JP2008544879A - ラピッドプロトタイピング法及びその使用のための放射線硬化型組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は3次元物体の製造方法に関し、3次元構造が、可視光及び/又は紫外線で固体高分子材料へと硬化できる組成物の層群の、個々の層の紫外及び/又は可視光線への一連の曝露による、一連の選択的硬化によって製造され、その後このようにして形成された3次元構造を用いることにより3次元物体を製造し、続いて3次元構造を3次元物体から除去することを含む方法において、3次元構造を除去することが、高分子材料を化学的に切断することに加えて、同時又は続いて材料を溶媒又は混合溶媒中で溶解すること及び/又は材料を融解することによって達成されることを特徴とする方法に関する。
【選択図】なし
Description
可視光又は紫外線で硬化できる配合物は、塗装、印刷及び電子工学といった多様な工学分野で知られている。成形技術におけるそのような組成物の使用も知られている。シェイプデポジション製造法(US−A−6,342,541)においては、例えば、複雑な成形部のための鋳型を、紫外線硬化型配合物を使って、ろうでできた基板上で紫外線を用いて液体配合物の層を硬化させ、この層を機械加工し、それからそれを新しいろうで取り囲むことによって製造する。この手順を、支持材料になる硬化組成物で満たされた望ましいろう型を得るまで繰り返す。続いて、支持材料を水性アルカリ液を使って溶出し、中空のろう型を更なる成形過程に使用する。
a)20〜90重量%の少なくとも1つの一般式
R’は、水素又はCH3基を表し、
Xは、−CO−OR1、−CONR1R2、−O−COR1、−OR1、−C6H5、又は−Z−R−Y
(式中、R1及びR2は、独立して炭素原子数3〜20個の分枝型アルキルラジカル;1つ以上の直鎖型又は分枝型アルキル基と置換されてもよく、かつ1つ以上のヘテロ原子を、好ましくは1つ、2つ、又は3つのヘテロ原子を環員として含んでもよい、6〜10員の脂環式ラジカル;少なくとも1つの直鎖又は分枝鎖アルキレン基で架橋される炭素原子数6〜20個の脂環式ラジカル;又は炭素原子数6〜30個の芳香族ラジカルを表し、
Zは、−CO−O−又は−CO−NH−を表し、
Rは、炭素原子数1〜20個の直鎖又は分枝鎖アルキレンラジカル;炭素原子数6〜10個の脂環式ラジカル;又は炭素原子数6〜30個の芳香族ラジカル、及び
Yは、−NR1R2、−O−CO−NR1R2、−NH−CO−OR1、−NH−CO−R1、−O−CO−R1、−CO−OR1、−CO−NHR1又は−OR1を表す、)を表す
の化合物;
b)5〜50重量%の少なくとも1つの切断可能な架橋剤;
c)0.01(0,01)〜5重量%の少なくとも1つの開始剤;
d)0〜5重量%の少なくとも1つの共開始剤;及び
e)0〜70重量%の、充填剤、安定化剤、粘性調節剤、及び溶媒から成る群から選択される1つ以上の添加物
を含む。
項目a)下に列挙される化合物は、紫外又は可視光線へ曝露することにより硬化することができる。本発明によれば、純粋モノマーか混合物のどちらかを使用し得る。更に、高分子モノマーが適しており、それらは一般的に既知の方法によって前記化合物から製造し得る。本発明の好ましい特徴はこれらモノマーから製造される高分子材料の、特に無水溶媒中での可溶性である。AT−A−412,399の開示によれば、いくつかの同様のモノマー、例えば、同様の手段で置換される(メタ)アクリルアミドを含むが、その中の教示によれば、これらは間違いなく不可避的に水溶性ポリマーを生じさせるが、これは本発明によれば、好ましくないだけでなく、膨潤に関する問題を避けるために、避けることが望ましい場合もある。
メタクリル酸イソブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、ジイソブチルアクリルアミド、ジイソプロピルメタクリルアミド、N−メチル−N−シクロヘキシルアクリルアミド、N−(1,1,3,5−テトラメチル)オクチルアクリルアミド、シクロヘキシルアクリルアミド、イソボルニルアクリルアミド、N−アクリルピペリジン、といったモノマー;
無水メタクリル酸、無水2−メタクリロイルオキシドデカン酸、無水16−メタクリロイルオキシヘキサデカン酸、例えば、ビス(メタクリロイルオキシ)ジメチルシラン、ビス(メタクリロイルオキシ)テトラメチルジシロキサン(EP 624,827 A1参照)、ジメチルシリレン−ビス(アクリル酸オキシエチレン)、ジメチルシリレン−ビス(メタクリル酸オキシエチレン)、又はテトラ(メタクリロイルオキシ)シランといった、(メタ)アクリル酸シリル類、ホウ酸アリル、トリス(2−メタクリロイルオキシエチル)ボレート、トリス(2−メタクリロイル)ボレート、トリス(N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド)ボレートといったホウ酸エステル類(US−A−3,743,686参照)と同様にN,N’−ビス(アクリロイル)シスタミン、2−ブテン−1,4−ジ(メタ)アクリレート、といった酸化的に切断可能の化合物;と同様にソルバイトジ(メタ)アクリレート、といった切断可能な架橋剤。
