JP7069006B2 - 積層造形用シアネートエステル二重硬化樹脂 - Google Patents

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Description

関連出願
本出願は、2015年9月4日に出願された米国仮特許出願第62/214,601号、および2015年12月22日に出願された、米国仮特許出願第62/270,635号の利益を主張し、その開示はここに引用することによりその全体が本明細書の記載の一部をなすものとする。
本発明は、液体材料から固体の三次元物体を造形するための材料、方法および装置、ならびにそのように製造された物体に関する。
従来の積層造形(additive fabrication)技法または三次元造形技法では、三次元物体の構築は段階的または交互積層(layer-by-layer)の様式で実施される。特に層形成は、可視光またはUV光照射の作用下で、光硬化性樹脂の固化を通して実施される。2つの技法が知られており、一方は新しい層が成長する物体の上面で形成され、他方は新しい層が成長する物体の底面で形成される。初期の例は、Hullの米国特許第5,236,637号である。他のアプローチは、米国特許第7,438,846号、米国特許第7,892,474号、M.Joyceの米国特許出願公開第2013/0292862号、Y.Chen他の米国特許出願公開第2013/0295212号(両者2013年11月7日)、Y.Pan他のJ.Manufacturing Sci.and Eng.134,051011-1(2012年10月)、および多数の他の引用文献に示されている。こうした装置で使用する材料は一般に限定され、三次元造形がその十分な可能性を達成しようとする場合、異なる製品群に対して多様な材料特性を提供する、新しい樹脂の必要性がある。
Southwell、Xu他の米国特許出願公開第2012/0251841号は、積層造形用の液体の放射線硬化性樹脂について記述しているが、これらはカチオンの光開始剤を含み(故に使用できる材料は限定され)、交互積層の造形だけが提案されている。Ueda(DSM)の米国特許第8,980,971号も参照されたい。
Velankar,Pazos,and Cooper,Journal of Applied Polymer Science162,1361(1996)は、非ブロック化化学によって形成された、UV硬化性ウレタンアクリレートについて記述しているが、積層造形(additive manufacturing)を提案しておらず、それらの材料を積層造形にどのように適応させうるかについて提案していない。
シアネートエステルは、航空宇宙、コンピューティングおよび他の産業で使用される重要な種類の高温熱硬化性樹脂である。これらの材料は、非常に高いガラス転移温度(最大400℃)、高い引張強さ、高い弾性率、ならびに低い誘電率、誘電損失および吸湿量を有する。当該材料は高温で熱硬化する低粘度液体、半固体、および固体であり、したがって従来の3D印刷(または、それ自体いわゆる積層造形法)と相容れないとこれまで考えられてきた。
我々は一般に、シアネートエステルをUV硬化性オリゴマーおよび反応性希釈剤とブレンドすることによって、前述の問題に取り組んでいる。本明細書では、シアネートエステルからなる、放射線硬化ネットワークを組み込んだ硬化性樹脂および熱硬化型熱硬化性樹脂を記述する。この樹脂は、3D印刷された部品の生成を可能にする。これらの部品は、望ましい機械特性(最大引張強さ、弾性率)、望ましい熱的特性(熱たわみ温度、ガラス転移温度、劣化温度、低い熱収縮)、および/または望ましい誘電特性(低誘電率、低誘電損失)を示す。
したがって、三次元物体を形成する方法が本明細書に開示される。当該方法は一般に、
(a)シアネートエステル二重硬化樹脂(本明細書で「重合性液体」とも称する)を用意する工程と、
(b)前記樹脂から三次元中間体を形成する工程であって、前記中間体は、前記三次元物体の形状または前記三次元物体へ付与される形状を有しており、前記樹脂は、光の暴露によって固化する工程と、
(c)場合によるが、いくつかの実施形態で好ましくは、三次元中間体を洗浄する工程と、
(d)前記樹脂をさらに硬化させて前記三次元物体を形成するのに十分に、前記三次元中間体を加熱および/またはマイクロ波照射する工程と
を含み、
前記シアネートエステル二重硬化樹脂は、
(i)光開始剤と、
(ii)化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーと、
(iii)場合により、光吸収性の顔料または染料と、
(iv)場合により、金属触媒と、
(v)場合により、求核助触媒と、
(vi)少なくとも1つのシアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマー(例えばそのホモプレポリマーおよび/またはヘテロプレポリマー)であって、各前記シアネートエステル化合物は、独立して式Iの構造
Figure 0007069006000001
[式中、mは2、3、4、または5であり、Rは芳香族基または脂肪族(例えば、C5~C12脂環式)基である]
を有する、シアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマーと、
(vii)場合により、希釈剤(反応性希釈剤を含む)と、
(viii)場合により、充填剤(例えばシリカ、コア-シェルゴムなどの強靭化剤(toughener)、その他、これらの組み合わせを含む)と、
(ix)場合により、コモノマーおよび/またはコプレポリマー(例えば、前述のシアネートエステル化合物および/またはそのプレポリマーと共重合性の)と
を含む。
こうした方法を実行するのに有用な樹脂、およびこうした方法から製造された生成物も記述される。
いくつかの実施形態では、重合性液体または樹脂中に、その生成中に三次元中間物体の形成を加速するのに有効な量で(例えば、0.01または0.1~1または2重量パーセント以上の量で)、ルイス酸または酸化可能なスズ塩が含まれる。
上および以下に記述する、方法および組成物のいくつかの実施形態では、重合性液体(または「二重硬化樹脂」)は、室温および/または当該方法の運転条件下で、100、200、500または1,000センチポアズ以上の粘度を有し、室温および/または当該方法の運転条件下で、最大10,000、20,000または50,000センチポアズ以上の粘度を有する。
本明細書に記述する樹脂および方法は、強く、硬く、かつ/または耐熱性でなければならない三次元物体を形成するのに特に有用である。
いくつかの実施形態では、本発明で使用する重合性液体は、非反応性の顔料または染料を含む。例としては、これらに限定されないが、(i)二酸化チタン(例えば、0.05もしくは0.1~1もしくは5重量パーセントの量で)、(ii)カーボンブラック(例えば、0.05もしくは0.1~1もしくは5重量パーセントの量で含まれる)、ならびに/または(iii)有機紫外光吸収剤、例えばヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、オキサニリド、ベンゾフェノン、チオキサントン、ヒドロキシフェニルトリアジン、および/もしくはベンゾトリアゾール紫外光吸収剤など(例えば0.001もしくは0.005~1、2もしくは4重量パーセントの量で)が挙げられる。
本発明の非限定的な実施例および具体的な実施形態を、以下、明細書中でより詳細に説明する。本明細書で引用する全ての米国特許参考文献の開示は、引用することによりそれら全体が本明細書の記載の一部をなすものとする。
シアネートエステル三量体形成の非限定的な実施例を示す。 UV硬化性ネットワークおよびシアネートエステルネットワークの二重硬化の非限定的な実施例を示す。 二重硬化シアネートエステル樹脂から製造されたインペラを示す図である。
本発明について、以下に、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、より完全に説明する。しかしながら、本発明は様々な形態で具現化することができ、本明細書に述べる実施形態に限定されると解釈すべきではなく、むしろこれらの実施形態は、本開示が詳細かつ完全なものとなるように、また本発明の範囲を当業者へ十分に伝えることができるように提供するものである。
本明細書で使用する「および/または」という用語は、関連する列挙項目のあらゆる可能な組み合わせ、または1つもしくは複数を含むほか、選択肢(「または」)において解釈される場合、組み合わせがないことも含む。
他で定義されない限り、本明細書で使用する全ての用語(技術的および科学的用語を含む)は、本発明が属する分野の当業者が一般に理解するのと同じ意味を有する。一般に使用される辞書で定義されるものなどの用語は、明細書および特許請求の範囲の文脈でのそれらの意味と一致する意味を有していると解釈するべきであって、本明細書で明白に定義されない限り、理想化された、または過度に形式的な意味で解釈されるべきではないことが、さらに理解されるであろう。簡潔性および/または明瞭性のために、周知の機能または構造は詳細に記述されない場合がある。
「付与される形状(shape to be imparted)」とは、中間物体の形状が、その形成とその後の三次元生成物の形成との間で、典型的には、収縮(例えば最大1、2または4体積パーセント)、膨張(例えば最大1、2または4体積パーセント)、支持構造体の除去によって、または、間に入る形成工程(例えば、中間生成物の形成後であるが、その後の三次元生成物の形成の前の、意図的な曲げ、伸張、穿孔、研削、切断、研磨、または他の意図的な形成)によって、わずかに変化する場合を指す。
[1.樹脂]
上で言及したように、本発明は、積層造形に有用なシアネートエステル二重硬化樹脂組成物を含む。こうした組成物は、
(i)光開始剤(例えば、1つのラジカル重合光開始剤、その組み合わせを含み、特に紫外光(UV)光開始剤)と、
(ii)(前記光開始剤と組み合わせる場合)化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーと、
(iii)場合により、光吸収性の顔料または染料と、
(iv)場合により、金属触媒と、
(v)場合により、求核助触媒と、
(vi)少なくとも1つのシアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマー(例えばそのホモプレポリマーおよび/またはヘテロプレポリマー)であって、各前記シアネートエステル化合物は、独立して式Iの構造
Figure 0007069006000002
[式中、mは2、3、4、または5であり、Rは芳香族または脂肪族(例えば、C5~C12脂環式)基である]
を有するシアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマーと、
(vii)場合により、希釈剤(反応性希釈剤を含む)と、
(viii)場合により、充填剤(例えばシリカ)と、
(ix)場合により、コモノマーおよび/または、コプレポリマー(例えば、前述のシアネートエステル化合物および/またはそのプレポリマーと共重合性の)と
を含む、からなる、または本質的にからなる。
前述のいくつかの実施形態では、Rは、(非置換の、または場合により置換された)フェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリルまたはピレニル基である(例えば米国特許第3,448,079号を参照されたい)。
前述のいくつかの実施形態では、Rは、(場合により、例えば、C1~C4アルキル、C1~C4アルコキシ、ハロ、その他で1または2回から、4または6回まで置換された)、フェニル、ビフェニル、ナフチル、ビス(フェニル)メタン、ビス(フェニル)エタン、ビス(フェニル)プロパン、ビス(フェニル)ブタン、ビス(フェニル)エーテル、ビス(フェニル)チオエーテル、ビス(フェニル)スルホン、ビス(フェニル)ホスフィンオキシド、ビス(フェニル)シラン、ビス(フェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(フェニル)トリフルオロエタン、もしくはビス(フェニル)ジシクロペンタジエン基、またはフェノールホルムアルデヒド樹脂である。(例えば米国特許出願公開第2014/0335341号を参照されたい)。
いくつかの実施形態では、シアネートエステル化合物は、1,3-、または1,4-ジシアナトベンゼン;1,3,5-トリシアナトベンゼン;1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-または2,7-ジシアナトナフタレン;1,3,6-トリシアナトアフタレン;2,2’または4,4’-ジシアナトビフェニル;ビス(4-シアナトフェニル)メタン;2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン;2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ジブロモ-4-ジシアナトフェニル)プロパン;ビス(4-シアナトフェニル)エーテル;ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル;ビス(4-シアナトフェニル)スルホン;トリス(4-シアナトフェニル)ホスフィット;トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート;ビス(3-クロロ-4-シアナトフェニル)メタン;4-シアナトビフェニル;4-クミルシアナトベンゼン;2-tert-ブチル-1,4-ジシアナトベンゼン;2,4-ジメチル-1,3-ジシアナトベンゼン;2,5-ジ-tert-ブチル-1,4ジシアナトベンゼン;テトラメチル-1,4-ジシアナトベンゼン;4-クロロ-1,3-ジシアナトベンゼン;3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’ジシアナトジフェニルビス(3-クロロ-4-シアナトフェニル)メタン;1,1,1-トリス(4-シアナトフェニル)エタン;1,1-ビス(4-シアナトフェニル)エタン;2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-シアナトフェニル)プロパン;2,2-ビス(3,5ジブロモ-4-シアナトフェニル)プロパン;ビス(p-シアノフェノキシフェノキシ)ベンゼン;ジ(4-シアナトフェニル)ケトン;ノボラックをハロゲン化シアンと反応させて製造したシアネート化(cyanated)ノボラック;ビスフェノールポリカーボネートオリゴマーをハロゲン化シアンと反応させて製造したシアネート化ビスフェノールポリカーボネートオリゴマー;およびこれらの混合物からなる群から選択される。(例えば米国特許第4,371,689号を参照されたい)。
前述のいくつかの実施形態では、前記金属触媒は、二価銅、亜鉛、マンガン、スズ、鉛、コバルトおよびニッケル、三価鉄、コバルト、マンガンおよびアルミニウム、ならびに四価チタンからなる群から選択される金属の、キレートまたは酸化物である。(例えば米国特許第4,785,075号、同第4,604,452号、および同第4,847,233号を参照されたい)。
いくつかの実施形態では、前記金属触媒は、有機酸の、銅、亜鉛、鉛、ニッケル、鉄、スズおよびコバルトからなる群から選択される、少なくとも1つの金属の金属塩である。
いくつかの実施形態では、金属触媒は、前記少なくとも1つのシアネートエステルまたはそのプレポリマーの全重量と比較して、前記金属触媒の10または30~600、1,00、または10,000マイクロ当量(microequivalent)の範囲で存在する。
いくつかの実施形態では、求核助触媒は、シアネートエステル基1当量当たり、2または5~60または100ミリ当量の活性水素の量で存在する、アルキルフェノールまたはイミダゾールである。
いくつかの実施形態では、求核助触媒は、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、o-クレゾール、2-sec-ブチルフェノールおよび2,6ジノニルフェノール、2-メチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-エチル4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-プロピル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、または1-グアナミノエチル-2-メチルイミダゾール、または水(偶発的な吸水を含む)からなる群から選択される。(例えば米国特許第4,371,689号を参照されたい)
いくつかの実施形態では、求核助触媒は、シアネート基1当量当たり、約10または40~約400または800ミリ当量の活性水素の量で存在する、モノマーおよび/またはプレポリマーの成分である。
いくつかの実施形態では、(別の化学成分として)求核助触媒は存在せず、前記モノマーおよび/またはプレポリマーが、ウレタン、尿素、および/またはフェノール基を含有する(故に、固有の求核助触媒として働く)。
いくつかの実施形態では、化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーは、アクリレート、メタクリレート、α-オレフィン、N-ビニル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン類(styrenics)、エポキシド、チオール、1、3-ジエン、ハロゲン化ビニル、アクリロニトリル、ビニルエステル、マレイミド、およびビニルエーテルからなる群から選択される反応性末端基を含む。(例えば、DeSimone他の米国特許出願公開第2015/0072293号を参照されたい)。
シアネートエステル(またはそのプレポリマー)と重合可能である任意の適当なコモノマーおよび/またはそのプレポリマーを、場合により本発明で使用してもよく、限定はされないが、アミン、エポキシ、フェノール、ビスマレイミドおよびベンゾオキサジンコモノマー、ならびに/またはこれらのコプレポリマーが挙げられる。例えば、J.Bauer and M.Bauer,Cyanate ester based resin systems for snap-cure applications,Microsystem Technologies 8,58-62(2002)を参照されたい。
適当なベンゾオキサジンコモノマーおよび/またはコプレポリマーの例としては、これらに限定されないが、ホルムアルデヒドおよび、アニリンまたはメチルアミンと、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン(ビスフェノールF)、4,4’チオジフェノールとの反応から誘導される、ベンゾオキサジンが挙げられる。米国特許第6,207,786号、同第5,543,516号および同第6,620,905号も参照されたい。こうしたベンゾオキサジンは、0.1または5重量パーセント~30または49重量パーセントなど、任意の適当な量で、組成物に組み込むことができる。
製造する部品または物体で所望される特性に応じて、任意の適当な充填剤を本発明に関連して使用することができる。したがって、充填剤は、固体または液体、有機または無機であってもよく、反応性および非反応性ゴム、シロキサン、アクリロニトリル-ブタジエンゴム;反応性および非反応性熱可塑性プラスチック(以下を含むが、これらに限定されない、ポリ(エーテルイミド)、マレイミド-スチレンターポリマー、ポリアリレート、ポリスルホンおよびポリエーテルスルホン、その他) ケイ酸塩(タルク、クレー、シリカ、マイカなど)、ガラス、カーボンナノチューブ、グラフェン、セルロースナノ結晶、その他などの無機充填剤を、前述の全ての組み合わせを含めて、含むことができる。
いくつかの実施形態では、光吸収性の顔料または染料は、
(i)二酸化チタン(例えば、0.05もしくは0.1~1もしくは5重量パーセントの量で)、
(ii)カーボンブラック(例えば、0.05もしくは0.1~1もしくは5重量パーセントの量で)、ならびに/または
(iii)有機紫外光吸収剤(例えば、0.001もしくは0.005~1もしくは2重量パーセントの量で)(例えばヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、オキサニリド、ベンゾフェノン、チオキサントン、ヒドロキシフェニルトリアジン、および/もしくはベンゾトリアゾール紫外光吸収剤)である。
いくつかの実施形態では、希釈剤は、アクリレート、メタクリレート、スチレン、アクリル酸、ビニルアミド、ビニルエーテル、ビニルエステル、前述のいずれか1種または複数を含有するポリマー、および前述の2種以上の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、樹脂/重合性液体は、
(i)0.1~4重量パーセントの前記光開始剤と、
(ii)10~90重量パーセントの前記化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーと、
(iii)存在する場合、0.1~2重量パーセントの前記光吸収性の顔料または染料と、
(iv)存在する場合、0.001~0.1重量パーセントの前記金属触媒と、
(v)存在する場合、0.1~10重量パーセントの前記求核助触媒と、
(vi)10~90重量パーセントの前記シアネートエステル化合物および/またはそのプレポリマーと、
(vii)存在する場合、1~40重量パーセントの前記反応性希釈剤と、
(viii)存在する場合、1~50重量パーセントの前記充填剤と、
(ix)存在する場合、0.1、1または5~20、40または50重量パーセントのコモノマーおよび/またはコプレポリマーと
を含む。
シアネートエステルプレポリマー。いくつかの実施形態では、シアネートエステル化合物のいくつかまたは全ては、組成物中にそのプレポリマーの形態で含まれてもよい。いくつかの実施形態では、こうしたプレポリマーを含むことが、第2の硬化工程中の熱収縮の低減、スウェッティング(sweating)の低減、および/またはき裂の低減などによって、最終生成物の特性に大きな悪影響を及ぼすことなく、製造される三次元物体の特性を改良することができる。こうしたプレポリマーの例としては、これらに限定されないが、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンジシアネート(ビスフェノールAジシアネート)、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタンジシアネート(ビスフェノールEジシアネート)、およびシアネート化ノボラックに基づくものが挙げられる。組成物のシアネートエステル含量の全てが、プレポリマーの形態で提供されてもよく、または組成物のシアネートエステル含量のうちのいくらかが、プレポリマーの形態で(例えば、シアネートエステルモノマーとシアネートプレポリマーとの重量比で1:100または1:10~100:1または10:1で)提供されてもよい。
いくつかの実施形態では、これらのプレポリマーは、(初期シアネート官能性、初期シアネート基または初期シアネート置換基の)1または5パーセント~20または40パーセントのシアネート基転化率まで反応したシアネートエステルモノマーの反応生成物を含む、からなる、または本質的にからなり、200または400g/mol~4,000または8,000g/molの分子量を備えたプレポリマーに導く。
いくつかの実施形態では、ルイス酸または酸化可能なスズ塩は、三次元中間物体の形成を加速するのに有効な量で(例えば、0.01または0.1~1または2重量パーセント以上の量で)、その生成中に、重合性液体に含まれる。本発明を実行するのに有用な酸化可能なスズ塩としては、これらに限定されないが、ブタン酸第一スズ、オクト酸第一スズ、ヘキサン酸第一スズ、ヘプタン酸第一スズ、リノール酸第一スズ、ブタン酸フェニル第一スズ、ステアリン酸フェニル第一スズ、オレイン酸フェニル第一スズ、ノナン酸第一スズ、デカン酸第一スズ、ウンデカン酸第一スズ、ドデカン酸第一スズ、ステアリン酸第一スズ、オレイン酸第一スズ ウンデセン酸第一スズ、2-エチルヘキサン酸第一スズ、ジラウリン酸ジブチルスズ、ジオレイン酸ジブチルスズ、ジステアリン酸ジブチルスズ、ジラウリン酸ジプロピルスズ、ジオレイン酸ジプロピルスズ、ジステアリン酸ジプロピルスズ、ジヘキサン酸ジブチルスズ、およびこれらの組み合わせが挙げられる。米国特許第5,298,532号、同第4,421,822号、および同第4,389,514号も参照されたく、これらの開示は、ここに引用することにより本明細書の記載の一部をなすものとする。前述の酸化可能なスズ塩に加えて、例えば、Chu et al.Macromolecular Symposia,Volume 95,Issue 1,pages 233-242,June 1995に記載されているものなどのルイス酸は、フリーラジカル重合の重合速度を向上させることが知られており、参照により本明細書に含まれる。
製造する部品または物体で所望される特性に応じて、任意の適当な充填剤を本発明に関連して使用してもよい。したがって、充填剤は、固体または液体、有機または無機であってもよく、反応性および非反応性ゴム、シロキサン、アクリロニトリルブタジエンゴム;反応性および非反応性熱可塑性プラスチック(以下を含むが、これらに限定されない、ポリ(エーテルイミド)、マレイミド-スチレンターポリマー、ポリアリレート、ポリスルホンおよびポリエーテルスルホン、その他) ケイ酸塩(タルク、クレー、シリカ、マイカなど)、ガラス、カーボンナノチューブ、グラフェン、セルロースナノ結晶、その他などの無機充填剤を、前述の全ての組み合わせを含めて、含むことができる。適当な充填剤は、コア-シェルゴムなどの以下で議論する強靭化剤を含む。
強靭化剤。1種または複数の高分子および/または無機の強靭化剤を、本発明で充填剤として使用することができる。米国特許出願公開第2015/0215430号を、概して参照されたい。強靭化剤は、粒子の形態で硬化生成物中に一様に分散させることができる。粒子は、直径5ミクロン(μm)未満でありうる。こうした強靭化剤としては、これらに限定されないが、表面修飾または機能化を備えたまたは備えない、エラストマー、分岐ポリマー、超分岐ポリマー、デンドリマー、ゴム状ポリマー、ゴム状コポリマー、ブロックコポリマー、コア-シェル粒子、酸化物、または無機材料、例えばクレー、多面体オリゴマーシルセスキオキサン(polyhedral oligomeric silsesquioxanes)(POSS)、炭素材料(例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン)、セラミックおよび炭化ケイ素など、から形成されたものが挙げられる。ブロックコポリマーの例には、米国特許第6,894,113(Court他、Atofina、2005年)にその組成が記述されているコポリマーが含まれ、「NANOSTRENTH(登録商標)TM」SBM(ポリスチレン-ポリブタジエン-ポリメタクリレート)、およびAMA(ポリメタクリレート-ポリブチルアクリレート-ポリメタクリレート)が挙げられ、いずれもArkemaにより製造されている。他の適当なブロックコポリマーとしては、Dow Chemicalに付与された米国特許第7,820,760号に記述されている、FORTEGRA(登録商標)TMおよび両親媒性ブロックコポリマーが挙げられる。既知のコア-シェル粒子の例としては、その組成が、不飽和な炭素-炭素結合を含有する重合性モノマーから重合したコアポリマーにグラフトしたシェルとして、アミン分岐ポリマーに対して米国特許出願公開第2010/0280151号(Nguyen他、東レ株式会社、2010)に記述されている、コア-シェル(デンドリマー)粒子;その組成が、株式会社カネカによる欧州特許出願公開第1632533号および同第2123711号に記述されているコア-シェルゴム粒子;ならびに、その粒子が、ブタジエン、スチレン、他の不飽和炭素-炭素結合モノマー、またはそれらの組み合わせなどの重合性モノマーから重合した高分子のコア、および、エポキシと互換性をもつ高分子シェル、典型的にはポリメチルメタクリレート、ポリグリシジルメタクリレート、ポリアクリロニトリルまたは同様のポリマーを有する、粒子/エポキシブレンドの「KaneAce MX」製品ラインが挙げられ、さらに以下で議論する。さらに本発明でブロックコポリマーとして適当なのは、JSR株式会社により製造されたカルボキシル化ポリスチレン/ポリジビニルベンゼンの「JSR SX」シリーズ;ブタジエンアルキルメタクリレートスチレンコポリマーである「Kureha Paraloid」EXL-2655(呉羽化学工業株式会社により製造);各々アクリレートメタクリレートコポリマーの「Stafiloid」AC-3355およびTR-2122(両者とも武田薬品工業株式会社により製造);および各々ブチルアクリレートメチルメタクリレートコポリマーの「PARALOID」EXL-2611およびEXL-3387(両者ともRohm&Haasにより製造)である。適当な酸化物粒子の例としては、nanoresins AGにより製造されたNANOPOX(登録商標)TMが挙げられる。これは、官能化されたナノシリカ粒子およびエポキシのマスターブレンドである。
コア-シェルゴム。コア-シェルゴムは、ゴム状コアを有する粒子材料(粒子)である。こうした材料は知られており、例えば、米国特許出願公開第2015/0184039号、ならびに米国特許出願公開第2015/0240113号、および米国特許第6,861,475号、同第7,625,977号、同第7,642,316号、同第8,088,245号、他に記述されている。
いくつかの実施形態では、コア-シェルゴム粒子は、ナノ粒子(すなわち、1000ナノメートル未満(nm)の平均粒径を有する)である。一般に、コア-シェルゴムナノ粒子の平均粒径は、500nm未満、例えば300nm未満、200nm未満、100nm未満または50nm未満でさえある。典型的にはこうした粒子は球状であり、そのため粒径は直径であるが、しかしながら粒子が球状でない場合は、粒径は粒子の最長の寸法として定義される。
いくつかの実施形態では、ゴム状コアは-25℃未満、より好ましくは-50℃未満、さらにより好ましくは-70℃未満のTgを有する。ゴム状コアのTgは-100℃よりはるかに低い可能性がある。コア-シェルゴムはまた、好ましくは少なくとも50℃のTgを有する少なくとも1つのシェル部分も有する。「コア」によって、コア-シェルゴムの内部部分を意味する。コアは、コア-シェル粒子の中心、またはコア-シェルゴムの内部シェルもしくは内部領域を形成することができる。シェルは、ゴム状コアの外にあるコア-シェルゴムの一部分である。シェル部分(または複数のシェル部分)は、典型的にはコア-シェルゴム粒子の最も外側の部分を形成する。シェル材料は、コア上にグラフトすることができる、または架橋する。ゴム状コアは、コア-シェルゴム粒子の重量の50~95%、または60~90%を構成してもよい。
コア-シェルゴムのコアは、ブタジエンなどの共役ジエン、またはn-ブチル-、エチル-、イソブチル-もしくは2-エチルヘキシルアクリレートなどの低級なアルキルアクリレートのポリマーまたはコポリマーであってもよい。コアポリマーは、最大20重量%の他の共重合モノ-不飽和モノマー、例えばスチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、メチルメタクリレート等などをさらに含有してもよい。コアポリマーは、場合により架橋している。コアポリマーは、2つ以上の不等な反応性の不飽和サイトを有する共重合グラフト結合モノマー、例えばジアリルマレエート、モノアリルフマレート、アリルメタクリレート等などを、場合により最大5%含有し、反応部位の少なくとも1つは非共役である。
コアポリマーは、シリコーンゴムであってもよい。これらの材料は、-100℃未満のガラス転移温度をしばしば有する。シリコーンゴムコアを有するコア-シェルゴムとしては、商品名Genioperlとして、Wacker Chemie、Munich、Germanyから市販されているものが挙げられる。
場合によりゴムコアに化学的にグラフトした、または架橋したシェルポリマーは、少なくとも1つの低級アルキルメタクリレート、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレートまたはt-ブチルメタクリレートなどから重合することができる。こうしたメタクリレートモノマーのホモポリマーを、使用することができる。さらに、シェルポリマーの最大40重量%は、他のモノビニリデンモノマー、例えばスチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート等などから形成することができる。グラフトしたシェルポリマーの分子量は、20,000~500,000でありうる。
1つの適当な種類のコア-シェルゴムは、エポキシ樹脂またはエポキシ樹脂硬化剤と反応することができる反応基を、シェルポリマーに有する。グリシジル基は適当である。これらは、グリシジルメタクリレートなどのモノマーによって、提供することができる。
適当なコア-シェルゴムの1つの例は、米国特許出願公開第2007/0027233号(欧州特許出願公開第1632533号)に記述されている種類である。そこに記述されているコア-シェルゴム粒子は、ほとんどの場合ブタジエンの架橋したコポリマーである架橋したゴムコア、ならびに、好ましくはスチレン、メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレートおよび場合によりアクリロニトリルのコポリマーであるシェルを含む。文献中でも記述されているように、コア-シェルゴムは、ポリマーまたはエポキシ樹脂中で好ましくは分散している。
適当なコア-シェルゴムとしては、これらに限定されないが、Kaneka Kane Aceの名称で株式会社カネカによって販売されている、Kaneka Kane Ace 15および120シリーズの製品、Kanaka Kance Ace MX 120、Kaneka Kane Ace MX 153、Kaneka Kane Ace MX 154、Kaneka Kane Ace MX 156、Kaneka Kane Ace MX 170、およびKaneka Kane Ace MX 257およびKaneka Kane Ace MX 120コア-シェルゴム分散系、ならびにこれらの混合物が挙げられる。
安定剤。いくつかの実施形態では、樹脂が安定剤を、典型的には約0.001または0.01重量パーセント~最大0.1、0.5または1重量パーセントの量で含むことによって、物体製造中の樹脂のシェルフライフ、および/または樹脂のポットライフを延長することができる。適当な安定剤としては、これらに限定されないが、2未満のpKaを有する酸、例えばp-トルエンスルフォン酸、ポリリン酸エステル、その他などが挙げられる。例えば米国特許第4,839,442号を参照されたい。
[2.方法]
三次元中間体は、好ましくは積層造形、典型的にはボトムアップまたはトップダウン積層造形によって、上で記述した樹脂から形成される。こうした方法は既知であり、例えば、Hullの米国特許第5,236,637号、Lawtonの米国特許第5,391,072号および同第5,529,473号、Johnの米国特許第7,438,846号、Shkolnikの米国特許第7,892,474号、El-Siblaniの米国特許第8,110,135号、Joyceの米国特許出願公開第2013/0292862号およびChen他の同第2013/0295212号、ならびにRobeson他の国際公開第2015/164234号に記述されている。これらの特許および出願の開示は、ここに引用することによりその全体が本明細書の記載の一部をなすものとする。
一般に、トップダウン三次元造形は、
(a)重合性液体の充填レベル(fill level)を有する重合性液体のリザーバー、およびリザーバーに配置したキャリアを用意する工程であって、キャリアおよび充填レベルがその間にビルド(build)領域を画定する工程と、
(b)ビルド領域に重合性液体(すなわち、樹脂)を充填する工程であって、前記重合性液体が、(i)光(典型的には紫外光)重合性液体第1成分と、(ii)二重硬化システムの第2固化可能成分との混合物を含む工程と、
(c)ビルド領域に光を照射して、第1成分から固体ポリマーの足場(scaffold)を形成し、キャリアをビルド面から離れるように移動させ(advance)(典型的には下げ)、三次元物体と同じ形状または三次元物体に付与される形状を有し、未固化および/または未硬化の形態で足場に担持された(carried)前記第2固化可能成分(例えば、第2反応成分)を含有する三次元中間体を形成する工程と
によって実行される。
既知の技法に従って重合性液体の水平化(leveling)を促進するために、ワイパーブレード、ドクターブレードまたは光学的に透明な(剛性もしくは可撓性の)窓を、場合により充填レベルで提供してもよい。光学的に透明な窓の場合には、以下で議論するボトムアップ三次元造形でのビルド面と類似して、窓は三次元中間体を形成するビルド面を提供する。
一般に、ボトムアップ三次元造形は、
(a)キャリア、および場合により、ビルド面を有する光学的に透明な部材を提供し、キャリアおよびビルド面がその間にビルド領域を画定する工程と、
(b)ビルト領域に重合性液体(すなわち、樹脂)を充填する工程であって、前記重合性液体が、(i)光(典型的には紫外光)重合性液体第1成分と、(ii)二重硬化システムの第2固化可能成分との混合物を含む工程と、
(c)前記光学的に透明な部材を通してビルド領域に光を照射し、第1成分から固体ポリマーの足場を形成し、キャリアをビルド面から離れるように移動させ(典型的には上げ)、三次元物体と同じまたは三次元物体に付与される形状を有し、未固化および/または未硬化の形態で足場に担持された前記第2固化可能成分(例えば、第2反応成分)を含有する三次元中間体を形成する工程と
によって実行される。
本発明の文脈で実施されるボトムアップまたはトップダウン三次元造形のいくつかの実施形態では、三次元中間体の形成中にビルド面は静止している。本発明の文脈で実施されるボトムアップ三次元造形の他の実施形態では、三次元中間体の形成中に、ビルド面は成長する三次元中間体から、通常繰り返して、傾けられ、スライドされ、曲げられおよび/もしくは剥離され、ならびに/または他の場合には位置を変え(translocate)もしくは解放される。
本発明の文脈で実行されるボトムアップまたはトップダウン三次元造形のいくつかの実施形態では、三次元中間体のいくつか、主要部分、または全ての造形中、充填および照射の両工程中に、重合性液体(または樹脂)は、成長する三次元中間体およびビルド面の両方との液体接触を維持される。
本発明の文脈で実行されるボトムアップまたはトップダウン三次元造形のいくつかの実施形態では、三次元中間体形成の少なくとも一部の期間中に、成長する三次元中間体は、無層的(layerless)様式で(例えば、パターン化された化学線もしくは光の、複数の暴露または「スライス」を通して)、造形される。
本発明の文脈で実行されるボトムアップまたはトップダウン三次元造形のいくつかの実施形態では、三次元中間体形成の少なくとも一部の期間中に、成長している三次元中間体は、交互積層の様式で(例えば、パターン化された化学線もしくは光の、複数の暴露または「スライス」を通して)造形される。
剛性もしくは可撓性の光学的に透明な窓を用いる、ボトムアップまたはトップダウン三次元造形のいくつかの実施形態では、窓と重合性液体との間に潤滑剤または不混和液(例えば、パーフルオロポリエーテル油などのフッ化された流体または油)を提供してもよい。
前述から、本発明の文脈で実行されるボトムアップまたはトップダウン三次元造形のいくつかの実施形態では、成長する三次元中間体が、その少なくとも1つの部分形成中に、無層的様式で造形され、同様に成長する三次元中間体が、その少なくとも1つの他の部分の形成中に、交互積層の様式で造形されることが、認識されるであろう。したがって、部品の幾何学的形状など運転条件によって所望されるように、無層的造形と交互積層の造形との間で1回または複数の場合に、運転モードを変更することができる。
好ましい実施形態では、連続液界面製造(continuous liquid interface production)(CLIP)によって中間体が形成される。CLIPは既知であり、例えば、国際出願PCT/US2014/015486(2015年12月15日に米国特許第9,211,678号として公開);国際出願PCT/US2014/015506(2015年12月8日に米国特許第9,205,601号としても公開)、国際出願PCT/US2014/015497(米国特許出願公開第2015/0097316号としても公開され、2015年12月22日に米国特許第9,216,546号として公開)、および、J.Tumbleston,D.Shirvanyants,N.Ermoshkin他,Continuous liquid interface production of 3D Objects,Science 347,1349-1352(2015年3月16日にオンラインで公開)に記述されている。いくつかの実施形態では、上記のようにCLIPはボトムアップ三次元造形の特徴を用いるが、照射工程および/または前記の移動工程は、例えば、(i)前記ビルド面と接触する重合性液体のデッドゾーンを連続的に維持すること、および(ii)デッドゾーンと固体ポリマーとの間で、これらのそれぞれと接触する(活性表面などの)重合ゾーンの勾配(重合ゾーンの勾配は、部分的に硬化した形態の第1成分を含む)を連続的に維持することなどによって、成長する物体と窓のビルド面との間の、安定的または持続的な液体界面を、同時に維持もしながら実行される。CLIPのいくつかの実施形態では、光学的に透明な部材は半透性の部材(例えばフルオロポリマー)を含み、連続的にデッドゾーンを維持することは、光学的に透明な部材を通して重合抑制剤を供給し、それによってデッドゾーン、場合により重合ゾーンの勾配の少なくとも一部に、抑制剤の勾配を生成させることによって実行される。
いくつかの実施形態では、安定した液体の界面は、(例えば、光学的にそれに半透性であるおよび/またはこれらのリザーバーとして働く透明部材を通して)ビルド面に潤滑剤を供給すること、その他によって、重合性液体と光学的に透明な部材との間のビルド面として、不混和液を提供するなど、他の技法によって達成してもよい。
デッドゾーンおよび重合ゾーンの勾配は、その間に(2つが接触する位置に)厳密な境界を有さないが、いくつかの実施形態では、重合ゾーンの勾配の厚さは、デッドゾーンの厚さと少なくとも同じくらい大きい。したがって、いくつかの実施形態では、デッドゾーンは、0.01、0.1、1、2、もしくは10ミクロン~最大100、200もしくは400ミクロン以上の厚さを有し、および/または、重合ゾーンの勾配およびデッドゾーンを併せて1もしくは2ミクロン~最大400、600もしくは1000ミクロン以上の厚さを有する。したがって重合ゾーンの勾配は、その時の特定のプロセス条件によって、厚いまたは薄い可能性がある。重合ゾーンの勾配が薄い場所は、成長する三次元物体の底にある活性な表面と記述してもよく、モノマーはそれと反応して、成長するポリマー鎖を形成し続けることができる。いくつかの実施形態では、重合ゾーンの勾配または活性な表面は、少なくとも5、10、15、20もしくは30秒~最大5、10、15もしくは20分以上の時間、または三次元生成物が完成するまで、(重合工程を継続しながら)維持される。
本発明で使用する抑制剤または重合抑制剤は、液体または気体の形態であってもよい。いくつかの実施形態では、気体抑制剤が好ましい。いくつかの実施形態では、油または潤滑剤などの液体抑制剤を用いてもよい。さらなる実施形態では、液体(例えば、油または潤滑剤)中に溶解した気体抑制剤を用いてもよい。例えば、フッ化流体に溶解した酸素。特定の抑制剤は、重合するモノマーおよび重合反応に依存するであろう。フリーラジカル重合モノマーでは、抑制剤は好都合には酸素であることができ、例えば空気、酸素に富む気体(しかし、場合によりいくつかの実施形態では、これらの燃焼性を低減するために、好ましくは追加の不活性な気体を含有する)、またはいくつかの実施形態では純酸素気体などの、気体の形態で提供することができる。代わりの実施形態では、例えばモノマーが、光酸発生成分(photoacid generator)開始剤によって重合されるような場合、抑制剤は、アンモニア、微量アミン(例えばメチルアミン、エチルアミン、例えばジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、その他などの、ジアルキルアミンおよびトリアルキルアミン)などの塩基、もしくは二酸化炭素、これらの混合物または組み合わせを含むものでありうる。
当該方法は、三次元物体に劈開線(cleavage line)を形成するのに十分な時間、(例えば、意図的な劈開のための所定の所望の位置で、または劈開の防止もしくは劈開の低減が重要でない対象内の位置で)重合ゾーンの勾配を崩壊させる工程、次いで、(例えば、移動工程の一時停止および再開、照射強度の増加、次いで減少、ならびにこれらの組み合わせによって)重合ゾーンの勾配を回復させる工程を、さらに含むことができる。
CLIPは、連続的、断続的、往復的、およびこれらの組み合わせを含めて、異なる運転モード(すなわち、キャリアとビルド面とを互いに離れるように移動させる異なる様式)で実行することができる。
したがって、いくつかの実施形態では、一定もしくは断続的な照明、またはビルド領域の光源への暴露により、移動工程は、均等速度または可変速度で連続的に実行される。
他の実施形態では、移動工程は、工程毎または増分毎に均等な増分(例えば、0.1または1ミクロン~最大10または100ミクロン以上)で逐次的に実行される。いくつかの実施形態では、移動工程は、工程毎または増分毎に可変的な増分(例えば、0.1または1ミクロン~最大10または100ミクロン以上の各増分範囲)で逐次的に実行される。移動速度と共に増分の大きさは、温度、圧力、製造される物品の構造(例えば、大きさ、密度、複雑さ、構成、その他)などの因子に、ある程度依存するであろう。
いくつかの実施形態では、(逐次的または連続的に実行されたとしても)移動速度は、約0.1、1、または10ミクロン/秒~最大約100、1,000、または10,000ミクロン/秒であり、温度、圧力、製造される物品の構造、放射線強度、その他などの因子に再び依存する。
さらに他の実施形態では、ビルド領域に重合性液体を再充填するのを向上させるまたは速めるために、キャリアはビルド面に対して垂直に往復運動する。いくつかの実施形態では、上昇行程および下降行程を含む垂直に往復運動する工程は、上昇行程の進む距離が下降行程の進む距離より大きい状態で実行され、それによって移動工程を部分的または全体的に同時に実行することができる(即ち、キャリアをビルドプレートからZ次元で離れるように駆動する)。
いくつかの実施形態では、固化可能なまたは重合性の液体は、その後の固化可能なまたは重合性の液体と、当該方法中に少なくとも1回、(例えば、装置内の「窓」または「ビルド面」、および重合性液体の関連するリザーバーを切り替えることによって)交換され、場合により、その後の固化可能なまたは重合性の液体が、その後の硬化中に各以前の固化可能なまたは重合性の液体と交差反応性(cross-reactive)である場合、互いに共有結合された複数の構造セグメントを有し、各構造セグメントが異なる構造上の(例えば、引張)特性を有する物体、(例えば、フレキシブルパイプまたはチューブセグメントに共有結合された剛性漏斗または液体コネクタセグメント)を形成する。
いったん、三次元中間体を形成したら、それをキャリアから外し、場合により洗浄し、場合により支持体は全てを外し、場合により任意の他の変更(切断、溶着、接着接合、連結、研削、穿孔、その他)を行い、次いで、十分に加熱および/またはマイクロ波照射してさらに樹脂を硬化させ、三次元物体を形成することができる。もちろん、加熱および/またはマイクロ波照射する工程に続いて、追加の変更を行ってもよい。
洗浄は、溶液、懸濁液、乳濁液、マイクロエマルジョン、その他を含む任意の適当な有機または水性洗液、またはこれらの組み合わせで実行することができる。適当な洗液の例としては、これらに限定されないが、水、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、その他)、ベンゼン、トルエン、その他が挙げられる。こうした洗浄溶液は、場合により界面活性剤、その他などの追加の成分を含有してもよい。現行の好ましい洗液は、水およびイソプロパノールの50:50(体積:体積)溶液である。例えば米国特許第5,248,456号に記述されているものなどの洗浄方法を用いてもよく、そこに含まれる。
上述のように中間体を形成し、場合により洗浄その他をした後、次いで中間体を加熱および/またはマイクロ波照射して、さらに中間体を硬化する。加熱は、能動的加熱(例えば、電気炉、ガス炉、または太陽炉などの炉中で)、または受動的加熱(例えば周囲温度で)であってもよい。能動的加熱は受動的加熱より一般に速く、いくつかの実施形態では好ましいが、さらなる硬化をもたらすのに十分な時間、周囲温度で中間体を単に維持するような受動的加熱が、いくつかの実施形態では好ましい。
いくつかの実施形態では、加熱工程は、少なくとも第1の(炉)温度および第2の(炉)温度で実行され、(例えば、周囲温度と第1温度の間、および/または第1温度と第2の温度の間は、傾斜的または段階的に増加させて)、第1の温度は周囲温度より高く、第2の温度は第1の温度より高く、かつ第2の温度は300℃未満である。
例えば、中間体を、約70℃~約150℃の第1の温度で、次いで約150℃~200または250℃の第2の温度で、中間体の大きさ、形状、および/または厚さに応じた各加熱の持続時間で、段階的な様式で加熱してもよい。別の実施形態では、中間体を、周囲温度から、70~150℃の温度を通って、最大250または300℃の最終(炉)温度まで、毎分0.5℃~毎分5℃で加熱速度が変化して温度が傾斜する、傾斜的な加熱スケジュールによって硬化してもよい(例えば米国特許4,785,075号を参照されたい)。
本発明に記述されている材料が、インクジェットプリンターに基づく方法を含む、他の積層造形技法で有用になることは、当業者に明らかであろう。
[3.製品]
上述の樹脂および方法は、強く、硬く、かつ/または高温に耐性がある三次元物体を作るために、特に有用である。本明細書に記述された方法および樹脂によって製造することができる製品の例としては、これらに限定されないが、自動車、航空機および船の熱遮蔽またはハウジング(例えば「ボンネットの下(under-the-hood)」の熱遮蔽またはハウジング);人工衛星および宇宙船用のミクロ隕石デフレクタ;ポンプハウジング、インペラ、射出成形用金型、射出成形用金型コア、減菌のために部品が高温に耐えなければならないヘルスケア用途、エレクトロニクスパッケージング、その他が挙げられる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記述される方法と樹脂は、外科手術器具(例えば、開創器、拡張器、解剖器具およびプローブ、鉗子などの把持器、血管および他の器官のためのクランプおよびオクルーダー、ディストラクター(distracter)、吸引チップ、外科手術のドリルおよびデルマトームなどの動力装置用ハウジング、スコープおよびプローブ、ルーラーおよびキャリパーなどの計測機器、メスやはさみなどの切断器具用ハンドル、白内障除去器具、整形外科用などの外科手術ジグおよびガイド、その他)、外科手術器具トレー、外科手術器具用台および枠、口内装置(これらに限定されないが、歯科用手術ガイド、修正的矯正歯科用リテーナー、口蓋のエキスパンダー、舌刺激器具(tongue thrust instruments)、薬物および漂白剤送達用トレー、その他を含む)を作るのに使用される。
外科手術のジグおよびガイド、ならびに/または画像処理のジグおよびガイドなどの外科手術器具のいくつかの実施形態では、器具はコンピューター生成カスタム器具、または患者固有の器具であってもよい。本明細書に記述された材料および組成物で作ることのできる患者特有の器具の例としては、これらに限定されないが、骨腫瘍除去のためのカスタムジグ、整形外科用カスタムジグおよびガイド、その他が挙げられる。例えば、米国特許第9,060,788号、同第9,066,734号、同第9,066,727号、同第8,932,299号、同第8,632,547号、同第8,591,516号、同第8,715,289号、同第8,092,465号、米国特許出願公開第2014/0025348号および同第2012/0239045号、ならびに同第2011/0106093号を参照されたい。
本発明の実施形態を、以下の非限定的な実施例でより詳細に説明する。
[実施例1]
[シアネートエステル二重硬化樹脂および生成物]
57グラムの1,1’-ビス(4-シアナトフェニル)エタン、1.9グラムの金属触媒溶液(イソボルニルアクリレート中、3000ppmのアセチルアセトネート亜鉛(II)水和物)、28.5グラムの市販のウレタンジアクリレート(Sartomer PRO13259)、28.5グラムのトリメチロールプロパントリアクリレート、および1.14グラムのフェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドを、自転公転撹拌機(planetary centrifugal mixer)中で混合し、均一な樹脂を得た。この樹脂を、100mm/時の印刷速度で5mW/cmの光強度を備える385nmのLEDプロジェクターを使用し、連続的暴露モードで連続液界面製造(CLIP)を使用して、三次元中間体に形成した。形成した材料を洗浄し、140℃で30分、160℃で30分、180℃で2時間、220℃で1時間、および240℃で1時間硬化して所望の生成物を得た。前述の様式で二重硬化三次元機械試験試料(例えば「ドッグボーン」試料)を製造することによって、二重硬化生成物の機械特性を評価した。材料特性を、以下の表1に示す。
Figure 0007069006000003
本発明のいかなる特定の理論にも縛られることを望まないが、この実施例で記述される樹脂は、二重硬化三次元物体の形成過程において、以下の図1~図2に記述されるように反応すると考えられる(図2は両方の二重硬化反応を示し、図2はスキーム1で示される第2の二重硬化反応の詳細図である)。
上述の方法によって上述のように二重硬化樹脂から製造された製品例(インペラ)を、図3に示す。
[実施例2]
[CE 1.1配合物]
48グラムの1,1’-ビス(4-シアナトフェニル)エタン、2.5グラムの金属触媒溶液(イソボルニルアクリレート中、1500ppmのアセチルアセトネート亜鉛(II)水和物)、5.3グラムの市販のウレタンジアクリレート(Sartomer CN983)、34.8グラムのトリメチロールプロパントリアクリレート、8.73グラムの市販のジアクリレート(Sartomer CN120Z)、1.0グラムのフェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、および0.1グラムの2-(3’-tert-ブチル-2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾールを、自転公転撹拌機中で混合し、均一な樹脂を得た。この樹脂を、100mm/時の速度で5mW/cmの光強度を備える385nmのLEDプロジェクターを使用し、連続的暴露モードで連続液界面製造(CLIP)を使用して、三次元中間体に形成した。形成した材料を洗浄し、95℃で90分、予備硬化した。この予備硬化に続いて、部品を120℃で60分、180℃で120分、および220℃で60分硬化して所望の生成物を得た。こうした樹脂から製造された二重硬化生成物の機械特性を、この様式で機械試験試料を製造することによって評価し、以下の表2に示す。
Figure 0007069006000004
Figure 0007069006000005
[実施例3]
[AroCy XU371TMを備える樹脂、および生成物]
24グラムの1,1’-ビス(4-シアナトフェニル)エタン、24グラムの市販ノボラック系シアネートエステル(Huntsman XU371)、2.5グラムの金属触媒溶液(イソボルニルアクリレート中の1500ppmのアセチルアセトネート亜鉛(II)水和物)、25グラムの市販のウレタンジアクリレート(Sartomer CN983)、25グラムのトリメチロールプロパントリアクリレート、および1.0グラムのフェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドを、自転公転撹拌機中で混合し、均一な樹脂を得た。この樹脂を、100mm/時の速度で5mW/cmの光強度を備える385nmのLEDプロジェクターを使用し、連続的暴露モードで連続液界面製造(CLIP)を使用して、三次元中間体に形成した。形成した材料を洗浄し、95℃で90分、予備硬化した。この予備硬化に続いて、部品を120℃で60分、180℃で120分、220℃で60分、および240℃で60分硬化して所望の生成物を得た。こうした樹脂から製造された生成物の機械特性を、この様式で二重硬化機械試験試料を製造することによって評価し、以下の表3に示す。
Figure 0007069006000006
Figure 0007069006000007
[実施例4]
[Irgacure 369TMおよびITXを備える樹脂、および生成物]
48グラムの1,1’-ビス(4-シアナトフェニル)エタン、2.5グラムの金属触媒溶液(イソボルニルアクリレート中の1500ppmのアセチルアセトネート亜鉛(II)水和物)、5.3グラムの市販のウレタンジアクリレート(Sartomer CN983)、34.8グラムのトリメチロールプロパントリアクリレート、8.73グラムの市販のジアクリレート(Sartomer CN120Z)、0.9グラムの2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン-1、および、0.1グラムの2-イソプロピルチオキサントンを、自転公転撹拌機中で混合し、均一な樹脂を得た。この樹脂を、100mm/時の印刷速度で5mW/cmの光強度を備える385nmのLEDプロジェクターを使用し、連続的印刷モードで連続液界面製造(CLIP)を使用して、中間生成物に形成した。形成した材料を洗浄し、95℃で90分、予備硬化した。この予備硬化に続いて、最終生成物の部品を120℃で60分、180℃で120分、および220℃で60分硬化して所望の生成物を得た。そのように製造した生成物の機械特性を、二重硬化樹脂から機械試験試料を製造することによって評価した。
[実施例5]
[ウレタンアクリレートの無い樹脂および生成物]
50グラムの1,1’-ビス(4-シアナトフェニル)エタン、2.5グラムの金属触媒溶液(イソボルニルアクリレート中の1500ppmのアセチルアセトネート亜鉛(II)水和物)、6グラムの市販のジアクリレート(Sartomer CN120Z)、14グラムの市販のジアクリレート(Sartomer SR601)、20グラムのトリメチロールプロパントリアクリレート、1グラムの2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン-1、および0.1グラムのWikoffブラック分散液を、自転公転撹拌機中で混合し、均一な樹脂を得た。
Figure 0007069006000008
この樹脂を、100mm/時の印刷速度で5mW/cmの光強度を備える385nmのLEDプロジェクターを使用し、連続的暴露モードで連続液界面製造(CLIP)を使用して、三次元中間体に形成した。形成した材料を洗浄し、95℃で90分、予備硬化した。この予備硬化に続いて、部品を120℃で60分、180℃で120分、および220℃で60分硬化して所望の生成物を得た。そのように製造した部品の機械特性を、機械試験試料を直接製造することによって評価し、以下の表4に示す。
Figure 0007069006000009
[実施例6]
[CE 1.2配合物]
48グラムの1,1’-ビス(4-シアナトフェニル)エタン、0.004グラムのアセチルアセトネート亜鉛(II)水和物、2.5グラムのイソボルニルアクリレート、22.8グラムのトリメチロールプロパントリメタクリレート、25.5グラムの市販のジメタクリレート(Sartomer CN154)、および1.75グラムのフェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドを、自転公転撹拌機中で混合し、均一な樹脂を得た。この樹脂を、133mm/時の速度で9mW/cmの光強度を備える385nmのLEDプロジェクターを使用し、連続的暴露モードで連続液界面製造(CLIP)を使用して、三次元中間体に形成した。形成した材料を洗浄し、95℃で90分予備硬化した。この予備硬化に続いて、部品を120℃で60分、180℃で120分、および220℃で60分硬化して所望の生成物を得た。こうした樹脂から製造された二重硬化生成物の機械特性を、この様式で機械試験試料を製造することによって評価し、以下の表6に示す。
Figure 0007069006000010
[実施例7]
[プレポリマーを備えたシアネートエステル]
1,1’-ビス(4-シアナトフェニル)エタンを120℃で加熱し、配合前に部分重合を促進した。転化率は赤外分光法によってモニターし、16時間後に13%、20時間後に27%であることが分かった。以下の様式での配合、印刷および特性評価のために、アリコートをこれらの時間に取り出した。
48グラムの1、1’-ビス(4-シアナトフェニル)エタンまたはそのプレポリマー、0.004グラムのアセチルアセトネート亜鉛(II)水和物、2.5グラムのイソボルニルアクリレート、22.8グラムのトリメチロールプロパントリメタクリレート、25.5グラムの市販のジメタクリレート(Sartomer CN154)、および1.75グラムのフェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドを、自転公転撹拌機中で混合し、均一な樹脂を得た。この樹脂を、133mm/時の速度で9mW/cmの光強度を備える385nmのLEDプロジェクターを使用し、連続的暴露モードで連続液界面製造(CLIP)を使用して、三次元中間体に形成した。部品を95℃で60分、120℃で120分、180℃で120分、および220℃で60分硬化して所望の生成物を得た。こうした樹脂から製造された二重硬化生成物の機械特性を、この様式で機械試験試料を製造することによって評価し、以下の表7に示す。熱収縮の減少に加えて、熱硬化中の樹脂ブリードおよび部品き裂の量は、0~27%のプレポリマー転化から劇的に低下した。
Figure 0007069006000011
[実施例8]
[シリカ充填剤を備えたシアネートエステル]
24グラムの1,1’-ビス(4-シアナトフェニル)エタン、24グラムの二酸化ケイ素(約99%、0.5~10μm(およそ80%が1~5μmの間)、Sigma-Aldrich)、0.004グラムのアセチルアセトネート亜鉛(II)水和物、2.5グラムのイソボルニルアクリレート、22.8グラムのトリメチロールプロパントリメタクリレート、25.5グラムの市販のジメタクリレート(Sartomer CN154)、および1.75グラムのフェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドを、自転公転撹拌機中で混合し、均一な樹脂を得た。この樹脂を、133mm/時の速度で9mW/cmの光強度を備える385nmのLEDプロジェクターを使用し、連続的暴露モードで連続液界面製造(CLIP)を使用して、三次元中間体に形成した。部品を95℃で60分、120℃で120分、180℃で120分、および220℃で60分硬化して所望の生成物を得た。こうした樹脂から製造された二重硬化生成物の機械特性を、この様式で機械試験試料を製造することによって評価し、以下の表8に示す。
Figure 0007069006000012
上記は本発明の例示であり、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。本発明は以下の特許請求の範囲によって定義され、特許請求の範囲の等価物も本発明に含まれるものとする。
なお、以下に出願時の特許請求の範囲に対応する実施態様項を記載する。
[実施態様項1]
三次元物体を形成する方法であって、
(a)シアネートエステル二重硬化樹脂を用意する工程と、
(b)前記樹脂から三次元中間体を形成する工程であって、前記中間体が、前記三次元物体の形状または前記三次元物体へ付与される形状を有しており、前記樹脂が、光の暴露によって固化する工程と、
(c)場合により、三次元中間体を洗浄する工程と、
(d)前記三次元中間体を加熱および/またはマイクロ波照射して、前記樹脂をさらに硬化させて前記三次元物体を形成する工程と
を含み、
前記シアネートエステル二重硬化樹脂が、
(i)光開始剤と、
(ii)化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーと、
(iii)場合により、光吸収性の顔料または染料と、
(iv)場合により、金属触媒と、
(v)場合により、求核助触媒と、
(vi)少なくとも1つのシアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマー(例えば、そのホモプレポリマーおよび/またはヘテロプレポリマー)であって、前記シアネートエステル化合物は、それぞれ独立して式Iの構造
Figure 0007069006000013
[式中、mは2、3、4、または5であり、Rは芳香族基または脂肪族基である]
を有する、シアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマーと、
(vii)場合により、希釈剤と、
(viii)場合により、充填剤と、
(ix)場合により、コモノマーおよび/または、コプレポリマーと
を含む、方法。
[実施態様項2]
Rが、フェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリルまたはピレニル基である、実施態様項1に記載の方法。
[実施態様項3]
Rが、フェニル、ビフェニル、ナフチル、ビス(フェニル)メタン、ビス(フェニル)エタン、ビス(フェニル)プロパン、ビス(フェニル)ブタン、ビス(フェニル)エーテル、ビス(フェニル)チオエーテル、ビス(フェニル)スルホン、ビス(フェニル)ホスフィンオキシド、ビス(フェニル)シラン、ビス(フェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(フェニル)トリフルオロエタン、もしくはビス(フェニル)ジシクロペンタジエン基、またはフェノールホルムアルデヒド樹脂である、実施態様項1に記載の方法。
[実施態様項4]
前記シアネートエステル化合物が、1,3-、または1,4-ジシアナトベンゼン;1,3,5-トリシアナトベンゼン;1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-または2,7-ジシアナトナフタレン;1,3,6-トリシアナトアフタレン;2,2’または4,4’-ジシアナトビフェニル;ビス(4-シアナトフェニル)メタン;2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン;2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ジブロモ-4-ジシアナトフェニル)プロパン;ビス(4-シアナトフェニル)エーテル;ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル;ビス(4-シアナトフェニル)スルホン;トリス(4-シアナトフェニル)ホスフィット;トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート;ビス(3-クロロ-4-シアナトフェニル)メタン;4-シアナトビフェニル;4-クミルシアナトベンゼン;2-tert-ブチル-1,4-ジシアナトベンゼン;2,4-ジメチル-1,3-ジシアナトベンゼン;2,5-ジ-tert-ブチル-1,4ジシアナトベンゼン;テトラメチル-1,4-ジシアナトベンゼン;4-クロロ-1,3-ジシアナトベンゼン;3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’ジシアナトジフェニルビス(3-クロロ-4-シアナトフェニル)メタン;1,1,1-トリス(4-シアナトフェニル)エタン;1,1-ビス(4-シアナトフェニル)エタン;2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-シアナトフェニル)プロパン;2,2-ビス(3,5ジブロモ-4-シアナトフェニル)プロパン;ビス(p-シアノフェノキシフェノキシ)ベンゼン;ジ(4-シアナトフェニル)ケトン;ノボラックをハロゲン化シアンと反応させることによって製造されるシアネート化ノボラック;ビスフェノールポリカーボネートオリゴマーをハロゲン化シアンと反応させることによって製造されるシアネート化ビスフェノールポリカーボネートオリゴマー;およびこれらの混合物からなる群から選択される、実施態様項1に記載の方法。
[実施態様項5]
前記金属触媒が、二価銅、亜鉛、マンガン、スズ、鉛、コバルトおよびニッケル、三価鉄、コバルト、マンガンおよびアルミニウム、ならびに四価チタンからなる群から選択される金属の、キレートまたは酸化物である、実施態様項1から4のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項6]
前記金属触媒が、銅、亜鉛、鉛、ニッケル、鉄、スズおよびコバルトからなる群から選択される、少なくとも1つの金属の有機酸の金属塩である、実施態様項1から4のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項7]
前記金属触媒が、前記少なくとも1つのシアネートエステルまたはそのプレポリマーの全重量と比較して、前記金属触媒の10または30~600、1,00、または10,000マイクロ当量の範囲で存在する、実施態様項1から6のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項8]
前記求核助触媒が、シアネートエステル基1当量当たり2または5~60または100ミリ当量の活性水素の量で存在する、アルキルフェノールまたはイミダゾールである、実施態様項1から7のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項9]
前記求核助触媒が、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、o-クレゾール、2-sec-ブチルフェノールおよび2,6ジノニルフェノール、2-メチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-エチル4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-プロピル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、または1-グアナミノエチル-2-メチルイミダゾール、または水からなる群から選択される、実施態様項1から7のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項10]
前記求核助触媒が、シアネート基1当量当たり約10または40~約400または800ミリ当量の活性水素の量で存在する、モノマーおよび/またはプレポリマーの成分である、実施態様項1から7のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項11]
前記求核助触媒は存在せず、前記モノマーおよび/またはプレポリマーがウレタン、尿素、および/またはフェノール基を含有する、実施態様項10に記載の方法。
[実施態様項12]
前記化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーが、アクリレート、メタクリレート、α-オレフィン、N-ビニル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン類、エポキシド、チオール、1,3-ジエン、ハロゲン化ビニル、アクリロニトリル、ビニルエステル、マレイミドおよびビニルエーテルからなる群から選択される反応性の末端基を含む、実施態様項1から11のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項13]
前記光吸収性の顔料または染料が、
(i)二酸化チタン(例えば、0.05もしくは0.1~1もしくは5重量パーセントの量で)、
(ii)カーボンブラック(例えば、0.05もしくは0.1~1もしくは5重量パーセントの量で)、ならびに/または
(iii)有機紫外光吸収剤(例えば、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、オキサニリド、ベンゾフェノン、チオキサントン、ヒドロキシフェニルトリアジン、および/もしくはベンゾトリアゾール紫外光吸収剤)(例えば、0.001もしくは0.005~1もしくは2重量パーセントの量で)
である、実施態様項1から12のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項14]
前記希釈剤が、アクリレート、メタクリレート、スチレン、アクリル酸、ビニルアミド、ビニルエーテル、ビニルエステル、前述のいずれか1種または複数を含有するポリマー、および前述の2種以上の組み合わせを含む、実施態様項1から13のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項15]
前記コモノマーおよび/またはそのプレポリマーが、アミン、エポキシ、フェノール、ビスマレイミドおよびベンゾオキサジンコモノマー、ならびに/またはこれらのコプレポリマーからなる群から選択される、実施態様項1から14のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項16]
前記樹脂が、少なくとも1つのシアネートエステルプレポリマーを含む、実施態様項1から15のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項17]
前記シアネートエステルプレポリマーが、シアネートエステルモノマーの反応生成物を含み、200グラム/モル~8,000グラム/モルの分子量、および1~40パーセントのシアネート基の転化率を有する、実施態様項16に記載の方法。
[実施態様項18]
前記樹脂が、
(i)0.1~4重量パーセントの前記光開始剤と、
(ii)10~90重量パーセントの前記化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーと、
(iii)存在する場合、0.1~2重量パーセントの前記光吸収性の顔料または染料と、
(iv)存在する場合、0.001~0.1重量パーセントの前記金属触媒と、
(v)存在する場合、0.1~10重量パーセントの前記求核助触媒と、
(vi)10~90重量パーセントの前記シアネートエステル化合物および/またはそのプレポリマーと、
(vii)存在する場合、1~40重量パーセントの前記希釈剤と、
(viii)存在する場合、1~50重量パーセントの前記充填剤と、
(ix)存在する場合、0.1~49重量パーセントの前記コモノマーおよび/またはそのプレポリマーと
を含む、実施態様項1から17のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項19]
前記形成する工程が、積層造形(例えば、ボトムアップまたはトップダウン三次元造形)によって実行される、実施態様項1から18のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項20]
前記形成する工程が、
(i)キャリアとビルド面の間のボトムアップ三次元造形、もしくは、キャリアと充填レベルの間のトップダウン三次元造形であって、充填レベルが場合によりビルド面によって画定されるトップダウン三次元造形のいずれかによって、および/または
(ii)場合により、静止しているビルド面とともに、および/または
(iii)場合により、樹脂を、中間物体およびビルド面の両方と液体接触し続けながら、および/または
(iv)場合により、前記形成工程が無層的様式で実行されて、
各々が、三次元中間体の少なくとも一部分の形成中に実行される、実施態様項18に記載の方法。
[実施態様項21]
前記形成する工程が、連続液界面製造(CLIP)によって実行される、実施態様項1から18のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項22]
前記形成する工程が、キャリアとビルド面の間で実行され、前記方法が、ビルド領域に樹脂を再充填するのを向上させるまたは速めるために、前記キャリアをビルド面に対して垂直に往復運動させることをさらに含む、実施態様項20または21に記載の方法。
[実施態様項23]
前記三次元物体が、ポリマーブレンド、相互貫入ポリマーネットワーク、半相互貫入ポリマーネットワークまたは逐次相互貫入ポリマーネットワークを含む、実施態様項1から22のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項24]
前記加熱する工程が、少なくとも第1の温度および第2の温度で実行され(例えば、周囲温度と前記第1の温度の間、および/または前記第1の温度と前記第2の温度の間は、傾斜的または段階的に増加させて)、前記第1の温度は周囲温度より高く、前記第2の温度は前記第1の温度より高く、かつ前記第2の温度は300℃未満である、実施態様項1から23のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様項25]
積層造形に有用なシアネートエステル二重硬化樹脂組成物であって、
(i)光開始剤と、
(ii)化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーと、
(iii)場合により、光吸収性の顔料または染料と、
(iv)場合により、金属触媒と、
(v)場合により、求核助触媒と、
(vi)少なくとも1つのシアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマー(例えば、そのホモプレポリマーおよび/またはヘテロプレポリマー)であって、各前記シアネートエステル化合物は、独立して式Iの構造
Figure 0007069006000014
[式中、mは2、3、4、または5であり、Rは芳香族または脂肪族基である]
を有する、シアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマーと、
(vii)場合により、希釈剤と、
(viii)場合により、充填剤と、
(ix)場合により、コモノマーおよび/またはコプレポリマーと
を含む、組成物。
[実施態様項26]
Rが、フェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリルまたはピレニル基である、実施態様項25に記載の組成物。
[実施態様項27]
Rが、フェニル、ビフェニル、ナフチル、ビス(フェニル)メタン、ビス(フェニル)エタン、ビス(フェニル)プロパン、ビス(フェニル)ブタン、ビス(フェニル)エーテル、ビス(フェニル)チオエーテル、ビス(フェニル)スルホン、ビス(フェニル)ホスフィンオキシド、ビス(フェニル)シラン、ビス(フェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(フェニル)トリフルオロエタン、もしくはビス(フェニル)ジシクロペンタジエン基、またはフェノールホルムアルデヒド樹脂である、実施態様項25に記載の組成物。
[実施態様項28]
前記シアネートエステル化合物が、1,3-、または1,4-ジシアナトベンゼン;1,3,5-トリシアナトベンゼン;1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-または2,7-ジシアナトナフタレン;1,3,6-トリシアナトアフタレン;2,2’または4,4’-ジシアナトビフェニル;ビス(4-シアナトフェニル)メタン;2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン;2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ジブロモ-4-ジシアナトフェニル)プロパン;ビス(4-シアナトフェニル)エーテル;ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル;ビス(4-シアナトフェニル)スルホン;トリス(4-シアナトフェニル)ホスフィット;トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート;ビス(3-クロロ-4-シアナトフェニル)メタン;4-シアナトビフェニル;4-クミルシアナトベンゼン;2-tert-ブチル-1,4-ジシアナトベンゼン;2,4-ジメチル-1,3-ジシアナトベンゼン;2,5-ジ-tert-ブチル-1,4ジシアナトベンゼン;テトラメチル-1,4-ジシアナトベンゼン;4-クロロ-1,3-ジシアナトベンゼン;3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’ジシアナトジフェニルビス(3-クロロ-4-シアナトフェニル)メタン;1,1,1-トリス(4-シアナトフェニル)エタン;1,1-ビス(4-シアナトフェニル)エタン;2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-シアナトフェニル)プロパン;2,2-ビス(3,5ジブロモ-4-シアナトフェニル)プロパン;ビス(p-シアノフェノキシフェノキシ)ベンゼン;ジ(4-シアナトフェニル)ケトン;ノボラックをハロゲン化シアンと反応させることによって製造されるシアネート化ノボラック;ビスフェノールポリカーボネートオリゴマーをハロゲン化シアンと反応させることによって製造されるシアネート化ビスフェノールポリカーボネートオリゴマー;およびこれらの混合物からなる群から選択される、実施態様項25に記載の組成物。
[実施態様項29]
前記金属触媒が、二価銅、亜鉛、マンガン、スズ、鉛、コバルトおよびニッケル、三価鉄、コバルト、マンガンおよびアルミニウム、ならびに四価チタンからなる群から選択される金属の、キレートまたは酸化物である、実施態様項25から28のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項30]
前記金属触媒が、銅、亜鉛、鉛、ニッケル、鉄、スズおよびコバルトからなる群から選択される、少なくとも1つの金属の有機酸の金属塩である、実施態様項25から28のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項31]
前記金属触媒が、前記少なくとも1つのシアネートエステルまたはそのプレポリマーの全重量と比較して、前記金属触媒の10または30~600、1,00、または10,000マイクロ当量の範囲で存在する、実施態様項25から30のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項32]
前記求核助触媒が、シアネートエステル基1当量当たり2または5~60または100ミリ当量の活性水素の量で存在する、アルキルフェノールまたはイミダゾールである、実施態様項25から31のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項33]
前記求核助触媒が、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、o-クレゾール、2-sec-ブチルフェノールおよび2,6ジノニルフェノール、2-メチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-エチル4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-プロピル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、または1-グアナミノエチル-2-メチルイミダゾール、または水(偶発的な吸水を含む)からなる群から選択される、実施態様項25から31のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項34]
前記求核助触媒が、シアネート基1当量当たり約10または40~約400または800ミリ当量の活性水素の量で存在する、モノマーおよび/またはプレポリマーの成分である、実施態様項25から31のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項35]
(別の化学成分として)前記求核助触媒は存在せず、前記モノマーおよび/またはプレポリマーが、ウレタン、尿素、および/またはフェノール基を含有する(故に、固有の求核助触媒として働く)、実施態様項34に記載の組成物。
[実施態様項36]
前記化学線または光の暴露により重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーが、アクリレート、メタクリレート、α-オレフィン、N-ビニル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン類、エポキシド、チオール、1、3-ジエン、ハロゲン化ビニル、アクリロニトリル、ビニルエステル、マレイミドおよびビニルエーテルからなる群から選択される反応性末端基を含む、実施態様項25から35のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項37]
前記光吸収性の顔料または染料が、
(i)二酸化チタン(例えば、0.05もしくは0.1~1もしくは5重量パーセントの量で)、
(ii)カーボンブラック(例えば、0.05もしくは0.1~1もしくは5重量パーセントの量で)、ならびに/または
(iii)有機紫外光吸収剤(例えば、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、オキサニリド、ベンゾフェノン、チオキサントン、ヒドロキシフェニルトリアジン、および/もしくはベンゾトリアゾール紫外光吸収剤)(例えば、0.001もしくは0.005~1もしくは2重量パーセントの量で)
である、実施態様項25から36のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項38]
前記希釈剤が、アクリレート、メタクリレート、スチレン、アクリル酸、ビニルアミド、ビニルエーテル、ビニルエステル、前述のいずれか1種または複数を含有するポリマー、および前述の2種以上の組み合わせを含む、実施態様項25から37のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項39]
前記コモノマーおよび/またはそのプレポリマーが、アミン、エポキシ、フェノール、ビスマレイミドおよびベンゾオキサジンコモノマー、ならびに/またはこれらのコプレポリマーからなる群から選択される、実施態様項25から38のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項40]
前記樹脂が、少なくとも1つのシアネートエステルプレポリマーを含む、実施態様項25から39のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項41]
前記シアネートエステルプレポリマーが、シアネートエステルモノマーの反応生成物を含み、200グラム/モル~8,000グラム/モルの分子量、および1~40パーセントのシアネート基の転化率を有する、実施態様項40に記載の組成物。
[実施態様項42]
前記樹脂が、
(i)0.1~4重量パーセントの前記光開始剤と、
(ii)10~90重量パーセントの前記化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーと、
(iii)存在する場合、0.1~2重量パーセントの前記光吸収性の顔料または染料と、
(iv)存在する場合、0.001~0.1重量パーセントの前記金属触媒と、
(v)存在する場合、0.1~10重量パーセントの前記求核助触媒と、
(vi)10~90重量パーセントの前記シアネートエステル化合物および/またはそのプレポリマーと、
(vii)存在する場合、1~40重量パーセントの前記希釈剤と、
(viii)存在する場合、1~50重量パーセントの前記充填剤と、
(ix)存在する場合、0.1~49重量パーセントの前記コモノマーおよび/またはそのプレポリマーと
を含む、実施態様項25から41のいずれか1項に記載の組成物。
[実施態様項43]
前記樹脂が、0.001または0.01重量パーセント~0.5または1重量パーセントの量で前記組成物に含まれ、2以下のpKaを有する酸(例えば、p-トルエンスルフォン酸)などの安定剤をさらに含む、実施態様項25から42のいずれか1項に記載の組成物を製造する方法。
[実施態様項44]
実施態様項1から24または43に記載の方法によって製造された、生成物。
[実施態様項45]
前記加熱および/またはマイクロ波照射する工程(d)を実行する前に、実施態様項1から24または43に記載の方法によって製造された、中間生成物。

Claims (19)

  1. 三次元物体をボトムアップまたはトップダウン光造形法によって形成する方法であって、
    (a)シアネートエステル二重硬化樹脂を用意する工程と、
    (b)前記樹脂から三次元中間体を形成する工程であって、前記中間体が、前記三次元物体の形状または前記三次元物体へ付与される形状を有しており、前記樹脂が、光の暴露によって固化する工程と、
    (c)場合により、三次元中間体を洗浄する工程と、
    (d)前記三次元中間体を加熱および/またはマイクロ波照射して、前記樹脂をさらに硬化させて前記三次元物体を形成する工程と
    を含み、
    前記シアネートエステル二重硬化樹脂が、
    (i)光開始剤と、
    (ii)化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーと、
    (iii)場合により、光吸収性の顔料または染料と、
    (iv)場合により、金属触媒と、
    (v)場合により、求核助触媒と、
    (vi)少なくとも1つのシアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマー(例えば、そのホモプレポリマーおよび/またはヘテロプレポリマー)であって、前記シアネートエステル化合物は、それぞれ独立して式Iの構造
    Figure 0007069006000015
    [式中、mは2、3、4、または5であり、Rは芳香族基または脂肪族基である]
    を有する、シアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマーと、
    (vii)場合により、希釈剤と、
    (viii)場合により、充填剤と、
    (ix)場合により、コモノマーおよび/または、コプレポリマー(前記(ii)のモノマーおよび/またはプレポリマーを除く)と
    を含む、方法。
  2. Rが、フェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリル、ピレニル、ビフェニル、ビス(フェニル)メタン、ビス(フェニル)エタン、ビス(フェニル)プロパン、ビス(フェニル)ブタン、ビス(フェニル)エーテル、ビス(フェニル)チオエーテル、ビス(フェニル)スルホン、ビス(フェニル)ホスフィンオキシド、ビス(フェニル)シラン、ビス(フェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(フェニル)トリフルオロエタン、もしくはビス(フェニル)ジシクロペンタジエン基、またはフェノールホルムアルデヒド樹脂であり、
    場合により、前記シアネートエステル化合物が、1,3-、または1,4-ジシアナトベンゼン;1,3,5-トリシアナトベンゼン;1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-または2,7-ジシアナトナフタレン;1,3,6-トリシアナトアフタレン;2,2’または4,4’-ジシアナトビフェニル;ビス(4-シアナトフェニル)メタン;2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン;2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ジブロモ-4-ジシアナトフェニル)プロパン;ビス(4-シアナトフェニル)エーテル;ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル;ビス(4-シアナトフェニル)スルホン;トリス(4-シアナトフェニル)ホスフィット;トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート;ビス(3-クロロ-4-シアナトフェニル)メタン;4-シアナトビフェニル;4-クミルシアナトベンゼン;2-tert-ブチル-1,4-ジシアナトベンゼン;2,4-ジメチル-1,3-ジシアナトベンゼン;2,5-ジ-tert-ブチル-1,4ジシアナトベンゼン;テトラメチル-1,4-ジシアナトベンゼン;4-クロロ-1,3-ジシアナトベンゼン;3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’ジシアナトジフェニルビス(3-クロロ-4-シアナトフェニル)メタン;1,1,1-トリス(4-シアナトフェニル)エタン;1,1-ビス(4-シアナトフェニル)エタン;2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-シアナトフェニル)プロパン;2,2-ビス(3,5ジブロモ-4-シアナトフェニル)プロパン;ビス(p-シアノフェノキシフェノキシ)ベンゼン;ジ(4-シアナトフェニル)ケトン;ノボラックをハロゲン化シアンと反応させることによって製造されるシアネート化ノボラック;ビスフェノールポリカーボネートオリゴマーをハロゲン化シアンと反応させることによって製造されるシアネート化ビスフェノールポリカーボネートオリゴマー;およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記金属触媒が、二価銅、亜鉛、マンガン、スズ、鉛、コバルトおよびニッケル、三価鉄、コバルト、マンガンおよびアルミニウム、ならびに四価チタンからなる群から選択される金属の、キレートまたは酸化物であるか、又は
    前記金属触媒が、銅、亜鉛、鉛、ニッケル、鉄、スズおよびコバルトからなる群から選択される、少なくとも1つの金属の有機酸の金属塩である、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記金属触媒が、前記少なくとも1つのシアネートエステルまたはそのプレポリマーの全重量と比較して、前記金属触媒の10マイクロ当量以上、10,000マイクロ当量以下までの範囲で存在する、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記求核助触媒が、シアネートエステル基1当量当たり2ミリ当量以上、100ミリ当量以下までの活性水素の量で存在する、アルキルフェノールまたはイミダゾールであり、
    場合により、前記求核助触媒が、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、o-クレゾール、2-sec-ブチルフェノールおよび2,6ジノニルフェノール、2-メチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-エチル4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-プロピル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、または1-グアナミノエチル-2-メチルイミダゾール、または水からなる群から選択されるか、又は
    前記求核助触媒が、シアネート基1当量当たり約10ミリ当量以上、800ミリ当量以下までの活性水素の量で存在する、モノマーおよび/またはプレポリマーの成分であり、
    場合により、前記求核助触媒は存在せず、前記モノマーおよび/またはプレポリマーがウレタン、尿素、および/またはフェノール基を含有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーが、アクリレート、メタクリレート、α-オレフィン、N-ビニル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン類、エポキシド、チオール、1,3-ジエン、ハロゲン化ビニル、アクリロニトリル、ビニルエステル、マレイミドおよびビニルエーテルからなる群から選択される反応性の末端基を含むか、又は
    前記光吸収性の顔料または染料が、
    (i)二酸化チタン(例えば、0.05重量パーセント以上、5重量パーセント以下までの量で)、
    (ii)カーボンブラック(例えば、0.05重量パーセント以上、5重量パーセント以下までの量で)、ならびに/または
    (iii)有機紫外光吸収剤(例えば、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、オキサニリド、ベンゾフェノン、チオキサントン、ヒドロキシフェニルトリアジン、および/もしくはベンゾトリアゾール紫外光吸収剤)(例えば、0.001重量パーセント以上、2重量パーセント以下までの量で)
    であるか、又は
    前記希釈剤が、アクリレート、メタクリレート、スチレン、アクリル酸、ビニルアミド、ビニルエーテル、ビニルエステル、前述のいずれか1種または複数を含有するポリマー、および前述の2種以上の組み合わせを含むか、又は
    前記コモノマーおよび/またはそのプレポリマーが、アミン、エポキシ、フェノール、ビスマレイミドおよびベンゾオキサジンコモノマー、ならびに/またはこれらのコプレポリマーからなる群から選択される、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記樹脂が、少なくとも1つのシアネートエステルプレポリマーを含み、
    場合により、前記シアネートエステルプレポリマーが、シアネートエステルモノマーの反応生成物を含み、200グラム/モル~8,000グラム/モルの分子量、および1~40パーセントのシアネート基の転化率を有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記樹脂が、
    (i)0.1~4重量パーセントの前記光開始剤と、
    (ii)10~90重量パーセントの前記化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーと、
    (iii)存在する場合、0.1~2重量パーセントの前記光吸収性の顔料または染料と、
    (iv)存在する場合、0.001~0.1重量パーセントの前記金属触媒と、
    (v)存在する場合、0.1~10重量パーセントの前記求核助触媒と、
    (vi)10~90重量パーセントの前記シアネートエステル化合物および/またはそのプレポリマーと、
    (vii)存在する場合、1~40重量パーセントの前記希釈剤と、
    (viii)存在する場合、1~50重量パーセントの前記充填剤と、
    (ix)存在する場合、0.1~49重量パーセントの前記コモノマーおよび/またはそのプレポリマーと
    を含む、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記形成する工程が、
    (i)キャリアとビルド面の間のボトムアップ三次元造形、もしくは、キャリアと充填レベルの間のトップダウン三次元造形であって、充填レベルが場合によりビルド面によって画定されるトップダウン三次元造形のいずれかによって、および/または
    (ii)場合により、静止しているビルド面とともに、および/または
    (iii)場合により、樹脂を、中間物体およびビルド面の両方と液体接触し続けながら、および/または
    (iv)場合により、前記形成工程が無層的様式で実行されて、
    各々が、三次元中間体の少なくとも一部分の形成中に実行される、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 積層造形に有用なシアネートエステル二重硬化樹脂組成物であって、
    (i)光開始剤と、
    (ii)化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーと、
    (iii)場合により、光吸収性の顔料または染料と、
    (iv)場合により、金属触媒と、
    (v)場合により、求核助触媒と、
    (vi)少なくとも1つのシアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマー(例えば、そのホモプレポリマーおよび/またはヘテロプレポリマー)であって、各前記シアネートエステル化合物は、独立して式Iの構造
    Figure 0007069006000016
    [式中、mは2、3、4、または5であり、Rは芳香族または脂肪族基である]
    を有する、シアネートエステル化合物、および/またはそのプレポリマーと、
    (vii)場合により、希釈剤と、
    (viii)場合により、充填剤と、
    (ix)場合により、コモノマーおよび/またはコプレポリマー(前記(ii)のモノマーおよび/またはプレポリマーを除く)と
    を含む、組成物。
  11. Rが、フェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリル、ピレニル、ビフェニル、ビス(フェニル)メタン、ビス(フェニル)エタン、ビス(フェニル)プロパン、ビス(フェニル)ブタン、ビス(フェニル)エーテル、ビス(フェニル)チオエーテル、ビス(フェニル)スルホン、ビス(フェニル)ホスフィンオキシド、ビス(フェニル)シラン、ビス(フェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(フェニル)トリフルオロエタン、もしくはビス(フェニル)ジシクロペンタジエン基、またはフェノールホルムアルデヒド樹脂であり、
    場合により、前記シアネートエステル化合物が、1,3-、または1,4-ジシアナトベンゼン;1,3,5-トリシアナトベンゼン;1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-または2,7-ジシアナトナフタレン;1,3,6-トリシアナトアフタレン;2,2’または4,4’-ジシアナトビフェニル;ビス(4-シアナトフェニル)メタン;2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン;2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ジブロモ-4-ジシアナトフェニル)プロパン;ビス(4-シアナトフェニル)エーテル;ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル;ビス(4-シアナトフェニル)スルホン;トリス(4-シアナトフェニル)ホスフィット;トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート;ビス(3-クロロ-4-シアナトフェニル)メタン;4-シアナトビフェニル;4-クミルシアナトベンゼン;2-tert-ブチル-1,4-ジシアナトベンゼン;2,4-ジメチル-1,3-ジシアナトベンゼン;2,5-ジ-tert-ブチル-1,4ジシアナトベンゼン;テトラメチル-1,4-ジシアナトベンゼン;4-クロロ-1,3-ジシアナトベンゼン;3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’ジシアナトジフェニルビス(3-クロロ-4-シアナトフェニル)メタン;1,1,1-トリス(4-シアナトフェニル)エタン;1,1-ビス(4-シアナトフェニル)エタン;2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-シアナトフェニル)プロパン;2,2-ビス(3,5ジブロモ-4-シアナトフェニル)プロパン;ビス(p-シアノフェノキシフェノキシ)ベンゼン;ジ(4-シアナトフェニル)ケトン;ノボラックをハロゲン化シアンと反応させることによって製造されるシアネート化ノボラック;ビスフェノールポリカーボネートオリゴマーをハロゲン化シアンと反応させることによって製造されるシアネート化ビスフェノールポリカーボネートオリゴマー;およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項10に記載の組成物。
  12. 前記金属触媒が、二価銅、亜鉛、マンガン、スズ、鉛、コバルトおよびニッケル、三価鉄、コバルト、マンガンおよびアルミニウム、ならびに四価チタンからなる群から選択される金属の、キレートまたは酸化物であるか、又は、
    前記金属触媒が、銅、亜鉛、鉛、ニッケル、鉄、スズおよびコバルトからなる群から選択される、少なくとも1つの金属の有機酸の金属塩である、請求項10又は11に記載の組成物。
  13. 前記金属触媒が、前記少なくとも1つのシアネートエステルまたはそのプレポリマーの全重量と比較して、前記金属触媒の10マイクロ当量以上、10,000マイクロ当量以下までの範囲で存在する、請求項10から12のいずれか1項に記載の組成物。
  14. 前記求核助触媒が、シアネートエステル基1当量当たり2ミリ当量以上、100ミリ当量以下までの活性水素の量で存在する、アルキルフェノールまたはイミダゾールであり、
    場合により、前記求核助触媒が、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、o-クレゾール、2-sec-ブチルフェノールおよび2,6ジノニルフェノール、2-メチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-エチル4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-プロピル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、または1-グアナミノエチル-2-メチルイミダゾール、または水(偶発的な吸水を含む)からなる群から選択されるか、又は、
    前記求核助触媒が、シアネート基1当量当たり約10ミリ当量以上、800ミリ当量以下までの活性水素の量で存在する、モノマーおよび/またはプレポリマーの成分であり、
    場合により、(別の化学成分として)前記求核助触媒は存在せず、前記モノマーおよび/またはプレポリマーが、ウレタン、尿素、および/またはフェノール基を含有する(故に、固有の求核助触媒として働く)、請求項10から13のいずれか1項に記載の組成物。
  15. 前記化学線または光の暴露により重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーが、アクリレート、メタクリレート、α-オレフィン、N-ビニル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン類、エポキシド、チオール、1、3-ジエン、ハロゲン化ビニル、アクリロニトリル、ビニルエステル、マレイミドおよびビニルエーテルからなる群から選択される反応性末端基を含むか、又は、
    前記光吸収性の顔料または染料が、
    (i)二酸化チタン(例えば、0.05重量パーセント以上、5重量パーセント以下までの量で)、
    (ii)カーボンブラック(例えば、0.05重量パーセント以上、5重量パーセント以下までの量で)、ならびに/または
    (iii)有機紫外光吸収剤(例えば、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、オキサニリド、ベンゾフェノン、チオキサントン、ヒドロキシフェニルトリアジン、および/もしくはベンゾトリアゾール紫外光吸収剤)(例えば、0.001重量パーセント以上、2重量パーセント以下までの量で)
    であるか、又は、
    前記希釈剤が、アクリレート、メタクリレート、スチレン、アクリル酸、ビニルアミド、ビニルエーテル、ビニルエステル、前述のいずれか1種または複数を含有するポリマー、および前述の2種以上の組み合わせを含むか、又は、
    前記コモノマーおよび/またはそのプレポリマーが、アミン、エポキシ、フェノール、ビスマレイミドおよびベンゾオキサジンコモノマー、ならびに/またはこれらのコプレポリマーからなる群から選択される、請求項10から14のいずれか1項に記載の組成物。
  16. 前記組成物が、少なくとも1つのシアネートエステルプレポリマーを含み、
    場合により、前記シアネートエステルプレポリマーが、シアネートエステルモノマーの反応生成物を含み、200グラム/モル~8,000グラム/モルの分子量、および1~40パーセントのシアネート基の転化率を有する、請求項10から15のいずれか1項に記載の組成物。
  17. 前記組成物が、
    (i)0.1~4重量パーセントの前記光開始剤と、
    (ii)10~90重量パーセントの前記化学線または光の暴露によって重合可能なモノマーおよび/またはプレポリマーと、
    (iii)存在する場合、0.1~2重量パーセントの前記光吸収性の顔料または染料と、
    (iv)存在する場合、0.001~0.1重量パーセントの前記金属触媒と、
    (v)存在する場合、0.1~10重量パーセントの前記求核助触媒と、
    (vi)10~90重量パーセントの前記シアネートエステル化合物および/またはそのプレポリマーと、
    (vii)存在する場合、1~40重量パーセントの前記希釈剤と、
    (viii)存在する場合、1~50重量パーセントの前記充填剤と、
    (ix)存在する場合、0.1~49重量パーセントの前記コモノマーおよび/またはそのプレポリマーと
    を含む、請求項10から16のいずれか1項に記載の組成物。
  18. 前記樹脂が、0.001重量パーセント以上、1重量パーセント以下までの量で前記樹脂に含まれ、2以下のpKaを有する酸(例えば、p-トルエンスルフォン酸)などの安定剤をさらに含む、請求項1からのいずれか1項に記載の方法。
  19. 前記組成物が、0.001重量パーセント以上、1重量パーセント以下までの量で前記組成物に含まれ、2以下のpKaを有する酸(例えば、p-トルエンスルフォン酸)などの安定剤をさらに含む、請求項10から17のいずれか1項に記載の組成物。
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018165090A1 (en) 2017-03-09 2018-09-13 Carbon, Inc. Tough, high temperature polymers produced by stereolithography
EP3600842B1 (en) * 2017-03-27 2022-04-20 Carbon, Inc. Method of making three-dimensional objects by additive manufacturing
CN106947205A (zh) * 2017-04-19 2017-07-14 塑成科技(北京)有限责任公司 一种立体光固化快速成型的耐高温光敏树脂及其制备方法
US11616302B2 (en) 2018-01-15 2023-03-28 Rogers Corporation Dielectric resonator antenna having first and second dielectric portions
JP7180666B2 (ja) * 2018-03-01 2022-11-30 コニカミノルタ株式会社 樹脂組成物、およびこれを用いた立体造形物の製造方法、ならびに立体造形物
WO2019193961A1 (ja) * 2018-04-02 2019-10-10 コニカミノルタ株式会社 樹脂組成物、およびこれを用いた立体造形物の製造方法、ならびに立体造形物
CN108559263B (zh) * 2018-05-25 2020-11-10 黑龙江省科学院石油化学研究院 一种耐高温双马树脂复合材料表面膜及其制备方法
CN108976788A (zh) * 2018-06-05 2018-12-11 宁波市石生科技有限公司 一种耐高温三维制造材料及使用该材料制造三维物的方法
WO2020055682A1 (en) 2018-09-10 2020-03-19 Carbon, Inc. Dual cure additive manufacturing resins for production of flame retardant objects
US11552390B2 (en) 2018-09-11 2023-01-10 Rogers Corporation Dielectric resonator antenna system
CN112955302B (zh) 2018-09-28 2023-05-02 斯特拉塔西斯公司 用于具有部分固化的积层制造的方法
CN112930257B (zh) * 2018-09-28 2023-03-24 斯特拉塔西斯公司 热稳定的物件的三维喷墨列印
CN109280361B (zh) * 2018-09-30 2021-02-26 嘉兴学院 一种热塑性弹性体材料及其制备方法
CN109275983B (zh) * 2018-09-30 2021-03-23 嘉兴学院 一种高柔性鞋垫及其制备方法
EP3632941B1 (en) 2018-10-01 2023-08-23 Cubicure GmbH Resin composition
TWI820237B (zh) 2018-10-18 2023-11-01 美商羅傑斯公司 聚合物結構、其立體光刻製造方法以及包含該聚合物結構之電子裝置
GB2594171A (en) 2018-12-04 2021-10-20 Rogers Corp Dielectric electromagnetic structure and method of making the same
WO2020117407A1 (en) 2018-12-07 2020-06-11 Carbon, Inc. Methods of surface finishing objects produced by additive manufacturing
CN113906066A (zh) 2019-05-30 2022-01-07 罗杰斯公司 用于立体光刻的可光固化组合物、使用所述组合物的立体光刻方法、通过立体光刻方法形成的聚合物组件、以及包含所述聚合物组件的装置
US11602896B2 (en) 2019-08-14 2023-03-14 Mighty Buildings, Inc. 3D printing of a composite material via sequential dual-curing polymerization
CN112480324B (zh) * 2019-09-11 2022-07-19 中国科学院福建物质结构研究所 一种制备光固化树脂的原料组合物、由其制备的光固化树脂及其应用
US11619039B2 (en) 2020-03-05 2023-04-04 Mighty Buildings, Inc. Three-dimensional printed building components and structures
US11482790B2 (en) 2020-04-08 2022-10-25 Rogers Corporation Dielectric lens and electromagnetic device with same
US11970575B2 (en) 2020-10-05 2024-04-30 Alliance For Sustainable Energy, Llc Bioderived recyclable epoxy-anhydride thermosetting polymers and resins
CN112280370B (zh) * 2020-11-19 2022-05-17 中国科学院兰州化学物理研究所 一种3d打印氰酸酯墨水及其制备方法和应用
US20220195236A1 (en) * 2020-12-23 2022-06-23 Formlabs, Inc. Multi-component composition for additive manufacturing
CN113087852B (zh) * 2021-04-26 2022-06-28 中国科学院兰州化学物理研究所 可4d打印氰酸酯形状记忆聚合物材料及其制备方法和氰酸酯形状记忆聚合物器件及其应用
US11352514B1 (en) 2021-06-09 2022-06-07 Altana New Technologies Gmbh Dual-curable inkjet composition
CN116323826B (zh) * 2021-06-09 2024-04-26 阿尔塔纳新技术有限公司 双重固化氰酸酯喷墨组合物
WO2023139578A1 (en) 2022-01-18 2023-07-27 Noga 3D Innovations Ltd Dual-cure epoxy resins for 3d printing of high-performance materials
WO2023220523A1 (en) 2022-05-09 2023-11-16 Carbon, Inc. Method for direct coloration of resins for additive manufacturing
WO2023247374A1 (de) 2022-06-23 2023-12-28 Technische Universität Wien Cyanatester als monomere in polymerisierbaren zusammensetzungen
CN116589883B (zh) * 2023-06-20 2024-01-30 中国科学院兰州化学物理研究所 一种氰酸酯墨水及其制备方法、氰酸酯形状记忆材料和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003522821A (ja) 2000-02-08 2003-07-29 バンティコ アクチエンゲゼルシャフト 特にステレオリソグラフィーのための液状放射線硬化性組成物
JP2008260787A (ja) 2007-03-20 2008-10-30 Jsr Corp 光学的立体造形用光硬化性樹脂組成物及び立体造形物
JP2009513764A (ja) 2005-10-27 2009-04-02 ハンツマン アドバンスト マテリアルズ (スイッツァランド) ゲーエムベーハー アンチモンを含まない光硬化性樹脂組成物及び三次元物品
WO2014126830A2 (en) 2013-02-12 2014-08-21 Eipi Systems, Inc. Method and apparatus for three-dimensional fabrication

Family Cites Families (101)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1251023B (de) 1965-05-26 1967-09-28 Farbenfabriken Bayer Aktienge Seilschaft Leverkusen Verfahren zur Herstellung von aromatischen Cyansaureestern
DE2628417C2 (de) 1976-06-24 1985-08-14 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Härtbare Mischungen
JPS5626911A (en) 1979-08-08 1981-03-16 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Curable resin composition
JPS5626951A (en) 1979-08-08 1981-03-16 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Curable resin composition
JPS5626950A (en) 1979-08-08 1981-03-16 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Curable resin composition
US4421822A (en) 1979-08-20 1983-12-20 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Ultraviolet polymerization of acrylate monomers using oxidizable tin compounds
JPS56110760A (en) 1980-02-06 1981-09-02 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Curable resin composition
JPS56141321A (en) 1980-04-08 1981-11-05 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Photosetting resin composition
US4389514A (en) 1980-09-26 1983-06-21 Congoleum Corporation Accelerated polymerization of acrylic monomers initiated by dialkyl and diaralkyl peroxide free radical generators in the presence of tin accelerators
US4740583A (en) 1984-05-11 1988-04-26 General Electric Company Method for converting cyclic polycarbonate oligomer mixtures to linear polycarbonate, and composition resulting therefrom
US5236637A (en) 1984-08-08 1993-08-17 3D Systems, Inc. Method of and apparatus for production of three dimensional objects by stereolithography
US4600760A (en) 1984-08-09 1986-07-15 The Dow Chemical Company Thermosettable resin composition containing alkenyl phenyl cyanate
US4604452A (en) 1985-10-21 1986-08-05 Celanese Corporation Metal carboxylate/alkylphenol curing catalyst for polycyanate esters of polyhydric phenols
US4757132A (en) 1986-10-20 1988-07-12 General Electric Company Cyclic polyester oligomer polymerization
US4775741A (en) 1986-07-21 1988-10-04 General Electric Company Preparation of resin composition from cyclic polycarbonate oligomers from spirobiindane bisphenol
AU597435B2 (en) 1986-11-24 1990-05-31 Ciba-Geigy Ag Low viscosity noncrystalline dicyanate esters and blends with prepolymers of dicyanate esters
US4847233A (en) 1987-07-27 1989-07-11 Hi-Tek Polymers, Inc. Metal acetylacetonate/alkylphenol curing catalyst for polycyanate esters of polyhydric phenols
US4785075A (en) 1987-07-27 1988-11-15 Interez, Inc. Metal acetylacetonate/alkylphenol curing catalyst for polycyanate esters of polyhydric phenols
JPH0757532B2 (ja) 1988-10-19 1995-06-21 松下電工株式会社 三次元形状の形成方法
US5248456A (en) 1989-06-12 1993-09-28 3D Systems, Inc. Method and apparatus for cleaning stereolithographically produced objects
US5093385A (en) 1989-12-21 1992-03-03 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of accelerating photoiniferter polymerization, polymer produced thereby, and product produced therewith
DE4004620C1 (en) 1990-02-15 1991-09-05 Du Pont De Nemours (Deutschland) Gmbh, 6380 Bad Homburg, De Photo-structured layer of three=dimensional object prodn. - by using fusible plastisol or organosol contg. unsatd. monomer, photoinitiator and thermally reactive cpd.
US5158858A (en) 1990-07-05 1992-10-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Solid imaging system using differential tension elastomeric film
US5143785A (en) 1990-08-20 1992-09-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Cyanate ester adhesives for electronic applications
US5122441A (en) 1990-10-29 1992-06-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for fabricating an integral three-dimensional object from layers of a photoformable composition
US5466744A (en) 1990-11-05 1995-11-14 General Electric Company Polymerization of macrocyclic poly(alkylene dicarboxylate) oligomers
EP0525578A1 (en) 1991-08-02 1993-02-03 E.I. Du Pont De Nemours And Company Photopolymer composition for the production of three-dimensional objects
EP0579503B1 (en) 1992-07-17 1997-11-05 Ethicon Inc. Radiation-curable, urethane-acrylate prepolymers and crosslinked polymers
US5264061A (en) 1992-10-22 1993-11-23 Motorola, Inc. Method of forming a three-dimensional printed circuit assembly
US5679719A (en) 1993-03-24 1997-10-21 Loctite Corporation Method of preparing fiber/resin composites
US5744557A (en) 1993-06-16 1998-04-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Energy-curable cyanate/ethylenically unsaturated compositions
ATE175034T1 (de) 1993-08-26 1999-01-15 Ciba Geigy Ag Flüssige strahlungshärtbare zusammensetzung, insbesondere für die stereolithographie
US5543516A (en) 1994-05-18 1996-08-06 Edison Polymer Innovation Corporation Process for preparation of benzoxazine compounds in solventless systems
US5705116A (en) * 1994-06-27 1998-01-06 Sitzmann; Eugene Valentine Increasing the useful range of cationic photoinitiators in stereolithography
IL112140A (en) 1994-12-25 1997-07-13 Cubital Ltd Method of forming three dimensional objects
US5494981A (en) 1995-03-03 1996-02-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Epoxy-cyanate ester compositions that form interpenetrating networks via a Bronsted acid
US5707780A (en) 1995-06-07 1998-01-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Photohardenable epoxy composition
US5498651A (en) 1995-06-19 1996-03-12 General Electric Company Method for polymerizing macrocyclic polyester oligomers
JP3498439B2 (ja) * 1995-08-04 2004-02-16 住友電気工業株式会社 硬化性樹脂組成物とそれを用いた成形体およびその製造方法
EP0945755B1 (en) 1998-03-25 2002-06-05 Agfa-Gevaert A photosensitive image-forming element containing silver halide cristals internally modified with a metal-halogen-fluorine complex
US6154596A (en) * 1998-03-26 2000-11-28 Hughes Electronics Corporation Front end preparation procedure for efficient coupling and improved power handling of light into a multi-mode fiber
KR100339183B1 (ko) * 1998-07-13 2002-05-31 포만 제프리 엘 접착제 번짐이 감소된 다이 부착법
US6207786B1 (en) 1998-11-10 2001-03-27 Edison Polymer Innovation Corporation Ternary systems of benzoxazine, epoxy, and phenolic resins
US6632893B2 (en) 1999-05-28 2003-10-14 Henkel Loctite Corporation Composition of epoxy resin, cyanate ester, imidazole and polysulfide tougheners
US6658314B1 (en) 1999-10-06 2003-12-02 Objet Geometries Ltd. System and method for three dimensional model printing
DE19961926A1 (de) 1999-12-22 2001-07-05 Basf Coatings Ag Thermisch mit aktinischer Strahlung härtbare Stoffgemische und ihre Verwendung
US7300619B2 (en) 2000-03-13 2007-11-27 Objet Geometries Ltd. Compositions and methods for use in three dimensional model printing
US6309797B1 (en) 2000-04-26 2001-10-30 Spectra Group Limited, Inc. Selectively colorable polymerizable compositions
FR2809741B1 (fr) 2000-05-31 2002-08-16 Atofina Materiaux thermodurs a tenue au choc amelioree
JP4382978B2 (ja) 2000-12-04 2009-12-16 学校法人神奈川大学 光硬化性・熱硬化性樹脂組成物
DE10115505B4 (de) 2001-03-29 2007-03-08 Basf Coatings Ag Thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbare wäßrige Dispersionen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
DE10119817A1 (de) 2001-04-23 2002-10-24 Envision Technologies Gmbh Vorrichtung und Verfahren für die zerstörungsfreie Trennung ausgehärteter Materialschichten von einer planen Bauebene
US6709738B2 (en) 2001-10-15 2004-03-23 3M Innovative Properties Company Coated substrate with energy curable cyanate resin
US6620905B1 (en) 2002-02-23 2003-09-16 National Starch And Chemical Investment Holding Corporation Curable compositions containing benzoxazine
US6861475B2 (en) 2002-10-16 2005-03-01 Rohm And Haas Company Smooth, flexible powder coatings
PL1632533T3 (pl) 2003-06-09 2013-08-30 Kaneka Corp Sposób wytwarzania modyfikowanej żywicy epoksydowej
WO2005092598A1 (en) 2004-03-22 2005-10-06 Huntsman Advanced Materials (Switzerland) Gmbh Photocurable compositions
US7642316B2 (en) 2004-10-14 2010-01-05 Dow Global Technologies, Inc. Rubber modified monovinylidene aromatic polymers and fabricated articles prepared therefrom
EP1810206B1 (en) 2004-10-19 2014-07-09 Rolls-Royce Corporation Method associated with anisotropic shrink in sintered ceramic items
DE602005018806D1 (de) 2004-11-10 2010-02-25 Dow Global Technologies Inc Mit amphiphilem blockcopolymer gehärtete epoxidharze und daraus hergestellte haftmittel
WO2007056561A2 (en) 2005-11-09 2007-05-18 Liquidia Technologies, Inc. Medical device, materials, and methods
US8092465B2 (en) 2006-06-09 2012-01-10 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific knee alignment guide and associated method
US8591516B2 (en) 2006-02-27 2013-11-26 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific orthopedic instruments
US20080103226A1 (en) 2006-10-31 2008-05-01 Dsm Ip Assets B.V. Photo-curable resin composition
US7892474B2 (en) 2006-11-15 2011-02-22 Envisiontec Gmbh Continuous generative process for producing a three-dimensional object
US8128393B2 (en) 2006-12-04 2012-03-06 Liquidia Technologies, Inc. Methods and materials for fabricating laminate nanomolds and nanoparticles therefrom
US8217098B2 (en) 2007-02-28 2012-07-10 Kaneka Corporation Thermosetting resin composition having rubbery polymer particle dispersed therein, and process for production thereof
KR101433413B1 (ko) 2007-03-20 2014-08-26 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. 입체리소그래피 수지 조성물 및 이로부터 제조된 3차원 물체
EP2145231B1 (en) 2007-04-03 2011-09-14 Basf Se Photoactivable nitrogen bases
WO2008127925A2 (en) 2007-04-11 2008-10-23 Dow Global Technologies, Inc. Structural epoxy resins containing core-shell rubbers
CN101679579B (zh) 2007-06-20 2012-05-30 陶氏环球技术公司 对温度变化的敏感性非常低的耐碰撞环氧粘合剂
DK2052693T4 (da) 2007-10-26 2021-03-15 Envisiontec Gmbh Proces og fri-formfabrikationssystem til at fremstille en tredimensionel genstand
US20100280151A1 (en) 2009-05-04 2010-11-04 Toray Industries, Inc. Toughened fiber reinforced polymer composite with core-shell particles
EP2493396B1 (en) 2009-10-29 2016-11-23 Zimmer, Inc. Patient-specific mill guide
JP5849350B2 (ja) 2009-12-17 2016-01-27 ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. 基材を用いた積層造形法
US8632547B2 (en) 2010-02-26 2014-01-21 Biomet Sports Medicine, Llc Patient-specific osteotomy devices and methods
US9066727B2 (en) 2010-03-04 2015-06-30 Materialise Nv Patient-specific computed tomography guides
EP2582328B1 (en) 2010-06-18 2017-09-13 Howmedica Osteonics Corp. Patient-specific total hip arthroplasty
CN103080252A (zh) * 2010-09-07 2013-05-01 3M创新有限公司 可固化树脂组合物和使用它制造的多层层合物
AU2012212488B2 (en) 2011-01-31 2017-02-09 Global Filtration Systems, A Dba Of Gulf Filtration Systems Inc. Method and apparatus for making three-dimensional objects from multiple solidifiable materials
US9186154B2 (en) 2011-03-17 2015-11-17 Zimmer, Inc. Patient-specific instruments for total ankle arthroplasty
US8715289B2 (en) 2011-04-15 2014-05-06 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific numerically controlled instrument
US9066734B2 (en) 2011-08-31 2015-06-30 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific sacroiliac guides and associated methods
KR20130066527A (ko) 2011-12-12 2013-06-20 주식회사 엘지화학 연성 금속박 적층판
US9120270B2 (en) 2012-04-27 2015-09-01 University Of Southern California Digital mask-image-projection-based additive manufacturing that applies shearing force to detach each added layer
US9636873B2 (en) 2012-05-03 2017-05-02 B9Creations, LLC Solid image apparatus with improved part separation from the image plate
CA2873074C (en) 2012-07-23 2020-09-22 Orthosoft Inc. Patient-specific instrumentation for implant revision surgery
WO2014035655A2 (en) 2012-08-27 2014-03-06 Dow Global Technologies Llc Accelerated and toughened two part epoxy adhesives
CN104640937A (zh) 2012-09-17 2015-05-20 3M创新有限公司 环氧粉末涂料组合物、方法和制品
US9060788B2 (en) 2012-12-11 2015-06-23 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific acetabular guide for anterior approach
EP2757118A1 (en) 2013-01-17 2014-07-23 Allnex Belgium, S.A. Radiation curable aqueous compositions with reversible drying.
JP6522519B2 (ja) 2013-02-12 2019-05-29 カーボン,インコーポレイテッド キャリアを介した供給による3次元製作のための方法および装置
US9360757B2 (en) 2013-08-14 2016-06-07 Carbon3D, Inc. Continuous liquid interphase printing
CN103571211A (zh) 2013-10-13 2014-02-12 甘春丽 双重固化组合物
JP6433651B2 (ja) 2013-11-21 2018-12-05 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 接着剤、接着剤付部材及び部材間の接続方法
US9654377B2 (en) 2014-01-30 2017-05-16 Thomson Licensing Per port ethernet packet processing mode by device type
EP3134250B1 (en) 2014-04-25 2023-11-15 Carbon, Inc. Continuous three dimensional fabrication from immiscible liquids
SG11201610192YA (en) 2014-06-23 2017-01-27 Carbon Inc Polyurethane resins having multiple mechanisms of hardening for use in producing three-dimensional objects
US9574039B1 (en) 2014-07-22 2017-02-21 Full Spectrum Laser Additive use in photopolymer resin for 3D printing to enhance the appearance of printed parts
EP3253558B1 (en) 2015-02-05 2020-04-08 Carbon, Inc. Method of additive manufacturing by fabrication through multiple zones
US9708440B2 (en) 2015-06-18 2017-07-18 Novoset, Llc High temperature three dimensional printing compositions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003522821A (ja) 2000-02-08 2003-07-29 バンティコ アクチエンゲゼルシャフト 特にステレオリソグラフィーのための液状放射線硬化性組成物
JP2009513764A (ja) 2005-10-27 2009-04-02 ハンツマン アドバンスト マテリアルズ (スイッツァランド) ゲーエムベーハー アンチモンを含まない光硬化性樹脂組成物及び三次元物品
JP2008260787A (ja) 2007-03-20 2008-10-30 Jsr Corp 光学的立体造形用光硬化性樹脂組成物及び立体造形物
WO2014126830A2 (en) 2013-02-12 2014-08-21 Eipi Systems, Inc. Method and apparatus for three-dimensional fabrication

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