KR101689304B1 - Filament composition for 3D printer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3D 프린터용 필라멘트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 비결정성 수지 혼합물 100 중량부 및 열가소성 결정성 수지 혼합물 10 내지 25 중량부로 이루어지며, 가소제, 난연제, 정전기방지제, 안정화제 및 결정핵제, 무기이온광물, 항균제 및 전자파 차폐제 등이 더 함유될 수 있다.
상기의 성분으로 이루어지는 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 3D 프린터에 적용되면 우수한 가공성 및 기계적 물성을 나타내며, 정전기 방지, 원적외선 방사 및 항균 효과 등을 나타내는 인쇄물을 제공한다.More particularly, the present invention relates to a filament composition for a 3D printer, which comprises 100 parts by weight of a thermoplastic amorphous resin mixture and 10 to 25 parts by weight of a thermoplastic crystalline resin mixture, wherein the plasticizer, the flame retardant, the antistatic agent, , An inorganic ionic mineral, an antibacterial agent, and an electromagnetic wave shielding agent.
The filament composition for a 3D printer comprising the above components exhibits excellent processability and mechanical properties when applied to a 3D printer, and provides a printed matter exhibiting antistatic, far-infrared radiation and antibacterial effects.
Description
본 발명은 3D 프린터용 필라멘트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3D 프린터에 적용되면 우수한 가공성 및 기계적 물성을 나타내며, 정전기 방지, 원적외선 방사 및 항균 효과 등을 나타내는 인쇄물을 제공하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a filament composition for a 3D printer, and more particularly, to a filament composition for a 3D printer, which exhibits excellent workability and mechanical properties when applied to a 3D printer and provides a printed matter exhibiting antistatic, far- .
3D(3-Dimension, 3차원) 프린터는 특수한 소재의 잉크를 순차적으로 분사하여 미세한 두께로 층층이 쌓아 올리면서 입체적인 형상물을 제작하는 장비다.3D (3-Dimension, 3-D) printers are machines that produce three-dimensional objects by layering layers with fine thickness by sequentially injecting inks of special materials.
3D 프린터 기술은 설계 데이터에 따라 액체 또는 파우더 형태의 폴리머, 금속 등의 재료를 가공 및 적층 방식(Layer-by-layer)으로 쌓아올려 입체물을 제조하는 장비인 3D 프린터에 적용하여 3차원 CAD에 따라 생산하고자 하는 형상을 레이저와 파우더 재료를 활용하여 신속히 조형하는 기술을 의미하는 RP(Rapid Prototyping)에서 유래하였다.3D printer technology is applied to a 3D printer, which is a device for manufacturing three-dimensional objects by stacking materials such as polymer or metal in liquid or powder form by processing and layer-by-layer according to design data. It comes from RP (Rapid Prototyping), which means the technology to rapidly shape the shape to be produced using laser and powder materials.
입체형상의 재료를 기계가공이나 레이저를 이용하여 자르거나 깎는 방식으로 입체물을 생산하는 절삭가공(Subtractive Manufacturing)과 반대되는 개념으로 공식적인 기술 용어는 적층 가공(Additive Manufacturing)이며, Additive Fab., Layer Mfg. 및 Freeform Fab. 등의 용어가 혼용되고 있다.As opposed to Subtractive Manufacturing, which produces cubic materials by cutting or trimming cubic materials using machining or laser cutting, the official technical term is Additive Fabrication. Additive Fab., Layer Mfg. And Freeform Fab. And the like are mixed.
3D 프린팅 기술은 다양한 분야에서 사용빈도가 확산되고 있는데, 자동차, 항공기 부품 개발용에서부터 의료용 인체모형이나 칫솔이나 면도기와 같은 가정용 제품 등과 같이 다양한 모형을 만들기 위한 용도로 많은 제조업체에서 사용하고 있다. 특히 최근의 추세는 개인용이나 가정용으로 보급되는 3D 프린터가 대량으로 개발되고 공급이 확대됨에 따라, 자신만의 디자인이나 아이디어를 제품화하거나 가정용 제품이나 완구를 스스로 제작하여 사용하는 사용자가 대폭 증가하고 있다.3D printing technology is spreading in various fields. It is being used by many manufacturers for various models such as development of automobile and aircraft parts, household medical products such as medical human body model, toothbrush and razor. Particularly, the recent trend is that a large number of 3D printers that are widely used for personal use or home use are developed and supplied, and thus, the number of users who manufacture their own designs or ideas, or manufacture and use household products or toys themselves is greatly increased.
3D 프린팅 기술은 3차원 스캔이나 3차원 모델링을 통하여 획득된 데이터를 3D 프린터 방식에 해당하는 가공경로(Tool-path)를 이용해 생성하고, 이를 토대로 3차원 형상을 제작하는 기술인데,‘ASTM international 2012’에 의하면 3D 프린팅에 대한 기술 분류는 제작 방식 및 활용재료에 따라 다음과 같이 크게 일곱 가지로 나누어 정의하고 있다.3D printing technology is a technology to create 3D shape based on the data obtained through 3D scanning or 3D modeling using the tool path that corresponds to the 3D printer method and 'ASTM international 2012' ', The technical classification of 3D printing is divided into seven categories as follows according to the production method and materials to be used.
1)Material extrusion압출(적층소재를 노즐을 통하여 선택적으로 공급하면서 3차원 형상을 제조하는 기술): Polymer 소재 이용.1) Material extrusion (technology to produce a three-dimensional shape while selectively feeding a laminated material through a nozzle): using polymer material.
2)Material jetting 분사(액상의 적층 소재를 선택적으로 쌓아올리면서 3차원 형상을 제조하는 기술): Photopolymer, Wax 소재 이용.2) Material jetting (technology to produce three-dimensional shape by selectively stacking liquid-phase laminates): Photopolymer and wax materials.
3)Binder jetting결합분사 (액상 결합제를 이용해 입자 상태의 소재를 선택적으로 결합하며 3차원 형상을 제조하는 기술): Metal, Polymer, Ceramic 소재 이용.3) Binder jetting Combined injection (technology to selectively combine particles in liquid state using liquid binder and make 3D shape): Use metal, polymer, ceramic material.
4)Sheet lamination(판재 형태의 소재를 접착하는 방식으로 3차원 형상을 제조 하는 기술): Hybrids, Metal, Ceramic 소재 이용.4) Sheet lamination (technology to manufacture three-dimensional shape by sticking plate material): Hybrids, metal, ceramic materials.
5)Vat photopolymerization 광 경화(액상의 폴리머를 광에너지를 이용하여 선택적으로 경화시켜 3차원 형상을 제조하는 기술): Photopolymer, Ceramic 소재 이용.5) Vat photopolymerization Photocuring (technology to produce three-dimensional shape by selectively curing a liquid polymer by using light energy): Photopolymer and ceramic materials.
6)Powder bed fusion 파우더챔버 융합 (파우더 챔버내에서 높은 열 에너지원을 이용하여 선택적으로 용해 및 응고 과정을 통한 3차원 형상 제조 기술): Metal, Polymer, Ceramic 소재 이용.6) Powder-bed fusion Powder-bed fusion (3-dimensional shape manufacturing technology by selectively dissolving and coagulating by using high heat energy source in powder chamber): Using metal, polymer, ceramic material.
7)Directed energy deposition 고출력열에너지 (집속된 열 에너지에 의해 증착 소재의 용해 및 응고 과정을 통한 3차원 형상의 적층기술): Metal 소재 이용.7) Directed energy deposition: High power thermal energy (3-dimensional lamination technology through melting and coagulation of deposited material by focused thermal energy): using metal material.
또한, 현재 3D 프린팅에 가장 많이 쓰이는 소재는 광경화성 고분자 물질 '포토폴리머(photopolymer)'인데, 상기 포토폴리머는 개발 및 제조공장에서 많이 사용되며 빛을 받으면 굳는 성질을 가지고 있다. In addition, the most widely used material for 3D printing today is photopolymer, which is a photocurable polymer material. The photopolymer is widely used in development and manufacturing plants and has a property of hardening upon receiving light.
상기 포토폴리머는 전체 시장의 절반 이상을 차지하고 있으며, 최근 개인용이나 가정용 제품에 대한 비중이 커짐에 따라 인기 있는 소재는 녹고 굳는 것이 자유로운 고체 형태의 열가소성 플라스틱으로 상기 포토폴리머를 제외하고는 가장 큰 시장점유율을 나타내고 있는데, 추후에는 금속 분말 등도 점차 성장세를 높여갈 것으로 예상된다.The above photopolymer accounts for more than half of the entire market. As the proportion of the photopolymer to the personal and household products has increased recently, a popular material is a solid thermoplastic resin which is free to melt and solidify. It has the largest market share , And it is expected that metal powders and the like will gradually increase in the future.
이중 열가소성 플라스틱 소재의 형태는 필라멘트(filament), 입자 또는 분말가루 형태를 가질 수 있는데, 필라멘트형의 3D 프린팅은 속도면에서 타 유형보다 빠르고 생산성이 높아 급격하게 확산되고 있다.Dual thermoplastics can have the form of filaments, particles or powders. Filament-type 3D printing is rapidly diffusing because it is faster and more productive than other types in speed.
현존 필라멘트 소재로는 폴리락틱산(polylactic acid, PLA), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), HDPE(High Density Polyethylene) 및 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 등이 주로 쓰여 지는데, 그 이유는 첫째, 녹는점이 적당히 높아 프린팅 후 고화 속도가 빠르므로 프린팅 속도를 빨리해도 변형이 되지 않고 치수 및 형태 안정성이 좋다.Polylactic acid (PLA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), HDPE (high density polyethylene) and polycarbonate (PC) are mainly used as the existing filament materials. Firstly, High speed of printing after printing is high, so even if printing speed is fast, it is not deformed, and dimension and shape stability are good.
둘째, 녹는점이 적당히 낮아 필라멘트 제조 시에 압출이 용이하고 생산효율이 높다. 더욱이 녹는점이 너무 높을 경우는 필라멘트를 녹이는데 전력의 소모가 많게 된다.Second, since the melting point is moderately low, the extrusion is easy and the production efficiency is high when the filament is manufactured. Furthermore, if the melting point is too high, the power consumption is high to melt the filament.
또한, 상기 단일 물질로 이루어진 소재 등은 저경도의 부드러운 감촉을 요구하는 3D 프린팅 소재로서의 다양한 요구사항을 충족할 수가 없다.In addition, the material made of the single material can not satisfy various requirements as a 3D printing material requiring a soft feeling with low hardness.
예를 들어, 완구나 유아용의 모형이나 학교의 공작용 모형, 일반적인 가정용 생활용품 등은 저경도의 부드러운 소재로 3D 프린팅 했을 때에 미적 감각이 살아난다.For example, models of toys and infants, work models of schools, and general household items are aesthetically pleasing in 3D printing with soft materials of low hardness.