カンファーキノン、アシルホスフィノキシド類及びチタノセン類、といった光開始剤;
ジメチルアミノ安息香酸エチル、ジメチルアニリン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、といった3級アミン類に基づく共開始剤;
酢酸酪酸セルロース、ポリ(メタクリル酸メチル)又はポリスチレンといった充填剤;
ハイドロキノン(hydrochinon)モノメチルエーテル及びアントラキノンに基づく感光剤といった添加剤。
40〜90%の、ジイソブチルアクリルアミド、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸シクロヘキシル、N−メチル−N−シクロヘキシルアクリルアミド、イソボルニルアクリルアミドといったモノマーの混合物;
5〜25%の、架橋剤としての無水メタクリル酸又はジメチルシリレン−ビス(アクリル酸オキシエチレン);
1〜5%の、光開始剤イルガキュア819(チバ);及び
0〜40%の、充填剤としての、酢酸酪酸セルロースから成る組成物である。
実施例1 重量%
モノマー ジイソブチルアクリルアミド 87
架橋剤 無水メタクリル酸 10
光開始剤 イルガキュア819 3
モノマー ジイソブチルアクリルアミド 87
架橋剤 ビス(メタクリロイルオキシ)ジメチルシラン 10
光開始剤 イルガキュア819 3
モノマー ジイソブチルアクリルアミド 86
架橋剤 無水メタクリル酸 10
光開始剤 カンファーキノン 2
共開始剤 ジメチルアミノ安息香酸エチル 2
モノマー ジイソブチルアクリルアミド 86
架橋剤 ビス(メタクリロイルオキシ)ジメチルシラン 10
光開始剤 カンファーキノン 2
共開始剤 ジメチルアミノ安息香酸エチル 2
モノマー ジイソブチルアクリルアミド 71
架橋剤 無水メタクリル酸 20
光開始剤 イルガキュア819 3
充填剤 酢酸酪酸セルロース 6
モノマー ジイソブチルアクリルアミド 71
架橋剤 ビス(メタクリロイルオキシ)ジメチルシラン 20
光開始剤 イルガキュア819 3
充填剤 酢酸酪酸セルロース 6
モノマー アクリル酸イソボルニル 80
架橋剤 無水メタクリル酸 17
光開始剤 イルガキュア819 3
モノマー アクリル酸イソボルニル 80
架橋剤 ビス(メタクリロイルオキシ)ジメチルシラン 17
光開始剤 イルガキュア819 3
モノマー アクリル酸シクロヘキシル 60
ジイソブチルアクリルアミド 12
架橋剤 無水メタクリル酸 10
光開始剤 イルガキュア819 3
充填剤 酢酸酪酸セルロース 15
モノマー アクリル酸シクロヘキシル 60
ジイソブチルアクリルアミド 12
架橋剤 ビス(メタクリロイルオキシ)ジメチルシラン 10
光開始剤 イルガキュア819 3
充填剤 酢酸酪酸セルロース 15
モノマー アクリル酸 97
光開始剤 イルガキュア819 3
モノマー アクリル酸 80
アクリル酸2−ジメチルアミノエチル 17
光開始剤 イルガキュア819 3
モノマー アクリル酸 60
アクリル酸2−ジメチルアミノエチル 17
光開始剤 イルガキュア819 3
充填剤 ポリ(ビニルアルコール) 20
モノマー ジイソブチルアクリルアミド 80
アクリル酸イソボルニル 17
光開始剤 イルガキュア819 3
Claims (16)
- 3次元物体の製造方法であって、3次元構造が、可視光及び/又は紫外線で固体高分子材料へと硬化できる組成物の層群の、個々の層の紫外及び/又は可視光線への連続した曝露による、連続した選択的硬化によって製造され、その後このようにして形成された3次元構造を用いることにより3次元物体を製造し、続いて3次元構造を3次元物体から除去することを含み、3次元構造を除去することが高分子材料を化学的に切断すること、そして同時又は続いて材料を溶媒又は混合溶媒中で溶解すること及び/又は材料を融解することによって達成されることを特徴とする、方法。
