KR102001850B1 - 3D Printing Composition for Manufacturing Three Dimensional Article With Slippery Surfaces and Method for Preparing Same - Google Patents

3D Printing Composition for Manufacturing Three Dimensional Article With Slippery Surfaces and Method for Preparing Same Download PDF

Info

Publication number
KR102001850B1
KR102001850B1 KR1020170134378A KR20170134378A KR102001850B1 KR 102001850 B1 KR102001850 B1 KR 102001850B1 KR 1020170134378 A KR1020170134378 A KR 1020170134378A KR 20170134378 A KR20170134378 A KR 20170134378A KR 102001850 B1 KR102001850 B1 KR 102001850B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oil
acrylate
solvent
printing composition
present
Prior art date
Application number
KR1020170134378A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190042832A (en
Inventor
김동립
이강원
안지훈
전예일
Original Assignee
한양대학교 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 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020170134378A priority Critical patent/KR102001850B1/en
Priority to US16/756,574 priority patent/US11225628B2/en
Priority to PCT/KR2018/012278 priority patent/WO2019078621A2/en
Publication of KR20190042832A publication Critical patent/KR20190042832A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102001850B1 publication Critical patent/KR102001850B1/en
Priority to US17/543,219 priority patent/US11655430B2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L91/00Compositions of oils, fats or waxes; Compositions of derivatives thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/071Preforms or parisons characterised by their configuration, e.g. geometry, dimensions or physical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00Making preforms
    • B29B11/14Making preforms characterised by structure or composition
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE 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
    • B33Y70/00Materials specially adapted for additive manufacturing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/09Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/21Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/21Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase
    • C08J3/212Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase and solid additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2949/00Indexing scheme relating to blow-moulding
    • B29C2949/07Preforms or parisons characterised by their configuration
    • B29C2949/0715Preforms or parisons characterised by their configuration the preform having one end closed

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)

Abstract

본 발명은 외부와 내부가 모두 미끄러운 표면을 갖는 3차원 형상의 물품을 제조할 수 있는 3D 프린팅용 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 3D 프린팅용 조성물은 3D 프린팅 기술이라는 간편한 공정을 이용하여 코팅이 어려운 복잡한 삼차원 형상의 물품에 미끄러운 표면을 구현하는 것이 가능하다. 본 발명의 3D 프린팅용 조성물을 이용하여 제조된 입체 물품은 항공기, 자동차 등과 같은 기계의 표면에서의 얼음 제거, 혈관 등에서의 biofouling 문제, 자가 세정이 필요한 문제 등을 해결할 수 있어 다양한 산업에서 활용이 가능하다.
The present invention relates to a composition for 3D printing capable of producing an article having a three-dimensional shape having both slippery surfaces on the outside and inside, and a method of manufacturing the same.
The 3D printing composition according to the present invention can realize a slippery surface in a complicated three-dimensional shaped article which is difficult to be coated by using a simple process called 3D printing technology. The three-dimensional article manufactured using the 3D printing composition of the present invention can solve various problems such as ice removal on the surface of machines such as airplanes and automobiles, biofouling problems in blood vessels, and problems requiring self-cleaning. Do.

Description

미끄러운 표면을 갖는 3차원 물품 제조용 3D 프린팅 조성물 및 이의 제조방법{3D Printing Composition for Manufacturing Three Dimensional Article With Slippery Surfaces and Method for Preparing Same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a 3D printing composition for producing a three-dimensional article having a slippery surface and a method for manufacturing the same,

본 발명은 미끄러운 표면을 갖는 3차원 물품 제조용 3D 프린팅 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 외부와 내부가 모두 미끄러운 표면을 갖는 3차원 형상의 물품을 제조할 수 있는 3D 프린팅용 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printing composition for producing a three-dimensional article having a slippery surface and a method for producing the same, and more particularly, to a 3D printing composition for forming a three- And a method for producing the same.

발액 표면(liquid-repellent surface)의 개발은 동물, 곤충 및 식물의 표면의 자가 세정 능력에 의해 고취되고 있다. 발액 표면에는 먼저 연잎 효과(lotus effect)에 의해 영감을 얻은 발수 표면이 있다. 발수 표면은 표면의 미세구조와 낮은 표면 에너지로 인해 물방울이 쉽게 굴러 떨어질 수 있는 구조이다. 발수 표면은 자가 세정이 필요한 여러 분야에서 지속적으로 성능 향상을 위해 연구가 이루어져 왔으나 초발수 구현 시의 내구성 및 불소계 화합물의 인체 유해성 등의 문제가 있었다.The development of liquid-repellent surfaces is inspired by the self-cleaning ability of surfaces of animals, insects and plants. There is a water-repellent surface first inspired by the lotus effect. The water-repellent surface is a structure in which water droplets can be easily rolled off due to the surface microstructure and low surface energy. The water-repellent surface has been studied to improve performance continuously in various fields requiring self-cleaning, but there have been problems such as durability in the implementation of super water-repellent and human harmfulness of fluorine compound.

2011년 Havard 대학에서 SLIPS라는 개념을 소개한 후에 미끄러운 표면에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이는 벌레잡이 똥풀의 표면을 자연 모사한 것으로 표면의 윤활층이 존재하여 이로 인해 액적이 작은 미끄럼각에도 쉽게 굴러 떨어지는 자가 세정 능력을 발휘하였다.After the introduction of the concept of SLIPS in 2011 at Havard University, research into slippery surfaces is actively underway. This is a natural simulation of the surface of the insecticidal mulberry, which has a lubricating layer on the surface, which allows the droplet to easily roll down even at small sliding angles.

미끄러운 표면의 경우 anti-biofouling, 낮은 얼음 부착력 등 많은 장점을 가지고 있으나 대부분의 연구가 2차원 표면의 코팅 기법을 위주로 진행되고 있고, 이로 인해 3차원 형상으로의 적용은 한계가 있었다. 따라서, 다양한 3차원 형상으로의 미끄러운 표면 구현은 자가 세정이 필요한 산업에서 필요한 부분이다.The slippery surface has many advantages such as anti-biofouling and low ice adhesion. However, most of the studies are focused on the two-dimensional surface coating technique, which limits application to the three-dimensional shape. Thus, the implementation of slippery surfaces in a variety of three-dimensional shapes is a necessary part of the industry in which self-cleaning is required.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0004723호에서는 마이크로 및 나노스케일 포토그래피를 특징으로 하는 조면화된 고체 표면 위에 화학적으로 불활성의 고밀도 액체 코팅을 워킹시킴으로써 제조되는 자가 회복성의 내스크래치성 미끄러운 표면을 형성하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이는 2차원 표면 구현이기 때문에 여러 가지 복잡한 3차원 형상 구현이 어렵고, 침지를 통한 코팅을 이용하여 미끄러운 표면을 형성하기 때문에 내경이 작은 원관과 같은 코팅이 어려운 형상의 경우 원관 내부의 미끄러운 표면을 균일하게 형성하기 어렵다는 단점이 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0004723 discloses a self-recovering scratch resistant slippery surface produced by walking a chemically inert high-density liquid coating on a roughened solid surface characterized by micro and nanoscale photography And the like. However, since this is a two-dimensional surface implementation, it is difficult to implement various complicated three-dimensional shapes, and since a slippery surface is formed by using a coating through immersion, a slippery surface And it is difficult to form uniformly.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0048545호에서는 마찰 및 마모가 도입되는 부분의 윤활성을 향상시키기 위한 미끄러운 박층 필름 또는 코팅의 용도에 관한 것으로 나노입자의 코팅과 친유성층의 코팅을 통해 필름을 제작하였다. 그러나 이는 3차원 형상이 아닌 2차원적인 표면의 윤활층 구현이고, 증착 및 코팅 기술에 한정되어 있다는 단점이 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0048545 also relates to the use of a slippery thin film or coating for improving the lubricity of a portion to which friction and abrasion is introduced, wherein the coating of the nanoparticles and the coating of the lipophilic layer Respectively. However, this is not a three-dimensional shape but a two-dimensional surface lubricant layer implementation and is limited to deposition and coating techniques.

