KR102345950B1 - Elastic polymer structure and preparation method thereof - Google Patents
Elastic polymer structure and preparation method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR102345950B1 KR102345950B1 KR1020200116116A KR20200116116A KR102345950B1 KR 102345950 B1 KR102345950 B1 KR 102345950B1 KR 1020200116116 A KR1020200116116 A KR 1020200116116A KR 20200116116 A KR20200116116 A KR 20200116116A KR 102345950 B1 KR102345950 B1 KR 102345950B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- elastic
- polymer structure
- elastic polymer
- post
- tpu
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
- B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L55/00—Compositions of homopolymers or copolymers, obtained by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in groups C08L23/00 - C08L53/00
- C08L55/02—ABS [Acrylonitrile-Butadiene-Styrene] polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L75/04—Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2055/00—Use of specific polymers obtained by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in a single one of main groups B29K2023/00 - B29K2049/00, e.g. having a vinyl group, as moulding material
- B29K2055/02—ABS polymers, i.e. acrylonitrile-butadiene-styrene polymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2077/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, as moulding material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 특정 범위의 기공도 및 표면 거칠기를 갖는 고분자 탄성 구조체, 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polymer elastic structure having a specific range of porosity and surface roughness, and a method for manufacturing the same.
3차원(3D) 프린터가 보급되면서 여러 분야에서 3D 프린팅(출력) 제품이 등장하게 되었다. 이러한 제품을 생산하기 위해 다양한 출력 방법이 소개되고 있으며, 출력물의 품질 개선을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. With the spread of 3D (3D) printers, 3D printing (output) products have appeared in various fields. In order to produce such a product, various printing methods have been introduced, and research for improving the quality of the printed product is being actively conducted.
특히, 고분자 소재를 이용한 3D 출력 방법에 의하면 탄력성이 우수한 출력물을 원하는 형태로 자유롭게 할 수 있어, 고분자 소재를 이용한 3D 출력 방법이 다양한 분야에서 연구되고 있다. In particular, according to a 3D printing method using a polymer material, an output with excellent elasticity can be freely formed into a desired shape, and a 3D printing method using a polymer material is being studied in various fields.
이와 관련하여, 예를 들어, 한국 등록특허 제1983994호에는 열가소성 폴리우레탄(TPU, Thermoplastic Polyurethane)을 이용한 3D 이미지 구현층을 포함하는 자동차 내장재용 표피재를 제조하는 방법이 개시되어 있다. In this regard, for example, Korean Patent Registration No. 19983994 discloses a method of manufacturing a skin material for an automobile interior including a 3D image realization layer using a thermoplastic polyurethane (TPU, Thermoplastic Polyurethane).
그러나 상기 방법에 의해 제조된 출력물(표피재)의 경우, 상기 TPU 출력물의 공극 사이로 수분이 침투하여 출력물의 구조가 변형되기 쉽고, 표면 거칠기가 높아 질감 및 품질이 떨어지는 문제가 있다. However, in the case of the output (skin material) manufactured by the above method, moisture penetrates between the pores of the TPU output, so that the structure of the output is easily deformed, and the texture and quality are deteriorated due to high surface roughness.
이에, 상기 표면 특성의 개선을 위해 상기 출력물 상에 추가적인 도색을 적용하거나 필름을 부착하는 등의 방법이 연구되었으나, 이 경우에도 이종 소재의 밀림 및 박리 등의 품질 문제가 야기될 소지가 있고, 추가적인 공정비용이 발생하는 문제가 있다. Accordingly, methods such as applying additional paint or attaching a film on the output have been studied to improve the surface properties, but even in this case, there is a possibility that quality problems such as pushing and peeling of dissimilar materials may be caused, and additional There is a problem in that process costs occur.
본 발명은 상기 종래 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 제1 기술적 과제는 특정 범위의 기공도 및 표면 거칠기를 가짐으로써, 수분의 침투로 인해 형태가 쉽게 변형되지 않고 개선된 질감을 갖는 고품질의 고분자 탄성 구조체를 제공하는 것이다. The present invention has been devised to solve the above conventional problems, and the first technical problem to be solved by the present invention is to have a specific range of porosity and surface roughness, so that the shape is not easily deformed due to the penetration of moisture and the texture is improved It is to provide a high-quality polymer elastic structure having a.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 제2 기술적 과제는 고분자 탄성 구조체의 표면 기공도 및 표면 거칠기를 원하는 범위로 제어할 수 있는 고분자 탄성 구조체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.In addition, a second technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing an elastic polymer structure capable of controlling the surface porosity and surface roughness of the elastic polymer structure to a desired range.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 제3 기술적 과제는 상기 고분자 탄성 구조체를 포함하는 고품질의 차량용 시트를 제공하는 것이다.In addition, a third technical problem to be solved by the present invention is to provide a high-quality vehicle seat including the elastic polymer structure.
상기 목적을 달성하기 위해 일 구현예는 열가소성 수지를 포함하고, 주사전자현미경(SEM) 측정시 0.06 내지 0.16의 기공도 및 400 이하의 표면 거칠기를 갖는, 고분자 탄성 구조체를 제공한다.In order to achieve the above object, one embodiment provides a polymer elastic structure comprising a thermoplastic resin and having a porosity of 0.06 to 0.16 and a surface roughness of 400 or less as measured by a scanning electron microscope (SEM).
또 다른 구현예는, 1) 열가소성 수지 분말을 이용하여 선택적 레이저 소결(SLS, Selective Laser Sintering) 방식에 의해 원하는 형상의 성형물을 3차원(3D) 출력하는 단계; 및 2) 상기 열가소성 수지 출력물을 3N 내지 7N의 압력 및 130 ℃ 내지 160 ℃의 온도에서 후처리하는 단계;를 포함하는, 상기 고분자 탄성 구조체의 제조방법을 제공한다.Another embodiment, 1) using a thermoplastic resin powder, the selective laser sintering (SLS, Selective Laser Sintering) method to three-dimensional (3D) outputting a molding of a desired shape; and 2) post-processing the thermoplastic resin output at a pressure of 3N to 7N and a temperature of 130°C to 160°C.
또 다른 구현예는, 상기 고분자 탄성 구조체를 포함하는, 차량용 시트를 제공한다.Another embodiment provides a vehicle seat comprising the elastic polymer structure.
본 발명의 구현예에 따르면, 3D 출력된 열가소성 수지 출력물에 특정 압력과 온도를 가하여 열가압 후처리함으로써, 낮은 기공도 및 표면 거칠기를 갖는 고품질의 고분자 탄성 구조체를 효율적으로 제공할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, a high-quality elastic polymer structure having low porosity and surface roughness can be efficiently provided by applying a specific pressure and temperature to the 3D-printed thermoplastic resin output and performing thermal pressure post-treatment.
이하 첨부된 아래의 도면을 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 구현예에 따른 고분자 탄성 구조체의 제조방법의 개략적인 공정 흐름도이다.
도 2는 비교예 1의 가죽(외피), 및 비교예 2와 실시예 6의 탄성 구조체의 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope) 측정 결과를 나타낸다.
도 3은 구현예에 따른 탄성 구조체의 주 성분 분석(PCA, Principal Component Analysis)을 이용한 표면 거칠기 측정 및 분석 방법을 이미지 및 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 비교예 2, 및 실시예 1, 3, 5 및 6의 탄성 구조체의 표면 거칠기(surface roughness) 측정 결과 그래프를 나타낸 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a schematic process flow diagram of a method for manufacturing an elastic polymer structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the scanning electron microscope (SEM, Scanning Electron Microscope) measurement results of the leather (skin) of Comparative Example 1, and Comparative Examples 2 and 6 of the elastic structure.
3 is an image and graph showing a surface roughness measurement and analysis method using a principal component analysis (PCA) of the elastic structure according to the embodiment.
4 is a graph showing the measurement result of the surface roughness (surface roughness) of the elastic structures of Comparative Example 2 and Examples 1, 3, 5, and 6;
본 명세서에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. In the present specification, "including" any component means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
또한, 본 명세서에 기재된 구성요소의 물성 값, 치수 등을 나타내는 모든 수치 범위는 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해하여야 한다.In addition, it should be understood that all numerical ranges indicating physical property values, dimensions, etc. of the components described in the present specification are modified by the term "about" in all cases unless otherwise specified.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석되어야 한다.In the present specification, unless otherwise specified, the expression "a" and "a" should be construed as meaning including the singular or the plural as interpreted in context.
이하 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 구현예에 따른 고분자 탄성 구조체는 열가소성 수지를 포함하고, 주사전자현미경(SEM) 측정시 0.06 내지 0.16의 기공도 및 400 이하의 표면 거칠기를 갖는다.The elastic polymer structure according to an embodiment of the present invention includes a thermoplastic resin, and has a porosity of 0.06 to 0.16 and a surface roughness of 400 or less as measured by a scanning electron microscope (SEM).
본 발명의 구현예에 따르면, 고분자 탄성 구조체가 특정 범위의 기공도를 가짐으로써 탄성 구조체 내에 수분이 침투하여 구조체의 형태가 변형되는 것을 최소화할 수 있고, 특정 범위의 표면 거칠기를 가짐으로써 탄성 구조체의 표면 질감을 개선할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the elastic polymer structure has a porosity within a specific range, moisture can penetrate into the elastic structure to minimize deformation of the shape of the structure, and by having a surface roughness in a specific range, the elastic structure of the elastic structure The surface texture can be improved.
이하, 본 발명의 구현예에 따른 고분자 탄성 구조체를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a polymer elastic structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
고분자 탄성 구조체polymer elastic structure
본 발명의 구현예에 따른 고분자 탄성 구조체는 열가소성 수지를 포함한다.The elastic polymer structure according to an embodiment of the present invention includes a thermoplastic resin.
상기 열가소성 수지는 열가소성 폴리우레탄(TPU, thermoplastic polyurethane), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) 및 폴리아미드(PA, polyamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 열가소성 수지는 TPU를 포함할 수 있다. The thermoplastic resin is at least one selected from the group consisting of thermoplastic polyurethane (TPU), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) and polyamide (PA, polyamide) may include Specifically, the thermoplastic resin may include TPU.
상기 TPU는 블럭공중합을 통해 형성된 연질부(soft segment)와 경질부 (hard segment)를 가지며, 이들의 비율에 따라 다양한 경도의 탄성 구조체를 형성할 수 있다. 즉, TPU로 이루어진 탄성 구조체는 고분자 주쇄간의 강력한 우레탄 상호결합으로 인해 가장 뛰어난 인장강도, 인열강도, 내마모성 등의 기계적 물성을 가질 수 있다. The TPU has a soft segment and a hard segment formed through block copolymerization, and an elastic structure of various hardness can be formed according to their ratio. That is, the elastic structure made of TPU may have the most excellent mechanical properties such as tensile strength, tear strength, and abrasion resistance due to the strong urethane interaction between the polymer main chains.
구체적으로, 상기 TPU는 유리전이온도가(Tg)가 0 ℃보다 낮은 연질부와 0 ℃보다 높은 경질부가 연속적으로 연결되어 있는 공중합체이다. TPU 내의 연질부는 폴리에스테르 또는 폴리에테르 등의 선형 고분자 사슬이고, 경질부는 우레탄기, 우레아기 등의 견고한 화합물에 의해 구성될 수 있다. Specifically, the TPU is a copolymer in which a soft portion having a glass transition temperature (Tg) lower than 0° C. and a hard portion higher than 0° C. are continuously connected. The soft part in the TPU is a linear polymer chain such as polyester or polyether, and the hard part may be composed of a hard compound such as a urethane group or a urea group.
상기 열가소성 수지의 유리전이온도(Tg)는 50 ℃ 내지 200 ℃, 예를 들어 70 ℃ 내지 160 ℃, 예를 들어 70 ℃ 내지 130 ℃, 예를 들어 70 ℃ 내지 120 ℃일 수 있다. The glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin may be 50 °C to 200 °C, for example, 70 °C to 160 °C, for example, 70 °C to 130 °C, for example, 70 °C to 120 °C.
상기 열가소성 수지의 녹는점은 170 ℃ 내지 300 ℃, 예를 들어 170 ℃ 내지 250 ℃, 예를 들어 170 ℃ 내지 230 ℃일 수 있다. The melting point of the thermoplastic resin may be 170 °C to 300 °C, for example, 170 °C to 250 °C, for example, 170 °C to 230 °C.
상기 범위의 녹는점을 갖는 열가소성 수지는 선택적 레이저 소결(SLS, Selective Laser Sintering) 방식에 적용되어 원하는 형상으로 출력될 수 있다. 만일, 상기 녹는점이 170 ℃ 미만인 열가소성 수지를 사용할 경우 SLS 방식에 의해 소결 시 열가소성 수지가 쉽게 녹아 열가소성 수지 출력물의 불량이 발생할 수 있다. 또한, 상기 녹는점이 300 ℃를 초과하는 열가소성 수지를 사용할 경우 SLS 방식에 의해 소결되지 못한 열가소성 수지가 잔존하게 되어, 열가소성 수지 출력물의 거칠기가 더 증가할 수 있다.The thermoplastic resin having a melting point in the above range may be applied to a selective laser sintering (SLS) method to output a desired shape. If a thermoplastic resin having a melting point of less than 170° C. is used, the thermoplastic resin may be easily melted during sintering by the SLS method, resulting in defects in the thermoplastic resin output. In addition, when a thermoplastic resin having a melting point exceeding 300° C. is used, the thermoplastic resin that has not been sintered by the SLS method remains, and thus the roughness of the thermoplastic resin output may be further increased.
상기 열가성 수지의 중량평균 분자량(Mw)은 30,000 내지 150,000 g/mol, 예를 들어 40,000 내지 120,000 g/mol, 예를 들어 50,000 내지 100,000 g/mol일 수 있다. The weight average molecular weight (Mw) of the thermoplastic resin may be 30,000 to 150,000 g/mol, for example, 40,000 to 120,000 g/mol, for example, 50,000 to 100,000 g/mol.
또한, 상기 열가성 수지의 다분산 지수(PDI, Mw/Mn)는 1 초과 내지 2.7, 예를 들어 1.5 내지 2.6, 예를 들어 1.7 내지 2.5일 수 있다. 이때, 상기 Mn은 수평균 분자량이며, 상기 PDI는 상기 측정된 중량평균 분자량을 수평균 분자량으로 나누어 산출한다. 상기 중량평균 분자량 및 수평균 분자량 모두 겔투과 크로마토 그라피(GPC, Gel Permeation Chromatography)에 의해 측정될 수 있다. In addition, the polydispersity index (PDI, Mw/Mn) of the thermoplastic resin may be greater than 1 to 2.7, for example, 1.5 to 2.6, for example, 1.7 to 2.5. In this case, Mn is a number average molecular weight, and the PDI is calculated by dividing the measured weight average molecular weight by the number average molecular weight. Both the weight average molecular weight and the number average molecular weight may be measured by gel permeation chromatography (GPC).
상기 열가소성 수지의 중량평균 분자량 및 다분산 지수가 상기 범위를 만족하는 경우, 열가소성 수지의 탄성, 유연성 및 인장강도, 인열강도, 내마모성 등의 기계적 물성이 더욱 향상될 수 있다.When the weight average molecular weight and polydispersity index of the thermoplastic resin satisfy the above ranges, mechanical properties such as elasticity, flexibility and tensile strength, tear strength, and abrasion resistance of the thermoplastic resin may be further improved.
한편, 본 발명의 구현예에 따른 고분자 탄성 구조체는 기공도가 0.06 내지 0.16이다. 구체적으로, 상기 고분자 탄성 구조체의 기공도는 예를 들어 0.06 내지 0.15, 예를 들어 0.06 내지 0.148, 예를 들어 0.06 내지 0.147, 예를 들어 0.08 내지 0.147일 수 있다.On the other hand, the elastic polymer structure according to an embodiment of the present invention has a porosity of 0.06 to 0.16. Specifically, the porosity of the elastic polymer structure may be, for example, 0.06 to 0.15, for example, 0.06 to 0.148, for example, 0.06 to 0.147, for example, 0.08 to 0.147.
상기 범위의 기공도를 만족하는 고분자 탄성 구조체는 탄성 구조체의 공극 사이로 수분이 침투하는 것이 억제되어 형태가 쉽게 변형되지 않는다. The elastic polymer structure satisfying the porosity of the above range is not easily deformed because the penetration of moisture between the pores of the elastic structure is suppressed.
구체적으로, 상기 고분자 탄성 구조체의 기공도는 작을수록 공극이 감소하여 공극 사이로의 수분 침투를 방지할 수 있다. 만일, 상기 고분자 탄성 구조체의 기공도가 0.16을 초과하는 경우, 탄성 구조체의 공극 사이로의 수분 침투에 의해 구조체의 형태가 변형되어 불량이 발생하거나 품질이 떨어질 수 있다.Specifically, the smaller the porosity of the elastic polymer structure, the smaller the pores can be to prevent the penetration of moisture into the pores. If the porosity of the elastic polymer structure exceeds 0.16, the shape of the structure is deformed due to moisture penetration between the pores of the elastic structure, and defects may occur or quality may be deteriorated.
상기 고분자 탄성 구조체의 기공도는 고분자 탄성 구조체의 표면을 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope) 촬영하여 산출할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 구조체 표면의 공극 추출을 위해 이미지 정규화 후 실험적 역치값(-1 이하)을 선정한 후, 이미지 대비 공극 비율로 정량화하여 구할 수 있다.The porosity of the elastic polymer structure may be calculated by photographing the surface of the elastic polymer structure using a scanning electron microscope (SEM). For example, after image normalization for pore extraction of the surface of the elastic structure, an experimental threshold value (below -1) is selected, and quantified as a ratio of voids to the image can be obtained.
한편, 상기 고분자 탄성 구조체의 표면 거칠기는 400 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 탄성 구조체의 표면 거칠기는 예를 들어 350 이하, 예를 들어 300 이하, 예를 들어 250 이하, 예를 들어 200 이하일 수 있다.Meanwhile, the surface roughness of the elastic polymer structure may be 400 or less. Specifically, the surface roughness of the elastic polymer structure may be, for example, 350 or less, for example, 300 or less, for example, 250 or less, for example, 200 or less.
상기 고분자 탄성 구조체의 표면 거칠기는 0에 가까울수록 표면이 평탄함을 의미한다. 상기 범위의 표면 거칠기를 만족하는 고분자 탄성 구조체는 표면이 매끄럽고 평탄하여 개선된 표면 질감을 가질 수 있고, 나아가 가죽 질감을 구현할 수 있다. 만일, 상기 고분자 탄성 구조체의 표면 거칠기가 400을 초과하는 경우, 고분자 탄성 구조체의 품질이 떨어져 활용도 면에서 한계가 있을 수 있다.The closer to 0 the surface roughness of the elastic polymer structure means, the flatter the surface. The elastic polymer structure satisfying the surface roughness of the above range may have an improved surface texture due to a smooth and flat surface, and furthermore may implement a leather texture. If, when the surface roughness of the elastic polymer structure exceeds 400, the quality of the elastic polymer structure is deteriorated, there may be a limit in terms of utilization.
상기 고분자 탄성 구조체의 표면 거칠기는 SEM을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (a) 내지 (c)를 참조하여, 고분자 탄성 구조체의 옆면을 SEM으로 촬영 후 모서리를 추출하고(도 3의 (a) 및 (b)), 표면 거칠기를 정량화 하기 위하여 주 성분 분석(PCA, Principal Component Analysis)을 이용하여 주성분을 추출하여, 주성분 축과 모서리 포인트와의 수직거리 분산을 거칠기(Roughness)로 정의하였다(도 3의 (c)). The surface roughness of the elastic polymer structure may be measured using SEM. For example, with reference to Fig. 3 (a) to (c), after photographing the side surface of the elastic polymer structure by SEM, extracting the edge (Fig. 3 (a) and (b)), quantifying the surface roughness For this purpose, the principal component was extracted using PCA (Principal Component Analysis), and the dispersion of the vertical distance between the principal component axis and the corner point was defined as the roughness (Fig. 3(c)).
본 발명의 구현예에 따른 고분자 탄성 구조체는 특정 범위의 기공도 및 표면 거칠기를 가짐으로써, 고분자 탄성 구조체 내에 수분이 침투하여 구조체의 형태가 변형되는 것을 방지하고, 개선된 질감을 가질 수 있다. 특히 상기 고분자 탄성 구조체는 상기 기공도 및 표면 거칠기 범위를 만족함으로써 가죽 질감을 구현할 수 있으므로 다양한 분야에서 활용될 수 있다.The elastic polymer structure according to the embodiment of the present invention has a specific range of porosity and surface roughness, thereby preventing moisture from penetrating into the elastic polymer structure and deforming the structure, and may have an improved texture. In particular, the elastic polymer structure can be utilized in various fields because it can realize a leather texture by satisfying the porosity and surface roughness ranges.
상기 고분자 탄성 구조체의 기공도 및 표면 거칠기는 열가소성 수지 분말을 이용하여 3D 출력하여 얻은 출력물을 특정 압력 및 온도에서 후처리 함으로써 제어할 수 있다.The porosity and surface roughness of the elastic polymer structure can be controlled by post-processing an output obtained by 3D printing using a thermoplastic resin powder at a specific pressure and temperature.
이하, 본 발명의 일 구현예에 다른 고분자 탄성 구조체의 제조방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing an elastic polymeric structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
고분자 탄성 구조체의 제조방법Method for manufacturing elastic polymer structure
본 발명의 구현예에 따른 고분자 탄성 구조체의 제조방법은, 1) 열가소성 수지 분말을 이용하여 선택적 레이저 소결(SLS, Selective Laser Sintering) 방식에 의해 원하는 형상의 성형물을 3차원(3D) 출력하는 단계; 및 2) 상기 열가소성 수지 출력물을 3N 내지 7N의 압력 및 130 ℃ 내지 160 ℃의 온도에서 후처리하는 단계;를 포함한다.The manufacturing method of the elastic polymer structure according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: 1) three-dimensionally (3D) outputting a molded product of a desired shape by a selective laser sintering (SLS) method using a thermoplastic resin powder; and 2) post-processing the thermoplastic resin output at a pressure of 3N to 7N and a temperature of 130°C to 160°C.
도 1을 참조하여, 본 발명의 구현예에 따른 고분자 탄성 구조체의 제조방법(S100)은 열가소성 수지 분말을 이용하여 SLS 방식에 의해 3D 출력 하고(S110), 상기 열가소성 수지 출력물을 특정 압력 및 온도를 가하여 후처리(S120)하는 것을 특징으로 하며, 이에 의해 낮은 기공도 및 표면 거칠기를 갖는 고품질의 고분자 탄성 구조체를 효율적으로 제공할 수 있다. Referring to FIG. 1, in the method for manufacturing an elastic polymer structure according to an embodiment of the present invention (S100), 3D output is performed by the SLS method using a thermoplastic resin powder (S110), and the thermoplastic resin output is subjected to a specific pressure and temperature. It is characterized in that it is added and post-processed (S120), whereby a high-quality elastic polymeric structure having low porosity and surface roughness can be efficiently provided.
이하, 각 공정을 단계별로 구체적으로 설명한다:Hereinafter, each process is described in detail step by step:
(1) SLS 방식에 의해 3D 출력하는 단계(S110)(1) 3D output by SLS method (S110)
본 발명의 구현예에 따른 고분자 탄성 구조체의 제조방법에 있어서, 상기 단계 (1)은 열가소성 수지 분말을 이용하여 SLS 방식에 의해 원하는 형상의 성형물을 3차원(3D) 출력하는 단계이다.In the method for manufacturing an elastic polymer structure according to an embodiment of the present invention, the step (1) is a step of three-dimensionally (3D) outputting a molded product of a desired shape by the SLS method using a thermoplastic resin powder.
상기 열가소성 수지의 종류 및 물성은 상술한 바와 같다.The type and physical properties of the thermoplastic resin are the same as described above.
또한, 상기 열가소성 수지는 분말의 형태로 사용하며, 이는 SLS 방식이 분말 기반의 출력 방식이기 때문이다.In addition, the thermoplastic resin is used in the form of a powder, because the SLS method is a powder-based output method.
상기 SLS 방식은 레이저를 이용한 재료 가공의 한 가지 방법으로서, 레이저의 선택적 에너지 전달 기능을 이용하여 분말 등의 재료를 선택적으로 고형화시키는 방식이다. The SLS method is a method of material processing using a laser, and is a method of selectively solidifying a material such as powder by using a selective energy transfer function of a laser.
상기 SLS 방식에 의한 열가소성 수지의 3D 출력은 용융 압출 모델링(FDM, Fused Deposition Modeling) 및 광경화성수지 적층 조형(SLA, Stereo Lithography Apparatus) 방식에 의한 열가소성 수지의 3D 출력물에 비해 탄성이 좋고 부러짐이 없는 우수한 품질을 구현할 수 있다.The 3D output of the thermoplastic resin by the SLS method has better elasticity and no breakage compared to the 3D output of the thermoplastic resin by the melt extrusion modeling (FDM, Fused Deposition Modeling) and photo-curable resin lamination (SLA, Stereo Lithography Apparatus) method. Excellent quality can be realized.
상기 SLS 방식을 이용한 3D 출력은 예를 들어 3D Systems, Inc.로부터 입수 가능한 Vanguard 시스템을 사용할 수 있다. The 3D output using the SLS method may use, for example, a Vanguard system available from 3D Systems, Inc.
구체적으로, 상기 단계 (1)에서, 상기 열가소성 수지 분말을 베드에 얇게 배치한 다음, SLS 방식으로 레이저에 의해 선택된 부분을 녹이고 굳히는 과정을 반복하여 원하는 형상의 성형물을 3D 출력할 수 있다. Specifically, in step (1), the thermoplastic resin powder is thinly placed on the bed, and then the process of melting and hardening the part selected by the laser in the SLS method is repeated to 3D output a molded product of a desired shape.
상기 SLS 방식으로 3D 출력된 출력물은 탄성, 유연성 및 기계적 물성이 우수하다.The 3D printed output using the SLS method has excellent elasticity, flexibility, and mechanical properties.
(2) 출력물을 후처리 하는 단계(S120)(2) post-processing the output (S120)
본 발명의 구현예에 따른 고분자 탄성 구조체의 제조방법에 있어서, 상기 단계 (2)는 상기 열가소성 수지 출력물을 3N 내지 7N의 압력 및 130 ℃ 내지 160 ℃의 온도에서 후처리하는 단계이다.In the method for manufacturing an elastic polymer structure according to an embodiment of the present invention, the step (2) is a step of post-processing the thermoplastic resin output at a pressure of 3N to 7N and a temperature of 130°C to 160°C.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 단계 (1)에서 얻은 열가소성 수지 출력물을 상기 특정 압력 및 온도를 가하여 후처리함으로써 고분자 탄성 구조체의 기공도 및 표면 거칠기를 현저히 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 고분자 탄성 구조체의 형태 변형을 최소화하고, 표면 질감을 개선할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to significantly reduce the porosity and surface roughness of the elastic polymer structure by post-processing the thermoplastic resin output obtained in step (1) by applying the specific pressure and temperature. It is possible to minimize the deformation of the shape and improve the surface texture.
만일, 상기 열가소성 수지 출력물을 후처리 하지 않은 경우, SLS 방식에 의해 소결되지 못한 열가소성 수지가 출력물의 표면에 남아있게 되고, 이로 인해 표면 거칠기가 증가할 수 있다.If the thermoplastic resin output is not post-processed, the thermoplastic resin that has not been sintered by the SLS method remains on the surface of the output, which may increase surface roughness.
상기 후처리에 있어서, 압력 및 온도 조건이 상기 고분자 탄성 구조체의 기공도 및 표면 거칠기를 제어하는데 매우 중요한 요소일 수 있다.In the post-treatment, pressure and temperature conditions may be very important factors in controlling the porosity and surface roughness of the elastic polymer structure.
상기 압력은 3N 내지 7N, 예를 들어 3N 내지 6N, 예를 들어 3N 내지 5N, 예를 들어 3N 내지 4N, 예를 들어 4N 내지 5N일 수 있다. 만일, 상기 압력이 3N 미만인 경우, 상기 탄성 구조체의 기공도 및 표면 거칠기가 증가할 수 있고, 7N를 초과하는 경우 탄성 구조체의 형태 변형의 문제가 있을 수 있다. The pressure may be 3N to 7N, for example 3N to 6N, for example 3N to 5N, for example 3N to 4N, for example 4N to 5N. If the pressure is less than 3N, the porosity and surface roughness of the elastic structure may increase, and if it exceeds 7N, there may be a problem of shape deformation of the elastic structure.
상기 온도는 130 ℃ 내지 160 ℃, 예를 들어 140 ℃ 내지 160 ℃, 예를 들어 140 ℃ 내지 155 ℃, 예를 들어 140 ℃ 내지 150 ℃, 예를 들어 140 ℃ 내지 145 ℃일 수 있다. The temperature may be 130 °C to 160 °C, for example 140 °C to 160 °C, for example 140 °C to 155 °C, for example 140 °C to 150 °C, for example 140 °C to 145 °C.
상기 온도는 본 발명에서 목적하는 효과를 구현하기 위해 매우 중요한 요소이며, 온도에 따라 탄성 구조체의 물성이 민감하게 달라질 수 있다. The temperature is a very important factor in order to realize the desired effect in the present invention, and the physical properties of the elastic structure may be sensitively changed according to the temperature.
상기 후처리 방법에 있어서, 열가소성 수지의 녹는점 이하의 특정 온도 범위 내에서 후처리함으로써, 고분자 탄성 구조체의 표면은 매끄럽고 평탄하게 만들고, 구조체의 내부는 열가소성 수지의 고유한 탄성 및 기계적 물성을 유지하게 하며, 구조를 변형 없이 안정하게 유지할 수 있다. In the post-treatment method, by post-treatment within a specific temperature range below the melting point of the thermoplastic resin, the surface of the elastic polymer structure is made smooth and flat, and the interior of the structure maintains the inherent elasticity and mechanical properties of the thermoplastic resin and the structure can be stably maintained without deformation.
만일, 상기 온도가 130 ℃ 미만인 경우, 상기 고분자 탄성 구조체의 기공도 및 표면 거칠기의 감소 효과가 미미할 수 있고, 온도가 160 ℃를 초과하는 경우 열가소성 수지가 녹아 탄성 구조체의 구조가 변형될 수 있다. If the temperature is less than 130 ℃, the effect of reducing the porosity and surface roughness of the elastic polymer structure may be insignificant, and if the temperature exceeds 160 ℃, the thermoplastic resin melts and the structure of the elastic structure may be deformed.
한편, 후처리 시간에 따라 상기 고분자 탄성 구조체의 기공도 및 표면 거칠기가 달라질 수 있다. Meanwhile, the porosity and surface roughness of the elastic polymer structure may vary depending on the post-treatment time.
상기 후처리 시간은 20분 내지 80분, 예를 들어 20분 내지 70분, 예를 들어 30분 내지 70분, 예를 들어 30분 내지 60분, 예를 들어 40분 내지 60분일 수 있다.The post-treatment time may be 20 minutes to 80 minutes, for example 20 minutes to 70 minutes, for example 30 minutes to 70 minutes, for example 30 minutes to 60 minutes, for example 40 minutes to 60 minutes.
상기 후처리 시간이 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 고분자 탄성 구조체의 기공도 및 표면 거칠기를 감소시킬 수 있고, 특히 표면 거칠기를 현저히 감소시켜 표면이 매끄러운 가죽 질감의 탄성 구조체를 제공하는 데에 더 유리할 수 있다. When the post-treatment time satisfies the above range, it is possible to reduce the porosity and surface roughness of the elastic polymer structure, and in particular, it is more advantageous to provide an elastic structure having a smooth leather texture by significantly reducing the surface roughness. can
만일, 상기 후처리 시간이 20분 미만인 경우, 상기 고분자 탄성 구조체의 기공도 및 표면 거칠기 감소 효과가 미미할 수 있고, 후처리 시간이 80분을 초과하는 경우 탄성 구조체의 형태가 압력 방향에 따라 크게 변형될 수 있다.If the post-treatment time is less than 20 minutes, the effect of reducing the porosity and surface roughness of the elastic polymer structure may be insignificant, and when the post-treatment time exceeds 80 minutes, the shape of the elastic structure is greatly deformed depending on the pressure direction can be
또한, 상기 후처리 시간은 상기 온도 및 압력에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 온도가 140 ℃ 내지 150 ℃이고, 압력이 3N 내지 5N인 경우, 후처리 시간은 30분 내지 60분이 적당할 수 있다. 구체적으로, 상기 온도가 140 ℃ 내지 150 ℃이고, 압력이 3N인 경우, 후처리 시간은 40분 내지 60분일 수 있다. 이 경우, 고분자 탄성 구조체의 기공도 및 표면 거칠기를 효과적으로 제어할 수 있다. In addition, the post-treatment time may vary depending on the temperature and pressure. For example, when the temperature is 140 °C to 150 °C and the pressure is 3N to 5N, the post-treatment time may be suitable for 30 minutes to 60 minutes. Specifically, when the temperature is 140 °C to 150 °C and the pressure is 3N, the post-treatment time may be 40 minutes to 60 minutes. In this case, it is possible to effectively control the porosity and surface roughness of the elastic polymer structure.
본 발명의 구현예에 따른 고분자 탄성 구조체의 제조방법은 열가소성 수지를 이용하여 SLS 방식에 의해 원하는 형상의 성형물을 3D 출력하고, 이 출력물을 특정 압력과 온도를 가하여 후처리함으로써, 탄성 구조체의 기공도를 감소시켜 고분자 탄성 구조체 내 수분이 침투하여 구조체의 형태가 변형되는 것을 최소화할 수 있고, 탄성 구조체의 표면 거칠기를 감소시켜 표면 질감을 더욱 개선할 수 있다. In the method for manufacturing an elastic polymer structure according to an embodiment of the present invention, a molded product of a desired shape is 3D output by the SLS method using a thermoplastic resin, and the output is post-processed by applying a specific pressure and temperature, so that the porosity of the elastic structure is It is possible to minimize the deformation of the shape of the structure due to penetration of moisture in the elastic polymer structure by reducing the , and it is possible to further improve the surface texture by reducing the surface roughness of the elastic structure.
특히, 상기 SLS 방식과 특정 조건의 후처리 방식을 조합함으로써, 고품질의 고분자 탄성구조체를 용이하고 효율적으로 제조할 수 있다. 즉, 상기 SLS 방식을 이용하여 3D 출력물의 탄성을 더 향상시키고 부러짐을 최소화할 수 있으며, 특정 조건의 후처리 방식을 사용함으로써 고분자 탄성 구조체의 구조 안정성 및 질감을 개선할 수 있다. 또한, 열가소성 수지, 특히 TPU 사용으로 인해 우수한 탄성, 유연성, 인장강도, 인열강도, 내마모성 등의 기계적 물성을 가질 수 있다. In particular, by combining the SLS method and the post-treatment method under specific conditions, a high-quality elastic polymer structure can be easily and efficiently manufactured. That is, by using the SLS method, it is possible to further improve the elasticity of the 3D printed product and minimize breakage, and it is possible to improve the structural stability and texture of the elastic polymer structure by using a post-processing method under specific conditions. In addition, due to the use of a thermoplastic resin, especially TPU, it may have mechanical properties such as excellent elasticity, flexibility, tensile strength, tear strength, and abrasion resistance.
따라서, 상기 고분자 탄성 구조체는 다양한 분야에 적용될 수 있다.Accordingly, the elastic polymer structure can be applied to various fields.
본 발명의 구현예는 상기 고분자 탄성 구조체를 포함하는 차량용 시트를 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention may provide a vehicle seat including the elastic polymer structure.
즉, 상기 고분자 탄성 구조체를 포함하는 차량용 시트는 가죽과 유사한 질감을 가질 수 있다. 이에, 천연 가죽을 사용하지 않더라도 가죽 느낌의 질감을 제공할 수 있어 비용 측면에서 굉장히 효율적일 수 있다.That is, the vehicle seat including the elastic polymer structure may have a texture similar to leather. Accordingly, even if natural leather is not used, it is possible to provide a leather-like texture, which can be very effective in terms of cost.
본 발명의 구현예에 따른 차량용 시트는 내부 폼(foam)과 외피가 일체화된 일체형 시트일 수 있다. The vehicle seat according to the embodiment of the present invention may be an integrated seat in which an inner foam and an outer skin are integrated.
또한, 3D 열가소성 수지 출력물의 후처리 공정을 통해 제조된 상기 고분자 탄성 구조체는 견고하고, 매끄럽고 우수한 가죽 느낌의 표면 질감을 가지므로, 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 특히 고품질의 차량용 시트를 구현하는 데에 더욱 유용하게 적용될 수 있다. In addition, the elastic polymer structure manufactured through the post-processing process of the 3D thermoplastic resin output has a strong, smooth and excellent leather-like surface texture, so it can be utilized in various fields, especially for realizing high-quality vehicle seats. can be more usefully applied to
[실시예][Example]
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단 이들 실시예로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to these examples.
<고분자 탄성 구조체의 제조><Production of elastic polymer structure>
실시예 1Example 1
열가소성 폴리우레탄(TPU, Sinterit 사의 Flexa black) 분말을 선택적 레이저 소결(SLS, Sinterit 사의 Lisa) 방식에 의해 3D 출력하여 20 X 20 X 10(mm)의 TPU 출력물을 얻었다.Thermoplastic polyurethane (TPU, Sinterit's Flexa black) powder was 3D printed by selective laser sintering (SLS, Sinterit's Lisa) to obtain a TPU output of 20 X 20 X 10 (mm).
상기 TPU 출력물을 0.3 kg의 추를 이용하여 3N의 압력을 가한 상태로 140 ℃의 예열된 오븐에 넣어, 140 ℃에서 30분 동안 후처리하여 TPU 탄성 구조체를 얻었다.The TPU output was put into a preheated oven at 140° C. with a pressure of 3N applied using a weight of 0.3 kg, and post-processed at 140° C. for 30 minutes to obtain a TPU elastic structure.
이때, 상기 TPU 출력물의 표면이 녹아 추에 달라붙는 것을 방지하기 위하여 추와 TPU 출력물 사이에 테프론 소재의 보드를 배치하였다. At this time, in order to prevent the surface of the TPU output from melting and sticking to the weight, a Teflon material board was disposed between the weight and the TPU output.
실시예 2 내지 6Examples 2 to 6
하기 표 1에 기재한 바와 같이 압력 및 온도, 및 후처리 시간을 변경하여 후처리 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 TPU 탄성 구조체를 얻었다.A TPU elastic structure was obtained in the same manner as in Example 1, except that the post-treatment was performed by changing the pressure and temperature, and the post-treatment time as described in Table 1 below.
비교예 1Comparative Example 1
SNB사에서 입수한 가죽(leather)을 사용하였다. Leather obtained from SNB was used.
비교예 2Comparative Example 2
TPU 출력물을 얻은 후, 후처리하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 TPU 탄성 구조체를 얻었다.After obtaining the TPU output, a TPU elastic structure was obtained in the same manner as in Example 1, except that post-treatment was not performed.
상기 실시예 1 내지 6, 및 비교예 2의 경우, TPU 탄성 구조체의 샘플을 각각 4개씩 제조하여 사용하였고, 비교예 1의 가죽은 1개의 샘플을 이용하였다.In the case of Examples 1 to 6 and Comparative Example 2, four samples of the TPU elastic structure were prepared and used, respectively, and one sample was used for the leather of Comparative Example 1.
실시예 및 비교예의 후처리 조건을 하기 표 1에 정리하였다:The post-treatment conditions of Examples and Comparative Examples are summarized in Table 1 below:
시험예test example
시험예 1: 가죽 및 고분자 탄성 구조체의 SEM 측정Test Example 1: SEM measurement of leather and elastic polymer structures
비교예 1의 가죽(외피), 및 비교예 2와 실시예 6의 TPU 탄성 구조체의 표면을 같은 배율(x 100)로 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)을 촬영하여, 각각의 표면 이미지를 도 2에 나타내었다.By taking a scanning electron microscope (SEM, Scanning Electron Microscope) at the same magnification (x 100) for the surface of the leather (skin) of Comparative Example 1, and the TPU elastic structure of Comparative Example 2 and Example 6, each surface image was obtained 2 is shown.
도 2에서 볼 수 있듯이, 비교예 2의 후처리를 하지 않은 TPU 탄성 구조체는 비교예 1의 가죽보다 기공도(공극)가 현저히 높았고, 탄성 구조체의 표면이 매우 거칠었다. As can be seen in Figure 2, the TPU elastic structure without the post-treatment of Comparative Example 2 had significantly higher porosity (voids) than the leather of Comparative Example 1, and the surface of the elastic structure was very rough.
이에 반해, 실시예 6의 후처리한 TPU 탄성 구조체는 기공도 및 표면 거칠기가 비교예 2의 TPU 탄성 구조체에 비해 현저히 낮았다. In contrast, the post-treatment TPU elastic structure of Example 6 had significantly lower porosity and surface roughness compared to the TPU elastic structure of Comparative Example 2.
시험예 2: 기공도(porosity) 측정Test Example 2: Measurement of porosity
비교예 1의 가죽(외피), 및 비교예 2와 실시예 1 내지 6의 TPU 탄성 구조체의 표면을 같은 배율(x 100)로 각각 3회 SEM 촬영하여 평균 기공도를 산출하였다.The leather (skin) of Comparative Example 1, and the surface of the TPU elastic structures of Comparative Examples 2 and 1 to 6 were SEM photographed three times at the same magnification (x 100), respectively, to calculate the average porosity.
상기 탄성 구조체의 표면의 공극 추출을 위해 이미지 정규화 후 실험적 역치값(-1 이하)을 선정한 후, 이미지 대비 공극 비율로 정량화 하였다. After image normalization for void extraction of the surface of the elastic structure, an experimental threshold value (less than -1) was selected, and then quantified as an image-to-void ratio.
이때, 탄성 구조체의 기공도는 하기 식을 이용하여 산출하였다:At this time, the porosity of the elastic structure was calculated using the following formula:
[식 1][Equation 1]
기공도 = SEM 이미지의 공극 면적/SEM 이미지의 전체 면적Porosity = pore area in SEM image/total area in SEM image
비교예 1의 가죽, 및 비교예 2와 실시예 1 내지 6의 TPU 탄성 구조체의 평균 기공도의 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The measurement results of the average porosity of the leather of Comparative Example 1 and the TPU elastic structures of Comparative Examples 2 and 6 are shown in Table 2 below.
상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 실시예 1 내지 6의 TPU 탄성 구조체는 SLS 방식에 의한 3D TPU 출력물을 후처리 함으로써 평균 기공도가 0.06 내지 0.16로 감소하였음을 확인하였다. As can be seen in Table 2, the TPU elastic structures of Examples 1 to 6 confirmed that the average porosity was reduced to 0.06 to 0.16 by post-processing the 3D TPU output by the SLS method.
구체적으로, 실시예 1 내지 6의 TPU 탄성 구조체의 평균 기공도는 후처리 온도, 압력, 및 시간에 따라 달라짐을 확인하였다. 특히, 온도 150 ℃ 및 압력 3N에서 60분 동안 후처리한 실시예 4의 TPU 탄성 구조체의 평균 기공도는 0.0913으로서, 비교예 1의 가죽의 평균 기공도 값(0.0558)에 근접하였다. Specifically, it was confirmed that the average porosity of the TPU elastic structures of Examples 1 to 6 varied with post-treatment temperature, pressure, and time. In particular, the average porosity of the TPU elastic structure of Example 4 post-treated at a temperature of 150 ° C. and a pressure of 3N for 60 minutes was 0.0913, which was close to the average porosity value (0.0558) of the leather of Comparative Example 1.
이에 반해, 3D 출력 후 얻은 출력물을 후처리하지 않은 비교예 2의 TPU 탄성 구조체의 경우, 평균 기공도가 0.1654로서, 실시예 1 내지 6의 TPU 탄성 구조체의 평균 기공도보다 현저히 증가함을 알 수 있다. In contrast, in the case of the TPU elastic structure of Comparative Example 2 without post-processing the output obtained after 3D printing, the average porosity was 0.1654, which significantly increased than the average porosity of the TPU elastic structures of Examples 1 to 6 have.
시험예 3: 표면 거칠기(surface roughness) 측정Test Example 3: Measurement of surface roughness
도 3의 (a) 및 (b)을 참조하여, 비교예 1의 가죽, 및 비교예 2와 실시예 1 내지 6의 TPU 탄성 구조체의 옆면을 SEM으로 3회 촬영 후 모서리를 추출하였다. Referring to (a) and (b) of Figure 3, the edges of the leather of Comparative Example 1 and the side surfaces of the TPU elastic structures of Comparative Examples 2 and 1 to 6 were taken three times by SEM and then the edges were extracted.
이 후, 도 3의 (c)를 참조하여, 표면 거칠기를 정량화 하기 위하여 주 성분 분석(PCA, Principal Component Analysis)을 이용하여 주성분을 추출하여, 추출된 주성분 축과 모서리 포인트와의 수직거리 분산을 거칠기(Roughness)로 정의하였다. Then, with reference to FIG. 3(c), to quantify the surface roughness, the principal component is extracted using PCA, and the vertical distance dispersion between the extracted principal component axis and the corner point is calculated. It was defined as roughness.
이렇게 측정된 비교예 및 실시예의 TPU 탄성 구조체의 표면 거칠기 결과를 도 4에 나타내었다. 이때, TPU 탄성 구조체의 표면이 평탄할수록 수직거리 분산은 0에 가까운 것이다.The results of the surface roughness of the TPU elastic structures of Comparative Examples and Examples measured in this way are shown in FIG. 4 . At this time, as the surface of the TPU elastic structure is flatter, the vertical distance dispersion is close to zero.
도 4에서 볼 수 있듯이, 실시예 1, 3, 5 및 6의 TPU 탄성 구조체는 SLS 방식에 의한 3D TPU 출력물을 후처리 함으로써 구조체의 표면 거칠기가 200 이하로 감소하였음을 확인하였다. As can be seen in Figure 4, the TPU elastic structures of Examples 1, 3, 5 and 6 confirmed that the surface roughness of the structure was reduced to 200 or less by post-processing the 3D TPU output by the SLS method.
구체적으로, 실시예 1, 3, 5 및 6의 TPU 탄성 구조체의 표면 거칠기는 모두 200 이하이고, 특히 실시예 3, 5 및 6의 TPU 탄성 구조체의 표면 거칠기는 100 이하로서, 표면 거칠기가 400 초과인 비교예 2의 TPU 탄성 구조체에 비해 표면 거칠기가 현저히 감소함을 확인하였다.Specifically, the surface roughness of the TPU elastic structures of Examples 1, 3, 5 and 6 are all 200 or less, and in particular, the surface roughness of the TPU elastic structures of Examples 3, 5 and 6 is 100 or less, and the surface roughness exceeds 400 It was confirmed that the surface roughness was significantly reduced compared to the TPU elastic structure of Comparative Example 2.
한편, 상기 TPU 탄성 구조체의 표면 거칠기는 후처리 온도, 압력, 및 시간에 따라 달라짐을 확인하였고, 특히 후처리 시간의 영향이 가장 큰 것을 확인하였다. On the other hand, it was confirmed that the surface roughness of the TPU elastic structure depends on the post-treatment temperature, pressure, and time, and in particular, it was confirmed that the effect of the post-treatment time is the greatest.
예를 들어, 140 ℃에서 후처리 한 실시예 3, 5 및 6을 비교하면, TPU 탄성 구조체의 표면 거칠기가 모두 200 이하로 낮았으나, 특히 실시예 3의 TPU 탄성 구조체와 같이 후처리를 60분 동안 수행한 경우, 3N의 낮은 압력에서도 표면 거칠기가 실시예 5 및 6의 TPU 탄성 구조체보다 더욱 낮았다. 실시예 5와 같이 실시예 3과 동일한 온도에서 압력을 5N으로 높이더라도, 후처리 시간이 30분 더 짧은 경우, TPU 탄성 구조체의 표면 거칠기가 약간 더 증가함을 확인할 수 있다. For example, comparing Examples 3, 5, and 6 post-treatment at 140 ° C., the surface roughness of the TPU elastic structure was as low as 200 or less, but in particular, the post-treatment was performed for 60 minutes like the TPU elastic structure of Example 3 When carried out during the period, the surface roughness even at a low pressure of 3N was lower than that of the TPU elastic structures of Examples 5 and 6. Even if the pressure is increased to 5N at the same temperature as in Example 3 as in Example 5, when the post-treatment time is shorter than 30 minutes, it can be seen that the surface roughness of the TPU elastic structure is slightly increased.
Claims (8)
주사전자현미경(SEM) 측정시 0.06 내지 0.16의 기공도 및 400 이하의 표면 거칠기를 갖는, 고분자 탄성 구조체.
It contains a thermoplastic polyurethane (TPU, thermoplastic polyurethane) having a melting point of 170 ℃ to 250 ℃,
A polymer elastic structure having a porosity of 0.06 to 0.16 and a surface roughness of 400 or less as measured by a scanning electron microscope (SEM).
2) 상기 단계 1)에서 얻은 출력물을 3N 내지 7N의 압력 및 130 ℃ 내지 160 ℃의 온도에서 후처리하는 단계;
를 포함하는, 제 1 항의 고분자 탄성 구조체의 제조방법.
1) Using a thermoplastic polyurethane (TPU) powder having a melting point of 170 ° C to 250 ° C, a three-dimensional (3D) output of a molding of a desired shape by a selective laser sintering (SLS) method step; and
2) post-processing the output obtained in step 1) at a pressure of 3N to 7N and a temperature of 130°C to 160°C;
A method of manufacturing the elastic polymer structure of claim 1, comprising a.
상기 단계 (2)의 후처리를 20분 내지 80분 동안 수행하는, 고분자 탄성 구조체의 제조방법.
4. The method of claim 3,
Performing the post-treatment of step (2) for 20 to 80 minutes, a method for producing an elastic polymer structure.
상기 단계 (2)의 후처리를, 3N 내지 5N의 압력 및 140 ℃ 내지 150 ℃의 온도에서 30분 내지 60분 동안 수행하는, 고분자 탄성 구조체의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The post-treatment of step (2) is performed at a pressure of 3N to 5N and a temperature of 140 °C to 150 °C for 30 minutes to 60 minutes, a method for producing an elastic polymer structure.
A vehicle seat comprising the elastic polymer structure of claim 1 .
상기 차량용 시트가 내부 폼(foam)과 외피가 일체화된 일체형 시트인, 차량용 시트.8. The method of claim 7,
The vehicle seat is an integral seat in which an inner foam and an outer skin are integrated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200116116A KR102345950B1 (en) | 2020-09-10 | 2020-09-10 | Elastic polymer structure and preparation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200116116A KR102345950B1 (en) | 2020-09-10 | 2020-09-10 | Elastic polymer structure and preparation method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102345950B1 true KR102345950B1 (en) | 2022-01-03 |
Family
ID=79348354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200116116A KR102345950B1 (en) | 2020-09-10 | 2020-09-10 | Elastic polymer structure and preparation method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102345950B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240077955A (en) | 2022-11-25 | 2024-06-03 | 한국생산기술연구원 | Method of tungsten structure for hot cathode controled pore |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018154925A (en) * | 2014-06-20 | 2018-10-04 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | Powder material used for powder lamination molding and powder lamination molding method using the same |
WO2019016738A2 (en) * | 2017-07-19 | 2019-01-24 | 3M Innovative Properties Company | Method of making polymer articles and polymer composites by additive processing and polymer and composite articles |
KR101983994B1 (en) | 2014-08-22 | 2019-05-31 | (주)엘지하우시스 | Skin material for interior material of automobile and method for preparing the same |
WO2019138180A1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-07-18 | Chanel Parfums Beaute | Method for manufacturing a cosmetic product applicator by additive manufacturing |
JP2020090080A (en) * | 2018-12-27 | 2020-06-11 | 株式会社ブリヂストン | Porous structure, manufacturing method of porous structure, data for 3d molding, and cushion material for seat |
-
2020
- 2020-09-10 KR KR1020200116116A patent/KR102345950B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018154925A (en) * | 2014-06-20 | 2018-10-04 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | Powder material used for powder lamination molding and powder lamination molding method using the same |
KR101983994B1 (en) | 2014-08-22 | 2019-05-31 | (주)엘지하우시스 | Skin material for interior material of automobile and method for preparing the same |
WO2019016738A2 (en) * | 2017-07-19 | 2019-01-24 | 3M Innovative Properties Company | Method of making polymer articles and polymer composites by additive processing and polymer and composite articles |
WO2019138180A1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-07-18 | Chanel Parfums Beaute | Method for manufacturing a cosmetic product applicator by additive manufacturing |
JP2020090080A (en) * | 2018-12-27 | 2020-06-11 | 株式会社ブリヂストン | Porous structure, manufacturing method of porous structure, data for 3d molding, and cushion material for seat |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240077955A (en) | 2022-11-25 | 2024-06-03 | 한국생산기술연구원 | Method of tungsten structure for hot cathode controled pore |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102345950B1 (en) | Elastic polymer structure and preparation method thereof | |
EP2709827B1 (en) | Polymer additive layer manufacturing | |
EP1734070A1 (en) | Porous stretched polytetrafluoroethylene film having elastic recovery in thickness direction, process for producing the same, and use of the porous film | |
US20140195001A1 (en) | High Strength Injection Molded Orthopedic Devices | |
Watson et al. | Characterization of 17-4 PH processed via bound metal deposition (BMD) | |
CN113167385B (en) | Sealing element and method for producing a sealing element | |
EP1688460B1 (en) | Process for the preparation of an embossed film and its use | |
CN111768888A (en) | Conductive composites made from coated powders | |
CN111465482A (en) | Method of manufacturing processed 3D printed article | |
JPS58145735A (en) | Production of porous polytetrafluoroethylene article | |
CN114207002A (en) | Expanded beads having a gradient in density and/or cell morphology and sintered foams obtained therefrom | |
EP2042291A1 (en) | Method for producing a moulded part | |
US20050212160A1 (en) | Method of processing colloidal size polytetrafluoroethylene resin particles to produce biaxially-oriented structures | |
JP2010253947A (en) | Method for manufacturing thermoplastic film having three-dimensionally structured surface | |
Chisiu et al. | Friction behavior of 3D-printed polymeric materials used in sliding systems | |
EP3632971A1 (en) | Polytetrafluoroethylene porous film | |
DE102007007409A1 (en) | In-mold decoration molding tool for manufacturing laminar shaped part decorated with decorative layer of embossing film, has mold upper part and mold lower part, which are covered in transparent molded part surface area with metal layer | |
EP2263857A2 (en) | Moulded body and method of its manufacturing | |
US20160237227A1 (en) | Fiber reinforced thermoplastic resin member | |
DE102008003153A1 (en) | Molded body for interior fitting such as instrument panel of a motor vehicle, comprises a carrier part and a film, which is connected with the carrier part, forms a surface visible for the user and comprises a first- and second layer | |
WO2020203243A1 (en) | Grained leather-like sheet | |
EP0712351A1 (en) | Process for producing a moulded part made of thermoplastic material | |
Baptista et al. | Design and printing parameters effect on PLA fused filament fabrication scaffolds | |
Rybalcenko et al. | Surface processing of additively manufactured articles for the improvement of antimicrobial properties | |
CN115362068A (en) | Molded article having a structured polysiloxane layer and method for the production thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |