KR102538792B1 - 부품의 공반응성 3차원 인쇄 - Google Patents

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피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드
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Abstract

공반응성 조성물을 이용하는 부품의 공반응성 3차원 인쇄가 개시되어 있다. 공반응성 적층 제조는 광범위한 특성을 가진 부품을 제조하는데 사용될 수 있다.

Description

부품의 공반응성 3차원 인쇄
본 출원은 2019년 2월 11일자로 출원된 미국 가출원 제62/803,670호의 35 U.S.C. § 119(e) 하의 유익을 주장하며, 이는 전문이 참조에 의해 원용된다.
본 기술분야는 공반응성 조성물(coreactive composition)을 이용한 부품의 공반응성 3차원 인쇄에 관한 것이다. 공반응성 3차원 인쇄는 광범위한 특성을 갖는 부품을 제조하는데 사용될 수 있다.
중합체성 물품의 3차원 인쇄는 전형적으로 열가소성 수지를 이용하여 수행된다. 열가소성 필라멘트는 가열 요소에 공급되고, 열가소성 수지는 그의 유리전이온도보다 높게 가열되고, 물품은 용융 열가소성 수지의 연속적인 층을 침착(depositing)시킴으로써 제조된다. 고점도의 열가소성 수지 및 상승된 온도로 열가소성 수지를 가열할 필요성은 중합체 매트릭스에 혼입될 수 있는 재료의 양과 유형을 제한할 수 있다. 또한, 유리전이온도보다 낮게 냉각시키기 전에, 열가소성 필라멘트를 가열하고 용융된 열가소성 필라멘트를 침착시키는 것과 연관된 열 수송은 열가소성 물품이 3차원 인쇄 방법을 이용하여 제조될 수 있는 속도를 제한할 수 있다. 열 수송 제약은, 또한, 열가소성 수지를 열화시키는 일 없이 두꺼운 열가소성 재료를 이의 유리전이온도보다 높게 가열하는데 걸릴 수 있는 시간 때문에 대형 부품, 예컨대, 운송수단 부품이 3차원 인쇄 방법을 이용하여 제작될 수 있는 속도를 제한할 수 있다.
본 발명에 따르면, 공반응성 3차원 인쇄를 이용하여 부품을 제조하는 방법은, 제1 성분과 제2 성분을 배합하고 혼합하여 공반응성 조성물을 형성하는 단계로서, 공반응성 조성물은 제1 반응성 화합물 및 제2 반응성 화합물을 포함하고; 제1 반응성 화합물은 제2 반응성 화합물과 반응성인, 상기 공반응성 조성물을 형성하는 단계; 공반응성 조성물을 이용하여 3차원 인쇄를 이용하여 연속층으로 침착시켜 부품을 제조하는 단계; 및 공반응성 조성물을 침착시키는 동안, 독립적으로 제1 성분의 구성요소들 및/또는 제2 성분의 구성요소들을 변화시키고/시키거나 제1 성분과 제2 성분의 부피 혼합비를 변화시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 공반응성 3차원 인쇄용 장치는, 압출 노즐; 압출 노즐에 결합된 믹서; 믹서에 커플링된 제1의 1차 펌프 및 믹서에 커플링된 제2의 1차 펌프; 제1의 1차 펌프에 커플링된 제1의 1차 저장소 및 제2의 1차 펌프에 커플링된 제2의 1차 저장소; 및 제1의 1차 펌프 및 제2의 1차 펌프에 상호결합된 제어기로서, 제1의 1차 펌프에 의해 펌핑되는 제1 성분과 제2의 1차 펌프에 의해 펌핑되는 제2 성분의 부피 혼합비를 변화시키도록 구성되는, 상기 제어기를 포함한다.
본 명세서에 기재된 도면은 단지 예시 목적을 위한 것이다. 도면은 본 개시내용의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
도 1은 공반응성 3차원 인쇄에서 사용하기 위한 다성분 압출기의 예의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 개시내용에 의해 제공되는 방법을 이용하여 제조된 3개의 상이한 연속적으로 인쇄된 재료를 포함하는 3-차원 인쇄 부품을 도시한다.
도 3의 A는, 부품이 하나의 방향으로 가요성이고 직각 방향으로 강성인 공반응성 3차원 인쇄를 이용하여 제작된 격자 구조의 단면도를 나타내는 사진이다
도 3의 B는 도 3의 A에 도시한 격자 구조의 평면도를 나타내는 사진이다.
하기의 상세한 설명을 위하여, 본 개시내용에 의해 제공된 실시형태는, 반대로 명백하게 특정하는 경우를 제외하고, 각종 대안적인 변형 및 단계 수순을 가정할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 임의의 작동예에서 또는 달리 나타낸 경우 이외에, 예를 들어, 명세서 및 청구범위에 사용된 성분의 양을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 나타내지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치 파라미터는 본 발명에 의해 얻어질 목적하는 특성에 따라서 달라질 수 있는 근사치이다. 최소한, 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효숫자의 수를 감안하여 그리고 통상의 반올림 수법을 적용함으로써 해석되어야 한다.
본 발명의 최광의의 범위를 제시하는 수치 범위 및 파라미터는 근사치임에도 불구하고, 구체적인 예에 제시된 수치는 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나 임의의 수치는 본질적으로 각각의 시험 측정에서 발견되는 표준 편차로 인해 필연적으로 소정의 오류를 포함한다.
또한, 본 명세서에 인용된 임의의 수치 범위는 그 안에 포괄된 모든 하위 범위를 포함하도록 의도되는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 인용된 최소값 1과 인용된 최대값 10 사이의(이들을 포함하여), 즉, 1 이상의 최소값과 10 이하의 최대값을 갖는 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된다.
이제 본 발명의 소정의 화합물, 조성물 및 방법을 참조한다. 개시된 화합물, 조성물 및 방법은 청구범위의 제한인 것으로 의도되지 않는다. 이와 대조적으로, 청구범위는 모든 대안, 변형 및 등가물을 커버하도록 의도된다.
"성분"(component)은, 성분의 구성요소들이 또 다른 성분과 배합되고 혼합되어 공반응성 조성물을 형성할 때까지는 공반응성이 아닌 조성물을 지칭한다.
"공반응성 3차원 인쇄"는 열경화성 조성물이 연속적인 층의 노즐을 통해 압출되어 부품을 형성하는 본 명세서에 개시된 바와 같은 방법을 지칭한다.
"공반응성 조성물"은 서로 반응 가능한 적어도 2종의 반응성 화합물을 포함하는 조성물을 지칭한다. 반응성 화합물은 촉매의 부재하에, 촉매의 존재 하에 또는 활성화 경화 개시제의 존재 하에 반응할 수 있다. 공반응성 조성물은 50℃ 미만의 온도에서 반응성일 수 있다. 공반응성 조성물은 열경화성 조성물일 수 있고, 경화되면 열경화성 수지를 형성한다.
"촉매"는 반응에서 전체 표준 깁스 에너지 변화를 변경시키는 일 없이 반응 속도를 증가시키는 물질을 지칭한다.
"경화 개시제"는 활성화 후에 중합 반응을 개시하는 화합물을 지칭한다. 경화 개시제는, 예를 들어, 화학 방사선, 열 또는 전단력에 노출 시 활성화될 수 있다.
"반응성 화합물"은 다른 화합물과 반응성인 화합물을 지칭한다. 반응성 화합물은 다른 화합물의 작용기와 반응성인 하나 이상의 작용기를 포함할 수 있다.
"구성요소"(constituent)는 유기 화합물 또는 무기 화합물을 지칭한다. 조성물 및 성분은 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 구성요소의 예는 본 명세서에 개시된 바와 같은 예비중합체, 단량체, 다작용화제 및 첨가제를 포함한다.
"전구체 조성물"은 하나 이상의 추가의 전구체 조성물과 배합되어 성분을 형성할 수 있는 조성물을 지칭한다.
"부피 혼합비"는 2종 이상의 성분의 부피비를 지칭한다.
"연속적으로 변화하는"은 중단 없이 변화하는 것을 지칭한다.
"불연속적으로 변화하는"은 별개의 단계에서 변화하는 것을 지칭한다.
"열경화성 수지"는 경화된 열경화성 중합체 조성물을 지칭한다.
"열경화성 조성물"은 경화에 의해 불용해성, 불용성 중합체 네트워크로 비가역적으로 변화하는 공반응성 화합물을 포함하는 조성물을 지칭한다. 경화는 예비중합체 및 경화제를 보다 높은 분자량의 중합체로, 이어서 중합체 네트워크로 전환시키는 화학적 과정이다. 경화는, 중합체 네트워크 간에 광범위한 가교결합을 생성하는 화학적 반응을 초래한다. 중합체 네트워크는 본질적으로 각각의 구성요소 단위가 서로의 구성요소 단위에 그리고 구조를 통해 많은 경로에 의해 거시적인 상 경계에 연결되는 고도로 분기된 구조이고, 이러한 경로의 수는 개재하는 구성요소 단위의 평균수로 증가되고; 그 경로는 구조와 공존하는 평균이어야 한다.
"예비중합체 골격"은 예비중합체의 반응성 작용기들 사이의 세그먼트를 지칭한다. 예비중합체 골격은 전형적으로 반복하는 하위단위를 포함한다. 예를 들어, 구조 HS-(R)n-SH를 가진 폴리티올의 골격은 -(R)n-이다.
"적합한 활성화 경화 개시제"는 사용 맥락 이내에서 제1 반응성 화합물과 제2 반응성 화합물 간의 경화 반응을 개시시킬 수 있는 활성화 경화 개시제를 지칭한다. 예로서, 적합한 촉매의 부재하에, 티올-작용성 예비중합체는 활성화 자유 라디칼 생성기의 존재하에 알켄일-작용성 단량체와 공반응성이다.
"적합한 촉매"는 사용 맥락 이내에서 제1 반응성 화합물과 제2 반응성 화합물 간의 반응을 촉매할 수 있는 화합물을 지칭한다. 예를 들어, 티올-작용성 예비중합체 및 알켄일-작용성 단량체는 아민 촉매의 존재하에 공반응성이다.
중합체 복합체의 전기 특성은 ASTM D257-14, ASTM D4496-04, ASTM D991-89(2005) 또는 IEC 60093와 같은 적합한 시험 방법을 이용하여 결정될 수 있다.
공반응성 3차원 인쇄는 광범위한 특성을 갖는 부품을 제조하는데 사용될 수 있다. 공반응성 3차원 인쇄는 반응속도를 조절하는 상이한 경화 화학의 사용을 용이하게 하고, 광범위한 중합체성 재료의 사용을 용이하게 할 수 있다. 공반응성 3차원 인쇄는 침착 동안 공반응성 조성물 및/또는 층들의 치수를 연속적으로 변화시키도록 적응될 수 있다. 공반응성 3차원 인쇄의 다양성은 작은 및 큰 부피 제조에서 소형 부품 및 대형 부품 둘 다를 신속하고도 비용 효율적으로 제조하도록 적응될 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 3차원 인쇄를 이용하는 부품을 제조하는 방법은 제1 성분과 제2 성분을 배합하고 혼합하여 공반응성 조성물을 형성하는 단계로서, 제1 성분은 제1 화합물을 포함하고 제2 성분은 제2 화합물을 포함하고, 제1 반응성 화합물은 50℃ 미만의 온도에서 제2 반응성 화합물과 반응성이거나; 또는 제1 성분은 제1 반응성 화합물 및 제2 반응성 화합물을 포함하고, 제1 반응성 화합물은 촉매 및/또는 경화 개시제의 존재 하에 제2 반응성 화합물과 반응성이고, 촉매 및/또는 경화 개시제는 제1 반응성 화합물과 제2 반응성 화합물 간의 반응을 촉매 가능하고/하거나 개시 가능하고, 제2 성분은 촉매 및/또는 경화 개시제를 포함하는, 상기 공반응성 조성물을 형성하는 단계; 및 3차원 인쇄를 이용하여 공반응성 조성물을 연속적인 층으로 침착시켜 부품을 제조하는 단계를 포함한다.
