[发明专利]立体光刻树脂组合物以及由其制成的三维物品

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于三维光制造的可光固化树脂组合物以及由所述组合物形成的三维制品。这种类型的可光固化树脂组合物通常被称为立体光刻树脂，利用这种树脂组合物制造三维物品的方法通常被称为立体光刻。

本发明还包括制造三维物品的方法以及所述三维物品本身。

背景技术

已知如下的三维光制造方法，在该方法中，重复进行选择性地将光线施加到可固化树脂组合物上从而形成固化树脂层的步骤，从而形成三维制造产品，该产品中，固化的树脂层被完整地层叠(参见专利文献JP-A-60-247515、JP-A-62-35966、JP-A-62-101408和JP-A-5-24119)。采用可光固化树脂组合物制造三维物品的方法被称为立体光刻；可光固化树脂组合物被称为立体光刻树脂组合物。

光制造方法的典型实例如下：

将来自紫外激光器等等的光选择性施加到被放置在容器中的可光固化液体树脂组合物的液体表面上，从而形成具有特定图案的固化树脂层。将一层可光固化树脂组合物提供到固化树脂层上，并且将光选择性施加到组合物的液体表面上，从而形成另一层完整层叠在先前形成的固化树脂层上的固化树脂层。以相同或不同的照射图案重复上述步骤特定次数，从而形成三维制造产品，该产品中，固化树脂层被完整地层叠。

这种三维光制造方法具有如下优点：可以在短时间内容易地形成三维制造产品，即便是所需三维制造产品的形状很复杂。因此，三维光制造方法非常适于在开发新产品(诸如汽车和消费电子品)时进行试制，并且成为缩短开发周期和削减开发成本必不可少的方式。

作为已知的用于三维光制造方法的可光固化树脂组合物，先对以下树脂组合物(a)至(c)描述如下。

(a)一种树脂组合物，其含有可自由基聚合的有机化合物，诸如氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、低聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、硫醇-烯化合物和光敏性聚酰亚胺(参见专利文献JP-A-1-204915、JP-A-2-208305、JP-A-3-160013)；

(b)一种树脂组合物，其包含可阳离子聚合的化合物，诸如环氧化合物、环状醚化合物、环状内酯化合物、环状缩醛化合物、环状硫醚化合物、螺环原酸酯化合物和乙烯基醚化合物(参见专利文献JP-A-1-213304)；

(c)一种树脂组合物，其包含可自由基聚合的有机化合物和可阳离子聚合的化合物(参见专利文献JP-A-2-28261、JP-A-2-75618、JP-A-6-228413、JP-A-11-310626、JP-A-11-228610、JP-A-11-240939)。

通过三维光制造方法形成的三维制品已被广泛地用作设计模型和形状确认(shape confirmation)模型，诸如机械部件的原型。近来市场趋势需要一种性能与被用作安装材料的通用树脂(例如热塑性树脂)的性能相同的三维制造产品。其目的在于通过如下缩短产品的开发周期并削减产品的开发成本：采用可辐射固化树脂得到的三维制造产品不仅用于形状确认而且用于安装材料所进行的评估测试(例如组装测试、滴落测试、耐热测试和耐久性测试)。为了将三维制造产品用于上述评估测试，固化树脂必须与安装材料具有相同的性能。

具体地，当安装材料是工程塑料(诸如ABS树脂)时，需要对被用作塑料件原型的三维制造产品进行符合计划的精确微处理，其需要具有与工程塑料(诸如ABS树脂)类似或相同的优异机械性能。

然而，专利文献JP-A-1-204915、JP-A-2-208305、JP-A-3-160013(组合物(a))中公开的技术具有如下局限性：由于固化收缩率很高，所以很难获得高制造精度。专利文献JP-A-1-213304(组合物(b))中公开的技术虽然确保了高制造精度，但总是生成韧性较低的易碎固化产品。而且，固化速度不够。专利文献JP-A-2-28261、JP-A-2-75618、JP-A-6-228413、JP-A-11-310626、JP-A-11-228610、JP-A-11-240939(组合物(c))中公开的技术具有如下局限性：一些机械性能(特别是韧性)与通用树脂相比不足。

已知这样的技术，其中使用由弹性体形成的颗粒等等来改善三维制造产品的机械强度(参见专利文献JP-A-2003-192887)。然而，所得组合物的机械性能(特别是韧性)仍不足以用作使用工程塑料(诸如ABS树脂)制造的塑料部件的原型。而且，当为了提高韧性添加大量弹性体颗粒时，组合物的杨氏模量等等降低了，从而不能获得具有高硬度的制造产品。