또한, 이러한 완구나 학교 및 가정용 모형, 생활용품 등은 자주 만지고 사용자가 유아이거나 청소년일 경우가 많아 표면의 정전기 방지 등의 실용성과 원적외선 방사 및 표면 항균 작용 등의 웰빙 기능 등 다기능이 요구되고 노트북 PC 하우징과 같은 전자 제품 부품이나 관련 수리 부품에는 추가로 전자파 차폐 등에 관한 기능 등의 부가적인 기능이 요구된다.In addition, these toys, school and household models, household goods, etc. are often touched and users are often infants or adolescents, so that they require versatility, such as practicality in preventing static electricity on the surface, and wellbeing functions such as far infrared radiation and surface antibacterial action. Electronic parts such as housings and related repair parts are required to have additional functions such as functions related to electromagnetic wave shielding and the like.
따라서, 이러한 기능을 갖는 새로운 소재의 개발이 요구된다.
Therefore, development of new materials having such functions is required.
본 발명의 목적은 3D 프린터에 적용되면 우수한 가공성 및 기계적 물성을 나타내며, 정전기 방지, 원적외선 방사 및 항균 효과 등을 나타내는 인쇄물을 제공하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a filament composition for a 3D printer which, when applied to a 3D printer, exhibits excellent workability and mechanical properties and provides a printed matter exhibiting antistatic, far-infrared radiation and antibacterial effects.
본 발명의 목적은 열가소성 비결정성 수지 혼합물 100 중량부 및 열가소성 결정성 수지 혼합물 10 내지 25 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공함에 의해 달성된다.An object of the present invention is achieved by providing a filament composition for a 3D printer, which comprises 100 parts by weight of a thermoplastic amorphous resin mixture and 10 to 25 parts by weight of a thermoplastic crystalline resin mixture.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물은 범용 폴리스티렌 수지 100 중량부, 고충격 폴리스티렌 수지 60 내지 90 중량부 및 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체 25 내지 50 중량부로 이루어지는 것으로 한다.According to a preferred aspect of the present invention, the thermoplastic amorphous resin mixture comprises 100 parts by weight of a general-purpose polystyrene resin, 60 to 90 parts by weight of a high-impact polystyrene resin and 25 to 50 parts by weight of an acrylonitrile butadiene styrene copolymer.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 열가소성 결정성 수지 혼합물은 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부 및 저밀도 폴리에틸렌 150 내지 250 중량부로 이루어지는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the thermoplastic crystalline resin mixture is composed of 100 parts by weight of high-density polyethylene and 150 to 250 parts by weight of low-density polyethylene.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 고밀도 폴리에틸렌은 1 내지 50g/10분의 멜트 유속(190℃, 21.18N) 및 0.945 내지 0.965g/㎤의 밀도를 나타내는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the high-density polyethylene has a melt flow rate (190 DEG C, 21.18N) of 1 to 50 g / 10 min and a density of 0.945 to 0.965 g / cm3.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 고밀도 폴리에틸렌은 에틸렌 100 중량부에 프로필렌 및 1-부텐으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 모노머 1 내지 5.5 중량부를 공중합하여 제조되는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the high-density polyethylene is prepared by copolymerizing 1 to 5.5 parts by weight of a monomer comprising at least one selected from the group consisting of propylene and 1-butene in 100 parts by weight of ethylene.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 저밀도 폴리에틸렌은 5 내지 70g/10분의 멜트 유속(190℃, 21.18N) 및 0.915 내지 0.930g/㎤의 밀도를 나타내는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the low density polyethylene has a melt flow rate (190 占 폚, 21.18N) of 5 to 70 g / 10 min and a density of 0.915 to 0.930 g / cm3.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물 100 중량부 대비 가소제, 난연제, 정전기방지제, 안정화제 및 결정핵제로 이루어진 첨가제 1 내지 25 중량부가 더 함유되는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the filament composition for a 3D printer further comprises 1 to 25 parts by weight of an additive comprising plasticizer, flame retardant, antistatic agent, stabilizer and crystal nucleating agent to 100 parts by weight of the thermoplastic amorphous resin mixture .
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 가소제는 디옥틸테레프탈레이트인 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the invention, the plasticizer is dioctyl terephthalate.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 난연제는 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the flame retardant is one or more selected from the group consisting of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 정전기방지제는 폴리아닐린 및 폴리아세틸렌으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the antistatic agent is at least one selected from the group consisting of polyaniline and polyacetylene.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 안정화제는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐) 및 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-하이드록시페닐)-프로피오네이트]로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the invention, the stabilizer is selected from the group consisting of tris (2,4-di-t-butylphenyl) and tetrakis [methylene-3- (3 ', 5'- -Hydroxyphenyl) -propionate]. ≪ / RTI >
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 결정핵제는 실리카, 탈크, 수산화알루미늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the nucleating agent is at least one selected from the group consisting of silica, talc and aluminum hydroxide.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물 100 중량부 대비 무기 이온광물 5 내지 20 중량부가 더 함유되는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the filament composition for 3D printer further comprises 5 to 20 parts by weight of an inorganic ion mineral to 100 parts by weight of the filament composition for 3D printer.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 무기 이온광물은 백운모, 견운모 및 일라이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 제1광물 100 중량부 및 제올라이트, 양기석 및 전기석으로 이루어진 그룹에서 선택된 둘로 이루어지는 제2광물 30 내지 40 중량부로 이루어지는 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the inorganic ionic mineral is selected from the group consisting of 100 parts by weight of a first mineral comprising at least one selected from the group consisting of muscovite, sericite and ilite, and a mixture of 100 parts by weight of zeolite, 2 minerals and 30 to 40 parts by weight.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 무기 이온광물은 입자크기가 300 내지 500 메시인 것으로 한다.According to an even more preferred feature of the present invention, the inorganic ionic mineral has a particle size of 300 to 500 meshes.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물 100 중량부 대비 항균제 1 내지 2 중량부가 더 함유되는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the filament composition for 3D printer further comprises 1 to 2 parts by weight of an antimicrobial agent relative to 100 parts by weight of the filament composition for 3D printer.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 항균제는 질량농도가 0.1 내지 1%인 질산은 수용액으로 이루어지는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the antimicrobial agent is made of an aqueous silver nitrate solution having a mass concentration of 0.1 to 1%.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물 100 중량부 대비 전자파 차폐제 1 내지 3 중량부가 더 함유되는 것으로 한다.According to a further preferred feature of the present invention, the filament composition for 3D printer further comprises 1 to 3 parts by weight of an electromagnetic shielding agent relative to 100 parts by weight of the filament composition for 3D printer.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 전자파 차폐제는 폴리아크릴로 니트릴계의 탄소 섬유 및 피치계 탄소섬유로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
According to a further preferred feature of the present invention, the electromagnetic shielding agent is made of at least one selected from the group consisting of polyacrylonitrile-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers.
본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 3D 프린터에 적용되면 우수한 가공성 및 기계적 물성을 나타내며, 정전기 방지, 원적외선 방사 및 항균 효과 등을 나타내는 인쇄물을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The filament composition for a 3D printer according to the present invention exhibits excellent workability and mechanical properties when applied to a 3D printer, and exhibits an excellent effect of providing a printed matter exhibiting antistatic, far-infrared radiation and antibacterial effects.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention and physical properties of the respective components will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited thereto, And this does not mean that the technical idea and scope of the present invention are limited.
본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 열가소성 비결정성 수지 혼합물 100 중량부 및 열가소성 결정성 수지 혼합물 10 내지 25 중량부로 이루어진다.
The filament composition for a 3D printer according to the present invention comprises 100 parts by weight of a thermoplastic amorphous resin mixture and 10 to 25 parts by weight of a thermoplastic crystalline resin mixture.
상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물은 범용 폴리스티렌 수지 100 중량부, 고충격 폴리스티렌 수지 60 내지 90 중량부 및 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체 25 내지 50 중량부로 이루어진다.The thermoplastic amorphous resin mixture comprises 100 parts by weight of a general-purpose polystyrene resin, 60 to 90 parts by weight of a high-impact polystyrene resin and 25 to 50 parts by weight of an acrylonitrile butadiene styrene copolymer.
폴리스티렌(Polystyrene, PS)은 열가소성 플라스틱으로, 취성이 있어 단독으로 사용되는 경우는 거의 없고 다른 중합체와 혼합해서 사용하는 경우가 많은데, 대표적인 예로 부타티엔 고무(butadiene rubber)를 섞어서 SBR, SBS, HIPS 등으로 사용하기도 한다.Polystyrene (PS) is a thermoplastic plastic that is brittle and rarely used alone. It is often used in combination with other polymers. Typical examples are butadiene rubber (SBR), SBS, HIPS .
또한, 폴리스티렌은 가격이 저렴하고 경도가 강한 플라스틱으로 폴리에틸렌 다음으로 일상생활에서 흔히 접할 수 있는 고분자인데, 폴리스티렌에는 순수 폴리스티렌과 순수 폴리스티렌의 단점을 일부 보완한 HIPS 폴리스티렌, 그리고 스티렌에 아크릴과 브티젠을 혼합하여 우수한 특성을 지니는 ABS 수지로 나뉜다.In addition, polystyrene is a low-cost and hard-hard plastic that is commonly found in everyday life after polyethylene. Polystyrene includes HIPS polystyrene, which partially compensates for the disadvantages of pure polystyrene and pure polystyrene, and acrylic and biotin in styrene. And ABS resin which has good properties by mixing.
순수 폴리스티렌은 ABS 수지에 비해 성형성이 좋지만 내구성이 떨어지고 하얗게 마모된다는 단점 때문에 주로 TV와 같은 대형 흑색 가전 장치에 쓰이며 휴대용 장치의 경우 리모컨이나 일반용 전자계산기, 덧붙여 요구르트 용기나 계량용 컵 등에도 많이 쓰인다.Pure polystyrene has good moldability compared to ABS resin, but it is mainly used for large black household appliances such as TV, because it has low durability and wears white. It is also widely used for remote control, general purpose electronic calculator, yogurt container and weighing cup .
따라서, 본 발명에서는 폴리스티렌 수지가 갖는 장점을 나타내면서도 단점을 보완하기 위해 범용 폴리스티렌 수지 100 중량부, 고충격 폴리스티렌 수지 60 내지 90 중량부 및 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체 25 내지 50 중량부를 혼합하여 열가소성 비결정성 혼합물을 제조하였다.
Therefore, in order to compensate for the disadvantages of the polystyrene resin, the present invention is characterized by mixing 100 parts by weight of a general-purpose polystyrene resin, 60 to 90 parts by weight of a high-impact polystyrene resin, and 25 to 50 parts by weight of an acrylonitrile butadiene- Amorphous mixture was prepared.
