KR102473146B1 - Composition for 3D Printing and Filament for 3D Printer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3D 프린팅용 조성물 및 이를 이용한 3D 프린터용 필라멘트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프린팅시 수축에 의한 출력물의 변형을 최소화하는 3D 프린팅용 조성물 및 이를 이용한 3D 프린터용 필라멘트에 관한 것이다.
상기 3D 프린팅용 조성물은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트는 프린팅 시 수축에 의한 출력물의 변형을 최소화할 수 있으므로 3D 프린팅에 유용하다.
The present invention relates to a composition for 3D printing and a filament for a 3D printer using the same, and more particularly, to a composition for 3D printing that minimizes deformation of an output due to shrinkage during printing and a filament for a 3D printer using the same.
The composition for 3D printing is characterized by comprising acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and polymethyl methacrylate (PMMA).
The filament for a 3D printer according to the present invention is useful for 3D printing because it can minimize deformation of the output due to shrinkage during printing.

Description

3D 프린팅용 조성물 및 이를 이용한 3D 프린터용 필라멘트 {Composition for 3D Printing and Filament for 3D Printer}Composition for 3D printing and filament for 3D printer using the same {Composition for 3D Printing and Filament for 3D Printer}

본 발명은 3D 프린팅용 조성물 및 이를 이용한 3D 프린터용 필라멘트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프린팅시 수축에 의한 출력물의 변형을 최소화하는 3D 프린팅용 조성물 및 이를 이용한 3D 프린터용 필라멘트에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for 3D printing and a filament for a 3D printer using the same, and more particularly, to a composition for 3D printing that minimizes deformation of an output due to shrinkage during printing and a filament for a 3D printer using the same.

3D(3-Dimension, 3 차원) 프린터는 활자나 그림을 인쇄하듯이 입력된 3차원 도면을 바탕으로 실제 입체 모양을 그대로 제작하는 장비이다. 최근 3D 프린팅 기술은 상당히 핫 이슈가 되고 있으며, 자동차, 의료, 예술, 교육분야로 확대되고 있으며, 다양한 모형을 만들기 위한 용도로 광범위하게 사용하고 있다. 3D 프린터의 원리는 가장 크게 절삭형과 적층형으로 나눌 수 있으며, 실제 적용되고 있는 3D 프린터의 대부분은 재료 손실이 없는 적층형에 해당된다.A 3D (3-Dimension) printer is a device that produces a real three-dimensional shape based on an input three-dimensional drawing, just like printing typefaces or pictures. Recently, 3D printing technology has become quite a hot issue, and is expanding to automobile, medical, art, and education fields, and is widely used for making various models. The principles of 3D printers can be divided into cutting type and stacking type, and most of the 3D printers actually applied are stacked type with no material loss.

적층형 원리를 이용하는 방식도 약 20가지가 존재하지만, 이 가운데 가장 많이 사용되는 방식은 SLA(Stereo Lithography Apparatus), FDM(Fused Deposition Modeling), FFF(Fused Filament Fabrication) 및 SLS(Selective Laser Sintering) 방식이다.There are about 20 methods using the layered principle, but the most used methods are SLA (Stereo Lithography Apparatus), FDM (Fused Deposition Modeling), FFF (Fused Filament Fabrication), and SLS (Selective Laser Sintering) methods. .

SLA의 경우 액체 상태의 광경화성 수지가 담긴 수조안에 레이저 빔을 투사하여 조형하는 방식으로서, 광경화성 수지인 에폭시 타입의 포토 폴리머가 주로 사용된다. 반면, 투입된 필라멘트상의 재료가 Z, Y, Z 축으로 움직이는 프린터의 노즐에서 용융상태로 토출되면서 3차원으로 조형되는 방식인 FDM(혹는 FFF)는 열가소성 플라스틱을 주 재료로 사용한다. 한편, SLS은 금속, 플라스틱, 세라믹 분말 등의 파우더 상 재료가 담긴 수조에 레이저를 쏘아 선택적으로 소결하는 방식으로 3D 프린팅을 구현한다.In the case of SLA, it is a method of modeling by projecting a laser beam into a water tank containing a photocurable resin in a liquid state, and an epoxy-type photopolymer, which is a photocurable resin, is mainly used. On the other hand, FDM (or FFF), which is a method in which the input filament-like material is ejected in a molten state from the nozzle of a printer moving in Z, Y, and Z axes, and is shaped in three dimensions, uses thermoplastic plastic as the main material. On the other hand, SLS implements 3D printing by selectively sintering a water tank containing powdered materials such as metal, plastic, and ceramic powder.

상기 3가지 방식 중에서 열가소성 플라스틱을 필라멘트 형태로 제조하여 사용하는 FDM 방식이 3D 프린터의 가격이 비교적 저렴하고 타 방식보다 프린팅 속도가 빠르기 때문에 가장 널리 대중화되어 있다. FDM 방식에는 일반적으로 3D 조형물을 형상할 때 베드 접착력 및 층(layer)간 접착력이 우수하고, 형태안정성이 좋다는 이유로 폴리락트산(Polylactic acid, PLA), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), HDPE, 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 등의 딱딱한 소재와 열가소성 탄성체와 같은 유연한 소재가 사용되고 있다.Among the three methods, the FDM method, in which thermoplastics are manufactured in the form of filaments and used, is the most widely popular because the price of a 3D printer is relatively low and the printing speed is faster than other methods. In the FDM method, polylactic acid (PLA), ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), HDPE, polycarbonate ( Hard materials such as polycarbonate (PC) and flexible materials such as thermoplastic elastomers are used.

특히, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(이하: ABS)의 경우 일반적인 사출 및 압출 성형 재료로 많이 사용되고 있으며, 동시에 압출 방식의 3D 프린터용 재료로 각광받고 있다. 하지만 일반적인 ABS의 경우 3D 프린터용 필라멘트로 제조는 쉽지만, 이를 이용하여 3D 조형물을 출력을 할 때 치수 변형으로 3D 프린터 베드에서 조형물이 떨어지거나, 조형물 밑 부분이 변형되어 각 모서리 밑 부분이 말려올라가는 문제가 발생한다. In particular, in the case of acrylonitrile-butadiene-styrene (hereinafter: ABS), it is widely used as a general injection and extrusion molding material, and at the same time, it is in the spotlight as a material for extrusion-type 3D printers. However, in the case of general ABS, it is easy to manufacture with a 3D printer filament, but when printing a 3D sculpture using it, the object falls from the 3D printer bed due to dimensional deformation, or the bottom of the object is deformed, causing the bottom of each corner to be rolled up. occurs.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, ABS 분자 구조 내에서 스티렌계 또는 고무상의 함량을 조절하는 방법이 연구되었다.In order to solve this problem, a method of controlling the content of the styrene-based or rubber phase in the ABS molecular structure has been studied.

한국 등록특허 제1860388호는 전체 조성물 100 중량부에 대하여 ABS(Acrylonitrile butadienestyrene)수지 70 내지 95 중량부; 및 열가소성 탄성중합체 5 내지 30 중량부를 포함하는 3D 프린터 필라멘트용 ABS 조성물로서, 상기 열가소성 탄성중합체는 열가소성 우레탄계 공중합체(TPU) 및 열가소성 스티렌계 공중합체(TPE-S)가 90 내지 93 : 7 내지 10 중량% 또는 7 내지 10 : 90 내지 93 중량%로 혼합된 TPU 및 TPE-S의 혼합물인 것을 특징으로 하는 3D 프린터 필라멘트용 ABS 조성물을 개시하였고, 한국 등록특허 제1689304호는 열가소성 비결정성 수지 혼합물 100 중량부 및 열가소성 결정성 수지 혼합물 10 내지 25 중량부로 이루어지며, 상기 열가소성 비결정성 수지 혼합물은 범용 폴리스티렌 수지 100 중량부, 고충격 폴리스티렌 수지 60 내지 90 중량부 및 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 공중합체 25 내지 50 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 개시하였다. Korean Patent Registration No. 1860388 discloses 70 to 95 parts by weight of ABS (Acrylonitrile butadienestyrene) resin based on 100 parts by weight of the total composition; And an ABS composition for a 3D printer filament comprising 5 to 30 parts by weight of a thermoplastic elastomer, wherein the thermoplastic elastomer is a thermoplastic urethane-based copolymer (TPU) and a thermoplastic styrenic copolymer (TPE-S) in a ratio of 90 to 93: 7 to 10 An ABS composition for 3D printer filaments, characterized in that it is a mixture of TPU and TPE-S mixed at a weight percent or 7 to 10: 90 to 93 weight percent, is disclosed, and Korean Patent Registration No. 1689304 discloses a thermoplastic amorphous resin mixture 100 It consists of 10 to 25 parts by weight of a thermoplastic crystalline resin mixture and 10 to 25 parts by weight of a thermoplastic amorphous resin mixture, 100 parts by weight of a general-purpose polystyrene resin, 60 to 90 parts by weight of a high-impact polystyrene resin, and 25 to 50 parts by weight of an acrylonitrile butadiene styrene copolymer. Disclosed is a filament composition for a 3D printer, characterized in that it consists of parts by weight.

하지만, 이들은 프린팅시 수축률을 최소화시키는데 있어서 만족스러운 효과를 얻지 못하였다.However, they did not obtain a satisfactory effect in minimizing shrinkage during printing.

이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 노력한 결과, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)에 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)을 함께 사용할 경우 수축에 의한 치수 변형을 최소화할 수 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made efforts to solve the above problems, and as a result, it was confirmed that dimensional deformation due to shrinkage can be minimized when polymethyl methacrylate (PMMA) is used together with acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), , which led to completion of the present invention.

본 발명의 목적은 프린팅시 수축에 의한 치수 변형을 최소화할 수 있는 3D 프린팅용 조성물 및 이를 압출하여 제조한 3D 프린터용 필라멘트를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a composition for 3D printing capable of minimizing dimensional deformation due to shrinkage during printing and a filament for a 3D printer prepared by extruding the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for 3D printing comprising acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and polymethyl methacrylate (PMMA).

본 발명에 있어서, 상기 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 100중량부에 대하여 10 내지 30 중량부 포함되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the polymethyl methacrylate (PMMA) is characterized in that it is included in 10 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS).

본 발명에 있어서, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)는 (a) 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체와 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 (acrylonitrile-butadiene rubber, NBR)의 폴리머 블렌드에 의한 블렌드형 (Butadiene Rubber, BR) 또는 (b) 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR) 라텍스의 공존하에 스티렌과 아크릴로니트릴을 그래프트 공중합해서 얻어지는 그래프트형 또는 그래프트-블렌드형인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is (a) a blend type (Butadiene Rubber, BR) or (b) styrene-butadiene rubber (SBR) It is characterized in that it is a graft type or graft-blend type obtained by graft copolymerization of styrene and acrylonitrile in the presence of latex.

본 발명에 있어서, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)는 그래프트-블렌드형이며, 고무함량이 10~50중량%인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is a graft-blend type, characterized in that the rubber content is 10 to 50% by weight.

본 발명에 있어서, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)는 용융흐름지수(MFR)가 ASTM D 1238 규격으로 37g/10min 내지 50g/10min 인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is characterized in that the melt flow rate (MFR) is 37g / 10min to 50g / 10min according to ASTM D 1238 standard.

본 발명에 있어서, 상기 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 메틸메타크릴레이트를 단량체로 하여 자유 라디칼중합에 의해 제조된 열가소성 수지인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the polymethyl methacrylate (PMMA) is characterized in that it is a thermoplastic resin prepared by free radical polymerization using methyl methacrylate as a monomer.

본 발명은 또한, 상기 3D 프린팅용 조성물을 압출시켜 제조한 3D 프린터용 필라멘트를 제공한다.The present invention also provides a filament for a 3D printer prepared by extruding the composition for 3D printing.

본 발명에 있어서, 상기 3D 프린터용 필라멘트는 직경이 0.8~4.0㎜인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the filament for the 3D printer is characterized in that the diameter is 0.8 ~ 4.0 mm.

본 발명에 있어서, 상기 3D 프린터용 필라멘트는 조형물(가로 60㎜, 세로 60㎜, 높이 20㎜)로 출력될 경우 각 모서리 수축률의 평균이 5% 이하인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the filament for the 3D printer is characterized in that the average shrinkage rate of each corner is 5% or less when output as a sculpture (60 mm wide, 60 mm long, 20 mm high).

본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트는 프린팅 시 수축에 의한 출력물의 변형을 최소화할 수 있으므로 3D 프린팅에 유용하다.The filament for a 3D printer according to the present invention is useful for 3D printing because it can minimize deformation of the output due to shrinkage during printing.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 3D 프린팅 시편의 인장강도 시험을 위한 ASTM D638 출력방향을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1에 따라 제조된 조형물의 3차원 스캐닝 사진이다.
도 3은 본발명의 일 실시예에 따라 제조된 조형물의 3차원 스캐닝 사진이다.
1 is a view showing the ASTM D638 output direction for a tensile strength test of a 3D printed specimen manufactured according to an embodiment of the present invention.
2 is a three-dimensional scanning photograph of a sculpture manufactured according to Comparative Example 1 of the present invention.
3 is a three-dimensional scanning photograph of a sculpture manufactured according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)에 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)을 함께 사용할 경우 3D 프린팅시 수축에 의한 치수 변형을 최소화할 수 있다는 것을 확인하고자 하였다. In the present invention, it was confirmed that dimensional deformation due to shrinkage during 3D printing can be minimized when polymethyl methacrylate (PMMA) is used together with acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS).

본 발명에서는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)을 포함하는 조성물을 압출시켜 3D 프린터용 필라멘트를 제조한 다음, 이를 다시 3D 프린터에서 조형물과 시편으로 출력시켰다. 그 결과 제조된 시편의 인장강도 및 조형물의 모서리 수축률이 우수하여 3D 프린팅시 수축에 의한 치수 변형이 적다는 것을 확인할 수 있었다.In the present invention, a filament for a 3D printer was prepared by extruding a composition containing acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and polymethyl methacrylate (PMMA), and then it was output as a sculpture and a specimen in the 3D printer. . As a result, it was confirmed that the tensile strength of the manufactured specimen and the shrinkage rate of the edge of the sculpture were excellent, so that the dimensional deformation due to shrinkage during 3D printing was small.

따라서, 본 발명은 일 관점에서, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 조성물에 관한 것이다.Accordingly, in one aspect, the present invention relates to a composition for 3D printing comprising acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and polymethyl methacrylate (PMMA).

본 발명에 있어서, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)는 (a) 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체와 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(acrylonitrile-butadiene rubber, NBR)의 폴리머 블렌드에 의한 블렌드형(Butadiene Rubber, BR) 또는 (b) 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR) 라텍스의 공존하에 스티렌과 아크릴로니트릴을 그래프트 공중합해서 얻어지는 그래프트형 또는 그래프트-블렌드형인 것을 사용할 수 있으나, 고무함량이 10~50중량%인 그래프트-블렌드형을 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is (a) a blend type (Butadiene) by a polymer blend of a styrene-acrylonitrile copolymer and acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) Rubber, BR) or (b) styrene-butadiene rubber (SBR) Graft type or graft-blend type obtained by graft copolymerization of styrene and acrylonitrile in the coexistence of latex can be used, but the rubber content is 10 It is preferred to use a graft-blend type that is -50% by weight.

상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)에서 고무함량이 10중량% 미만인 경우에는 충격강도가 낮아 필라멘트 제조시 잘 부러지는 문제가 있고, 50중량%를 초과할 경우에는 흐름지수의 감소로 압출형 3D 프린팅에 불리할 수 있다.When the rubber content in the acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is less than 10% by weight, the impact strength is low, resulting in brittleness during filament production, and when it exceeds 50% by weight, the extrusion type is reduced due to a decrease in flow index. 3D printing can be disadvantageous.

따라서, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)는 용융흐름지수(MFR)가 ASTM D 1238 규격으로 37g/10min 내지 50g/10min 인 것이 바람직하다.Therefore, the melt flow rate (MFR) of the acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is preferably 37g/10min to 50g/10min according to ASTM D 1238 standard.

본 발명에 있어서, 상기 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 메틸메타크릴레이트를 단량체로 하여 자유 라디칼중합에 의해 제조된 열가소성 수지로서, 메틸메타크릴레이트(MMA)의 단독중합체 또는 공중합체 또는 그 혼합물을 의미한다.In the present invention, the polymethyl methacrylate (PMMA) is a thermoplastic resin prepared by free radical polymerization using methyl methacrylate as a monomer, and is a homopolymer or copolymer of methyl methacrylate (MMA) or a mixture thereof means

본 발명의 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 메틸메타크릴레이트(MMA)의 단독 또는 공중합체는 70중량% 이상, 바람직하게는 80중량% 이상, 유리하게는 90중량% 이상, 보다 유리하게는 95중량% 이상의 메틸메타크릴레이트를 포함할 수 있다.Polymethyl methacrylate (PMMA) of the present invention is a homo or copolymer of methyl methacrylate (MMA) is 70% by weight or more, preferably 80% by weight or more, advantageously 90% by weight or more, more advantageously It may contain 95% by weight or more of methyl methacrylate.

본 발명의 3D 프린팅용 조성물에 있어서, 상기 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 100중량부에 대하여 10 내지 30중량부 포함되는 것이 바람직하다. In the composition for 3D printing of the present invention, the polymethyl methacrylate (PMMA) is preferably included in an amount of 10 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS).

상기 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)가 10중량부 미만일 경우에는 ABS의 수축에 의해 프린팅 후 3D 조형물 밑바닥이 변형되는 문제가 있고, 30중량부를 초과할 경우 3D 조형물의 Z 방향으로 층간 접착력이 떨어져 3D 조형물의 강도가 약해지는 문제가 발생할 수 있다.If the polymethyl methacrylate (PMMA) is less than 10 parts by weight, there is a problem that the bottom of the 3D sculpture is deformed after printing due to shrinkage of ABS, and if it exceeds 30 parts by weight, the adhesive strength between layers in the Z direction of the 3D sculpture is lowered. A problem in which the strength of the sculpture is weakened may occur.

본 발명의 3D 프린팅용 조성물을 단축압출기에서 압출 후 냉각할 경우 3D 프린터용 필라멘트를 제조할 수 있는데, 제조된 3D 프린터용 필라멘트는 직경이 0.8~4.0㎜인 것이 바람직하며, 1.5~3㎜인 것이 더욱 바람직하다.When the composition for 3D printing of the present invention is extruded in a single screw extruder and then cooled, a filament for a 3D printer can be prepared. more preferable

상기 필라멘트의 직경이 0.8㎜ 미만이면 지나치게 가늘어 프린터 장치가 필라멘트를 용이하게 공급할 수 없거나 필라멘트가 눌려서 토출이 안되거나, 인쇄 속도가 느려질 수 있다. 또한 필라멘트 직경이 4㎜를 초과할 경우 고화 속도가 늦고 필라멘트를 녹이는데 어려움이 있으며 프린팅된 조형물의 정밀도가 떨어질 수 있다.If the diameter of the filament is less than 0.8 mm, the printer device may not easily supply the filament because it is too thin, or the filament may not be discharged because the filament is pressed, or the printing speed may be slow. In addition, when the filament diameter exceeds 4 mm, the solidification speed is slow, it is difficult to melt the filament, and the precision of the printed object may decrease.

본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)의 수축률을 개선시키는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하고 있으므로 조형물(가로 60㎜, 세로 60㎜, 높이 20㎜)로 출력될 경우 각 모서리 수축률의 평균이 5% 이하가 되도록 할 수 있다. Since the filament for a 3D printer according to the present invention contains polymethyl methacrylate (PMMA) that improves the shrinkage rate of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), the sculpture (60 mm wide, 60 mm long, 20 mm high) When output as , the average of each corner shrinkage can be 5% or less.

또한, 본 발명에 따른 3D 프린터용 필라멘트는 ASTM D 638 V type의 덤벨 모양의 시편을 도면 1의 (c) 방법으로 출력시, 사출성형을 통하여 제작한 시편의 인장강도(40MPa)를 기준으로 37.5%~50%(15~20MPa)에 해당되어, 인장강도가 양호한 특징이 있다.In addition, the filament for 3D printer according to the present invention is 37.5 based on the tensile strength (40MPa) of the specimen produced through injection molding when the dumbbell-shaped specimen of ASTM D 638 V type is output by the method (c) in Figure 1 Corresponds to %~50% (15~20MPa), and has good tensile strength.

[실시예][Example]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.

실시예 1~3 및 비교예 1~4: 3D 프린터용 필라멘트 제조Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4: Manufacturing filaments for 3D printers

하기 표 1의 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하는 조성물을 단축압출기(single screw extruder, 스크류 직경 30㎜, 스크류 길이 105㎜)로 압출한 후 길이 3m의 냉각수조에서 냉각하고 권취하여 직경 1.75㎜의 3D 프린터용 필라멘트로 제조하였다.After extruding the composition containing acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and polymethyl methacrylate (PMMA) in Table 1 with a single screw extruder (screw diameter 30 mm, screw length 105 mm), length It was cooled in a 3 m cooling water bath and wound up to prepare a filament for a 3D printer having a diameter of 1.75 mm.

구분division 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 비교예4Comparative Example 4 AA 100100 100100 100100 100100 100100 00 00 A'A' 00 00 00 00 00 100100 100100 BB 1010 3030 2525 00 4040 2525 00

A: ABS LG화학 社 HF 380 (Melt Flow Index: 45g/10min (at.220℃/10kg))A: ABS LG Chem HF 380 (Melt Flow Index: 45g/10min (at.220℃/10kg))

A': ABS 스티롤루션 社 GP35 (Melt Flow Index: 35g/10min (at.220℃/10kg))A': ABS Styrolution GP35 (Melt Flow Index: 35g/10min (at.220℃/10kg))

B: PMMA: LG MMA 社 IF870SB: PMMA: LG MMA IF870S

실험예: 3D 프린터용 필라멘트를 이용한 3D 프린팅 조형물 및 시편 제조Experimental example: 3D printing sculpture and specimen manufacturing using filament for 3D printer

실시예 1~3 및 비교예 1~4의 3D 프린터용 필라멘트를 이용하여 3D 프린터(Opencreator 社 ALMOND)로 변형 평가를 위한 조형물(가로 60㎜, 세로 60㎜, 높이 20㎜)로 출력한 다음 모서리 수축률을 확인하고 그 결과를 표 2에 나타내었다. 조형물은 프린팅 속도: 70㎜/sec ~ 50㎜/sec, 노즐 온도: 245℃, 노즐 직경: 0.4㎜, Bed 온도: 80℃, 내부채움: 100% 조건으로 세팅하여 출력하였다.Using the 3D printer filaments of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, a 3D printer (Opencreator ALMOND) was printed as a sculpture (60 mm in width, 60 mm in length, 20 mm in height) for deformation evaluation, and then the corner Shrinkage was confirmed and the results are shown in Table 2. The sculpture was printed under the following conditions: printing speed: 70 mm/sec to 50 mm/sec, nozzle temperature: 245° C., nozzle diameter: 0.4 mm, bed temperature: 80° C., and internal filling: 100%.

모서리 수축률은 출력된 조형물을 24시간 방치 후 각 모서리를 버니어캘리퍼스로 측정하여 높이 20㎜ 대비 실제 높이를 백분율로 환산하여 수축률이 5% 이하인 경우 양호, 5% 초과인 경우 미흡으로 판단하였다.For the corner shrinkage, after leaving the printed sculpture for 24 hours, each corner was measured with a vernier caliper, and the actual height was converted into a percentage compared to the height of 20 mm.

또한, 인장강도 확인을 위하여, ASTM D 638 V type의 덤벨 모양의 시편을 도면 1의 (c) 방법으로 출력하였고, 동일한 규격의 시편을 사출성형을 통하여 제작하였다. Z 방향 인장강도가 사출성형을 통해 제작한 인장시편의 인장강도(40MPa) 대비 37.5%(15MPa)를 초과할 경우 양호, 37.5%(15MPa) 미만일 경우 미흡으로 평가하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다. In addition, in order to confirm the tensile strength, a dumbbell-shaped specimen of ASTM D 638 V type was output by the method (c) in Figure 1, and a specimen of the same standard was manufactured through injection molding. If the tensile strength in the Z direction exceeds 37.5% (15MPa) compared to the tensile strength (40MPa) of the tensile specimen manufactured through injection molding, it is evaluated as good, and if it is less than 37.5% (15MPa), it is evaluated as insufficient, and the results are shown in Table 2. was

또한, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)의 용융흐름지수(MFR)에 따라 프린팅 속도가 70㎜/sec 일때 시편 또는 조형물이 우수하게 출력되면 프린팅 속도를 양호, 50㎜/sec 일 때 시편 또는 조형물이 우수하게 출력되면 프린팅 속도를 미흡으로 판단하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.In addition, according to the melt flow rate (MFR) of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), when the printing speed is 70 mm / sec, when the specimen or sculpture is excellently output, the printing speed is good, when the printing speed is 50 mm / sec, the specimen or When the sculpture was output excellently, the printing speed was judged to be insufficient, and the results are shown in Table 2.

구분division 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 비교예4Comparative Example 4 Z 방향
인장강도
Z direction
The tensile strength
18MPa
양호
18 MPa
Good
16MPa
양호
16 MPa
Good
17MPa
양호
17 MPa
Good
19MPa
양호
19 MPa
Good
13MPa
미흡
13 MPa
Inadequate
16MPa
양호
16 MPa
Good
17MPa
양호
17 MPa
Good
출력물
모서리
수축률
output
edge
shrinkage rate
4.8%
양호
4.8%
Good
4.0%
양호
4.0%
Good
4.3%
양호
4.3%
Good
6%
미흡
6%
Inadequate
3%
양호
3%
Good
4.3%
양호
4.3%
Good
7%
미흡
7%
Inadequate
프린팅 속도printing speed 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good 미흡Inadequate 미흡Inadequate

표 2로부터, 용융흐름지수가 45g/10min 이상인 ABS(A) 100중량부에 대하여 PMMA 10~30중량부를 포함하는 필라멘트로 출력된 실시예 1~3 시편의 Z 방향 인장강도, 출력물 모서리 수축률 및 프린팅 속도가 모두 양호한 것으로 확인되었다.From Table 2, the Z-direction tensile strength of the specimens of Examples 1 to 3 printed with a filament containing 10 to 30 parts by weight of PMMA with respect to 100 parts by weight of ABS (A) having a melt flow index of 45 g / 10 min or more, the shrinkage rate of the edges of the output and printing All speeds were found to be good.

반면, PMMA를 포함하지 않은 비교예 1은 Z 방향 인장강도 및 프린팅 속도는 양호하였지만, 출력물 모서리 수축률은 미흡하였고, PMMA가 과량 포함된 비교예 2는 출력물 모서리 수축률 및 프린팅 속도는 양호하지만 Z 방향 인장강도는 미흡한 것으로 확인되었다.On the other hand, Comparative Example 1 without PMMA had good tensile strength and printing speed in the Z direction, but the output edge shrinkage was insufficient, and Comparative Example 2, which contained an excessive amount of PMMA, had good output edge shrinkage and printing speed, but Z-direction tensile Strength was found to be insufficient.

또한, 용융흐름지수가 35g/10min 이하인 ABS(A')를 사용하고, PMMA 25중량부를 포함하는 필라멘트로 출력된 비교예 3은 Z 방향 인장강도 및 출력물 모서리 수축률은 양호하지만 프린팅 속도가 미흡한 것으로 확인되었다. In addition, Comparative Example 3 printed with a filament containing 25 parts by weight of PMMA using ABS (A′) having a melt flow index of 35 g/10 min or less has good tensile strength in the Z direction and shrinkage rate of the edges of the output, but the printing speed is found to be insufficient. It became.

끝으로, 용융흐름지수가 35g/10min 이하인 ABS(A')만 사용하고, PMMA를 포함하지 않은 비교예 4는 Z 방향 인장강도는 양호하지만 출력물 모서리 수축률 및 프린팅 속도는 미흡한 것으로 확인 되었다.Finally, Comparative Example 4 using only ABS (A') having a melt flow index of 35 g / 10 min or less and not including PMMA had good tensile strength in the Z direction, but it was confirmed that the output corner shrinkage and printing speed were insufficient.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described specific parts of the present invention in detail above, it will be clear to those skilled in the art that these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby. will be. Accordingly, the substantial scope of the invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (9)

아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함하며,
상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)는 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR) 라텍스의 공존하에 스티렌과 아크릴로니트릴을 그래프트 공중합해서 얻어지는 그래프트형 또는 그래프트-블렌드형이고,
상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)는 용융흐름지수(MFR)가 ASTM D 1238 규격으로 37g/10min 내지 50g/10min인, 3D 프린팅용 조성물.
Includes acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and polymethylmethacrylate (PMMA),
The acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is a graft type or a graft-blend type obtained by graft copolymerization of styrene and acrylonitrile in the presence of styrene-butadiene rubber (SBR) latex,
The acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) has a melt flow rate (MFR) of 37g/10min to 50g/10min according to ASTM D 1238, a composition for 3D printing.
제1항에 있어서, 상기 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 100중량부에 대하여 10 내지 30중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 조성물.
The composition for 3D printing according to claim 1, wherein the polymethyl methacrylate (PMMA) is contained in an amount of 10 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS).
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)는 그래프트-블렌드형이며, 고무함량이 10~50중량%인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 조성물.
The composition for 3D printing according to claim 1, wherein the acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is a graft-blended type and has a rubber content of 10 to 50% by weight.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 메틸메타크릴레이트를 단량체로 하여 자유 라디칼중합에 의해 제조된 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 조성물.
The composition for 3D printing according to claim 1, wherein the polymethyl methacrylate (PMMA) is a thermoplastic resin prepared by free radical polymerization using methyl methacrylate as a monomer.
제1항, 제2항, 제4항, 및 제6항 중 어느 한 항의 3D 프린팅용 조성물을 압출시켜 제조한 3D 프린터용 필라멘트.
A filament for a 3D printer prepared by extruding the composition for 3D printing of any one of claims 1, 2, 4, and 6.
제7항에 있어서, 상기 3D 프린터용 필라멘트는 직경이 0.8~4.0㎜인 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트.
The filament for a 3D printer according to claim 7, wherein the filament for a 3D printer has a diameter of 0.8 to 4.0 mm.
제7항에 있어서, 상기 3D 프린터용 필라멘트는 조형물(가로 60㎜, 세로 60㎜, 높이 20㎜)로 출력될 경우 각 모서리 수축률의 평균이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트.
The filament for a 3D printer according to claim 7, wherein the filament for a 3D printer has an average shrinkage rate of 5% or less when output as a sculpture (60 mm in width, 60 mm in length, and 20 mm in height).
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