用于增材制造的低粘度液体辐射可固化的牙对准器模具树脂组合物制造技术

本发明专利技术公开了用于增材制造的低粘度液体辐射可固化的牙对准器模具树脂组合物。具体地，本发明专利技术描述和要求保护用于增材制造的液体辐射可固化树脂组合物，其包含：约5至约30重量％的氧杂环丁烷；(甲基)丙烯酸酯组分；阳离子光引发剂；自由基光引发剂；以及约50至约80重量％的环氧，所述环氧进一步包含脂环族环氧组分和具有芳族缩水甘油醚基团的环氧组分，其中大部分所述环氧是脂环族环氧组分。本发明专利技术还描述和要求保护一种使用用于增材制造的液体辐射可固化的树脂制造牙对准器模具的方法，和由用于增材制造的液体辐射可固化的树脂制成的三维模具。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了用于增材制造的低粘度液体辐射可固化的牙对准器模具树脂组合物。具体地，本专利技术描述和要求保护用于增材制造的液体辐射可固化树脂组合物，其包含：约5至约30重量％的氧杂环丁烷；(甲基)丙烯酸酯组分；阳离子光引发剂；自由基光引发剂；以及约50至约80重量％的环氧，所述环氧进一步包含脂环族环氧组分和具有芳族缩水甘油醚基团的环氧组分，其中大部分所述环氧是脂环族环氧组分。本专利技术还描述和要求保护一种使用用于增材制造的液体辐射可固化的树脂制造牙对准器模具的方法，和由用于增材制造的液体辐射可固化的树脂制成的三维模具。【专利说明】用于增材制造的低粘度液体辐射可固化的牙对准器模具树 脂组合物
本专利技术涉及用于增材制造工艺的液体辐射可固化树脂组合物。
技术介绍
用于生产三维物体的增材制造 （additive manufacturing)工艺是被人熟知的。增 材制造工艺利用物体的计算机辅助设计（CAD)数据来构建三维部件。这些三维部件可以由 液体树脂、粉末或其它材料来形成。 增材制造工艺的一个非限制性实例为立体光刻（stereolithography, SL)。立体 光刻是一种用于快速生产某些应用中的模具、原型、图案和生产部件的公知方法。SL使用物 体的CAD数据，其中数据被转变为三维物体的薄的横截面。这些数据加载到计算机中，该计 算机控制穿过容纳在桶中的液体辐射可固化树脂组合物来追踪横截面图案的激光，从而固 化成与横截面相对应的树脂薄层。用树脂再涂布固化层，且激光追踪另一个横截面，从而在 前一层的顶部使另一层树脂硬化。逐层重复此方法直到完成三维物体。在最初形成时，三 维物体通常未完全固化，且被称作"生坯模型（green model)"。尽管不是必须的，但生坯模 型可以经历后固化来增强成品部件的机械特性。美国专利No. 4575330中描述了 SL方法的 一个实例。 在立体光刻中使用几种类型的激光，波长传统上在193nm到355nm的范围内，不过 也可存在其它波长变量。公知使用气体激光来固化液体辐射可固化树脂组合物。在立体光 刻系统中传递激光能可以是连续波（Continuous Wave, CW)或Q转换脉冲。CW激光提供连 续的激光能，而且可以用在高速扫描方法中。然而，它们的输出功率受到限制，这减少了在 制造物体期间发生固化的量。因此，成品物体将需要额外的后加工固化。另外，在对树脂可 能有害的照射点可能产生多余热量。另外，使用激光要求在树脂上逐点扫描，这可能较为耗 时。 其它增材制造方法利用灯或发光二极管（LED)。LED是利用电致发光现象来产 生光的半导体装置。目前，LED UV光源普遍地发射波长在300与475nm之间的光线，其中 365nm、390nm和395nm是最常见的峰值光谱输出。参考由剑桥大学出版社出版的E. Fred Schubert 的教科书 "Light-Emitting Diodes"，第 2 版，?E. Fred Schubert 2006。 许多增材制造应用需要新近固化的部件，也叫做"生坯模型"以具有高机械强度 (弹性模量、断裂强度）。此特性（常称作"生坯强度"）构成了生坯模型的一个重要特性， 而且基本上由与在部件制造期间所用的立体光刻设备类型和提供的暴露程度组合采用的 液体辐射可固化树脂组合物的性质来决定。立体光刻树脂组合物的其它重要特性包括对在 固化过程中所采用的辐射的高敏感性和最小量的卷曲或收缩变形，从而允许生坯模型的高 度形状清晰度。当然，不仅生坯模型、而且最终固化物件也应该具有充分优化的机械特性。 诸如立体光刻等的增材制造工艺已长期用于牙科应用。在一种常见的应用中，液 体辐射可固化树脂组合物通过增材制造工艺选择性地固化来生产多个三维模具，每个连续 模具代表患者牙齿的不断改进的再对准位置。接着将模具后固化，进行热处理并冷却。最 后，在模具上通过真空形成热塑性片材来制造对准器，将对准器插在患者口中用于牙齿矫 正。如本文中所述的"对准器"或"牙对准器"在本
中也称为"塑料牙齿矫正器 具（plastic orthodontic appliance)"，且例如在以引用方式结合于此的转让给Align Technology, Inc.的美国专利No. 8019465中被描述。涉及应用相当大的力和热量来通过 真空形成牙对准器的技术例如在转让给Tru-Train, Inc.且以引用方式结合于此的美国专 利No. 5242304中被描述。由前文可知，为了制造能够承受牙对准器制造工艺应力的部件， 用于制造模具的液体辐射可固化树脂组合物有必要具备优良的机械特性。这些机械特性可 以通过测量玻璃化转变温度（glass transition temperature, Tg)和杨氏模量来预测。 成品的一系列的对准器具备视觉上察觉不到、但实际上不同的尺寸，从而确保逐 渐再对准。另外，模具必须准确代表患者牙齿的尺寸以使与佩戴对准器相关的不适感最小 化。因此，通过增材制造工艺形成的初始模具的尺寸精确度极为重要。 此外，为了使产量最大化，工业用户要求必须通过增材制造工艺尽可能快地来制 造三维部件。这尤其是在牙科应用中的一种要求，其中即使对于单一患者仍需要制造多种 不同的三维模具来有效地产生一组完整的牙对准器。 典型地，基于桶的增材制造系统中的构建方法是一种由下列重复步骤组成的循环 过程：1)使液体辐射可固化树脂组合物的表面暴露于与三维物体的所需横截面相对应的 适当成像辐射，从而形成固体层；2)将可垂直移动的升降台向下平移，进一步低于液体辐 射可固化树脂组合物的表面；3)将机械再涂布器装置横跨液体辐射可固化树脂组合物的 表面平移，从而有助于在刚形成的固体层上形成下一层液体辐射可固化的树脂；和4)将升 降台向上平移，从而使得液体辐射可固化树脂的表面与三维物体刚形成的固体层之间的距 离等于将要形成的层的期望厚度。 上述方法在基于桶的增材制造系统中的速度高度地受到液体辐射可固化的树脂 粘度的影响。许多现有的液体辐射可固化的树脂具有高度粘性；也就是说，它们具有足够的 抗流动性，从而使得它们在刚形成的固体层上不易于形成能确保通过光化辐射准确固化的 光滑的液体可光固化树脂层。使用高度粘性树脂在先前固化的层顶上形成一层新的液体可 光固化树脂成为一种耗时的方法。 首先，树脂的粘度影响液体辐射可固化树脂用新鲜平整层覆盖刚形成的固体层部 件的能力。因此，再涂布操作在传统上已用来在暴露于光化辐射之前在先前固化的层上同 时放置并通过机械方式使新鲜的树脂层变得光滑。在一个非限制性的实例中，此再涂布操 作在传统上通过"再涂布刀片"来进行。例如在转让给DSM IP Assets，B.V.的Chapman等 人的美国专利No. 5626919中论述了一种再涂布刀片设计。 第二，液体辐射可固化树脂的粘度影响液体辐射可固化树脂在再涂布步骤后达到 光滑平整表面均衡所耗的时间。因此，传统上已经在再涂布操作结束和使下一层树脂开始 暴露于适当成像辐射之间使用程序化的"停留时间"。再涂布操作和停留时间都显著增加了 典型的基于桶的增材制造方法的加工时间。 很本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体辐射可固化树脂组合物，其相对于所述组合物的总重量包含：(a)约50至约80重量％的环氧，其进一步包含：脂环族环氧组分，和具有芳族缩水甘油醚基团的环氧组分；(b)约5至约30重量％的氧杂环丁烷；(c)(甲基)丙烯酸酯组分；(d)阳离子光引发剂；和(e)自由基光引发剂；其中至少25重量％的所述环氧是所述脂环族环氧组分；并且其中所述树脂液体辐射可固化树脂组合物在30℃下具有约75cps与约300cps之间的粘度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：贝斯·郎德特，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL