KR101794985B1 - 항균기능을 갖는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트 - Google Patents

항균기능을 갖는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트 Download PDF

Info

Publication number
KR101794985B1
KR101794985B1 KR1020160116085A KR20160116085A KR101794985B1 KR 101794985 B1 KR101794985 B1 KR 101794985B1 KR 1020160116085 A KR1020160116085 A KR 1020160116085A KR 20160116085 A KR20160116085 A KR 20160116085A KR 101794985 B1 KR101794985 B1 KR 101794985B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lacquer
filament
filaments
composition
dimensional printing
Prior art date
Application number
KR1020160116085A
Other languages
English (en)
Inventor
윤상희
Original Assignee
청주대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 청주대학교 산학협력단 filed Critical 청주대학교 산학협력단
Priority to KR1020160116085A priority Critical patent/KR101794985B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101794985B1 publication Critical patent/KR101794985B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/071—Preforms or parisons characterised by their configuration, e.g. geometry, dimensions or physical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0058—Biocides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/06—Making preforms by moulding the material
    • B29B11/10—Extrusion moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • C08K5/053—Polyhydroxylic alcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2949/00—Indexing scheme relating to blow-moulding
    • B29C2949/07—Preforms or parisons characterised by their configuration
    • B29C2949/0715—Preforms or parisons characterised by their configuration the preform having one end closed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0005—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • B29K2105/0011—Biocides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Geometry (AREA)

Abstract

본 발명은, (a) 옻액 및 열가소성 고분자를 포함하는 조성물을 제조하는 단계; (b) 상기 조성물을 용융 압출하여 필라멘트를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 필라멘트를 냉각하는 단계를 포함하는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 옻 필라멘트의 제조방법은, 기존의 FDM 방식에서는 사용되지 않았던 옻을 열가소성 고분자와 함께 복합화하여 3차원 프린팅 방법에 효과적으로 사용할 수 있고, 항균기능 및 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 인체에 미치는 독성이 최소화된 3차원 프린팅용 옻 필라멘트를 제조할 수 있다.

Description

항균기능을 갖는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트{Method for manufacturing Lacquer filaments having antibacterial function for three dimensional printing and Lacquer filaments for three dimensional printing manufactured thereby}
본 발명은 항균기능을 갖는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트를 제조하는 방법, 이에 의해 제조된 옻 필라멘트와 이를 이용한 삼차원 성형체의 제조 방법에 관한 것이다.
종래에는 3차원적 입체 구조를 갖는 물체를 제조하기 위해서, 도면에 의존하여 수작업을 통해 제조하는 목합 제작 방법 또는 CNC 밀링에 의한 제작 방법 등을 사용하여 왔다. 하지만, 목합 제작 방법은 정교한 수치제어가 어렵고 많은 시간이 소요된다는 단점이 있고, CNC 밀링에 의한 방법은 정교한 수치제어가 가능하나 공구의 간섭으로 인해 가공하기 어려운 형상이 많아 사용에 제약이 있다.
최근, CAD나 CAM을 이용하여 생성한 3차원 모델링 데이터를 이용하여 3차원 입체 형상의 물체를 제작하는 이른바 3차원 프린팅 방법이 등장하게 되어, 이를 이용하여 다양한 분야에서 활용하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다.
3차원 프린팅 방법에 사용되는 3차원 프린터는 특수한 소재의 잉크를 순차적으로 분사하여 미세한 두께로 층층이 쌓아 올리면서 입체적인 형상을 갖는 물체를 제작하는 장비로서, 광경화성 재료에 레이저 광선을 주사하여 광주사된 부분을 물체로 성형하는 방식, 종이 형태의 얇은 원료를 한 장씩 쌓고 물체의 모양대로 절삭(cutting)하여 물체를 성형하는 방식(laminated object manufacturing, LOM) 또는 열가소성 필라멘트(filament)를 용융한 후 적층하여 물체를 성형하는 방식(fused deposition modeling, FDM) 등을 사용하여 입체적인 형상을 갖는 물체의 제조가 용이하여, 3차원 프린팅은 산업, 생활, 의학 등의 다양한 분야에서 사용이 확산되고 있다. 특히, 필라멘트를 적층하는 FDM 방식은 3차원 프린팅의 속도가 타 유형보다 빨라 생산성이 높은 장점을 가지고 있어 관심이 증가하고 있다.
한편, 옻나무에서 채취되는 생옻 또는 옻액(lacquer)에는 우루시올(urushiol), 물, 각종 당류, 함질소 화합물, 락카제(laccase), 스텔라시아닌(stellcuanin), 퍼옥시다제(peroxidase) 등과 같은 물질을 포함하는 것으로 알려져 있다. 상기 옻은 보존성, 내염성, 내열성, 방부성, 방충성 및 절연성이 우수하다는 장점이 있는 천연 수지의 일종으로, 우리나라, 중국 및 일본 등지에서 일상 생활용품을 제조하기 위해 널리 사용되고 있다. 하지만, 상기 생옻 또는 옻액에 포함된 상기 우루시올은 피부 알러지를 강하게 유발한다고 알려져 있다.
종래에는, 상기 생옻 또는 옻액에 포함된 우루시올만을 선택적으로 제거하기 위해 밀랍 또는 에탄올 등을 이용해 우루시올이 제거된 옻 추출물의 제조하고 이를 염료 또는 약재로 활용하는 방법이 알려져 있으나, 생옻 또는 옻액을 고분자와 함께 혼합하여 알러지를 유발하지 않으면서도, 기계적 물성이 우수한 성형체를 제조할 수 있는 3차원 프린팅 방법에 관한 기술내용이 개시된 바 없어, 이에 대한 연구가 필요하다.
한국등록특허 제10-1391293호 (공개일 : 2014.04.25) 한국공개특허 제10-2016-0043715호 (공개일 : 2016.04.22) 한국공개특허 제10-2016-0029309호 (공개일 : 2016.03.15) 한국등록특허 제10-1645250호 (공개일 : 2016.07.28)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기존의 FDM 방식에서는 사용되지 않았던 옻액을 고분자와 함께 혼합하여, 항균기능은 그대로 유지하면서도, 알러지 등의 부반응을 나타내지 않을 뿐만 아니라, 기계적 특성이 우수해 다양한 성형체를 제작할 수 있는 3차원 프린팅을 위한 옻 필라멘트를 제조하는 방법에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, (a) 옻액 및 열가소성 고분자를 포함하는 조성물을 제조하는 단계; (b) 상기 조성물을 용융 압출하여 필라멘트를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 필라멘트를 냉각하는 단계를 포함하는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 열가소성 고분자는 폴리글리콜산(polyglycolic acid, PGA), 폴리락트산(polylactic acid, PLA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene, ABS), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리우레탄(polyurethane), 에폭시(epoxy), 아크릴(acryl), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리비닐피로릴돈(PVP), 폴리스티렌(PS), 폴리아크릴에테르케톤(PAEK), 폴리옥시메틸렌(POM) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조성물은 1 내지 20 중량%의 상기 옻액 및 80 내지 99 중량%의 상기 열가소성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조성물은 경화제 및 가교제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계 (b)에서는, 상기 조성물을 100 내지 300 ℃에서 용융 압출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계 (c)에서는, 상기 필라멘트를 냉각한 후, 상기 필라멘트의 표면을 산처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계 (c)의 필라멘트는 직경이 0.1 내지 2.0 mm인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기에 기재된 방법에 의해 제조되어, 옻액 및 열가소성 고분자를 포함하는 3차원 프린팅용 옻 필라멘트를 제공한다.
본 발명에 따른 옻 필라멘트의 제조방법은, 기존의 FDM 방식에서는 사용되지 않았던 옻을 열가소성 고분자와 함께 복합화하여 3차원 프린팅 방법에 효과적으로 사용할 수 있고, 항균기능 및 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 인체에 미치는 독성이 최소화된 3차원 프린팅용 옻 필라멘트를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은, (a) 옻액 및 열가소성 고분자를 포함하는 조성물을 제조하는 단계; (b) 상기 조성물을 용융 압출하여 필라멘트를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 필라멘트를 냉각하는 단계를 포함하는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법을 제공한다(도 1).
상기 단계 (a)는, 옻액 및 열가소성 고분자를 포함하는 조성물을 제조하는 단계로서, 옻액 및 열가소성 고분자를 벤젠 또는 톨루엔 등의 유기 용매와 혼합하여 조성물을 제조하고, 상기 조성물을 가열에 의해 용융시켜 선형으로 성형한 후, 이를 고체화(solidification)시켜 FDM 등과 같은 선형 와이어의 적층방식을 이용한 3차원 프린팅 방법에 효과적으로 활용이 가능한 와이어 형상의 옻 필라멘트를 제조할 수 있다.
상기 옻액은 산지에 따라 조성에 다소 차이를 나타낼 수 있지만 한국산, 중국산, 일본산 또는 동남아산 등의 옻 나무에서 추출한 것을 제한받지 않고 모두 사용할 수 있다. 또한, 상기 옻액은 여과 등의 방법을 통해 각종 불순물을 제거한 순수 옻액을 사용할 수 있다.
상기 열가소성 고분자는 3차원 프린팅 후 고체화(solidification) 속도가 빨라 고속으로 프린팅하는 경우에도 변형이 없고, 치수 및 형태 안정성 등이 우수하며, 녹는점이 낮아 필라멘트 제조시에 용융압출이 용이해 생산효율이 높은 열가소성 고분자를 사용할 수 있다.
상기 열가소성 고분자는, 폴리글리콜산(polyglycolic acid, PGA), 폴리락트산(polylactic acid, PLA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene, ABS), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리우레탄(polyurethane), 에폭시(epoxy), 아크릴(acryl), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리비닐피로릴돈(PVP), 폴리스티렌(PS), 폴리아크릴에테르케톤(PAEK), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열가소성 고분자는 평균 입자크기가 50 μm 내지 10 mm인 것을 사용할 수 있으며, 상기 열가소성 고분자의 평균 입자크기가 50 μm 미만인 경우, 응집되어 균질하게 혼합되기 어렵고, 10 mm를 초과하는 경우, 필라멘트 형성을 위한 용융압출 온도가 증가하는 문제가 있다.
상기 조성물은 1 : 99 내지 1 : 5의 중량비로 상기 옻액 및 열가소성 고분자를 포함하며, 옻액이 상기 중량비 미만으로 포함될 경우 옻액이 갖는 보존성, 내염성, 내열성, 방부성, 방충성 또는 절연성 등과 같은 다양한 효과를 기대하기 어렵고, 옻액이 상기 중량비를 초과하여 포함될 경우, 열가소성 고분자 및 옻액의 복합화가 어려워 후술할 단계에서 3차원 프린팅 방법으로 성형체를 형성할 때, 치밀한 구조를 갖는 성형체의 형성이 어려워 성형체의 기계적 강도가 떨어진다는 문제가 있다. 또한, 상기 조성물은 옻액의 점도를 조절할 수 있도록 톨루엔, 벤젠 등의 유기용매를 추가로 포함할 수 있다.
상기 조성물에 포함된 옻액은 2개의 하이드록실기(OH-)와 포화 및 불포화 알킬 사슬로 이루어진 카테콜(catechol) 유도체인 우루시올을 주성분으로 포함하고, 우루시올이 가교되어 고분자화를 통해 고체화될 수 있어, 3차원적인 입체구조를 갖는 성형체를 형성할 수 있다. 이때, 상기 옻액에 포함된 우루시올은 락카제의 활동으로 우루시올이 우루시올키논으로 변형되고, 우루시올키논이 다시 우루시올과 결합하여 고차중합체를 형성하여 고체화될 수 있다. 하지만, 상기 락카제는 높은 습도(70 내지 80%의 습도) 조건에서 활성화되기 때문에 상기 옻액을 고화시키는 조건이 까다롭다는 문제가 있다. 또한, 상기 우루시올은 중합 또는 가교 반응이 일정하지 않아 중합도가 조건에 따라 상이해 광택도, 기계적, 열적 물성 등이 떨어질 수 있다. 아울러, 상기 옻액은 열가소성 고분자와의 결합력이 떨어져 후술할 단계에서 제조되는 필라멘트를 이용해 성형체를 제조하면, 성형체의 기계적 강도가 현저히 떨어지는 문제가 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 조성물은 경화제를 추가로 포함하도록 구성하여, 상기 옻액에 포함된 우루시올이 열가소성 고분자와 함께 단시간에 가교결합을 통해 복합화되어 기계적 강도가 우수한 성형체를 제조할 수 있다.
상기 가교제는 헥실 이소시아네이트(HI), 벤질 이소시아네이트(BI), 3-이소프로필-디메틸벤질 이소시아네이트(TMI) 등의 이소시아네이트계를 바람직하게 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 분자량 100,000 MW 이상의 다관능성 장쇄 이소시아네이트 경화제를 사용하여 상기 우루시올의 하이드록실기와 상기 열가소성 고분자의 일부를 가교결합을 통해 폴리우레탄 결합 등으로 복합화를 유도할 수 있다. 상기 다관능성 장쇄 이소시아네이트는 2개 이상의 이소시아네이트 관능기를 포함하여 옻액에 포함된 우르시올과 열가소성 고분자와 가교반응을 유도할 수 있다. 이에 따라, 옻액의 특성을 그대로 유지하면서도, 후술할 단계에서 3차원 프린팅 방법으로 성형체를 제조할 시, 성형체의 기계적 강도를 향상시킬 수 있으며, 상기 장쇄 이소시아네이트가 부여하는 연성으로 인해 옻액이 고화시 쉽게 부스러지던 성질을 개선해 기계적 강도가 향상된 성형체를 형성시킬 수 있다.
상기 단계 (b)는, 상기 조성물을 용융 압출하여 필라멘트를 제조하는 단계로서, 본 단계에서는 기존의 FDM 방식에서 사용할 수 없었던 옻과 열가소성 고분자를 포함하는 조성물을 용융압출하여 옻액 및 열가소성 고분자의 균질한 혼합 및 복합화를 유도하고, 3차원 프린팅에 사용이 가능한 필라멘트를 효과적으로 성형할 수 있다.
이때, 상기 조성물의 옻액에 포함된 주성분인 우루시올(urushiol)은 폴리페놀 유도체로서, 우루시올은 피부 알러지를 강하게 유발하는 독성을 나타내어 사용에 제한이 따르는데, 본 단계에서는 상기 조성물을 200 내지 300 ℃에서 용융 압출하여 상기 필라멘트를 성형함에 따라, 옻액에 포함된 우루시올과 각종 성분을 휘발시켜 독성을 현저히 감소시킨 상태로 옻 필라멘트를 성형할 수 있다.
상기 용융 압출 온도는 100 내지 200 ℃의 온도로 진행하여도 무방하나, 이 경우, 옻액에 포함된 성분의 휘발이 어려워, 필라멘트가 독성을 보유할 수 있는 문제가 있으며, 300 ℃를 초과하는 온도로 용융할 경우, 옻액에 포함된 각종 성분의 탄화가 유도될 수 있어 바람직하지 못하다.
상기 단계 (c)는, 상기 필라멘트를 냉각하는 단계로서, 본 단계에서는 상기와 성형한 필라멘트를 냉각하여 고체화시킴에 따라, 충분한 기계적 강도를 갖는 필라멘트로 제조하고, 이를 권취하여 롤 타입으로 제조함에 따라, FDM 등과 같은 방식의 3차원 프린팅 방법에 효과적으로 이용가능한 형태인 옻 필라멘트를 제조할 수 있다.
또한, 본 단계에서는 상기 필라멘트를 냉각하여 고체화시킨 후, 상기 필라멘트의 표면을 산처리하도록 구성하여 상기 옻 필라멘트의 표면에 잔류하는 옻액에 포함된 각종 성분을 완전히 산화시킴에 따라, 알러지 유발을 현저히 감소시킬 뿐만 아니라 고화속도가 향상되어, 후술할 단계에서 독성이 최소화되고, 빠른 속도로 성형체를 형성할 수 있는 옻 필라멘트를 제조할 수 있다. 상기 산처리는 0.1 내지 1 M의 황산, 질산, 카르복실산, 염산 또는 과산화수소 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기와 같이 하여 고화시켜 제조한 필라멘트는 다양한 크기의 성형체를 구현할 수 있고, 직경이 0.1 내지 2.0 mm을 갖도록 제조할 수 있으며, 직경이 0.1 mm 미만이면 옻 필라멘트를 밀어내는 인쇄 헤드의 제작이 어렵고, 2.0 mm를 초과하면 고화속도가 늦고 프린팅선이 굵어져 제품의 정밀도가 떨어는 문제점이 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.
제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
<실시예 1>
옻액 100g 및 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene) 수지 1kg을 포함하는 혼합물을 벤젠과 1:1의 중량비로 혼합한 후 교반하고, 50 ℃로 가열한 후, 분자량이 100,000 Mw 이상이고, 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 다관능성 이소시아네이트 가교제를 50g을 첨가하여 옻 조성물을 제조하였다.
제조한 옻 조성물을 단축 용융압출기(single screw extruder)에 장입하고 250 ℃의 압출온도로 가열한 후, 직경 1 mm의 사출구를 통해 압출하여 직경 1 mm인 와이어 형상의 필라멘트를 제조하였으며, 제조한 필라멘트를 100 ℃, 50 ℃ 및 30 ℃의 구획을 통과하도록 구성하여 서서히 냉각시켰으며, 1M의 카르복실산을 도포하여 산화처리하고, 롤 형태로 권취한 후, 10시간 이상 건조하여 옻 필라멘트를 제조하였다.
<비교예 1>
옻액 250g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 옻 필라멘트를 제조하였다.
<비교예 2>
가교제를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법을 이용하여 옻 필라멘트를 제조하였다.
<실험예>
가교제의 첨가가 옻 필라멘트의 물성 변화에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 옻 필라멘트를 3차원 프린팅 장치의 인쇄 해드에 장입하고, 150 내지 200 ℃의 온도로 가열하여 1 mm의 직경을 갖는 노즐로 압력 300 내지 700 kpa 및 속도 40 내지 100 mm/분의 조건으로 토출하여 육면체 형상의 시편(1 cm3)을 제조하였다. 제조한 각각의 시편의 충격강도(IZOD)를 ASTM 규격에 따라 평가한 결과, 비교예 1에 따른 방법으로 제조한 시편은 충격강도가 7.62 kgf·cm/cm2로 확인되었고, 비교예 2에 따른 방법으로 제조한 시편은 11.98 kgf·cm/cm2로 확인된 반면에, 실시예에 따른 방법으로 제조한 시편의 충격강도는 15.48 kgf·cm/cm2로 확인되어, 충격강도가 월등히 향상되었음을 확인할 수 있었다.
이를 통해, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조한 3차원 프린팅용 옻 필라멘트를 3차원 프린팅 방법에 활용하여 기계적 특성이 우수한 성형체를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

  1. (a) 옻액 및 열가소성 고분자를 포함하는 조성물을 제조하는 단계;
    (b) 상기 조성물을 용융 압출하여 필라멘트를 제조하는 단계; 및
    (c) 상기 필라멘트를 냉각한 후, 상기 필라멘트의 표면을 산처리하는 단계를 포함하는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 고분자는 폴리글리콜산(polyglycolic acid, PGA), 폴리락트산(polylactic acid, PLA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene, ABS), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리우레탄(polyurethane), 에폭시(epoxy), 아크릴(acryl), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리비닐피로릴돈(PVP), 폴리스티렌(PS), 폴리아크릴에테르케톤(PAEK), 폴리옥시메틸렌(POM) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 1 내지 20 중량%의 상기 옻액 및 80 내지 99 중량%의 상기 열가소성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 가교제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서는, 상기 조성물을 100 내지 300 ℃에서 용융 압출하는 것을 특징으로 하는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)의 필라멘트는 직경이 0.1 내지 2.0 mm인 것을 특징으로 하는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제5항 및 제7항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조되어, 옻액 및 열가소성 고분자를 포함하는 3차원 프린팅용 옻 필라멘트.
KR1020160116085A 2016-09-09 2016-09-09 항균기능을 갖는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트 KR101794985B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160116085A KR101794985B1 (ko) 2016-09-09 2016-09-09 항균기능을 갖는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160116085A KR101794985B1 (ko) 2016-09-09 2016-09-09 항균기능을 갖는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101794985B1 true KR101794985B1 (ko) 2017-12-01

Family

ID=60921624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160116085A KR101794985B1 (ko) 2016-09-09 2016-09-09 항균기능을 갖는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101794985B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112406095A (zh) * 2020-11-05 2021-02-26 三阳纺织有限公司 一种具有抗菌功能的织物及其快速成形方法
WO2021089898A1 (es) * 2019-11-05 2021-05-14 Onate Molina Enrique Filamento antibacteriano, repelente de insectos, aromatizado y con capacidad virucida para impresoras 3d
KR20210059359A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 주식회사 쓰리디코리아 연질 발포 고분자 재료의 혼합물성 제어를 위한 혼합 토출용 3d프린터 헤드 장치 및 제어방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016501137A (ja) 2012-11-09 2016-01-18 エボニック インダストリーズ アクチエンゲゼルシャフトＥｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ＡＧ 押出成形をベースとする３ｄプリンティング法のためのコーティングされたフィラメントの使用及び製造
KR101617099B1 (ko) 2014-11-05 2016-04-29 롯데케미칼 주식회사 3차원 프린터 필라멘트용 열가소성 수지 조성물
KR101644754B1 (ko) 2015-08-17 2016-08-02 임헌영 3d 프린터용 생분해성 복합비료 필라멘트의 제조방법 및 이에 따라 제조된 생분해성 복합비료 필라멘트

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016501137A (ja) 2012-11-09 2016-01-18 エボニック インダストリーズ アクチエンゲゼルシャフトＥｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ＡＧ 押出成形をベースとする３ｄプリンティング法のためのコーティングされたフィラメントの使用及び製造
KR101617099B1 (ko) 2014-11-05 2016-04-29 롯데케미칼 주식회사 3차원 프린터 필라멘트용 열가소성 수지 조성물
KR101644754B1 (ko) 2015-08-17 2016-08-02 임헌영 3d 프린터용 생분해성 복합비료 필라멘트의 제조방법 및 이에 따라 제조된 생분해성 복합비료 필라멘트

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
윤상희, 한국기초조형학회, <기초조형학연구> 14권5호 (2013), pp.299-308

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021089898A1 (es) * 2019-11-05 2021-05-14 Onate Molina Enrique Filamento antibacteriano, repelente de insectos, aromatizado y con capacidad virucida para impresoras 3d
KR20210059359A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 주식회사 쓰리디코리아 연질 발포 고분자 재료의 혼합물성 제어를 위한 혼합 토출용 3d프린터 헤드 장치 및 제어방법
KR102320668B1 (ko) * 2019-11-15 2021-11-02 주식회사 쓰리디코리아 연질 발포 고분자 재료의 혼합물성 제어를 위한 혼합 토출용 3d프린터 헤드 장치 및 제어방법
CN112406095A (zh) * 2020-11-05 2021-02-26 三阳纺织有限公司 一种具有抗菌功能的织物及其快速成形方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107109035B (zh) 在基于挤出的增材制造中用作临时支撑材料的共混聚合物
KR101794985B1 (ko) 항균기능을 갖는 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 삼차원 프린팅용 옻 필라멘트
EP2969487B1 (en) A method of producing a three-dimensional printed article
US10766181B2 (en) Magnetic feed material and its use in producing bonded permanent magnets by additive manufacturing
KR101610218B1 (ko) 금속분말이 함유된 fdm 방식의 3d 프린터용 복합필라멘트 조성물
CN105330898A (zh) 一种激光标记添加剂及其制备方法与应用
KR101780475B1 (ko) 필라멘트 형성에 이어 연속적으로 형상화가 가능한 3차원 프린팅 방법
CN106633363A (zh) 一种用于3d打印的聚丙烯组合物及其制备方法
KR102396788B1 (ko) 3d-fdm 프린팅용 필라멘트의 제조를 위한 세라믹 슬러리를 수득하는 방법, 상기 방법을 사용하여 수득된 슬러리 및 세라믹 필라멘트
DE602005027875D1 (de) Polyvinylidenfluoridharzpulver zur schmelzeformgebung und verfahren zur herstellung eines formkörpers aus dem harzpulver
CN106280201A (zh) 三维打印线材
JP2014514183A5 (ko)
CN109720055A (zh) 聚乙烯醇/聚乳酸复合薄膜及其制备方法
CN117120540A (zh) 以非共价相互作用为特征的压电复合材料及其在增材制造中的用途
EP0584613B1 (de) Thermoplastische Formmassen zur Herstellung von anorganischen Sinterformteilen sowie Verfahren zur Herstellung von anorganischen Sinterformteilen
CN103435834B (zh) 聚甲醛制品及其制备方法
CN109721906B (zh) 抗菌聚乙烯醇薄膜及其组合物和制备方法
US20210122911A1 (en) Filled-filament for 3d printing
CN111349265A (zh) 一种3d打印用改性尼龙6及其制备方法
CN107964231A (zh) 一种3d打印机用pc/abs材料及其制备方法
KR20200130764A (ko) 압출형 3d 프린터 적용을 위한 세라믹 코어의 재료 및 제조 공정
EP1229075B1 (de) Thermoplastisches Polymerkomposit auf Stärkebasis mit integrierten nanoskopischen Teilchen, Verfahren zu seiner Herstellung
EP4010429B1 (de) Verzweigte polyestersiloxane
EP0517025B1 (de) Verfahren zum thermoplastischen Verarbeiten nichtplastifizierbarer Polymerer
EP0513500A1 (de) Verfahren zur Herstellung offenporöser, fasriger Teile aus Polytetrafluorethylen durch Spritzguss oder Extrusion

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant