光固化树脂组合物制造技术

本发明专利技术公开了在光学造型中使用的光固化树脂组合物，该光固化树脂组合物可通过使用用来硬化和固化液体光固化树脂的液体层的适当强度和波长的辐射能光束扫描液体光固化树脂的表面来制造三维产品及将固化树脂的堆积完整薄片制成三维产品，其包括可固化的光固化树脂材料、可由辐射能对所述的光固化树脂引发固化反应的光敏引发剂和荧光增白剂。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在光学造型中使用的光固化树脂组合物，特别涉及具有高固化特性并适合于制造精密三维产品的光固化树脂组合物，该光固化树脂组合物可通过使用用来硬化和固化液体光固化树脂的液体层的适当强度和波长的辐射能光束扫描液体光固化树脂的表面来制造三维产品或者三维产品的复制品及制造固化树脂的堆积完整薄片。
技术介绍
过去为使用光固化树脂制造三维产品，光学造型技术得到了商业化的发展。这些光学造型技术包括照射液体光固化树脂的液体表面以相应于三维产品的彼此重叠的连续断面薄片层形成连续固化树脂层，并且所有的固化树脂层完整地成薄片状相连在一起以形成整体固化的三维产品。每一固化层可通过使用适当强度和波长的辐射能光束选择地固化形成在固化树脂层上的液体光固化树脂的未固化层而形成。使用光固化树脂制造三维产品的光学造型装置和方法及其改进在例如日本特开平(未审查的专利公开)第56-144478号、特开平第6-228413号、特开平第6-228271号和日本特许(专利)第3-117394号中有描述。此类光学造型方法的例子包括在固化树脂层上形成预定厚度的光固化树脂薄液体层、使用适当强度和波长的辐射能光束选择地扫描该薄液体层，例如使用计算机控制的紫外光以在前述的固化树脂层上得到固化树脂层。这些方法可连续地重复多次以制造三维产品。光学造型装置和方法几乎总是通过画三维产品的各种横断面以自动制备三维产品，每次一层，并且逐层制备该三维产品。该光学造型装置极易与计算机辅助设计装置诸如计算机辅助制造(CAD/CAM)装置相连。近年来，光学造型被广泛用于制备模具如铸型用的烧毁模具、铸型用的简单型具、铸型用的原型模具、原始模型及起初的最佳化、形象化和可验证的产品原型。因此，对于实现三维产品的高精密要求是必须的。满足高尺寸要求的有用光固化树脂已在日本特开平(未审查专利)第3-15520号、特开平第3-41126号和特开平第3-114733号中公开。此类光固化树脂包含可放射状地偏转或散射来自于从照射方向(Z轴方向)进入液体光固化树脂的液体中的紫外线照射的材料，以实现在放射状方向上对紫外光辐射能的穿透深度的调节及紫外光辐射能的均匀化。该光固化树脂还包含可吸收紫外线辐射能多余的部分的紫外吸收材料，以形成精确厚度的固化树脂层，因此形成由完整地成薄片状相连在一起的固化树脂制成的在高度上高精度的完全凝固的三维产品。然而，在使用包含辐射散射或偏转材料用于形成厚度上精确控制的单独固化层的光固化树脂的情况下，为使光固化树脂可靠地控制紫外线辐射的散射或偏转，对于辐射散射或偏转材料而言相对于辐射方向具有基本相同角度的偏转面或散射面是必要的。如果偏转或散射材料相对于照射方向具有互不相同角度的偏转面或散射面，那么紫外线辐射在偏转面和散射面上将被乱反射。因此，即使可以控制紫外线辐射的穿透深度，也可以想到难以控制固化尺寸，如深度(在Z轴方向上)和宽度(在X和/或Y轴方向上)。另一方面，在使用包含紫外吸收材料的光固化树脂的情况下，对于液体形式的光固化树脂而言，以小于约400nm的波长特别是在300nm～350nm范围内的波长曝光照射并且吸收足量的辐射能来硬化或固化是必要的。例如，液体形式的液体光固化树脂以超过350nm的紫外光波长更严格地讲是超过380nm、或者是超过400nm的可见光波长范围内、或者既在紫外光又在可见光的波长范围内曝光照射，或者突然以超过400nm的可见光波长范围曝光照射的情况下，超过380nm波长的辐射能的一部分对于光固化树脂的薄液层的固化深度(在Z轴方向上)和固化宽度(在X和/或Y轴方向上)的控制不起作用。在现有使用光固化树脂制备三维产品的光学造型方法中，紫外线辐射激光被广泛地作为辐射能源，这是因为紫外线激光可产生用于固化液体形式的光固化树脂的液体层的具有高强度和单一波长的辐射能。此外，因为现有液体形式的光固化树脂在可见光范围内对辐射感应迟缓或不反应，所以紫外线激光可方便地作为辐射能源以处理液体形式的光固化树脂。另一方面，在许多情况下紫外线激光器价格昂贵，可根据激光器的种类必需带有附带的冷却装置，这就成为阻碍使用光固化树脂制造三维产品所用的光学造型装置小型化和低廉化的真正和实质的原因之一。根据此问题，可想到使用已被大规模且廉价生产的可产生紫外线辐射的水银灯或可产生可见辐射能(光)的激光二极管(LD)作为辐射能源是有用的。当通过光固化树脂为制造精密三维产品提供小型且低廉的光学造型装置时，从辐射能源价格方面考虑使用可产生紫外线辐射的紫外线灯或可产生可见光辐射的激光二极管是不可缺少的。紫外线灯产生紫外线辐射和波长不在紫外线范围内的光。另一方面，可见光辐射激光二极管产生的辐射能的强度明显低于紫外线灯产生的光的辐射能的强度。由此，紫外线灯和可见光辐射激光二极管都不适于用作紫外固化树脂。特别地，在可见光辐射激光二极管作为辐射能源时，为使光敏引发剂充分地吸收辐射能，当由可见光辐射激光二极管产生的光波波长变长时，光敏引发剂必须具有向可见光的范围移动更多的波长吸收范围。其结果是含有这种光敏引发剂的液体光固化树脂对辐射能的感应过好，换句话说，即使对低辐射能量的光也容易反应，此情况下液体光固化树脂在光化学反应中经常会不稳定。此外，在光学造型中使用可见光辐射固化树脂的情况下，当由完整地成薄片状的固化树脂层组成的产品被从光学造型装置中取出时，在光学造型装置的坩埚中的未固化的液体光固化树脂偶然地受到辐射能的曝光，此种曝光有可能引起液体光固化树脂无秩序的固化反应。为使在坩埚内的未固化的液体光固化树脂以尽可能小的辐射能曝光而避免此类无秩序固化反应的发生及实现液体光固化树脂中的固化尺寸(也就是说深度或厚度和宽度)的良好控制，光学造型必须伴随有总是由复杂和昂贵的机械装置完成的受控的流体高度方法，否则必须从坩埚中取出未固化的液体光固化树脂并阻止它在制成产品后曝露于破坏性的辐射能。另一种选择，可见光辐射固化树脂必须预先着色，以使光敏引发剂在尽可能低的辐射能强度下被曝光。这种情况下，在光学造型中由可见光辐射固化树脂制成的产品的透明度会显著降低，并且不适于在需要透明和/或检验的模具中应用。此外，与紫外光固化树脂相比，可见光辐射固化树脂必须特别小心地处理以避免不必要地曝露于破坏性的辐射。
技术实现思路
由此，本专利技术的目的是提供在光学造型中使用的光固化树脂组合物，该光固化树脂组合物适于制造具有良好的可控制厚度和宽度的固化树脂层因而将固化树脂的精确堆积完整的薄层制成三维产品。本专利技术的另一目的是提供在光学造型中使用的光固化树脂组合物，用以由约330～500nm波长范围内的辐射能固化制造三维产品。本申请的专利技术人已研究了适于在小型化和低廉化的光学造型装置中使用用以形成具有良好的可控制厚度和宽度的固化树脂层的光固化树脂组合物，因而即使在该光学造型装置装配有产生的辐射的波长从紫外光范围到可见光范围内的辐射能源时也可将固化树脂的精确堆积完整的薄层制成三维产品。研究结果发现，满足这些目的的光固化树脂组合物可由除了含有所吸收的最长波长转移到可见光范围内的紫外线辐射吸收型光敏引发剂之外还含有高于50％波长反射率的荧光增白剂而实现。基于以上发现得到的光固化树脂组合物包括光固化树脂材料及高于50％波长反射率的荧光增白剂，该光固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光固化树脂组合物，包括：可由辐射能固化的光固化树脂材料；可由辐射能对所述的光固化树脂引发固化反应的光敏引发剂；和荧光增白剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：樋泉光纪，
申请(专利权)人：美科有限公司株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]