한편, 3D 프린터는 활자나 그림을 인쇄하듯이 입력된 3 차원 도면을 바탕으로 실제 입체 모양을 그대로 제작하는 장비이다. 최근 3D 프린팅 기술은 4차 산업혁명을 이끄는 중심으로 이슈가 되고 있으며, 자동차, 의료, 예술, 교육분야에서 다양한 모형을 만들기 위한 용도로 광범위하게 사용하고 있다.On the other hand, a 3D printer is a device that produces an actual three-dimensional shape as it is based on the input three-dimensional drawing, just as it prints a letter or a picture. Recent 3D printing technology has become a central issue of the fourth industrial revolution and has been used extensively to create various models in the fields of automotive, medical, art, and education.

3D프린터의 원리는 가장 크게 절삭형과 적층형으로 나눌 수 있으며, 실제 적용되고 있는 3D프린터의 대부분은 재료 손실이 없는 적층형에 해당된다.The principle of 3D printers can be divided into cutting type and laminated type, and most of the 3D printers that are actually applied correspond to laminated type without material loss.

적층형 원리를 이용하는 방식도 약 20가지가 존재하지만, 이 가운데 가장 많이 사용되는 방식은 SLA(Stereolithography Apparatus), FDM(Fused Deposition Modeling) 혹은 FFF(Fused Filament Fabrication) 및 SLS(Selective Laser Sintering)방식이다.There are about 20 ways to use the stacking principle, but the most commonly used methods are SLA (Stereolithography Apparatus), FDM (Fused Deposition Modeling), FFF (Fused Filament Fabrication) and SLS (Selective Laser Sintering).

SLA의 경우 액체 상태의 광경화성 수지가 담긴 수조 안에 레이저 빔을 투사하여 조형하는 방식으로서, 광경화성 수지인 에폭시 타입의 포토 폴리머가 주로 사용된다. 반면, 투입된 필라멘트상의 재료가 Z, Y, Z 축으로 움직이는 프린터의 노즐에서 용융 상태로 토출되면서 3차원으로 조형되는 방식인 FDM(혹는 FFF)는 열가소성 플라스틱을 주 재료로 사용한다. 한편, SLS은 금속, 플라스틱, 세라믹 분말 등의 파우더 상 재료가 담긴 수조에 레이저를 쏘아 선택적으로 소결하는 방식으로 3D프린팅을 구현한다.In the case of the SLA, an epoxy type photopolymer, which is a photo-curable resin, is mainly used in a method of projecting a laser beam into a water tank containing a liquid photocurable resin. On the other hand, FDM (or FFF), which is a method of forming the three-dimensional shape while injecting the filamentary material in the melted state in the nozzle of the printer moving in the Z, Y, and Z axes, uses thermoplastic plastic as the main material. On the other hand, SLS realizes 3D printing by laser-selective sintering in a water tank containing powdery materials such as metal, plastic, and ceramic powder.

상기 3가지 방식 가운데, 열가소성 플라스틱을 필라멘트 형태로 제조하여 사용하는 FDM 방식은 3D 프린터의 가격이 비교적 저렴하고 타 방식보다 프린팅 속도가 빠르기 때문에 가장 널리 대중화되어 있다. FDM 방식에는 일반적으로 3D 조형물을 형상할 때 베드 접착력 및 층(layer)간 접착력이 우수하고, 형태 안정성이 좋다는 이유로 폴리락트산(Polylactic acid; PLA), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene; HDPE), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 등의 소재가 유용하게 사용되고 있다.Among the above three methods, the FDM method in which a thermoplastic plastic is manufactured in a filament form is the most widely used because the price of the 3D printer is comparatively low and the printing speed is faster than other methods. In the FDM method, polylactic acid (PLA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), high density polyethylene (HDPE), and high density polyethylene polyethylene (HDPE), and polycarbonate (PC) are useful materials.

FDM 방식의 3D 프린트용 소재와 관련된 특허문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0098142호(금속분말이 함유된 FDM 방식의 3D 프린터용 복합필라멘트 조성물), 대한민국 등록특허공보 제10-1350993호(마이크로 캡슐을 이용한 난연 및 내열 특성을 가지는 3D 프린터용 PLA 필라멘트 제조방법 및 이에 의해 제조된 PLA 필라멘트) 및 미국 특허출원공개 제2009/0295032호(변성 ABS 물질을 이용한 3차원 물체 생성 방법) 등이 개시된 바 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2015-0098142 (composite filament composition for 3D printer using FDM method containing metal powder), Korean Patent Registration No. 10-1350993 (A PLA filament for a 3D printer having flame retardancy and heat resistance using microcapsules and a PLA filament manufactured thereby) and U.S. Patent Application Publication No. 2009/0295032 (a method for producing a three-dimensional object using a modified ABS material) Lt; / RTI >

본 발명의 발명자들은 내부까지 미끄러운 표면을 갖는 3차원 형상의 물품을 구현하기 위하여 연구한 결과, 오일을 포함하는 3D 프린팅용 잉크 조성물 및 3D 프린팅 기술을 이용하여 내부까지 미끄러운 표면을 갖는 3차원 형상의 물품을 간단한 기술로 제조할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have studied to realize an article having a three-dimensional shape having a slippery surface up to the interior thereof, and have found that by using an ink composition for 3D printing including oil and a 3D printing technique, The inventors have found that the article can be manufactured with a simple technique and have completed the present invention.

이와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 본 발명은 내부까지 미끄러운 표면을 갖는 3차원 형상의 물품을 간단한 방법으로 제조할 수 있는 3D 프린팅용 조성물을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve such problems and to provide a composition for 3D printing which can produce a three-dimensional shaped article having a slippery surface up to the inside by a simple method.

본 발명의 또 다른 목적은 미끄러운 표면을 갖는 3D 프린팅용 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for producing a composition for 3D printing having a slippery surface.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 미끄러운 표면을 갖는 3차원 물품을 제조하기 위한 3D 프린팅 조성물로서, 중합체 수지 및 오일을 포함하는 3D 프린팅 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a 3D printing composition for producing a three-dimensional article having a slippery surface, which comprises a polymer resin and an oil.