- 3次元構造を成形材料に導入し、かつ/又は成形材料をその中に導入し、次いで鋳型を提供するために硬化させ、かつ材料を化学的に切断するだけでなく溶解すること及び/又は融解することによって原型を除去し、その後当該3次元物体を鋳型中で鋳造し、かつ硬化させることによって、3次元構造を、鋳型を製造するために使用することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 3次元構造を、3次元物体を鋳造し、かつ硬化させる鋳型として使用し、次いで材料を化学的に切断すること及び溶解すること及び/又は融解することによって鋳型を除去することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 材料が溶解され、かつ溶媒がテトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチル、トルエン、及びこれら溶媒のうちの2つ以上の混合物から成る群から選択されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 実質上無水の溶媒を使用することを特徴とする、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- プラスチック材料の切断が少なくとも1つの酸又は塩基の使用により達成されることを特徴とする、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 塩基が、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、及びこれら塩基のうちの2つ以上の混合物から成る群から選択されることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 酸が、蟻酸、酢酸、メタンスルホン酸、及びこれら酸のうちの2つ以上の混合物から成る群から選択されることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 可視光及び/又は紫外線で固体高分子材料へと硬化できる組成物であって、組成物が、
a)20〜90重量%の少なくとも1つの一般式
R’は、水素又はCH3基を表し、
Xは、−CO−OR1、−CONR1R2、−O−COR1、−OR1、−C6H5、又は−Z−R−Yを表し、
式中、R1及びR2は、独立して炭素原子数3〜20個の分枝型アルキルラジカル;1つ以上の直鎖又は分枝鎖アルキル基と置換されてもよく、かつ1つ以上のヘテロ原子を、好ましくは1つ、2つ、又は3つのヘテロ原子を環員として含んでもよい、6〜10員の脂環式ラジカル;少なくとも1つの直鎖又は分枝鎖アルキレン基で架橋される炭素原子数6〜20個の脂環式ラジカル;又は炭素原子数6〜30個の芳香族ラジカルを表し、
Zは、−CO−O−又は−CO−NH−を表し、
Rは、炭素原子数1〜20個の直鎖又は分枝鎖アルキレンラジカル;炭素原子数6〜10個の脂環式ラジカル;又は炭素原子数6〜30個の芳香族ラジカル、及び
Yは、−NR1R2、−O−CO−NR1R2、−NH−CO−OR1、−NH−CO−R1、−O−CO−R1、−CO−OR1、−CO−NHR1又は−OR1を表す、
の化合物;
b)5〜50重量%の少なくとも1つの切断可能な架橋剤;
c)0.01(0,01)〜5重量%の少なくとも1つの開始剤;
d)0〜5重量%の少なくとも1つの共開始剤;及び
e)0〜70重量%の、充填剤、安定化剤、粘性調節剤、及び溶媒から成る群から選択される1つ以上の添加物
を含む、組成物。 - 成分a)において、Xが、−CO−OR1又は−CONR1R2を表し、式中、R1及びR2が独立して、炭素原子数3〜10個の分枝鎖アルキルラジカル;1つ以上のヘテロ原子を、好ましくは1つ又は2つのヘテロ原子を、環員として含んでもよい、6〜10員の脂環式ラジカル;少なくとも1つの直鎖又は分枝鎖アルキレン基で架橋される炭素原子数6〜16個の脂環式ラジカル;又は−C6H5を表すことを特徴とする、請求項9に記載の組成物。
- 成分a)が、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、ジイソブチルアクリルアミド、シクロヘキシルアクリルアミド、イソボルニルアクリルアミド、N−アクリルピペリジン、及びN−メチル−N−シクロヘキシルアクリルアミドから成る群から選択されることを特徴とする、請求項9又は10に記載の組成物。
- 少なくとも1つの切断可能な架橋剤が、無水メタクリル酸、ビス(メタクリロイルオキシ)ジメチルシラン、ビス(メタクリロイルオキシ)テトラメチルジシロキサン、及びジメチルシリレン−ビス(メタクリル酸オキシエチレン)から選択されることを特徴とする、請求項9〜11のいずれか1項に記載の組成物。
- 組成物が、有機溶媒中で可溶な固体高分子材料へと硬化できることを特徴とする、請求項9〜12のいずれか1項に記載の組成物。
- 組成物が、酸又は塩基で切断可能な高分子材料へと硬化できることを特徴とする、請求項9〜13のいずれか1項に記載の組成物。
- 組成物が、少なくとも1つの切断可能な架橋剤の少なくとも1つの結合を任意に化学的に切断した後、可融な高分子材料へと硬化できることを特徴とする、請求項9〜14のいずれか1項に記載の組成物。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法における、3次元構造の製造のための請求項9〜14のいずれか1項に記載の組成物の使用。
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