본 개시내용에 의해 제공되는 공반응성 조성물과 함께 사용하기 위한 3차원 인쇄 장치의 예의 개략도는 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 도시된 장치는 혼합 노즐(101)을 포함한다. 제1의 1차 저장소(103) 내의 제1 성분(102)은 1차 펌프(104)를 이용하여 혼합 노즐(101)에 펌핑된다. 제2의 1차 저장소(106) 내의 제2 성분(105)은 1차 펌프(107)를 이용하여 혼합 노즐(101)에 펌핑된다. 제1 성분(102)과 제2 성분(105)은 믹서(101)에서 배합되고 혼합되어 공반응성 조성물(108)을 제공한다. 공반응성 조성물(108)은 1차 펌프(104/107)에 의해 제공된 압력 하에 노즐(109)을 통해 압출되어 압출물(110)을 형성한다. 압출물(110) 형태의 공반응성 조성물(108)이 경화되기 시작함에 따라서, 연속적인 층으로 침착되어 부품을 제작할 수 있다.
1차 펌프(104/107)는 제1 성분과 제2 성분의 목적으로 하는 부피 혼합비를 제공하도록 제어기(도시 생략)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 부피 혼합비는 부품의 제조 동안 일정할 수 있다. 부피 혼합비는 부품이 제조되는 시간 기간 동안 연속적으로 변화될 수 있고/있거나 부품이 제조되고 있는 동안 불연속적으로 변화될 수 있다. 제1 성분과 제2 성분의 혼합미를 변화시킴으로써, 상이한 공반응성 조성물이 제조되고 침착될 수 있고, 그 결과 3차원 인쇄된 부품의 상이한 부품에서 상이한 특성을 가진 경화된 부품이 얻어진다.
도시되어 있지 않지만, 하나 이상의 추가의 성분은 제1 및 제2 성분에 부가하여 또는 제1 및/또는 제2 성분 대신에 믹서에 도입될 수 있다. 하나 이상의 추가의 성분은 하나 이상의 추가의 성분을 독립적으로 함유하는 각각의 1차 저장소에 커플링된 각각의 1차 펌프를 이용하여 믹서에 도입될 수 있다.
제1 성분(102) 및 제2 성분(105)과 같은 성분은 부품의 제조 동안 일관된 조성물을 가질 수 있다. 대안적으로, 성분의 조성은 부품의 제조 동안 변화될 수 있다. 예를 들어, 조성물의 하나 이상의 구성요소의 양 및/또는 유형은 부품이 제조되고 있는 동안 변화될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이것은 2개 이상의 2차 저장소를 각각의 독립적으로-제어된 2차 펌프를 통해 각각의 1차 저장소(103/106)에 커플링함으로써 달성될 수 있고, 여기서 2차 저장소의 각각은 별개의 전구체 조성물을 함유한다. 도 1을 참조하면, 2차 저장소(111)는 각각의 2차 펌프를 통해 1차 저장소(103)에 커플링되고 2차 저장소(111)의 각각은 별개의 전구체 조성물(112/113/114)을 함유할 수 있다. 유사하게, 2차 저장소(116)는 각각의 독립적으로-제어된 2차 펌프(117)를 통해 1차 저장소(106)에 커플링되고 2차 저장소의 각각은 별개의 전구체 조성물(118/119/120)을 함유할 수 있다. 전구체 조성물의 부피 혼합비는 1차 저장소에서 제1 및/또는 제2 성분의 조성을 변화시키도록 연속적으로 및/또는 불연속적으로 조절될 수 있다.
각각의 1차 펌프 및 2차 펌프는 독립적으로 제어될 수 있고, 적합한 연관된 계량 장치를 포함할 수 있다.
퍼지(121/122)는 각각의 1차 저장소(103 및 106)에 커플링될 수 있고 인쇄 과정 동안 임의의 시간에 시스템을 세정할 수 있다.
나선형 믹서와 같은 전단-박화 디바이스는 믹서와 노즐 팁 사이의 혼합 노즐에 편입될 수 있다. 전단-박화 디바이스는 압출 전에 공반응성 조성물에서 전단-박화 재료의 점도를 저감시키는데 사용될 수 있다.
다성분 압출을 위한 이러한 설계는 다수-재료 부품의 심리스(seamless) 3차원 인쇄를 용이하게 할 수 있다. 이 설계는 다수의 압출 노즐의 사용을 회피한다. 공반응성 조성물의 구성요소의 양 및 속성을 연속적으로 또는 불연속적으로 변화시킴으로써, 인쇄된 부품은 상이한 기계적 특성 및 미적 특성을 나타내는 업그레이드된 및/또는 별개의 영역을 포함할 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 공반응성 3차원 인쇄 방법을 이용하여 제조된 부품 및 장치의 예시는 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 3가지 상이한 재료를 포함하는 3개의 별도의 영역(201/202/203)을 갖는 부품을 도시한다. 부품은 부품의 상이한 부분을 인쇄하기 위하여 공반응성 조성물을 연속적으로 인쇄하고 변화시킴으로써 제조될 수 있다. 이 예에서, 제1 재료는 발포 재료(201)를 포함할 수 있고, 제2 재료는 가요성 재료(202)일 수 있고, 제3 재료는 강성 재료(203)일 수 있고, 여기서 재료는 부품의 상이한 부분을 제조하는데 사용된다. 부품은 압출 노즐을 리프팅하는 일 없이 그리고 공반응성 조성물을 변화시키는 일 없이 제조될 수 있다. 공반응성 조성물의 구성요소는, 부품의 상이한 부분이 제조되고 있는 동안, 제1 성분과 제2 성분의 부피 혼합비를 조절함으로써, 및/또는 제3 성분을 제1 및 제2 성분에 혼입시킴으로써, 또는 상이한 공반응성 조성물로 변화시킴으로써 변화될 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 방법은 부품의 상이한 영역에서 상이한 특성을 갖는 부품을 제조하기 위하여 하나 이상의 노즐을 통해 다양한 공반응성 조성물을 압출시킴으로써 다수-재료 부품의 3차원 인쇄를 포함한다.
공반응성 조성물은 제1 반응성 화합물 및 제2 반응성 화합물을 포함할 수 있고, 여기서 제1 반응성 화합물은, 예를 들어, 50℃ 미만, 40℃ 미만, 30℃ 미만, 25℃ 미만, 20℃ 미만, 또는 15℃ 미만의 온도에서 제2 반응성 화합물과 반응성이다.
공반응성 조성물은 실온에서 공반응하고 경화되는 공반응성 화합물을 포함할 수 있고, 여기서 실온은 20℃ 내지 25℃, 20℃ 내지 22℃, 또는 약 20℃의 온도를 지칭한다.
제1 및 제2 화합물은 촉매 또는 경화 개시제의 부재하에 반응성일 수 있다.
제1 및 제2 화합물은 제1 및 제2 화합물의 반응을 촉매할 수 있는 촉매의 존재하에 반응성일 수 있다.
제1 및 제2 화합물은 경화 개시제의 활성화시에 반응성일 수 있다. 예를 들어, 공반응성 조성물은 자유 라디칼 광중합 기전에 의해 반응할 수 있는 공반응성 화합물을 포함할 수 있고, 공반응성 조성물은 광개시제가 화학 방사선에 노출 시 활성화될 때 경화될 수 있다.
공반응성 조성물은 열경화성 조성물이고, 경화된 경우 열경화성 수지를 형성한다.
공반응성 조성물에는 실질적으로 용매가 없다. 예를 들어, 공반응성 조성물은 5 중량% 미만의 용매, 2 중량% 미만, 1 중량% 미만, 또는 0.1 중량% 미만의 용매를 포함할 수 있고, 여기서 중량%는 공반응성 조성물의 총중량을 기준으로 한다.
공반응성 조성물은 반응성 예비중합체, 반응성 단량체 및 첨가제를 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 적합한 작용기를 갖는 예비중합체 또는 예비중합체의 조합물을 포함할 수 있다. 작용기는 다른 예비중합체의 작용기와 및/또는 단량체의 작용기와 반응성일 수 있다.
공반응성 조성물은 예비중합체 또는 예비중합체의 조합물을 포함할 수 있다. 예비중합체는 경화된 조성물의 특성, 예를 들어, 경화된 중합체의 인장 강도, 신율 %, 충격 강도, 내열성, 가수분해 안정성 및 내약품성을 결정할 수 있다.
예비중합체는, 예를 들어, 10,000 Da 미만, 8,000 Da 미만, 6,000 Da 미만, 4,000 Da 미만, 또는 2,000 Da 미만의 수평균 분자량을 가질 수 있다. 예비중합체는, 예를 들어, 2,000 Da 초과, 4,000 Da 초과, 6,000 Da 초과, 또는 8,000 Da 초과의 수평균 분자량을 가질 수 있다. 예비중합체는, 예를 들어, 2,000 Da 내지 10,000 Da, 3,000 Da 내지 9,000 Da, 4,000 Da 내지 8,000 Da, 또는 5,000 Da 내지 7,000 Da의 수평균 분자량을 가질 수 있다.
예비중합체는 25℃에서 액체일 수 있고, 예를 들어, -20℃ 미만, -30℃ 미만, 또는 -40℃ 미만의 유리전이온도 Tg를 가질 수 있고, 여기서 유리전이온도 Tg가 1㎐의 주파수, 20 마이크론의 진폭, 및 -80℃ 내지 25℃의 온도 경사(temperature ramp)를 갖는 TA Instruments Q800 장치를 이용하는 동적 질량 분석(Dynamic Mass Analysis: DMA)에 의해 결정되고, Tg는 tan δ 곡선의 피크로서 식별된다.
예비중합체는, 예를 들어, 300 rpm의 속도 및 25℃의 온도에서, 6번 스핀들을 구비한 Brookfield CAP 2000 점도계를 이용하여 측정된, 20 푸아즈 내지 500 푸아즈(2 Pa-sec 내지 50 Pa-sec), 20 푸아즈 내지 200 푸아즈(2 Pa-sec 내지 20 Pa-sec) 또는 40 푸아즈 내지 120 푸아즈(4 Pa-sec 내지 12 Pa-sec)의 범위 내의 점돌르 나타낼 수 있다.
예비중합체는, 예를 들어, 12 미만, 10 미만, 8 미만, 6 미만, 또는 4 미만의 작용성을 가질 수 있다. 제1 화합물 및 제2 화합물의 각각은, 예를 들어, 2 내지 12, 2 내지 8, 2 내지 6, 2 내지 4, 또는 2 내지 3의 각각의 반응성 작용성을 포함할 수 있다. 제1 화합물 및 제2 화합물의 각각은, 독립적으로, 예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12의 작용성을 가질 수 있다.
예비중합체는 임의의 적합한 골격을 포함할 수 있다. 예비중합체 골격은, 예를 들어, 운송수단 부품의 최종 사용 요건에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 예비중합체 골격은 인장 강도, 신율 %, 내열성, 내약품성, 저온 가요성, 경도, 및 전술한 것들의 임의의 조합의 고려 사항에 기초하여 선택될 수 있다. 특정 예비중합체에 사용하기 위한 예비중합체의 선택은 또한 비용에 대한 고려사항에 기초할 수 있다.
예비중합체는 공중합체, 예컨대, 교대 공중합체, 랜덤 공중합체 및/또는 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 예비중합체는 예비중합체 골격에 목적하는 특성, 예컨대, 가요성을 부여하는 세그먼트를 포함할 수 있다.
예비중합체는 예비중합체 골격 내에 상이한 화학적 구조 및 특성을 갖는 세그먼트를 포함할 수 있다. 세그먼트는 랜덤하게, 규칙적인 분포로, 또는 블록으로 분포될 수 있다. 세그먼트는 예비중합체 골격에 소정의 특성을 부여하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 세그먼트는 중합체 골격에 티오에터 연결부와 같은 가요성 연결부를 포함할 수 있다. 펜던트기를 가진 세그먼트는 예비중합체 골격의 대칭성을 파괴하기 위하여 예비중합체 골격에 혼입될 수 있다. 세그먼트는 황-함유 예비중합체를 제조하는데 사용되는 반응물을 통해 도입될 수 있고/있거나 저분자량 황-함유 예비중합체는 세그먼트를 함유하는 화합물과 반응할 수 있다.
예비중합체는 필요한 경우 특정 경화 화학을 위하여 적합한 작용기로 종결될 수 있는 예비중합체 골격을 포함한다.
예비중합체는 필요에 따라 목적하는 경화 특성을 위하여 임의의 적합한 골격을 가질 수 있다.
예를 들어, 예비중합체 골격은 폴리티오에터, 폴리설파이드, 폴리폼알(polyformal), 폴리아이소사이아네이트, 폴리유레아, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리스타이렌, 아크릴로나이트릴-부타다이엔-스타이렌, 폴리카보네이트, 스타이렌 아크릴로나이트릴, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리염화비닐, 폴리부타다이엔, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리(p-페닐렌옥사이드), 폴리설폰, 폴리에터설폰, 폴리에틸렌이민, 폴리페닐설폰, 아크릴로나이트릴 스타이렌 아크릴레이트, 폴리에틸렌, 신디오택틱 또는 아이소택틱 폴리프로필렌, 폴리락트산, 폴리아마이드, 에틸렌-비닐 아세테이트 동종중합체 또는 공중합체, 폴리우레탄, 에틸렌의 공중합체, 프로필렌의 공중합체, 충격 프로필렌의 공중합체, 폴리에터에터케톤, 폴리옥시메틸렌, 신디오택틱 폴리스타이렌(SPS), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 중합체(LCP), 부텐의 동종중합체 및 공중합체, 헥센의 동종중합체 및 공중합체; 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다.
다른 적합한 예비중합체 골격의 예는 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 올레핀 공중합체), 스타이렌/부타다이엔 고무(SBR), 스타이렌/에틸렌/부타다이엔/스타이렌 공중합체(SEBS), 부틸 고무, 에틸렌/프로필렌 공중합체(EPR), 에틸렌/프로필렌/다이엔 단량체 공중합체(EPDM), 폴리스타이렌(고충격 폴리스타이렌 포함), 폴리(비닐 아세테이트), 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체(EVA), 폴리(비닐 알코올), 에틸렌/비닐 알코올 공중합체(EVOH), 폴리(비닐 부티랄), 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 다른 아크릴레이트 중합체 및 공중합체(예컨대, 메틸 메타크릴레이트 중합체, 메타크릴레이트 공중합체, 1종 이상의 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 등으로부터 유래된 중합체 포함), 올레핀 및 스타이렌 공중합체, 아크릴로나이트릴/부타다이엔/스타이렌(ABS), 스타이렌/아크릴로나이트릴 중합체(SAN), 스타이렌/말레산 무수물 공중합체, 아이소부틸렌/말레산 무수물 공중합체, 에틸렌/아크릴산 공중합체, 폴리(아크릴로나이트릴), 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드, 폴리에스터, 액정 중합체(LCP), 폴리(락트산), 폴리(페닐렌 옥사이드)(PPO), PPO-폴리아마이드 합금, 폴리설폰(PSU), 폴리에터케톤(PEK), 폴리에터에터케톤(PEEK), 폴리이미드, 폴리옥시메틸렌(POM) 동종중합체 및 공중합체, 폴리에터이미드, 플루오린화 에틸렌 프로필렌 중합체(FEP), 폴리(플루오린화비닐), 폴리(플루오린화비닐리덴), 폴리(염화비닐리덴), 및 폴리(염화비닐), 폴리우레탄(열가소성 및 열경화성), 아라마이드(예컨대, Kevlar® 및 Nomex®), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리실록산(폴리다이메틸렌실록산, 다이메틸실록산/비닐메틸실록산 공중합체, 비닐다이메틸실록산 종결된 폴리(다이메틸실록산)을 포함), 엘라스토머, 에폭시 중합체, 폴리유레아, 알키드, 셀룰로스 중합체(예컨대, 에틸 셀룰로스, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 및 셀룰로스 아세테이트 부티레이트), 폴리에터 및 글리콜, 예컨대, 폴리(에틸렌 옥사이드)(폴리(에틸렌 글리콜로도 알려짐), 폴리(프로필렌 옥사이드)(폴리(프로필렌 글리콜로도 알려짐), 및 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체, 아크릴 라텍스 중합체, 폴리에스터 아크릴레이트 올리고머 및 중합체, 폴리에스터 다이올 다이아크릴레이트 중합체, 및 UV-경화성 수지를 포함한다.
엘라스토머성 골격을 가진 예비중합체가 또한 사용될 수 있다. 엘라스토머성 골격을 가진 적합한 예비중합체의 예는 폴리에터, 폴리부타다이엔, 플루오로엘라스토머, 퍼플루오로엘라스토머, 에틸렌/아크릴 공중합체, 에틸렌 프로필렌 다이엔 삼원중합체, 나이트릴, 폴리티올아민, 폴리실록산, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합물을 포함한다.
엘라스토머성 예비중합체는 임의의 적합한 엘라스토머성 예비중합체를 포함할 수 있다. 적합한 엘라스토머성 골격을 가진 예비중합체의 예는 폴리에터, 폴리부타다이엔, 플루오로엘라스토머, 퍼플루오로엘라스토머, 에틸렌/아크릴 공중합체, 에틸렌 프로필렌 다이엔 삼원중합체, 나이트릴, 폴리티올아민, 폴리실록산, 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무, 아이소프렌, 네오프렌, 폴리설파이드, 폴리티오에터, 실리콘, 스타이렌 부타다이엔, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합물을 포함한다. 엘라스토머성 예비중합체는 폴리실록산, 예를 들어, 폴리메틸하이드로실록산, 폴리다이메틸실록산, 폴리에틸하이드로실록산, 폴리다이에틸실록산, 또는 전술한 것들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다. 엘라스토머성 예비중합체는 실란올기와 같은 아이소사이아네이트기 및 아민과 낮은 반응성을 갖는 말단 작용기를 포함할 수 있다. 엘라스토머성 예비중합체는, 예를 들어, 폴리다이메틸실록산 예비중합체, 예컨대, 실란올-종결 폴리실록산 예비중합체, 예컨대, 실란올-종결된 폴리다이메틸실록산 예비중합체를 포함할 수 있다.
내약품성 골격을 가진 예비중합체의 예는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 다이플루오라이드, 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌, 플루오린화 에틸렌 프로필렌, 퍼플루오로알콕시, 에틸렌 클로로트라이플루오로에틸렌, 폴리클로로트라이플루오로에틸렌, 플루오린화 에틸렌 프로필렌 중합체 폴리아마이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌, 플루오린화 에틸렌-프로필렌, 폴리설폰, 폴리아릴에터 설폰, 폴리에터 설폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에터케톤, 폴리에터에터 케톤, 폴리에터이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴설폰, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아마이드이미드, 액정 중합체, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합물을 포함한다.
내약품성이 요구되는 부품의 경우에, 황-함유 골격을 가진 예비중합체가 사용될 수 있다. 내약품성은 세정용 용매, 연료, 유압작동유(hydraulic fluid), 윤활유, 오일, 및/또는 염 분무에 관한 것일 수 있다. 내약품성은 수분 및 온도와 같은 대기 조건에의 노출 후 및 세정용 용매, 연료, 유압작동유, 윤활유 및/또는 오일과 같은 화학약품에의 노출 후 허용 가능한 물리적 및 기계적 특성을 유지하는 부품의 능력을 지칭한다. 일반적으로, 내약품성 부품은 70℃에서 7일 동안 화학약품에 침지 후, 25% 미만, 20% 미만, 15% 미만, 또는 10% 미만의 팽윤 %를 나타내며, 여기서 팽윤 %는 EN ISO 10563에 따라서 결정된다.
황-함유 골격을 가진 예비중합체의 예는 폴리티오에터, 폴리설파이드, 황-함유 폴리폼알, 모노설파이드, 또는 전술한 것들의 임의의 조합물을 포함한다.
내약품성을 나타내는 예비중합체 골격은 높은 황 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 황-함유 예비중합체 골격은 10 중량% 초과, 12 중량% 초과, 15 중량% 초과, 18 중량% 초과, 20 중량% 초과, 또는 25 중량% 초과의 황 함량을 가질 수 있고, 여기서 중량%는 예비중합체 골격의 총중량을 기준으로 한다. 내약품성 예비중합체 골격은, 예를 들어, 10 중량% 내지 25 중량%, 12 중량% 내지 23 중량%, 13 중량% 내지 20 중량%, 또는 14 중량% 내지 18 중량%의 황 함량을 가질 수 있고, 여기서 중량%는 예비중합체 골격의 총중량을 기준으로 한다.
공반응성 조성물은 반응성 단량체 또는 반응성 단량체의 조합을 포함할 수 있다.
공반응성 단량체는 예비중합체 및/또는 또 다른 단량체와 반응성인 작용기를 포함할 수 있다.
반응성 단량체는, 예를 들어, 1,000 Da 미만, 800 Da 미만, 600 Da 미만, 500 Da 미만, 400 Da 미만, 또는 300 Da 미만의 분자량을 가질 수 있다. 단량체는, 예를 들어, 100 Da 내지 1,000 Da, 100 Da 내지 800 Da, 100 Da 내지 600 Da, 150 Da 내지 550 Da, 또는 200 Da 내지 500 Da의 분자량을 가질 수 있다. 단량체는 100 Da 초과, 200 Da 초과, 300 Da 초과, 400 Da 초과, 500 Da 초과, 600 Da 초과, 또는 800 Da 초과의 분자량을 가질 수 있다.
반응성 단량체는 2 이상, 예를 들어, 2 내지 6, 2 내지 5, 또는 2 내지 4의 반응성 작용성을 갖는다. 반응성 단량체는 2, 3, 4, 5 또는 6의 작용성을 갖는다. 반응성 단량체는, 예를 들어, 2 내지 6, 2 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 3, 2.1 내지 2.8, 또는 2.2 내지 2.6의 평균 반응성 작용성을 갖는다.
반응성 단량체는 임의의 적합한 작용기, 예를 들어, 티올, 알켄일, 알킨일, 에폭시, 아이소사이아네이트, 마이클 억셉터(Michael acceptor), 마이클 도너(Michael donor), 하이드록실, 아민, 실란올, 폴리알콕시실릴, 또는 다른 적합한 반응성 작용기를 포함할 수 있다.
반응성 단량체는, 예를 들어, 폴리티올, 폴리알켄일, 폴리알킨일, 폴리에폭사이드, 다작용성 마이클 억셉터, 다작용성 마이클 도너, 폴리아이소사이아네이트, 폴리올, 폴리아민, 다작용성 실란올, 다작용성 폴리알콕시실릴, 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
반응성 단량체는 다작용화제 또는 다작용화제의 조합물을 포함할 수 있다.
다작용화제는 경화된 중합체 매트릭스의 가교결합 밀도를 증가시키기 위하여 조성물에 포함될 수 있는 3 이상의 작용기의 작용성을 가질 수 있다. 다작용화제는 반응성 예비중합체 및/또는 반응성 단량체와 반응성인 작용기를 포함할 수 있다.
다작용화제는, 예를 들어, 3 내지 6, 예컨대, 3 내지 5, 또는 3 내지 4의 평균 작용성을 포함할. 다작용화제는 3, 4, 5, 6, 또는 전술한 것들의 임의의 조합의 작용성을 가질 수 있다.
다작용화제는, 예를 들어, 폴리티올, 폴리알켄일, 폴리알킨일, 폴리에폭사이드, 다작용성 마이클 억셉터, 다작용성 마이클 도너, 폴리아이소사이아네이트, 폴리올, 폴리아민, 다작용성 실란올, 다작용성 폴리알콕시실릴, 또는 전술한 것들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다.
반응성 화합물, 예컨대, 반응성 예비중합체 및 반응성 단량체는 1개 이상의 반응성 작용기, 예컨대, 2개 이상의 반응성 작용기를 포함할 수 있다.
공반응성 조성물에서, 제1 공반응성 화합물은 1개 이상의 제1 작용기를 포함할 수 있고, 제2 공반응성 화합물은 1개 이상의 제2 작용기를 포함할 수 있고, 여기서 1개 이상의 제1 작용기의 각각은 1개 이상의 제2 작용기의 각각과 반응성이다. 1개 이상의 제1 작용기의 각각은 동일할 수 있거나, 또는 제1 작용기의 적어도 일부는 다른 제1 작용기와는 상이할 수 있다. 1개 이상의 제2 작용기의 각각은 동일할 수 있거나 제2 작용기의 적어도 일부는 다른 제2 작용기와 상이할 수 있다.
