KR20170142390A - Composition of filament for 3D printer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3D 프린터용 필라멘트 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 고분자 수지를 기반으로 하고 금속 분말을 포함하는 3D 프린터용 금속 필라멘트 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a filament composition for a 3D printer, and more particularly to a metal filament composition for a 3D printer, which is based on a polymer resin and contains a metal powder.
3차원(3-Dimension, 3D) 프린터는 분말형을 비롯한 특수한 소재의 잉크를 순차적으로 분사하여 미세한 두께로 층층이 쌓아 올리면서 입체적인 형상물을 제작하는 장비이다. 3D 프린팅은 다양한 분야에서 사용이 확산되어 가고 있다. 특히 신체의 일부를 대체할 수 있는 의료용 인체모형이 크게 주목 받고 있으며, 다수의 부품으로 구성된 자동차용 분야 외에도 완구, 주방용품 같은 가정용 물품까지 다양한 모형을 만들기 위한 용도로 사용되고 있다.3D (3-Dimension, 3D) printer is a device that produces a three-dimensional object by stacking layers with fine thickness by sequentially spraying ink of special material including powder type. 3D printing is spreading in various fields. Particularly, a medical human body model that can replace a part of the body has been attracting much attention, and it is used for making various models such as toys, kitchen utensils and other household items besides the automobile field composed of many parts.
현재 3D 프린팅에 가장 많이 쓰이는 소재는 빛을 받으면 굳는 광경화성 고분자 물질인 포토폴리머(photopolymer)이다. 이는 전체 시장의 56%를 차지할 정도로 널리 이용되고 있으며 경화 속도가 매우 빠르고 단단한 제품을 성형할 수 있는 것이 장점이나 재활용이 어렵고 가격이 비싼 것이 단점이다. 그 다음으로 인기 있는 소재는 녹고 굳는 것이 자유로운 고체 형태의 열가소성 플라스틱으로 시장의 40%를 점유하며 추후 금속 분말도 점차 성장세를 높여갈 것으로 예상된다. 이중 열가소성 플라스틱 소재의 형태는 필라멘트(filament), 입자 또는 분말가루 형태를 가질 수 있다. 필라멘트형(filament type)의 3D 프린팅은 속도 면에서 타 유형보다 빨라서 생산성이 높아 확산 속도가 빠르다.Currently, the most commonly used material for 3D printing is a photopolymer, which is a photocurable macromolecule that solidifies when exposed to light. This is widely used to account for 56% of the entire market, and it has the advantage of being able to mold a hard product with a very fast curing speed, but it is difficult to recycle and is expensive. The next most popular material is solid, thermoplastic, which is free to melt and solidify. It occupies 40% of the market and metal powder is expected to grow gradually in the future. The shape of the double thermoplastics material may be in the form of filaments, particles or powder powders. Filament-type 3D printing is faster than other types in terms of speed, so productivity is high and diffusion speed is fast.
3D 프린팅에 사용되는 필라멘트 소재로는 ABS(Acrylonitile Poly-Butadiene Styrene), PLA(Poly-Lactic Acid), PET(Poly Ethylene Terephthalate), HIPS(High Impact Polystyrene), PVA(Poly-Vinyl Alcohol), HDPE(High Density Polyethylene), PC(Polycarbonate), WOOD, NYLON 등이 쓰인다.As the filament material used for 3D printing, it is possible to use an acrylic resin such as ABS (Acrylonitrile Poly-Butadiene Styrene), PLA (Poly-Lactic Acid), PET (Poly Ethylene Terephthalate), HIPS (High Impact Polystyrene), PVA High Density Polyethylene), PC (Polycarbonate), WOOD, and NYLON.
이와 같은 3D 프린터는 조형 방식에 따라 고체 기반의 압출적층인 FDM(fused deposition modeling), 파우더 기반의 SLS(Selective laser sintering), 3DP(Powder bed and inkjet head printing), EBM(Electron beam melting), 광경화성 액체 기반의 SLA(Stereolithography), DLP(Digital light processing), Polyjet(Photopolymer jetting), 라미네이트 방식의 LOM(Laminated object manufacturing)으로 크게 나뉘며, 이들 프린터를 이용하여 응용분야를 확장하기 위해서 프린팅에 사용되는 필라멘트, 파우더, 액체수지 등의 소재가 매우 중요한 역할을 한다.Such 3D printers can be classified as solid-based extrusion lamination FDM (fused deposition modeling), powder based SLS (selective laser sintering), 3DP (Powder bed and inkjet head printing), EBM It is largely classified into two types: Liquid based SLA (Stereolithography), DLP (Digital light processing), Polyjet (Photopolymer jetting) and Laminated LOM (Laminated object manufacturing). These printers are used for printing Materials such as filaments, powders, and liquid resins play an important role.
상기 소재를 사용한 3D 프린터용 필라멘트는 플라스틱 소재로서 융점이 낮고 강도가 낮으며, 프린팅된 물체가 전도성을 띄지 않으므로, 대상 물체가 고융점 및 고강도가 요구되고 어느 정도의 금속 성질이 요구되는 경우에 3D 프린터를 사용하여 제조하기에 부적합한 문제점이 있다. The filament for a 3D printer using the above material is a plastic material having a low melting point and low strength and a printed object is not electrically conductive. Therefore, when a target object is required to have a high melting point and high strength, There is a problem that it is not suitable for manufacturing using a printer.
한편, 기존의 금속 필라멘트의 경우 금속을 필라멘트 형태로 가공하기가 어렵고, 융점이 높아 직접 압출되게 하기 어려운 문제가 있어 플라스틱 수지에 금속 분말이 20% 이내로 포함되어 금속 색상 및 광택으로 금속의 질감을 나타내는데 그칠 뿐 이를 이용하여 프린팅된 3D 물체가 실제로 고융점, 고강도 및 전도성 등의 금속의 성질을 갖는 것은 아니며, 기존의 3D 금속 프린팅이 가능한 온도는 190 내지 240℃로서 고융점을 갖는 금속을 사용하는 것에 국한되었고, 냉각 과정에 의해 프로세스에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of conventional metal filaments, it is difficult to process metal into a filament form, and since it has a high melting point, it is difficult to be directly extruded, and a metal powder is contained in a plastic resin within 20% However, the printed 3D object does not actually have the properties of high melting point, high strength and conductivity, and the temperature at which the conventional 3D metal printing can be performed is 190 to 240 ° C. The use of a metal having a high melting point And there is a problem that it takes much time to process by the cooling process.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 저융점의 금속 또는 금속의 합금 분말을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공함으로써, 이를 사용하여 고융점, 고강도 및 전도성 등의 금속 성질을 갖는 물체를 프린팅 가능하고, 3D 금속 프린팅 프로세스에 있어서 시간을 단축할 수 있는 소재의 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공하는 것이다. The present invention provides a filament composition for a 3D printer, which comprises a metal or metal alloy powder having a low melting point and is used to form an object having a high melting point, high strength and conductivity, And to provide a filament composition for a 3D printer which can be printed and can shorten the time in a 3D metal printing process.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 고분자 수지 및 융점이 300℃ 이하인 금속 및 금속의 합금 분말;을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공한다. The present invention provides a filament composition for a 3D printer comprising a polymer resin and an alloy powder of a metal and a metal having a melting point of 300 DEG C or lower.
또한 상기 금속 또는 금속의 합금 분말은 Pb, Sn, Bi, Zn, Cu, Ga, In, Ag, Te, Hg, Tl, Sb, Se 및 Po 로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상 금속 또는 금속의 합금 분말을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공한다. The metal or metal alloy powder may be at least one selected from the group consisting of Pb, Sn, Bi, Zn, Cu, Ga, In, Ag, Te, Hg, Tl, Sb, The present invention provides a filament composition for a 3D printer.
또한 상기 금속 또는 금속의 합금 분말의 입자 직경(D50)은 1 내지 60 ㎛인 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공한다. Also, the metal or metal alloy powder has a particle diameter (D50) of 1 to 60 mu m, and provides a filament composition for a 3D printer.
또한 상기 금속 또는 금속의 합금 분말은 상기 고분자 수지 100 중량부 대비 20 내지 50 중량부로 포함되는 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공한다. And the metal or metal alloy powder is contained in an amount of 20 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin.
또한 상기 고분자 수지는 ABS(Acrylonitile Poly-Butadiene Styrene), PLA(Poly-Lactic Acid), PET(Poly Ethylene Terephthalate), HIPS(High Impact Polystyrene), PVA(Poly-Vinyl Alcohol), HDPE(High Density Polyethylene), PC(Polycarbonate) 및 Nylon으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 고분자 수지를 포함하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공한다. In addition, the polymer resin may be selected from the group consisting of ABS (Acrylonitrile Poly-Butadiene Styrene), PLA (Poly-Lactic Acid), PET (Poly Ethylene Terephthalate), HIPS (High Impact Polystyrene), PVA , PC (Polycarbonate), and Nylon. The present invention also provides a filament composition for a 3D printer.
또한 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 첨가제를 더 포함하며, 상기 첨가제는 고분자 금속 착물(polymer metal complex)을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공한다. The filament composition for a 3D printer further comprises an additive, wherein the additive provides a filament composition for a 3D printer comprising a polymer metal complex.
또한 상기 고분자 수지는 40~120℃에서 2시간 이상 건조하여 함수율 1% 이하인 것을 특징으로 하는 3D프린터용 필라멘트 조성물을 제공한다. And the polymer resin is dried at 40 to 120 ° C for 2 hours or more to have a water content of 1% or less.
또한 본 발명은 고분자 수지 및 융점이 300℃ 이하인 금속 및 금속의 합금 분말;을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트로서, 상기 3D 프린터용 필라멘트의 직경은 1.50 내지 3.0mm 이며, 상기 3D 프린터용 필라멘트를 이용하여 3D 프린팅된 물체(object)의 융점(melting point)은 200 내지 350℃인 3D프린터용 필라멘트를 제공한다.The present invention also relates to a 3D printer filament comprising a polymer resin and an alloy powder of a metal and a metal having a melting point of 300 ° C or less, wherein the diameter of the filament for the 3D printer is 1.50 to 3.0 mm, And a melting point of a 3D printed object is 200 to 350 ° C.
본 발명은 융점이 낮아 압출이 가능하여 필라멘트 형태로 가공하기 용이한 저융점의 금속 또는 금속의 합금 분말을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공할 수 있다.The present invention can provide a filament composition for a 3D printer comprising a metal or metal alloy powder having a low melting point and being extrudable and easy to process in the form of a filament.
또한 본 발명은 금속의 질감을 나타낼 뿐만 아니라 고융점, 고강도 및 전도성 등의 금속 성질을 갖는 물체를 3D 프린팅 가능한 저융점의 금속 또는 금속의 합금 분말을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a filament for a 3D printer which not only exhibits the texture of a metal but also includes an alloy powder of a metal or metal having a low melting point capable of 3D printing an object having high melting point, high strength and conductivity.
또한 본 발명은 3D 프린팅 시 낮은 온도에서 프린팅이 가능하여 냉각 시간을 단축시킴으로써 3D 프린팅 시간을 단축시킬 수 있는 3D 프린터용 필라멘트를 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a filament for a 3D printer capable of shortening a 3D printing time by shortening a cooling time by enabling printing at a low temperature during 3D printing.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Before describing the present invention in detail, it is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the invention, which is defined solely by the appended claims. shall. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise stated.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.Throughout this specification and claims, the word "comprise", "comprises", "comprising" means including a stated article, step or group of articles, and steps, , Step, or group of objects, or a group of steps.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.On the contrary, the various embodiments of the present invention can be combined with any other embodiments as long as there is no clear counterpoint. Any feature that is specifically or advantageously indicated as being advantageous may be combined with any other feature or feature that is indicated as being preferred or advantageous. Hereinafter, embodiments of the present invention and effects thereof will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 고분자 수지 및 저융점의 금속 또는 금속의 합금 분말을 포함한다. 고분자 수지는 본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트 조성물에 포함되어 필라멘트 형태로의 압출 성형이 원활하게 이루어지도록 하고, 형성된 필라멘트를 이용한 3D 프린팅 시 압출 가공이 원활하게 이루어지도록 한다. 저융점의 금속 또는 금속의 합금 분말은 본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트 조성물에 포함되어 낮은 온도에서도 필라멘트 형태로의 압출 성형이 가능하도록 하고 형성된 필라멘트를 이용하여 3D 프린팅이 가능하며, 3D 프린팅된 물체가 금속의 질감뿐만 아니라 고융점, 고강도 및 전도성 등의 금속의 성질을 갖도록 한다. A filament composition for a 3D printer according to an embodiment of the present invention includes a polymer resin and an alloy powder of a metal or a metal having a low melting point. The polymer resin is included in the filament composition for a 3D printer according to the present invention, so that extrusion molding in a filament form is smoothly performed, and extrusion processing is smoothly performed in 3D printing using a formed filament. A metal or metal alloy powder having a low melting point is included in the filament composition for a 3D printer according to the present invention and is capable of extrusion molding in a filament form even at a low temperature and is capable of 3D printing using a filament formed, Not only the texture of the metal but also the properties of metals such as high melting point, high strength and conductivity.
고분자 수지는 ABS(Acrylonitile Poly-Butadiene Styrene), PLA(Poly-Lactic Acid), PET(Poly Ethylene Terephthalate), HIPS(High Impact Polystyrene), PVA(Poly-Vinyl Alcohol), HDPE(High Density Polyethylene), PC(Polycarbonate) 및 Nylon으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 고분자 수지를 포함한다. 바람직하게는 120 내지 250℃의 저온 압출이 가능한 PLA를 필수적으로 포함하는 것이 좋다. 또는 PLA 및 150 내지 250℃의 저온 압출이 가능하고 인장강도가 높은 PVA를 필수적으로 포함하는 것이 좋다. The polymer resin may be selected from the group consisting of ABS (Acrylonitrile Poly-Butadiene Styrene), PLA (Poly-Lactic Acid), PET (Poly Ethylene Terephthalate), HIPS (High Impact Polystyrene), PVA And at least one polymer resin selected from the group consisting of polystyrene, polycarbonate, and nylon. Preferably PLA capable of being extruded at a low temperature of 120 to 250 占 폚. Or PVA which is capable of PLA and low-temperature extrusion at 150 to 250 ° C and has a high tensile strength.
또한 고분자 수지는 40 내지 120℃에서 2시간 이상 건조하여 함수율 1% 이하인 것을 사용한다. 고분자 수지의 함수율이 1%를 초과하는 경우 제조되는 필라멘트에 수분이 함유된 기포가 생성되어 불량률을 증가시킬 수 있으며, 바람직하게는 0.4% 이하인 고분자 수지를 사용하는 것이 좋다.Further, the polymer resin is dried at 40 to 120 DEG C for 2 hours or more, and a water content of 1% or less is used. When the water content of the polymer resin exceeds 1%, bubbles containing moisture are generated in the produced filaments to increase the defective rate, and it is preferable to use a polymer resin having a content of 0.4% or less.
고분자 수지로서 PLA 및 PVA를 혼합하여 포함하는 경우 PLA 100 중량부에 대하여 PVA를 10 내지 60 중량부로 포함하는 것이 압출 온도 및 강도 측면에서 바람직하다.When PLA and PVA are mixed as the polymer resin, it is preferable that the PVA is contained in an amount of 10 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of PLA from the viewpoint of extrusion temperature and strength.
금속 또는 금속의 합금 분말은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 50 중량부로 포함된다. 20 중량부 미만으로 포함되는 경우 조성물을 이용하여 형성된 필라멘트로 3D 프린팅된 물체의 금속 성질이 나타나지 않는 문제점이 있으며, 50 중량부를 초과하여 포함되는 경우 공기 중에 노출 시 산화(oxidation)가 발생하고, 필라멘트 형태로의 압출 성형이 어려운 문제점이 있다. The metal or metal alloy powder is contained in an amount of 20 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin. If it is contained in an amount of less than 20 parts by weight, the filament formed by using the composition may not exhibit the metallic properties of an object that is 3D-printed. If it exceeds 50 parts by weight, oxidation may occur upon exposure to air, There is a problem that it is difficult to extrusion molding into a shape.
금속 또는 금속의 합금 분말은 저융점인 것을 사용한다. 더욱 구체적으로 금속 또는 금속의 합금 분말을 이루는 금속의 융점은 300℃ 이하인 것을 사용한다. The alloy powder of metal or metal has a low melting point. More specifically, a metal having a metal or metal alloy powder has a melting point of 300 DEG C or less.
저융점의 금속 또는 금속의 합금 분말로서 Pb, Sn, Bi, Zn, Cu, Ga, In, Ag, Te, Hg, Tl, Sb, Se 및 Po 로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상 금속 또는 금속의 합금 분말을 포함한다. 2종 이상 금속의 합금 입자로 된 합금 분말을 포함하는 경우 압출 온도를 현저하게 낮출 수 있다.At least one metal selected from the group consisting of Pb, Sn, Bi, Zn, Cu, Ga, In, Ag, Te, Hg, Tl, Sb, Se and Po as an alloy powder of a low melting point metal or metal Metal alloy powder. When an alloy powder comprising alloy particles of two or more kinds of metals is included, the extrusion temperature can be remarkably lowered.
바람직하게는 Ga, Bi, In, Sn, Zn, Cu 및 Ag로 구성되는 군에서 선택되는 어느 3종 이상 금속의 합금 분말을 포함하는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 Ga, Bi, Sn, In 및 Zn으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 3종 이상 금속의 합금 분말을 포함하는 것이 좋다. Preferably, it includes an alloy powder of any three or more metals selected from the group consisting of Ga, Bi, In, Sn, Zn, Cu and Ag, more preferably Ga, Bi, Sn, In and Zn And the alloy powder of any three or more metals selected from the group consisting of the above-mentioned metals.
금속 또는 금속의 합금 분말의 입자 크기는 마이크로 크기의 분말을 사용한다. 더욱 구체적으로 금속 또는 금속의 합금 분말의 입자 직경(D50)은 1 내지 60 ㎛인 분말을 사용한다. 금속 또는 합금 입자의 크기가 작아질수록 표면 원자의 불완전성이 커지면서 벌크 형태 금속 또는 합금의 융점보다 낮은 온도에서도 원자 간 결합을 끊고 자유로워질 수 있기 때문에 압출 온도를 현저하게 낮출 수 있다. 또한 마이크로 크기의 분말로서 3D 프린터용 필라멘트 조성물에 포함되어 고분자 수지와의 우수한 혼합성을 갖는다.The particle size of the metal or metal alloy powder uses micro-sized powders. More specifically, a powder having a particle diameter (D50) of 1 to 60 占 퐉 of a metal or metal alloy powder is used. As the size of the metal or alloy particle becomes smaller, the incompleteness of the surface atoms increases, and the extrusion temperature can be remarkably lowered because the interatomic bond can be broken and freed at a temperature lower than the melting point of the bulk metal or alloy. It is also contained in a filament composition for a 3D printer as a micro-sized powder and has good mixing property with a polymer resin.
본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 고분자 수지 및 금속 또는 금속의 합금 분말의 혼합성을 향상시키는 첨가제를 더 포함한다. 더욱 구체적으로 첨가제로서 고분자 금속 착물(polymer metal complex)을 포함하여 고분자 수지와 합금 분말의 혼합성을 향상시킨다. The filament composition for a 3D printer according to the present invention further comprises an additive for improving the mixing property of the polymer resin and the metal or metal alloy powder. More specifically, it includes a polymer metal complex as an additive to improve the mixing property of the polymer resin and the alloy powder.
제1 첨가제는 고분자 수지 100 중량부에 대하여 3 내지 10 중량부로 포함된다. 3 중량부 미만으로 포함되는 경우 고분자 수지와 금속 또는 금속의 합금 분말의 혼합성 향상 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우 압출 시 가공성이 저하되고 이를 포함하는 필라멘트를 이용한 3D 프린팅 시 냉각 속도가 저하되는 문제가 있다.The first additive is contained in an amount of 3 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin. When the amount is less than 3 parts by weight, the effect of improving the mixing property between the polymer resin and the metal or metal alloy powder is insignificant. When the amount exceeds 10 parts by weight, the processability during extrusion is decreased. In the case of 3D printing using the filament, There is a problem that the speed is lowered.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 이용하여 형성된 필라멘트를 이용한 3D 프린팅 시 낮은 온도에서 프린팅이 가능하여 냉각 시간을 단축시킴으로써 3D 프린팅 시간을 단축시킬 수 있다.In the 3D printing using the filament formed using the filament composition for a 3D printer according to an embodiment of the present invention, printing can be performed at a low temperature, thereby shortening the cooling time, thereby shortening the 3D printing time.
본 발명의 일실시예에 따른 조성물을 이용하여 형성된 3D 프린터용 필라멘트는 직경이 1.50 내지 3.0mm, 바람직하게는 1.75 내지 2.0mm일 수 있다. 상기 필라멘트의 직경이 1.50mm 미만이면 필라멘트를 밀어 내는 인쇄 헤드의 제작이 어렵고 프린팅 속도도 너무 늦을 수 있고, 3.0mm를 초과하면 고화속도가 늦고 프린팅선이 굵어져 제품의 정밀도가 떨어진다. The filament for a 3D printer formed using the composition according to an embodiment of the present invention may have a diameter of 1.50 to 3.0 mm, preferably 1.75 to 2.0 mm. If the diameter of the filament is less than 1.50 mm, it is difficult to manufacture the printing head for pushing the filament and the printing speed may be too late. If the filament is more than 3.0 mm, the solidification speed is slow and the printing line becomes thick.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 이용하여 형성된 필라멘트를 이용한 3D 프린팅된 물체(object)의 융점(melting point)은 200 내지 350℃이다. A melting point of a 3D printed object using a filament formed using the filament composition for a 3D printer according to an embodiment of the present invention is 200 to 350 占 폚.
실시예 - 조성물Example - Composition
40~120℃의 건조 및 제습 시설에서 2시간 이상 건조하여 함수율 0.4% 이하인 고분자 수지, 금속 또는 합금 분말 및 첨가제를 하기 표 1의 조성으로 균질하게 혼합하여 3D프린터용 필라멘트 조성물을 제조하였다. A polymer resin, a metal or an alloy powder having a water content of 0.4% or less and additives were mixed homogeneously in the composition shown in the following Table 1 to obtain a filament composition for a 3D printer.
실시예 - 필라멘트Example-Filament
상기 실시예에 따라 제조된 3D프린터용 필라멘트 조성물을 사용하여 스크류 직경 300mm, 스크류 길이 815mm 이상의 단축압출기(Single Screw Extruder)로 압출하여 길이 1.21m 및 1.00m의 냉각수조 1, 2로 충분히 냉각하고 권취하여 직경 1.50 내지 3.0mm의 필라멘트를 제조하였다.Extruded using a single screw extruder having a screw diameter of 300 mm and a screw length of 815 mm or more by using the filament composition for a 3D printer manufactured according to the above example to sufficiently cool it with cooling water tanks 1 and 2 having lengths of 1.21 m and 1.00 m, To prepare filaments having a diameter of 1.50 to 3.0 mm.
실험예Experimental Example
(1) 용융 온도 측정(1) Measurement of melting temperature
상기 실시예에 따라 제조된 필라멘트의 융점을 시차주사 열량계(DSC)를 이용하여 측정하였으며, ASTM D-3418에 의해 분당 10℃로 승온하여 Tm을 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다. The melting point of the filament prepared according to the above example was measured using a differential scanning calorimeter (DSC), and the temperature was raised to 10 ° C per minute by ASTM D-3418 to measure Tm. The measurement results are shown in Table 2 below.
(2) 쇼어 경도 측정(2) Shore hardness measurement
상기 실시예에 따라 제조된 필라멘트의 쇼어 경도(Shore hardness)를 ISO868에 따라 측정하였다. Shore A 90 이상 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다. The shore hardness of the filaments prepared according to the above examples was measured according to ISO 868. [ Shore A < SEP > 90 < SEP >
(3) 용융 속도 및 고화 속도 측정(3) Melt rate and solidification rate measurement
필라멘트 조성물의 용융지수(Melting Index, MI)(210℃, 2.16kg)가 20g/10분 이상을 A, 10g/10분 이상을 B, 5g/10분 이상을 C, 1g/10분 이상을 D, 1g/10분 미만을 E로 표시하였다. MI((210℃, 2.16kg)가 낮을수록 용융이 늦어 인쇄 속도가 늦어지거나 불가능해진다.A, 10 g / 10 min or more of B, 5 g / 10 min or more of C, 1 g / 10 min or more of D (melting point) of the filament composition (210 캜, 2.16 kg) , And less than 1 g / 10 min. The lower the MI (210 DEG C, 2.16 kg), the slower the melting and the slower or impossible the printing speed.
필라멘트 조성물의 용융지수(MI)를 ASTM D-1238에 의해 측정하였다. 제품행의 MI((210℃, 2.16kg)가 1g/10분 이하를 A, 1.1~2를 B, 2.1~3을 C, 3.1~5를 D, 5.1 이상을 E로 표시하였다. 즉 MI(210℃, 2.16kg)가 높을수록 210℃에서 고화가 늦다는 것을 나타낸다.The melt index (MI) of the filament composition was measured by ASTM D-1238. The products were labeled MI ((210 ° C, 2.16 kg) A for 1 g / 10 min or less, 1.1 to 2 for B, 2.1 to 3 for C, 3.1 to 5 for D, 210 DEG C, 2.16 kg), the solidification at 210 DEG C is delayed.
(4) 필라멘트 직경 측정(4) Measurement of filament diameter
3D 프린터를 활용하여 출력물로 프린팅하기 위하여 필요한 필라멘트 직경을 직경측정장치를 이용하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다. The filament diameter required for printing on the output using a 3D printer was measured using a diameter measuring device. The measurement results are shown in Table 2 below.
(℃)Melting temperature
(° C)
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects, and the like illustrated in the above-described embodiments can be combined and modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
Claims (8)
융점이 300℃ 이하인 금속 및 금속의 합금 분말;을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
Polymer resin; And
And an alloy powder of a metal and a metal having a melting point of 300 DEG C or less.
상기 금속 또는 금속의 합금 분말은 Pb, Sn, Bi, Zn, Cu, Ga, In, Ag, Te, Hg, Tl, Sb, Se 및 Po 로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상 금속 또는 금속의 합금 분말을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
The metal or metal alloy powder may be at least one selected from the group consisting of Pb, Sn, Bi, Zn, Cu, Ga, In, Ag, Te, Hg, Tl, Sb, Filament composition for a 3D printer.
상기 금속 또는 금속의 합금 분말의 입자 직경(D50)은 1 내지 60 ㎛인 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
And the particle diameter (D50) of the metal or metal alloy powder is 1 to 60 占 퐉.
상기 금속 또는 금속의 합금 분말은 상기 고분자 수지 100 중량부 대비 20 내지 50 중량부로 포함되는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the metal or metal alloy powder is contained in an amount of 20 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin.
상기 고분자 수지는 ABS(Acrylonitile Poly-Butadiene Styrene), PLA(Poly-Lactic Acid), PET(Poly Ethylene Terephthalate), HIPS(High Impact Polystyrene), PVA(Poly-Vinyl Alcohol), HDPE(High Density Polyethylene), PC(Polycarbonate) 및 Nylon으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 고분자 수지를 포함하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
The polymer resin may be selected from the group consisting of ABS (Acrylonitrile Poly-Butadiene Styrene), PLA (Poly-Lactic Acid), PET (Poly Ethylene Terephthalate), HIPS (High Impact Polystyrene), PVA And at least one polymer resin selected from the group consisting of PC (Polycarbonate) and Nylon.
상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 첨가제를 더 포함하며,
상기 첨가제는 고분자 금속 착물(polymer metal complex)을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the filament composition for a 3D printer further comprises an additive,
Wherein the additive comprises a polymer metal complex.
상기 고분자 수지는 40~120℃에서 2시간 이상 건조하여 함수율 1% 이하인 것을 특징으로 하는 3D프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the polymer resin is dried at 40 to 120 캜 for 2 hours or more to have a water content of 1% or less.
융점이 300℃ 이하인 금속 및 금속의 합금 분말;을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트로서,
상기 3D 프린터용 필라멘트의 직경은 1.50 내지 3.0mm 이며, 상기 3D 프린터용 필라멘트를 이용하여 3D 프린팅된 물체(object)의 융점(melting point)은 200 내지 350℃인 3D프린터용 필라멘트.Polymer resin; And
1. A filament for a 3D printer comprising an alloy powder of a metal and a metal having a melting point of 300 DEG C or lower,
Wherein the diameter of the filament for the 3D printer is 1.50 to 3.0 mm and the melting point of the 3D printed object using the filament for the 3D printer is 200 to 350 ° C.
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