KR102433159B1 - Novel camphene/photopolymer solution as pore-forming agent for photocuring-assisted additive manufacturing of porous ceramics - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다공성 세라믹 지지체의 제조를 위한 새로운 캠핀/포토폴리머 용액 기반의 광경화성 세라믹 슬러리 조성물 및 이를 이용한 3D 프린팅 기술에 관한 것이다.
본 발명은 캠핀/포토폴리머 용액을 사용하고, 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 성분 및 함량을 최적화하여, 별도의 가열 과정 없이 상온에서 슬러리 조성물을 제조하므로, 제조 공정이 간편하며 공정 과정에서 성분 손실이 적은 장점을 가진다.
The present invention relates to a novel campin/photopolymer solution-based photocurable ceramic slurry composition for manufacturing a porous ceramic support and a 3D printing technology using the same.
The present invention uses a campin/photopolymer solution, optimizes the components and content of the photocurable ceramic slurry composition, and prepares the slurry composition at room temperature without a separate heating process. have an advantage

Description

다공성 세라믹 제조를 위한 새로운 캠핀/포토폴리머 용액 기반의 광경화 방식의 3D 프린팅 기술{Novel camphene/photopolymer solution as pore-forming agent for photocuring-assisted additive manufacturing of porous ceramics}Novel camphene/photopolymer solution as pore-forming agent for photocuring-assisted additive manufacturing of porous ceramics

본 발명은 다공성 세라믹 제조를 위한 새로운 캠핀/포토폴리머 용액 기반의 광경화 방식의 3D 프린팅 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a novel campin/photopolymer solution-based photocurable 3D printing technology for manufacturing porous ceramics.

화학적 반응성이 좋고 용융점이 낮아 가공이 용이한 폴리머를 시작으로 금속이나 세라믹 재료를 이용한 3D 프린팅 기술이 개발되었다. 상기 세라믹 재료를 이용한 3D 프린팅 기술은 기존의 몰드(mold) 제작이 불필요하여 제조공정을 간편화 할 수 있을 뿐만 아니라, 개개인을 위한 제작이 가능한 새로운 제조 공정 패러다임을 가져왔다. Starting with polymers that have good chemical reactivity and low melting points, which are easy to process, 3D printing technology using metal or ceramic materials has been developed. The 3D printing technology using the ceramic material not only simplifies the manufacturing process because the existing mold manufacturing is unnecessary, but also brings a new manufacturing process paradigm that can be manufactured for each individual.

세라믹 재료는 다른 재료와 달리 화학적 안정성이 높고, 높은 용융점을 가져 3D 프린팅 기술에 직접 적용하기 위해선 고비용의 공정과 장비가 요구되므로, 이를 해결하기 위한 다양한 방법들이 개발되었다. 이러한 방법은 주로 세라믹 분말의 형태로 형상을 만들기 용이한 물질에 분산되어 형상을 갖춘 후, 열처리와 같은 방법으로 세라믹을 제외한 성분들을 제거하고 고온에서 소결 과정을 거침으로써 최종 산물을 얻는 방식이다. Ceramic materials, unlike other materials, have high chemical stability and high melting point, so expensive processes and equipment are required to directly apply them to 3D printing technology, so various methods have been developed to solve this problem. This method is mainly in the form of ceramic powder, which is dispersed in a material that is easy to make a shape, has a shape, and then removes the components except for the ceramic by the same method as heat treatment, and then undergoes a sintering process at high temperature to obtain a final product.

세라믹 구조체 내에 서로 연결된 기공 구현을 통해 이온 배터리, 필터, 촉매 지지체, 약물 전달체 및 생체재료 등의 다양한 분야에 적용할 수 있는 물성을 부여하는데, 이를 위해 제거가 용이한 동결매체들이 주로 사용된다. 물, 삼차 뷰틸 알코올(tert-butyl alcohol) 및 캠핀 등이 이에 해당되며, 이러한 물질이 액체 상태에서 냉각되면 고체 결정을 형성하며 본 물질 외의 물질들을 밀어내고, 성형 과정 이후 제거되어 기공을 형성한다. 특히, 캠핀은 수지상 결정을 형성하여 3차원적으로 연결된 기공을 구현할 수 있으며, 높은 증기압을 가져 상온, 상압에서도 쉽게 제거될 수 있다.Through the implementation of pores connected to each other in the ceramic structure, physical properties that can be applied to various fields such as ion batteries, filters, catalyst supports, drug delivery systems and biomaterials are provided. For this purpose, easy-to-remove freezing media are mainly used. These include water, tert-butyl alcohol, and campin, and when these substances are cooled from a liquid state, they form solid crystals and push out substances other than the main substance, and are removed after the molding process to form pores. In particular, the campin can form dendrites to realize three-dimensionally connected pores, and can be easily removed even at room temperature and pressure due to its high vapor pressure.

광경화를 이용한 세라믹의 3D 프린팅은 한 층씩 세라믹 슬러리를 적층하고 디자인에 맞게 빛을 조사하여 경화시키는 방식으로, 대표적으로 stereolithography(SLA)와 digital light processing(DLP) 방식이 있다. DLP 방식은 한 층을 한 번에 경화시켜 높은 해상도를 가지면서도 높은 프린팅 속도를 가진다.3D printing of ceramics using photocuring is a method of laminating a ceramic slurry layer by layer and curing it by irradiating light according to the design. Typically, there are stereolithography (SLA) and digital light processing (DLP) methods. The DLP method cures one layer at a time to have high resolution and high printing speed.

과거, 해외 대학(University of Michigan)에서는 열을 가하여 캠핀을 액체로 만들고 단량체, 광경화 개시제를 첨가한 동결매체를 기반으로 한 조성물에 대해, 상온에서 상기 캠핀을 고화하고 이를 승화시켜 다공성 폴리머 및 세라믹을 제조하였다(비특허문헌 1).In the past, the University of Michigan abroad made campin into a liquid by applying heat, and for a composition based on a freezing medium containing monomers and a photocuring initiator, the campin was solidified at room temperature and sublimated to form porous polymers and ceramics. was prepared (Non-Patent Document 1).

하지만 캠핀은 약 50℃의 녹는점을 가지므로, 캠핀을 용매로 사용하거나 동결매체에 적용시키는 경우 모두 녹는점 이상의 온도가 필수적이다.However, since campin has a melting point of about 50°C, a temperature above the melting point is essential when using campin as a solvent or applying it to a freezing medium.

구체적으로, 기존의 캠핀을 이용한 다공성 세라믹 제조 방법들은 형상 제조를 위하여, 상온에서 고체 상태인 캠핀에 열을 지속적으로 가하여 액체로 유지시킬 수 있는 볼-밀링(ball-milling) 장비 등을 이용해 다른 재료들을 고르게 분산시킨 슬러리를 제조하고, 몰드 등을 이용해 슬러리의 형상을 고정한 후 캠핀을 응고시켜야 했다. Specifically, the existing methods for manufacturing porous ceramics using a cam pin are different materials using a ball-milling equipment, etc. that can continuously apply heat to a solid cam pin at room temperature to maintain it as a liquid for shape manufacturing. After preparing a slurry in which they were evenly dispersed, and fixing the shape of the slurry using a mold, etc., the campin had to be solidified.

캠핀이 기공제로 들어간 광경화성 슬러리를 적용한 최신의 다공성 세라믹 3D 프린팅 기술에서도, tape casting 방식으로 얇은 층(thin film) 형상의 제조 직전까지 캠핀이 들어간 슬러리에 열을 가하여야 하며, tape casting 과정에서도 상대적인 프린팅 베드의 온도가 낮으면 캠핀이 캐스팅 완료 전에 응고되어 층이 제대로 형성되지 않을 수 있어 프린팅 베드의 온도 역시 제어가 필요하였다. Even in the latest porous ceramic 3D printing technology in which a photocurable slurry containing campin is applied as a pore agent, heat must be applied to the slurry containing campin until just before the tape casting method is used to form a thin film shape. If the temperature of the printing bed is low, the campin may solidify before casting is completed, and the layer may not be formed properly. Therefore, the temperature of the printing bed also needs to be controlled.

또한, 캠핀은 상온에서도 비교적 높은 증기압을 가지므로, 고온 상태로 유지되면 성분 손실이 있을 수 있다.In addition, since the campinne has a relatively high vapor pressure even at room temperature, there may be component loss when maintained at a high temperature.

1. Journal of Materials Science, 47(16), 6166-6178, Journal of the American Ceramic Society, 95(12), 3763-3768.1. Journal of Materials Science, 47(16), 6166-6178, Journal of the American Ceramic Society, 95(12), 3763-3768.

본 발명은 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 성분 및 함량을 최적화하여, 별도의 가열 과정 없이 상온에서 슬러리 조성물을 제조하므로, 제조 공정이 간편하며 공정 과정에서 성분 손실이 적은 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention optimizes the components and content of the photocurable ceramic slurry composition, and prepares the slurry composition at room temperature without a separate heating process. aims to provide

본 발명은 20 내지 30℃에서 캠핀(Camphene) 및 광경화성 단량체를 혼합하여 캠핀/광경화성 단량체 용액을 제조하는 단계;The present invention comprises the steps of preparing a campene / photo-curable monomer solution by mixing a campene (Camphene) and a photo-curable monomer at 20 to 30 °C;

상기 캠핀/광경화성 단량체 용액, 세라믹 분말, 분산제 및 광경화 개시제를 혼합하여 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조 방법을 제공한다. It provides a method for preparing a photo-curable ceramic slurry composition, comprising the step of preparing a photo-curable ceramic slurry composition by mixing the campin / photo-curable monomer solution, ceramic powder, dispersant, and photo-curing initiator.

또한, 본 발명은 전술한 제조 방법에 의해 제조되고, In addition, the present invention is prepared by the above-described manufacturing method,

캠핀(Camphene), 광경화성 단량체, 세라믹 분말, 분산제 및 광경화 개시제를 포함하며,Camphene, a photocurable monomer, a ceramic powder, a dispersant and a photocurable initiator,

20 내지 30℃에서 캠핀은 조성물 내에서 액상으로 존재하는 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 제공한다. At 20 to 30°C, Campin provides a photocurable ceramic slurry composition that is present in the liquid phase in the composition.

또한, 본 발명은 전술한 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 3D 프린팅 베드에 도포하여 3D 프린트용 세라믹 슬러리 층을 형성하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of forming a ceramic slurry layer for 3D printing by applying the above-described photocurable ceramic slurry composition to a 3D printing bed;

캠핀의 고화 유도 후, 미리 디자인된 형상으로 광경화하여 세라믹 구조물을 성형하는 단계;forming a ceramic structure by photo-curing into a pre-designed shape after inducing solidification of the campin;

상기 세라믹 구조물을 동결건조하여 마이크로 기공이 형성된 다공성 세라믹 구조물을 형성하는 단계; 및forming a porous ceramic structure in which micropores are formed by freeze-drying the ceramic structure; and

상기 다공성 세라믹 구조물을 고온에서 열 처리하는 단계를 포함하는 3차원적으로 연결된 마이크로 기공 구조를 가지는 3차원 다공성 지지체의 제조 방법을 제공한다. It provides a method of manufacturing a three-dimensional porous support having a three-dimensionally connected micro-pore structure, comprising the step of heat-treating the porous ceramic structure at a high temperature.

또한, 본 발명은 전술한 제조 방법에 의해 제조된 3차원적으로 연결된 마이크로 기공 구조를 갖는 3차원 다공성 지지체를 제공한다. In addition, the present invention provides a three-dimensional porous support having a three-dimensionally connected micro-pore structure prepared by the above-described manufacturing method.

본 발명에 따른 광경화성 세라믹 슬러리 조성물은 별도의 몰드 제작 과정 없이 컴퓨터 기반의 3차원 도면으로 복잡한 형상을 가지는 다공성 세라믹의 개인 맞춤형 제품 제작이 가능하다.The photo-curable ceramic slurry composition according to the present invention enables the production of personalized products of porous ceramics having a complex shape with a computer-based three-dimensional drawing without a separate mold manufacturing process.

또한, 본 발명에서는 실린지에 슬러리 충전 후부터 형상을 갖춘 생소지(구조물) 제조까지 전 과정이 자동화로 이루어지며, 굳어진 슬러리가 서포터 역할을 하므로 별도의 서포터가 필요 없이 다양하고 복잡한 형상의 지지체의 제작이 가능하다.In addition, in the present invention, the entire process from filling the syringe with the slurry to the production of a green body (structure) having a shape is automated, and since the solidified slurry acts as a supporter, there is no need for a separate supporter. It is possible.

또한, 본 발명은 기공제로써 캠핀을 사용하고 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 성분 및 함량을 최적화하여, 별도의 가열 과정 없이 상온에서 슬러리 조성물의 제작이 가능하므로, 슬러리 조성물의 제조 공정이 간편하며 공정 과정에서 성분 손실이 적다는 장점을 가진다. 또한, 슬러리의 캠핀이 상분리되어 고체 결정이 되는 온도를 여러 가지 요인들로 제어할 수 있으므로, 물이나 캠핀의 어는점이 고정된 종래의 방식과 달리 공정 온도를 원하는 대로 조절 가능하다.In addition, the present invention uses campin as a pore agent and optimizes the components and content of the photocurable ceramic slurry composition, so that the slurry composition can be manufactured at room temperature without a separate heating process, so the manufacturing process of the slurry composition is simple and the process process It has the advantage of low component loss. In addition, since the temperature at which the campin of the slurry is phase-separated to form a solid crystal can be controlled by various factors, the process temperature can be adjusted as desired, unlike the conventional method in which the freezing point of water or campin is fixed.

그리고, 기존에 비해 훨씬 다양한 변수들과 대체 가능한 재료들을 활용할 수 있으므로, 성분 및 함량, 슬러리의 점도, 캠핀이 상분리되는 온도, 프린팅 베드의 온도와 그 밖의 많은 매개변수들을 임의적으로 조절할 수 있어 다양한 실험 가능성을 제시할 수 있다.In addition, since it is possible to utilize much more various variables and alternative materials than before, it is possible to arbitrarily control the composition and content, the viscosity of the slurry, the temperature at which the campin is phase separated, the temperature of the printing bed, and many other parameters. possibility can be presented.

도 1은 상온에서 광경화성 단량체 및 캠핀을 일정 비율들로 혼합한 결과를 나타낸다.
도 2은 광학현미경을 통해 관찰한, 캠핀/HDDA 용액이 냉각됨에 따라 수지상 결정을 형성하는 장면을 나타낸다.
도 3은 캠핀 및 HDDA의 질량 비율에 따른 DSC 측정 결과를 나타낸다.
도 4는 분산제 후보군들의 HDDA에 대한 용해성 평가 결과를 나타낸다.
도 5는 실시예 1.(6)에서 제조된 광경화성 세라믹 슬러리 조성물 및 캠핀/HDDA 용액의 DSC 측정 결과를 나타낸다.
도 6은 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 이용한 DLP 방식의 다공성 세라믹 구조물 3D 프린팅 모식도를 나타낸다.
도 7은 다공성 구조물 제조 과정 동안, 슬러리 조성물의 상 변화 모식도를 나타낸다.
도 8은 실시예 1.(6)에서 확립된 광경화성 세라믹 슬러리 조성물에서 세라믹 분말과 분산제를 제외한 용액을 사용하여, 3D 프린팅 방식으로 제작한 다공성 폴리머 구조물(pHDDA)의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 9는 실시예 1.(6)에서 제조된 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 사용하여, 3D 프린팅 방식으로 제작한 다공성 폴리머/세라믹 구조물의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 10은 열처리 조건 별 제조된 다공성 세라믹 지지체의 파단면의 SEM 이미지를 나타낸다.
1 shows the result of mixing a photocurable monomer and campin in certain ratios at room temperature.
2 shows a scene in which dendrites are formed as the campin/HDDA solution is cooled, observed through an optical microscope.
3 shows the DSC measurement results according to the mass ratio of campin and HDDA.
4 shows the dispersing agent candidate group solubility evaluation results for HDDA.
5 shows the DSC measurement results of the photocurable ceramic slurry composition and the campin/HDDA solution prepared in Example 1.(6).
6 shows a schematic diagram of 3D printing of a porous ceramic structure of a DLP method using a photocurable ceramic slurry composition.
7 shows a schematic diagram of the phase change of the slurry composition during the manufacturing process of the porous structure.
8 shows an SEM image of a porous polymer structure (pHDDA) fabricated by 3D printing using a solution excluding ceramic powder and a dispersant in the photocurable ceramic slurry composition established in Example 1.(6).
9 shows an SEM image of a porous polymer/ceramic structure fabricated by 3D printing using the photocurable ceramic slurry composition prepared in Example 1.(6).
10 shows an SEM image of a fracture surface of a porous ceramic support prepared according to heat treatment conditions.

본 발명은 20 내지 30℃에서 캠핀(Camphene) 및 광경화성 단량체를 혼합하여 캠핀/광경화성 단량체 용액을 제조하는 단계;The present invention comprises the steps of preparing a campene / photo-curable monomer solution by mixing a campene (Camphene) and a photo-curable monomer at 20 to 30 °C;

상기 캠핀/광경화성 단량체 용액, 세라믹 분말, 분산제 및 광경화 개시제를 혼합하여 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. It relates to a method for preparing a photo-curable ceramic slurry composition, comprising the step of preparing a photo-curable ceramic slurry composition by mixing the campin / photo-curable monomer solution, ceramic powder, dispersant, and photo-curing initiator.

본 발명의 실시예에서는 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 선정, 및 상기 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 이용한 3D 프린팅 조건 설정 과정을 제공하여, 다공성 지지체를 제조하기 위한 최적의 조건을 선정하였다. In an embodiment of the present invention, an optimal condition for manufacturing a porous support was selected by providing a process of selecting a photocurable ceramic slurry composition and setting 3D printing conditions using the photocurable ceramic slurry composition.

구체적으로, 먼저, 캠핀이 상온에서 용해되는 광경화성 단량체(포토폴리머)의 탐색을 위해 상업용 광경화성 단량체에 대한 캠핀의 용해도를 확인하였고, 상온에서 제조된 캠핀/포토폴리머 용액이 온도가 하강함에 따라 상기 캠핀이 수지상 결정을 잘 형성하는지 광학현미경으로 확인하였으며, 상기 캠핀/포토폴리머 용액을 DSC 장비를 이용해 일정 속도로 냉각하며 캠핀이 상분리되어 응고되는 온도를 측정하였다. 또한, 캠핀/포토폴리머 용액에 고르게 섞여 세라믹 분말을 분산시킬 수 있는 분산제를 탐색하고, 입자 크기가 다른 상업용 알루미나 분말로 제조한 슬러리가 고른 상태로 유지되는 안정성, 소결 용이성, 슬러리의 점성, 캠핀 결정 형성의 용이성을 고려하여 세라믹 분말을 선정하였으며, 3D 프린터의 405 nm 광을 흡수하여 라디칼(radical) 형성을 통해 광경화성 단량체의 경화를 개시할 수 있는 광경화 개시제를 선정하였다. 상기 과정을 통해 광경화성 세라믹 조성물의 조성을 선택하였다. 또한, 캠핀/포토폴리머의 용해도(DSC 측정 결과), 기공률, 3D 프린팅된 구조물(생소지, green body)의 강도를 고려해 캠핀/포토폴리머 용액의 비율을 결정하고, 상기 용액에 캠핀을 제외한 성분에서 알루미나 분말의 부피비와 구조체의 최종 기공률을 고려하여 알루미나 분말 함량을 선정하였으며, 슬러리의 온도를 낮추었을 때 캠핀 결정이 잘 형성되는 분산제의 함량을 탐색 및 선정하였다. Specifically, first, in order to search for a photocurable monomer (photopolymer) in which campin is dissolved at room temperature, the solubility of campin in a commercial photocurable monomer was checked, and as the temperature of the campin/photopolymer solution prepared at room temperature decreased, It was confirmed with an optical microscope whether the campins well form dendrites, and the temperature at which the campins/photopolymer solution was cooled at a constant rate using DSC equipment was measured at which the campins were phase-separated and solidified. In addition, a dispersant capable of dispersing ceramic powder by being evenly mixed with the campin/photopolymer solution was explored, and the stability of slurries made from commercial alumina powders with different particle sizes to maintain an even state, ease of sintering, viscosity of the slurry, and campin crystals A ceramic powder was selected in consideration of the ease of formation, and a photocuring initiator capable of absorbing 405 nm light from a 3D printer to initiate curing of the photocurable monomer through radical formation was selected. The composition of the photocurable ceramic composition was selected through the above process. In addition, the ratio of the campin/photopolymer solution is determined in consideration of the solubility (DSC measurement result) of the campin/photopolymer, the porosity, and the strength of the 3D printed structure (green body), and in the solution except for the campin The content of the alumina powder was selected in consideration of the volume ratio of the alumina powder and the final porosity of the structure, and the content of the dispersant in which campin crystals were well formed when the temperature of the slurry was lowered was searched and selected.

이를 통해, 본 발명의 실시예에서는 캠핀/포토폴리머 용액에 일정 양의 분산제를 고르게 섞고, 알루미나 분말과 지르코니아 볼을 추가하여 섞으며 분말을 고르게 분산시킨 뒤, 광경화 속도와 깊이를 고려해 일정 양의 광경화 개시제를 넣고 균일하게 분산시켜 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 제조하였다. Through this, in the embodiment of the present invention, a certain amount of a dispersant is evenly mixed in the campin/photopolymer solution, alumina powder and zirconia balls are added and mixed to evenly disperse the powder, and then a certain amount of A photocurable ceramic slurry composition was prepared by adding a photocuring initiator and uniformly dispersing it.

또한, 상기 성분 및 비율을 최적화한 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 DSC 장비를 이용해 일정 속도로 냉각하며 캠핀이 상분리되어 응고되는 온도를 측정하고, 상기 슬러리 조성물에서 결정 형성이 충분히 일어나고 슬러리 코팅이 잘 일어날 수 있는 프린팅 베드 온도를 탐색 및 선정하며, 상기 슬러리 조성물을 3D 프린팅 장비에 적용하기에 적절한 광경화 시간을 탐색 및 선정하였다. 또한, 상기 슬러리 조성물을 3D 프린팅 장비로 프린팅 후 적절한 세척 방법과 캠핀의 제거 방법을 탐색 및 선정하고, 상기 과정을 거친 구조물을 적절한 열처리 과정을 통하여 알루미나를 제외한 성분들을 제거하고 원하는 정도의 치밀화를 위해 적절한 온도, 구간별 온도 상승 속도와 계류 시간을 탐색 및 선정하였다. 이를 통해, 세라믹 지지체를 제조하였다. In addition, the photo-curable ceramic slurry composition optimized for the above components and ratios is cooled at a constant rate using DSC equipment, and the temperature at which the campin is phase-separated and solidified is measured. The printing bed temperature was searched and selected, and the photocuring time suitable for applying the slurry composition to 3D printing equipment was searched and selected. In addition, after printing the slurry composition with 3D printing equipment, an appropriate cleaning method and a method for removing the campin are searched and selected, and the structure that has undergone the above process is removed through an appropriate heat treatment process to remove components other than alumina, and for densification to a desired degree. Appropriate temperature, temperature rise rate and retention time for each section were searched and selected. Through this, a ceramic support was prepared.

이하, 본 발명의 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조 방법을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the manufacturing method of the photocurable ceramic slurry composition of this invention is demonstrated in more detail.

슬러리(slurry)는 일반적으로 고농도의 현탁 물질을 함유한 유동성이 적은 액체 상태를 의미한다. 본 발명에서는 하기에 설명할 캠핀, 광경화성 단량체, 세라믹 분말, 분산제 및 광경화 개시제를 포함하는 조성물을 슬러리라 표현할 수 있다. A slurry generally refers to a low fluidity liquid state containing a high concentration of suspended material. In the present invention, a composition including campin, a photocurable monomer, ceramic powder, a dispersant, and a photocuring initiator, which will be described below, may be expressed as a slurry.

본 발명에 따른 광경화성 세라믹 슬러리 조성물(이하, 슬러리 조성물)의 제조 방법은 (S1) 20 내지 30℃에서 캠핀(Camphene) 및 광경화성 단량체를 혼합하여 캠핀/광경화성 단량체 용액을 제조하는 단계; 및 A method for preparing a photocurable ceramic slurry composition (hereinafter, referred to as a slurry composition) according to the present invention comprises the steps of (S1) mixing a camphene and a photocurable monomer at 20 to 30° C. to prepare a campene/photocurable monomer solution; and

(S2) 상기 캠핀/광경화성 단량체 용액, 세라믹 분말, 분산제 및 광경화 개시제를 혼합하는 단계를 포함한다. (S2) mixing the campin / photo-curable monomer solution, ceramic powder, dispersant and photo-curing initiator.

먼저, 단계 (S1)은 캠핀/광경화성 단량체 용액을 제조하는 단계이다. First, step (S1) is a step of preparing a campin / photo-curable monomer solution.

본 발명에서 캠핀(Camphene)은 동결매체에서 기공제로 사용되어 세라믹 지지체 내에 서로 연결된 기공을 구현하게 할 수 있다. 상기 캠핀은 상온에서 고체상태지만 특정 온도에서는 액체 상태가 되는 특성을 가진다. 구체적으로, 캠핀은 액체 상태에서 냉각되면 고체 결정을 형성하며 본 물질 외의 물질들을 밀어내고, 성형 과정 이후 제거되어 기공을 형성할 수 있다.In the present invention, a camphene can be used as a pore agent in a freezing medium to realize pores connected to each other in a ceramic support. Although the campinne is in a solid state at room temperature, it has a characteristic of being in a liquid state at a specific temperature. Specifically, when the campin is cooled in a liquid state, it forms solid crystals and pushes out materials other than the present material, and may be removed after the forming process to form pores.

상기와 같이 캠핀은 상온에서 고체 상태이므로 종래 기술에서는 열을 가하여 슬러리 조성물을 제조하였으며, 3D 프린팅 시에도 상기 슬러리 조성물에 열을 가해야 하는 문제점이 있다. As described above, since campin is in a solid state at room temperature, in the prior art, a slurry composition was prepared by applying heat, and there is a problem in that heat must be applied to the slurry composition even during 3D printing.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있으며, 상온의 광경화성 세라믹 슬러리 조성물 내에서 캠핀은 액체 상태로 존재할 수 있다. The present invention can solve this problem, and the campin may exist in a liquid state in the photo-curable ceramic slurry composition at room temperature.

본 발명에서 광경화성 단량체(모노머)는 포토폴리머로서, 상온에서 캠핀을 용해시킬 수 있다. 또한, 상기 광경화성 단량체는 세라믹 분말의 균일한 복합화, 및 슬러리 조성물의 점도 및 성형체의 강도의 제어하는 역할을 수행할 수 있다. In the present invention, the photocurable monomer (monomer) is a photopolymer, and can dissolve campin at room temperature. In addition, the photocurable monomer may perform a role of uniformly complexing the ceramic powder and controlling the viscosity of the slurry composition and the strength of the molded body.

본 발명에서 광경화성 단량체는 사전적 의미인 '고분자를 형성하는 단위분자'뿐만 아니라, 상기 단위분자가 낮은 정도로 중합하여 생성되는 소중합체인 올리고머를 포함하는 의미로 사용될 수 있다. In the present invention, the photocurable monomer may be used to include not only the dictionary meaning of 'unit molecules forming a polymer', but also oligomers which are oligomers produced by polymerization of the unit molecules to a low degree.

이러한 광경화성 단량체의 종류는 상온에서 캠핀을 용해시킬 수 있다면 특별히 제한되지 않고, 아크릴레이트계 단량체를 사용할 수 있으며, 구체적으로 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate, HDDA), 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(Triethylene glycol dimethacrylate, TEGDMA) 및 AESO(acrylated epoxidized soybean oil)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. The type of the photocurable monomer is not particularly limited as long as it can dissolve campin at room temperature, and an acrylate-based monomer may be used, and specifically 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA) , and at least one selected from the group consisting of triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) and acrylated epoxidized soybean oil (AESO) may be used.

일 구체예에서, 상기 캠핀의 함량은 슬러리 조성물 100 중량부에 대하여 20 내지 60 중량부, 또는 30 내지 45 중량부일 수 있으며, 광경화성 단량체의 함량은 슬러리 조성물 100 중량부에 대하여 5 내지 40 중량부, 또는 10 내지 20 중량부일 수 있다. In one embodiment, the content of the campin may be 20 to 60 parts by weight, or 30 to 45 parts by weight based on 100 parts by weight of the slurry composition, and the content of the photocurable monomer is 5 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the slurry composition. , or 10 to 20 parts by weight.

또한, 캠핀 및 광경화성 단량체의 질량비는 2:8 내지 8.5:1.5일 수 있다. 상기 범위에서 캠핀과 광경화성 단량체의 상분리가 일어나지 않으며, 상온에서 캠핀을 광경화성 단량체에 최대한 용해시킬 수 있다. 바인더 역할을 하는 광경화 단량체의 함량을 너무 적게 사용하거나 캠핀을 너무 많이 사용하는 경우에는 기공율이 높아지고 지지체의 강도가 약해 쉽게 부서질 우려가 있으며, 광경화 단량체의 함량이 너무 많이 사용되는 경우에는 마이크로 기공 구현이 어려울 우려가 있으므로 상기 범위로 조절하는 것이 좋다. In addition, the mass ratio of campin and the photocurable monomer may be 2:8 to 8.5:1.5. In the above range, the phase separation of the campin and the photocurable monomer does not occur, and the campin can be dissolved in the photocurable monomer as much as possible at room temperature. If the content of the photocurable monomer acting as a binder is used too little or if the campin is used too much, the porosity increases and the strength of the support is weak, which may cause it to be easily broken. Since there is a fear that it may be difficult to implement pores, it is recommended to adjust it within the above range.

일 구체예에서, 광경화성 단량체가 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate, HDDA)일 경우, 캠핀 및 광경화성 단량체의 질량비는 5:5 내지 8.5:1.5 또는 6:4 내지 8:2일 수 있고, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(Triethylene glycol dimethacrylate, TEGDMA)일 경우 캠핀 및 광경화성 단량체의 질량비는 4:6 내지 8.5:1.5 또는 5:5 내지 8:2일 수 있으며, AESO(acrylated epoxidized soybean oil)일 경우 캠핀 및 광경화성 단량체의 질량비는 3:7 내지 4:6일 수 있다. 또한, 광경화성 단량체가 TEGDMA 및 AESO의 혼합물일 경우 캠핀 및 광경화성 단량체의 질량비는 4:6 내지 8.5:1.5 또는 5:5 내지 7:3일 수 있다. In one embodiment, when the photocurable monomer is 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA), the mass ratio of campin and the photocurable monomer is 5:5 to 8.5:1.5 or 6:4 to 8:2, and in the case of triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), the mass ratio of campin and the photocurable monomer may be 4:6 to 8.5:1.5 or 5:5 to 8:2, and , In the case of acrylated epoxidized soybean oil (AESO), the mass ratio of campin and the photocurable monomer may be 3:7 to 4:6. In addition, when the photocurable monomer is a mixture of TEGDMA and AESO, the mass ratio of campin and the photocurable monomer may be 4:6 to 8.5:1.5 or 5:5 to 7:3.

일 구체예에서, 단계 (S1)에서 캠핀(Camphene) 및 광경화성 단량체를 혼합하여 캠핀/광경화성 단량체 용액을 제조하며, 상기 단계는 20 내지 30℃ 또는 상온에서 수행될 수 있다. In one embodiment, in step (S1), camphene and a photocurable monomer are mixed to prepare a campene/photocurable monomer solution, and the step may be performed at 20 to 30°C or at room temperature.

본 발명에서 단계 (S2)는 단계 (S1)에서 제조된 캠핀/광경화성 단량체 용액, 세라믹 분말, 분산제 및 광경화 개시제를 혼합하는 단계이다. 상기 단계를 통해 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 제조할 수 있다. In the present invention, step (S2) is a step of mixing the campin/photocurable monomer solution, ceramic powder, dispersant and photocuring initiator prepared in step (S1). Through the above steps, a photocurable ceramic slurry composition may be prepared.

본 발명에서 슬러리 조성물은 세라믹 분말을 포함하여 세라믹 구조물 및 지지체의 물성을 향상시킬 수 있다. 이러한 세라믹 분말은 슬러리 조성물에 5 내지 30 vol%의 부피로 포함될 수 있다. 5 vol% 미만의 저함량의 슬러리 조성물의 경우, 제조는 용이하나 품질 저하가 발생할 우려가 있다.In the present invention, the slurry composition may include ceramic powder to improve physical properties of the ceramic structure and the support. Such ceramic powder may be included in the slurry composition in a volume of 5 to 30 vol%. In the case of a slurry composition having a low content of less than 5 vol%, it is easy to manufacture, but there is a risk of quality deterioration.

일 구체예에서, 세라믹 분말의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 수산화인회석(Hydroxy Apatite; HA), 불소 함유 수산화인회석(Fluoridated Hydroxy Apatite, FHA), 삼인산칼슘(tricalciumphosphate, TCP), BCP(biphasic calcium phosphate), 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconina), 실리카(silica) 및 바이오글래스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. In one embodiment, the type of ceramic powder is not particularly limited, and for example, hydroxyapatite (HA), fluoridated hydroxyapatite (FHA), tricalciumphosphate (TCP), BCP ( At least one selected from the group consisting of biphasic calcium phosphate), alumina, zirconia, silica and bioglass may be used.

일 구체예에서, 세라믹 분말의 평균 입자 크기는 특별히 제한되지 않으며, 0.05 내지 10 ㎛, 구체적으로 0.1 내지 5 ㎛, 보다 구체적으로 0.2 내지 1 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서 분산이 용이하다.In one embodiment, the average particle size of the ceramic powder is not particularly limited, and may be 0.05 to 10 μm, specifically 0.1 to 5 μm, and more specifically 0.2 to 1 μm. Dispersion is easy in the above range.

또한, 세라믹 분말의 함량은 슬러리 조성물 100 중량부에 대하여 10 내지 70 중량부일 수 있다. 상기 함량 범위에서 물성이 우수한 세라믹 구조물 및 지지체를 제조할 수 있다. In addition, the content of the ceramic powder may be 10 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the slurry composition. In the above content range, it is possible to prepare a ceramic structure and a support having excellent physical properties.

본 발명에서 분산제는 광경화성 단량체, 캠핀 및 세라믹 분말을 균일하게 혼합시키기 위해 사용할 수 있다. In the present invention, the dispersant may be used to uniformly mix the photocurable monomer, campin, and ceramic powder.

일 구체예에서, 분산제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 자일렌(xylene), 아세테이트(acetate)를 가지는 유기물, 알킬암모늄염 공중합체 화합물, 폴리에스터/폴리에테르(Polyester/polyether)계 화합물, 인산(Phosphoric acid)기를 함유한 공중합체 및 아민기를 가지는 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. In one embodiment, the type of the dispersant is not particularly limited, and for example, xylene, an organic material having acetate, an alkylammonium salt copolymer compound, a polyester/polyether-based compound , at least one selected from the group consisting of a copolymer containing a phosphoric acid group and a copolymer having an amine group may be used.

일 구체예에서, 분산제의 함량은 슬러리 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부, 또는 1 내지 3 중량부일 수 있다. 상기 범위에서 균일한 슬러리 조성물을 제조할 수 있다. 함량이 1 중량부 미만이면, 세라믹 분말 입자들이 서로 응집하여 균일한 조성을 갖는 슬러리를 제조하기 어렵고, 5 중량부를 초과하면, 강도가 저하될 우려가 있다.In one embodiment, the content of the dispersant may be 1 to 5 parts by weight, or 1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the slurry composition. A uniform slurry composition can be prepared in the above range. If the content is less than 1 part by weight, it is difficult to prepare a slurry having a uniform composition due to the agglomeration of ceramic powder particles with each other.

또한, 본 발명에서 광경화 개시제는 선택적으로 조절되는 특정 파장대의 전자기파에 의해 자유라디칼을 형성하여 광경화성 단량체를 중합시킬 수 있다. In addition, in the present invention, the photocurable initiator may polymerize the photocurable monomer by forming free radicals by electromagnetic waves in a specific wavelength band selectively controlled.

일 구체예에서, 광경화 개시제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 페닐비스(2,4,6-트리메틸 벤조일포스핀 옥사이드)(Phenylbis(2, 4, 6-trimethyl benzoylphosphine oxide), PPO), 페닐비스(2,4,6-트리메틸 벤조일포스핀 옥사이드)(Phenylbis(2, 4, 6-trimethyl benzoylphosphine oxide), PPO), 1-하이드록시-사이클로헥실-펜닐-케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone), 2-히드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온(2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy) phenyl]-2-methyl-1-propanone), 메틸벤조일포르메이트(Methylbenzoylformate), 옥시-페닐-아세트산-2-[2-옥소-2-페닐-아세톡시-에톡시]-에틸 에스테르(oxy-phenyl-acetic acid -2-[2 oxo-2phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethyl ester), 옥시-페닐-아세트산-2-[2-하이드록시-에톡시]-에틸 에스테르(oxy-phenyl-acetic acid-2-[2-hydroxy-ethoxy]-ethyl ester), 알파-디메톡시-알파-페닐아세토페논(alpha-dimethoxy-alpha-phenylacetophenone), 2-벤질-2-(디메틸아미노)1-[4-(4-모르폴리닐) 페닐]-1-부타논(2-Benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl) phenyl]-1-butanone), 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온(2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone) 및 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드(Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide, TPO)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. In one embodiment, the type of the photocuring initiator is not particularly limited, for example, phenylbis (2,4,6-trimethyl benzoylphosphine oxide) (Phenylbis (2, 4, 6-trimethyl benzoylphosphine oxide), PPO ), phenylbis (2,4,6-trimethyl benzoylphosphine oxide) (Phenylbis (2, 4, 6-trimethyl benzoylphosphine oxide), PPO), 1-hydroxy-cyclohexyl-phennyl-ketone (1-Hydroxy- cyclohexyl-phenyl-ketone), 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone (2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone), 2-hydroxy-1-[ 4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone (2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone), methylbenzoyl Formate (Methylbenzoylformate), oxy-phenyl-acetic acid-2-[2-oxo-2-phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethyl ester (oxy-phenyl-acetic acid -2-[2 oxo-2phenyl-acetoxy- ethoxy]-ethyl ester), oxy-phenyl-acetic acid-2-[2-hydroxy-ethoxy]-ethyl ester (oxy-phenyl-acetic acid-2-[2-hydroxy-ethoxy]-ethyl ester), alpha -Dimethoxy-alpha-phenylacetophenone (alpha-dimethoxy-alpha-phenylacetophenone), 2-benzyl-2-(dimethylamino)1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone (2 -Benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone), 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinone) nyl)-1-propanone (2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone) and diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phospho fin oxide (Diphen) At least one selected from the group consisting of yl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide, TPO) may be used.

일 구체예에서, 광경화 개시제의 함량은 슬러리 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부일 수 있다. 또한, 광경화 개시제의 함량은 광경화성 단량체 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부 또는 1 내지 3 중량부일 수 있다. 상기 범위에서 광경화성 단량체의 광경화가 용이하게 수행될 수 있다. In one embodiment, the content of the photocuring initiator may be 0.1 to 1 parts by weight based on 100 parts by weight of the slurry composition. In addition, the content of the photocuring initiator may be 1 to 5 parts by weight or 1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the photocurable monomer. In the above range, photocuring of the photocurable monomer may be easily performed.

일 구체예에서, 단계 (S2)에서 전술한 성분들, 즉, 캠핀/광경화성 단량체 용액, 세라믹 분말, 분산제 및 광경화 개시제의 혼합은 당업계의 일반적인 방법을 통해 수행될 수 있다. In one embodiment, mixing of the above-mentioned components in step (S2), that is, campin/photocurable monomer solution, ceramic powder, dispersant and photocuring initiator may be performed through a general method in the art.

일 구체예에서, 먼저, 캠핀/광경화성 단량체 용액, 세라믹 분말, 분산제를 혼합한 뒤, 광경화 개시제를 혼합할 수 있다. 또한, 세라믹 분말의 혼합시 지르코니아 볼을 추가하여 분말을 고르게 분산시킬 수 있다. In one embodiment, first, the campin/photocurable monomer solution, ceramic powder, and dispersant may be mixed, and then a photocuring initiator may be mixed. In addition, when mixing the ceramic powder, it is possible to evenly disperse the powder by adding zirconia balls.

일 구체예에서, 상기 단계 (S2)는 단계 (S1)의 온도 조건, 즉 20 내지 30℃에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the step (S2) may be performed under the temperature conditions of step (S1), that is, 20 to 30°C.

전술한 단계 (S1) 및 (S2)를 통해 광경화성 세라믹 슬러리 조성물이 제조될 수 있다. 상기 제조된 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 온도는 20 내지 30℃일 수 있다. A photocurable ceramic slurry composition may be prepared through the above-described steps (S1) and (S2). The temperature of the prepared photo-curable ceramic slurry composition may be 20 to 30 ℃.

또한, 본 발명은 전술한 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조 방법에 의해 제조된 광경화성 세라믹 슬러리 조성물에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to a photocurable ceramic slurry composition prepared by the method for preparing the photocurable ceramic slurry composition described above.

본 발명에 따른 광경화성 세라믹 슬러리 조성물은 전술한 캠핀, 광경화성 단량체, 세라믹 분말, 분산제 및 광경화 개시제를 포함할 수 있다. The photocurable ceramic slurry composition according to the present invention may include the aforementioned campin, photocurable monomer, ceramic powder, dispersant, and photocurable initiator.

일 구체예에서, 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 온도는 20 내지 30℃일 수 있다. 본 발명에서 사용되는 캠핀은 본 발명의 슬러리 조성물 내에서 액상으로 존재하므로, 3D 프린팅시 온도 조건에 영향을 받지 않고, 3D 프린팅을 수행할 수 있다. In one embodiment, the temperature of the photo-curable ceramic slurry composition may be 20 to 30 ℃. Since the campin used in the present invention exists as a liquid in the slurry composition of the present invention, 3D printing can be performed without being affected by temperature conditions during 3D printing.

또한, 본 발명은 전술한 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 사용한 세라믹 구조체의 제조 방법에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to a method for manufacturing a ceramic structure using the above-described photocurable ceramic slurry composition.

본 발명의 세라믹 구조체의 제조 방법은 (A) 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 3D 프린팅 베드에 도포하여 3D 프린트용 세라믹 슬러리 층을 형성하는 단계;The method of manufacturing a ceramic structure of the present invention comprises the steps of: (A) applying a photocurable ceramic slurry composition to a 3D printing bed to form a ceramic slurry layer for 3D printing;

(B) 캠핀의 고화 유도 후, 미리 디자인된 형상으로 광경화하여 세라믹 구조물을 성형하는 단계;(B) after inducing the solidification of the campin, photocuring to a pre-designed shape to form a ceramic structure;

(C) 상기 세라믹 구조물을 동결 건조하여 마이크로 기공이 형성된 다공성 세라믹 구조물을 형성하는 단계; 및(C) forming a porous ceramic structure in which micropores are formed by freeze-drying the ceramic structure; and

(D) 상기 다공성 세라믹 구조물을 고온에서 열 처리하는 단계를 포함한다. (D) heat-treating the porous ceramic structure at a high temperature.

본 발명에서는 전술한 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 사용하여 세라믹 구조물 및 세라믹 지지체의 형상을 유지할 수 있으며, 또한 상기 세라믹 지지체의 물성을 조절할 수 있다. In the present invention, the shape of the ceramic structure and the ceramic support can be maintained by using the above-described photocurable ceramic slurry composition, and physical properties of the ceramic support can be adjusted.

본 발명에서는 컴퓨터 제어 기반의 3차원 프린팅 기술과 광경화 성형기술의 융합을 통해 기상용화된 3D 프린터에 적용 가능한 광경화성 세라믹 기반 3D 프린팅 기술을 제공할 수 있다. In the present invention, it is possible to provide a photo-curable ceramic-based 3D printing technology applicable to a vapor-ized 3D printer through the fusion of computer-controlled 3D printing technology and photo-curing molding technology.

일 구체예에서, 본 발명의 광경화성 세라믹 슬러리 조성물은 Top-down 프린팅 방식에 tape casting 기법을 적용시켜, 열전소자를 활용해 저온으로 설정 가능한 프린팅 베드 위에 얇은 슬러리 층을 쌓으며 캠핀 결정 형성 후 405 nm 파장대의 DLP 프로젝터로 광경화를 시킬 수 있는 장비에서 프린팅 될 수 있다. In one embodiment, the photo-curable ceramic slurry composition of the present invention applies the tape casting technique to the top-down printing method, stacking a thin slurry layer on a printing bed that can be set at a low temperature using a thermoelectric element, It can be printed on equipment that can be photocured with a DLP projector in the wavelength band.

본 발명에서 단계 (A)는 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 도포하는 단계로서, 3D 프린트용 세라믹 슬러리 층을 형성한다.In the present invention, step (A) is a step of applying a photocurable ceramic slurry composition, to form a ceramic slurry layer for 3D printing.

본 발명에서 3D 프린팅은 컴퓨터로 미리 디자인된 프로그램을 따라 3차원 도면 데이터를 프린터를 이용하여 프린트할 수 있다.In the present invention, 3D printing can print 3D drawing data using a printer according to a program designed in advance by a computer.

구체적으로, 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 프린팅 베드에 도포하고, 20 내지 30℃의 온도 조건에서 닥터 블레이드를 이용하여 일정한 두께의 세라믹 슬러리 층을 형성할 수 있다. Specifically, the photocurable ceramic slurry composition may be applied to a printing bed, and a ceramic slurry layer having a constant thickness may be formed using a doctor blade at a temperature of 20 to 30°C.

이때, 프린팅 베드의 온도는 -10 내지 20℃일 수 있다.At this time, the temperature of the printing bed may be -10 to 20 ℃.

상기 온도 범위에서 광경화성 세라믹 슬러리 조성물에서 적당한 속도로 캠핀이 고체로 상분리(고화)될 수 있다. 즉, 상기 온도에서 슬러리 코팅이 잘 일어날 뿐만 아니라, 캠핀의 결정 형성이 충분히 일어날 수 있다. In the above temperature range, the campin may be phase separated (solidified) into a solid at an appropriate rate in the photocurable ceramic slurry composition. That is, not only the slurry coating occurs well at the above temperature, but also the formation of crystals of the campin can occur sufficiently.

특히, 구조물 내 마이크로 기공을 구현하기 위한 세라믹 슬러리 내에 포함되어 있는 캠핀은 상온에서 슬러리 조성물 내에 액상으로 존재하므로, 본 발명에서는 별도의 온도 조건의 설정 없이 상온에서 프린팅이 가능하다. 이를 통해, 종래 3D 프린팅 시 별도 프린팅 베드 가열을 하지 않을 경우 동결매체가 매우 빠르게 고화되어 닥터 블레이드를 사용하여 슬러리 층 형성 시, 균일하지 못한 두께를 가지게 되던 현상을 방지할 수 있다. In particular, since the campin contained in the ceramic slurry for implementing the micropores in the structure is in a liquid state in the slurry composition at room temperature, in the present invention, printing is possible at room temperature without setting a separate temperature condition. Through this, it is possible to prevent the phenomenon of having a non-uniform thickness when forming a slurry layer using a doctor blade because the freezing medium solidifies very quickly when a separate printing bed is not heated during conventional 3D printing.

일 구체예에서, 세라믹 슬러리 층의 두께는 닥터 블레이드를 이용하여 제어 가능하며, 25 내지 200 ㎛일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the ceramic slurry layer is controllable using a doctor blade, and may be between 25 and 200 μm.

본 발명에서 단계 (B)는 단계 (A)에서 형성된 세라믹 슬러리 층에서 캠핀의 고화 유도 후, 광경화하는 단계이다. 본 발명에서는 미리 디자인된 형상으로 세라믹 슬러리 층을 광경화할 수 있다.In the present invention, step (B) is a step of photocuring after inducing the solidification of campin in the ceramic slurry layer formed in step (A). In the present invention, the ceramic slurry layer can be photocured in a pre-designed shape.

본 발명에서는 세라믹 슬러리 층의 형성/광경화 과정을 연속적으로 반복 시행하여, 마이크로 기공을 갖는 세라믹 구조물을 성형할 수 있다.In the present invention, a ceramic structure having micropores can be formed by continuously and repeatedly performing the ceramic slurry layer formation/photocuring process.

일 구체예에서, 고화 유도 시간은 슬러리 내 동결매체의 함량에 따라 조절될 수 있다.In one embodiment, the solidification induction time may be adjusted according to the content of the freezing medium in the slurry.

일 구체예에서, 광경화는 405nm 파장대의 DLP 프로젝터에서 조사되는 가시광선 혹은 자외선에 의해 수행될 수 있다. 상기 자외선 조사는 UV 빔 등에 의해 수행될 수 있으며, 이때, 조사되는 자외선의 세기는 50 내지 300 W/m2일 수 있다.In one embodiment, photocuring may be performed by visible light or ultraviolet light irradiated from a DLP projector in a 405 nm wavelength band. The ultraviolet irradiation may be performed by a UV beam, etc. In this case, the intensity of the irradiated ultraviolet rays may be 50 to 300 W/m 2 .

일 구체예에서, 광경화 시간은 세라믹 슬러리 한층을 완벽하게 광경화시킬 수 있도록 결정될 수 있으며, 이때 시간이 짧으면 세라믹 성형층 간의 결합이 매우 약한 현상이 발생할 수 있다.In one embodiment, the photo-curing time may be determined to completely photo-cure the ceramic slurry layer. In this case, if the time is short, a phenomenon in which the bonding between the ceramic molding layers is very weak may occur.

또한, 광경화 시간은 세라믹 슬러리 층 한층이 완벽히 경화되고 전에 경화된 상부 층과의 결합을 위하여, 광경화시 층의 결합부위가 기존 프로그램화된 한층의 두께보다 조금 더 깊게 경화될 수 있도록 적절히 조절할 수 있다. 이를 통해, 경화되는 층이 상부 층과 오버랩 될 수 있다.In addition, the photocuring time is appropriately adjusted so that the ceramic slurry layer is completely cured and the bonding site of the layer is cured a little deeper than the previously programmed thickness of the layer during photocuring for bonding with the previously cured upper layer. can This allows the cured layer to overlap the upper layer.

단계 (C)는 동결 건조 단계로, 동결 건조하여 동결매체, 즉, 캠핀을 제거하여 3차원적으로 연결된 마이크로 기공이 형성된 다공성 세라믹 구조물을 형성하는 단계이다.Step (C) is a freeze-drying step, which is a step of forming a porous ceramic structure in which three-dimensionally connected micropores are formed by freeze-drying to remove a freezing medium, that is, campin.

일 구체예에서, 세라믹 구조물 내 존재하는 3차원적으로 연결된 캠핀을 제거하면 그 자리가 마이크로 기공으로 남게 된다.In one embodiment, when the three-dimensionally connected cam pin present in the ceramic structure is removed, the position remains as a micropore.

일 구체예에서, 동결건조는 -70℃ 내지 0℃의 온도 및 0.1 내지 20 mTorr의 압력 조건에서 세라믹 구조물의 손상 없이 상기 캠핀이 용이하게 제거될 수 있다.In one embodiment, in freeze-drying, the campin can be easily removed without damage to the ceramic structure at a temperature of -70°C to 0°C and a pressure of 0.1 to 20 mTorr.

상기 "3차원적으로 연결된 마이크로 기공"이라 함은 다 방향으로 연결된 마이크로 기공으로, 예를 들어 기포와 같이, 갇혀있는 기공(close pore)이 아니라, 시편 내에서 위, 아래, 양 옆 할 것 없이 다 방향으로 연결되어 있는 기공(open pore) 구조를 의미한다.The term "three-dimensionally connected micropores" refers to micropores connected in multiple directions, for example, not as closed pores, such as air bubbles, but above, below, and on either side of the specimen. It means an open pore structure connected in multiple directions.

본 발명에서 단계 (D)는 다공성 세라믹 구조물을 고온에서 열 처리하는 단계로서, 상기 단계를 통해 잔류 고분자를 제거하고, 세라믹 벽을 치밀화할 수 있다.In the present invention, step (D) is a step of heat-treating the porous ceramic structure at a high temperature. Through this step, the residual polymer can be removed and the ceramic wall can be densified.

본 발명에서 열 처리는 200 내지 600℃에서 1 내지 40 시간 동안 1차 열처리를 수행한 후, 1300 내지 1700℃에서 1 내지 10 시간 동안 2차 열처리(소결)를 수행할 수 있다. In the present invention, heat treatment may be performed at 200 to 600° C. for 1 to 40 hours, followed by secondary heat treatment (sintering) at 1300 to 1700° C. for 1 to 10 hours.

일 구체예에서, 1차 열처리는 광경화 방식으로 제조된 다공성 세라믹 구조물 내부에 존재하는 고분자를 효과적으로 제거할 수 있다. In one embodiment, the primary heat treatment may effectively remove the polymer present in the porous ceramic structure manufactured by the photocuring method.

상기 1차 열처리는 200 내지 600℃에서 1 내지 40 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 열처리 온도가 너무 낮거나 시간이 너무 짧은 경우에는, 기계적 강도가 낮아지고 고분자 및/또는 분산제가 잘 제거되지 않을 우려가 있다. 또한, 온도를 단계별로 높여가면서 열처리를 수행함으로써 불순물의 제거를 더욱 용이하게 수행할 수 있다.The first heat treatment may be performed at 200 to 600° C. for 1 to 40 hours. If the heat treatment temperature is too low or the time is too short, the mechanical strength may be lowered and the polymer and/or the dispersant may not be easily removed. In addition, by performing heat treatment while increasing the temperature step by step, it is possible to more easily remove impurities.

2차 열처리(소결)에서는 세라믹 벽을 치밀화할 수 있으며, 세라믹 벽간의 접착을 증진시킬 수 있다.In the secondary heat treatment (sintering), the ceramic walls can be densified and adhesion between the ceramic walls can be enhanced.

상기 2차 열처리는 1300 내지 1700℃에서 1 내지 10 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 2차 열처리 온도가 너무 높거나 시간이 길면, 기공 구조와 세라믹 구조체의 화학적 조성이 달라질 우려가 있다.The secondary heat treatment may be performed at 1300 to 1700° C. for 1 to 10 hours. If the secondary heat treatment temperature is too high or the time is long, there is a risk that the chemical composition of the pore structure and the ceramic structure may be different.

또한, 본 발명은 전술한 제조 방법에 의해 제조된 다공성 지지체에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to a porous support prepared by the above-described manufacturing method.

본 발명에 의해 제조된 마이크로 기공 구조를 갖는 다공성 지지체는 평균 직경(지름)이 0.5 내지 50 ㎛인 마이크로 기공 구조를 가진 세라믹 구조물이 하나의 층마다 다양한 방향으로 형성되어 3차원적으로 연결되며, 기공율은 20 내지 70%로, 기공이 정렬되었음에도 수지상 기공 특성으로 방향에 따라 강도가 큰 차이를 보이지 않는다.In the porous support having a micropore structure prepared by the present invention, a ceramic structure having a micropore structure having an average diameter (diameter) of 0.5 to 50 μm is formed in various directions for each layer and is three-dimensionally connected, and the porosity is 20 to 70%, and even though the pores are aligned, there is no significant difference in strength depending on the direction due to the characteristics of the dendritic pores.

또한, 본 발명은 상기 다공성 지지체를 포함하는 제품에 관한 것이다.The present invention also relates to an article comprising the porous support.

본 발명에 따른 다공성 지지체는 규칙적인 기공 구조 및 우수한 기계적 물성을 가지므로, 이온 배터리, 필터, 촉매 지지체, 약물 전달체 또는 생체재료 등으로 사용될 수 있다.Since the porous support according to the present invention has a regular pore structure and excellent mechanical properties, it can be used as an ion battery, a filter, a catalyst support, a drug delivery system, or a biomaterial.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

실시예Example

1. 광경화성 세라믹 슬러리 조성물 제조 1. Preparation of photocurable ceramic slurry composition

(1) 캠핀이 상온에서 용해되는 광경화성 단량체(포토폴리머) 선정(1) Selection of a photocurable monomer (photopolymer) in which campin is soluble at room temperature

상온에서 캠핀(Camphene-95%, Sigma Aldrich, USA)을 녹일 수 있는 광경화성 단량체(포토폴리머)로 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA, Sartomer, USA)를 선정하였다. HDDA는 이관능기의 단량체로 상온에서 낮은 점도를 가지며, 경화 후 높은 강도를 가지는 장점을 가진다.1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, Sartomer, USA) was selected as a photocurable monomer (photopolymer) capable of dissolving campene (Camphene-95%, Sigma Aldrich, USA) at room temperature. HDDA is a bifunctional monomer and has a low viscosity at room temperature and has an advantage of high strength after curing.

상기 캠핀 및 HDDA의 혼합비를 다르게 하여, 상기 HDDA의 함량에 따른 혼합 양상을 확인하였다. 이때, 캠핀 및 HDDA의 혼합 비율(중량비)을 6:4, 7:3, 8:2, 9:1로 조절하였다.By varying the mixing ratio of the campin and HDDA, the mixing pattern according to the content of the HDDA was confirmed. At this time, the mixing ratio (weight ratio) of the campin and HDDA was adjusted to 6:4, 7:3, 8:2, 9:1.

도 1a는 상온에서 광경화성 단량체인 HDDA에 캠핀을 일정 비율들로 용해시킨 결과를 나타낸다. 1a shows the result of dissolving campin in certain ratios in HDDA, which is a photocurable monomer, at room temperature.

확인 결과, 캠핀(Camphene)의 경우 HDDA와 혼합 시 9:1의 중량비에서 층의 상분리가 일어난 것을 확인할 수 있다. 6:4, 7:3, 8:2의 경우 캠핀이 HDDA에 잘 용해되어 있는 것을 확인할 수 있다. As a result, it can be confirmed that, in the case of Camphene, phase separation of the layers occurred at a weight ratio of 9:1 when mixed with HDDA. In the case of 6:4, 7:3, and 8:2, it can be seen that the cam pin is well dissolved in HDDA.

따라서, HDDA를 사용하여 좋은 흐름성을 가지고 낮은 점도를 가지며, 상온에서 3D 프린팅이 가능한 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 제조할 수 있다. Therefore, it is possible to prepare a photocurable ceramic slurry composition having good flowability, low viscosity, and capable of 3D printing at room temperature using HDDA.

한편, HDDA 외의 다른 광경화성 폴리머에 대해서도 캠핀에 대한 용해도를 평가했으며, 이를 도 1b 내지 1d에 나타내었다. On the other hand, other photocurable polymers other than HDDA were also evaluated for solubility in campin, which is shown in FIGS. 1B to 1D.

상기 도 1b 내지 1d에 나타난 바와 같이, TEGDMA의 경우 5:5 내지 7:3의 질량 비율에서 캠핀은 TEGDMA에 잘 용해되고, AESO의 경우 3:7 내지 4:6의 질량 비율에서 캠핀은 AESO에 잘 용해되며, TEGDMA 및 AESO의 혼합용액의 경우 5:5 내지 7:3의 질량 비율에서 캠핀이 잘 용해되는 것을 확인할 수 있다. 1b to 1d, in the case of TEGDMA, at a mass ratio of 5:5 to 7:3, campin is well soluble in TEGDMA, and in the case of AESO, at a mass ratio of 3:7 to 4:6, campin is dissolved in AESO. It is well dissolved, and in the case of a mixed solution of TEGDMA and AESO, it can be seen that campin is well dissolved at a mass ratio of 5:5 to 7:3.

(2) 캠핀/HDDA 용액의 냉각 과정 관찰 (2) Observation of the cooling process of campin/HDDA solution

슬라이드 글라스에 캠핀/HDDA 용액을 소량 뿌리고 커버 글라스를 덮어 얇은 층을 만든 후 바닥부분을 약 0℃로 냉각하여 광학현미경으로 캠핀의 고화(상분리) 과정을 관찰하였다. 이때, 용액에서 캠핀 및 HDDA의 중량 비율은 7:3이었으며 방향성을 가지고 결정 성장하는 부분을 촬영하였다. After spraying a small amount of campin/HDDA solution on the slide glass, covering the cover glass to make a thin layer, the bottom part was cooled to about 0°C, and the solidification (phase separation) process of the campin was observed under an optical microscope. At this time, the weight ratio of campin and HDDA in the solution was 7:3, and the portion where crystals grew with directionality was photographed.

도 2는 광학현미경을 통해 관찰한 캠핀/HDDA 용액이 냉각됨에 따라 수지상 결정을 형성하는 장면을 나타낸다. 2 shows a scene in which dendrites are formed as the campin/HDDA solution observed through an optical microscope is cooled.

상기 도 2에 나타난 바와 같이, 캠핀/HDDA 용액이 냉각될 때 캠핀이 상분리되어 수지상 결정을 형성하며 응고되는 것을 확인할 수 있다. 상기 과정을 직접 관찰함으로써, 온도 조절을 통해 캠핀/포토폴리머 용액에서 캠핀이 기공제로써 사용 가능함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 2, it can be confirmed that when the campin/HDDA solution is cooled, the campin is phase-separated to form dendrites and solidify. By directly observing the above process, it can be confirmed that the campin can be used as a pore agent in the campin/photopolymer solution through temperature control.

(3) 캠핀 및 HDDA의 중량 비율에 따른 DSC 측정 결과(3) DSC measurement result according to the weight ratio of cam pin and HDDA

캠핀/HDDA 용액에서 캠핀 및 HDDA의 중량 비율에 따른 DSC(differential scanning calorimetry)를 측정하였다. Differential scanning calorimetry (DSC) was measured according to the weight ratio of campin and HDDA in the campin/HDDA solution.

DSC Q20(TA Instrument, USA) 장비를 통해 상기 DSC를 측정하였으며, 이때 분당 5℃의 속도로 용액을 냉각시켰다.The DSC was measured through a DSC Q20 (TA Instrument, USA) instrument, and the solution was cooled at a rate of 5° C. per minute.

도 3은 캠핀 및 HDDA의 중량 비율에 따른 DSC 측정 결과를 나타낸다. 3 shows the DSC measurement results according to the weight ratio of campin and HDDA.

상기 도 3에 나타난 바와 같이, 캠핀 및 HDDA의 중량 비율이 9:1인 경우 상온에서 캠핀이 완전히 녹지 않음을 확인할 수 있다. 6:4, 7:3, 8:2의 경우 상온에서 캠핀이 HDDA에 잘 용해되었다. As shown in FIG. 3 , when the weight ratio of the cam pin and HDDA is 9:1, it can be confirmed that the cam pin does not completely melt at room temperature. In the case of 6:4, 7:3, and 8:2, campin was well dissolved in HDDA at room temperature.

(4) 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조를 위한 분산제 설정(4) Setting a dispersant for the preparation of a photocurable ceramic slurry composition

하기 표 1에 제시된 몇 가지 소수성 분산제들에 대하여, HDDA에 대한 용해성 및 캠핀을 추가 첨가한 용액에 대한 용해성을 확인하였다. For some of the hydrophobic dispersants shown in Table 1 below, solubility in HDDA and solubility in a solution to which campin was added were confirmed.

구체적으로, HDDA 2g 에 분산제를 1g 첨가하여 용해성을 확인하였다.Specifically, solubility was confirmed by adding 1 g of a dispersing agent to 2 g of HDDA.

분산제 후보군dispersant candidates 제조사manufacturing company 제품명product name EvonikEvonik Variquat® CC 9Variquat ® CC 9 Croda IncCroda Inc. Hypermer™ KD4Hypermer™ KD4 BYKBYK DISPERBYK-163DISPERBYK-163 BYKBYK DISPERBYK-180DISPERBYK-180 BYKBYK DISPERBYK-2001DISPERBYK-2001

도 4는 분산제 후보군들의 HDDA에 대한 용해성 평가 결과를 나타내는 사진이다. 4 is a photograph showing the dispersing agent candidate group solubility evaluation results for HDDA.

도 4에 나타난 바와 같이, 분산제 중 KD4, BYK-2001 및 BYK-163은 HDDA 용액에 잘 용해되는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 4 , it can be confirmed that KD4, BYK-2001 and BYK-163 among the dispersants are well soluble in HDDA solution.

본 발명에는 상기 HDDA 용액에 안정적으로 분산되는 분산제 중 무색인 BYK-163을 선택하였다. In the present invention, colorless BYK-163 was selected among the dispersants stably dispersed in the HDDA solution.

(5) 알루미나 분말 및 광경화 개시제 선정(5) Selection of alumina powder and photocuring initiator

세라믹 분말로 알루미나 분말을 선정하였다. Alumina powder was selected as the ceramic powder.

구체적으로, 광경화성 세라믹 슬러리 조성물은 점도가 낮은 액체 상태의 캠핀이 다량 포함되고 세라믹 분말의 함량이 높지 않아 점성이 낮으므로, 이러한 슬러리 조성물의 안정성, 소결 용이성, 캠핀의 결정 형성 용이성을 고려하여 입자 크기가 작은 Kojundo Chemical Laboratory, Japan의 0.3μm 99.99% purity α-alumina powder를 사용하였다.Specifically, the photocurable ceramic slurry composition contains a large amount of campin in a liquid state with low viscosity and has low viscosity because the content of ceramic powder is not high. 0.3 μm 99.99% purity α-alumina powder from Kojundo Chemical Laboratory, Japan, which has a small size, was used.

또한, 광경화 개시제로 TPO를 선정하였다. In addition, TPO was selected as the photocuring initiator.

구체적으로, 가시적이며 높은 에너지를 가진 405 nm 파장대의 DLP에 적용 가능한 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 제조하기 위해, 405 nm 광을 흡수할 수 있는 광경화 개시제 관련 정보를 탐색하였으며, 이를 통해 TPO(2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, Sigma Aldrich, USA)를 선정하였다.Specifically, in order to prepare a photocurable ceramic slurry composition applicable to DLP in the 405 nm wavelength band with visible and high energy, information related to a photocuring initiator capable of absorbing 405 nm light was searched, and through this, TPO (2, 4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, Sigma Aldrich, USA) was selected.

(6) 광경화성 세라믹 슬러리 조성물 조성 확립(6) Establishment of composition of photocurable ceramic slurry composition

구체적으로, 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 조성 확립을 위하여,Specifically, in order to establish the composition of the photocurable ceramic slurry composition,

(a) DSC 측정 결과, 예상 기공률(캠핀의 최종 부피비), 구조물(생소지)의 강도를 고려하여, 상온에서 열전소자의 온도 범위인 -10℃ 이상에서 캠핀 결정이 생기며 프린팅 가능한 구조물의 강도를 제공할 수 있는 캠핀 및 HDDA의 비율을 7:3으로 선정하고,(a) As a result of DSC measurement, taking into account the expected porosity (final volume ratio of campin) and the strength of the structure (raw material), campin crystals are formed at -10℃ or higher, which is the temperature range of the thermoelectric element at room temperature, and the strength of the printable structure is determined The ratio of cam pin and HDDA that can be provided is selected as 7:3,

(b) 기공률과 캠핀을 제외한 성분에서의 부피비를 고려하여 0.3μm 크기의 알루미나 분말의 함량을 잠정적으로 선정하였으며,(b) The content of alumina powder with a size of 0.3 μm was tentatively selected in consideration of the porosity and volume ratio in components excluding campin,

(c) 알루미나 분말의 함량을 기준으로, 일정 비율의 분산제를 첨가한 슬러리로 제조한 구조물을 캠핀을 제거한 후 field emission scanning electron microscope(FE-SEM), JSM-6701F, JEOL Techniques, Japan 장비로 촬영하여, 분산제에 의해 세라믹 분말이 충분히 분산되어 캠핀 결정에 의해 생기는 기공이 수지상으로 형성되었던 실험 결과를 바탕으로, 분산제 함량을 임의 선정하여 제조한 샘플의 구조를 확인하였다. (c) Based on the content of alumina powder, the structure prepared by adding a dispersant in a certain proportion was removed from the campin and photographed with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), JSM-6701F, JEOL Techniques, Japan equipment. Therefore, based on the experimental results in which the ceramic powder was sufficiently dispersed by the dispersant and the pores formed by the campin crystal were formed in a dendritic form, the structure of the sample prepared by arbitrarily selecting the dispersant content was confirmed.

(d) 또한, 광경화성 단량체의 양을 기준으로 한, 100 μm 두께로 프린팅 가능하고 충분한 광경화 깊이와 적정 시간을 가질 수 있는 광경화 개시제의 양을 임의 설정하고, 슬러리를 제조하여 3D 프린팅 광 조건에서 경화 정도 확인 후 광경화 개시제를 선정하여, 상기 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 최종 조성을 확립하였다. (d) In addition, based on the amount of the photocurable monomer, the amount of the photocuring initiator capable of being printable to a thickness of 100 μm and having a sufficient photocuring depth and appropriate time is set arbitrarily, and a slurry is prepared to make 3D printing light After confirming the degree of curing under the conditions, a photocuring initiator was selected to establish the final composition of the photocurable ceramic slurry composition.

상기의 과정을 통해, 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 조성 및 함량(g)을 하기 표 2와 같이 확립하였다. Through the above process, the composition and content (g) of the photocurable ceramic slurry composition were established as shown in Table 2 below.

역할role 기공제pore-forming agent 광경화성 단량체photocurable monomer 세라믹 분말ceramic powder 분산제dispersant 광경화 개시제photocuring initiator 성분명Ingredient name CampheneCamphene HDDAHDDA Al2O3 Al 2 O 3 BYK-163BYK-163 TPOTPO 밀도 [g/cc]Density [g/cc] 0.850.85 1.021.02 3.973.97 0.990.99 1.121.12 질량 [g]mass [g] 14.0014.00 6.006.00 15.9715.97 0.960.96 0.120.12 부피비 [%]Volume ratio [%] 60.0060.00 21.4321.43 14.6614.66 3.533.53 0.380.38

- Camphene: Camphene 95%, Sigma Aldrich- Camphene: Camphene 95%, Sigma Aldrich

- HDDA(1, 6-HexaediolDiacrylate): Sartomer- HDDA (1, 6-HexaediolDiacrylate): Sartomer

- Al2O3(α-Alumina): 0.3μm, Kojundo Chemical Laboratory- Al 2 O 3 (α-Alumina): 0.3 μm, Kojundo Chemical Laboratory

- BYK-163(DISPERBYK-163): BYK-Chemie GmbH- BYK-163 (DISPERBYK-163): BYK-Chemie GmbH

- TPO(Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide): Sigma Aldrich- TPO (Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide): Sigma Aldrich

광경화성 세라믹 슬러리 조성물은 캠핀과 광경화성 단량체를 혼합하여 캠핀/광경화성 단량체 용액을 제조하고, 상기 캠핀/광경화성 단량체 용액에 분산제를 고르게 섞은 후, 알루미나 분말과 지르코니아 볼을 추가하여 섞어 분말을 고르게 분산시킨 뒤, 광경화 개시제를 넣고 균일하게 분산시켜 제조하였다. The photo-curable ceramic slurry composition is prepared by mixing campin and photo-curable monomer to prepare a campin/photo-curable monomer solution, and after evenly mixing the dispersant in the camp-in/photo-curable monomer solution, alumina powder and zirconia balls are added and mixed to make the powder even. After dispersion, a photocuring initiator was added and uniformly dispersed.

(7) DSC 측정 (7) DSC measurement

(6)에서 제조된 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 DSC를 측정하여, 캠핀의 상분리 온도를 측정하였다.By measuring the DSC of the photocurable ceramic slurry composition prepared in (6), the phase separation temperature of the campin was measured.

DSC Q20(TA Instrument, USA) 장비를 통해 측정하였으며, 분당 5℃의 속도로 용액을 냉각시켰다.It was measured through a DSC Q20 (TA Instrument, USA) instrument, and the solution was cooled at a rate of 5° C. per minute.

그리고, 이를 캠핀/HDDA 용액(캠핀:HDDA=7:3)에서의 DSC와 비교하였다. And, it was compared with DSC in the campin/HDDA solution (campin:HDDA=7:3).

도 5는 표 2의 조성을 가지는 광경화성 세라믹 슬러리 조성물 및 캠핀/HDDA 용액의 DSC 측정 결과를 나타낸다. 5 shows the DSC measurement results of the photocurable ceramic slurry composition and the campin/HDDA solution having the composition shown in Table 2.

상기 도 5에 나타난 바와 같이, 분당 5℃ 냉각하였을 때 캠핀/HDDA(7:3) 용액은 약 5℃에서 고화점을 보이며, 분산제와 세라믹 분말이 들어감에 따라 고화점이 약 -2℃로 이동한 것을 확인할 수 있다. 이 때 측정시 냉각 속도를 줄이면 고화점이 더 높은 온도에서 측정되며 이는 실제와 더 비슷하다. 따라서, 실시예에서의 프린팅 베드 온도에서 캠핀의 고화가 가능하다.As shown in FIG. 5, when cooled to 5°C per minute, the campin/HDDA (7:3) solution showed a solidification point at about 5°C, and as the dispersant and ceramic powder were added, the solidification point moved to about -2°C. that can be checked At this time, if the cooling rate is reduced during the measurement, the freezing point is measured at a higher temperature, which is closer to reality. Therefore, it is possible to solidify the campin at the printing bed temperature in the embodiment.

2. 3D 프린터 기기를 이용한 다공성 세라믹 구조물 및 세라믹 지지체 제작2. Fabrication of porous ceramic structures and ceramic supports using 3D printer equipment

도 6은 캠핀이 용해된 광경화성 슬러리, 즉, 본 발명에 따른 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 이용한 DLP 방식의 다공성 세라믹 3D 프린팅 모식도를 나타낸다. 6 is a photo-curable slurry in which campin is dissolved, that is, a DLP-type porous ceramic 3D printing schematic diagram using the photo-curable ceramic slurry composition according to the present invention.

상기 도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 1. (6)에서 확립된 조성 및 함량의 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 이용하여, 본 발명의 3D 프린팅 장비를 사용해 프린팅 베드 상에 슬러리 층을 형성시키고, 상기 형성된 슬러리 층 중의 캠핀의 상분리(고화)를 유도하며, 그 후 광경화를 수행하여 세라믹 구조물을 제조하였다. 6, in the present invention, using the photocurable ceramic slurry composition of the composition and content established in 1. (6), a slurry layer is formed on the printing bed using the 3D printing equipment of the present invention, Phase separation (solidification) of the campin in the formed slurry layer was induced, and then photocuring was performed to prepare a ceramic structure.

또한, 동결건조를 수행하여 세라믹 구조물 중의 캠핀을 제거하여 다공성 세라믹 구조물을 제조한 후, 열처리 수행하여 다공성 세라믹 지지체를 최종 제조하였다. In addition, the porous ceramic structure was prepared by removing the campin from the ceramic structure by freeze-drying, and then heat treatment was performed to finally prepare a porous ceramic support.

하기는, 다공성 세라믹 구조물 및 지지체의 제작을 위한 조건 선정 과정을 나타낸다. Hereinafter, a process of selecting conditions for manufacturing the porous ceramic structure and the support is shown.

(1) 구조물(생소지) 제작(1) Production of structures (raw bodies)

Z축 이동이 가능한 열전소자를 적용시켜 저온 설정한 프린팅 베드 위에 1.(6)에서 제조된 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 압출하여, tape casting 방식으로 일정 두께(100μm)의 층을 형성하였다. 저온의 프린팅 베드에 의해 슬러리에서 캠핀의 상분리가 일어난다. By applying a thermoelectric element capable of Z-axis movement, the photocurable ceramic slurry composition prepared in 1.(6) was extruded on a printing bed set at a low temperature, and a layer of a certain thickness (100 μm) was formed by a tape casting method. Phase separation of campin from the slurry occurs by the low temperature printing bed.

그 후, 3차원 디자인을 적층 방향으로, 적층 두께로 자른 2차원 형상들을 각 슬러리 층에 맞게 설정 시간 동안 광을 이용해 경화시켰다. 이 과정을 반복하여 3차원의 구조물(생소지)를 제조하고, 캠핀을 제거하여 다공성 세라믹 구조물을 형성하였다. After that, the two-dimensional shapes cut in the stacking direction and the stacking thickness of the three-dimensional design were cured using light for a set time for each slurry layer. By repeating this process, a three-dimensional structure (raw material) was manufactured, and the cam pin was removed to form a porous ceramic structure.

상기 광경화성 세라믹 슬러리 조성물에서 세라믹 분말과 분산제를 제외한 캠핀/광경화성 단량체/광경화 개시제 용액을 적용하여 다공성 폴리머 또한 제작이 가능하였다.In the photocurable ceramic slurry composition, a porous polymer was also manufactured by applying a campin/photocurable monomer/photocuring initiator solution excluding the ceramic powder and dispersant.

도 7은 다공성 구조물의 제조 과정 동안의 슬러리의 상 변화 모식도를 나타낸다. 캠핀/HDDA 용액에 분말이 균일하게 분산되어 있는 슬러리가 냉각되어짐에 따라 캠핀 결정이 형성되며, 나머지 슬러리 성분들을 밀어내어 상분리가 일어난다. 밀려난 슬러리가 광에 노출되어 광경화되어 성형체에서 골격을 형성하고, 캠핀 결정은 제거되어 수지상 기공을 형성하게 된다.7 shows a schematic diagram of the phase change of the slurry during the manufacturing process of the porous structure. As the slurry in which the powder is uniformly dispersed in the campin/HDDA solution is cooled, the campin crystals are formed, and phase separation occurs by pushing out the remaining slurry components. The extruded slurry is exposed to light and photocured to form a skeleton in the molded body, and the campene crystals are removed to form dendritic pores.

도 8은 1.(6)에서 확립된 광경화성 세라믹 슬러리 조성물에서 세라믹 분말과 분산제를 제외한 용액을 사용하여 상기 3D 프린팅 방식으로 제작한 다공성 폴리머 구조물(pHDDA)의 SEM 이미지를 나타낸다. 8 shows an SEM image of a porous polymer structure (pHDDA) fabricated by the 3D printing method using a solution excluding ceramic powder and a dispersant in the photocurable ceramic slurry composition established in 1.(6).

상기 도 8에 나타난 바와 같이, 캠핀 고화(상분리)에 따라 밀려난 광경화성 단량체가 광경화되고 캠핀이 제거되어 3차원적으로 연결된 수지상 기공이 형성된 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 8 , it can be confirmed that the photocurable monomer pushed out by the campin solidification (phase separation) is photocured and the campin is removed to form three-dimensionally connected dendritic pores.

또한, 도 9는 1.(6)에서 확립된 광경화성 슬러리를 사용하여 상기 3D 프린팅 방식으로 제작한 다공성 폴리머/세라믹 구조물의 SEM 이미지를 나타낸다.Also, FIG. 9 shows an SEM image of the porous polymer/ceramic structure fabricated by the 3D printing method using the photocurable slurry established in 1.(6).

상기 도 9에 나타난 바와 같이, 캠핀 고화에 따라 밀려난 광경화성 슬러리가 광경화되고, 캠핀이 제거되어 3차원적으로 연결된 수지상 기공이 형성된 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 9 , it can be confirmed that the photocurable slurry pushed out according to the solidification of the cam pin is photo-cured, and the cam pin is removed to form three-dimensionally connected dendritic pores.

(2) 광경화 시간에 따른 광경화 깊이 측정(2) Measurement of photocuring depth according to photocuring time

Z축 해상도 100 μm 설정에 맞게 충분한 층 간 결합이 이루어 질 수 있는 경화 시간을 탐색하였다. The curing time for sufficient interlayer bonding to fit the Z-axis resolution of 100 μm setting was investigated.

구체적으로, 광경화 조건에서 충분한 두께의 슬러리 층을 냉각하여 상분리시킨 뒤, 일정 시간 동안 광에 노출시킨 후 경화된 두께를 측정하였다.Specifically, the slurry layer of sufficient thickness was cooled under photocuring conditions to phase-separate, and after exposure to light for a certain period of time, the cured thickness was measured.

그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. The results are shown in Table 3 below.

광경화 시간(초)Photocuring time (sec) 7070 8080 9090 광경화 두께(μm)Photocurable thickness (μm) 140140 170170 190~200190~200

상기 표 3은 광경화 시간에 따른 슬러리 층의 경화 두께를 나타낸다. Table 3 shows the curing thickness of the slurry layer according to the photocuring time.

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 광경화 시간이 증가할 수록 경화되는 두께도 증가하는 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 3, it can be seen that as the photocuring time increases, the cured thickness also increases.

(3) 프린팅 온도 조건 설정(3) Setting the printing temperature condition

광경화성 세라믹 슬러리 조성물에서 적당한 속도로 캠핀이 고체로 상분리되는 온도를 탐색하였다. 이를 통해, 결정 형성이 충분히 일어나고 슬러리 코팅이 잘 일어날 수 있는 프린팅 베드 온도를 슬러리의 DSC 결과를 바탕으로 탐색 및 선정하였다.The temperature at which campin is phase-separated into a solid at an appropriate rate in the photo-curable ceramic slurry composition was investigated. Through this, the printing bed temperature at which crystal formation occurs sufficiently and slurry coating can occur well was searched and selected based on the DSC results of the slurry.

Peak 온도 부근인 -2℃ 정도로 설정하였는데, 이보다 높은 온도에서는 캠핀의 상분리가 잘 일어나지 않을 수 있으며, 낮은 온도에서는 코팅이 되기 전 저온의 프린팅 베드에 슬러리 압출 후 캠핀의 상분리가 일어나 슬러리 층 형성이 제대로 일어나지 않을 우려가 있다. 또한, 저온의 슬러리 층에 대기의 수증기가 맺혀 층 사이에 흡착될 우려가 있다.It was set around -2℃, which is near the peak temperature. At a higher temperature, the phase separation of the campin may not occur well. At a lower temperature, the phase separation of the campin occurs after the slurry is extruded onto the printing bed at a low temperature before coating, so that the slurry layer is formed properly. There is a risk that it will not happen. In addition, there is a risk that atmospheric water vapor is condensed on the low-temperature slurry layer and adsorbed between the layers.

(4) 육면체 형태의 구조물 제작 후 캠핀 제거를 위한 후처리 과정(4) Post-processing process for removing the cam pin after manufacturing the hexahedral structure

구조물 제작 후 에탄올로 경화되지 않은 주변 슬러리를 씻어내고, 구조물에서 캠핀을 제거하기 위해 ① 상온, 상압에 하루 동안 두거나, ② 동결건조기(freeze dryer), FD5508, ilShinBioBase, Republic of Korea를 이용해 하루 동안 두거나, ③ 열처리를 통해 건조하였다. 셋 중 어느 방법을 사용하더라도 최종 결과물에서 문제가 발견되지 않았다.After fabricating the structure, wash the uncured surrounding slurry with ethanol and remove the campin from the structure. ① Leave at room temperature and pressure for one day, ② Use a freeze dryer, FD5508, ilShinBioBase, Republic of Korea for one day, or , ③ was dried through heat treatment. No problem was found in the final result using any of the three methods.

(5) 캠핀이 제거된 다공성 구조물에서 세라믹을 제외한 성분 제거와 세라믹 소결을 위한 열처리 과정(5) Heat treatment process for sintering ceramic and removing components other than ceramic from the porous structure from which the cam pin has been removed

(4)에 의해 제조된 다공성 구조물에서 분순물이 제거되는 온도 정보를 탐색하여, 이를 기반으로 결과물에서 기공 형상이 무너지거나 균열이 생기지 않은 열처리 조건을 탐색 및 선정하였다. 또한, 소결 조건에 따라 기공 형상과 세라믹 벽이 치밀화되는 정도를 확인하였다.The temperature information at which impurities are removed from the porous structure manufactured by (4) was searched for, and based on this, heat treatment conditions were searched and selected in which the pore shape did not collapse or cracks did not occur in the result. In addition, the pore shape and the degree of densification of the ceramic wall were checked according to the sintering conditions.

구체적으로, 불순물의 제거를 위해 하기 표 4와 같이 열처리를 순차적으로 수행하였다. Specifically, heat treatment was sequentially performed as shown in Table 4 below to remove impurities.

분당 상승 온도 (°C) / 목표 온도 (°C)Rising temperature per minute (°C) / Target temperature (°C) 계류 시간 (분)hold time (min) 5 / 2705 of 270 6060 1 / 3001/300 6060 0.5 / 4000.5 / 400 6060 1 / 5001 / 500 6060

상기 표 4는 세라믹을 제외한 성분을 제거하기 위한 열처리 공정을 나타낸다. Table 4 shows a heat treatment process for removing components other than ceramic.

또한, 소결 과정으로 세라믹 외 성분 제거를 위한 열처리 직후 분당 5℃의 속도로 가열하였다. 1400℃에서 2시간 30분 계류하였을 때 기공 구조가 유지되며 세라믹 벽에서 입자 사이에 미세 기공이 있고, 1550℃에서 2시간 30분 계류하였을 때 기공 구조가 유지되며 세라믹 벽 입자 사이에 빈 공간이 거의 없이 치밀화 된 것을 확인할 수 있다.In addition, as a sintering process, it was heated at a rate of 5° C. per minute immediately after heat treatment to remove components other than ceramic. The pore structure is maintained when the mooring is carried out at 1400°C for 2 hours and 30 minutes, and there are fine pores between the particles on the ceramic wall. It can be seen that there is no densification.

도 10은 상기 3D 프린팅 방식으로 제작한 구조물에 상기 표 4의 조건의 열처리(탈지 공정)를 수행한 후, 소결 온도별 파단면의 SEM 이미지를 나타낸다. 10 shows SEM images of fracture surfaces for each sintering temperature after heat treatment (degreasing process) under the conditions of Table 4 is performed on the structure manufactured by the 3D printing method.

상기 도 10에 나타난 바와 같이, 제작된 다공성 지지체는 탈지 과정을 통해 구조물에 갈라진 부분 없이 세라믹을 제외한 물질들이 잘 제거되었으며, 또한, 소결 조건에 따라 구조의 유지와 세라믹 분말 간 결합이 되었음을 확인할 수 있다. 구체적으로, 1400℃ 조건에서는 구조의 유지와 더불어 골격에서 미세 기공을 가지며, 1550℃ 조건에서는 구조의 유지와 치밀화가 잘 되었음을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 10, in the prepared porous support, materials other than ceramic were well removed without cracks in the structure through the degreasing process, and it can be confirmed that the structure was maintained and the bonding between the ceramic powder was achieved according to the sintering conditions. . Specifically, it can be seen that the structure is maintained and micropores are formed in the skeleton under the condition of 1400°C, and the maintenance and densification of the structure are well maintained at the condition of 1550°C.

Claims (14)

20 내지 30℃에서 캠핀(Camphene) 및 광경화성 단량체를 혼합하여 캠핀/광경화성 단량체 용액을 제조하는 단계;
상기 캠핀/광경화성 단량체 용액, 세라믹 분말, 분산제 및 광경화 개시제를 혼합하여 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 제조하는 단계를 포함하며,
상기 광경화성 단량체는 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate, HDDA), 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(Triethylene glycol dimethacrylate, TEGDMA) 및 AESO(acrylated epoxidized soybean oil)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조 방법.
Preparing a campene / photo-curable monomer solution by mixing a campene (Camphene) and a photo-curable monomer at 20 to 30 ℃;
Mixing the campin / photo-curable monomer solution, ceramic powder, dispersant and photo-curing initiator to prepare a photo-curable ceramic slurry composition,
The photocurable monomer is a group consisting of 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA), triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), and acrylated epoxidized soybean oil (AESO). A method for producing a photocurable ceramic slurry composition comprising at least one selected from
삭제delete 제 1 항에 있어서,
캠핀 및 광경화성 단량체는 내지 2:8 내지 8.5:1.5의 질량비로 혼합되는 것인 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조 방법.
The method of claim 1,
A method for producing a photocurable ceramic slurry composition, wherein campin and the photocurable monomer are mixed in a mass ratio of from 2:8 to 8.5:1.5.
제 1 항에 있어서,
세라믹 분말은 수산화인회석(Hydroxy Apatite; HA), 불소 함유 수산화인회석(Fluoridated Hydroxy Apatite, FHA), 삼인산칼슘(tricalciumphosphate, TCP), BCP(biphasic calcium phosphate), 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconina), 실리카(silica) 및 바이오글래스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조 방법.
The method of claim 1,
Ceramic powder is hydroxyapatite (HA), fluorine-containing hydroxyapatite (FHA), tricalciumphosphate (TCP), BCP (biphasic calcium phosphate), alumina, zirconia, silica (silica) and a method for producing a photocurable ceramic slurry composition comprising at least one selected from the group consisting of bioglass.
제 1 항에 있어서,
세라믹 분말은 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 총 부피의 5 내지 30 vol%인 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조 방법.
The method of claim 1,
A method for producing a photocurable ceramic slurry composition, wherein the ceramic powder is 5 to 30 vol% of the total volume of the photocurable ceramic slurry composition.
제 1 항에 있어서,
분산제는 자일렌(xylene), 아세테이트(acetate)를 포함하는 유기물, 알킬암모늄염 공중합체 화합물, 폴리에스터/폴리에테르(Polyester/polyether)계 화합물, 인산(Phosphoric acid)기를 함유한 공중합체 및 아민기를 가지는 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조 방법.
The method of claim 1,
The dispersant is an organic material containing xylene and acetate, an alkylammonium salt copolymer compound, a polyester/polyether-based compound, a copolymer containing a phosphoric acid group, and an amine group. A method for producing a photocurable ceramic slurry composition comprising at least one selected from the group consisting of copolymers.
제 1 항에 있어서,
광경화 개시제는 페닐비스(2,4,6-트리메틸 벤조일포스핀 옥사이드) (PPO), 1-하이드록시-사이클로헥실-펜닐-케톤, 2-하이드록시-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-히드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포르메이트, 옥시-페닐-아세트산-2-[2-옥소-2-페닐-아세톡시-에톡시]-에틸 에스테르, 옥시-페닐-아세트산-2-[2-하이드록시-에톡시]-에틸 에스테르, 알파-디메톡시-알파-페닐아세토페논, 2-벤질-2-(디메틸아미노)1-[4-(4-모르폴리닐) 페닐]-1-부타논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온 및 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드 (TPO)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조 방법.
The method of claim 1,
The photocuring initiator is phenylbis(2,4,6-trimethyl benzoylphosphine oxide) (PPO), 1-hydroxy-cyclohexyl-pennyl-ketone, 2-hydroxy-methyl-1-phenyl-1-propanone , 2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone, methylbenzoylformate, oxy-phenyl-acetic acid-2-[2-oxo-2 -Phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethyl ester, oxy-phenyl-acetic acid-2-[2-hydroxy-ethoxy]-ethyl ester, alpha-dimethoxy-alpha-phenylacetophenone, 2-benzyl-2 -(dimethylamino)1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl) -1-propanone and diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide (TPO) method for producing a photocurable ceramic slurry composition comprising at least one selected from the group consisting of.
제 1 항에 있어서,
광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 온도는 20 내지 30℃인 광경화성 세라믹 슬러리 조성물의 제조 방법.
The method of claim 1,
The temperature of the photo-curable ceramic slurry composition is 20 to 30 ℃ method for producing a photo-curable ceramic slurry composition.
제 1 항에 따른 제조 방법에 의해 제조되고,
캠핀(Camphene), 광경화성 단량체, 세라믹 분말, 분산제 및 광경화 개시제를 포함하며,
20 내지 30℃에서 캠핀은 조성물 내에서 액상으로 존재하는 광경화성 세라믹 슬러리 조성물.
It is prepared by the manufacturing method according to claim 1,
Campphene, a photocurable monomer, a ceramic powder, a dispersant and a photocuring initiator,
A photocurable ceramic slurry composition in which campin is present in a liquid phase in the composition at 20 to 30°C.
제 9 항에 따른 광경화성 세라믹 슬러리 조성물을 3D 프린팅 베드에 도포하여 3D 프린트용 세라믹 슬러리 층을 형성하는 단계;
캠핀의 고화 유도 후, 미리 디자인된 형상으로 광경화하여 세라믹 구조물을 성형하는 단계;
상기 세라믹 구조물을 동결건조하여 마이크로 기공이 형성된 다공성 세라믹 구조물을 형성하는 단계; 및
상기 다공성 세라믹 구조물을 열 처리하는 단계를 포함하는 3차원적으로 연결된 마이크로 기공 구조를 가지는 3차원 다공성 지지체의 제조 방법.
forming a ceramic slurry layer for 3D printing by applying the photocurable ceramic slurry composition according to claim 9 to a 3D printing bed;
forming a ceramic structure by photocuring to a pre-designed shape after inducing solidification of the campin;
forming a porous ceramic structure in which micropores are formed by freeze-drying the ceramic structure; and
A method of manufacturing a three-dimensional porous support having a three-dimensionally connected micro-pore structure, comprising the step of heat-treating the porous ceramic structure.
제 10 항에 있어서,
세라믹 슬러리 층의 두께는 닥터 블레이드를 이용하여 25 내지 200 ㎛로 제어되는 것인 3차원 다공성 지지체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
The method for producing a three-dimensional porous support, wherein the thickness of the ceramic slurry layer is controlled to 25 to 200 ㎛ using a doctor blade.
제 10 항에 있어서,
동결건조는 -70℃ 내지 0℃의 온도 및 0.1 내지 20 mTorr의 압력 조건 하에서 수행되는 것인 3차원 다공성 지지체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
Freeze-drying is a method for producing a three-dimensional porous support that is carried out under the conditions of a temperature of -70 ℃ to 0 ℃ and a pressure of 0.1 to 20 mTorr.
제 10 항에 있어서,
열 처리는 200 내지 600℃에서 1 내지 40 시간 동안 1차 열처리를 수행한 후, 1300 내지 1700℃에서 1 내지 10 시간 동안 2차 열처리(소결)를 수행하는 것인 3차원 다공성 지지체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
Heat treatment is a method of manufacturing a three-dimensional porous support to perform a primary heat treatment for 1 to 40 hours at 200 to 600 ° C., and then performing a secondary heat treatment (sintering) at 1300 to 1700 ° C. for 1 to 10 hours.
제 10 항에 따른 방법으로 제조된 3차원적으로 연결된 마이크로 기공 구조를 갖는 3차원 다공성 지지체.A three-dimensional porous support having a three-dimensionally connected micropore structure prepared by the method according to claim 10.
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