공반응성 조성물은 적어도 하나의 제3 공반응성 화합물을 포함할 수 있고, 여기서 적어도 하나의 제3 공반응성 화합물은 1개 이상의 제3 작용기, 예컨대, 2개 이상의 제3 작용기를 포함할 수 있다. 1개 이상의 제3 작용기의 각각은 동일할 수 있거나 제3 작용기의 적어도 일부는 다른 제3 작용기와는 상이할 수 있다. 1개 이상의 제3 작용기의 각각은 1개 이상의 제1 작용기의 각각과 반응성일 수 있고, 1개 이상의 제3 작용기의 각각은 1개 이상의 제2 작용기의 각각과 반응성일 수 있고, 1개 이상의 제3 작용기의 각각은 1개 이상의 제1 작용기의 각각 및 1개 이상의 제2 작용기의 각각과 반응성일 수 있거나, 또는 1개 이상의 제3 작용기 중 적어도 1개는 1개 이상의 제1 작용기 중 적어도 1개와 반응성이고 1개 이상의 제3 작용기 중 적어도 1개는 1개 이상의 제2 작용기 중 적어도 1개와 반응성이다.
예를 들어, 제1 작용기는 티올기일 수 있고, 제2 작용기는 티올기, 알켄일기, 알킨일기, 에폭시기, 마이클 억셉터기, 아이소사이아네이트기, 또는 전술한 것들의 임의의 조합일 수 있다. 이들 경화 화학은 긴 가사 시간(pot life) 또는 유용한 작업 시간과 신속한 경화 속도 간의 균형을 제공하도록 적응될 수 있다.
공반응성 조성물을 적용하는 자동화 방법은 다른 경화 화학, 예컨대, 신속 경화 화학과의 사용을 용이하게 할 수 있다.
신속 경화 화학은, 공반응성 화합물이 5분 미만, 4분 미만, 3분 미만, 2분 미만, 1분 미만, 45초 미만, 30초 미만, 15초 미만, 또는 5초 미만의 겔 타임을 갖는 화학을 지칭한다. 공반응성 화합물은, 예를 들어, 0.1초 내지 5분, 0.2초 내지 3분, 0.5초 내지 2분, 1초 내지 1분, 또는 2초 내지 40초의 겔 타임을 가질 수 있다. 겔 타임은 공반응성 화합물의 혼합 후 공반응성 화합물이 더 이상 손으로 교반 가능하지 않을 때까지의 시간이다.
유용한 신속 경화 화학의 예는 하이드록실/아이소사이아네이트, 아민/아이소사이아네이트, 에폭시/에폭시, 및 마이클 억셉터/마이클 억셉터 반응을 포함한다.
따라서, 제1 작용기는 아이소사이아네이트를 포함할 수 있고, 제2 작용기는 하이드록실기, 아민기, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제1 작용기는 에폭시기를 포함할 수 있고, 제2 작용기는 에폭시기를 포함할 수 있다.
제1 작용기는 마이클 억셉터기를 포함할 수 있고, 제2 작용기는 마이클 억셉터기를 포함할 수 있다.
제1 작용기는 포화 작용기를 포함할 수 있고, 제2 작용기는 불포화기일 수 있다. 제1 작용기 및 제2 작용기의 각각은 포화 작용기를 포함할 수 있다. 제1 작용기 및 제2 작용기의 각각은 불포화 작용기를 포함할 수 있다. 포화 작용기는 반응성 이중 결합을 갖지 않는 작용기를 지칭한다. 포화 작용기의 예는 티올, 하이드록실, 1차 아민, 2차 아민 및 에폭시기를 포함한다. 불포화 작용기는 반응성 이중 결합을 가진 기를 지칭한다. 불포화 작용기의 예는 알켄일기, 마이클 억셉터기, 아이소사이아네이트기, 비환식 카보네이트기, 아세토아세테이트기, 카복실산기, 비닐 에터기, (메트)아크릴레이트기 및 말로네이트기를 포함한다.
제1 작용기는 카복실산기일 수 있고, 제2 작용기는 에폭시기일 수 있다.
제1 작용기는 마이클 억셉터기, 예컨대, (메트)아크릴레이트기, 말레익기, 또는 퓨마릭기일 수 있고, 제2 작용기는 1차 아민기 또는 2차 아민기일 수 있다.
제1 작용기는 아이소사이아네이트기일 수 있고, 제2 작용기는 1차 아민기, 2차 아민기, 하이드록실기 또는 티올기일 수 있다.
제1 작용기는 환식 카보네이트기, 아세토아세테이트기 또는 에폭시기일 수 있고; 제2 작용기는 1차 아민기 또는 2차 아민기일 수 있다.
제1 작용기는 티올기일 수 있고, 제2 작용기는 알켄일기, 비닐 에터기 또는 (메트)아크릴레이트기일 수 있다.
제1 작용기는 마이클 억셉터기, 예컨대, (메트)아크릴레이트기, 사이아노아크릴레이트, 비닐에터, 비닐피리딘 또는 α,β-불포화 카보닐기일 수 있고, 제2 작용기는 말로네이트기, 아세틸아세토네이트, 나이트로알칸, 또는 다른 활성 알켄일기일 수 있다.
제1 작용기는 티올기일 수 있고, 제2 작용기는 알켄일기, 에폭시기, 아이소사이아네이트기, 알킨일기 또는 마이클 억셉터기일 수 있다.
제1 작용기는 마이클 도너기일 수 있고, 제2 작용기는 마이클 억셉터기일 수 있다.
제1 작용기와 제2 작용기는 둘 다 티올기일 수 있다.
제1 작용기와 제2 작용기는 둘 다 알켄일기일 수 있다.
제1 작용기와 제2 작용기는 둘 다 마이클 억셉터기, 예컨대, (메트)아크릴레이트기일 수 있다.
제1 작용기는 아민일 수 있고, 제2 작용기는 에폭시기, 아이소사이아네이트기, 아크릴로나이트릴, 에스터 및 무수물을 비롯한 카복실산, 알데하이드, 또는 케톤으로부터 선택될 수 있다.
적합한 공반응성 작용기는, 예를 들어, 문헌[Noomen, Proceedings of the XIIIth International Conference in Organic Coatings Science and Technology, Athens, 1987, page 251; 및 Tillet et al., Progress in Polymer Science, 36 (2011), 191-217]에 기재되어 있다.
작용기는, 예를 들어, 60℃ 미만, 50℃ 미만, 40℃ 미만, 30℃ 미만, 또는 20℃ 미만의 온도에서 공반응하도록 선택될 수 있다. 작용기는, 예를 들어, 20℃ 초과, 30℃ 초과, 40℃, 또는 50℃ 초과의 온도에서 공반응하도록 선택될 수 있다. 작용기는, 예를 들어, 20℃ 내지 25℃, 20℃ 내지 30℃, 20℃ 내지 40℃, 또는 20℃ 내지 50℃의 온도에서 공반응하도록 선택될 수 있다.
이러한 공반응성 화학물질 중 어느 하나에 대한 경화 속도는 공반응성 조성물에서 적절한 촉매 또는 촉매의 조합을 포함함으로써 변경될 수 있다.
단량체, 올리고머 또는 예비중합체는 적합한 말단 반응성 기를 포함하도록 변형될 수 있다. 예를 들어, 상업적으로 입수 가능한 단량체, 올리고머 또는 예비중합체는 적합한 반응성 작용기를 갖는 공반응성 화합물을 제공하도록 단량체, 올리고머 또는 예비중합체와 반응성인 기와 목적하는 반응성 작용기를 포함하는 화합물과 반응할 수 있다.
공반응성 조성물은 열경화성 조성물이며, 이는 열경화성 수지를 형성하기 위하여 경화될 때, 경화된 열경화성 조성물이 용융 온도 또는 결정화 온도를 나타내지 않는 것을 의미한다. 열가소성 재료는 용융 온도 및 결정화 온도를 나타낼 것이다.
3차원 인쇄 장치의 노즐로부터 압출될 경우, 공반응성 조성물은, 예를 들어, 25㎜-직경 평행판 스핀들, 1㎐의 진동 주파수 및 0.3%의 진폭을 갖고, 그리고 25℃의 유동계 판 온도를 갖는 Anton Paar MCR 302 유동계(rheometer)를 이용하여 측정된, 200 cP 내지 500,000,000 cP, 200 cP 내지 250,000,000 cP, 200 cP 내지 100,000,000 cP, 200 cP 내지 50,000,000 cP, 또는 200 cP 내지 10,000,000 cP의 점도를 가질 수 있다. 공반응성 조성물은, 예를 들어, 25㎜-직경 평행판 스핀들, 1㎐의 진동 주파수 및 0.3%의 진폭을 갖고, 그리고 25℃의 유동계 판 온도를 갖는 Anton Paar MCR 302 유동계를 이용하여 측정된, 200 cP 초과, 1,000 cP 초과, 10,000 cP 초과, 100,000 cP 초과, 1,000,000 cP 초과, 10,000,000 cP 초과, 또는 100,000,000 cP 초과의 압출된 그대로의 점도를 가질 수 있다. 공반응성 조성물은, 예를 들어, 25㎜-직경 평행판 스핀들, 1㎐의 진동 주파수 및 0.3%의 진폭을 갖고, 그리고 25℃의 유동계 판 온도를 갖는 Anton Paar MCR 302 유동계를 이용하여 측정된, 500,000,000 cP 미만, 250,000,000 cP 미만, 100,000,000 cP 미만, 10,000,000 cP 미만, 1,000,000 cP 미만, 100,000 cP 미만, 10,000 cP 미만, 또는 1,000 cP 미만의 압출된 그대로의 점도를 가질 수 있다.
공반응성 조성물은, 예를 들어, 5분 미만, 4분 미만, 3분 미만, 2분 미만, 1분 미만, 45초 미만, 30초 미만, 15초 미만, 또는 5초 미만의 신속 겔 타임을 가질 수 있다. 공반응성 조성물은, 예를 들어, 0.1초 내지 5분, 0.2초 내지 3분, 0.5초 내지 2분, 1초 내지 1분, 또는 2초 내지 40초의 신속 겔 타임을 가질 수 있다. 겔 타임은 공반응성 성분의 혼합 후 공반응성 조성물이 더 이상 손으로 교반 가능하지 않을 때까지의 시간을 지칭한다.
공반응성 조성물은, 예를 들어, 5분 내지 60분, 예컨대, 10분 내지 40분, 또는 20분 내지 30분의 중간 겔 타임을 가질 수 있다.
공반응성 조성물은, 예를 들어, 60분 초과, 2시간 초과, 4시간 초과, 6시간 초과, 또는 12시간 초과의 긴 겔 타임을 가질 수 있다.
공반응성 조성물은, 예를 들어, 2분 미만, 4분 미만, 6분 미만, 8분 미만, 10분 미만, 20분 미만, 또는 30분 미만의 택 프리 타임(tack free time)을 가질 수 있다.
공반응성 조성물은, 예를 들어, 2분 미만, 4분 미만, 6분 미만, 8분 미만, 10분 미만, 20분 미만, 30분 미만, 1시간 미만, 5시간 미만, 또는 10시간 미만의 쇼어 10A의 경도까지의 시간을 가질 수 있다. 공반응성 조성물은, 예를 들어, 2분 초과, 30분 초과, 1시간 초과, 또는 5시간 초과의 쇼어 10A의 경도까지의 시간을 가질 수 있다. 공반응성 조성물은, 예를 들어, 2분 내지 10시간, 5분 내지 5시간, 또는 30분 내지 3시간의 쇼어 10A의 경도까지의 시간을 가질 수 있다.
공반응성 조성물의 특성은 침착된 공반응성 조성물이 침착될 경우 의도된 형상을 유지하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 공반응성 조성물은 고점도 및/또는 느린 경화 속도를 가질 수 있고 의도된 침착된 형상을 유지할 수 있으며, 저점도 공반응성 조성물은 신속 경화 속도 및/또는 신속 겔 타임을 가질 수 있고, 의도된 침착된 형상을 유지할 수 있다.
공반응성 조성물의 특성은 공반응성 조성물을 배합, 혼합 및 압출하는데 사용되는 3차원 인쇄 장치의 기계적 특성과 양립 가능하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 고점도를 갖는 공반응성 조성물의 경우에, 고압 펌프 및 더욱 강인한 믹서 및 노즐이 적절할 것이다.
저온 가요성을 나타내는 부품의 일부분을 형성하기 위한 공반응성 조성물은, 예를 들어, 낮은 유리전이온도를 갖는 예비중합체를 포함할 수 있다.
낮은 팽윤 %를 나타내는 부품의 일부분을 형성하기 위한 공반응성 조성물은, 예를 들어, 높은 가교결합 밀도를 포함할 수 있다.
가수분해 안정성을 나타내는 부품의 일부분을 형성하기 위한 공반응성 조성물은, 예를 들어, 예비중합체, 예컨대, 실리콘, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리티오에터, 폴리설파이드, 폴리폼알, 폴리부타다이엔, 소정의 엘라스토머, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합, 및 높은 가교결합 밀도를 가진 조성물을 포함할 수 있다.
고온 내성을 나타내는 부품의 일부분을 형성하기 위한 공반응성 조성물은, 예를 들어, 예비중합체, 예컨대, 실리콘, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리티오에터, 폴리설파이드, 폴리폼알, 폴리부타다이엔, 소정의 엘라스토머, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합, 및 높은 가교결합 밀도를 가진 조성물을 포함할 수 있다.
높은 인장 강도를 나타내는 부품의 일부분을 형성하기 위한 공반응성 조성물은, 예를 들어, 엘라스토머성 예비중합체, 예컨대, 실리콘 및 폴리부타다이엔, 높은 가교결합 밀도를 가진 조성물, 무기 충전제, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다.
높은 신율 %를 나타내는 부품의 일부분을 형성하기 위한 공반응성 조성물은, 예를 들어, 엘라스토머성 예비중합체, 예컨대, 실리콘 및 폴리부타다이엔, 높은 가교결합 밀도를 가진 조성물, 무기 충전제, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다.
기재 결합 또는 프라이머 코팅에의 결합을 나타내는 부품의 일부분을 형성하기 위한 공반응성 조성물은, 예를 들어, 접착력 촉진제, 예컨대, 유기-작용성 알콕시실란, 페놀성 수지, 쿠킹된(cooked) 페놀성 수지, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합, 티타네이트, 부분 가수분해된 알콕시실란, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
층간 접착력을 나타내는 부품의 일부분을 형성하기 위한 공반응성 조성물은, 예를 들어, 접착력 촉진제, 인접한 층에서 화합물과 반응성이 있는 미반응 작용기, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
신속한 택 프리 타임을 나타내는 공반응성 조성물은, 예를 들어, 신속 경화 화학을 가진 공반응물, 화학 방사선에 의해 경화 가능한 시스템, 촉매, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다.
쇼어 10A의 경도까지의 신속한 시간을 나타내는 공반응성 조성물은, 예를 들어, 신속 경화 화학을 가진 공반응물, 화학 방사선에 의해 경화 가능한 시스템, 촉매, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다.
전기전도도, EMI/RFI 차폐, 및/또는 정적 소모를 나타내는 부품의 일부분을 형성하기 위한 공반응성 조성물은, 예를 들어, 전기전도성 충전제 또는 전기전도성 충전제의 조합물을 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 제1 성분과 제2 성분을 배합하고 혼합함으로써 제조될 수 있다. 공반응성 조성물은 촉매 및/또는 경화 개시제의 부재 하에 또는 존재 하에 제2 화합물과 반응할 수 있는 제1 화합물을 포함할 수 있다.
제1 성분 또는 제2 성분과 같은 성분은 2종의 공반응성 화합물, 1종 이상의 반응성 화합물을 포함할 수 있거나, 또는 반응성 화합물을 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 성분은 적합한 촉매와 배합되지 않는 한 또는 활성화 광개시제와 배합되지 않는 한 반응하지 않는 2종의 공반응성 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 성분은 서로 공반응성이 아니지만 또 다른 성분에서 반응성 화합물과 반응성인 1종 이상의 반응성 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 성분은 어떠한 반응성 성분도 함유하지 않을 수 있지만 대신에 촉매, 경화 개시제 및 첨가제를 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 제1 반응성 화합물을 포함하는 제1 성분과 제2 반응성 화합물을 포함하는 제2 성분을 배합하고 혼합함으로써 제조될 수 있고, 여기서 제1 반응성 화합물은 제2 반응성 화합물과 반응성이다. 제1 및 제2 성분은 독립적으로 적합한 촉매 및/또는 경화 개시제를 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 제1 반응성 화합물과 제2 반응성 화합물 간의 반응은 50℃ 미만, 40℃ 미만, 30℃ 미만, 25℃ 미만, 20℃ 미만, 또는 15℃ 미만의 온도에서 일어날 수 있다. 반응은 촉매 또는 경화 개시제의 존재 하에 일어날 수 있다. 반응은 적합한 촉매 및/또는 적합한 활성화 경화 개시제의 존재 하에 일어날 수 있다. 예를 들어, 제1 성분이나 제2 성분의 어느 것도 합한 촉매 또는 적합한 경화 개시제를 포함하지 않을 수 있거나, 제1 성분 또는 제2 성분 둘 다, 또는 제1 성분 또는 제2 성분 중 하나는 적합한 촉매 또는 적합한 경화 개시제를 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 제1 반응성 화합물을 포함하는 제1 성분과 제2 반응성 화합물을 배합하고 혼합함으로써 제조될 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 반응성 화합물은 촉매 또는 활성화 경화 개시제와 배합되지 않는 한 50℃ 미만의 온도에서 공반응성이 아니고, 제2 성분은 적합한 촉매 또는 적합한 경화 개시제를 포함한다.
제1 성분 및/또는 제2 성분은 적합한 촉매 및/또는 적합한 경화 개시제를 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 촉매 또는 촉매의 조합물을 포함할 수 있다.
촉매 또는 촉매의 조합물은 공반응성 조성물에서 공-반응물의 반응, 예컨대, 제1 화합물과 제2 화합물의 반응을 촉매하도록 선택될 수 있다. 적절한 촉매는 경화 화학에 따라 좌우될 것이다. 예를 들어, 티올/엔 또는 티올/에폭시는 아민 촉매를 포함할 수 있다.
촉매는 잠재적 촉매 또는 잠재적 촉매의 조합물을 포함할 수 있다. 잠재적 촉매는, 예를 들어, 물리적 및/또는 화학적 기전에 의해 방출되거나 활성화될 때까지 거의 또는 전혀 활성을 갖지 않는 촉매를 포함한다. 잠재적 촉매는 구조 내에 포함될 수 있거나 화학적으로 차단될 수 있다. 제어된 방출 촉매는 자외 방사선, 열, 초음파 처리, 또는 수분에의 노출 시 촉매를 방출할 수 있다. 잠재적 촉매는 코어-셸 구조 내에 봉쇄될 수 있거나 결정질 또는 반-결정질 중합체의 매트릭스 내에 포획될 수 있는데, 여기서 촉매는 열 또는 기계적 에너지의 인가 등에 의한 활성화 시에 또는 시간 경과에 따라 봉합재로부터 확산될 수 있다.
잠재적 촉매를 포함하는 공반응성 조성물은 잠재적 공반응성 조성물로서 지칭될 수 있다. 잠재적 촉매는, 잠재적 공반응성 조성물을, 예를 들어, 화학 방사선, 열 에너지, 및/또는 기계적 에너지, 예컨대, 전단력과 같은 에너지에 노출시킴으로써 활성화될 수 있다.
공반응성 조성물은 흑색 경화 촉매 또는 흑색 경화 촉매의 조합물을 포함할 수 있다. 흑색 경화 촉매는 전자기 에너지에 노출되는 일 없이 자유 라디칼을 생성 가능한 촉매를 지칭한다. 흑색 경화 촉매는, 예를 들어, 금속 복합체와 유기 퍼옥사이드의 조합, 트라이알킬보란 복합체, 및 퍼옥사이드-아민 산화환원 개시제를 포함한다. 흑색 경화 촉매는 광중합 개시제와 함께 또는 광중합 개시제와는 독립적으로 사용될 수 있다.
티올/티올 경화 화학에 기초한 공반응성 조성물은 티올/티올 중합 반응을 개시시키기 위하여 경화 활성제 또는 경화 활성제의 조합물을 포함할 수 있다. 경화 활성제는 예를 들어 제1 화합물 및 제2 화합물은 둘 다 티올-종결된 황-함유 예비중합체, 예컨대, 티올-종결된 폴리설파이드 예비중합체를 포함하는 조성물에 사용될 수 있다.
경화 활성제는 다이설파이드 결합을 형성하기 위하여 말단 머캅탄기를 산화 가능한 산화제를 포함할 수 있다. 적합한 산화제의 예는 이산화납, 이산화망간, 이산화칼슘, 과붕산나트륨 일수화물, 과산화칼슘, 과산화아연 및 다이크로메이트를 포함한다.
경화 활성제는 무기 활성제, 예컨대, 금속 산화물, 유기 활성제, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
티올/티올 경화 화학에 기초한 공반응성 조성물은 경화 가속제 또는 경화 가속제의 조합물을 포함할 수 있다. 경화 가속제는 티올-종결된 폴리설파이드 예비중합체의 말단 티올기와 반응 가능한 활성 황 단편을 생성시키기 위하여 황 도너로서 작용할 수 있다. 적합한 경화 가속제의 예는 티아졸, 티우람, 설펜아마이드, 구아니딘, 다이티오카바메이트, 잔테이트, 티오유레아, 알데하이드아민, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함한다.
공반응성 조성물은 화학 방사선에 의해 활성화되는 1종 이상의 자유 라디칼 개시제, 예컨대, 열-활성화 자유 라디칼 개시제 또는 자유 라디칼 개시제를 포함할 수 있다.
티올/엔 및 엔/엔 경화 화학에 기초한 공반응성 조성물과 같은 공반응성 조성물은 화학 방사선에 의해 경화가능할 수 있다. 가시 또는 자외 방사선에 의해 경화 가능한 공반응성 조성물은 광중합 개시제 또는 광중합 개시제의 조합물을 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 광개시제 또는 광개시제의 조합물을 포함할 수 있다. 광개시제는 α.-선, γ-선, X-선, 자외(UV) 광(예컨대, UVA, UVA 및 UVC 스펙트럼 포함), 가시광, 청색광, 적외광, 근적외광, 또는 전자빔 등의 조사 시에 광중합 개시제로부터의 개시종을 생성함에 있어서 유효한 에너지를 적용할 수 있는 화학 방사선에 의해 활성화될 수 있다. 예를 들어, 광개시제는 UV 광개시제일 수 있다.
적합한 UV 광개시제의 예는 α-하이드록시케톤, 벤조페논, α,α.-다이에톡시아세토페논, 4,4-다이에틸아미노벤조페논, 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논, 4-아이소프로필페닐 2-하이드록시-2-프로필 케톤, 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤, 아이소아밀 p-다이메틸아미노벤조에이트, 메틸 4-다이메틸아미노벤조에이트, 메틸 O-벤조일벤조에이트, 벤조인, 벤조인 에틸 에터, 벤조인 아이소프로필 에터, 벤조인 아이소부틸 에터, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 2-아이소프로필티오잔톤, 다이벤조수베론, 2,4,6-트라이메틸벤조일다이페닐포스핀 옥사이드, 비스아실포스핀 옥사이드, 벤조페논 광개시제, 옥심 광개시제, 포스핀 옥사이드 광개시제, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합물을 포함한다.
공반응성 조성물은 열 활성화 자유 라디칼 개시제를 포함할 수 있다. 열 활성화 자유 라디칼 개시제는 상승된 온도에서, 예컨대, 25℃ 초과 또는 40℃ 초과의 온도에서 활성으로 될 수 있다.
적합한 열 활성화 자유 라디칼 개시제의 예는 유기 퍼옥시 화합물, 아조비스(유기나이트릴) 화합물, N-아실옥시아민 화합물, O-이미노-아이소유레아 화합물, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합물을 포함한다. 열 중합 개시제로서 사용될 수 있는 적합한 유기 퍼옥시 화합물의 예는, 퍼옥시모노카보네이트 에스터, 예컨대, 3차 부틸퍼옥시 2-에틸헥실 카보네이트 및 3차 부틸퍼옥시 아이소프로필 카보네이트; 퍼옥시케탈, 예컨대, 1,1-다이-(tert-부틸 퍼옥시)-3,3,5-트라이메틸사이클로헥산; 퍼옥시다이카보네이트 에스터, 예컨대, 다이(2-에틸헥실)퍼옥시다이카보네이트, 다이(2차 부틸)퍼옥시다이카보네이트 및 다이아이소프로필퍼옥시다이카보네이트; 다이아실퍼옥사이드, 예컨대, 2,4-다이클로로벤조일 퍼옥사이드, 아이소부티릴 퍼옥사이드, 데카노일 퍼옥사이드, 라우릴 퍼옥사이드, 프로피오닐 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 및 p-클로로벤조일 퍼옥사이드; 퍼옥시에스터, 예컨대, tert-부틸퍼옥시 피발레이트, tert-부틸퍼옥시 옥틸레이트, 및 tert-부틸퍼옥시아이소부티레이트; 메틸에틸케톤 퍼옥사이드, 아세틸사이클로헥산 설포닐 퍼옥사이드, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합물을 포함한다. 적합한 열 중합 개시제의 다른 예는 2,5-다이메틸-2,5-다이(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, 및/또는 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트라이메틸사이클로헥산을 포함한다. 열 중합 개시제로서 사용될 수 있는 적합한 아조비스(유기나이트릴) 화합물의 예는 아조비스(아이소부티로나이트릴), 2,2'-아조비스(2-메틸-부탄나이트릴), 및/또는 아조비스(2,4-다이메틸발레로나이트릴)을 포함한다.
공반응성 조성물 성분은 1종 이상의 첨가제, 예를 들어, 촉매, 중합 개시제, 접착력 촉진제, 반응성 희석제, 가소제, 충전제, 착색제, 광색제(photochromic agent), 레올로지 조절제, 경화 활성제 및 가속제, 부식 저해제, 난연제, UV 안정제, 열안정제, 빗물 부식 저해제, 또는 전술한 것들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 접착력 촉진제 또는 접착력 촉진제의 조합물을 포함할 수 있다. 접착력 촉진제는 금속, 복합체, 중합체, 또는 세라믹 표면과 같은 하지 기재에 대한, 또는 프라이머 코팅 또는 기타 코팅층과 같은 코팅에 대한 공반응성 조성물의 접착력을 증대시킬 수 있다. 접착력 촉진제는 충전제에 대한 그리고 운송수단 부품의 기타 층에 대한 접착력을 증대시킬 수 있다.
접착력 촉진제는 페놀성 접착력 촉진제, 페놀성 접착력 촉진제의 조합물, 유기-작용성 실란, 유기-작용성 실란의 조합물, 또는 전술한 것들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다. 유기-작용성 알콕시실란은 아민-작용성 알콕시실란일 수 있다. 유기 기는, 예를 들어, 티올기, 아민기, 하이드록실기, 에폭시기, 알킨일기, 알켄일기, 아이소사이아네이트기, 또는 마이클 억셉터기로부터 선택될 수 있다.
페놀성 접착력 촉진제는 쿠킹된 페놀성 수지, 비-쿠킹된 페놀성 수지, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 적합한 접착력 촉진제의 예는 페놀성 수지, 예컨대, Methylon® 페놀성 수지, 및 유기실란, 예컨대, 에폭시-, 머캅토- 또는 아민-작용성 실란, 예컨대, Silquest® 유기실란을 포함한다. 쿠킹된 페놀성 수지는 단량체, 올리고머 및/또는 예비중합체와 공반응된 페놀성 수지를 지칭한다.
페놀성 접착력 촉진제는 페놀성 수지와 1종 이상의 티올-종결된 폴리설파이드의 축합 반응의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 페놀성 접착력 촉진제는 티올-종결될 수 있다.
적합한 페놀성 수지의 예는 2-(하이드록시메틸)페놀, (4-하이드록시-1,3-페닐렌)다이메탄올, (2-하이드록시벤젠-1,3,4-트라이일) 트라이메탄올, 2-벤질-6-(하이드록시메틸)페놀, (4-하이드록시-5-((2-하이드록시-5-(하이드록시메틸)사이클로헥사-2,4-다이엔-1-일)메틸)-1,3-페닐렌)다이메탄올, (4-하이드록시-5-((2-하이드록시-3,5-비스(하이드록시메틸)사이클로헥사-2,4-다이엔-1-일)메틸)-1,3-페닐렌)다이메탄올, 및 전술한 것들의 임의의 조합물로부터 합성된 것들을 포함한다. 적합한 페놀성 수지는 페놀과 폼알데하이드의 염기-촉매화 반응에 의해 합성될 수 있다. 페놀성 접착력 촉진제는 Durez Corporation로부터 입수 가능한 Methylon® 수지, Varcum® 수지, 또는 Durez® 수지와 Thioplast® 수지로서의 티올-종결된 폴리설파이드의 축합 반응의 반응 생성물을 포함할 수 있다. Methylon® 수지의 예는 Methylon® 75108(메틸올 페놀의 알릴 에터, 미국 특허 제3,517,082호 참조) 및 Methylon® 75202를 포함한다. Varcum® 수지의 예는 Varcum® 29101, Varcum® 29108, Varcum® 29112, Varcum® 29116, Varcum® 29008, Varcum® 29202, Varcum® 29401, Varcum® 29159, Varcum® 29181, Varcum® 92600, Varcum® 94635, Varcum® 94879 및 Varcum® 94917을 포함한다. Durez® 수지의 예는 Durez® 34071이다.
공반응성 조성물은 유기-작용성 알콕시실란 접착력 촉진제, 예컨대, 유기-작용성 알콕시실란. 유기-작용성 알콕시실란은 실리콘 원자 및 적어도 1개의 유기작용기에 결합된 가수분해성 기를 포함할 수 있다. 유기-작용성 알콕시실란은 구조 Ra(CH2)nSi(OR)3-nRn의 구조를 가질 수 있되, 여기서 Ra는 유기작용기이고, n은 0, 1 또는 2이고, R은 알킬, 예컨대, 메틸 또는 에틸이다. 유기작용기의 예는 에폭시, 아미노, 메타크릴옥시 또는 설파이드기를 포함한다. 유기-작용성 알콕시실란은 2개 이상의 알콕시실란을 갖는 다이포달(dipodal) 알콕시실란, 작용성 다이포달 알콕시실란, 비-작용성 다이포달 알콕시실란 또는 전술한 것들의 임의의 조합일 수 있다. 유기 작용성 알콕시실란은 모노알콕시실란과 다이포달 알콕시실란의 조합물일 수 있다.
Silquest® 상표명 하의 적합한 아미노-작용성 알콕시실란의 예는 Silquest® A-1100(γ-아미노프로필트라이에톡시실란), Silquest® A-1108(γ-아미노프로필실세스퀴옥산), Silquest® A-1110(γ-아미노프로필트라이메톡시실란), Silquest® 1120(N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트라이메톡시실란), Silquest® 1128(벤질아미노-실란), Silquest® A-1130(트라이아미노작용성 실란), Silquest® Y-11699(비스-(γ-트라이에톡시실릴프로필)아민), Silquest® A-1170(비스-(γ-트라이메톡시실릴프로필)아민), Silquest® A-1387(폴리아자마이드), Silquest® Y-19139(에톡시계폴리아자마이드), 및 Silquest® A-2120(N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸다이메톡시실란)을 포함한다. 적합한 아민-작용성 알콕시실란은, 예를 들어, Gelest Inc, Dow Corning Corporation 및 Momentive Performance Materials, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능하다.
공반응성 조성물은 충전제 또는 충전제의 조합물을 포함할 수 있다. 충전제는, 예를 들어, 무기 충전제, 유기 충전제, 저밀도 충전제, 전도성 충전제, 또는 전술한 것들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 무기 충전제 또는 무기 충전제의 조합물을 포함할 수 있다.
무기 충전제는 조성물의 기계적 보강을 제공하고 레올로지 특성을 제어하기 위하여 포함될 수 있다. 무기 충전제는, 바람직한 물리적 특성을 부여하기 위하여, 예를 들어, 충격 강도를 증가시키기 위하여, 점도를 제어하기 위하여, 또는 경화된 조성물의 전기 특성을 조절하기 위하여 조성물에 첨가될 수 있다.
무기 충전제는 카본 블랙, 탄산칼슘, 침강 탄산칼슘, 수산화칼슘, 수화 알루미나(수산화알루미늄), 탤크, 운모, 이산화티타늄, 알루미나 실리케이트, 실리카, 침강 실리카, 발연 실리카, 카보네이트, 백악, 실리케이트, 유리, 금속 산화물, 흑연, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합물을 포함할 수 있다.
무기 충전제는 무기 충전제와 공반응성 조성물의 다른 성분의 분산 및 상용성을 용이하게 할 수 있는 소수성 또는 친수성 표면을 제공하도록 표면 처리될 수 있다. 무기 충전제는, 표면-개질된 입자, 예를 들어, 표면 개질된 실리카를 포함할 수 있다. 실리카 입자의 표면은, 예를 들어, 실리카 입자의 표면의 소수성 또는 친수성을 맞춤화시키기 위하여 개질될 수 있다. 표면 개질은 입자의 분산성, 점도, 경화 속도 및/또는 접착력에 영향을 미칠 수 있다.
공반응성 조성물은 유기 충전제 또는 유기 충전제의 조합물을 포함할 수 있다.
유기 충전제는 운송수단 부품의 밀도를 저감시키도록 및/또는 운송수단 부품의 내약품성을 증대시키도록, 예컨대, 용매, 화학약품, 및 운송수단 유체, 예컨대, 오일, 연료, 그리스, 윤활유, 및/또는 유압작동유에 대한 내성을 향상시키도록 선택될 수 있다. 적합한 유기 충전제는 또한 중합체 매트릭스에 대한 허용 가능한 접착력을 가질 수 있다. 유기 충전제는 고형 분말 또는 입자, 중공 분말 또는 입자, 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
유기 충전제는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 적합한 열가소성 수지 및 열경화성 수지의 예는 에폭시, 에폭시-아마이드, ETFE 공중합체, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 폴리염화비닐리덴, 폴리플루오린화비닐, TFE, 폴리아마이드, 폴리이미드, 에틸렌 프로필렌, 퍼플루오로탄화수소, 플루오로에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에터에터케톤, 폴리에터케톤, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리스타이렌, 폴리염화비닐, 멜라민, 폴리에스터, 페놀 수지류, 에피클로로하이드린, 플루오린화 탄화수소, 다환식, 폴리부타다이엔, 폴리클로로프렌, 폴리아이소프렌, 폴리설파이드, 폴리우레탄, 아이소부틸렌 아이소프렌, 실리콘, 스타이렌 부타다이엔, 액정 중합체, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합물을 포함한다.
유기 충전제는 변형된 팽창된 열가소성 마이크로캡슐과 같은 저밀도 유기 충전제를 포함할 수 있다. 적합한 변형된 팽창된 열가소성 마이크로캡슐은 멜라민 또는 유레아/폼알데하이드 수지의 외부 코팅을 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 저밀도 충전제 또는 저밀도 충전제의 조합물을 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 저밀도 마이크로캡슐을 포함할 수 있다. 저밀도 마이크로캡슐은 열팽창성 마이크로캡슐을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
열팽창성 마이크로캡슐은 미리 결정된 온도에서 확장되는 휘발성 재료를 포함하는 중공 셸을 지칭한다. 열팽창성 열가소성 마이크로캡슐은 5㎛ 내지 70㎛, 몇몇 경우에 10㎛ 내지 24㎛, 또는 10㎛ 내지 17㎛의 평균 초기 입자 크기를 가질 수 있다. 용어 "평균 초기 입자 크기"는 임의의 팽창 전에 마이크로캡슐의 평균 입자 크기(입자 크기 분포의 수 가중 평균)를 지칭한다. 입자 크기 분포는 Fischer Sub-Sieve Sizer를 이용하여 또는 광학 검사에 의해 결정될 수 있다.
열팽창성 마이크로캡슐의 벽을 형성하는데 적합한 재료의 예는 염화비닐리덴, 아크릴로나이트릴, 스타이렌, 폴리카보네이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 및 비닐 아세테이트의 중합체, 이들 단량체의 공중합체, 및 중합체와 공중합체의 조합물을 포함한다. 가교결합제는 열팽창성 마이크로캡슐의 벽을 형성하는 재료와 함께 포함될 수 있다.
적합한 열가소성 마이크로캡슐의 예는 AkzoNobel로부터 입수 가능한 Expancel™ 마이크로캡슐, 예컨대, Expancel™ DE 마이크로스피어를 포함한다. 적합한 Expancel™ DE 마이크로스피어의 예는 Expancel™ 920 DE 40 및 Expancel™ 920 DE 80을 포함한다. 적합한 저밀도 마이크로캡슐은 또한 Kureha Corporation으로부터 입수 가능하다.
저밀도 충전제, 예컨대, 저밀도 마이크로캡슐은 0.01 내지 0.09, 0.04 내지 0.09의 범위 내, 0.04 내지 0.08의 범위 내, 0.01 내지 0.07의 범위 내, 0.02 내지 0.06의 범위 내, 0.03 내지 0.05의 범위 내, 0.05 내지 0.09, 0.06 내지 0.09의 범위 내, 또 0.07 내지 0.09의 범위 내의 비중을 특징으로 할 수 있되, 여기서 비중은 ISO 787-11에 따라 결정된다. 저밀도 충전제, 예컨대, 저밀도 마이크로캡슐은 0.1 미만, 0.09 미만, 0.08 미만, 0.07 미만, 0.06 미만, 0.05 미만, 0.04 미만, 0.03 미만, 또는 0.02 미만의 비중을 특징으로 할 수 있되, 여기서 비중은 ISO 787-11에 따라 결정된다.
저밀도 충전제, 예컨대, 낮은 마이크로캡슐은 1㎛ 내지 100㎛의 평균 입자 직경을 특징으로 할 수 있고, 실질적으로 구형 형상을 가질 수 있다. 저밀도 충전제, 예컨대, 저밀도 마이크로캡슐은, 예를 들어, ASTM D6913에 따라 결정된 바, 10㎛ 내지 100㎛, 10㎛ 내지 60㎛, 10㎛ 내지 40㎛, 또는 10㎛ 내지 30㎛의 평균 입자 직경을 특징으로 할 수 있다.
저밀도 충전제, 예컨대, 저밀도 마이크로캡슐은 아미노플라스트 수지, 예컨대, 멜라민 수지의 코팅을 갖는 팽창된 마이크로캡슐 또는 마이크로벌룬을 포함할 수 있다. 아미노플라스트 수지-코팅된 입자는, 예를 들어, 미국 특허 제8,993,691호에 기재되어 있다. 이러한 마이크로캡슐은 열가소성 셸에 의해 둘러싸인 발포제를 포함하는 마이크로캡슐을 가열함으로써 형성될 수 있다. 비코팅된 저밀도 마이크로캡슐은 아미노플라스트 수지, 예컨대, 유레아/폼알데하이드 수지와 반응하여 입자의 외표면 상에 열경화성 수지의 코팅을 제공할 수 있다.
아미노플라스트 수지의 코팅에 의해, 아미노플라스트-코팅된 마이크로캡슐은, 예를 들어, 0.02 내지 0.08의 범위 내, 0.02 내지 0.07의 범위 내, 0.02 내지 0.06의 범위 내, 0.03 내지 0.07의 범위 내, 0.03 내지 0.065의 범위 내, 0.04 내지 0.065의 범위 내, 0.045 내지 0.06의 범위 내, 또는 0.05 내지 0.06의 범위 내의 비중을 특징으로 할 수 있고, 여기서 비중은 ASTM D D6913에 따라서 결정된다.
공반응성 조성물은 미분화된 산화된 폴리에틸렌 동종중합체를 포함할 수 있다. 유기 충전제는 폴리에틸렌, 예컨대, 산화된 폴리에틸렌 분말을 포함할 수 있다. 적합한 폴리에틸렌은, 예를 들어, 상표명 ACumist® 하에 Honeywell International, Inc.로부터, 상표명 Eltrex® 하에 INEOS로부터, 및 상표명 Mipelon® 하에 Mitsui Chemicals America, Inc.로부터 입수 가능하다.
공반응성 조성물은, 예를 들어, 1 중량% 내지 90 중량%의 저밀도 충전제, 1 중량% 내지 60 중량%, 1 중량% 내지 40 중량%, 1 중량% 내지 20 중량%, 1 중량% 내지 10 중량%, 또는 1 중량% 내지 5 중량%의 저밀도 충전제를 포함할 수 있으며, 여기서 중량%는 조성물의 총중량을 기준으로 한다.
공반응성 조성물은, 1 중량% 초과의 저밀도 충전제, 1.5 중량% 초과, 2 중량% 초과, 3 중량% 초과, 4 중량% 초과, 6 중량% 초과, 또는 10 중량% 초과의 저밀도 충전제를 포함할 수 있으며, 여기서 중량%는 조성물의 총중량을 기준으로 한다.
공반응성 조성물은 1 부피% 내지 90 부피%의 저밀도 충전제, 5 부피% 내지 70 부피%, 10 부피% 내지 60 부피%, 20 부피% 내지 50 부피%, 또는 30 부피% 내지 40 부피%의 저밀도 충전제를 포함할 수 있으며, 여기서 부피%는 공반응성 조성물의 총부피를 기준으로 한다.
공반응성 조성물은 1 부피% 초과의 저밀도 충전제, 5 부피% 초과, 10 부피% 초과, 20 부피% 초과, 30 부피% 초과, 40 부피% 초과, 50 부피% 초과, 60 부피% 초과, 70 부피% 초과, 또는 80 부피% 초과의 저밀도 충전제를 포함할 수 있으며, 여기서 부피%는 공반응성 조성물의 총부피를 기준으로 한다.
공반응성 조성물은 전도성 충전제 또는 전도성 충전제의 조합물을 포함할 수 있다. 전도성 충전제는 전기전도성 충전제, 반전도성 충전제, 열전도성 충전제, 금속 충전제, EMI/RFI 차폐 충전제, 정적 소산성 충전제, 전기활성 충전제, 또는 전술한 것들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 전기전도성 충전제 또는 전기전도성 충전제의 조합물을 포함할 수 있다.
부품에 전기전도성을 부여하기 위하여, 전기전도성 충전제의 농도는 전기적 퍼콜레이션 역치(electrical percolation threshold)보다 높을 수 있고, 여기서 전기전도성 입자의 전도성 네트워크가 형성된다. 일단 전기적 퍼콜레이션 역치가 달성되면, 충전제 로딩의 함수로서 전도도의 증가는 단순한 멱승법 표현에 의해 모델링될 수 있다:
Figure 112021102051129-pct00001
여기서
Figure 112021102051129-pct00002
는 충전제 부피 분율이고,
Figure 112021102051129-pct00003
는 퍼콜레이션 역치이고,
Figure 112021102051129-pct00004
는 충전제 전도도이고,
Figure 112021102051129-pct00005
는 복합체 전도도이고, t는 스케일링 성분이다. 충전제는 통전을 위한 직접 접촉이 아닐 필요가 있고, 전도는 전기전도성 충전제 입자를 둘러싸고 있는 결합제의 층들 사이의 터널링을 통해 취해질 수 있으며, 이 터널링 저항은 전기전도성 복합체의 전도도의 제한 인자일 수 있다.
전도성 충전제는 임의의 적합한 형상 및/또는 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 전기전도성 충전제는 입자, 분말, 플레이크, 소편(platelet), 필라멘트, 섬유, 결정, 또는 전술한 것들의 임의의 조합의 형태일 수 있다. 전도성 충전제는 상이한 형상, 상이한 치수, 상이한 특성, 예를 들어, 상이한 열 전도, 전기 전도, 자기 유전율, 전자기 특성, 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 갖는 전도성 충전제의 조합물을 포함할 수 있다.
전도성 충전제는 고체일 수 있거나 전도성 재료의 코팅을 갖는 입자와 같은 기재의 형태일 수 있다. 예를 들어, 전도성 충전제는 전도성 재료의 외부 코팅을 갖는 저밀도 마이크로캡슐일 수 있다.
적합한 전도성 충전제의 예는 전기전도성 충전제를 포함하며, 이는 금속, 금속 합금, 전도성 산화물, 반도체, 탄소, 탄소 섬유, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함한다.
전기전도성 충전제의 기타 예는 전기전도성 귀금속-기반 충전제, 예컨대, 순수 은; 귀금속-도금된 귀금속, 예컨대, 은-도금된 금; 귀금속-도금된 비-귀금속, 예컨대, 은 도금된 구리, 니켈 또는 알루미늄, 예를 들어, 은-도금된 알루미늄 코어 입자 또는 백금-도금된 구리 입자; 귀금속 도금된 유리, 플라스틱 또는 세라믹, 예컨대, 은-도금된 유리 마이크로스피어, 귀금속 도금된 알루미늄 또는 귀금속 도금된 플라스틱 마이크로스피어; 귀금속 도금된 운모; 및 다른 이러한 귀금속 전도성 충전제를 포함한다. 비-귀금속-기반 재료가 또한 사용될 수 있고, 예를 들어, 비-귀금속-도금된 비-귀금속, 예컨대, 구리-코팅된 철 입자 또는 니켈-도금된 구리; 비-귀금속, 예컨대, 구리, 알루미늄, 니켈, 코발트; 비-귀금속-도금된-비-금속, 예컨대, 니켈-도금된 흑연 및 비-금속 재료, 예컨대, 카본 블랙 및 흑연을 포함할 수 있다. 전기전도성 충전제와 전기전도성 충전제의 형상의 조합은 목적하는 전도도, EMI/RFI 차폐 효율, 경도, 및 특정 용도에 적합한 다른 특성을 달성하는데 사용될 수 있다.
전기전도성 충전제의 양 및 유형은, 경화 시, 0.50 Ω/㎠ 미만의 시트 저항(sheet resistance)(4점 저항), 또는 0.15 Ω/㎠ 미만의 시트 저항을 나타내는 공반응성 조성물을 제조하도록 선택될 수 있다. 충전제의 양 및 유형은 또한 본 개시내용의 공반응성 조성물을 사용하여 밀봉되는 개구에 대하여 1㎒ 내지 18㎓의 주파수 범위에 걸쳐서 효과적인 EMI/RFI 차폐를 제공하도록 선택될 수 있다.
유기 충전제, 무기 충전제 및 저밀도 충전제는 전도성 충전제를 제공하도록 금속 또는 금속 합금으로 코팅될 수 있다.
전도성 충전제는 그래핀을 포함할 수 있다. 그래핀은, 탄소 원자원자 크기와 동등한 두께를 갖는 탄소 원자로 이루어진 치밀하게 패킹된 벌집형 결정 격자, 즉, 2-차원 격자로 배열된 sp2 혼성화된 탄소 원자의 단층을 포함한다.
그래핀은 그래핀성 탄소 입자를 포함할 수 있다. 그래핀성 탄소 입자는, 벌집형 결정 격자에 치밀하게 패킹된 sp2-결합된 탄소 원자의 1-원자-두께 평면 시트의 1개 이상의 층을 포함하는 구조를 갖는 탄소 원자를 지칭한다. 적층된 층의 평균 개수는 100 미만, 예를 들어, 50 미만일 수 있다. 적층된 층의 평균 개수는 30 이하, 예컨대, 20 이하, 10 이하, 또는, 몇몇 경우에, 5 이하일 수 있다. 그래핀성 탄소 입자는 실질적으로 평탄할 수 있지만, 그러나, 평면 시트의 적어도 일부는 실질적으로 만곡되거나, 컬링되거나, 주름지거나 찌그러져 있을 수 있다. 그래핀성 탄소 입자는 전형적으로 회전타원체 또는 등축 형태를 갖지 않는다.