상기 열가소성 결정성 수지 혼합물은 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부 및 저밀도 폴리에틸렌 150 내지 250 중량부로 이루어지는데, 상기 고밀도 폴리에틸렌은 1 내지 50g/10분의 멜트 유속(190℃, 21.18N) 및 0.945 내지 0.965g/㎤의 밀도를 나타내는 에틸렌으로 이루어지거나, 상기 에틸렌 100 중량부에 프로필렌 및 1-부텐으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 모노머 1 내지 5.5 중량부를 공중합하여 제조될 수도 있다.Wherein the thermoplastic crystalline resin mixture comprises 100 parts by weight of high density polyethylene and 150 to 250 parts by weight of low density polyethylene having a melt flow rate (190 占 폚, 21.18 N) of from 1 to 50 g / 10 minutes and a melt flow rate of from 0.945 to 0.965 g / Or 1 to 5.5 parts by weight of a monomer comprising at least one selected from the group consisting of propylene and 1-butene in 100 parts by weight of ethylene.
폴리에틸렌(Polyethylene, PE)은 열가소성 플라스틱의 한 종류로 가볍고 유연하며 왁스와 같은 느낌이 나는 범용 플라스틱이다. 흔히 사용하는 비닐봉지부터 샴푸병, 어린이 장난감, 심지어는 방탄 조끼의 재료로도 사용되고 있다. 폴리에틸렌은 탄소와 수소로 이루어져 있으며 고분자중 가장 간단한 형태이다.Polyethylene (PE) is a type of thermoplastic, a general plastic that is light and flexible and feels like a wax. It is also used as a material for commonly used plastic bags, shampoo bottles, children's toys, and even bulletproof vests. Polyethylene consists of carbon and hydrogen, and it is the simplest type of polymer.
폴리에틸렌은 사슬에 연결되어있는 가지(branch)의 양에 따라 가지의 양이 많은 저밀도 폴리에틸렌(Low-density Polyethylene, LDPE)과 가지의 양이 적고 비교적 선형을 나타내는 고밀도 폴리에틸렌(High-Density Polyethylene, HDPE)으로 나눌 수 있다. 선형 폴리에틸렌(HDPE)이 비선형 폴리에틸렌(LDPE)보다 강하나, 비선형 폴리에틸렌이 더 싸고 성형하기가 용이하다. 시중에 판매되고 있는 폴리에틸렌의 분자량은 대개 200,000에서 500,000 사이다. 분자량이 더 큰 폴리 에틸렌은 특수한 용도로 사용된다. 특히 분자량이 3,000,000에서 6,000,000 사이인 폴리에틸렌은 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene, UHMWPE)이라 부르는데, UHMWPE는 대단히 강한 섬유 형태로 만들 수 있으며, Kevlar 대신에 방탄 조끼로 사용하기도 한다. 판상 형태로 압출하여 얼음 대신에 스케이팅 링크로 사용하기도 한다. 폴리에틸렌은 에틸렌 단량체를 중합하여 제조한다. 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 고온, 고압 하에서 자유 라디칼 중합으로 제조하지만, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 지글러-나타 중합이라고 부르는 좀 더 복잡한 공정으로 제조 한다. UHMWPE는 메탈로센 촉매중합으로 제조된다. 특징은 다음과 같다. 종류는 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), 중밀도 폴리에틸렌 (MDPE), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE), 총 4가지이다. 폴리에틸렌은 유백색의 반투명 연질의 수지로 결정성 플라스틱이지만 투명도는 좋지 않다.Polyethylene is a low-density polyethylene (LDPE) with a large amount of branches and a high-density polyethylene (HDPE) with a small amount of branches and a relatively linear shape depending on the amount of branches connected to the chain. . Linear polyethylene (HDPE) is stronger than nonlinear polyethylene (LDPE), but nonlinear polyethylene is cheaper and easier to mold. The molecular weight of polyethylene sold on the market is usually between 200,000 and 500,000. Polyethylene with higher molecular weight is used for special applications. Polyethylene with a molecular weight between 3,000,000 and 6,000,000 is called Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE). UHMWPE can be made into a very strong fiber form and used as a bulletproof vest instead of Kevlar. It can be extruded in plate form and used as a skating link instead of ice. Polyethylene is produced by polymerizing ethylene monomers. Low density polyethylene (LDPE) is produced by free radical polymerization under high temperature and high pressure, but high density polyethylene (HDPE) is produced by a more complex process called Ziegler-Natta polymerization. UHMWPE is prepared by metallocene catalytic polymerization. The characteristics are as follows. There are four types of low density polyethylene (LDPE), medium density polyethylene (MDPE), high density polyethylene (HDPE) and ultra high molecular weight polyethylene (UHMW-PE). Polyethylene is milky white translucent soft resin, crystalline plastic, but transparency is not good.
저밀도 폴리에틸렌의 비중은 0.925이하, 중밀도 폴리에틸렌의 비중은 0.926~ 0.94 정도이며 비중 0.941 이상은 고밀도 폴리에틸렌이다. 폴리에틸렌은 무게가 가벼우므로 물에 뜬다. 사출성형에는 고밀도 폴리에틸렌이 주로 사용되는데, 이는 충격에 강하며 잘 부서지지 않고, -40℃에서도 강도가 유지되는 특성 때문이다. 전기적 특성이 양호하며, 수분의 흡습도가 낮아 예비 건조를 필요로 하지 않는다.The specific gravity of the low density polyethylene is 0.925 or less, the specific gravity of the medium density polyethylene is about 0.926 to 0.94, and the specific gravity of 0.941 or more is high density polyethylene. Polyethylene is light in weight and floats in water. High-density polyethylene is mainly used for injection molding because it is resistant to impact and does not break well and maintains its strength even at -40 ° C. It has good electrical properties and low moisture absorption, so preliminary drying is not required.
그러나 스트레스 크래킹(stress cracking)을 일으키기 쉽고, 상온에서는 용제에 녹지 않는다. 산, 알칼리, 솔벤트, 알코올, 가솔린, 물에 강하다.However, it is prone to stress cracking and does not dissolve in solvents at room temperature. Acid, alkali, solvent, alcohol, gasoline, water resistant.
가연성이며 파라핀과 같은 냄새와 함께 밝은 빛을 내며 타고, 불꽃의 중심에서는 파란색이 난다. 내수성, 내약품성, 무미, 무독, 무취이다. 접착성, 인쇄성이 좋지 않다. 표면처리를 행하면서 인쇄한다. 열 용착 초음파 용접 등으로 접착한다. 착색이 용이하나 Pearl 효과는 PS에 비해 떨어진다. 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌을 임의의 비율로 혼합하여 성형이 가능하다. 내충격성, 내후성등 장점이 많은 반면 내열성이 매우 나쁘다는 단점이 있고, 극성이 없으므로 접착성도 매우 나쁘다. It is flammable, burns brightly with paraffin-like odor, and blue at the center of the flame. Water resistance, chemical resistance, tasteless, nontoxic, and odorless. Adhesiveness and printability are poor. And printing is performed while performing the surface treatment. Heat welding ultrasonic welding or the like. Coloring is easy, but Pearl effect is lower than PS. The high-density polyethylene and the low-density polyethylene can be mixed at an arbitrary ratio and molded. Impact resistance, and weather resistance, while the heat resistance is very bad, and there is no polarity, so the adhesion is also very bad.
상기 폴리에틸렌의 접착성 문제를 감안하고 복합 수지 조성물의 3D 프린터용 필라멘트와 사용 분체에 적합한 폴레에티렌 혼합 수지 조성을 위한 경험치는 다음과 같다. 상기 폴리에틸렌 고분자 기재의 고밀도 폴리에틸렌 수지는 1 내지 50g/10분의 멜트 유속(190℃, 21.18N) 및 0.945 내지 0.965g/㎤의 밀도를 갖는다. Considering the problem of adhesion of the polyethylene, the experience value for the composition of the poly (ethylene terephthalate) mixed resin suitable for the filament for the 3D printer of the composite resin composition and the powder used is as follows. The high-density polyethylene resin based on the polyethylene polymer has a melt flow rate (190 占 폚, 21.18 N) of 1 to 50 g / 10 min and a density of 0.945 to 0.965 g / cm3.
또한, 상기 저밀도 폴리에틸렌 수지는 바람직하게는 5 내지 70g/10분의 멜트 유속(190℃,21.18N) 및 0.915 내지 0.930g/㎤의 밀도를 나타낸다.
The low-density polyethylene resin preferably exhibits a melt flow rate (190 占 폚, 21.18N) of from 5 to 70 g / 10 min and a density of from 0.915 to 0.930 g / cm3.
또한, 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물 100 중량부 대비 가소제, 난연제, 정전기방지제, 안정화제 및 결정핵제로 이루어진 첨가제 1 내지 25 중량부가 더 함유될 수도 있다.The filament composition for a 3D printer may further contain 1 to 25 parts by weight of an additive composed of a plasticizer, a flame retardant, an antistatic agent, a stabilizer, and a crystal nucleating agent to 100 parts by weight of the thermoplastic amorphous resin mixture.
상기 첨가제는 가소제 100 중량부, 정전기방지제 65 내지 85 중량부, 난연제 55 내지 75 중량부, 안정화제 15 내지 25 중량부 및 결정핵제 35 내지 45 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.The additive preferably comprises 100 parts by weight of a plasticizer, 65 to 85 parts by weight of an antistatic agent, 55 to 75 parts by weight of a flame retardant, 15 to 25 parts by weight of a stabilizer, and 35 to 45 parts by weight of a nucleating agent.
