JP2020152793A - 組成物、インク、人工爪組成物、爪加飾材、人工爪、収容容器、像形成装置、及び像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このようなジェルネイルとしては、例えば、ウレタン系樹脂、モノマー、及び重合開始剤を含有する人工爪組成物が提案されている(例えば、特許文献1から4参照)。
このような活性エネルギー線硬化型のラジカル重合性組成物としては、アクリル酸エステルなどの重合性モノマーと、活性エネルギー線の照射でラジカルを発生する重合開始剤と、を含有した組成物が知られている。
なお、皮膚感作性について安全とは、LLNA法による皮膚感作性試験において、感作性の程度を示すSI値が3以下であることを示す。
また、上記「LLNA法」とは、OECDテストガイドラインとして定められる皮膚感作性試験であり、文献(例えば「機能材料」2005年9月号、Vol.25、No.9、P55)に示されるように、皮膚感作性の程度を示すStimulation Index(SI値)が3以下の場合に感作性について問題なしと判断するものである。
本発明の組成物は、下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表されるアクリルアミド化合物(A1)と、皮膚感作性試験のSI値が3以下の多官能重合性化合物(B1)と365〜405nmに最大吸収ピークを有しない重合開始剤(C1)と水素供与剤(D)と、を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
なお、本願明細書においては、(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを意味する。(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートを意味する。
アクリルアミド化合物(A1)は、アクリルアミド基、及びエステル構造を有し、活性エネルギー線硬化型の組成物における重合性モノマーである。
アクリルアミド基は、重合性を示し、アクリロイル基(CH2=CH−CO−)がアミン化合物の窒素原子と結合した基をいう。
アクリルアミド化合物(A1)が有するエステル構造は、炭素数1〜4の直鎖又は分岐のアルキルエステル基であることが好ましい。ここで炭素数1〜4の直鎖又は分岐のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基などが挙げられる。
一般式(1)中、R2としては、例えば、メチレン基、エタン−1,1−ジイル基、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,1−ジイル基、ブタン−1,2−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、2−メチルプロパン−1,1−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基などが挙げられる。
一般式(1)中、R3は炭素数1〜2のアルキル基であることが好ましい。R3としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基などが挙げられる。
ただし、R1、R2及びR3の炭素数の合計は2〜6である。
一般式(2)中、R4としては、例えば、単結合、メチレン基、エタン−1,1−ジイル基、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基などが挙げられる。
一般式(2)中、R5としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などが挙げられる。
ただし、環X、R4及びR5の炭素数の合計は3〜6である。
皮膚感作性SI値が3以下の多官能重合性化合物(B1)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等が挙げられるが、これらに限定されない。なお、(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルをいい、(メタ)アクリレート等についても同様の意味である。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、(メタ)アクリル酸の誘導体以外にも、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、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル等のビニルエーテル類;ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物類も用いることができる。
皮膚感作性SI値が3以下の多官能重合性化合物(B1)を併用することにより、使用目的に合わせて、組成物の硬化性や粘度、硬化物の硬度や密着性などを容易に調整することができる。
365〜405nmに最大吸収ピークを有しない重合開始剤(C1)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ベンゾフェノン、アセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−エトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−メトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−イソプロポキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−イソブトキシ−2−フェニルアセトフェノン、4−メトキシアセトフェノン、4−ベンジルオキシアセトフェノン、4−フェニルアセトフェノン、4−ベンゾイル 4‘−メチルジフェニル スルフィド、ベンゾイルギ酸メチル、ベンゾイルギ酸エチル2−ヒドロキシ−1−(4−イソプロペニルフェニル)−2−メチルプロパン−1−オンのオリゴマー[ベンゼン,(1−メチルエチニル)−,ホモポリマー,ar−(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−オキソプロピル)誘導体](IGM社製、「Esacure ONE」)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、組成物中における、上記一般式(1)又は(2)で表されるアクリルアミド化合物の含有量の365〜405nmに最大吸収ピークを有しない重合開始剤(C1)の含有量に対する質量比は、5以上25以下が好ましく、8以上20以下がより好ましく、9以上19以下が更に好ましい。
本発明の光重合性組成物は、ベンゾフェノン骨格などを有する化合物により、以下に示す重合開始機構で重合が開始する。すなわち、ベンゾフェノン骨格などを有する化合物が光照射により励起状態となる。すると、該励起分子が近傍の化合物から水素を引き抜き、水素を引き抜かれた化合物上にラジカルが発生し、それがラジカル重合開始点となる。その結果、ベンゾフェノン骨格などを有する化合物は、光ラジカル重合開始剤としての働きを示す。すなわち、ベンゾフェノン骨格などを有する化合物とともに水素を引き抜かれうる化合物が存在していれば、上記重合開始機構により重合が開始する。よって、例えば、本発明で用いるラジカル重合性化合物から水素が引き抜かれれば、そこから重合が開始する可能性がある。
物を共存させることもできる。その場合、光照射により励起したベンゾフェノン骨格などを有する化合物分子へ水素供与性化合物からの水素受け渡しがより円滑に行われ、重合がより効率的に進行しうる。つまり、365〜405nmに最大吸収ピークを有しない重合開始剤(C1)に添加することにより、低黄変を維持したまま、重合反応性を大きく向上することが可能となる。
物中のラジカル重合性化合物に対して0.01重量%以上50重量%以下の範囲、好まし
くは0.1重量%以上20重量%以下になるよう用いられる。
アクリルアミド化合物(A1)以外の重合性の化合物(A2)としては、(メタ)アクリル酸エステル類に代表される公知の重合性モノマーを適用できる。例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−(ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(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、2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられるが、これらに限定されない。なお、(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルをいい、(メタ)アクリレート等についても同様の意味である。
また、(メタ)アクリル酸の誘導体以外にも、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド等のN−ビニル化合物類;スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物類;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、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル等のビニルエーテル類;アリルグリシジルエーテル、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物類も用いることができる。
なお、上記のエステル構造を含まないアクリルアミド化合物についても、その他の重合性の化合物(A2)として使用することができる。
アクリルアミド化合物(A1)以外の重合性の化合物(A2)を併用することにより、使用目的に合わせて、組成物の硬化性や粘度、硬化物の硬度や密着性などを容易に調整することができる。
365〜405nmに最大吸収ピークを有しない重合開始剤(C1)以外のその他の重合開始剤(C2)は、α−アミノケトン系の重合開始剤であって、そのような化合物は発光ピーク波長が365nm、385nm、395nm、又は405nmである紫外線発光ダイオードの波長に対して吸収感度を有する重合開始剤である。これらの発光ピーク波長に対して吸収感度を有する重合開始剤としては、アシルホスフィンオキサイド系の重合開始剤やα−アミノケトン系の重合開始剤が知られている。しかし、アシルホスフィンオキサイド系の重合開始剤として知られている「ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、商品名:Irgacure819」等は、本発明の組成物に用いられるエステル構造を有するアクリルアミド化合物に対して溶解性が劣る。そのため、上記のような溶解性の劣る重合開始剤を含む活性エネルギー線硬化型組成物に対し、波長365nm〜405nmに発光ピークを有する紫外線を、紫外線発光ダイオードを用いて照射した場合、実用的な硬化性を実現することは困難であった。
一方で、365〜405nmに最大吸収ピークを有しない重合開始剤(C1)は、本発明の組成物に用いられるエステル構造を有するアクリルアミド化合物に対して溶解性が優れる。そのため、及びエステル構造を有する一般式(1)又は(2)で表されるアクリルアミド化合物を含む活性エネルギー線硬化型組成物に対し、紫外線発光ダイオードを用いて照射した場合、実用的な硬化性を実現することができる。
光重合開始剤としては、活性エネルギー線のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、重合性化合物(モノマーやオリゴマー)の重合を開始させることが可能なものであればよい。光重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤、塩基発生剤等を、1種単独もしくは2種以上を組み合わせて用いることができ、中でも、ラジカル重合開始剤が好ましい。
365〜405nmに最大吸収ピークを有しない重合開始剤(C1)以外のその他の重合開始剤を併用することにより、使用目的に合わせて、組成物の硬化性や粘度、硬化物の硬度や密着性などを容易に調整することができる。
増感剤は活性エネルギー線を吸収して電子励起状態となり、その状態で重合開始剤と接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱等の作用により重合開始剤の化学変化(分解、ラジカル、酸又は塩基の生成)を促進する。光重合開始剤に対する増感剤の質量比は、5×10−3以上200以下が好ましく、0.02以上50以下がより好ましい。
共増感剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリエタノールアミン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ホルミルジメチルアニリン、p−メチルチオジメチルアニリン等のアミン系化合物、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプト−4(3H)−キナゾリン、β−メルカプトナフタレン等のチオール及びスルフィド類などが挙げられる。
重合禁止剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ハイドロキノン、ベンゾキノン、p−メトキシフェノール、TEMPO、TEMPOL、アルミニウムのクペロン錯体などが挙げられる。重合禁止剤の含有量は、組成物の全量に対して、200ppm以上20,000ppm以下が好ましい。
本発明の組成物は、更に必要に応じて、その他の成分として、例えば、色材、有機溶媒、安定剤、可塑剤、増粘剤、防腐剤、放熱剤、生体適合性物質、繊維強化材料などが挙げられる。
色材の含有量は、所望の色濃度や組成物中における分散性等を考慮して適宜決定すればよく、特に限定されないが、組成物の全量に対して、0.1質量%以上20質量%以下が好ましい。なお、本発明の組成物は、色材を含まず無色透明であってもよく、その場合には、例えば、画像を保護するためのオーバーコート層として好適である。
顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができ、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
無機顔料としては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、酸化鉄、酸化チタンを使用することができる。
有機顔料としては、例えば、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等)、染色レーキ(例えば、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料などが挙げられる。
また、顔料の分散性をより良好なものとするため、分散剤を更に含んでもよい。分散剤としては、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散物を調製するのに慣用されている分散剤が挙げられる。
染料としては、例えば、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、有機溶媒を含んでもよいが、可能であれば含まない方が好ましい。有機溶媒、特に揮発性の有機溶媒を含まない(VOC(Volatile Organic Compounds)フリー)組成物であれば、当該組成物を扱う場所の安全性がより高まり、環境汚染防止を図ることも可能となる。なお、「有機溶媒」とは、例えば、エーテル、ケトン、キシレン、酢酸エチル、シクロヘキサノン、トルエンなどの一般的な非反応性の有機溶媒を意味するものであり、反応性モノマーとは区別すべきものである。また、有機溶媒を「含まない」とは、実質的に含まないことを意味し、0.1質量%未満であることが好ましい。
繊維強化材料は、特に限定されないが、組成物の耐衝撃性を増強するための、スチレン、アクリロニトリル等の天然ゴム又は合成ゴムを含む。
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、上述した各種成分を用いて作製することができ、その調製手段や条件は特に限定されないが、例えば、上記一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物、SI値が3.0以上のウレタン(メタ)アクリレート、分子量800以上の重合開始剤、顔料、分散剤等をボールミル、キティーミル、ディスクミル、ピンミル、ダイノーミルなどの分散機に投入し、分散させて顔料分散液を調製し、当該顔料分散液に、更に重合禁止剤、界面活性剤などを混合させることにより調製することができる。
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物の粘度は、用途や適用手段に応じて適宜調整すればよく、特に限定されないが、例えば、当該組成物をノズルから吐出させるような吐出手段を適用する場合には、20℃〜65℃の範囲における粘度、望ましくは25℃における粘度が3mPa・s以上40mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上15mPa・s以下がより好ましく、6mPa・s以上12mPa・s以下が特に好ましい。また、当該粘度範囲を、上記有機溶媒を含まずに満たしていることが特に好ましい。なお、上記粘度は、東機産業株式会社製コーンプレート型回転粘度計VISCOMETER TVE−22Lにより、コーンロータ(1°34’×R24)を使用し、回転数50rpm、恒温循環水の温度を20℃〜65℃の範囲で適宜設定して測定することができる。循環水の温度調整にはVISCOMATE VM−150IIIを用いることができる。
本発明の硬化型組成物を硬化させる手段としては、加熱硬化または活性エネルギー線による硬化が挙げられ、これらの中でも活性エネルギー線による硬化が好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物を硬化させるために用いる活性エネルギー線としては、紫外線の他、電子線、α線、β線、γ線、X線等の、組成物中の重合性成分の重合反応を進める上で必要なエネルギーを付与できるものであればよく、特に限定されない。特に高エネルギーな光源を使用する場合には、重合開始剤を使用しなくても重合反応を進めることができる。また、紫外線照射の場合、環境保護の観点から水銀フリー化が強く望まれており、GaN系半導体紫外発光デバイスへの置き換えは産業的、環境的にも非常に有用である。さらに、紫外線発光ダイオード(UV−LED)及び紫外線レーザダイオード(UV−LD)は小型、高寿命、高効率、低コストであり、紫外線光源として好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物の用途は、一般に活性エネルギー線硬化型材料が用いられている分野であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、成形用樹脂、塗料、接着剤、絶縁材、離型剤、コーティング材、シーリング材、各種レジスト、各種光学材料などが挙げられる。
更に、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、2次元の文字や画像、各種基材への意匠塗膜を形成するだけでなく、3次元の立体像(立体造形物)を形成するための立体造形用材料としても用いることができる。この立体造形用材料は、例えば、粉体層の硬化と積層を繰り返して立体造形を行う粉体積層法において用いる粉体粒子同士のバインダーとして用いてもよく、また、図1や図2に示すような積層造形法(光造形法)において用いる立体構成材料(モデル材)や支持部材(サポート材)として用いてもよい。なお、図1は、本発明の活性エネルギー線組成物を所定領域に吐出し、活性エネルギー線を照射して硬化させたものを順次積層して立体造形を行う方法であり(詳細後述)、図2は、本発明の組成物5の貯留プール(収容部)1に活性エネルギー線4を照射して所定形状の硬化層6を可動ステージ3上に形成し、これを順次積層して立体造形を行う方法である。
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物を用いて立体造形物を造形するための立体造形装置としては、公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、該組成物の収容手段、供給手段、吐出手段や活性エネルギー線照射手段等を備えるものが挙げられる。
また、本発明は、活性エネルギー線硬化型組成物を硬化させて得られた硬化物や当該硬化物が基材上に形成された構造体を加工してなる成形加工品も含む。前記成形加工品は、例えば、シート状、フィルム状に形成された硬化物や構造体に対して、加熱延伸や打ち抜き加工等の成形加工を施したものであり、例えば、自動車、OA機器、電気・電子機器、カメラ等のメーターや操作部のパネルなど、表面を加飾後に成形することが必要な用途に好適に使用される。
上記基材としては、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、又はこれらの複合材料などが挙げられ、加工性の観点からはプラスチック基材が好ましい。
本発明の人工爪組成物は、本発明の組成物を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
本発明の人工爪組成物には、本発明の特性を損なわない範囲において、顔料、染料などの着色剤、金属粉、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム等の無機充填剤、難燃剤、有機充填剤、酸化防止剤、重合禁止剤、消泡剤、カップリング剤、レベリング剤、レオロジーコントロール剤等の添加剤を適量配合してもよい。
爪加飾材とは、爪の装飾又は補強のために使用されるマニキュア、ペディキュア、スカルプチュア、ジェルネイルなどが挙げられる。
人工爪には、爪(自爪)に合成樹脂製の付け爪を形成するものも含まれる。
本発明における人工爪とは、ヒト若しくは動物の爪上、又は、他の人工爪上に、美装及び/又は保護を目的に形成される層を指す。また、例えば、上記他の人工爪としては、爪の美装及び/又は保護を目的とする任意の形状の樹脂基材(付け爪)などが挙げられる。
なお、「ヒト及び動物の爪、並びに、他の人工爪」を、単に「爪」ともいう。
また、本発明の人工爪組成物は、塗布により厚みを制御することができる。人工爪全体の厚みとしては、一般に人工爪がとりうる範囲であれば、特に制限されるものではないが、耐久性及び除去性の観点から、10μm以上2,000μm以下の範囲であることが好ましい。
中でも、耐久性及び除去性の観点から、本発明の人工爪組成物を硬化してなる層が爪と接していることが好ましい。
また、本発明の人工爪組成物によって形成した人工爪層の上層(人工爪層を基準とした時に爪と反対側の面)又は下層(人工爪層と爪との間の面)に、別途、色、ツヤ及び/又は密着を出す目的で、プライマー層、ベース層、カラー層、及び/又は、トップ層を有していてもよい。
本発明の組成物収容容器は、活性エネルギー線硬化型組成物が収容された状態の容器を意味し、上記のような用途に供する際に好適である。例えば、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物が収容された容器は、組成物カートリッジや組成物ボトルとして使用することができ、これにより、組成物の搬送や組成物の交換等の作業において、組成物に直接触れる必要がなくなり、手指や着衣の汚れを防ぐことができる。また、組成物へのごみ等の異物の混入を防止することができる。また、容器それ自体の形状や大きさ、材質等は、用途や使い方に適したものとすればよく、特に限定されないが、その材質は光を透過しない遮光性材料であるか、又は容器が遮光性シート等で覆われていることが好ましい。
本発明の像の形成方法について、本発明の組成物を付与する工程は、特に制限はなく、筆等の塗布具を用いてもよいし、本発明の組成物を吐出する方法なども挙げられ、また硬化工程は、活性エネルギー線を用いてもよいし、加熱なども挙げられる。本発明の組成物を活性エネルギー線で硬化させるためには、活性エネルギー線を照射する照射工程を有し、本発明の像の形成装置は、活性エネルギー線を照射するための照射手段と、本発明の組成物を収容するための収容部と、を備え、該収容部には前記容器を収容してもよい。更に、本発明の組成物を筆等の塗布具で塗布する工程、塗布手段や、吐出する吐出工程、吐出手段を有していてもよい。吐出させる方法としては、特に限定されないが、連続噴射型、オンデマンド型などが挙げられる。オンデマンド型としてはピエゾ方式、サーマル方式、静電方式などが挙げられる。
図1は、本発明に係る別の像形成装置(3次元立体像の形成装置)の一例を示す概略図である。図1の像形成装置39は、インクジェットヘッドを配列したヘッドユニット(AB方向に可動)を用いて、造形物用吐出ヘッドユニット30から第一の組成物を、支持体用吐出ヘッドユニット31、32から第一の組成物とは組成が異なる第二の組成物を吐出し、隣接した紫外線照射手段33、34でこれら各組成物を硬化しながら積層するものである。より具体的には、例えば、造形物支持基板37上に、第二の組成物を支持体用吐出ヘッドユニット31、32から吐出し、活性エネルギー線を照射して固化させて溜部を有する第一の支持体層を形成した後、当該溜部に第一の組成物を造形物用吐出ヘッドユニット30から吐出し、活性エネルギー線を照射して固化させて第一の造形物層を形成する工程を、積層回数に合わせて、上下方向に可動なステージ38を下げながら複数回繰り返すことで、支持体層と造形物層を積層して立体造形物35を製作する。その後、必要に応じて支持体積層部36は除去される。なお、図1では、造形物用吐出ヘッドユニット30は1つしか設けていないが、2つ以上設けることもできる。また、造形物支持基板37に手や指を載せ、爪に像形成してもよい。
ない。
前記SI値はLLNA法(Local Lymph Node Assay)による皮膚感作性試験に従い、以下のようにして測定した。
<<陽性対照物質>>
前記陽性対照物質としては、α−ヘキシルシンナムアルデヒド(HCA、和光純薬工業株式会社製)を使用した。
前記媒体としては、アセトン(和光純薬工業株式会社製)とオリーブ油(フヂミ製薬所製)を、体積比(アセトン:オリーブ油)=4:1で混合した混合液を使用した。
被験物質、陽性対照、媒体対照のそれぞれについて、マウスの雌に対し6日間の検疫を含む8日間の馴化を行った。検疫、馴化期間中、全ての動物に異常は認められなかった。
感作開始2日前に測定した体重を用いて、体重層別無作為抽出法で、個体の体重が全体の平均体重±20%以内となるように2群(4匹/群)に群分けした。感作開始時の動物の週齢は8〜9週齢であった。群分けにより外れた動物は試験から除外した。
使用した動物は、試験期間を通して尾部への油性インク塗布により識別し、併せてケージはラベルをつけて識別した。
使用動物は、検疫、馴化期間中を含む全飼育期間を通して、温度21℃〜25℃、相対湿度40%〜70%、換気回数10〜15回/時間、明暗サイクル12時間感覚(7時点灯〜19時消灯)に設定したバリアーシステムの飼育室で飼育した。
飼育ケージはポリカーボネート製ケージを使用した。使用動物は4匹/ケージで飼育した。
飼料は、実験動物用固形飼料MF(オリエンタル酵母工業株式会社製)を使用し、使用動物に自由摂取させた。飲料水は、塩素濃度が略5ppmとなるように次亜塩素酸ナトリウム(ピューラックス、オーヤラックス社製)を添加した水道水を、給水びんにより、使用動物に自由摂取させた。床敷はサンフレーク(モミ材、電気かんな削りくず、日本チャールス・リバー社製)を使用した。飼料及び飼育用器材は、オートクレープ滅菌(121℃、30分間)したものをそれぞれ使用した。
ケージ及び床敷は、群分け時及び耳介リンパ節摂取日(飼育室からの搬出時)に交換し、給水びん及びラックは、群分け時に交換した。
<<群構成>>
SI値の測定試験で使用した群構成を、表1に示す。
<<被験物質>>
表2に被験物質の秤量条件を示す。被験物質をメスフラスコに秤量し、媒体を加えながら1mLに定容した。調製液は、遮光した気密容器(ガラス製)に入れた。
略0.25gのHCAを正確に秤量し、媒体を加えながら1mLとして25.0w/v%液を調製した。調製物は、遮光した気密容器(ガラス製)に入れた。
5−ブロモ−2’−デオキシウリジン(BrdU、ナカライテスク株式会社製)200mgをメスフラスコに正確に秤量し、生理食塩液(大塚製薬工業株式会社製)を加えて超音波照射し、溶解させた。その後、20mLに定容して10mg/mL液(BrdU調製液)を調製した。調製液は、滅菌濾過フィルターを用いて濾過滅菌し、滅菌容器に入れた。
陽性対照物質調製液は感作開始前日に調製し、使用時以外は冷所で保管した。媒体及び被験物質調製液は各感作日に調製した。BrdU液は、投与の2日前に調製し、投与日まで冷所に保管した。
<<感作>>
各被験物質及び陽性対照物質の調製液及び媒体を動物の両耳介にそれぞれ25μLずつ塗布した。塗布には、マイクロピペッターを用いた。この操作を1日1回、3日間連続して行った。
最終感作の略48時間後に1回、BrdU調製液を動物1匹あたり0.5mL、腹腔内投与した。
<<一般状態>>
試験に使用した全動物について、感作開始日から耳介リンパ節採取日(飼育室からの搬出日)まで、1日1回以上観察した。なお、観察日の起算法は、感作開始日をDay1とした。
感作開始日及び耳介リンパ節採取日(飼育室からの搬出日)に体重を測定した。また、群ごとの体重の平均値及び標準誤差を算出した。
BrdU投与の略24時間後に動物を安楽死させ、耳介リンパ節を採取した。周囲組織を取り除き、両側耳介リンパ節を一括して質量測定した。また、群ごとの耳介リンパ節重量の平均値及び標準誤差を算出した。質量測定後、個体毎に−20℃に設定されたバイオメディカルフリーザーで凍結保存した。
耳介リンパ節を室温に戻した後、生理食塩液を加えながらすり潰し、懸濁させた。この懸濁液を濾過した後、個体ごとに3wellずつ、96wellマイクロプレートに分注し、ELISA法によりBrdU取り込み量の測定を行った。試薬は、市販のキット(Cell Proliferation ELISA、BrdU colorimetric、Cat.No.1647229、ロシュ・ダイアグノスティックス社製)を使用し、マルチプレートリーダー(FLUOstar OPTIMA、BMG LABTECH社製)より得られた各個体の吸光度(OD370nm−OD492nm、BrdU取り込み量)について、3wellの平均値を各個体のBrdU測定値とした。
<<Stimulation Index(SI)の算出>>
下記式で示すように、各個体のBrdU測定値を、媒体対照群のBrdU測定値の平均値で除して、各個体のSI値を算出した。各試験群のSI値は、各個体のSIの平均値とした。なお、SI値は、小数点以下第2位を四捨五入して小数点第1位まで表示した。
組成物の調製に用いた原材料の略号、化合物名、メーカー名及び製品名を表3−1〜表3−3に示した。アクリルアミド化合物であるモノマー(A1−1〜A1−7)は、合成例1〜7に示す方法で合成した。合成した化合物の同定は核磁気共鳴分光法(使用装置:日本電子株式会社製「JNM−ECX500」)で実施し、純度の測定はガスクロマトグラフ法(使用装置:株式会社島津製作所製「GCMS−QP2010 Plus」)で実施した。これらの化学分析は定法により実施した。
以下では上記表3−1に示したA1−1〜A1−7のアクリルアミド化合物(A1)の合成例を示す。
なお、A1−1〜A1−7はそれぞれ、例示化合物d1−1、d1−2、d4−1、g1−1、d1−5、g1−5、i1−2に該当する。
<N−アクリロイル−N−メチルグリシンメチルエステル(A1−1)の合成>
N−メチルグリシン0.30モル、及びメタノール400mLを0〜10℃で撹拌混合し、その温度を保ったまま塩化チオニル0.33モルをゆっくり滴下した。滴下終了後、メタノールを減圧下、40〜60℃で留去して、N−メチルグリシンメチルエステル塩酸塩0.30モルを白色個体として得た。そこに、炭酸カリウム(関東化学株式会社製、試薬)0.45モル、及び水400mLを0〜10℃で撹拌混合し、その温度を保ったままアクリル酸クロリド(和光純薬工業株式会社製、試薬)0.33モルをゆっくり滴下した。滴下終了後、酢酸エチル(関東化学株式会社製、試薬)400mLで3回抽出し、酢酸エチル層を合わせて水400mLで1回洗浄した。酢酸エチルを減圧下、40℃で留去して、目的のN−アクリロイル−N−メチルグリシンメチルエステル(A1−1)0.20モルをほぼ無色透明の液体として得た。純度は98.3質量%であった。
なお、N−アクリロイル−N−メチルグリシンメチルエステル(A1−1)の分子量は157.2であり、公知の化合物である(CAS登録番号72065−23−7)。
なお、安全性について試験を行ったところ、AMES試験はOECDテストガイドラインTG471 (±S9mix)に沿って行い、陰性であった。経口毒性はOECDテストガイドラインTG423に沿って行い、死亡例が6例中0匹であり、LD50が2000mg/kg以上であった。皮膚刺激性はOECDテストガイドラインTG404に沿って行い、PII=0.5であった。皮膚感さ性はOECDテストガイドラインTG442Bに沿って行い、SI値が1.00であることが分かり、人体の健康への影響が著しく低い化合物であることが分かった。
<N−アクリロイル−N−メチルグリシンエチルエステル(A1−2)の合成>
合成例1において、N−メチルグリシンメチルエステル塩酸塩をN−メチルグリシンエチルエステル塩酸塩(東京化成工業株式会社製、試薬)に変更した以外は、合成例1と同様にして、目的のN−アクリロイル−N−メチルグリシンエチルエステル(A1−2)0.22モルをほぼ無色透明の液体として得た。純度は98.5質量%であった。
なお、N−アクリロイル−N−メチルグリシンエチルエステル(A1−2)の分子量は171.2であり、公知の化合物である(CAS登録番号170116−05−9)。
<N−アクリロイル−N−イソプロピルグリシンメチルエステル(A1−3)の合成>
合成例1において、N−メチルグリシンメチルエステル塩酸塩をN−イソプロピルグリシンメチルエステル塩酸塩(東京化成工業株式会社製、試薬)に変更した以外は、合成例1と同様にして、目的のN−アクリロイル−N−イソプロピルグリシンメチルエステル(A1−3)0.22モルをほぼ無色透明の液体として得た。純度は98.5質量%であった。
なお、N−アクリロイル−N−イソプロピルグリシンメチルエステル(A1−3)の分子量は185.2であった。
<N−アクリロイル−N−メチルアラニンメチルエステル(A1−4)の合成>
合成例1において、N−メチルグリシンメチルエステル塩酸塩をN−メチルアラニンメチルエステル塩酸塩(東京化成工業株式会社製、試薬)に変更した以外は、合成例1と同様にして、目的のN−アクリロイル−N−メチルアラニンメチルエステル(A1−4)0.22モルをほぼ無色透明の液体として得た。純度は98.5質量%であった。
なお、N−アクリロイル−N−メチルアラニンメチルエステル(A1−4)の分子量は171.2であった。
<N−アクリロイル−N−メチルグリシンイソプロピルエステル(A1−5)の合成>
合成例1において、N−メチルグリシンメチルエステル塩酸塩をN−メチルグリシンイソプロピルエステル塩酸塩(東京化成工業株式会社製、試薬)に変更した以外は、合成例1と同様にして、目的のN−アクリロイル−N−メチルアラニンメチルエステル(A1−5)0.22モルをほぼ無色透明の液体として得た。純度は98.5質量%であった。
なお、N−アクリロイル−N−メチルグリシンイソプロピルエステル(A1−5)の分子量は185.2であった。
<N−アクリロイル−N−メチルアラニンイソプロピルエステル(A1−6)の合成>
合成例1において、N−メチルグリシンメチルエステル塩酸塩をN−メチルアラニンイソプロピルエステル塩酸塩(東京化成工業株式会社製、試薬)に変更した以外は、合成例1と同様にして、目的のN−アクリロイル−N−メチルアラニンメチルエステル(A1−6)0.22モルをほぼ無色透明の液体として得た。純度は98.5質量%であった。
なお、N−アクリロイル−N−メチルアラニンイソプロピルエステル(A1−6)の分子量は199.3であった。
<N−アクリロイルピペリジン−4−カルボン酸エチル(A1−7)の合成>
合成例1において、N−メチルグリシンメチルエステル塩酸塩をピペリジン−4−カルボン酸エチル(東京化成工業株式会社製、試薬)に変更した以外は、合成例1と同様にして、目的のN−アクリロイルピペリジン−4−カルボン酸エチル(A1−7)0.27モルをほぼ無色透明の液体として得た。純度は99.2質量%であった。
なお、N−アクリロイルピペリジン−4−カルボン酸エチル(A1−7)の分子量は211.3であり、公知の化合物である(CAS登録番号845907−79−1)。
(合成例8)
<2−アセチル−1,3−グリセロールジメタクリレート(B1−6)の合成>
東京化成工業株式会社製の1,3−グリセロールジメタクリレート57.1g(250mmol)を脱水ジクロロメタン1000mL中に加え、フラスコ内をアルゴンガスで置換した後、トリエチルアミン36.0g(360mmol)を加えた。次に、約−10℃まで冷却した後、酢酸クロライド24.0g(300mmol)を、系内温度が−10℃〜−5℃になるようにゆっくりと滴下し、室温下で2時間攪拌した。更に、析出物を濾過により除去した後、濾液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、及び飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。次に、硫酸ナトリウムで乾燥させた後、減圧下で濃縮して黄色油状物を得た。更に、Wakogel C300(和光純薬工業株式会社製)2000gを充填し、溶出液としてヘキサンと酢酸エチルを用いたカラムクロマトグラフィーにより、黄色油状物を精製して、2−アセチル−1,3−グリセロールジメタクリレート(B1−6)の無色油状物18.0g(収率約28%)を得た。純度は99.1質量%であった。
<組成物の作製>
表4から表9に示す各成分を均一に混合し、メンブランフィルターでろ過して粗大粒子を除去し、実施例1〜50および比較例1〜10の各組成物を作製した。
各組成物をそれぞれプラスチック製の収容容器に充填し、吐出手段としてのインクジェットヘッド(株式会社リコー製、「MH5440」)、活性エネルギー線照射手段としてのUV−LED(インテグレーションテクノロジージャパン社製「LED ZERO」、波長395nm、照射面における照度1.0W/cm2)、吐出を制御するコントローラー、及び収容容器からインクジェットヘッドへの供給経路を備えた像形成装置に組み込んだ。
組成物の粘度が10mPa・s〜12mPa・sとなるように適宜インクジェットヘッドの温調を行い、汎用的なフィルム材料である市販のPETフィルム(東洋紡株式会社製、「コスモシャインA4100」、厚み188μm)上に組成物を膜厚10μmでインクジェット吐出し、UV−LEDで紫外線照射を行って、印刷画像を作製した。
塗膜を指触して粘着感のない状態に達したものを硬化と判定し、硬化に必要な照射積算光量を求めた。結果を下記表10〜表15に示した。硬化に要する照射積算光量が2.0J/cm2以下であった場合を実用可能であるとした。
上記印刷画像の形成に記載の方法で得られた印画物サンプルを5cm四方にカットし、グレタグ測定器(X−rite社製Ci6x)によりグレタグ測定を実施した。結果を下記表10〜表15に示した。b*の値による下記の評価が、評価C以上が実用可能である。
[評価基準]
A:b*の値が0.5以下
B:b*の値が0.5より大きく1以下
C:b*の値が1より大きく2以下
D:b*の値が2より大きく8以下
E:b*の値が8より大きい
各組成物を厚さ1mm、直径1cmの円柱状型で硬化させた硬化物を、10mLの純水に5時間浸漬させ、前後の重量比を水膨潤率として、水膨潤率=(浸漬後の重量−浸漬前の重量)/浸漬前の重量×100(%)により算出した。結果を下記表10〜表15に示した。なお、B以上が実用可能である。
[評価基準]
A:水膨潤率の値が101%以下
B:水膨潤率の値が101%より大きく105以下
C:水膨潤率の値が105%より大きく120%以下
D:水膨潤率の値が120%より大きく150%以下
E:水膨潤率の値が150%より大きい
上記の方法で作製された組成物のSI値(Stimulation Index)を、OECDテストガイドライン429などで定められるLLNA法で求め、結果を下記表10〜表15に示した。なお、B以上が実用可能である。
[評価基準]
A:SI値が1.6未満
B:SI値が1.6以上3以下
C:SI値が3超6未満
D:SI値が6以上
(1)下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表されるアクリルアミド化合物(A1)と、皮膚感作性試験のSI値が3以下の多官能重合性化合物(B1)と、365nm〜405nmに最大吸収ピークを有しない重合開始剤(C1)と、水素供与剤(D)と、を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物。
(2)前記アクリルアミド化合物(A1)は、前記一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物であり、前記R3は炭素数1又は2のアルキル基である上記(1)に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
(3)前記多官能重合性化合物(B1)として、ジエチレングリコールジメタクリレート(2G)、DCP、トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPT)、A−BPE−10、APG−700、3−アセチル−1,2−ジメタクリロイルオキシプロパン、HX−620、DPEA−12、DPCA−60及びRP−1040から選ばれる少なくとも1つを含む上記(1)又は(2)に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
(4)有機溶剤を含まない上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
(5)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型インク。
(6)インクジェット用である上記(5)に記載に記載の活性エネルギー線硬化型インク。
(7)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、又は上記(5)或いは(6)に記載の活性エネルギー線硬化型インクが容器中に収容されてなることを特徴とする組成物収容容器。
(8)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、又は上記(5)或いは(6)に記載の活性エネルギー線硬化型インクを容器中に収容する収容部と、活性エネルギー線を照射するための照射手段と、を有することを特徴とする2次元又は3次元の像形成装置。
(9)前記活性エネルギー線を照射する手段が、波長365〜405nmにピークを有する紫外線を照射するUV−LEDである上記(8)に記載の像形成装置。
(10)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、又は上記(5)或いは(6)に記載の活性エネルギー線硬化型インクに活性エネルギー線を照射して2次元又は3次元の像を形成することを特徴とする2次元又は3次元の像形成方法。
(11)前記活性エネルギー線がUV−LEDによって照射される波長365〜405nmにピークを有する紫外線である上記(10)に記載の像形成方法。
(12)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、又は上記(5)或いは(6)に記載の活性エネルギー線硬化型インクの硬化物。
(13)基材上に上記(12)に記載の硬化物からなる表面加飾を有することを特徴とする加飾体。
(14)上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の組成物を含有することを特徴とする人工爪組成物。
(15)上記(14)に記載の人工爪組成物を含むことを特徴とする爪加飾材。
(16)上記(14)に記載の人工爪組成物の硬化物からなることを特徴とする人工爪。
3 可動ステージ
4 活性エネルギー線
5 組成物
6 硬化層
30 造形物用吐出ヘッドユニット
31、32 支持体用吐出ヘッドユニット
33、34 紫外線照射手段
35 立体造形物
36 支持体積層部
37 造形物支持基板
38 ステージ
39 像形成装置
Claims (16)
- 下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表されるアクリルアミド化合物(A1)と、皮膚感作性試験のSI値が3以下の多官能重合性化合物(B1)と、365nm〜405nmに最大吸収ピークを有しない重合開始剤(C1)と、水素供与剤(D)と、を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物。
- 前記アクリルアミド化合物(A1)は、前記一般式(1)で表されるアクリルアミド化合物であり、前記R3は炭素数1又は2のアルキル基である請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 前記多官能重合性化合物(B1)として、ジエチレングリコールジメタクリレート(2G)、DCP、トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPT)、A−BPE−10、APG−700、3−アセチル−1,2−ジメタクリロイルオキシプロパン、HX−620、DPEA−12、DPCA−60及びRP−1040から選ばれる少なくとも1つを含む請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 有機溶剤を含まない請求項1〜3のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型インク。
- インクジェット用である請求項5に記載に記載の活性エネルギー線硬化型インク。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、又は請求項5或いは6に記載の活性エネルギー線硬化型インクが容器中に収容されてなることを特徴とする組成物収容容器。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、又は請求項5或いは6に記載の活性エネルギー線硬化型インクを容器中に収容する収容部と、活性エネルギー線を照射するための照射手段と、を有することを特徴とする2次元又は3次元の像形成装置。
- 前記活性エネルギー線を照射する手段が、波長365〜405nmにピークを有する紫外線を照射するUV−LEDである請求項8に記載の像形成装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、又は請求項5或いは6に記載の活性エネルギー線硬化型インクに活性エネルギー線を照射して2次元又は3次元の像を形成することを特徴とする2次元又は3次元の像形成方法。
- 前記活性エネルギー線がUV−LEDによって照射される波長365〜405nmにピークを有する紫外線である請求項10に記載の像形成方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物、又は請求項5或いは6に記載の活性エネルギー線硬化型インクの硬化物。
- 基材上に請求項12に記載の硬化物からなる表面加飾を有することを特徴とする加飾体。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物を含有することを特徴とする人工爪組成物。
- 請求項14に記載の人工爪組成物を含むことを特徴とする爪加飾材。
- 請求項14に記載の人工爪組成物の硬化物からなることを特徴とする人工爪。
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