본 발명에 있어서, 상기 3D 프린팅 조성물은 중합체 수지 100중량부에 대하여 30 내지 100중량부의 오일을 포함할 수 있다.In the present invention, the 3D printing composition may contain 30 to 100 parts by weight of oil per 100 parts by weight of the polymer resin.

본 발명에서, 상기 중합체 수지는 폴리락트산(Polylactic acid; PLA), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene; HDPE), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 폴리스타이렌(polystyrene; PS), 폴리에스테르(Polyester), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리아미드(Polyamide), 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol) 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.In the present invention, the polymer resin may be selected from the group consisting of polylactic acid (PLA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), high density polyethylene (HDPE), polycarbonate (PC), polyurethane (PU) May be selected from polystyrene (PS), polyester, polyolefin, polyamide, polyvinyl alcohol, and combinations thereof.

또는, 본 발명에서, 상기 중합체 수지는 N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, 디메틸아크릴아미드, 히드록시에틸아크릴아미드, 2-아크릴로일옥시에틸이소시아네이트, 이소보닐아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 에톡시에틸아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 사이클릭트리메틸올포멀아크릴레이트, 6-헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,1(비스아크릴로일옥시메틸)에틸이소시아네이트, 폴리에스테르아크릴레이트 및 우레탄아크릴레이트로 구성된 군에서 선택된 광경화성 중합체일 수 있다.Alternatively, in the present invention, the polymer resin may be selected from the group consisting of N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, dimethyl acrylamide, hydroxyethylacrylamide, 2-acryloyloxyethyl isocyanate, isobornyl acrylate, But are not limited to, acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, maleic anhydride, furyl acrylate, phenoxypolyethylene glycol acrylate, lauryl acrylate, benzyl acrylate, ethoxy ethyl acrylate, phenoxy ethyl acrylate, cyclic trimethylol formal acrylate, (Bishy acryloyloxymethyl) ethyl isocyanate, polyester acrylate, and urethane acrylate, which is composed of ethylene glycol diacrylate, propane triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, tripropylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, 1,1 Lt; RTI ID = 0.0 > photopolymerizable < / RTI >

본 발명에서, 상기 오일은 올리브 오일, 실리콘 오일, 파라핀계 오일 및 석유계 오일로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the oil may be at least one selected from olive oil, silicone oil, paraffin oil and petroleum oil.

본 발명에 있어서, 상기 3D 프린팅 조성물은 오일 100중량부에 대하여 1 내지 20중량부의 에어로겔(aerogel)을 추가로 포함할 수 있다.In the present invention, the 3D printing composition may further include 1 to 20 parts by weight of an aerogel based on 100 parts by weight of the oil.

본 발명에서, 상기 에어로겔은 실리카겔, 탄소 에어로겔 및 그래핀 에어로겔로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the aerogels may be at least one selected from silica gel, carbon aerogels and graphene airgel.

본 발명에 있어서, 상기 3D 프린팅 조성물은 디클로로메탄(DCM), 테트라하이드로퓨란, 디옥세인(dioxane), 메틸에틸케톤(MEK) 및 디메틸폼아마이드(DMF)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 용매를 추가로 포함할 수 있다.In the present invention, the 3D printing composition comprises at least one solvent selected from the group consisting of dichloromethane (DCM), tetrahydrofuran, dioxane, methyl ethyl ketone (MEK), and dimethylformamide (DMF) May be further included.

본 발명에서, 상기 용매는 전체 조성물의 농도가 0.05 내지 0.30g/mL가 되도록 포함될 수 있다.In the present invention, the solvent may be contained so that the concentration of the whole composition is 0.05 to 0.30 g / mL.

본 발명은 또한, 미끄러운 표면을 갖는 3차원 물품을 제조하기 위한 3D 프린팅 조성물을 제조하는 방법으로서, 중합체 수지를 제1 용매에 용해시켜 중합체 용액을 제조하는 단계; 오일을 제2 용매에 용해시켜 오일 용액을 제조하는 단계; 및 상기 중합체 용액 및 오일 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 조성물의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of making a 3D printing composition for making a three-dimensional article having a slippery surface, comprising: dissolving a polymer resin in a first solvent to produce a polymer solution; Dissolving the oil in a second solvent to produce an oil solution; And mixing the polymer solution and the oil solution.

본 발명에 있어서, 상기 오일 용액의 제조 단계는, 에어로겔을 제2 용매에 첨가할 수 있다.In the present invention, in the step of producing the oil solution, an airgel may be added to the second solvent.

본 발명에서, 상기 제1 및 제2 용매는, 각각 독립적으로, 디클로로메탄(DCM), 테트라하이드로퓨란, 디옥세인(dioxane), 메틸에틸케톤(MEK) 및 디메틸폼아마이드(DMF)으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the first and second solvents are each independently selected from the group consisting of dichloromethane (DCM), tetrahydrofuran, dioxane, methyl ethyl ketone (MEK), and dimethylformamide It can be more than a species.

본 발명에서, 상기 제1 용매 및 제 2 용매는 동일한 용매일 수 있다.In the present invention, the first solvent and the second solvent may be the same solvent.

본 발명에서, 상기 중합체 용액의 농도는 0.03 내지 0.30g/mL일 수 있다.In the present invention, the concentration of the polymer solution may be 0.03 to 0.30 g / mL.

본 발명에서, 상기 오일 용액의 농도는 10 내지 50%(v/v)일 수 있다.In the present invention, the concentration of the oil solution may be 10 to 50% (v / v).

본 발명은 또한, 미끄러운 표면을 갖는 3차원 물품을 제조하기 위한 3D 프린팅 조성물을 포함하는 3D 프린터용 필라멘트를 제공한다.The present invention also provides a filament for a 3D printer comprising a 3D printing composition for producing a three-dimensional article having a slippery surface.

본 발명에서, 상기 필라멘트의 직경은 0.8 내지 4.0mm일 수 있다.In the present invention, the diameter of the filament may be 0.8 to 4.0 mm.

본 발명에 따른 3D 프린팅용 조성물은 3D 프린팅 기술이라는 간편한 공정을 이용하여 코팅이 어려운 복잡한 삼차원 형상의 물품에 미끄러운 표면을 구현하는 것이 가능하다. 본 발명의 3D 프린팅용 조성물을 이용하여 제조된 입체 물품은 항공기, 자동차 등과 같은 기계의 표면에서의 얼음 제거, 혈관 등에서의 biofouling 문제, 자가 세정이 필요한 문제 등을 해결할 수 있어 다양한 산업에서 활용이 가능하다.The 3D printing composition according to the present invention can realize a slippery surface in a complicated three-dimensional shaped article which is difficult to be coated by using a simple process called 3D printing technology. The three-dimensional article manufactured using the 3D printing composition of the present invention can solve various problems such as ice removal on the surface of machines such as airplanes and automobiles, biofouling problems in blood vessels, and problems requiring self-cleaning. Do.

도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리락트산 용액을 나타낸다.
도 1(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 올리브 오일 용액을 나타낸다.
도 1(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 조성물을 나타낸다.
도 2(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 미끄러운 표면을 갖는 직육면체 형상의 입체 물품을 나타낸다.
도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 미끄러운 표면을 갖는 원기둥 형상의 입체 물품을 나타낸다.
도 3(a)는 본 발명의 비교예에 따른 폴리락트산 코팅의 액적 이동 모습을 나타낸다.
도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 조성물 코팅의 액적 이동 모습을 나타낸다.
도 3(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 조성물을 고온 용융시킨 후 다시 굳힌 뒤의 액적 이동 모습을 나타낸다.
Figure 1 (a) shows a polylactic acid solution according to one embodiment of the present invention.
1 (b) shows an olive oil solution according to an embodiment of the present invention.
1 (c) shows a 3D printing composition according to one embodiment of the present invention.
Fig. 2 (a) shows a three-dimensional article in the form of a rectangular parallelepiped having a slippery surface according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 (b) shows a columnar solid article having a slippery surface according to an embodiment of the present invention.
3 (a) shows a droplet movement state of a polylactic acid coating according to a comparative example of the present invention.
Figure 3 (b) illustrates droplet movement of a 3D printing composition coating according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 (c) shows a droplet movement state after the 3D printing composition according to an embodiment of the present invention is melted at high temperature and hardened again.

이하, 본 발명의 구체적인 양태에 대해서 보다 상세히 설명한다. 다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져있고 통상적으로 사용되는 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in more detail. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본 발명은 미끄러운 표면을 갖는 3차원 형상의 물품을 제조하기 위한 3D 프린팅 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printing composition for producing an article of three-dimensional shape having a slippery surface.

본 발명에 있어서, 미끄러운 표면이란 물체의 표면이 윤활유를 함유하고 있어서 물 또는 얼음이 부착되지 않고 작은 미끄럼각에도 쉽게 굴러 떨어지는 자가 세정 능력을 갖는 표면을 의미한다.In the present invention, a slippery surface means a surface that has a self-cleaning ability in which the surface of an object contains lubricating oil so that it does not adhere to water or ice but falls easily even at a small sliding angle.

본 발명에 있어서, 미끄러운 표면을 갖는 3차원 물품이란, 3차원 입체 형상을 갖는 물품의 겉면 뿐만 아니라 내부까지도 미끄러운 표면을 갖는 것을 의미한다.In the present invention, a three-dimensional article having a slippery surface means not only a surface of an article having a three-dimensional solid shape but also a surface having a slippery surface.

본 발명의 3D 프린팅 조성물은 중합체 수지 및 오일을 포함한다.The 3D printing composition of the present invention comprises a polymer resin and an oil.

상기 중합체 수지는 3D 프린팅용 조성물에 사용될 수 있는 중합체 수지라면 특별히 제한되지 않으며, FDM 방식의 3D 프린터에 적용되는 경우, 폴리락트산(Polylactic acid; PLA), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene; HDPE), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 폴리스타이렌(polystyrene; PS), 폴리에스테르(Polyester), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리아미드(Polyamide), 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol) 및 이들의 조합으로부터 선택되는 열가소성 중합체 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 안정성의 측면에서 폴리락트산(PLA)이 가장 바람직하다.The polymer resin is not particularly limited as long as it is a polymer resin that can be used in the composition for 3D printing. When applied to a 3D printer of FDM type, the polymer resin may be a polylactic acid (PLA), an acrylonitrile butadiene styrene (ABS), a high density polyethylene (HDPE), polycarbonate (PC), polyurethane (PU), polystyrene (PS), polyester, polyolefin, polyamide, polyvinyl alcohol Polyvinyl alcohol), and a combination thereof, and polylactic acid (PLA) is most preferable in terms of stability.

또한, 광경화형 3D 프린터에 적용되는 경우, 광경화성 중합체 수지를 사용하는 것도 가능하다. 상기 광경화성 중합체로서는 예를 들어, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐 등의 질소 함유 비닐화합물, 디메틸아크릴아미드, 히드록시에틸아크릴아미드, 2-아크릴로일옥시에틸이소시아네이트, 이소보닐아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 에톡시에틸아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 사이클릭트리메틸올포멀아크릴레이트, 6-헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,1(비스아크릴로일옥시메틸)에틸이소시아네이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트 등을 들 수 있다.In addition, when applied to a photocurable 3D printer, it is also possible to use a photocurable polymer resin. Examples of the photo-curable polymer include nitrogen-containing vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone and N-vinylcaprolactam, dimethyl acrylamide, hydroxyethyl acrylamide, 2-acryloyloxyethyl isocyanate, isobornyl acrylate Acrylate, phenoxyethyl acrylate, cyclic trimethylol formal acrylate, 6-hexanediol diacrylate, benzyl acrylate, benzyl acrylate, phenoxy ethyl acrylate, phenoxy ethyl acrylate, phenoxy polyethylene glycol acrylate, lauryl acrylate, Acrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, tripropylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, 1,1 (bisacryloyloxymethyl) ethyl isocyanate, polyester acrylate, Urethane acrylate, and the like.

본 발명에서, 상기 오일은 용매에 용해될 수 있는 소수성 오일이라면 특별히 제한하지 않지만, 올리브 오일, 실리콘 오일, 파라핀계 오일, 석유계 오일 등을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 파라핀계 오일은 n-옥테인(n-octane), n-데케인(n-decane), n-도데케인(n-dodecane), 헥사데케인(hexadecane), 옥타데케인(octadecane) 등으로부터 선택될 수 있으며, 상기 석유계 오일은 디젤, 가솔린, 원유 등으로부터 선택될 수 있다.In the present invention, the oil is not particularly limited as long as it is a hydrophobic oil that can be dissolved in a solvent, but it is preferable to use olive oil, silicone oil, paraffin oil, petroleum oil or the like. The paraffinic oil may be obtained from n-octane, n-decane, n-dodecane, hexadecane, octadecane, etc. And the petroleum-based oil may be selected from diesel, gasoline, crude oil and the like.

상기 오일은 상기 중합체 수지의 중량에 대하여 30 내지 100중량부, 바람직하게는 50 내지 80중량부로 포함될 수 있다. 오일이 너무 소량인 경우 제품의 미끄러움 특성이 부족하게 되고, 상기 범위보다 과량인 경우 중합체 수지의 함량이 부족하여 적층이 제대로 이루어지지 않을 우려가 있다.The oil may be contained in an amount of 30 to 100 parts by weight, preferably 50 to 80 parts by weight, based on the weight of the polymer resin. If the amount of the oil is too small, the slip property of the product becomes insufficient. If the amount of the oil is more than the above range, the content of the polymer resin may be insufficient and the lamination may not be performed properly.

본 발명의 3D 프린팅 조성물은 에어로겔(aerogel)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 에어로겔은 오일을 흡수하여 오일이 안정적으로 중합체 수지와 혼합되고, 입체 물품으로 제조되었을 때 쉽게 증발되지 않도록 돕는다.The 3D printing composition of the present invention may further comprise an aerogel. The aerogels absorb the oil to help the oil stably mix with the polymer resin and not evaporate easily when made into a three-dimensional article.

본 발명에서 사용 가능한 에어로겔로는 실리카겔, 탄소 에어로겔, 그래핀 에어로겔 등을 사용할 수 있다.As the aerogels usable in the present invention, silica gel, carbon aerogels, graphene aerogels and the like can be used.

상기 에어로겔의 입자 크기는 20 내지 200㎛인 것이 바람직하다. 에어로겔의 입자 크기가 20㎛ 미만인 경우 오일을 충분히 흡수하기가 어렵고, 200㎛ 이상인 경우 3D 프린터의 노즐에 걸려 원활한 분사가 이루어지기 어려운 문제가 있다.The particle size of the aerogels is preferably 20 to 200 mu m. When the particle size of the airgel is less than 20 mu m, it is difficult to sufficiently absorb the oil. When the size of the airgel is 200 mu m or more, it is difficult to inject smoothly by the nozzle of the 3D printer.

상기 에어로겔은 오일의 중량에 대하여 1 내지 20중량부, 바람직하게는 5 내지 10중량부 사용될 수 있다.The aerogels may be used in an amount of 1 to 20 parts by weight, preferably 5 to 10 parts by weight, based on the weight of the oil.

본 발명에 따른 3D 프린팅 조성물에 함유되는 중합체 수지, 오일 및 에어로겔은 바람직하게는 용매에 용해되어 있는 형태가 바람직하다. 상기 용매는 3D 프린팅용 조성물에 일반적으로 사용되는 휘발성 용매를 사용하는 것이 가능하며, 사용되는 중합체의 종류에 맞도록 선택하여 사용할 수 있다. 예시적인 중합체의 종류에 따른 용매를 아래의 표 1에 나타내었다.The polymer resin, the oil and the airgel contained in the 3D printing composition according to the present invention are preferably in a form dissolved in a solvent. The solvent may be a volatile solvent generally used in the composition for 3D printing, and may be selected according to the kind of the polymer used. The solvents according to the exemplary polymer types are shown in Table 1 below.

중합체polymer 용매menstruum 폴리락트산(PLA)Polylactic acid (PLA) 디클로로메탄(DCM)
테트라하이드로퓨란
디옥세인(dioxane)
Dichloromethane (DCM)
Tetrahydrofuran
Dioxane
아크릴로니트릴 부타디엔스티렌(ABS)Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) DCM
메틸에틸케톤(MEK)
DCM
Methyl ethyl ketone (MEK)
폴리우레탄(PU)Polyurethane (PU) 디메틸폼아마이드(DMF)Dimethylformamide (DMF) 폴리스티렌(PS)Polystyrene (PS) DCMDCM 아크릴계Acrylic MEKMEK 폴리카보네이트(PC)Polycarbonate (PC) DCM
MEK
DCM
MEK

상기 용매는 전체 조성물의 농도가 0.05 내지 0.30g/mL가 되도록 하는 함량으로 첨가되는 것이 바람직하다.The solvent is preferably added in such a concentration that the concentration of the whole composition is 0.05 to 0.30 g / mL.

본 발명의 3D 프린팅 조성물은 또한, 필요에 따라서 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 이형제, 상용화제, 염료, 안료, 착색제, 가소제, 충격보강제, 안정제 및 활제로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.The 3D printing composition of the present invention may further comprise at least one additive selected from the group consisting of heat stabilizers, antioxidants, light stabilizers, releasing agents, compatibilizers, dyes, pigments, colorants, plasticizers, impact modifiers, stabilizers, . ≪ / RTI >

또한, 광경화형 중합체 수지를 사용하는 경우, 광개시제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.When a photocurable polymer resin is used, it is preferable to further include a photoinitiator.

이하, 본 발명에 따른 미끄러운 표면을 갖는 입체 물품을 제조하기 위한 3D 프린팅 조성물의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for producing a 3D printing composition for producing a three-dimensional article having a slippery surface according to the present invention will be described in detail.

본 발명의 3D 프린팅 조성물의 제조방법은 중합체 수지를 제1 용매에 용해시켜 중합체 용액을 제조하는 단계; 오일을 제2 용매에 용해시켜 오일 용액을 제조하는 단계; 및 상기 중합체 용액 및 오일 용액을 혼합하는 단계를 포함한다.A method for producing a 3D printing composition of the present invention comprises: dissolving a polymer resin in a first solvent to prepare a polymer solution; Dissolving the oil in a second solvent to produce an oil solution; And mixing the polymer solution and the oil solution.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 오일 용액은 에어로겔을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 에어로겔은 오일의 중량을 기준으로 1 내지 20중량부 포함되는 것이 바람직하다.In a preferred embodiment of the present invention, the oil solution preferably comprises an aerogel. The aerogels are preferably contained in an amount of 1 to 20 parts by weight based on the weight of the oil.

본 발명에 따르면 중합체를 용매에 용해시켜 상온에서 액체상을 형성하고, 오일을 별도의 용매에서 용해시킨 후, 액체상인 중합체와 오일을 혼합함으로써 중합체가 오일과 잘 혼합될 수 있도록 하였으며, 중합체가 오일과 혼합되어 쉽게 경화되거나 오일이 고온에서 쉽게 증발하는 것을 방지하고자 하였다.According to the present invention, the polymer is dissolved in a solvent to form a liquid phase at room temperature, the oil is dissolved in a separate solvent, and then the polymer is mixed with the oil by mixing the liquid phase polymer and the oil, So as to prevent the oil from easily evaporating at high temperature.

상기 제1 및 제2 용매는 각각 독립적으로 디클로로메탄(DCM), 테트라하이드로퓨란, 디옥세인(dioxane), 메틸에틸케톤(MEK), 디메틸폼아마이드(DMF) 등으로부터 선택될 수 있으며, 중합체 수지의 종류에 맞도록 적합한 용매를 사용하는 것이 바람직하다.The first and second solvents may each independently be selected from dichloromethane (DCM), tetrahydrofuran, dioxane, methyl ethyl ketone (MEK), dimethylformamide (DMF) It is preferable to use a solvent suitable for the kind.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 제1 용매는 제2 용매와 동일한 용매인 것이 바람직하다.In a preferred embodiment of the present invention, the first solvent is preferably the same solvent as the second solvent.

상기 중합체 용액은 0.03 내지 0.30g/mL의 농도를 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.15g/mL의 농도를 갖도록 하는 것이 좋다.The polymer solution preferably has a concentration of 0.03 to 0.30 g / mL, more preferably 0.05 to 0.15 g / mL.

상기 오일 용액은 10 내지 50%(v/v)의 농도를 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15 내지 30%(v/v)의 농도를 갖는 것이 좋다.The oil solution preferably has a concentration of 10 to 50% (v / v), more preferably 15 to 30% (v / v).

본 발명에서, 상기 두 용액의 혼합은 중합체 용액을 조금씩 오일 용액에 첨가하면서 지속적으로 교반하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the two solutions are continuously mixed while gradually adding the polymer solution to the oil solution.

상기 두 용액이 혼합된 3D 프린팅 조성물은 전체 조성물의 농도가 0.05 내지 0.30g/mL인 것이 바람직하다.The 3D printing composition in which the two solutions are mixed preferably has a concentration of the entire composition of 0.05 to 0.30 g / mL.

상기 방법으로 제조된 본 발명에 따른 3D 프린팅 조성물은 3D 프린터용 필라멘트로 제조될 수 있다.The 3D printing composition according to the present invention produced by the above method can be produced as a filament for a 3D printer.

구체적으로, 본 발명의 3D 프린팅 조성물은 상온에서 용매를 증발시켜 경화시키면 추후 열을 가해 녹이더라도 유사한 성능을 발현시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 3D 프린팅 조성물을 경화시키는 과정에서 압출 혹은 몰딩 공정을 이용하여 필라멘트의 형상으로 형성시키거나 혹은 경화시킨 후 추가 절단 가공 등을 통해 원하는 3D 프린터용 필라멘트의 형상을 구현하는 것이 가능하다.Specifically, the 3D printing composition of the present invention can exhibit similar performance even when melted by heating at a later time by curing the solvent by evaporating the solvent at room temperature. Therefore, it is possible to realize the shape of a filament for a desired 3D printer by forming or curing a filament using an extrusion or molding process in the process of curing the 3D printing composition of the present invention, and then performing additional cutting .

상기 3D 프린터용 필라멘트는 현재 상용화된 3D 프린터에서 사용될 수 있는 규격을 갖는 것이 바람직하다.The 3D printer filament preferably has a standard that can be used in a commercially available 3D printer.

본 발명의 상기 3D 프린터용 필라멘트는 직경이 바람직하게는 0.8 내지 4.0mm이며, 보다 바람직하게는 1.5 내지 3mm 일 수 있다. 상기 필라멘트의 직경이 0.8mm 미만이면 지나치게 가늘어 프린터 장치가 필라멘트를 용이하게 공급할 수 없거나 필라멘트가 눌려서 토출이 안될 수 있으며, 인쇄 속도가 느려질 수 있다. 또한 필라멘트 직경이 4mm 초과이면 고화 속도가 늦고 필라멘트를 녹이는데 어려움이 있으며 프린팅 된 조형물의 정밀도가 떨어질 수 있다.The diameter of the filament for the 3D printer of the present invention may preferably be 0.8 to 4.0 mm, more preferably 1.5 to 3 mm. If the diameter of the filament is less than 0.8 mm, the printer apparatus can not easily supply the filament, or the filament may be pushed out, and the printing speed may be slowed down. Also, if the filament diameter is more than 4 mm, the solidification speed is slow and it is difficult to melt the filament, and the precision of the printed molding may be lowered.

본 발명에 따른 3D 프린팅 조성물은 간단한 3D 프린팅 기술을 통하여 미끄러운 표면을 갖는 삼차원 형상의 물품을 구현할 수 있다. 오일이 포함되어 있는 3D 프린팅이 가능한 잉크 조성물을 출력하면 용매가 증발하면서 액화적층법에 의하여 출력물이 경화되고 이 출력물은 잉크의 특성에 의해 바깥면 뿐만 아니라 내부까지 미끄러운 표면을 가지게 된다. 이를 통해, 종래의 코팅 기법으로는 미끄러운 표면을 형성하기 어려웠던 삼차원 형상에 쉽게 미끄러운 표면을 부여할 수 있다.The 3D printing composition according to the present invention can realize a three-dimensional shaped article having a slippery surface through a simple 3D printing technique. When the ink composition capable of 3D printing containing oil is output, the output is hardened by the liquefied lamination method while the solvent evaporates, and the output has a slippery surface not only on the outer surface but also on the inner surface due to the characteristics of the ink. This makes it possible to easily provide a slippery surface to a three-dimensional shape that was difficult to form a slippery surface with conventional coating techniques.

본 발명의 3D 프린팅 조성물을 이용하여 제작될 수 있는 미끄러운 표면을 갖는 입체 물품은 항공기, 선박, 자동차 등 낮은 얼음 부착력이 필요한 분야 뿐만 아니라 anti-biofouling이 필요한 분야, 자가 세정이 필요한 분야에서 경제적, 에너지 효율적인 측면에서 이익을 가져와 다양한 산업에서의 활용이 가능하다.A three-dimensional article having a slippery surface that can be produced using the 3D printing composition of the present invention is useful for a field requiring anti-biofouling as well as a field requiring low ice adhesion such as an airplane, a ship, an automobile, It can be used in various industries by benefiting from an efficient aspect.

실시예Example

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위하여 일부 실험방법과 조성을 나타낸 것으로, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. It should be noted, however, that these examples are illustrative of some experimental methods and compositions in order to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1: 3D 프린팅 조성물 제조Example 1: Preparation of 3D printing composition

폴리락트산 5g을 실온에서 디클로로메탄 80mL에 첨가하고 용매에 완전히 용해될 때까지 교반하여 폴리락트산 용액을 제조하였다(도 1(a)).5 g of polylactic acid was added to 80 ml of dichloromethane at room temperature and stirred until completely dissolved in the solvent to prepare a polylactic acid solution (Fig. 1 (a)).

올리브 오일 5mL 및 실리카 에어로겔 1g을 디클로로메탄 20mL에 첨가하고 교반하여 올리브 오일 용액을 제조하였다(도 1(b)).5 ml of olive oil and 1 g of silica airgel were added to 20 ml of dichloromethane and stirred to prepare an olive oil solution (Fig. 1 (b)).

올리브 용액에 폴리락트산 용액을 천천히 적가하면서 교반하여 3D 프린팅 조성물을 제조하였다(도 1(c)).The polylactic acid solution was slowly added dropwise to the olive solution while stirring to prepare a 3D printing composition (Fig. 1 (c)).

실시예 2: 3D 프린터용 필라멘트 제조Example 2: Fabrication of filament for 3D printer

실시예 1에서 제조된 3D 프린팅 조성물을 호퍼(hopper)를 통해 압출기로 공급하였다. 상기 조성물은 압출기 내에서 용융되고 혼련되어 방사노즐을 통해 방사되었다. 이때 압출기의 스크류 온도는 200℃로 설정하였다. 상기 방사된 필라멘트를 공기 중에서 냉각시켜, 평균 직경 1.75mm를 갖는 3D 프린터용 필라멘트를 제적하였다. The 3D printing composition prepared in Example 1 was fed to the extruder through a hopper. The composition was melted and kneaded in an extruder and spun through a spinneret. The screw temperature of the extruder was set at 200 ° C. The spun filaments were cooled in air to remove filaments for 3D printers having an average diameter of 1.75 mm.

실시예 3: 미끄러운 표면을 갖는 입체 형상의 제조Example 3: Production of a three-dimensional shape having a slippery surface

상기 실시예 2에 의해 제조된 필라멘트를 400㎛의 노즐 직경을 갖는 FDM 방식 3D 프린터에 투입하여 200℃의 사용온도에서 60mm/s의 속도로 노즐을 통해 적층되는 방식으로 출력하였다.The filament produced in Example 2 was put into an FDM type 3D printer having a nozzle diameter of 400 mu m and was output through a nozzle at a speed of 60 mm / s at an operating temperature of 200 DEG C.

도 2에서 나타낸 바와 같이, 직육면체(a) 및 원기둥(b) 형상의 입체 물품이 제조되어, 오일을 함유하는 본 발명의 3D 프린터 조성물을 상용화된 3D 프린터에 적용 가능하다는 것을 확인하였다.As shown in Fig. 2, solid articles in the shape of a rectangular parallelepiped (a) and a cylinder (b) were produced, and it was confirmed that the 3D printer composition of the present invention containing oil can be applied to a commercially available 3D printer.

실시예 4: 미끄러운 성질 확인Example 4: Confirmation of slippery properties

상기 실시예 1에서 제조된 3D 프린팅 조성물의 미끄러움 특성을 확인하였다.The slip properties of the 3D printing composition prepared in Example 1 were confirmed.

슬라이드 글래스에 실시예 1에서 제조된 3D 프린팅 조성물, 및 비교예로서 폴리락트산만을 딥코팅 방식으로 코팅하고 상온에서 용매가 증발하도록 하여 자연 경화시켰다.Only the 3D printing composition prepared in Example 1 and polylactic acid as a comparative example were coated on a slide glass by a dip coating method, and the solvent was allowed to evaporate at room temperature to naturally cure.

도 3은 폴리락트산(a) 및 실시예 1의 조성물(b)을 슬라이드 글래스에 코팅하고 글래스를 10°기울인 상태에서 6초 동안 액적의 이동을 살펴본 모습이다.Fig. 3 is a view showing the movement of the droplet for 6 seconds in a state in which the polylactic acid (a) and the composition (b) of Example 1 are coated on a slide glass and the glass is inclined at 10 deg.

도 3(a)의 경우, 6초 동안 액적의 이동이 거의 없었지만, 도 (b)의 경우 6초 후 액적이 미끄러져 내려간 것을 확인할 수 있다.In the case of FIG. 3 (a), there was almost no movement of the droplet for 6 seconds, but in the case of FIG. 3 (b), the droplet slipped down after 6 seconds.

실시예 1의 조성물을 200℃에서 용융시킨 후 다시 실온에서 냉각시킴으로써, 본 발명의 조성물이 3D 프린터로 출력되었을 경우에도 미끄러운 성질을 유지할 수 있는지 확인하고자 하였다.The composition of Example 1 was melted at 200 캜 and cooled again at room temperature to confirm that the composition of the present invention can maintain a slippery property even when the composition is output to a 3D printer.

도 3(c)에서 확인 가능한 바와 같이, 고온 용융 후 다시 굳어진 본 발명의 조성물은 여전히 표면이 미끄러운 성질을 가져 액적이 미끄러져 내려간 것을 확인할 수 있다.As can be seen in FIG. 3 (c), it can be seen that the composition of the present invention, which is hardened again after high-temperature melting, still has a slippery surface, and the droplet slips down.

이상으로 본 발명의 내용의 특정부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (17)

미끄러운 표면을 갖는 3차원 물품을 제조하기 위한 3D 프린팅 조성물로서,
중합체 수지 100중량부에 대하여 오일 30 내지 100중량부를 포함하고,
에어로겔(aerogel)을 추가로 포함하는, 3D 프린팅 조성물.
A 3D printing composition for producing a three-dimensional article having a slippery surface,
And 30 to 100 parts by weight of oil relative to 100 parts by weight of the polymer resin,
A 3D printing composition, further comprising an aerogel.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 중합체 수지가 폴리락트산(Polylactic acid; PLA), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene; HDPE), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 폴리스타이렌(polystyrene; PS), 폴리에스테르(Polyester), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리아미드(Polyamide), 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol) 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 조성물.
The method according to claim 1,
The polymer resin is selected from the group consisting of polylactic acid (PLA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), high density polyethylene (HDPE), polycarbonate (PC), polyurethane (PU), polystyrene PS), a polyester, a polyolefin, a polyamide, a polyvinyl alcohol, and a combination thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 중합체 수지가 N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, 디메틸아크릴아미드, 히드록시에틸아크릴아미드, 2-아크릴로일옥시에틸이소시아네이트, 이소보닐아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 에톡시에틸아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 사이클릭트리메틸올포멀아크릴레이트, 6-헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,1(비스아크릴로일옥시메틸)에틸이소시아네이트, 폴리에스테르아크릴레이트 및 우레탄아크릴레이트로 구성된 군에서 선택된 광경화성 중합체인 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the polymer resin is selected from the group consisting of N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, dimethyl acrylamide, hydroxyethyl acrylamide, 2-acryloyloxyethyl isocyanate, isobornyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, But are not limited to, polyethylene glycol acrylate, lauryl acrylate, benzyl acrylate, ethoxy ethyl acrylate, phenoxy ethyl acrylate, cyclic trimethylol formal acrylate, 6-hexanediol diacrylate, trimethylol propane triacrylate, A photopolymerizable polymer selected from the group consisting of ethylene glycol diacrylate, 1,1 (bisacryloyloxymethyl) ethyl isocyanate, polyester acrylate and urethane acrylate, . ≪ / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 오일은 올리브 오일, 실리콘 오일, 파라핀계 오일 및 석유계 오일로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the oil is at least one selected from olive oil, silicone oil, paraffin oil and petroleum oil.
제 1 항에 있어서,
오일 100중량부에 대하여 1 내지 20중량부의 에어로겔(aerogel)을 포함하는, 3D 프린팅 조성물.
The method according to claim 1,
A 3D printing composition comprising 1 to 20 parts by weight of an aerogel based on 100 parts by weight of oil.
제 1 항에 있어서,
상기 에어로겔이 실리카겔, 탄소 에어로겔 및 그래핀 에어로겔로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the aerogels are at least one selected from silica gel, carbon aerogels and graphene airgel.
제 1 항에 있어서,
디클로로메탄(DCM), 테트라하이드로퓨란, 디옥세인(dioxane), 메틸에틸케톤(MEK) 및 디메틸폼아마이드(DMF)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 용매를 추가로 포함하는, 3D 프린팅 조성물.
The method according to claim 1,
A 3D printing composition further comprising at least one solvent selected from the group consisting of dichloromethane (DCM), tetrahydrofuran, dioxane, methyl ethyl ketone (MEK) and dimethylformamide (DMF).
제 8 항에 있어서,
상기 용매가 전체 조성물의 농도가 0.05 내지 0.30g/mL가 되도록 포함되는 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 조성물.
9. The method of claim 8,
Wherein the solvent is included such that the concentration of the total composition is 0.05 to 0.30 g / mL.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 미끄러운 표면을 갖는 3차원 물품을 제조하기 위한 3D 프린팅 조성물을 제조하는 방법으로서,
중합체 수지를 제1 용매에 용해시켜 중합체 용액을 제조하는 단계;
오일을 제2 용매에 용해시켜 오일 용액을 제조하는 단계; 및
상기 중합체 용액 및 오일 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 조성물의 제조방법으로서,
중합체 수지 100중량부에 대하여 오일 30 내지 100중량부를 혼합하고,
상기 오일 용액의 제조 단계는, 에어로겔을 제2 용매에 첨가하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 조성물의 제조방법.
10. A method for producing a 3D printing composition for producing a three-dimensional article having a slippery surface according to any one of claims 1 and 3 to 9,
Dissolving the polymer resin in a first solvent to prepare a polymer solution;
Dissolving the oil in a second solvent to produce an oil solution; And
Mixing the polymer solution and the oil solution, the method comprising:
30 to 100 parts by weight of oil are mixed with 100 parts by weight of the polymer resin,
Wherein the step of preparing the oil solution comprises adding an aerogel to the second solvent.
삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 용매가, 각각 독립적으로, 디클로로메탄(DCM), 테트라하이드로퓨란, 디옥세인(dioxane), 메틸에틸케톤(MEK) 및 디메틸폼아마이드(DMF)으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 조성물의 제조방법
11. The method of claim 10,
The first and second solvents are each independently at least one selected from the group consisting of dichloromethane (DCM), tetrahydrofuran, dioxane, methyl ethyl ketone (MEK), and dimethylformamide (DMF) ≪ RTI ID = 0.0 >
제 12 항에 있어서,
상기 제1 용매 및 제 2 용매가 동일한 용매인 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 조성물의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the first solvent and the second solvent are the same solvent.
제 10 항에 있어서,
상기 중합체 용액의 농도가 0.03 내지 0.30g/mL인 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 조성물의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the concentration of the polymer solution is from 0.03 to 0.30 g / mL.
제 10 항에 있어서,
상기 오일 용액의 농도가 10 내지 50%(v/v)인 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 조성물의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the concentration of the oil solution is 10 to 50% (v / v).
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 3D 프린팅 조성물을 경화시켜 제조되는 것을 특징으로 하는, 미끄러운 표면을 갖는 3차원 물품을 제조하기 위한 3D 프린터용 필라멘트.
A filament for a 3D printer for producing a three-dimensional article having a slippery surface, which is produced by curing a 3D printing composition according to any one of claims 1 to 9.
제 16 항에 있어서,
상기 필라멘트의 직경이 0.8 내지 4.0mm인 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 필라멘트.
17. The method of claim 16,
And the diameter of the filament is 0.8 to 4.0 mm.
KR1020170134378A 2017-10-17 2017-10-17 3D Printing Composition for Manufacturing Three Dimensional Article With Slippery Surfaces and Method for Preparing Same KR102001850B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170134378A KR102001850B1 (en) 2017-10-17 2017-10-17 3D Printing Composition for Manufacturing Three Dimensional Article With Slippery Surfaces and Method for Preparing Same
US16/756,574 US11225628B2 (en) 2017-10-17 2018-10-17 Coating composition for producing article having slippery surface
PCT/KR2018/012278 WO2019078621A2 (en) 2017-10-17 2018-10-17 Coating composition for producing article having slippery surface
US17/543,219 US11655430B2 (en) 2017-10-17 2021-12-06 Coating composition for producing article

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170134378A KR102001850B1 (en) 2017-10-17 2017-10-17 3D Printing Composition for Manufacturing Three Dimensional Article With Slippery Surfaces and Method for Preparing Same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190042832A KR20190042832A (en) 2019-04-25
KR102001850B1 true KR102001850B1 (en) 2019-07-19

Family

ID=66282020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170134378A KR102001850B1 (en) 2017-10-17 2017-10-17 3D Printing Composition for Manufacturing Three Dimensional Article With Slippery Surfaces and Method for Preparing Same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102001850B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110978501A (en) * 2019-12-27 2020-04-10 珠海天威飞马打印耗材有限公司 Normal-temperature three-dimensional printing method and three-dimensional printing device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101272029B1 (en) * 2010-10-26 2013-06-14 주식회사 씨드 Method for Preparing the Photo Curable Inkjet Ink Formulation Usable In 3D Inkjet Printing System for Electric or Electron Materials
KR101394119B1 (en) 2013-11-04 2014-05-14 화인케미칼 주식회사 Composition for 3d printer filament
JP2016199729A (en) 2015-04-14 2016-12-01 テクノポリマー株式会社 Thermoplastic resin composition and molded article
JP2017125086A (en) 2016-01-12 2017-07-20 日本ポリプロ株式会社 Polypropylene resin composition and molded body using the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9732184B2 (en) * 2014-07-29 2017-08-15 W. L. Gore & Associates, Inc. Process for producing articles formed from polylactic acid and articles made therefrom
KR101701498B1 (en) * 2014-09-05 2017-02-03 (주)비앤케이 manufacturing method of 3D printer filament having antibacterial effects and 3D printer filament with antibacterial effects.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101272029B1 (en) * 2010-10-26 2013-06-14 주식회사 씨드 Method for Preparing the Photo Curable Inkjet Ink Formulation Usable In 3D Inkjet Printing System for Electric or Electron Materials
KR101394119B1 (en) 2013-11-04 2014-05-14 화인케미칼 주식회사 Composition for 3d printer filament
JP2016199729A (en) 2015-04-14 2016-12-01 テクノポリマー株式会社 Thermoplastic resin composition and molded article
JP2017125086A (en) 2016-01-12 2017-07-20 日本ポリプロ株式会社 Polypropylene resin composition and molded body using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190042832A (en) 2019-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. 3D printing for polymer/particle-based processing: A review
Tan et al. Recent progress on polymer materials for additive manufacturing
González-Henríquez et al. Polymers for additive manufacturing and 4D-printing: Materials, methodologies, and biomedical applications
Tamez et al. A review of additive manufacturing technologies and markets for thermosetting resins and their potential for carbon fiber integration
US10052691B2 (en) Surface modified particulate and sintered or injection molded products
CN110312582A (en) Material system for increasing material manufacturing
KR102306559B1 (en) A manufacturing method of filament for fused deposition modeling type three-dimensional printer
US20160151982A1 (en) Thixotropic, thermosetting resins for use in a material extrusion process in additive manufacturing
US11655430B2 (en) Coating composition for producing article
Sarabia-Vallejos et al. Innovation in additive manufacturing using polymers: a survey on the technological and material developments
CN106280201A (en) 3 D-printing wire rod
Celik Additive manufacturing: science and technology
Fink 3D industrial printing with polymers
KR102001850B1 (en) 3D Printing Composition for Manufacturing Three Dimensional Article With Slippery Surfaces and Method for Preparing Same
Carrola et al. Best of both worlds: Synergistically derived material properties via additive manufacturing of nanocomposites
Paesano Polymeric additive manufacturing: present status and future trends of materials and processes
KR102291562B1 (en) Composition for 3D Printing and Filament for 3D Printer
Sun et al. Droplet interface in additive manufacturing: From process to application
CN103980690B (en) A kind of 3D prints modified polyether ketone resin material and preparation method thereof
KR20170116325A (en) A manufacturing method of filament for fused deposition modeling type three-dimensional printer
US20200190268A1 (en) Systems, devices, and methods for bulk processing of highly-loaded nanocomposites
Han et al. Additive Manufacturing of Advanced Ceramics Using Preceramic Polymers
KR102241609B1 (en) Coating Composition for Manufacturing Article With Slippery Surfaces
KR102361558B1 (en) Coating Composition for Manufacturing Article With Slippery Surfaces
Kumar et al. Liquid based additive layer manufacturing

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant