KR102136574B1 - Binder composition for a 3D printer comprising benzoxazine derivative, and manufacturing method of binder for 3D printer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수축률이 작고 열변형이 적으면서 물리적 강도가 우수한 벤족사진 유도체를 포함하는 3D 프린터용 바인더 조성물에 관한 것이며, 또한, 벤족사진 유도체를 합성하는 단계; 및 상기 합성된 벤족사진에 유도체와 첨가제를 첨가하여 교반하는 단계;를 포함하여 프린터 헤드에서 접착제의 토출이 용이하며, 벤족사진 유도체가 석출되지 않는 우수한 3D 프린터용 바인더를 제조하는 방법을 제공한다. The present invention relates to a binder composition for a 3D printer comprising a benzoxazine derivative having a small shrinkage and a small thermal distortion and excellent physical strength, further comprising: synthesizing a benzoxazine derivative; And adding and stirring a derivative and an additive to the synthesized benzoxazine; providing a method for manufacturing a binder for an excellent 3D printer that is easy to discharge an adhesive from the printer head and does not precipitate a benzoxazine derivative.

Description

벤족사진 유도체를 포함하는 3D 프린터용 바인더 조성물과 그 제조방법 {Binder composition for a 3D printer comprising benzoxazine derivative, and manufacturing method of binder for 3D printer}Binder composition for a 3D printer comprising benzoxazine derivative, and manufacturing method of binder for 3D printer}

본 발명은 3D프린터용 바인더 조성물과 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 벤족사진 유도체를 포함한 수축률이 작고 열변형이 적으면서 물리적 강도가 우수한 3D 프린터용 바인더 조성물과 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a binder composition for a 3D printer and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a binder composition for a 3D printer having a small shrinkage rate including benzoxazine derivatives and less thermal deformation and excellent physical strength, and a method for manufacturing the same.

3D 프린팅(printing) 기술은 2차원 패턴의 금속분말, 세라믹, 폴리머 소재를 가공해 3차원 제품을 제조하는 기술로 정의된다. 3D printing (printing) technology is defined as a technology for manufacturing a three-dimensional product by processing a metal powder, ceramic, polymer material of a two-dimensional pattern.

적층제조(additivemanufacturing, AM)라고도 불리며, 입체물을 기계 가공 등을 통하여 자르거나 파는 절삭가공(subtractive manufacturing) 제조방식과 반대되는 개념이다. 디자인의 자유도가 높아 특별한 생산도구 없이도 가상 모델의 제품을 제조할 수 있어 제품 수정을 포함한 개발의 주기와 비용을 절감할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 3D 프린터 세계 시장 규모는 연간 31%씩 성장해 2021년에는 260억 달러 규모로 증가할 것으로 전망되고 있으며, 의료, 바이오, 항공, 소비재, 자동차, 국방산업 등 수많은 산업분야에서의 큰 성장이 기대되고 있다. Also called additive manufacturing (AM), it is a concept opposite to the manufacturing method of subtractive manufacturing, in which a three-dimensional object is cut or dug through machining. With the high degree of freedom in design, it is possible to manufacture virtual model products without special production tools, thereby reducing development cycles and cost including product modification. The global market for 3D printers is projected to grow by 31% annually and increase to $26 billion by 2021, and is expected to grow significantly in many industries such as medical, bio, aerospace, consumer goods, automotive, and defense industries. .

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 나뉜다. Such 3D printers are fused deposition modeling (FDM), extrusion based on solids, powder-based selective laser sintering (SLS), powder bed and inkjet head printing (3DP), electron beam melting (EBM), and sight depending on the molding method. It is largely divided into chemical liquid-based stereolithography (SLA), digital light processing (DLP), photopolymer jetting (Polyjet), and laminated object manufacturing (LOM) of laminate method.

이 중 3DP는 모래와 같은 분말 재료 위에 액상 접착제를 뿌려서 적층하는 바인더 제팅(binder jetting) 을 이용하는 3D 프린팅 방식으로, 분말 재료를 얇게 필드에 깔아 접착제를 분사하고 롤러를 이용하여 분말 재료를 접착제 위를 덮는 과정을 반복하여 적층하는 방식이다. 3D 프린터 중 상대적으로 빠른 조형이 가능하고 접착제와 함께 칼라 용액을 분사할 수 있어 다양한 색을 구현하는 것이 가능하며, 지지체를 필요로 하지 않고 크기에 제한 없이 프린팅이 가능하다는 장점이 있다.Of these, 3DP is a 3D printing method that uses a binder jetting to spray and deposit liquid adhesive on powdery materials such as sand, spread the adhesive on a thin layer of the powdered material, and spray the adhesive on the powdered material using a roller. It is a method of repeatedly stacking the covering process. Among 3D printers, relatively fast molding is possible and color solutions can be sprayed together with adhesives to realize various colors, and there is an advantage in that printing is possible without limitation in size without requiring a support.

바인더(binder)는 2 개의 입자들 또는 재료들을 연결하거나 또는 연결하는데 기여하는 물질로 액체, 분말 기반의, 열경화성 또는 열가소성 수지 및 이와 유사한 것으로 제조된다. 서로 접촉할 때 반응하는 2 개의 구성요소들로 구성될 수 있으며, 구성요소들 중 하나는 액체이고 다른 하는 건조물일 수 있다.Binders are materials that contribute to or connect two particles or materials, and are made of liquid, powder-based, thermoset or thermoplastic resins and the like. It can consist of two components that react when they come into contact with one another, one of which is a liquid and the other can be a dry matter.

특허문헌 KR 10-1834278의 경우, 독일의 엑스원(ExOne)사의 3D 프린터와 그 배열 및 생성적 제조방법에 대해 기재하고 있으며, 3D 프린터의 바인더 성분으로 푸란(furan)을 포함하고 있다. 기존의 푸란, 페놀(phenol)등을 포함하는 3D 프린터용 바인더를 사용하는 경우, 재료가 연성을 갖지 못하고 파괴되는 취성이 생기며, 경화과정에서 휘발물질이 방출되고 축합중합 반응이 일어나 부생성물이 발생한다. 또한, 강산, 강염기를 촉매로 사용하여 경화제를 미리 분말 재료에 섞는 전처리 과정 후, 이에 바인더를 분사하는 방식을 이용해야하며, 경화제와 분말 재료의 혼련사의 유통기한이 약 한 달로 짧다는 단점이 있다.In the case of patent document KR 10-1834278, a 3D printer manufactured by ExOne of Germany and its arrangement and production method are described, and furan is included as a binder component of the 3D printer. When using a binder for an existing 3D printer containing furan, phenol, etc., the material does not have ductility and fracture brittleness occurs, volatiles are released during the curing process, and condensation polymerization reaction occurs to generate by-products. do. In addition, after using a strong acid and a strong base as a catalyst, a pre-treatment process in which the curing agent is pre-mixed with the powder material, a method of spraying a binder must be used, and the shortening period of the kneading agent of the curing agent and the powder material is short, about a month. .

KR 10-1834278KR 10-1834278 KR 10-1788336KR 10-1788336

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 기존의 3D 프린터용 바인더의 취성, 경화 시 휘발물질과 부생성물의 발생, 분말 재료의 전처리 과정이라는 문제점을 극복하고, 수축률이 작고 열변형이 적으면서 물리적 강도가 우수한 벤족사진 유도체를 포함하는 3D 프린터용 바인더 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention overcomes the problems of brittleness of existing 3D printer binders, generation of volatiles and by-products during curing, and pre-treatment of powder materials, small shrinkage, low thermal deformation, and physical strength. It is an object to provide a binder composition for a 3D printer comprising an excellent benzoxazine derivative.

또한, 본 발명은 상기 특징을 포함하며, 프린터 헤드에서 접착제의 토출이 용이하며, 벤족사진 유도체가 석출되지 않는 우수한 3D 프린터용 바인더를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a binder for an excellent 3D printer that includes the above features, facilitates ejection of an adhesive from a printer head, and does not precipitate benzoxazine derivatives.

상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,The present invention to solve the above object,

하기 화학식 1로 표시되는 벤족사진(benzoxazine) 유도체 5 - 20 wt%, 습윤제 5 - 25 wt%, 표면장력 조절제 0.1 - 0.5 wt%, 및 용제 55 - 89 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 조성물을 제공한다: A benzoxazine derivative represented by the following Chemical Formula 1, characterized in that it contains 5-20 wt%, a wetting agent 5-25 wt%, a surface tension modifier 0.1-0.5 wt%, and a solvent 55-89 wt% Provided is a binder composition for a printer:

[화학식1][Formula 1]

Figure 112018096378848-pat00001
Figure 112018096378848-pat00001

상기 화학식 1의 R₁,R₂는 각각 독립적으로, 알킬기 또는 아릴기이다.R'and R₂ in Formula 1 are each independently an alkyl group or an aryl group.

상기 습윤제는 glycol류 또는 diol류 중에서 선택된 1종을 포함하며, 바인더의 점도를 조절 할 수 있다.The wetting agent includes one selected from glycols or diols, and can adjust the viscosity of the binder.

E또한, 상기 표면장력 조절제는 계면활성제인 tergitol, polyacrylic acid, methyl cellulose, ethyl cellulose 중에서 선택된 1종을 포함한다.E In addition, the surface tension modifier includes one selected from surfactants tergitol, polyacrylic acid, methyl cellulose, and ethyl cellulose.

상기 용제는 Diethyleneglycol monomethylether(DGME), Diethyleneglycol monoethylether(DGEE) 중에서 선택된 1종을 포함한다.The solvent includes one selected from Diethyleneglycol monomethylether (DGME) and Diethyleneglycol monoethylether (DGEE).

상기 바인더의 점도 범위는 12.5 - 16.5 cP이며, 표면장력 범위는 33 - 37 dyne/cm이다.The viscosity range of the binder is 12.5-16.5 cP, and the surface tension range is 33-37 dyne/cm.

상기 다른 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,The present invention to solve the above other object,

하기 화학식 1로 표시되는 벤족사진 유도체를 합성하는 단계; 및 Synthesizing a benzoxazine derivative represented by Formula 1 below; And

상기 합성된 벤족사진에 유도체와 첨가제를 첨가하여 교반하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 제조방법을 제공한다:It provides a method for manufacturing a binder for a 3D printer, characterized in that it comprises; agitating by adding a derivative and an additive to the synthesized benzoxazine.

[화학식1][Formula 1]

Figure 112018096378848-pat00002
Figure 112018096378848-pat00002

상기 화학식 1의 R₁,R₂는 각각 독립적으로, 알킬기 또는 아릴기이다.R'and R₂ in Formula 1 are each independently an alkyl group or an aryl group.

상기 첨가제는 용제, 습윤제 및 표면장력 조절제를 포함하며, 상기 화학식 1로 표시되는 벤족사진(benzoxazine) 유도체 5 - 20 wt%, 습윤제 5 - 25 wt%, 표면장력 조절제 0.1 - 0.5 wt%, 및 용제 55 - 89 wt%를 포함한다.The additive includes a solvent, a wetting agent and a surface tension regulator, and 5-20 wt% of a benzoxazine derivative represented by Formula 1, a wetting agent 5-25 wt%, a surface tension regulator 0.1-0.5 wt%, and a solvent 55-89 wt%.

본 발명은 3D 프린터용 바인더 조성에 벤족사진 유도체와 습윤제, 표면장력 조절제 그리고 용제를 포함함으로써 바인더 경화과정에서 부생성물이 발생하지 않아서 주조 시 주물 결함이 감소하고, 작은 수축율과 열변형을 나타내며, 물리적 강도가 우수한 효과가 있다. The present invention includes a benzoxazine derivative, a wetting agent, a surface tension adjusting agent, and a solvent in a binder composition for a 3D printer, so that by-products are not generated in the binder curing process, casting defects during casting are reduced, and small shrinkage and thermal deformation are exhibited. It has an excellent strength effect.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 벤족사진 전구체 합성 과정을 순서를 나타낸 표이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 벤족사진 바인더 제조 방법을 순서를 나타낸 표이다.
도 3은 본 발명의 실시예 표 1의 A에 따라 제조한 바인더의 토출액적 실험 및 액적 인쇄 실험 결과를 나타낸 그림이다.
도 4는 본 발명의 실시예 표 1의 B에 따라 제조한 바인더의 토출액적 실험 및 액적 인쇄 실험 결과를 나타낸 그림이다.
도 5는 본 발명의 실시예 표 1의 C에 따라 제조한 바인더의 토출액적 실험 및 액적 인쇄 실험 결과를 나타낸 그림이다.
도 6은 본 발명의 실시예 표 1의 D에 따라 제조한 바인더의 토출액적 실험 및 액적 인쇄 실험 결과를 나타낸 그림이다.
도 7은 본 발명의 실시예 표 2의 A에 따라 제조한 바인더의 토출액적 실험 및 액적 인쇄 실험 결과를 나타낸 그림이다.
도 8은 본 발명의 실시예 표 2의 B에 따라 제조한 바인더의 토출액적 실험 및 액적 인쇄 실험 결과를 나타낸 그림이다.
도 9는 본 발명의 실시예 표 2의 C에 따라 제조한 바인더의 토출액적 실험 및 액적 인쇄 실험결과를 나타낸 그림이다.
도 10은 본 발명의 실시예 표 2의 D에 따라 제조한 바인더의 토출액적 실험 및 액적 인쇄 실험과를 나타낸 그림이다.
도 11은 본 발명의 비교예 표 3의 A에 따라 제조한 바인더의 낙하액적 결과를 나타낸 그림이다.
도 12는 본 발명의 비교예 표 3의 B에 따라 제조한 바인더의 낙하액적 결과를 나타낸 그림이다.
1 is a table showing the sequence of the benzoxazine precursor synthesis process according to Example 1 of the present invention.
2 is a table showing the order of the benzoxazine binder manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view showing the results of the ejection droplet experiment and the droplet printing experiment of the binder prepared according to Example 1 of Table 1 of the present invention.
FIG. 4 is a view showing the results of a discharge droplet experiment and a droplet printing experiment of the binder prepared according to Example 1 of Table B of the present invention.
FIG. 5 is a view showing the results of a test for ejecting droplets and a test for printing droplets of a binder prepared according to C of Example 1 of the present invention.
FIG. 6 is a view showing the results of an experiment of ejection droplets and a droplet printing experiment of a binder prepared according to D of Example 1 of the present invention.
FIG. 7 is a view showing the results of a test for ejecting droplets and a test for printing droplets of a binder prepared according to Table A of the Example 2 of the present invention.
Figure 8 is a view showing the results of the ejection droplet experiment and the droplet printing experiment of the binder prepared according to B of Example 2 of the present invention.
FIG. 9 is a view showing the results of a test for ejection droplets and a test for printing droplets of a binder prepared according to C of Example 2 of the present invention.
10 is a view showing a discharge droplet experiment and a droplet printing experiment of the binder prepared according to D of Table 2 of the embodiment of the present invention.
11 is a view showing the results of the drop droplets of the binder prepared according to Table 3A of Comparative Example of the present invention.
Figure 12 is a view showing the results of the drop droplets of the binder prepared according to B of Comparative Example Table 3 of the present invention.

본 발명은 3D프린터용 바인더 조성물과 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 벤족사진 유도체를 포함한 수축률이 작고 열변형이 적으면서 물리적 강도가 우수한 3D 프린터용 바인더 조성물과 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a binder composition for a 3D printer and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a binder composition for a 3D printer having a small shrinkage rate including benzoxazine derivatives and less thermal deformation and excellent physical strength, and a method for manufacturing the same.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

일 측면에 따르면 본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 벤족사진(benzoxazine) 유도체 5 - 20 wt%, 습윤제 5 - 25 wt%, 표면장력 조절제 0.1 - 0.5 wt%, 및 용제 55 - 89 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 조성물을 제공한다: According to one aspect of the present invention, the benzoxazine derivative represented by Chemical Formula 1 below is 5-20 wt%, wetting agent 5-25 wt%, surface tension modifier 0.1-0.5 wt%, and solvent 55-89 wt% It provides a binder composition for a 3D printer, comprising:

[화학식1][Formula 1]

Figure 112018096378848-pat00003
Figure 112018096378848-pat00003

상기 화학식 1의 R₁,R₂는 각각 독립적으로, 알킬기 또는 아릴기이다.R'and R₂ in Formula 1 are each independently an alkyl group or an aryl group.

상기 벤족사진은 바람직하게는, 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-phenyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine), 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-methyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine)이다.The benzoxazine is preferably 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-phenyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine), 6,6'-Propane-2,2 -diylbis(3-methyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine).

명세서 상의 복잡한 기재를 보기 용이하게 하기 위해, 이하의 명세서에서 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-phenyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine)는 B-a, 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-methyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine)는 B-m으로 명명한다.In order to make the complex description on the specification easy to see, in the following specification, 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-phenyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine) is Ba, 6 ,6'-Propane-2,2-diylbis(3-methyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine) is named Bm.

본 발명에 있어서, 상기 벤족사진 유도체는 수분 흡수가 적고, 실온에서 안정적이며, 경화 과정에서의 용적변화가 거의 없고, 독소가 배출되지 않는다. 또한, 경화 시 분말 재료에 경화제를 첨가하는 전처리 과정이 필요 없어 강산, 강염기를 사용하지 않으며, 바인더 제조 시 모든 구성성분들을 혼합하여 단일용액 형태로 프린팅에 이용할 수 있다. In the present invention, the benzoxazine derivative has little water absorption, is stable at room temperature, has little volume change in the curing process, and does not release toxins. In addition, since a pretreatment process of adding a curing agent to the powder material is not required during curing, a strong acid or a strong base is not used, and all components can be mixed and used for printing in the form of a single solution.

벤족사진은 5 wt%의 비율 미만으로 포함하는 경우에는 형성되는 주형의 강도가 저하되어 주형이 제대로 이루어지지 않으며, 20 wt% 비율을 초과하여 포함하는 경우에는 점도가 상승하여 헤드의 젯팅이 원할히 이루지지지 않으므로, 바람직하게는 5 - 20 wt%를 포함하며, 더 바람직하게는 7 - 10 wt%를 포함한다.When the Benjok photo is included in a proportion of less than 5 wt%, the strength of the mold to be formed is lowered, so that the mold is not properly formed. Since it is not supported, it preferably contains 5-20 wt%, and more preferably 7-10 wt%.

벤족사진 유도체를 포함한 바인더는 경화과정에서 개환중합(ring -opening polymerization) 반응이 일어나 부생성물이 발생하지 않으며, 최종적으로 주조 시 주물의 결함이 감소하게 된다. 개환중합 반응은 고리 열림 중합 반응이라고도 불리며, 고리모양 화합물의 고리 열림에 의해 선문양의 중합체가 되는 중합반응으로, 분자내 결합이 분자간 결합으로 변하여 중합체가 되는 경우를 일컫는다.Binders containing benzoxazine derivatives do not generate by-products during the curing process by ring-opening polymerization, and finally, casting defects are reduced during casting. The ring-opening polymerization reaction is also called a ring-opening polymerization reaction, and is a polymerization reaction in which a ring-shaped compound is opened to become a sun-shaped polymer, and refers to a case where an intramolecular bond is changed to an intermolecular bond to become a polymer.

알킬기(alkyl group)는 사슬모양 또는 지방족 포화 탄화수소로부터 수소원자가 하나 제거되어 CnH2n+1의 일반식으로 표시되는 원자단이다. 메틸(CH3-), 에틸(C2H5-), 프로필(C3H7-), 부틸(C4H9-), 펜틸(C5H11-), 헥실(C6H13-), 헵틸(C7H15-), 옥틸(C8H17-), 노닐(C9H19-), 데실(C10H21-), 운데실(C11H23-), 도데실(C12H25-), 트리데실(C13H27-), 테트라데실(C14H29-), 펜타데실(C15H31-), 헥사데실(C16H33-), 헵타데실(C17H35-), 옥타데실(C18H37-), 노나데실(C19H39-), 에이코실(C21H41-) 등이 있다.An alkyl group is an atomic group represented by the general formula of C n H 2n+1 by removing one hydrogen atom from a chain-like or aliphatic saturated hydrocarbon. Methyl (CH 3 -), ethyl (C 2 H 5 -), propyl (C 3 H 7 -), butyl (C 4 H 9 -), pentyl (C 5 H 11 -), hexyl (C 6 H 13 -) ), heptyl (C 7 H 15 -), octyl (C 8 H 17 -), nonyl (C 9 H 19 -), decyl (C 10 H 21 -), undecyl (C 11 H 23 -), dodecyl (C 12 H 25 -), tridecyl (C 13 H 27 -), tetradecyl (C 14 H 29 -), pentadecyl (C 15 H 31 -), hexadecyl (C 16 H 33 -), heptadecyl (C 17 H 35 -), octadecyl (C 18 H 37 -), nonadecyl (C 19 H 39 -), eicosyl (C 21 H 41 -), and the like.

아릴기(aryl group)는 방향족 탄화수소로부터 수소원자가 하나 제거된 것으로 지방족 탄화수소에서 수소 원자 하나가 제거된 알킬기와 대응된다. 벤젠에서 유도되는 페닐기(C6H5-), 축합고리 방향족 화합물인 안트라센과 페난트렌에서 유도되는 안트릴기(C14H9-)과 페난트릴기(C14H9-)가 있으며, 벤젠핵이 2개 직접 결합된 화합물인 비페닐에서 유도되는 비페닐기(C12H9-), 톨루엔에서 유도되는 토릴기(CH3C6H4-), 나프탈렌에서 유도되는 나프틸(C10H7-), 크실렌에서 유도되는 크실렌기((CH3)2C6H3-)등이 있다. The aryl group (aryl group) corresponds to an alkyl group in which one hydrogen atom is removed from an aliphatic hydrocarbon, and one hydrogen atom is removed from an aromatic hydrocarbon. There are phenyl group (C 6 H 5 -) derived from benzene, anthracene (C 14 H 9 -) and phenanthryl group (C 14 H 9 -) derived from anthracene and phenanthrene, which are condensed ring aromatic compounds, and benzene. Biphenyl group (C 12 H 9 -) derived from biphenyl, a compound in which two nuclei are directly bonded, toluene-derived toryl group (CH 3 C 6 H 4 -), naphthyl derived from naphthalene (C 10 H 7 -), xylene-derived xylene groups ((CH 3 ) 2 C 6 H 3 -).

습윤제는 수분을 흡수하거나 보전시키는 물질로, 보습제라고도 하며, 본 발명에서는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 모노에틸 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 이소프로필렌 글리콜, 이소부틸렌 글리콜, 글리세롤, 글리세롤 카르보네이트, 글리세롤 모노스테아레이트 등의 glycol류, diol류 중에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wetting agent is a substance that absorbs or preserves moisture and is also called a moisturizer. In the present invention, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, pentamethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol monoethyl glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol , Tetraethylene glycol, tripropylene glycol, isopropylene glycol, isobutylene glycol, glycerol, glycerol carbonate, glycerol monostearate, glycols, and diols.

점도조절제는 함유된 물질의 점도를 증가 또는 감소시키는 성분으로 물질의 안정성, 질감 및 사용성에 중요한 영향을 미친다. 본 발명에 있어서 습윤제는 점도조절제로서의 역할을 함께하며, 바인더에 포함되는 벤족사진 유도체 및 용제와 용해성이 있는 것을 특징으로 한다. Viscosity modifier is a component that increases or decreases the viscosity of a contained substance and has a significant effect on the stability, texture and usability of the substance. In the present invention, the wetting agent serves as a viscosity modifier, and is characterized by being soluble in the benzoxazine derivatives and solvents contained in the binder.

이 때, 습윤제는 5 wt%의 비율 미만으로 포함하는 경우에는 3D 프린터 헤드에서 액상의 건조가 빠르게 일어나 바인더의 토출이 저해될 수 있으므로, 바람직하게는 5 - 25 wt%를 포함하도록 하며, 더 바람직하게는 10 - 22 wt%를 포함한다.At this time, when the wetting agent is included in a proportion of less than 5 wt%, the drying of the liquid in the 3D printer head may occur quickly, and thus ejection of the binder may be inhibited, so that 5-25 wt% is preferably included. It contains 10-22 wt%.

또한, 표면장력 조절제는 tergitol, 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose), 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose), 프로필 셀룰로오스, 히드록시 에틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 디알킬페녹시 폴리(에틸렌옥시) 에탄올 등의 계면활성제 중에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the surface tension modifier is tergitol, polyacrylic acid, methyl cellulose, ethyl cellulose, propyl cellulose, hydroxy ethyl cellulose, carboxy methyl cellulose, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene Lauryl ether, polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, dialkylphenoxy It characterized in that it comprises one selected from surfactants such as poly(ethyleneoxy) ethanol.

표면장력 조절제는 액체의 표면이 스스로 수축하여 가능한 한 작은 면적을 취하려는 힘으로 정의되는 표면장력을 조절하는 물질 또는 성분이다. 본 발명에 있어서 표면장력 조절제는 바인더에 포함되는 벤족사진 유도체와 및 용제와 용해성이 있는 것을 특징으로 하며, 이 때, 상기 표면장력 조절제는 0.1 wt% 비율 미만으로 포함하는 경우에는 3D 프린터 헤드에서 액상의 토출 시 액상 방울이 형상을 유지하지 못하고 퍼지는 액적을 형성할 수 있으므로, 바람직하게는 0.1 - 0.5 wt%를 포함하도록 하며, 더 바람직하게 0.2 - 0.3 wt%를 포함한다.Surface tension modifiers are substances or components that control the surface tension defined by the force of the liquid's surface to shrink itself and take as little area as possible. In the present invention, the surface tension adjusting agent is characterized by being soluble with a benzoxazine derivative and a solvent contained in the binder, wherein the surface tension adjusting agent is a liquid in the 3D printer head when it contains less than 0.1 wt% ratio. Since the liquid droplets can form droplets spreading without maintaining the shape when discharging of, it is preferably to contain 0.1-0.5 wt%, and more preferably contains 0.2-0.3 wt%.

또한, 용제는 DGME(2-(2-ethoxyethoxy)ethanol, DGEE(2-(2-methoxyethoxy)ethanol), Ethyleneglycol monomethylether(EGME), Ethyleneglycol monoethylether(EGEE) 중에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the solvent is characterized in that it comprises one selected from DGME (2-(2-ethoxyethoxy)ethanol, DGEE (2-(2-methoxyethoxy)ethanol), Ethyleneglycol monomethylether (EGME), Ethyleneglycol monoethylether (EGEE).

본 발명에 있어서 용제는 벤족사진 유도체를 용해시킬 수 있고 3D 프린터 헤드에서 토출이 가능하다는 것을 특징으로 하며, 이 때, 상기 용제는 89 wt% 비율을 초과하여 포함하는 경우에는 3D 프린터 바인더의 다른 구성 성분이 필요한 중량만큼 포함될 수 없어, 최종적으로 바인더가 물리, 화학적으로 온전하게 제조 될 수 없으므로, 바람직하게는 55 - 89 wt%를 포함하도록 한다. 더 바람직하게는 68 - 80 wt%를 포함한다.In the present invention, the solvent is capable of dissolving the benzoxazine derivative, and is capable of discharging from the 3D printer head. At this time, when the solvent is included in an amount exceeding 89 wt%, another composition of the 3D printer binder Since the component cannot be included in the required weight, and finally, the binder cannot be physically and chemically prepared, preferably 55 to 89 wt% is included. More preferably 68-80 wt%.

이와 같은 본 발명에서 첨가제를 모두 포함하여 제조된 바인더의 점도 범위는 12.5 - 16.5 cP, 표면장력 범위는 33 - 37 dyne/cm인 것을 특징으로 한다.The viscosity range of the binder prepared by including all of the additives in the present invention is characterized in that 12.5-16.5 cP, and the surface tension range is 33-37 dyne/cm.

점도 범위가 12.5 cP 이하가 될 경우, 프린팅 헤드에서 잉크(바인더)가 흘러내 수 있으며, 16.5 cP 이상이 될 경우, 프린터 헤드에서 잉크(바인더)가 토출이 안될 수 있다. 상기 표면장력 범위가 33 dyne/cm이하가 될 경우, 역시 프린터 헤드에서 잉크(바인더)가 흘러내려 원하는 형태의 프린팅이 어려울 수 있으며, 37 dyne/cm이상이 될 경우, 프린터 헤드에서 잉크(바인더)가 토출이 안되고, 노즐이 막힐 수 있다.When the viscosity range is 12.5 cP or less, ink (binder) may flow out from the printing head, and when it is 16.5 cP or more, ink (binder) may not be discharged from the print head. When the surface tension range is less than 33 dyne/cm, the ink (binder) also flows out of the print head, so printing of a desired shape may be difficult, and when it exceeds 37 dyne/cm, ink (binder) from the print head Is not discharged, and the nozzle may be clogged.

다른 측면으로 본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 벤족사진 유도체를 합성하는 단계; 및 In another aspect, the present invention, the step of synthesizing a benzoxazine derivative represented by Formula 1; And

상기 합성된 벤족사진에 유도체와 첨가제를 첨가하여 교반하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 제조방법을 제공한다:It provides a method for manufacturing a binder for a 3D printer, characterized in that it comprises; agitating by adding a derivative and an additive to the synthesized benzoxazine.

[화학식1][Formula 1]

Figure 112018096378848-pat00004
Figure 112018096378848-pat00004

상기 화학식 1의 R₁,R₂는 각각 독립적으로, 알킬기 또는 아릴기이다.R'and R₂ in Formula 1 are each independently an alkyl group or an aryl group.

첨가제는 용제, 습윤제 및 표면장력 조절제를 포함하며, 상기 화학식 1로 표시되는 벤족사진(benzoxazine) 유도체 5 - 20 wt%, 습윤제 5 - 25 wt%, 표면장력 조절제 0.1 - 0.5 wt%, 및 용제 55 - 89 wt%를 포함한다.The additive includes a solvent, a wetting agent, and a surface tension regulator, and 5-20 wt% of a benzoxazine derivative represented by Formula 1, 5-25 wt%, a wetting agent, 0.1-0.5 wt%, and a solvent 55 -89 wt%.

이하 하기 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 가에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. The present invention will be described in more detail by the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the examples. The present invention is made to be complete, and is provided to fully inform the scope of the invention to those of ordinary skill in the art.

<실시예> <Example>

실시예 1. 벤족사진 전구체 합성Example 1. Synthesis of benzoxazine precursor

2개의 플라스크에 2.0 mol 포름알데히드(formaldehyde) 60.06g과 디옥산(dioxane) 400ml를 각각 넣은 후, 1개의 플라스크에는 1.0 mol 아닐린(aniline) 93g과 디옥산 100ml, 다른 1개의 플라스크에는 1.0 mol 메틸아민(methylamine) 31.05g과 디옥산 100ml를 넣었다. 각각의 플라스크에 0.5 mol 비스페놀A(bisphenol-A) 114g과 500 ml의 디옥산을 넣은 후 교반하였으며, 플라스크를 가열하고 4시간 동안 환류하는 과정을 거쳐 2개의 벤족사진 전구체를 합성하였다. After adding 60.06 g of 2.0 mol formaldehyde and 400 ml of dioxane to the two flasks, respectively, 1.0 g of 1.0 mol aniline and 100 ml of dioxane in one flask, and 1.0 mol methylamine in the other flask (methylamine) 31.05g and dioxane 100ml was added. To each flask, 114 g of 0.5 mol bisphenol-A (bisphenol-A) and 500 ml of dioxane were added and stirred, and two benzoxazine precursors were synthesized by heating the flask and refluxing for 4 hours.

이 후, 진공상태에서 용매를 제거하였으며, 디클로로메탄(dichloromethane. MC) 700ml에 용매를 제거한 2개의 벤족사진 전구체를 녹였으며, 벤족사진 전구체가 녹아있는 MC 용액을 증류수와 3 N NaOH 용액으로 씻어내는 과정을 거친 후, 황산나트륨을 이용하여 진공상태로 건조시켜 합성한 벤족사진을 정제하였다. Thereafter, the solvent was removed in a vacuum, and two benzoxazine precursors in which the solvent was removed were dissolved in 700 ml of dichloromethane (MC), and the MC solution in which the benzoxazine precursor was dissolved was washed with distilled water and 3 N NaOH solution. After the process, the benzoxazine synthesized by drying under vacuum using sodium sulfate was purified.

실시예 2 벤족사진 바인더 제조Example 2 Preparation of benzo photo binder

우선 합성한 벤족사진 고형분에 용제를 넣어 교반하고, 습윤제와 표면장력 조절제를 차례로 각각 넣어 교반하여 바인더를 제조하였다. 용제로는 Diethyleneglycol monomethylether(DGME), Diethyleneglycol monoethylether(DGEE), Ethyleneglycol monomethylether(EGME), Ethyleneglycol monoethylether(EGEE)를 사용하였고, 습윤제로는 글리세롤(glycerol)을 사용하였으며, 표면장력 조절제로는 tergitol을 사용하였다.First, a solvent was added and stirred into the synthesized benzoxazine solid, and then a wetting agent and a surface tension adjusting agent were respectively added and stirred to prepare a binder. Diethyleneglycol monomethylether (DGME), Diethyleneglycol monoethylether (DGEE), Ethyleneglycol monomethylether (EGME), and Ethyleneglycol monoethylether (EGEE) were used as the solvent, and glycerol was used as the wetting agent, and tergitol was used as the surface tension regulator. .

각각의 성분들을 여러 비율의 중량비로 혼합하여 바인더를 제조하였으며, 하기에 개시 될 여러 실시예와 비교예의 결과를 통해 적절한 용매와 최적의 중량비 도출해내었다. A binder was prepared by mixing each component in various ratios by weight ratio, and the optimum solvent and optimum weight ratios were derived through the results of various examples and comparative examples to be described below.

실시예 3. B-a를 포함하는 바인더의 용제 종류에 따른 토출 실험Example 3. Discharge experiment according to the solvent type of the binder containing B-a

용제 DGME, DGEE, EGME, EGEE를 이용하여 상기 벤족사진을 포함하는 3D 프린터용 바인더를 제조하고, 토출실험을 진행하여 나타나는 액적을 확인하였다.Using a solvent DGME, DGEE, EGME, EGEE to prepare a binder for a 3D printer containing the benzox picture, and performing a discharge experiment to confirm the droplets appearing.

Omnijet100 프린터와 Drop watcher를 이용하여, 제조한 바인더의 토출액적, 바인더 제팅의 안정성, 노즐 막힘 여부를 확인하였으며, 하기 표 1에 바인더 제조에 사용된 용제의 종류와 바인더 구성성분들의 중량과 그 중량비를 나타내었다.Using the Omnijet100 printer and a drop watcher, the discharged droplets of the prepared binder, the stability of the binder jetting, and whether the nozzles were clogged were checked. It was shown.


B-a

Ba

DGME

DGME

DGEE

DGEE

EGME

EGME

EGEE

EGEE

glycerol

glycerol

tergitol

tergitol

A

A

4.70 g
(9.99 wt%)

4.70 g
(9.99 wt%)
32.54 g (69.15 wt%)32.54 g (69.15 wt%) 9.77 g
(20.76 wt%)
9.77 g
(20.76 wt%)
0.0471 g
(0.10 wt%)
0.0471 g
(0.10 wt%)

B

B

5.45 g
(9.98 wt%)

5.45 g
(9.98 wt%)
37.74 g (69.10 wt%)37.74 g (69.10 wt%) 11.32 g (20.73 wt%)11.32 g (20.73 wt%) 0.1092 g
(0.20 wt%)
0.1092 g
(0.20 wt%)

C

C

5.23 g
(9.98 wt%)

5.23 g
(9.98 wt%)
36.21 g (69.08 wt%)36.21 g (69.08 wt%) 10.87 g (20.74 wt%)10.87 g (20.74 wt%) 0.1048 g
(0.20 wt%)
0.1048 g
(0.20 wt%)

D

D

7.90 g
(9.95 wt%)

7.90 g
(9.95 wt%)
54.70 g (68.89 wt%)54.70 g (68.89 wt%) 16.41 g (20.67 wt%)16.41 g (20.67 wt%) 0.3970 g
(0.50 wt%)
0.3970 g
(0.50 wt%)

실시예 4. B-m을 포함하는 바인더의 용제 종류에 따른 토출 실험Example 4. Discharge experiment according to the solvent type of the binder containing B-m

용제 DGME, DGEE, EGME, EGEE를 이용하여 상기 벤족사진을 포함하는 3D 프린터용 바인더를 제조하고, 토출실험을 진행하여 나타나는 액적을 확인하였다.Using a solvent DGME, DGEE, EGME, EGEE to prepare a binder for a 3D printer containing the benzox picture, and performing a discharge experiment to confirm the droplets appearing.

Omnijet100 프린터와 Drop watcher를 이용하여, 제조한 바인더의 토출액적, 바인더 제팅의 안정성, 노즐 막힘 여부를 확인하였으며, 하기 표 2에 바인더 제조에 사용된 용제의 종류와 바인더 구성성분들의 중량과 그 중량비를 나타내었다. Using the Omnijet100 printer and a drop watcher, the discharged droplets of the prepared binder, the stability of the binder jetting, and whether the nozzles were clogged were checked. It was shown.


B-m

Bm

DGME

DGME

DGEE

DGEE

EGME

EGME

EGEE

EGEE

glycerol

glycerol

tergitol

tergitol

A

A
8.03 g
(9.99 wt%)
8.03 g
(9.99 wt%)
55.60 g (69.16 wt%)55.60 g (69.16 wt%) 16.68 g (20.75 wt%)16.68 g (20.75 wt%) 0.0804 g
(0.10 wt%)
0.0804 g
(0.10 wt%)

B

B
3.53 g
(9.98 wt%)
3.53 g
(9.98 wt%)
24.44 g (69.08 wt%) 24.44 g (69.08 wt%) 7.34 g
(20.75 wt%)
7.34 g
(20.75 wt%)
0.0708 g
(0.20 wt%)
0.0708 g
(0.20 wt%)

C

C
5.89 g
(9.84 wt%)
5.89 g
(9.84 wt%)
41.4 g
(69.20 wt%)
41.4 g
(69.20 wt%)
12.42 g (20.76 wt%)12.42 g (20.76 wt%) 0.1197 g
(0.20 wt%)
0.1197 g
(0.20 wt%)

D

D
0.65 g
(9.99 wt%)
0.65 g
(9.99 wt%)
4.5 g
(69.16 wt%)
4.5 g
(69.16 wt%)
1.35 g
(20.75 wt%)
1.35 g
(20.75 wt%)
0.0065 g
(0.10 wt%)
0.0065 g
(0.10 wt%)

비교예 1. B-m을 포함하는 바인더의 용제, 습윤제 및 표면장력조절제의 중량비에 따른 토출 실험 Comparative Example 1. Discharge experiment according to the weight ratio of the solvent, wetting agent and surface tension adjusting agent of the binder containing B-m

용제 DGME, DGEE, EGME, EGEE를 이용하여 상기 벤족사진을 포함하는 3D 프린터용 바인더를 제조하고, 토출실험을 진행하여 나타나는 액적을 확인하였다. Using a solvent DGME, DGEE, EGME, EGEE to prepare a binder for a 3D printer containing the benzox picture, and performing a discharge experiment to confirm the droplets appearing.

Omnijet100 프린터와 Drop watcher를 이용하여, 제조한 바인더의 토출액적, 바인더 제팅의 안정성, 노즐 막힘 여부를 확인하였으며, 하기 표 3에 바인더 제조에 사용된 용제의 종류와 바인더 구성성분들의 중량과 그 중량비를 나타내었다. Using the Omnijet100 printer and drop watcher, the discharged droplets of the prepared binder, the stability of the binder jetting, and whether the nozzles were clogged were checked. It was shown.


B-m

Bm
DGMEDGME DGEEDGEE EGMEEGME EGEEEGEE glycerolglycerol tergitoltergitol

A

A
2.45 g
(10.02 wt%)
2.45 g
(10.02 wt%)
20.00 g (81.80 wt%)20.00 g (81.80 wt%) 2.00 g
(8.18 wt%)
2.00 g
(8.18 wt%)



B

B
2.67 g
(10.71 wt%)
2.67 g
(10.71 wt%)

20.00 g (80.26 wt%)20.00 g (80.26 wt%) 2.00 g
(8.03 wt%)
2.00 g
(8.03 wt%)
0.2492 g
(1.00 wt%)
0.2492 g
(1.00 wt%)

C

C
1.18 g
(5.52 wt%)
1.18 g
(5.52 wt%)

20.00 g (93.48 wt%)20.00 g (93.48 wt%)
0.2139 g
(1.00 wt%)
0.2139 g
(1.00 wt%)

D

D
1.20 g
(20.07 wt%)
1.20 g
(20.07 wt%)
4.78 g
(79.93 wt%)
4.78 g
(79.93 wt%)



E

E
1.16 g
(19.97 wt%)
1.16 g
(19.97 wt%)
4.65 g
(80.03wt%)
4.65 g
(80.03wt%)

F

F
1.32 g
(20.10 wt%)
1.32 g
(20.10 wt%)
5.26 g
(80.11 wt%)
5.26 g
(80.11 wt%)
0.0657 g
(1.00 wt%)
0.0657 g
(1.00 wt%)

<평가 및 결과><Evaluation and Results>

실시예 1에 따른 결과Results according to Example 1

벤족사진 전구체를 합성한 결과, 아닐린을 이용하여 합성한 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-phenyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine)과 메틸아민을 이용하여 합성한 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-methyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine) 2개의 벤족사진을 제조하였다. As a result of benzoxazine precursor synthesis, 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-phenyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine) and methylamine synthesized using aniline were used. Two benzoxazine photographs synthesized by 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-methyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine) were prepared.

하기 반응식 1은 아닐린을 이용한 벤족사진 합성 반응식이며, 반응식 2는 메틸아민을 이용한 벤족사진 합성 반응식이며, 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-phenyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine)과 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-methyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine)은 각각 하기 화학식 2, 화학식 3으로 표시된다.Scheme 1 below is a benzoxazine synthesis reaction scheme using aniline, and Scheme 2 is a benzoxazine synthesis scheme using methylamine, 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-phenyl-3,4-dihydro-2H -1,3-benzoxazine) and 6,6'-Propane-2,2-diylbis(3-methyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine) are represented by the following Chemical Formula 2 and Chemical Formula 3, respectively. .

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112018096378848-pat00005
Figure 112018096378848-pat00005

[반응식 2][Scheme 2]

Figure 112018096378848-pat00006
Figure 112018096378848-pat00006

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018096378848-pat00007
Figure 112018096378848-pat00007

[화학식 3] [Formula 3]

Figure 112018096378848-pat00008
Figure 112018096378848-pat00008

실시예 3에 따른 결과Results according to Example 3

B-a를 포함하는 바인더의 용제 종류에 따른 토출 실험의 결과는 도 3 내지 도 10에서 확인할 수 있었다. 도 3-a, 4-a, 5-a 및 6-a는 바인더의 토출평가 그림이며, 도 3-b, 4-b, 5-b 및 6-b는바인더의 인쇄평가 그림이다. The results of the ejection experiments according to the solvent type of the binder containing B-a were confirmed in FIGS. 3 to 10. Figures 3-a, 4-a, 5-a and 6-a are discharge evaluation pictures of binders, and Figures 3-b, 4-b, 5-b and 6-b are print evaluation pictures of binders.

용제 DGME, DGEE를 사용하여 제조한 바인더는 프린트 헤드 노즐에서 막힘없이 안정적인 토출액적을 형성하였으며, 240- 270 μm 크기의 균일한 원형의 낙하액적을 형성하였다. 반면 용제 EGME를 사용하여 제조한 바인더는 프린트 헤드 노즐에서 막힘없이 안정적인 토출액적을 형성하였지만, 위성액적을 형성에 의해 인쇄품질이 떨어지는 결과를 나타내었다. EGEE를 사용하여 제조한 바인더는 프린트 헤드 노즐에서 막힘없이 안정적인 토출액적을 형성하였지만, 위성액적이 형성되고, 낙하액적의 번짐 및 뭉침 현상이 발생하였다. Binders prepared using solvents DGME and DGEE formed stable discharge droplets without clogging at the print head nozzles, and formed uniform circular drop droplets with a size of 240-270 μm. On the other hand, the binder produced using the solvent EGME formed stable discharge droplets without clogging at the print head nozzle, but showed poor print quality by forming satellite droplets. The binder produced using EGEE formed stable discharge droplets without clogging at the print head nozzles, but satellite droplets were formed and smearing and agglomeration of falling droplets occurred.

바인더의 토출 시 위성액적이 생성되면 균일한 패턴이 형성되지 않아 프린팅 공정을 통해 생성되는 조형물의 치수 정밀성이 떨어지고 전체적인 조형물의 균일성이 저해되는 문제점이 발생할 수 있다. When a satellite droplet is generated when the binder is discharged, a uniform pattern is not formed, and thus, the dimensional precision of the molded object generated through the printing process is lowered, and the uniformity of the overall molded object may be impaired.

실시예 4에 따른 결과Results according to Example 4

B-m을 포함하는 바인더의 용제 종류에 따른 토출 실험의 결과는 도 11 내지 도 18에서 확인할 수 있었다. 도 7-a, 8-a, 9-a 및 10-a는 바인더의 토출평가 그림이며, 도 7-b, 8-b, 9-b 및 10-b는 바인더의 인쇄평가 그림이다. The results of the ejection experiments according to the solvent type of the binder containing B-m were confirmed in FIGS. 11 to 18. 7-a, 8-a, 9-a and 10-a are discharge evaluation pictures of the binder, and FIGS. 7-b, 8-b, 9-b and 10-b are printing evaluation pictures of the binder.

용제 DGME, DGEE를 사용하여 제조한 바인더는 프린트 헤드 노즐에서 막힘없이 안정적인 토출액적을 형성하였으며, 240- 270 μm 크기의 균일한 원형의 낙하액적을 형성하였다. 반면 용제 EGME, EGEE를 사용하여 제조한 바인더는 프린트 헤드 노즐에서 막힘없이 안정적인 토출액적을 형성하였지만, 위성액적을 형성에 의해 인쇄품질이 떨어지는 결과를 나타내었다. Binders prepared using solvents DGME and DGEE formed stable discharge droplets without clogging at the print head nozzles, and formed uniform circular drop droplets with a size of 240-270 μm. On the other hand, the binders produced using the solvents EGME and EGEE formed stable discharge droplets without clogging at the print head nozzles, but showed poor print quality by forming satellite droplets.

비교예 1에 따른 결과Results according to Comparative Example 1

B-m을 포함하는 바인더의 용제, 습윤제 및 표면장력조절제의 중량비에 따른 토출 실험 결과, 같은 EGEE 용제를 사용하였으나, 벤족사진과 습윤제 및 표면장력 조절제의 중량비를 달리 한 상기 A, B, C의 결과를 비교해보면, 습윤제가 전혀 포함되지 않은 C의 경우, 바인더의 토출 자체가 불가하였고, 습윤제가 포함된 A, B의 경우, 낙하액적의 번짐은 발생하였으나, 프린터 헤드 노즐의 막힘 현상은 나타나지 않았다. 상기 A와 B의 낙하액적은 도 11 및 12에서 확인할 수 있었다. As a result of the discharge test according to the weight ratio of the solvent, wetting agent and surface tension regulator of the binder containing Bm, the same EGEE solvent was used, but the results of A, B, and C differing in the weight ratio of the benzoxazine and the wetting agent and surface tension regulator. By comparison, in the case of C without any wetting agent, discharging of the binder was impossible, and in the case of A and B with wetting agent, smearing of the droplets occurred, but clogging of the print head nozzle did not occur. The drops of A and B were confirmed in FIGS. 11 and 12.

상기 C와 중량비는 거의 흡사하나 용제로 EGME를 사용한 D의 경우, C와 마찬가지로 프린터 헤드 노즐의 막힘으로 인해 바인더의 토출 자체가 불가능하였다.The weight ratio of C is almost the same, but in the case of D using EGME as a solvent, discharge of the binder itself was not possible due to clogging of the printer head nozzle as in C.

마지막으로 각각 DGEE, DGME를 용제로 사용한 상기 E와 F의 경우, 거의 흡사한 중량비로 바인더를 제조하여 실험하였으나, 습윤제를 전혀 포함하지 않아 용제의 종류와 관계없이 모두 프린터 헤드 노즐의 막힘 현상이 발생하여 바인더의 토출 자체가 불가능하였다.Lastly, in the case of E and F, respectively, using DGEE and DGME as solvents, a binder was prepared and tested at a weight ratio almost similar to that, but since no wetting agent was included, clogging of the print head nozzles occurred regardless of the type of solvent. Therefore, the ejection of the binder itself was not possible.

Claims (10)

하기 화학식 1로 표시되는 벤족사진(benzoxazine) 유도체 5 - 20 wt%, 습윤제 5 - 25 wt%, 표면장력 조절제 0.1 - 0.5 wt%, 및 용제 55 - 89 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 조성물:
[화학식1]
Figure 112018096378848-pat00009

상기 화학식 1의 R₁,R₂는 각각 독립적으로, 알킬기 또는 아릴기이다.
A benzoxazine derivative represented by the following Chemical Formula 1, characterized in that it contains 5-20 wt%, a wetting agent 5-25 wt%, a surface tension modifier 0.1-0.5 wt%, and a solvent 55-89 wt% Binder composition for printer:
[Formula 1]
Figure 112018096378848-pat00009

In the formula (1), R'and R₂ are each independently an alkyl group or an aryl group.
제1항에 있어서,
상기 습윤제는 glycol류 또는 diol류 중에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 조성물.
According to claim 1,
The wetting agent is a binder composition for a 3D printer, characterized in that it comprises one selected from glycols or diols.
제1항에 있어서,
상기 습윤제는 상기 바인더의 점도를 조절 할 수 있는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 조성물.
According to claim 1,
The wetting agent is characterized in that it is possible to adjust the viscosity of the binder, a binder composition for a 3D printer.
제1항에 있어서,
상기 표면장력 조절제는 계면활성제인 tergitol, polyacrylic acid, methyl cellulose, ethyl cellulose 중에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 조성물.
According to claim 1,
The surface tension modifier is a binder composition for a 3D printer, characterized in that it comprises one selected from the surfactants tergitol, polyacrylic acid, methyl cellulose, ethyl cellulose.
제1항에 있어서,
상기 용제는 Diethyleneglycol monomethylether(DGME), Diethyleneglycol monoethylether(DGEE) 중에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 조성물.
According to claim 1,
The solvent is characterized in that it comprises one selected from Diethyleneglycol monomethylether (DGME), Diethyleneglycol monoethylether (DGEE), 3D printer binder composition.
제1항에 있어서,
상기 바인더의 점도 범위는 12.5 - 16.5 cP인 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 조성물.
According to claim 1,
The binder has a viscosity range of 12.5-16.5 cP, characterized in that, 3D printer binder composition.
제1항에 있어서,
상기 바인더의 표면장력 범위는 33 - 37 dyne/cm인 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 조성물.
According to claim 1,
The surface tension range of the binder is 33-37 dyne / cm, characterized in that, 3D printer binder composition.
하기 화학식 1로 표시되는 벤족사진 유도체를 합성하는 단계; 및
상기 합성된 벤족사진에 유도체와 첨가제를 첨가하여 교반하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 제조방법:
[화학식1]
Figure 112018096378848-pat00010

상기 화학식 1의 R₁,R₂는 각각 독립적으로, 알킬기 또는 아릴기이다.
Synthesizing a benzoxazine derivative represented by Formula 1 below; And
Characterized in that it comprises a; a step of stirring by adding a derivative and an additive to the synthesized benzoxazine, 3D printer binder manufacturing method:
[Formula 1]
Figure 112018096378848-pat00010

R'and R₂ in Formula 1 are each independently an alkyl group or an aryl group.
제8항에 있어서,
상기 첨가제는 용제, 습윤제 및 표면장력 조절제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 제조방법.
The method of claim 8,
The additive is characterized in that it comprises a solvent, a wetting agent and a surface tension adjusting agent, 3D printer binder manufacturing method.
제8항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 벤족사진(benzoxazine) 유도체 5 - 20 wt%, 습윤제 5 - 25 wt%, 표면장력 조절제 0.1 - 0.5 wt%, 및 용제 55 - 89 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 프린터용 바인더 제조방법.
The method of claim 8,
A benzoxazine derivative represented by Chemical Formula 1, comprising 5-20 wt%, a wetting agent 5-25 wt%, a surface tension modifier 0.1-0.5 wt%, and a solvent 55-89 wt%, 3D Printer binder manufacturing method.
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