상기 가소제는 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물과 상기 열가소성 결정성 수지 혼합물의 가공성을 향상시키는 역할을 하며, 비 프탈레이트계열 가소제로 제조되는 것이 바람직한데, 그 예로써, 디메틸프탈레이트, 디에틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디헥실프탈레이트, 2-에틸헥실프탈레이트, 디이소옥틸프탈레이트, 디카프릴프탈레이트, 디시크로헥실프탈레이트, 부틸벤질프탈레이트 및 부틸옥틸프탈레이트 등의 부탈산에스테르계 가소제, 트리크레실포 스페이트, 트리페닐포스페이트 및 크레실디페닐포스페이트 등의 인산에스테르계 가소제, 디-2-에틸헥실아디페이트, 디이소데실아디페이트, 디-n-옥틸아디페이트 및 디데실아디페이트 등의 아디핀산에스테르계 가소제, 디부틸세바케이트, 디-2-에틸헥실헤바케이트, 디이소옥틸세바케이트 및 부틸벤질세바케이트 등의 세바틴산에스테르계 가소제, 디-2-에틸헥실아제리이트, 디헥실아제레이트 및 디이소옥틸아제리이트 등의 아제라인산에스테르계 가소제, 트리에틸시트르산, 트리에틸아세틸시트르산, 트리부틸시트르산 및 트리부틸아세틸시트르산 등의 시트르산에스테르계 가소제, 메틸프타릴에틸글리콜레이트, 에틸프타릴에틸글리코레이트 및 부틸프타릴부틸글리코레이트 등의 글리콜레이트계 가소제, 트리부틸트리메틸레이트, 트리-n-헥실트리메틸레이트, 트리-2-에틸헥실트리메틸레이트 및 트리-n-옥틸트리메틸레이트 등의 트리메틸레이트계 가소제, 디-2-에틸헥실이소프탈레이트 및 디-2-에틸헥실테레프탈레이트 등의 프탈산 이성질체 에스테르계 가소제, 메틸아세틸리시놀레이트 및 부틸아세틸리시놀레이트 등의 리시리놀산에스테르계 가소제, 폴리프로필렌아디피트, 폴리프로필렌세바게이트 및 이들의 변형폴리에스테르 등의 폴리에스테르계 가소제, 에폭시화 대두유, 에폭시부틸스테아레이트, 에폭시(2-에틸헥실)스테아레이트, 에폭시와아미인유 및 2-에틸헥실에폭시토레이트 등의 에폭시계 가소제 등이 사용가능하며, 가소제의 유해성 문제가 여러 가지로 제기되고 있고, 상용화된 친환경 가소제를 사용하여 공정을 간편하게 할 필요가 있다. Non-Phthalate계 가소제 중에서는 친환경 가소제인 DOTP(Dioctyl terephthalate, 디옥틸테레프탈레이트)를 사용하는 것이 가장 바람직하다.The plasticizer serves to improve the processability of the thermoplastic amorphous resin mixture and the thermoplastic crystalline resin mixture and is preferably made of a nonphthalate type plasticizer. Examples thereof include dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate , Dicyclohexyl phthalate, dihexyl phthalate, 2-ethylhexyl phthalate, diisooctyl phthalate, dicapryl phthalate, dicyclohexyl phthalate, butyl benzyl phthalate and butyl octyl phthalate, Dicyclohexyl adipate, di-n-octyl adipate and didecyl adipate; dicarboxylic acid ester plasticizers such as dibutyl sebacate , Di-2-ethylhexyl sebacate, diisooctyl sebacate and Sebacate ester plasticizers such as butyl benzyl sebacate, azela phosphate ester plasticizers such as di-2-ethylhexyl azelate, dihexyl azelate and diisooctyl azelate, triethyl citric acid, triethyl acetyl citric acid, tri Citric acid ester plasticizers such as butyl citric acid and tributyl acetyl citric acid, glycolate plasticizers such as methyl phthalyl ethyl glycolate, ethyl phthalyl ethyl glycolate and butyl phthalyl butyl glycolate, tributyl trimethyl citrate, tri- Trimethylate plasticizers such as hexyl trimethylate, tri-2-ethylhexyl trimethylate and tri-n-octyl trimethylate, phthalic acid isomer esters such as di-2-ethylhexyl isophthalate and di- A plasticizer, methyl acetyl ricinolate, and butyl acetyl ricinoleate. (2-ethylhexyl) stearate, epoxy and amylin, and 2-ethylhexyl methacrylate, as well as epoxy plasticizers such as polyvinyl chloride, polyvinyl chloride, -Ethylhexyl epoxytrate and the like can be used, and there are many problems of harmfulness of the plasticizer, and it is necessary to simplify the process by using commercially available environmentally friendly plasticizer. Among non-phthalate plasticizers, it is most preferable to use DOTP (Dioctyl terephthalate, dioctyl terephthalate), which is an environmentally friendly plasticizer.
DOTP는 현재까지 발표된 각종 독성시험 자료에서 발암성을 비롯한 인체 독성 등의 영향이 없는 것으로 확인되고 있다. 상용화된 가소제 중 그 효과가 우수한 DOP에 유사한 효과를 보이고, 또한 끓는점과 어는점, 밀도 등이 DOP(Dioctyl Phthalate)와 비슷한 수준이기 때문에 내휘발성과 전기절연 측면에서 우수하다는 장점을 보이고 있다. DOTP의 경우 DOP, DINP 등 프탈레이트계열 가소제와 비교해 가공성과 물성에서 80 내지 90% 수준을 보이며, 유아용 완구를 포함한 연질 PVC제품 등에 사용된다.DOTP has been confirmed to have no effects on carcinogenicity and human toxicity in various toxicity test data published so far. DOP (Dioctyl Phthalate), which is similar to DOP (Dioctyl Phthalate), is superior in terms of volatility and electrical insulation because it has boiling point, freezing point and density. DOTP is 80 ~ 90% in terms of processability and physical properties compared with phthalate plasticizers such as DOP and DINP. It is used for soft PVC products including toys for toys.
상기 정전기방지제는 폴리아닐린 및 폴리아세틸렌으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물과 상기 열가소성 결정성 수지 혼합물로 이루어진 재료로 3D 프린팅을 실시할 때, 정전기의 발생을 억제하여 제품에 불량이 발생하는 것을 줄여주는 역할을 한다.The antistatic agent is composed of at least one member selected from the group consisting of polyaniline and polyacetylene. When 3D printing is performed using a material composed of the thermoplastic amorphous resin mixture and the thermoplastic crystalline resin mixture, Thereby reducing the occurrence of defects.
상기와 같이 열가소성 비결정성 수지 혼합물과 열가소성 결정성 수지 혼합물로 이루어진 재료에 사용되는 정전기방지제로는 극성 폴리머가 가장 편리하고 바람직하며, 극성을 포함하는 고분자 폴리머는 최근 저가 양산이 가능한 폴리아닐린(Polyaniline, PANI) 또는 폴리아세틸렌(Poly Acetylene) 등이 있다. 폴리아닐린(Polyaniline, PANI)은 한국에서 물과 기름을 함께 섞어 합성하는 제조방법을 이용해 새로운 '폴리아닐린'의 전도성 고분자를 개발하였으며, 이렇게 만들어진 폴리아닐린은 폴리아세틸렌보다 월등히 높은 전기전도도를 보였다. 폴리아세틸렌은 파이-공액 고분자(π-conjugated polymers)인데, 이러한 고분자는 전자를 이동시키는 원인을 제공해 주는데, 이를 바로 도핑(Dopping)이라 한다. 도핑이란 전자를 하나 더 갖고 있거나 덜 갖고 있는 다른 물질을 불순물로 첨가해 주는 것이다. 따라서 고분자에 요오드와 같은 물질로 도핑을 하게 되면 요오드가 느슨한 결합의 전자를 하나 뺏어가 고분자는 전자가 모자라게 되고(솔리톤, positive soliton상태) 이로써 전자가 이동하게 된다.(호핑, Hopping). 이에 반해 폴리아닐린은 폴리아세틸렌보다 다루기 쉽고 양산이 가능하며 전도성 고분자로는 최초로 온도가 낮아짐에 따라 전기저항도 낮아지는 금속의 특성을 보이기도 한다.As the antistatic agent used for the material composed of the thermoplastic amorphous resin mixture and the thermoplastic crystalline resin mixture as described above, the polar polymer is the most convenient and preferable, and the polymer polymer containing the polarity is a polyaniline (PANI ) Or polyacetylene (polyacetylene). Polyaniline (PANI) has developed a conductive polymer of new 'polyaniline' using a method of mixing water and oil together in Korea. The resulting polyaniline has much higher electrical conductivity than polyacetylene. Polyacetylenes are pi-conjugated polymers. These polymers provide the source of electrons, which is called doping. Doping is the addition of one or more other electrons as impurities. Therefore, when a polymer is doped with a substance such as iodine, iodine takes one of the loose bonds, the polymer becomes less electrons (soliton, positive soliton state), and the electrons move accordingly (hopping). Polyaniline, on the other hand, is easier to handle and mass-producible than polyacetylene, and as a conductive polymer, it exhibits a characteristic of lowering electrical resistance as temperature is lowered for the first time.
상기 난연제는 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물과 열가소성 결정성 수지 혼합물로 이루어진 재료에 난연성을 부여하여, 3D프린팅 과정이나 프린팅되어 제품화된 후에도 우수한 난연성능을 나타낼 수 있도록 하는 역할을 한다.The flame retardant imparts flame retardancy to the material composed of the thermoplastic amorphous resin mixture and the thermoplastic crystalline resin mixture, and plays a role of exhibiting excellent flame retardancy after the 3D printing process or printing.
이때, 상기 난연제는 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 상기와 같은 열가소성 수지의 난연제로는 비할로겐계 난연제 외에, 공지의 인산에스테르계 난연제를 배합하고, 비할로겐계 난연제와 병용해도 무관하다. 비할로겐계 난연제로서는 적린, 수산화알루미늄 등의 무기계 난연제를 들 수 있다. 난연효과가 뛰어난 할로겐 난연제는 화학적구조를 변화시키고 라디칼 연쇄반응을 중지시키기 때문에, 연소싸이클이 깨져서 불이 쉽게 소화되도록 한다.At this time, the flame retardant is composed of at least one selected from the group consisting of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide. As the flame retardant of the thermoplastic resin as described above, a known phosphate ester flame retardant may be blended in addition to the non-halogen flame retardant, . Examples of the non-halogen flame retardant include inorganic flame retardants such as aluminum hydroxide and the like. Halogen flame retardants with excellent flame retardant effect change the chemical structure and stop the radical chain reaction, so that the combustion cycle is broken and the fire is easily digested.
상기 안정화제는 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물과 열가소성 결정성 수지 혼합물로 이루어진 재료에 산화를 방지하고 안정화시키는 역할을 하며, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐) 및 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-하이드록시페닐)-프로피오네이트]로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어진다.The stabilizer serves to prevent and stabilize oxidation of a material composed of the thermoplastic amorphous resin mixture and the thermoplastic crystalline resin mixture. The stabilizer acts to prevent and stabilize oxidation of tris (2,4-di-t-butylphenyl) and tetrakis [methylene- - (3 ', 5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl) -propionate].
상기 안정화제로는 1차 산화방지제 또는 2차 산화방지제 등이 사용될 수 있는데, 1차 산화 방지제(Antioxidant)는 고분자 대신 라디칼을 만들어 고분자를 안정화 시키는 것이며, 2차 산화 방지제는 이미 산화된 고분자의 산소원자를 제거하여 고분자를 안정화 시키는 것으로, 안정화제로 사용되는 산화방지제는 무독성이며 가격이 저렴하고 고분자의 가공성과 물성에 악영향을 끼치지 않는 제품을 사용해야 하기 때문에, 이러한 요구에 따라 1차 산화방지제보다는 상기에 나열한 2차 산화방지제를 안정화제로 사용하는 것이 바람직하다.As the stabilizer, a primary antioxidant or a secondary antioxidant may be used. A primary antioxidant is to stabilize a polymer by making a radical instead of a polymer, and a secondary antioxidant is an oxygen atom The antioxidant used as a stabilizer is required to use a product which is non-toxic, low in cost, and does not adversely affect the processability and physical properties of the polymer. Therefore, The secondary antioxidants listed are preferably used as stabilizers.
상기 결정핵제는 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물과 열가소성 결정성 수지 혼합물로 이루어진 재료에 경화시간을 단축시키는 역할을 하는데, 실리카, 탈크, 수산화알루미늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.The nucleating agent serves to shorten the curing time of the material composed of the thermoplastic amorphous resin mixture and the thermoplastic crystalline resin mixture, and is preferably composed of at least one selected from the group consisting of silica, talc, and aluminum hydroxide.
상기 열가소성 결정성 수지 혼합물과 같은 결정성 수지는 녹아있는 상태(용융상태)에서 성형을 한 후 냉각을 거쳐 딱딱한 고체 상태로 굳어지는데, 흐물흐물하게 녹아있던 고분자 수지가 냉각이 되면서 결정화가 일어나는데 이 속도가 아주 빠르거나 결정이 작아지면 투명해진다. 결정핵제는 고분자의 결정화 속도를 촉진시키고 결정의 크기를 작게 만들어서 투명성을 향상시키고 기계적 물성을 향상시키기 위한 첨가제인데, 일반적으로 투명성이 필요한 포장용 필름이나 얇은 용기에 사용된다. 무기물 첨가제로는 탈크(Talc), 실리카(Silica), 카올린(Kaolin)등이 있으며 유기물 화합물은 카르복실산염(Mono or Polymer carboxilic acid salt), 안료(Pigment)등이 있고, 폴리머로는 에틸렌 아크릴릭 에스테르 코폴리머(Ethylene Acrylic ester copolymer)등이 있다. 유기 핵제로 적용 가능한 화합물은 유기인계 화합물 및 그 금속염, 지방산 및 지방산 금속염, 알데하이드 화합물과 Polyvinylcycloalkane, Poly(3-methyl-1-butene), Polyalkenylsilane 등 고융점 고분자계, 벤질리덴 솔비톨계, 로진계 핵제 등이 있으나 미국 일본 등에는 솔비톨계가 많이 사용되며, 그 종류로는 1,3:2,4-디벤질리덴 솔비톨, 1,3:2,4-비스(p-메틸벤질리덴) 솔비톨, 1,3-p-클로로벤질리덴-2,4-p-메틸벤질리덴 솔비톨, 1,3:2,4-비스(p-에틸벤질리덴) 솔비톨 등이 있다.The crystalline resin, such as the thermoplastic crystalline resin mixture, is molded in a molten state (molten state), and then cooled to solidify into a solid state. When the polymer resin that has been melted and dissolved melts and crystallizes, Is very fast or becomes crystal clear. Crystalline nucleating agents are used to improve transparency and mechanical properties by promoting the crystallization rate of polymers and reducing the size of crystals. They are generally used for packaging films or thin containers requiring transparency. Examples of inorganic additives include talc, silica, and kaolin. Organic compounds include mono or polymer carboxilic acid salt and pigment. Examples of the polymer include ethylene acrylic ester Copolymer (Ethylene Acrylic ester copolymer). Examples of organic nucleating agents include organic phosphorus compounds and metal salts thereof, fatty acids and fatty acid metal salts, aldehyde compounds and high melting point polymers such as polyvinylcycloalkane, poly (3-methyl-1-butene), and polyalkenylsilane, benzylidene sorbitol, And sorbitol-based ones are widely used in the United States, Japan and the like. Examples thereof include 1,3: 2,4-dibenzylidene sorbitol, 1,3: 2,4-bis (p-methylbenzylidene) sorbitol, 3-p-chlorobenzylidene-2,4-p-methylbenzylidene sorbitol, and 1,3: 2,4-bis (p-ethylbenzylidene) sorbitol.
탈크는 마그네슘 수화 판상 광물이다. 활석은 변성 과정에서 발달하는 광물이며 마그네슘이 관여하는 모암이 변성 받으면서 만들어진다. 탈크 제품은 사용목적에 맞는 물리적 혹은 기능적 특성을 가진 다양한 등급으로 판매되고 있다. 유기공업, 제지산업에서 사용되며, 의약품, 화장품, 살충제 등의 부형제, 충진제, 희석제, 활마용, 보온재, 내화재 등으로도 사용된다. 주산지는 북아메리카, 중국 동북부, 프랑스, 이탈리아, 노르웨이 등지이다. 순수한 광물로서의 탈크는 SiO2(63.5%), MgO(31.7%), H2O(4.8%)로 구성되어 있으며, 광물성 탈크는 일반적으로 편평한 판상의 구조를 가지나 asbestiform fibres로서도 존재한다. 탈크에서 석면이 검출되는 주 발생원인은 탈크의 채광 과정상의 문제로서 광석의 중심부는 사문암, 탈크 카보네이트, 스테아타이트로 구성되어 있는데, 탈크 채광 시 사문암이 혼재되었을 경우 탈크에서 석면이 검출되는 주 원인으로 작용한다. 따라서 탈크의 이러한 채굴 및 사용상의 문제점에 따라 탈크보다는 실리카가 보다 바람직한 핵제라고 볼 수 있겠다.Talc is a magnesium hydrate mineral. Talc is a mineral that develops during the process of degeneration and is made by denaturation of the parental rocks involved in magnesium. Talc products are sold in a variety of grades with physical or functional characteristics to suit their intended use. It is used in the organic and paper industries. It is also used as excipients such as medicines, cosmetics, insecticides, fillers, diluents, active agents, thermal insulation materials and refractories. Its main destinations are North America, Northeast China, France, Italy and Norway. Talc as a pure mineral consists of SiO 2 (63.5%), MgO (31.7%) and H 2 O (4.8%), and mineral talc generally has a flat plate-like structure but also exists as asbestiform fibers. The main cause of asbestos in the talc is the mining process of talc. The center of the ore is composed of serpentinite, talc carbonate and stearate. When talc is mixed with talc, the main cause of asbestos is detected in talc . Therefore, silica may be a more preferable nucleating agent than talc due to the problems of such extraction and use of talc.
실리카(이산화규소(二酸化硅素), Slica)는 규소의 산화물로, 화학식은 SiO2이다. 모래나 석영 등에서 발견되며, 규조류의 세포벽에도 분포한다. 지각 질량의 59%, 암석의 95% 이상을 이루는 주요구성성분으로, 석영(가장 풍부한 형태)·트리다이마이트·크리스토발라이트의 3가지의 주요결정형태를 갖고 있다. 그 밖의 변종으로는 코에사이트·키아타이트·리카텔리어라이트 등이 있다. 실리카 모래는 건물을 지을 때와 도로포장을 할 때 자갈, 포틀랜드 시멘트, 콘크리트, 모르타르와 같은 형태로 사용한다. 실리카는 연삭유리와 연마유리, 회전 숫돌과 연마석, 주조틀로도 사용하고, 유리·세라믹스·탄화규소·페로규소·규소를 제조하는데 쓰이며 내화물, 보석의 원석 등으로도 사용한다.
Silica (silicon dioxide (二酸化硅素), Slica) is an oxide of silicon, it has the formula SiO 2. It is found in sand and quartz, and is distributed in the cell walls of diatoms. 59% of the crustal mass and 95% of the rocks. It has three main crystal forms: quartz (the most abundant form), tridymite, and cristobalite. Other variants include Coesite, Kiatite, Ricardialite and others. Silica sand is used in the form of gravel, Portland cement, concrete, mortar when building buildings and road pavement. Silica is also used as grinding glass, grinding glass, rotating grindstone, grinding stone, casting mold, glass, ceramics, silicon carbide, ferro silicon and silicon. It is also used as refractory and gemstones.
또한, 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물 100 중량부 대비 무기 이온광물 5 내지 20 중량부가 더 함유될 수도 있는데, 상기 무기 이온광물은 백운모, 견운모 및 일라이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 제1광물 100 중량부 및 제올라이트, 양기석 및 전기석으로 이루어진 그룹에서 선택된 둘로 이루어지는 제2광물 30 내지 40 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the filament composition for a 3D printer may further contain 5 to 20 parts by weight of an inorganic ion mineral to 100 parts by weight of the thermoplastic amorphous resin mixture. The inorganic ion mineral may be one selected from the group consisting of muscovite, 100 parts by weight of the first mineral and 30 to 40 parts by weight of the second mineral selected from the group consisting of zeolite, amphibole and tourmaline.
상기와 같은 성분으로 이루어진 무기 이온광물은 원적외선을 방출하는 역할을 하는데, 원적외선은 적외선 영역을 파장에 따라 세분화 했을 때 가시광선에서 가장 먼, 즉 파장이 가장 길고 진동수는 가장 낮은 범위에 해당하는 전자기파를 말하며, 파장을 기준으로 15 마이크로미터에서 1 밀리미터 사이(주파수로는 20 테라헤르츠에서 300 기가헤르츠 사이)를 통상 원적외선으로 구분하지만 천문학에서는 25 마이크로미터부터 350 마이크로미터 사이를 원적외선으로 보기도 한다.Inorganic ionic minerals composed of the above components emit far-infrared rays. Far infrared rays have the longest wavelength, that is, the longest wavelength and the lowest frequency, of electromagnetic waves when the infrared region is subdivided according to wavelength. The distances between 15 and 1 millimeter (frequencies between 20 and 300 gigahertz) are usually divided into far infrared rays, but in astronomy, far infrared rays can be seen between 25 and 350 micrometers.
전자파의 일종인 원적외선은 인체에 흡수될 때 일반 열보다 80배나 깊은 피부심층(4-5cm)까지 깊이 도달하여 1분에 약 2000번씩 미세한 진동으로 공진시켜 세포의 활동을 왕성하게 한다고 알려져 있다. 이 때, 음이온이란 사전적 개념으로 마이너스 전하를 띠는 원자 또는 원자단을 말한다. 독일의 의학자 에르테게 박사의 연구 결과에 따르면 음이온이 풍부한 지역의 평균 수명은 85세, 음이온이 부족한 지역의 평균수명은 50세로 음이온의 농도에 따라 평균 수명에 큰 차이가 난다고 한다. 건강한 삶을 유지하기 위해서는 1 입방센티미터 당 400 ~ 1000개의 음이온이 존재해야 한다고 한다. 음이온의 효능으로 공기정화, 항산화 작용, 자율신경계 이완, 신진대사 촉진 등의 효능이 있다고 하지만 정확한 의학적 근거는 밝혀지지 않은 관계로 본 특허에서 무기이온 광물혼합물의 효능은 원적외석의 효능에 더 초점을 맞추도록 한다.It is known that the far infrared ray, which is a type of electromagnetic wave, is deeply absorbed into the human body and reaches the depth of skin (4-5 cm) which is 80 times as deep as the normal heat, resonating with minute vibration about 2000 times per minute. In this case, anion refers to an atom or an atomic group that has a negative charge in a dictionary concept. According to a study by Dr. Ertege, a German medical scientist, the average life span of anion - rich areas is 85 years and the mean life span of anion - poor areas is 50 years. To maintain a healthy life, there should be 400 to 1000 negative ions per cubic centimeter. Although the efficacy of the anion has the effect of air purification, antioxidation, relaxation of the autonomic nervous system, and promotion of metabolism, the exact medical basis is unknown, so the efficacy of the inorganic ion mineral mixture in this patent focuses more on the efficacy of the raw outer Let's fit it.
원적외선 방사하는 물질인 백운모(白雲母, Muscovite)는 알루미늄과 칼륨의 층상 규산염 광물로, 철의 함량이 적어 좋은 전기절연체와 열절연체를 만들 수 있기 때문에 경제적으로 중요한 광물이다. 백운모는 변성암에서 전형적으로 발견되는데, 결정이나 판상(板狀) 형태로 산출된다. 또한 화강암이나 세립질 퇴적암에서도 나타나며, 일부 규산질암에서도 나타난다. 이 때, 세립질 백운모는 견운모(絹雲母) 또는 백색운모라고도 한다. 견운모(絹雲母, Sericite)는 규산염 광물인 백운모(白雲母)와 파라고나이트의 세립질(細粒質)의 변종이다. 요업분야의 여러 방면에서 상용되고도 있는데, 그 주요한 이유는 점토상으로 산출이 되며 가소성이 크고 건조강도나 생강도가 크다는 점, 용융해서 생성되는 유리상의 점성이 커서 제품화 되었을 때 하중연화온도(softening temperature under load)가 높다는 점에 있다. 점토와 같은 미립자만을 골라서 방직방면에 이용하기도 하고, 그 윤활성을 이용하여 기계부품의 마모방지제로도 쓴다. 또 입자가 미세하고 색이 순백색인 것은 화장품이나 약품의 증량제로도 쓰이고 고무의 충전제, 연마분, 윤활제, 도료의 혼합제 등 다양하게 이용이 가능하다. Muscovite is a layered silicate mineral of aluminum and potassium. It is an economically important mineral because it can make electrical insulators and thermal insulators with low iron content. Muscovites are typically found in metamorphic rocks, and are produced in crystals or plate form. It also occurs in granitic and fine-grained sedimentary rocks, and is also present in some siliceous cancers. At this time, fine-grained muscovite is also called sericite or white mica. Sericite is a variant of silicate minerals, white mica and paragenite. It is widely used in various fields of ceramics industry. Its main reason is that it is produced in clay phase and has high plasticity, high dry strength and high ginger strength, and high viscosity of glassy phase produced by melting, so that softening temperature under load. We use only fine particles such as clay for weaving, and we use it as an abrasion preventing agent for machine parts by using its lubricity. In addition, fine particles and pure whiteness can also be used as an extender for cosmetics and medicines, and can be used in various forms such as rubber filler, abrasive powder, lubricant, and paint.
또한, 상기 일라이트(Illite)는 경도 1 내지 2, 비중 2.6 내지 2.9의 미립질 광물로서 보통 2 내지 4㎛ 이하의 크기를 갖는다. 일반적인 백운모와 흡사한 판상구조를 갖는 점토광물로 화학조성은 백운모에 비해 칼륨, 알루미늄이 적으나, 규소, 물은 약간 더 많은 편이다. 구조는 백운모와 비슷하지만 결정도는 백운모에 비해 약간 낮은 편이고 층간의 칼륨이온의 결합력도 더 약한 것이 특징이다. 그런데 온도가 증가하고, 칼륨의 공급이 잘되는 환경에서 일라이트가 오랫동안 반응하면 점차 백운모로 변해가고, 반대로 백운모가 풍화되든지 변질되면 칼륨이 빠져나가게 되면서 일라이트가 형성된다. 백운모와 일라이트를 금방 정확하게 구분해 경계를 긋는 것은 어려우나 점토질의 미립질 물질로서 층의 전하값(또는 단위포당 칼륨함량)이 0.9 이하이고 결정도가 다소 낮은 광물을 일라이트라고 해도 틀린 것은 아니다. The Illite is a fine particulate mineral having a hardness of 1 to 2 and a specific gravity of 2.6 to 2.9, and usually has a size of 2 to 4 μm or less. It is a clay mineral with a plate - like structure similar to general muscovite. Its chemical composition is less potassium and aluminum compared to muscovite, but silicon and water are slightly larger. The structure is similar to muscovite but the crystallinity is slightly lower than that of muscovite and the binding force of potassium ions between layers is weaker. However, in the environment where the temperature is increased and potassium is supplied well, when the ailite reacts for a long time, it gradually changes to muscovite. On the contrary, when the muscovite is weathered or altered, potassium is released and an illite is formed. It is difficult to accurately distinguish between muscovite and ilite, and it is not wrong to say that mineral is a clay-like fine particulate matter and its charge (or potassium content per unit) is 0.9 or less and its crystallinity is rather low.
맥반석은 화성암류중 석영반암에 속하는 암석이다. 허준의 동의보감과 중국의 본초강목에 보면 약석(藥石)이라고 명명되어 있다. 맥반석은 그 성질이 달고 따뜻하며 독성이 없어 등창, 종기 등 각종 피부질환에 소염제로 사용했다는 기록이 있다. 무수규산과 산화알루미늄이 주성분이며, 인체 및 살아있는 세포에 꼭 필요한 산화제2철이 함유된 것이 특징이다. 45여종의 미네랄 구성으로 생체의 발육과 생리기능을 조절하여 세포의 활력을 유지하고, 1㎤당 3 내지 15만 여 개의 많은 공극(다공질)으로 되어 이것으로 강력한 흡착작용, 미네랄 용출, 이온교환작용, 원적외선을 방사, 신선도 유지기능을 한다. 외관은 황백, 연한 황갈색 또는 담채색의 돌 속에 붉은 반점 및 하얀 반점이 총총히 박혀있어 그 모양이 마치 "보리밥알"같이 보인다하여 맥반석으로 불리고 있다.Quartzite is a rock belonging to quartz porphyry among igneous rocks. Huhjun's Donguibogam and China's main river gangmyeon is called 石 石 ((药 石). There is a record that it is used as an anti-inflammatory agent for various skin diseases such as larynx, boils and the like because it is warm and has no toxicity. It is mainly composed of anhydrous silicic acid and aluminum oxide, and is characterized by containing ferric oxide necessary for human and living cells. It has 45 kinds of minerals to regulate the development and physiological function of the living body to maintain the vitality of the cells and to have 3,000 to 150,000 lots of pores per 1 cm 3, , It emits far infrared rays and maintains freshness. Its appearance is reddish and white spots in yellowish white, light tan or lightly colored stone, and its shape looks like a "barley rice".
상기 제올라이트(Zeolite)는 알루미늄 산화물과 규산 산화물의 결합으로 생겨난 음이온이 알칼리 금속 및 알카리 토금속과 결합되어 있는 광물을 총칭하는 말이다. 즉 결정질 알루미늄 규산염 광물을 의미한다. 제올라이트는 천연광물의 일종으로 특이한 흡착특성과 이온 교환능 때문에 촉매, 흡착제, 세제의 첨가제, 사료의 첨가제, 토질 개량제 등으로 많이 사용되고 있으며, 천연과 합성으로 총 200여종이 존재하고 있음이 알려져 있다. 제올라이트에는 열전도도가 낮은 공기가 채워진 세공이 많아 단열효과가 우수하고, 습할 때는 수분을 흡수하고 건조하면 수분을 방출하는 습도 조절 기능이 있다. 이러한 특성을 이용하여 원석이 건축용 벽돌로도 사용된다. 탈취 기능이 좋은 분말은 부직포에 코팅하여 초배지로 사용하고, 기능성 페인트의 첨가제로도 많이 사용한다.The zeolite is a term generally referred to as a mineral in which an anion generated by the bonding of aluminum oxide and silicate oxide is combined with an alkali metal and an alkaline earth metal. That is, crystalline aluminum silicate minerals. Zeolite is a kind of natural minerals. It is widely used as catalyst, adsorbent, detergent additive, feed additive, soil improving agent and so on because of its unique adsorption property and ion exchange ability. It is known that there are about 200 species in nature and synthesis. The zeolite has excellent heat insulation effect because it has many air-filled pores with low thermal conductivity, and it has a humidity control function that absorbs moisture when wet and releases moisture when dried. Using these characteristics, gemstones are also used as building bricks. Good deodorization powders are coated on non-woven fabric and used as a pasteboard, and also used as an additive for functional paints.
상기 양기석(陽起石, Actinolitum)은 규산염광물 투각섬석 또는 그 이종 투섬석석면이다. 불규칙한 기둥 모양 혹은 덩어리로 크기가 고르지 않다. 바깥면은 회백색, 어두운 회색~연한 녹색이고 연한 황갈색의 무늬 또는 꽃무늬가 있으며 광택이 있다. 질은 무겁고 부서지기 쉬우며, 자른 면은 고르지 않고 세로로 쪼개면 실과 같은 모양을 나타낸다. The amphibole (Actinolitum) is a silicate mineral bianchi or its heterotrophic asbestos. It is irregular columnar or lumpy and uneven in size. Outer surface is grayish white, dark gray to light green, light yellowish brown pattern or floral pattern and glossy. The vagina is heavy and brittle, and the cut side is uneven, and when cut vertically, it looks like a thread.
상기 전기석(電氣石, Tourmaline. 토르마린)은 6각 주상형의 결정을 갖는 붕규산염으로 육방정계에 속하는 천연광물이다. 토르마린 결정자체가 전기를 발생하는 특성을 지녀 전기석이라는 별칭을 갖고 있다. 토르마린에 약 100도의 열을 가하면 먼지를 끌어 들이는 초전기성(Pyroelectricity)을 띤다. 쿼츠보다 낮지만 압력을 가하면 생기는 압전기성 (Piezoelectricity)도 띤다. 또한 항산화 작용과 0.06A의 작은 전류가 흘러 발생하는 음이온과 원적외선 상승효과에 따라 인체에 다양한 효과를 줄 수 있을 것이라 기대되는 광물이다.The tourmaline (tourmaline, tourmaline) is a borosilicate having hexagonal columnar crystals and is a natural mineral belonging to the hexagonal system. The tourmaline crystal itself has the characteristic of generating electricity and has a nickname called tourmaline. When we apply about 100 degrees of heat to tourmaline, we get pyroelectricity to attract dust. It is lower than quartz, but it also has piezoelectricity caused by pressure. It is anticipated to have various effects on the human body due to the antioxidant effect and the effect of anion and far-infrared ray synergy generated by a small electric current of 0.06A.
상기의 성분으로 이루어지는 무기 이온광물의 함량이 5 중량부 미만이면 원적외선 방사효과가 미미하며, 상기 무기 이온광물의 함량이 20 중량부를 초과하게 되면 3D 프린터용 필라멘트 조성물의 기계적 물성이 저하될 수 있다.If the content of the inorganic ionic mineral composed of the above components is less than 5 parts by weight, the effect of far-infrared radiation is insignificant. If the content of the inorganic ionic mineral exceeds 20 parts by weight, the mechanical properties of the filament composition for 3D printer may be deteriorated.
또한, 상기 무기 이온광물은 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물 및 상기 열가소성 결정성 수지 혼합물과의 혼합성을 고려하여 300 내지 500 메시의 입자크기를 나타내는 것이 바람직하다.
The inorganic ionic mineral preferably exhibits a particle size of 300 to 500 meshes in consideration of the mixing property with the thermoplastic amorphous resin mixture and the thermoplastic crystalline resin mixture.
또한, 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물 100 중량부 대비 항균제 1 내지 2 중량부가 더 함유될 수도 있는데, 상기 항균제는 본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트 조성물에 항균성을 부여하는 역할을 한다.In addition, the filament composition for 3D printer may further contain 1 to 2 parts by weight of an antimicrobial agent relative to 100 parts by weight of the thermoplastic amorphous resin mixture. The antibacterial agent has a role of imparting antimicrobial properties to the filament composition for 3D printer according to the present invention do.
상기와 같이 항균제가 첨가된 필라멘트 조성물 및 그 조성물로 제조된 제품은 우수한 항균특성을 나타내는데, 상기 항균제는 질량농도가 0.1 내지 1%인 질산은 질산은(Silver Nitrate, AgNO3) 수용액으로 이루어지는 것이 바람직하다.As described above, the filament composition to which the antimicrobial agent is added and the product made of the composition exhibit excellent antibacterial properties, and the antimicrobial agent preferably comprises an aqueous solution of silver nitrate (AgNO 3 ) having a mass concentration of 0.1 to 1%.
상기 질산은은 분석화학의 시약이나 은염의 공업적 제조 및 방부제 등으로 중요하게 쓰이는 가성(苛性) 화합물로, 피부와 점막에 질산은을 사용하는 경우에는 질산은 막대나 물에 녹인 0.01 내지 10%의 질산은 수용액을 사용한다. 질산은막대는 사마귀나 육아조직을 없애고 상처와 궤양을 소작(燒灼)하는 데 사용한다. 매우 묽은 용액은 수렴제와 약한 소독제로 사용한다. 1 내지 2% 질산은용액은 임균에 효과적이어서 신생아의 눈이 임균에 감염되어 눈이 머는 것을 막기 위해 이 용액을 넣어주기도 한다. 순수한 질산은은 의학용으로 사용되는 콜로이드성 은화합물과 사진 유제에 넣어주는 할로겐화은과 같은 은염을 제조하는 중간물질로 쓰인다. 분석화학에서는 질산은 수용액을 써서 할로겐화물·시안화물, 티오시안산염 등을 용량분석하고, 환원제와 불용성 은염을 형성하는 여러 가지 산(酸)의 양이온을 검출하는데 사용한다.The above-mentioned silver nitrate is a caustic compound which is importantly used for the industrial manufacture and preservative of reagents or silver salts of analytical chemistry. When silver nitrate is used for skin and mucous membranes, a silver nitrate rod or a 0.01 to 10% silver nitrate aqueous solution Lt; / RTI > Silver nitrate rods are used to remove warts and parenchyma tissue and to cure wounds and ulcers. Very dilute solutions are used as astringent and weak disinfectant. The 1 to 2% silver nitrate solution is effective against gonorrhea, so the newborn's eyes are infected with gonorrhea and this solution is added to prevent the snow from staying on. Pure silver nitrate is used as an intermediate in the manufacture of silver salts such as silver halide, which is used in medicine for colloidal silver compounds and photographic emulsions. Analytical chemistry is used for the determination of cations of various acids (acids) forming a reducing agent and an insoluble silver salt by using an aqueous silver nitrate solution to analyze the capacity of halide, cyanide, thiocyanate and the like.
상기 항균제의 함량이 1 중량부 미만이면 항균효과가 미미하며, 상기 항균제의 함량이 2 중량부를 초과하게 되면 항균효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.
If the content of the antibacterial agent is less than 1 part by weight, the antibacterial effect is insignificant. If the content of the antibacterial agent exceeds 2 parts by weight, the antibacterial effect is not greatly improved but the manufacturing cost is increased.
상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물 100 중량부 대비 전자파 차폐제 1 내지 3 중량부가 더 함유될 수도 있는데, 상기 전자파 차폐제는 본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트 조성물에 전자파 차폐 기능을 부여한다.The filament composition for a 3D printer may further contain 1 to 3 parts by weight of an electromagnetic shielding agent relative to 100 parts by weight of the thermoplastic amorphous resin mixture. The electromagnetic shielding agent imparts an electromagnetic wave shielding function to the filament composition for a 3D printer according to the present invention .
상기 전자파 차폐제는 폴리아크릴로 니트릴계의 탄소 섬유 및 피치계 탄소섬유로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 전자파 차폐제의 함량이 1 중량부 미만이면 전자파 차폐효과가 미미하며, 상기 전자파 차폐제의 함량이 3 중량부를 초과하게 되면 전자차 차폐효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.
The electromagnetic shielding agent is preferably composed of at least one selected from the group consisting of polyacrylonitrile-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers. When the content of the electromagnetic shielding agent is less than 1 part by weight, the electromagnetic shielding effect is insignificant. When the content of the electromagnetic shielding agent exceeds 3 parts by weight, the electromagnetic shielding effect is not greatly improved but the manufacturing cost is increased.
상기의 성분으로 이루어진 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 직경이 0.7 내지 2.5인 필라멘트형으로 제조되거나, 입자가 50 내지 300 메시인 분말형으로 제조될 수 있으며, 상기와 같이 필라멘트형으로 제조된 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 3D 프린터의 인쇄 헤드에 공급된 후에 가열하고, 가열된 필라멘트 조성물을 용융압출 하여 인쇄층을 형성시키고, 상기와 같은 과정을 통해 형성되는 인쇄층을 여러층 적층하여 입체상 구조를 형성하는 방법으로 제품화된다.The filament composition for a 3D printer composed of the above components may be prepared as a filament type having a diameter of 0.7 to 2.5 or a powder type having a particle size of 50 to 300 meshes. The composition is supplied to a print head of a 3D printer and then heated. The heated filament composition is melt-extruded to form a print layer, and a plurality of print layers formed through the above process are laminated to form a three-dimensional structure .
또한, 분말형으로 제조된 조성물의 경우 분말형으로 제조된 조성물을 액상결합제와 혼합하고, 액상결합제와 혼합되어 제조된 혼합물을 가열하여 용융시키고, 노즐로 분사하는 단계, 분사된 용융물을 고화시켜 인쇄층을 형성하는 단계 및 인쇄층을 적층하는 방식을 통해 제품화될 수 있다.In addition, in the case of a powdery composition, mixing the powdery composition with a liquid binder, heating the mixture prepared by mixing with the liquid binder, melting the mixture, and injecting the mixed mixture with a nozzle, A step of forming a layer, and a method of laminating a print layer.
이 외에도, 분말형으로 제조된 조성물의 경우 분말형으로 제조된 조성물을 챔버 내의 베드에 도포하고, 베드에 도포된 분말형 조성물에 선택적으로 레이저를 조사하여 소결하고, 소결과정을 통해 형성된 인쇄층의 상부면에 다시 분말형 조성물을 도포하고 레이저를 조사하는 과정을 반복하여 인쇄층을 적층하는 방법을 통해 제품화 될 수도 있다.
In addition, in the case of a powdery composition, a powdery composition is applied to a bed in a chamber, a powdery composition applied to the bed is selectively irradiated with a laser to sinter the powdery composition, A method of laminating the print layer by repeating the process of applying the powdery composition to the upper surface again and irradiating the laser may be commercialized.
이하에서는, 본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트 조성물의 제조방법 및 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
Hereinafter, the method and properties of the filament composition for a 3D printer according to the present invention will be described with reference to examples.
<실시예 1>≪ Example 1 >
열가소성 비결정성 수지 혼합물(범용 폴리스티렌 수지 100 중량부, 고충격 폴리스티렌 수지 75 중량부 및 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체 40 중량부) 100 중량부 및 열가소성 결정성 수지 혼합물(고밀도 폴리에틸렌 100 중량부 및 저밀도 폴리에틸렌 200 중량부) 10 내지 25 중량부로 이루어진 기재에 첨가제(가소제 100 중량부, 폴리아닐린으로 이루어진 정전기방지제 65 중량부, 난연제 65 중량부, 안정화제 20 중량부 및 결정핵제 40 중량부) 12 중량부, 입자크기가 400 메시인 무기 이온광물(견운모 100 중량부, 맥반석 12.5 중량부 및 제올라이트 12.5 중량부) 13 중량부, 0.5%의 질량농도를 갖는 질산은 수용액으로 이루어진 항균제 1.5 중량부, 폴리아크릴로 니트릴계의 탄소 섬유로 이루어진 전자파 차폐제 2 중량부를 혼합하여 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제조하였다.
100 parts by weight of a thermoplastic amorphous resin mixture (100 parts by weight of a general-purpose polystyrene resin, 75 parts by weight of a high-impact polystyrene resin and 40 parts by weight of an acrylonitrile butadiene styrene copolymer) and 100 parts by weight of a thermoplastic crystalline resin mixture (100 parts by weight of high- 12 parts by weight of an additive (100 parts by weight of a plasticizer, 65 parts by weight of an antistatic agent consisting of polyaniline, 65 parts by weight of a flame retardant, 20 parts by weight of a stabilizer and 40 parts by weight of a crystal nucleating agent) 13 parts by weight of inorganic ionic mineral (100 parts by weight of sericite, 12.5 parts by weight of elvan, and 12.5 parts by weight of zeolite) having a size of 400 meshes, 1.5 parts by weight of an antibacterial agent composed of an aqueous silver nitrate solution having a mass concentration of 0.5% And 2 parts by weight of an electromagnetic wave shielding agent made of carbon fiber were mixed to prepare a filament composition for 3D printer Joe was.
<실시예 2>≪ Example 2 >
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 정전기 방지제 85 중량부를 혼합하여 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제조하였다.
The procedure of Example 1 was followed except that 85 parts by weight of an antistatic agent was mixed to prepare a filament composition for a 3D printer.
<실시예 3>≪ Example 3 >
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 폴리아닐린 대신 폴리아세틸렌으로 이루어진 정전기방지제를 사용하여 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제조하였다.
The procedure of Example 1 was followed except that a filament composition for a 3D printer was prepared using an antistatic agent consisting of polyacetylene instead of polyaniline.
<실시예 4><Example 4>
상기 실시예 3와 동일하게 진행하되, 정전기 방지제 85 중량부를 혼합하여 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제조하였다.
The procedure of Example 3 was followed except that 85 parts by weight of an antistatic agent was mixed to prepare a filament composition for a 3D printer.
<비교예 1>≪ Comparative Example 1 &
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 정전기 방지제를 혼합하지 않고 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제조하였다.
The procedure of Example 1 was followed except that the filament composition for 3D printer was prepared without mixing the antistatic agent.
<비교예 2>≪ Comparative Example 2 &
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 항균제를 혼합하지 않고 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제조하였다.
The procedure of Example 1 was followed except that a filament composition for a 3D printer was prepared without mixing an antimicrobial agent.
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 3D 프린터용 필라멘트 조성물의 정전기 시험을 실시하여 아래 표 2에 나타내었다.The electrostatic tests of the filament compositions for 3D printer prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were conducted and are shown in Table 2 below.
{단, 인체 정전 용량은 90pF이며, 대전단위에 따른 전격의 강도는 아래 표 1에 나타낸 바와 같다. 정전기 시험은 주위온도 15 ℃ 내지 35 ℃, 상대습도 30% 내지 60%, 대기압력 86kPa (860 mbar) 내지 106 kPa (1060 mbar)에서 실시하였고, 정전기 시험기( Electro Static Discharge Tester)MZ-15EC (Key Tek Corp)(Discharge ±1 to 25 kV, Single -Short, and Repetitive)(Interval:10s,3s,1s,0.5s)로 체크하였다.}
(The human body capacitance is 90 pF, and the intensity of the electric shock according to the charging unit is as shown in Table 1 below. The electrostatic test was conducted at an ambient temperature of 15 to 35 DEG C, a relative humidity of 30 to 60%, an atmospheric pressure of 86 kPa (860 mbar) to 106 kPa (1060 mbar), an electrostatic tester MZ-15EC Single Corp) (Discharge ± 1 to 25 kV, Single-Short, and Repetitive) (Interval: 10s, 3s, 1s, 0.5s)
<표 1><Table 1>
<표 2><Table 2>
위에 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4를 통해 정전기 방지제가 혼합된 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 비교예 1을 통해 제조된 3D 프린터용 필라멘트 조성물에 비해 우수한 정전기 방지 효과를 나타내는 것을 알 수 있다.
As shown in Table 2 above, the filament composition for a 3D printer in which the antistatic agent was mixed through Examples 1 to 4 of the present invention exhibited an excellent antistatic effect compared with the filament composition for 3D printer manufactured in Comparative Example 1 Able to know.
또한, 상기 실시예 1을 통해 제조된 3D 프린터용 필라멘트 조성물의 원적외선 방사율과 방사 에너지를 측정하여 아래 표 3에 나타내었다.The far infrared ray emissivity and the radiant energy of the filament composition for 3D printer manufactured through Example 1 were measured and shown in Table 3 below.
{단, 원적외선 방사율 및 방사 에너지는 40℃ 온도에서의 측정하였으며, 측정장치는 자외선분광광도계인 FT-IR Spectrometer를 이용하여 BLACK BODY 대비의 결과를 측정하여 나타내었다.}
(However, the far-infrared emissivity and radiant energy were measured at 40 ° C, and the measurement was made by measuring the results of the comparison with the black body using an ultraviolet spectrophotometer, FT-IR Spectrometer.
<표 3><Table 3>
위에 표 3에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 원적외선의 방사율 및 방사 에너지가 상당히 높게 나타난 것을 알 수 있으며, 이에 따라, 원적외선 방출효과가 부여된 것을 알 수 있다.
As shown in Table 3 above, it can be seen that the filament composition for a 3D printer manufactured through Example 1 of the present invention shows significantly higher emissivity and radiant energy of far-infrared rays, have.
또한, 상기 실시예 1 및 비교예 2를 통해 제조된 3D 프린터용 필라멘트 조성물의 항균성을 측정하여 아래 표 4에 나타내었다.The antibacterial properties of the filament compositions for 3D printer prepared in Example 1 and Comparative Example 2 were measured and are shown in Table 4 below.
{단, 항균성은 대장균과 녹농균을 대상으로 하여 KICM-FIR 1002(SHAKE FLASK METHOD)로 측정하였다.}
(However, the antibacterial activity was measured with KICM-FIR 1002 (SHAKE FLASH METHOD) for Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa.
<표 4><Table 4>
위에 표 4에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 우수한 항균성을 나타내는 것을 알 수 있다.As shown in Table 4 above, it can be seen that the filament composition for 3D printer produced through Example 1 of the present invention exhibits excellent antibacterial properties.
Claims (19)
상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물은 범용 폴리스티렌 수지 100 중량부, 고충격 폴리스티렌 수지 60 내지 90 중량부 및 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체 25 내지 50 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
100 parts by weight of a thermoplastic amorphous resin mixture and 10 to 25 parts by weight of a thermoplastic crystalline resin mixture,
Wherein the thermoplastic amorphous resin mixture comprises 100 parts by weight of a general-purpose polystyrene resin, 60 to 90 parts by weight of a high-impact polystyrene resin, and 25 to 50 parts by weight of an acrylonitrile butadiene styrene copolymer.
상기 열가소성 결정성 수지 혼합물은 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부 및 저밀도 폴리에틸렌 150 내지 250 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the thermoplastic crystalline resin mixture comprises 100 parts by weight of high-density polyethylene and 150 to 250 parts by weight of low-density polyethylene.
상기 고밀도 폴리에틸렌은 1 내지 50g/10분의 멜트 유속(190℃, 21.18N) 및 0.945 내지 0.965g/㎤의 밀도를 나타내는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method of claim 3,
Wherein the high-density polyethylene has a melt flow rate (190 占 폚, 21.18 N) of 1 to 50 g / 10 minutes and a density of 0.945 to 0.965 g / cm3.
상기 고밀도 폴리에틸렌은 에틸렌 100 중량부에 프로필렌 및 1-부텐으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 모노머 1 내지 5.5 중량부를 공중합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method of claim 3,
Wherein the high-density polyethylene is prepared by copolymerizing 1 to 5.5 parts by weight of a monomer comprising at least one selected from the group consisting of propylene and 1-butene in 100 parts by weight of ethylene.
상기 저밀도 폴리에틸렌은 5 내지 70g/10분의 멜트 유속(190℃, 21.18N) 및 0.915 내지 0.930g/㎤의 밀도를 나타내는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method of claim 3,
Wherein the low density polyethylene has a melt flow rate (190 占 폚, 21.18N) of 5 to 70 g / 10 minutes and a density of 0.915 to 0.930 g / cm3.
상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물 100 중량부 대비 가소제, 난연제, 정전기방지제, 안정화제 및 결정핵제로 이루어진 첨가제 1 내지 25 중량부가 더 함유되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the filament composition for a 3D printer further comprises 1 to 25 parts by weight of an additive composed of a plasticizer, a flame retardant, an antistatic agent, a stabilizer and a crystal nucleating agent to 100 parts by weight of the thermoplastic amorphous resin mixture.
상기 가소제는 디옥틸테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method of claim 7,
Wherein the plasticizer is dioctyl terephthalate.
상기 난연제는 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method of claim 7,
Wherein the flame retardant is at least one selected from the group consisting of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide.
상기 정전기방지제는 폴리아닐린 및 폴리아세틸렌으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method of claim 7,
Wherein the antistatic agent is at least one selected from the group consisting of polyaniline and polyacetylene.
상기 안정화제는 트리스(2,4-디-t-부틸페닐) 및 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-하이드록시페닐)-프로피오네이트]로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method of claim 7,
Butylphenyl) and tetrakis [methylene-3- (3 ', 5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl) -propionate] Wherein the filament composition is at least one selected from the group consisting of polypropylene and polypropylene.
상기 결정핵제는 실리카, 탈크, 수산화알루미늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method of claim 7,
Wherein the crystal nucleating agent is at least one selected from the group consisting of silica, talc, and aluminum hydroxide.
상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물 100 중량부 대비 무기 이온광물 5 내지 20 중량부가 더 함유되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the filament composition for a 3D printer further contains 5 to 20 parts by weight of an inorganic ion mineral to 100 parts by weight of the filament composition for a 3D printer.
상기 무기 이온광물은 백운모, 견운모 및 일라이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 제1광물 100 중량부 및 제올라이트, 양기석 및 전기석으로 이루어진 그룹에서 선택된 둘로 이루어지는 제2광물 30 내지 40 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
14. The method of claim 13,
The inorganic ionic mineral is composed of 100 parts by weight of a first mineral composed of at least one selected from the group consisting of muscovite, sericite and ilite, and 30 to 40 parts by weight of a second mineral composed of two selected from the group consisting of zeolite, By weight based on the weight of the filament.
상기 무기 이온광물은 입자크기가 300 내지 500 메시인 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
14. The method according to claim 13 or 14,
Wherein the inorganic ionic mineral has a particle size of 300 to 500 meshes.
상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물 100 중량부 대비 항균제 1 내지 2 중량부가 더 함유되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the filament composition for a 3D printer further comprises 1 to 2 parts by weight of an antimicrobial agent based on 100 parts by weight of the filament composition for 3D printer.
상기 항균제는 질량농도가 0.1 내지 1%인 질산은 수용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
18. The method of claim 16,
Wherein the antimicrobial agent comprises an aqueous silver nitrate solution having a mass concentration of 0.1 to 1%.
상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물에는 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물 100 중량부 대비 전자파 차폐제 1 내지 3 중량부가 더 함유되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the filament composition for a 3D printer further comprises 1 to 3 parts by weight of an electromagnetic wave shielding agent relative to 100 parts by weight of the filament composition for a 3D printer.
상기 전자파 차폐제는 폴리아크릴로 니트릴계의 탄소 섬유 및 피치계 탄소섬유로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.19. The method of claim 18,
Wherein the electromagnetic wave shielding agent is at least one selected from the group consisting of polyacrylonitrile-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers.
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