KR101985710B1

KR101985710B1 - 대나무를 포함하는 3d 프린팅용 열가소성 소재

Info

Publication number: KR101985710B1
Application number: KR1020160163914A
Authority: KR
Inventors: 김백진; 한세미; 윤세진
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2019-06-05
Also published as: KR20180063965A

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌, 말레익 무수-중합 폴리프로필렌 및 대나무 분말을 포함하는 3D 프린팅용 열가소성 소재, 이의 제조방법, 및 상기 3D 프린팅용 열가소성 소재를 이용하여 제조된 3D 프린트 성형물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 3D 프린팅용 열가소성 소재는 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하고 차음 특성이 우수하며, 친환경적인 소재로 구성되어, 3D 프린팅용 열가소성 소재, 특히 FDM(Fused Deposit Model) 방식의 3D 프린팅 열가소성 소재로서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

대나무를 포함하는 3D 프린팅용 열가소성 소재{3-DIMENSION PRINTING THERMOPLASTIC MATERIAL COMPRISING BAMBOO}

본 발명은 3D 프린팅용 열가소성 소재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리프로필렌, 말레익 무수-중합 폴리프로필렌 및 대나무 분말을 포함하는 3D 프린팅용 열가소성 소재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

3D 프린팅이란 특정 제품을 입체로 만들어 낼 수 있는 프린팅 기술로써 입체적으로 만들어진 설계도를 이용하여 종이에 인쇄하듯 3차원 공간 안에 실제 제품을 만들어 낼 수 있는 기기이다.

개발 초기에는 플라스틱 소재에 국한됐지만 현재는 수백만 원대의 보급형 제품이 나오고 부피도 줄어들면서 일반에 확산되는 추세로 제품을 만들어 내는 재료가 나일론과 금속 등으로 범위가 확산되고 있다(대한민국 공개특허 제 10-2015-0137574호).

현재 3D 프린팅에 가장 많이 쓰이는 소재는 빛을 받으면 굳는 광경화성 고분자 소재이다. 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 인기있는 소재는 녹고 굳는 것이 자유로운 고체 형태의 열가소성 소재로서 시장의 40%를 점유하며, 점차 성장세를 높여갈 것으로 예상된다. 이중 열가소성 소재의 형태는 필라멘트, 입자 또는 분말가루 형태를 가질 수 있다(대한민국 등록특허 제 101617099호, 및 S.Koskins, 3D printing for artists, desiners and makers, Bloomsbury, 2013).

종래 FDM(Fused Deposit Model) 방식 3D 프린팅 등에 사용되는 열가소성 소재로는 ABS(Acrylonitrile butadiene styrene) 및 PC(polycarbonate) 등이 사용되고 있으나, 이런 소재들은 열가소성, 수축율 및 기계적 물성 등이 여전히 개선이 필요한 실정이다.

3D 프린터를 이용하여 건축 자재 등의 대면적 제품을 제작하기 위해서는 3D 프린팅용 소재의 우수한 열가소성, 기계적 물성 및 차음 특성이 필요하다.

또한, 종래 주요 3D 프린터용 소재는 환경 호르몬 유발 물질로서, 이를 대체하는 새로운 친환경 소재를 개발하는 것이 요구된다.

본 발명의 목적은 새로운 3D 프린팅용 열가소성 소재를 개발하기 위한 것으로서, 폴리프로필렌(Polypropylene), 말레익 무수 중합 폴리프로필렌(maleic anhydride-grafted polypropylene), 및 대나무 분말(Bamboo Powder) 혼합물을 포함하는, 우수한 열가소성, 기계적 물성 및 차음성을 가지고, 친환경적인 3D 프린팅용 열가소성 소재, 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리프로필렌(Polypropylene), 말레익 무수 중합 폴리프로필렌(maleic anhydride-grafted polypropylene), 및 대나무 분말(Bamboo Powder)을 포함하는 3D 프린팅용 열가소성 소재를 제공한다.

또한, 본 발명은 폴리프로필렌, 말레익 무수 중합 폴리프로필렌, 대나무 분말 및 유리 버블을 포함하는 3D 프린팅용 열가소성 소재를 제공한다.

또한, 본 발명은 폴리프로필렌, 말레익 무수 중합 폴리프로필렌, 및 대나무 분말을 혼합하여 반응시켜 복합체를 형성하는 단계를 포함하는 3D 프린팅용 열가소성 소재의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 폴리프로필렌, 말레익 무수 중합 폴리프로필렌, 대나무 분말 및 유리 버블을 혼합하여 반응시켜 복합체를 형성하는 단계를 포함하는 3D 프린팅용 열가소성 소재의 제조 방법을 제공한다.

아울러, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 3D 프린팅용 열가소성 소재를 이용하여 3D 프린팅시켜 제조한 3D 프린트 성형물을 제공한다.

본 발명에 따른 열가소성 소재는 우수한 열가소성, 기계적 물성 및 차음 특성을 가지며, 친환경적이다.

특히, 본 발명에 따른 열가소성 소재는 FDM 3D 프린팅용 소재로서 적합한 특성을 가지고 있어서, 건축 자재의 제작에 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 열가소성 소재의 성분을 보여주는 그림이다.
도 2는 본 발명의 열가소성 소재가 적용되는 FDM 방식 3D 프린터를 보여주는 그림이다.
도 3은 본 발명의 열가소성 소재가 적용되는 용도를 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명의 한가지 실시예에 따른 완성된 UTM 시편을 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 한가지 실시예에 따른 MAH-PP 함량 변화에 따른 인장강도 시험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한가지 실시예에 따른 제작된 시편을 보여주는 사진이다.
도 7은 본 발명의 한가지 실시예에 따른 대나무 함량 변화에 따른 차음성 테스트 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 한가지 실시예에 따른 대나무 함량 변화에 따른 차음성 테스트 결과를 정리한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 한가지 실시예에 따른 유리 버블 함량 변화에 따른 기계적 물성 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 한가지 실시예에 따른 유리 버블 함량 변화에 따른 인장강도 시험 결과를 보여주는 그래프이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명은 폴리프로필렌(Polypropylene), 말레익 무수 중합 폴리프로필렌(maleic anhydride-grafted polypropylene), 및 대나무(Bamboo) 분말을 포함하는 3D 프린팅용 열가소성 소재를 제공한다.

상기 폴리프로필렌은 동종 중합체(homopolymer)인 것이 바람직하다.

상기 대나무 분말은 셀룰로오스(Cellulose)를 다량으로 포함하는 것이 바람직하고, 대나무 유래 셀룰로오스를 사용할 수 있다.

상기 폴리프로필렌 100 중량부 대비 말레익 무수 중합 폴리프로필렌은 0.05 내지 20 중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 0.1 내지 1.5 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 폴리프로필렌 100 중량부 대비 대나무 분말은 3 내지 50 중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 6 내지 43 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 3D 프린팅용 열가소성 소재는 유리 버블(Glass bubble)을 더 포함할 수 있다.

상기 폴리프로필렌 100 중량부 대비 유리 버블은 3 내지 25 중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 4 내지 23 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 말레익 무수 중합 폴리프로필렌, 대나무 및 유리 버블 함량은 인장강도 및 차음 특성 향상을 위한 최적 배합 함량으로서, 그 이하 또는 그 이상에 비해 인장강도 및 차음 특성을 현저히 증가시킬 수 있다.

상기 3D 프린팅용 열가소성 소재는 기계적 물성이 우수하고, 차음 특성이 우수하며, 특히 대나무 함량 및 유리 버블 함량에 따라 기계적 물성 및 차음 특성이 향상될 수 있다.

상기 3D 프린팅용 열가소성 소재는 FDM(Fused Deposit Model) 방식 3D 프린팅 소재로 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 폴리프로필렌, 말레익 무수 중합 폴리프로필렌 및 대나무 분말을 혼합 또는 블렌딩(blending)하는 단계를 포함하는 3D 프린팅용 열가소성 소재의 제조 방법을 제공한다.

상기 제조 방법은, 믹서기를 온도 150 내지 200℃로 세팅하는 단계; 믹서기의 온도가 세팅 온도로 맞춰지면 폴리프로필렌를 넣어준 후 녹여주는 단계; 말레익 무수 중합 폴리프로필렌을 넣어준 후 5 내지 10분 동안 반응시키는 단계; 대나무 분말, 또는 대나무 분말과 유리 버블을 최대한 분산이 잘 일어나도록 5 내지 10분 동안 천천히 넣어준 후, 5 내지 10분 동안 반응시키는 단계; 모두 혼합한 다음 5 내지 15분 동안 더 섞어주는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 소재가 적용되는 3D 프린트는 열가소성 소재를 적용할 수 있는 모든 3D 프린트가 사용가능하며, 특히 FDM(Fused Deposit Model) 방식 3D 프린터가 바람직하다.

이런 성형물로는 3D 프린트 적용이 가능한 제품은 모두 포함하며, 특히, 건축 자재 제작에 유용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 폴리프로필렌, 말레익 무수 중합 폴리프로필렌 및 대나무를 포함 하는 3D 프린팅용 열가소성 소재의 제조

<1-1> 폴리프로필렌, 말레익 무수 중합 폴리프로필렌 및 대나무 복합체의 제조

각 시료의 정보 및 사용기기, 구체적인 배합 조건은 아래와 같으며, 총량 35g을 기준으로 온도 200℃, 20 rpm, 20 min의 조건으로 시료를 배합하였다. 실험장소는 안산 생산기술연구원의 산업용섬유기술센터에서 이루어졌다.

배합 조건

	조건 A	조건 B	조건 C
고분자 PP	70%	65%	55%
BP	25%	25%	25%
MAH-PP	5%	10%	20%
Total	100%	100%	100%

제조순서는 다음과 같이 수행하였다. 우선, 대나무 분말(Bamboo Powder, BP)(한양소재)를 진공건조기에서 60℃, 48h 동안 건조시켰다. 그런 다음, Mixer(BLABENDER, PLASTI-CORDER) 전원을 켠 후 온도 200℃, 20 rpm을 설정한 후 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)(HomoPP(J-150), CoPP1(JI-350), CoPP2(JH-350)의 3종류, Lotte Chemical)를 먼저 넣고 5분간 녹인 후, 상용화제인 말레익 무수 중합 폴리프로필렌(Maleic Anhydride grafted Polypropylene, MAH-PP)를 5분간 첨가하여 섞어주었다. 건조된 BP를 2번에 걸쳐 천천히 넣어주어 분산이 잘 이루어지도록 하였다. PP/MAH-PP/BP 혼합물을 잘 섞이도록 5분간 더 놓았다(총 20분 반응).

도구본을 이용한 UTM용 시편을 다음과 같이 제작하였다(도 4). 1단계로 핫프레스(Hotpress)를 이용한 시편 제작은 우선, 핫프레스의 온도를 180℃로 맞춘 후, 2개의 강판과 1 mm두께의 모형틀, 1개의 테프론 필름을 준비한 다음, 강판 사이에 테프론 필름을 넣고, 모형틀을 위치시킨 후, 시료 약 10 g을 무게를 재어 테프론 필름 위에 올려놓은 다음, 핫프레스 기기 내부에 준비된 시료를 넣고 5분 이상 녹인 다음, 1ton의 압력을 가하여 추가로 2분간 충분히 녹여준 후, 상온에서 천천히 식힌 후 시료를 떼어내었다. 2단계로 도구본을 이용한 UTM용 시편 제작은 우선, 핫프레스로 제작한 네모진 시편에 도구본을 올려놓고 핫프레스 사이에 위치시킨 후, 충분한 압력을 가해주어 도구본의 모양대로 찍어낸 다음, 같은 작업을 5번 반복하였다. 이때, 주의사항: 기포가 없는 균일한 단면의 시편을 찍어내어 최대한 인장시험에서 실험값의 차이를 줄이도록 하였다.

<1-2> MAH -PP 함량에 따른 인장강도 시험

인장강도 측정의 경우, 국내에서 KMT사가 제작한 UTM을 이용하여 측정하였으며, 그 조건은 crosshead speed: 20 mm/min, Lord cell: 10 kN, gauge length: 35 mm이며, 시편의 두께는 1 mm, 너비는 3 mm로 수행하였다. 실험 시료의 종류에 따라 비교군을 달리하여 비교하였고, 에틸렌(Ethylene) 함량에 따라 인장 강도가 어떻게 변하는지, MI의 변화에 따라 어떻게 변하는지 분석하였다.

폴리프로필렌 종류에 따른 시료 명명법

제품명	시료명(명명)	MI(Melt Index)	Ethylene함량[%]
J-150	HomoPP	10	-
JI-350	CoPP1	10	5
JH-350	CoPP2	10	10
J-330	CoPP3	4	5
JH330M	CoPP4	4	10

첨가된 MAH-PP는 무수말레인산(MA)이 폴리프로필렌에 그라프트 중합되어있는 폴리머로서, 폴리프로필렌 사슬에 그라프팅 되어있는 무수말레인산은 천연 섬유(natural fiber)의 하이드록시 그룹과의 상호 인력으로 인해 폴리프로필렌과 대나무의 계면 접착력을 높여주는 역할을 수행하였다. 이번 실험에서는 MA 함량이 비교적 높은 5wt% MAH-PP를 사용함으로써 고분자 수지 배합 시 섬유와 고분자 사이의 결합이 보다 잘 이루어지도록 의도하였다.

그 결과를 도 5에 나타내었다(도 5). 여기서, 시료명 뒤에 0, 1, 2, 3의 값은 각각 MAH-PP 함량 0, 1, 2 및 3 wt%를 의미하는 것이다.

에틸렌이 첨가되지 않은 단독 HomoPP의 경우 UTM의 인장강도, 하중이 가장 크게 관찰된 반면, 나머지는 UTM의 인장강도, 하중이 낮게 관찰되었다(도 5). MAH-PP가 포함되어있지 않은 HomoPP에 비해, MAH-PP가 3 wt% 들어있는 경우, 하중 값은 80% 증가함을 보이고 있으며 CoPP1, CoPP2, CoPP3 의 경우도 25 내지 30% 증가함을 보였다(도 5).

<1-3> 대나무(Bamboo) 함량에 따른 차음 특성 분석

폴리머 매트릭스(Polymer matrix)로는 HomoPP를 사용하기로 하고 대나무의 첨가 비율을 달리하여 차음성을 비교해보기로 하였다. 또한, 인장강도 테스트에서 하중의 증가가 뚜렷하게 관찰된 경우는 MAH-PP 함량이 3, 9 wt%일 때였는데 비슷한 경향성을 보임에 따라 대나무 함량 대비 3wt% 첨가하는 것으로 결정하였다.

대나무 함량 증가에 따른 시료 명명법

시료명	Blank PP	BP_3	BP_6	BP_12	BP_25	BP_33
PP	100	96.87	93.75	87.5	75	67
Bamboo Powder(BP)	-	3.13	6.25	12.5	25	33
MAH-PP	-	0.09	0.19	0.375	0.75	0.99

실험 조건은 온도 180℃, 속도 80 rpm, 시간 20 min으로 진행하였으며, 한 시료당 총중량 40 g으로 두 번씩 진행하여 총 수득량 80 g을 목표로 진행하였다. 핫멜트(Hotmelt) 수지 배합 순서는 다음과 같다. 우선, HAAKE Mixer의 전원을 켜고 180℃로 온도를 세팅한 후, 온도가 맞춰지면 PP를 넣고 충분히 녹여주고 torque 값이 떨어질 때까지 기다린 다음, torque 값이 다 떨어지고 나면 MAH-PP를 넣어주고 5분을 기다란 후(반응시간; 5분), 대나무 분말(Bamboo powder)을 최대한 분산이 잘 일어나도록 천천히 5분간 넣어준 다음(반응시간; 10분), 다 섞이고 나면 10분간 더 섞어주었다(총 반응시간; 20분).

시편 제작에서 필요한 준비물은 시편 제작을 위한 직경 10 cm, 3 cm 원형 금속판(두께 1T) 각 3개, 이미드 필름, 집게, 핫프레스(Hotpress)용 철판, 핫프레스(Hotpress) 기기이다. 시편 제작 과정은 다음과 같다. 우선, 이미드 필름 사이에 시료를 넣어준 후 충분히 녹여 1 mm 보다 얇은 두께의 시편을 만들었다. 이때 주의할 점은 충분히 녹인 상태에서 압력을 가해주어야 기포가 발생하지 않는다는 것이다. 이렇게 3번 정도 반복하여 만든 시편들을 직경 10 cm, 3 cm 의 크기에 맞게 잘라내어 겹쳐놓고 다시 한번 천천히 녹였다. 이때 주의해야 할 점은 두께를 맞추기 위해 약 1 ~ 2 ton의 압력을 가하되, 한 번의 압력 후에 바로 풀어주어 기포를 최소화하는 것이다. 제작된 시편을 평평하고 균일하게 식히기 위해 무거운 금속판으로 위아래에서 누른 후 천천히 상온까지 식혔다. 위의 방법으로 D= 10 cm, 3 cm인 시편을 각각 3개씩 총 6개를 제작하였다(도 6).

차음 테스트는 한국건설생활환경시험연구원(KCL)에 의뢰하였으며, 사용된 차음 테스트용 기기는 관내법 ASTM E2611-09에 따른 것이다.

차음 테스트 결과, 전체적으로 저주파영역(50 ~ 400 Hz)에서는 차음성이 감소하다가 중주파 영역(500 ~ 1000 Hz)에서 회복되며, 고주파영역(1000 ~ 5000 Hz)에서 한번 더 감소하다가 증가하는 경향을 보였다(도 7). 이와 같은 거동은 일반적으로 모든 소재에서 1 ~ 2번 정도 관찰되었다. 도 7은 대나무 함량이 0, 3, 6, 12, 25, 33%로 증가함에 따라 각 시료의 거동을 관찰한 경우를 나타낸 것이며, 시료당 샘플을 3번씩 측정하여 평균값을 구해 검은색 실선으로 연결한 것이다. 세로축은 음향 투과손실(Sound Transmission Loss; STL)을 나타내는 것으로 그 값이 클수록 차음성이 좋다는 사실을 알려준다.

전체적으로 영역별 음향투과손실을 비교해보기 위해서 오버랩(overlap)해 본 결과는 도 8과 같다. 저주파에서 중주파 영역을 살펴보면 예상했던 바와 같이 대나무 함량이 적은 3, 6 wt%에 비해 대나무 12, 25, 33 wt%의 경우 음향투과 손실(STL) 수치가 현저히 높은 것으로 보아 대나무의 첨가가 차음성 향상에 기여한다는 것을 확인할 수 있었다(도 8).

< 실시예 2> 폴리프로필렌, 말레익 무수 중합 폴리프로필렌 및 유리버블 (Glass bubble) 복합체의 제조

<2-1> 복합체의 제조

성형 조건으로 총량 40g으로 하여 유리 버블(glass bubble) 함량을 0 wt% 3.13 wt%, 6.25 wt%, 12.5 wt% 늘려가며 실험하였다. 실험 진행 과정으로 먼저 반응온도를 180℃으로 하고 rpm 80으로 하여 homoPP를 넣은 후에 녹이기 위하여 5 ~ 7분 정도 넣어준 후에 상용화제인 MAH-PP를 스푼으로 천천히 투입하여 5분 정도 반응시켰다. 그 후에 유리 버블(glass bubble)을 천천히 투입한 후에 10분 정도 반응 후 완료된 복합체을 얻을 수 있었다. 눈으로 보기에 유리 버블(glass bubble)을 첨가함에 따라 불투명해지는 것을 확인할 수 있었다.

배합 조건

	PP/GB_0 (wt%)	PP/GB_3.13 (wt%)	PP/GB_6.25 (wt%)	PP/GB_12.5 (wt%)
PP	100	92.87	89.75	83.5
G/B		3.13	6.25	12.5
MAH-PP		4.0	4.0	4.0
Total	100	100	100	100

<2-2> 물성 특성 분석

UTM 실험 조건으로 표점 거리는 35 mm, 폭(너비)는 3 mm, 길이 12 mm로 면적 36 mm²로 설정하였고, 속도는 20 mm/min으로 실험을 진행하였다. 핫프레스(Hot Press)로 제작한 시편을 UTM 장비에 알맞게 설치한 후 인장 시험을 진행하였다. 인장 시험은 소정의 시험편에 서서히 인장력을 가해서 기계적 성질을 파악하기 위한 것으로 응력-변형률 곡선으로부터 항복점(yield point), 내력(yield strength), 인장강도(tensile strength)의 데이터를 확보하였다.

유리 버블 함량에 따른 기계적 물성 분석 결과, MAH-PP이 없는 경우 유리 버블 함량이 증가할수록 기계적 물성이 떨어지는 반면, MAH-PP이 있는 경우 유리 버블 함량이 증가할수록 기계적 물성이 향상되었다(도 9). 인장강도 측면에서는 G/B 자체는 인장강도에 기여하지 않는 것으로 나타났다.

<2-3> 차음 특성 분석

시편 제작 및 차음 테스트는 상기 <실시예 1>의 <1-3>과 동일하게 수행하였다.

유리 버블 함량이 적은 3.1%에 비해 6.25 및 12.5%의 경우 음향투과 손실(STL) 수치가 높은 것으로 나타났다.

< 실시예 3> 폴리프로필렌, 말레익 무수 중합 폴리프로필렌, 대나무 및 유리버블 (Glass bubble) 복합체의 제조

<3-1> 복합체의 제조

총량 40g으로 하여 대나무 함량을 25 wt%로 고정하였고, 유리 버블(glass bubble) 함량을 0 wt% 3 wt%, 6 wt%, 12 wt% 늘려가며 실험하였다. 실험 진행 과정으로 먼저 반응온도를 180℃으로 하고 rpm 80으로 하여 homoPP를 넣은 후에 녹이기 위하여 5 ~ 7분 정도 넣어준 후에 상용화제인 MAH-PP를 스푼으로 천천히 투입하여 5분 정도 반응시켰다. 그 후에 대나무 분말 및 유리 버블(glass bubble)을 천천히 투입한 후에 10분 정도 반응 후 완료된 복합체을 얻을 수 있었다.

배합 조건

	Homo PP	PP_BB	PP_mPP_BB_ GB1	PP_mPP_BB_ GB2	PP_mPP_BB_ GB3	PP_mPP_BB_ GB4
Homo PP	40	30	28.96	27.72	25.76	22.56
MAH-PP	0	0	1.04	1.08 (1.04+0.4)	1.84 (1.04+0.8)	2.64 (1.04+1.6)
G/B	0	0	0	1.2	2.4	4.8
Bamboo		10	10	10	10	0
Total	40	40	40	40	40	0

<3-2> 물성 특성 분석

UTM 실험 조건으로 표점 거리는 35 mm, 폭(너비)는 3 mm, 길이 12 mm로 면적 36 mm²로 설정하였고, 속도는 20 mm/min으로 실험을 진행하였다. 핫프레스(Hot Press)로 제작한 시편을 UTM 장비에 알맞게 설치한 후 인장 시험을 진행하였다.

유리 버블 함량에 따른 기계적 물성 분석 결과, 유리 버블 함량이 3 내지 9 wt%까지 유리 버블이 포함되지 않은 경우에 비해 기계적 물성이 현저히 향상되었나 12 wt%부터 오히려 기계적 물성이 감소하였다(도 10).

<3-3> 차음 특성 분석

유리 버블 함량에 따른 기계적 물성 분석 결과, 유리 버블 함량이 3 내지 9 wt%까지 유리 버블이 포함되지 않은 경우에 비해 음향투과 손실(STL) 수치가 현저히 향상되었나 12 wt%부터 오히려 기계적 물성이 감소하였다.

Claims

폴리프로필렌(Polypropylene), 말레익 무수 중합 폴리프로필렌(maleic anhydride-grafted polypropylene), 대나무 분말(Bamboo Powder) 및 유리 버블(Glass bubble)을 포함하고,
여기서
상기 폴리프로필렌 100 중량부 대비 말레익 무수 중합 폴리프로필렌은 0.05 내지 20 중량부를 포함하고,
상기 폴리프로필렌 100 중량부 대비 대나무 분말은 3 내지 50 중량부를 포함하며,
폴리프로필렌 100 중량부 대비 유리 버블은 3 내지 12 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
FDM(Fused Deposit Model) 방식 3D 프린팅 소재.
제 1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌은 동종 중합체(homopolymer)인 것을 특징으로 하는 FDM(Fused Deposit Model) 방식 3D 프린팅 소재.
제 1항에 있어서,
상기 대나무 분말은 셀룰로오스(Cellulose)를 포함하는 것을 특징으로 하는 FDM(Fused Deposit Model) 방식 3D 프린팅 소재.
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폴리프로필렌(Polypropylene), 말레익 무수 중합 폴리프로필렌(maleic anhydride-grafted polypropylene), 대나무 분말(Bamboo Powder) 및 유리 버블(Glass bubble)를 혼합하는 단계를 포함하고,
여기서
상기 폴리프로필렌 100 중량부 대비 말레익 무수 중합 폴리프로필렌은 0.05 내지 20 중량부를 포함하고,
상기 폴리프로필렌 100 중량부 대비 대나무 분말은 3 내지 50 중량부를 포함하며,
폴리프로필렌 100 중량부 대비 유리 버블은 3 내지 12 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
FDM(Fused Deposit Model) 방식 3D 프린팅 소재의 제조방법.
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제 1항에 따른 FDM(Fused Deposit Model) 방식 3D 프린팅 소재로 제조된 FDM(Fused Deposit Model) 방식 3D 프린팅 성형물.