、
(e)8~25重量%のフリーラジカル重合性成分と、
任意選択的に(f)フリーラジカル光開始剤と、
を含み、
20mJ/cmの線量を与えるかつピークスペクトル強度で375nm~500nmの放射線を放出するUV/vis光学素子により硬化可能である、付加造形用液状放射線硬化性組成物。
(a) 30 to 80% by weight of a cationically polymerizable component;
(b) an iodonium salt cationic photoinitiator; and
(c) 0.05 to 6 weight percent of a photosensitizer for photosensitizing component (b);
(d) a reducing agent for reducing component (b), the reducing agent comprising a vinyl ether monomer produced from an ether as a starting material ;
(e) 8 to 25 weight percent of a free radically polymerizable component;
optionally (f) a free radical photoinitiator;
Including,
A liquid radiation curable composition for additive manufacturing that is curable with UV/vis optics providing a dose of 20 mJ/ cm2 and emitting radiation between 375 nm and 500 nm with a peak spectral intensity.
成分(d)が、UV/vis波長の化学線を受けて解離後にフリーラジカルを生成すると成分(b)を還元するように構成されたフリーラジカル光開始剤を更に含む、請求項1に記載の付加造形用液状放射線硬化性組成物。 The liquid radiation-curable composition for additive manufacturing of claim 1, wherein component (d) further comprises a free radical photoinitiator configured to reduce component (b) upon exposure to UV/vis wavelength actinic radiation to generate free radicals upon dissociation. 成分(a)が、ビスフェノールA系グリシジルエーテル、ビスフェノールS系グリシジルエーテル、およびビスフェノールF系グリシジルエーテルからなる群から選択されるグリシジルエーテルエポキシを追加的に含む、請求項1又は2に記載の付加造形用液状放射線硬化性組成物。 The liquid radiation-curable composition for additive manufacturing according to claim 1 or 2, wherein component (a) additionally comprises a glycidyl ether epoxy selected from the group consisting of bisphenol A-based glycidyl ethers, bisphenol S-based glycidyl ethers, and bisphenol F-based glycidyl ethers. 成分(b)がジフェニルヨードニウム塩である、請求項1~3のいずれか一項に記載の付加造形用液状放射線硬化性組成物。 The liquid radiation-curable composition for additive manufacturing according to any one of claims 1 to 3, wherein component (b) is a diphenyliodonium salt. 前記ジフェニルヨードニウム塩が、(4-メチルフェニル)[4-(2-メチルプロピル)フェニル]ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、[4-(1-メチルエチル)フェニル](4-メチルフェニル)ヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(1-)、(ビス(4-ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルロルアンチモネート)、および(ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート)からなる群から選択される、請求項4に記載の付加造形用液状放射線硬化性組成物。 5. The radiation curable liquid composition for additive manufacturing of claim 4, wherein the diphenyliodonium salt is selected from the group consisting of (4-methylphenyl)[4-(2-methylpropyl)phenyl] iodonium hexafluorophosphate , [4-(1-methylethyl)phenyl](4-methylphenyl)iodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate(1-), (bis(4-dodecylphenyl)iodonium hexafluoroantimonate), and (bis(4-tert-butylphenyl)iodonium hexafluorophosphate). 成分(c)がチオキサントンである、請求項1~5のいずれか一項に記載の付加造形用液状放射線硬化性組成物。 The liquid radiation-curable composition for additive manufacturing according to any one of claims 1 to 5, wherein component (c) is thioxanthone. 前記チオキサントンが、クロロプロポキシチオキサントンおよびイソプロピルチオキサントンからなる群からさらに選択される、請求項6に記載の付加造形用液状放射線硬化性組成物。 The liquid radiation-curable composition for additive manufacturing according to claim 6, wherein the thioxanthone is further selected from the group consisting of chloropropoxythioxanthone and isopropylthioxanthone. 前記フリーラジカル光開始剤が、以下の式(IV):
Figure 0007652850000017

(式中、Arは、置換または非置換の芳香族基であり、Rは、ArまたはC~C20脂肪族鎖であり、かつRは、Rであるかまたは1個以上の置換もしくは非置換のアシルフェニル基を含有する)
により表される、請求項2~7のいずれか一項に記載の付加造形用液状放射線硬化性組成物。
The free radical photoinitiator has the following formula (IV):
Figure 0007652850000017

where Ar 1 is a substituted or unsubstituted aromatic group, R 1 is Ar 1 or a C 2 -C 20 aliphatic chain, and R 2 is R 1 or contains one or more substituted or unsubstituted acylphenyl groups.
The liquid radiation curable composition for additive manufacturing according to any one of claims 2 to 7, wherein
成分(f)が任意選択的でなくヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンである、請求項1~8のいずれか一項に記載の付加造形用液状放射線硬化性組成物。 The liquid radiation-curable composition for additive manufacturing according to any one of claims 1 to 8, wherein component (f) is not optional and is hydroxycyclohexyl phenyl ketone. 前記ビニルエーテルモノマーが多官能性ビニルエーテルモノマーである、請求項1~9のいずれか一項に記載の付加造形用液状放射線硬化性組成物。
10. The radiation curable liquid composition for additive manufacturing according to any one of claims 1 to 9, wherein the vinyl ether monomer is a multifunctional vinyl ether monomer.
JP2023149521A 2015-06-08 2023-09-14 Liquid hybrid UV/vis radiation curable resin composition for additive manufacturing Active JP7652850B2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562172489P 2015-06-08 2015-06-08
US62/172,489 2015-06-08
JP2020011783A JP2020090679A (en) 2015-06-08 2020-01-28 Liquid hybrid uv/vis radiation-curable resin composition for additive fabrication
JP2022010953A JP2022070865A (en) 2015-06-08 2022-01-27 LIQUID HYBRID UV/vis RAY CURABLE RESIN COMPOSITION FOR ADDITION MOLDING

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022010953A Division JP2022070865A (en) 2015-06-08 2022-01-27 LIQUID HYBRID UV/vis RAY CURABLE RESIN COMPOSITION FOR ADDITION MOLDING

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2024016018A JP2024016018A (en) 2024-02-06
JP7652850B2 true JP7652850B2 (en) 2025-03-27

Family

ID=57504188

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017560959A Pending JP2018517034A (en) 2015-06-08 2016-06-08 Liquid hybrid UV / vis line curable resin composition for additive molding
JP2020011783A Pending JP2020090679A (en) 2015-06-08 2020-01-28 Liquid hybrid uv/vis radiation-curable resin composition for additive fabrication
JP2022010953A Pending JP2022070865A (en) 2015-06-08 2022-01-27 LIQUID HYBRID UV/vis RAY CURABLE RESIN COMPOSITION FOR ADDITION MOLDING
JP2023149521A Active JP7652850B2 (en) 2015-06-08 2023-09-14 Liquid hybrid UV/vis radiation curable resin composition for additive manufacturing

Family Applications Before (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017560959A Pending JP2018517034A (en) 2015-06-08 2016-06-08 Liquid hybrid UV / vis line curable resin composition for additive molding
JP2020011783A Pending JP2020090679A (en) 2015-06-08 2020-01-28 Liquid hybrid uv/vis radiation-curable resin composition for additive fabrication
JP2022010953A Pending JP2022070865A (en) 2015-06-08 2022-01-27 LIQUID HYBRID UV/vis RAY CURABLE RESIN COMPOSITION FOR ADDITION MOLDING

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3294780A4 (en)
JP (4) JP2018517034A (en)
KR (1) KR102698770B1 (en)
CN (1) CN107636025B (en)
WO (1) WO2016200972A1 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3429833B1 (en) * 2016-03-14 2022-04-13 Covestro (Netherlands) B.V. Radiation curable compositions for additive fabrication with improved toughness and high temperature resistance
CN107629705A (en) * 2017-10-17 2018-01-26 烟台信友新材料股份有限公司 Double solid glues of a kind of high activity lower shrinkage one-component photo-thermal and preparation method thereof
JP7145362B2 (en) * 2017-10-26 2022-10-03 エア・ウォーター・パフォーマンスケミカル株式会社 Radically photopolymerizable composition containing anthracene-based radical photopolymerization sensitizer and naphthalene-based radical photopolymerization sensitizer
EP3628697A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-01 Université de Haute Alsace Ultrafast cyclic ether-amine photopolyaddition and uses thereof
CN111902258B (en) * 2019-01-04 2022-07-15 卡本有限公司 Additive manufactured product with matte finish
CN109880434B (en) * 2019-02-25 2022-04-19 中钞印制技术研究院有限公司 Curable composition and use thereof
US20200373279A1 (en) * 2019-05-24 2020-11-26 Applied Materials, Inc. Color Conversion Layers for Light-Emitting Devices
KR20220056207A (en) * 2019-08-30 2022-05-04 코베스트로 (네덜란드) 비.브이. Hybrid UV/vis radiation curable liquid resin composition for additive manufacturing
US12252561B2 (en) 2019-08-30 2025-03-18 Stratasys, Inc. Liquid, hybrid UV/VIS radiation curable resin compositions for additive fabrication
CN114096612A (en) * 2020-01-27 2022-02-25 日立能源瑞士股份公司 Optical radiation curable epoxy resins for electrical components
CN115485620A (en) 2020-05-14 2022-12-16 3M创新有限公司 Fluorinated photoinitiators and fluorinated (co) polymer layers prepared using the same
JP7539550B2 (en) 2020-07-24 2024-08-23 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Quantum dot formulations with thiol-based crosslinkers for UV-LED curing
US11646397B2 (en) 2020-08-28 2023-05-09 Applied Materials, Inc. Chelating agents for quantum dot precursor materials in color conversion layers for micro-LEDs
EP4049841A1 (en) 2021-02-26 2022-08-31 Cubicure GmbH Hybrid resin composition
EP4369098A1 (en) 2022-11-14 2024-05-15 Cubicure GmbH Resin composition

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000510516A (en) 1997-04-11 2000-08-15 ロディア シミ Non-toxic initiators, resins containing crosslinkable organofunctional groups containing initiators, and their use for producing stable non-toxic polymers
JP2002510748A (en) 1998-04-06 2002-04-09 バンティコ アクチエンゲゼルシャフト Liquid radiation-curable compositions for the production of flexible cured articles by stereolithographic methods, especially with high heat deflection temperatures
JP2009535467A (en) 2006-05-01 2009-10-01 ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. Radiation curable resin composition and rapid three-dimensional image forming method using the same
JP2013514213A (en) 2009-12-17 2013-04-25 ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. Additive manufacturing using base materials

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2830927A1 (en) 1978-07-14 1980-01-31 Basf Ag ACYLPHOSPHINOXIDE COMPOUNDS AND THEIR USE
US4575330A (en) 1984-08-08 1986-03-11 Uvp, Inc. Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography
DE3443221A1 (en) 1984-11-27 1986-06-05 ESPE Fabrik pharmazeutischer Präparate GmbH, 8031 Seefeld BISACYLPHOSPHINOXIDE, THEIR PRODUCTION AND USE
US5434196A (en) 1988-02-19 1995-07-18 Asahi Denka Kogyo K.K. Resin composition for optical molding
JP2590215B2 (en) * 1988-07-15 1997-03-12 旭電化工業株式会社 Optical molding resin composition
US5047568A (en) 1988-11-18 1991-09-10 International Business Machines Corporation Sulfonium salts and use and preparation thereof
ZA941879B (en) 1993-03-18 1994-09-19 Ciba Geigy Curing compositions containing bisacylphosphine oxide photoinitiators
US5380923A (en) 1993-04-29 1995-01-10 Minnesota Mining And Manufacturing Company Polymeric sulfonium salts and method of preparation thereof
US5418112A (en) 1993-11-10 1995-05-23 W. R. Grace & Co.-Conn. Photosensitive compositions useful in three-dimensional part-building and having improved photospeed
JP3379827B2 (en) * 1994-07-05 2003-02-24 旭電化工業株式会社 Optical three-dimensional modeling resin composition and optical three-dimensional modeling method using the same
US5665792A (en) 1995-06-07 1997-09-09 E. I. Du Pont De Nemours And Company Stabilizers for use with photoacid precursor formulations
CH691970A5 (en) 1996-03-04 2001-12-14 Ciba Sc Holding Ag Photoinitiator mixture for photopolymerising compounds having ethylenically unsaturated double bonds
SG53043A1 (en) 1996-08-28 1998-09-28 Ciba Geigy Ag Molecular complex compounds as photoinitiators
JP4204113B2 (en) 1997-12-04 2009-01-07 株式会社Adeka Novel aromatic sulfonium compound, photoacid generator comprising the same, photopolymerizable composition containing the same, resin composition for optical modeling, and optical three-dimensional modeling method
JP3913350B2 (en) * 1998-01-13 2007-05-09 ナブテスコ株式会社 Optical molding resin composition
US6287748B1 (en) * 1998-07-10 2001-09-11 Dsm N.V. Solid imaging compositions for preparing polyethylene-like articles
SE9904080D0 (en) 1998-12-03 1999-11-11 Ciba Sc Holding Ag Fotoinitiatorberedning
DE60006210T2 (en) 1999-12-08 2004-07-15 Ciba Specialty Chemicals Holding Inc. New photoinitiator system made of phosphine oxide compounds and less colored curable compositions
SG98433A1 (en) * 1999-12-21 2003-09-19 Ciba Sc Holding Ag Iodonium salts as latent acid donors
US6610759B1 (en) * 2000-03-06 2003-08-26 Curators Of The University Of Missouri Cationically polymerizable adhesive composition containing an acidic component and methods and materials employing same
RU2346016C2 (en) * 2002-04-19 2009-02-10 Циба Спешиалти Кемикэлз Холдинг Инк. Plasma induced coating solidification
AU2003268671A1 (en) 2002-09-25 2004-04-19 Asahi Denka Co.Ltd. Novel aromatic sulfonium salt compound, photo-acid generator comprising the same and photopolymerizable composition containing the same, resin composition for optical three-dimensional shaping, and method of optically forming three-dimensional shape
JP2004204228A (en) * 2002-12-13 2004-07-22 Daicel Chem Ind Ltd Curable epoxy resin composition and cured product
EP1583740B1 (en) 2002-12-23 2010-05-26 STX Aprilis, Inc. Fluoroarylsulfonium photoacid generators
EP1477511A1 (en) * 2003-05-15 2004-11-17 DSM IP Assets B.V. Radiation curable thiol-ene composition
US7230122B2 (en) 2003-11-04 2007-06-12 National Starch And Chemical Investment Holding Corporation Sulfonium salt photinitiators and use thereof
US7678528B2 (en) 2005-11-16 2010-03-16 Az Electronic Materials Usa Corp. Photoactive compounds
US7696260B2 (en) * 2006-03-30 2010-04-13 Dsm Ip Assets B.V. Cationic compositions and methods of making and using the same
JP5168860B2 (en) * 2006-09-14 2013-03-27 株式会社スリーボンド Photopolymerizable composition
US20080103226A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Dsm Ip Assets B.V. Photo-curable resin composition
GB0622284D0 (en) * 2006-11-09 2006-12-20 Xennia Technology Ltd Inkjet printing
CN101658068A (en) * 2006-11-14 2010-02-24 皇家飞利浦电子股份有限公司 External microcontroller for LED lighting fixture, LED lighting fixture with internal controller, and LED lighting system
US7964248B2 (en) * 2007-04-13 2011-06-21 Huntsman Advanced Materials Americas Llc Dual photoinitiator, photocurable composition, use thereof and process for producing a three dimensional article
US8216768B2 (en) 2007-11-28 2012-07-10 Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. Photoacid generator and photoreactive composition
JP5208573B2 (en) 2008-05-06 2013-06-12 サンアプロ株式会社 Sulfonium salt, photoacid generator, photocurable composition and cured product thereof
CN102186815B (en) 2008-10-20 2014-07-30 巴斯夫欧洲公司 Sulfonium derivatives and the use therof as latent acids
EP2399905B1 (en) 2009-02-20 2014-01-22 San-Apro Limited Sulfonium salt, photo-acid generator, and photosensitive resin composition
US8501033B2 (en) * 2009-03-13 2013-08-06 Dsm Ip Assets B.V. Radiation curable resin composition and rapid three-dimensional imaging process using the same
EP2502728B1 (en) * 2011-03-23 2017-01-04 DSM IP Assets B.V. Lightweight and high strength three-dimensional articles producible by additive fabrication processes
EP2786859B1 (en) * 2011-06-28 2019-08-07 Global Filtration Systems, A DBA of Gulf Filtration Systems Inc. Apparatus for forming three-dimensional objects using linear solidification
JP5530470B2 (en) * 2012-03-09 2014-06-25 チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド Adhesive for polarizing plate
WO2014109303A1 (en) * 2013-01-11 2014-07-17 川崎化成工業株式会社 Anthracene compound and use thereof as photopolymerization sensitizer
EP2842980B1 (en) * 2013-08-09 2021-05-05 DSM IP Assets B.V. Low-viscosity liquid radiation curable dental aligner mold resin compositions for additive manufacturing
CN109503761B (en) * 2013-11-05 2022-02-01 科思创(荷兰)有限公司 Stable matrix-filled liquid radiation curable resin compositions for additive fabrication
JP6807531B2 (en) * 2016-12-20 2021-01-06 岡本化学工業株式会社 Composition for optical three-dimensional modeling and manufacturing method of three-dimensional modeling using this

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000510516A (en) 1997-04-11 2000-08-15 ロディア シミ Non-toxic initiators, resins containing crosslinkable organofunctional groups containing initiators, and their use for producing stable non-toxic polymers
JP2002510748A (en) 1998-04-06 2002-04-09 バンティコ アクチエンゲゼルシャフト Liquid radiation-curable compositions for the production of flexible cured articles by stereolithographic methods, especially with high heat deflection temperatures
JP2009535467A (en) 2006-05-01 2009-10-01 ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. Radiation curable resin composition and rapid three-dimensional image forming method using the same
JP2013514213A (en) 2009-12-17 2013-04-25 ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. Additive manufacturing using base materials

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016200972A1 (en) 2016-12-15
JP2018517034A (en) 2018-06-28
EP3294780A1 (en) 2018-03-21
EP3294780A4 (en) 2018-11-21
CN107636025B (en) 2021-02-02
KR102698770B1 (en) 2024-08-23
CN107636025A (en) 2018-01-26
JP2020090679A (en) 2020-06-11
JP2022070865A (en) 2022-05-13
KR20180016505A (en) 2018-02-14
JP2024016018A (en) 2024-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7652850B2 (en) Liquid hybrid UV/vis radiation curable resin composition for additive manufacturing
KR102663364B1 (en) Liquid hybrid UV/visible radiation-curable resin compositions for additive manufacturing
US11396603B2 (en) Liquid, hybrid UV/vis radiation curable resin compositions for additive fabrication
CN106125509B (en) LED curable liquid resin composition for additive manufacturing
US11866526B2 (en) Liquid, hybrid UV/vis radiation curable resin compositions for additive fabrication
US12252561B2 (en) Liquid, hybrid UV/VIS radiation curable resin compositions for additive fabrication

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231002

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231002

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20241001

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241225

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250304

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250314