그래핀성 탄소 입자는, 탄소 원자층에 대하여 수직 방향으로 측정된 두께가, 예를 들어, 10㎚ 이하, 5㎚ 이하, 또는 4 또는 3 또는 2 또는 1㎚ 이하, 예컨대, 3.6㎚ 이하일 수 있다. 그래핀성 탄소 입자는 최대 3, 6, 9, 12, 20 또는 30개 원자층 두께 이상의 1원자층일 수 있다. 그래핀성 탄소 입자는, 탄소 원자층과 평행한 방향으로 측정된 폭 및 길이가, 적어도 50㎚, 예컨대, 100㎚ 초과, 100㎚ 초과 500㎚ 이하, 또는 100㎚ 초과 200㎚ 이하일 수 있다. 그래핀성 탄소 입자는 비교적 높은 애스펙트비를 갖는 초박형 플레이크, 소편 또는 시트의 형태로 제공될 수 있으며, 여기서 애스펙트비는 입자의 최장 치수대 입자의 최단 치수의 비로, 3:1 초과, 예컨대, 10:1 초과이다.
그래핀성 탄소 입자는 박리된 흑연을 포함할 수 있고 열적으로 생성된 그래핀성 탄소 입자와 비교하여 상이한 특성, 예컨대, 기본 평면/에지에서의 상이한 크기 분포, 두께, 애스펙트비, 구조 형태, 산소 함량 및 화학적 작용성을 갖는다.
그래핀성 탄소 입자는 작용화될 수 있다. 작용화된 그래핀성 탄소 입자는 1개 이상의 유기기가 그래핀성 탄소 입자에 공유 결합되어 있는 그래핀성 탄소 입자를 지칭한다. 그래핀성 탄소 입자는 입자의 탄소 원자와 다른 화학 모이어티, 예컨대, 카복실산기, 설폰산기, 하이드록실기, 할로겐 원자, 나이트로기, 아민기, 지방족 탄화수소기, 페닐기 등 간의 공유 결합의 형성을 통해 작용화될 수 있다. 예를 들어, 작용화 with 탄소질 재료를 이용한 작용화는 그래핀성 탄소 입자 상에 카복실산기의 형성을 초래할 수 있다. 그래핀성 탄소 입자는 또한 딜스-알더 부가 반응(Diels-Alder addition reaction), 1,3-쌍극 부가환화 반응, 자유 라디칼 부가 반응 및 다이아조늄 부가 반응과 같은 다른 반응에 의해 작용화될 수 있다. 탄화수소 및 페닐기는 더욱 작용화될 수 있다. 하이드록실 작용성을 가진 그래핀성 탄소 입자의 경우, 하이드록실 작용성은, 이들 기를, 예를 들어, 유기 아이소사이아네이트와 반응시킴으로써 개질시키고 연장시킬 수 있다.
전기전도도 및 EMI/RFI 차폐 효율을 부여하는데 사용되는 충전제가 그래핀과 조합하여 사용될 수 있다.
전기전도성 비-금속 충전제, 예컨대, 탄소 나노튜브, 탄소 섬유, 예컨대, 흑연화 탄소 섬유, 및 전기전도성 카본 블랙이 또한 그래핀과 조합하여 공반응성 조성물에 사용될 수 있다.
전도성 충전제는 금속 충전제 또는 금속 충전제의 조합물을 포함할 수 있다.
금속 충전제는 연자성 금속을 포함할 수 있다. 이것은 자성 몰드 수지의 투자율(permeability)을 증대시킬 수 있다. 높은 벌크 투자율(bulk permeability)을 갖는 연자성 금속의 주 성분으로서, 적어도 1종의 자성 재료는 Fe, Fe-Co, Fe-Ni, Fe-Al 및 Fe-Si로부터 선택될 수 있다. 금속 충전제는 높은 벌크 투자율을 갖는 연자성 금속일 수 있다. 금속 충전제의 예는 퍼말로이(FeNi 합금), 수퍼 퍼말로이(FeNiMo 합금), 센더스트(FeSiAl 합금), FeSi 합금, FeCo 합금, FeCr 합금, FeCrSi 합금, FeNiCo 합금 및 Fe를 포함한다. 금속 충전제의 다른 예는 철계 분말, 철-니켈계 분말, 철 분말, 페라이트 분말, 알니코(Alnico) 분말, Sm2Co17 분말, Nd-B-Fe 분말, 바륨 페라이트 BaFe2O4, 비스무트 페라이트 BiFeO3, 이산화크롬 CrO2, SmFeN, NdFeB 및 SmCo를 포함한다.
금속 충전제의 표면은, 예를 들어, 분산, 접착력, 및 절연 성능을 증대시키기 위하여 금속 산화물, 예컨대, Si, Al, Ti, Mg 또는 유기 재료의 절연 코팅을 가질 수 있다.
그래핀 및 흑연 이외의 전도성 충전제로서 사용하기 위한 탄소질 재료의 예는, 예를 들어, 흑연화 카본 블랙, 탄소 섬유 및 원섬유, 증기-성장 탄소 나노섬유, 금속 코팅된 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 예컨대, 단일벽 및 다중벽 나노튜브, 풀러렌, 활성탄, 탄소 섬유, 확장 흑연, 팽창 흑연, 흑연 옥사이드, 중공 탄소 구체 및 탄소 발포체를 포함한다.
전도성 충전제는 반도체 또는 반도체의 조합을 포함할 수 있다.
적합한 반도체 재료의 예는 반도체 나노재료, 예컨대, 나노입자, 나노로드, 나노와이어, 나노튜브, 및 나노시트, 반도체 금속 산화물, 예컨대, 산화주석, 산화안티몬, 및 산화인듐, 반도체 중합체, 예컨대, PEDOT:PSS, 폴리티오펜, 폴리(p-페닐렌 설파이드), 폴리아닐린, 폴리(피롤), 폴리(아세틸렌), 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 폴리파라페닐렌, 임의의 다른 접합된 중합체, 및 예를 들어, 5,000 Da 미만의 분자 질량을 갖는 반도체 소분자, 예컨대, 루브렌, 펜타센, 안트라센, 및 방향족 탄화수소를 포함한다. 반도체 나노재료의 예는 양자점, III-V 또는 II-VI족 반도체, Si, Ge, 전이금속 다이칼코게나이드, 예컨대, WS2, WSe2, 및 MoSes, 그래핀 나노리본, 반도체 탄소 나노튜브, 및 풀러렌 및 풀러렌 유도체를 포함한다.
충전제는 금속 섬유, 예컨대, 강철, 티타늄, 알루미늄, 금, 은, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 합금을 포함할 수 있다.
적합한 세라믹 섬유의 예는 금속 산화물, 예컨대, 알루미나 섬유, 알루미나실리케이트 섬유, 붕소 나이트라이드 섬유, 탄화규소 섬유, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함한다.
적합한 무기 섬유의 예는 탄소, 알루미나, 현무암, 규산칼슘 및 암면을 포함한다.
섬유는 유리 섬유, 예컨대, S-유리 섬유, E-유리 섬유, 소다석회-실리카 섬유, 현무암 섬유, 또는 석영 섬유일 수 있다. 유리 섬유는 직포 및/또는 브레이드 유리 섬유, 또는 부직 유리 섬유의 형태일 수 있다.
섬유는 탄소, 예컨대, 흑연 섬유, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 탄화규소 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리아마이드 섬유, 또는 폴리에틸렌 섬유를 포함할 수 있다. 연속 섬유는 티타늄, 텅스텐, 붕소, 형상기억합금, 흑연, 탄화규소, 붕소, 아라미드, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸), 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다.
고온에 견딜 수 있는 섬유는, 예를 들어, 탄소 섬유, 고강도 유리(SiO2) 섬유, 옥사이드 섬유, 알루미나 섬유, 세라믹 섬유, 금속 섬유, 및 고온 열가소성 수지 또는 열경화성 수지의 섬유를 포함한다.
충전제는 탄소 나노튜브를 포함할 수 있다. 적합한 탄소 나노튜브는, 예를 들어, 1㎚ 내지 5,000㎚의 두께 또는 길이를 특징으로 할 수 있다. 적합한 탄소 나노튜브는 원통형 형상일 수 있고, 풀러렌과 구조적으로 관련될 수 있다. 적합한 탄소 나노튜브는 개방될 수 있거나 이들의 양단부에서 캐핑될 수 있다. 적합한 탄소 나노튜브는, 예를 들어, 90 중량% 초과, 95 중량% 초과, 99 중량% 초과, 또는 99.9 중량% 초과의 탄소를 포함할 수 있고, 여기서 중량%는 탄소 나노튜브의 총중량을 기준으로 한다.
탄소 나노튜브는 단일벽 나노튜브(SWNT) 및 다중벽 나노튜브(MWNT)로서, 예를 들어, 하나의 단일벽을 갖는 나노튜브 및 각각 하나 초과의 벽을 갖는 나노튜브로서 제공될 수 있다. 단일벽 나노튜브에서, 원자의 1 원자 두께 시트, 예를 들어, 흑연, 즉, 그래핀의 1 원자 두께 시트가 심리스로 말려서 원통을 형성한다. 다중벽 나노튜브는 동심형으로 배열된 다수의 이러한 원통으로 이루어진다.
다중벽 탄소 나노튜브는, 예를 들어, 평균 5 내지 15개의 벽을 가질 수 있다. 단일벽 나노튜브는 적어도 0.5㎚, 예컨대, 적어도 1㎚, 또는 적어도 2㎚의 직경을 특징으로 할 수 있다. SWNT는 50㎚ 미만, 예컨대, 30㎚ 미만, 또는 10㎚ 미만의 직경을 가질 수 있다. 단일벽 나노튜브의 길이는 적어도 0.05㎛, 적어도 0.1㎛, 또는 적어도 1㎛일 수 있다. 길이는 50㎜ 미만, 예컨대, 25㎜ 미만일 수 있다.
다중벽 나노튜브는 적어도 1㎚, 예컨대, 적어도 2㎚, 4㎚, 6㎚, 8㎚, 또는 적어도 9㎚의 외부 직경을 특징으로 할 수 있다. 외부 직경은 100㎚ 미만, 80㎚, 60㎚, 40㎚ 미만, 또는 20㎚ 미만일 수 있다. 외부 직경은 9㎚ 내지 20㎚일 수 있다. 다중벽 나노튜브의 길이는 50㎚ 미만, 75㎚ 미만, 또는 100㎚ 미만일 수 있다. 길이는 500㎛ 미만, 또는 100㎛ 미만일 수 있다. 길이는 100㎚ 내지 10㎛일 수 있다. 다중벽 탄소 나노튜브는 9㎚ 내지 20㎚의 평균 외부 직경 및/또는 100㎚ 내지 10㎛의 평균 길이를 가질 수 있다.
공반응성 조성물은 열전도성 충전제 또는 열전성 충전제의 조합물을 포함한다.
열전도성 충전제는, 예를 들어, 금속 나이트라이드, 예컨대, 붕소 나이트라이드, 실리콘 나이트라이드, 알루미늄 나이트라이드, 붕소 아르세나이드, 탄소 화합물, 예컨대, 다이아몬드, 흑연, 카본 블랙, 탄소 섬유, 그래핀, 및 그래핀성 탄소 입자, 금속 산화물, 예컨대, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화베릴륨, 이산화규소, 산화티타늄, 산화니켈, 산화아연, 산화구리, 산화주석, 금속 수산화물, 예컨대, 수산화알루미늄 또는 수산화마그네슘, 카바이드, 예컨대, 탄화규소, 미네랄, 예컨대, 마노 및 금강사, 세라믹, 예컨대, 세라믹 마이크로스피어, 멀라이트, 실리카, 탄화규소, 카보닐 철, 몰리브덴산세륨(III), 구리, 아연, 또는 전술한 것들 중 임의의 것의 조합물을 포함한다.
공반응성 조성물은 5 중량% 초과의 전도성 충전제, 10 중량% 초과, 20 중량% 초과, 30 중량% 초과, 40 중량% 초과, 50 중량% 초과, 60 중량% 초과, 70 중량% 초과, 80 중량% 초과, 90 중량% 초과, 또는 95 중량% 초과의 전도성 충전제를 포함할 수 있으며, 여기서 중량%는 공반응성 조성물의 총중량을 기준으로 한다. 공반응성 조성물은 5 중량% 미만의 전도성 충전제, 10 중량% 미만, 20 중량% 미만, 30 중량% 미만, 40 중량% 미만, 50 중량% 미만, 60 중량% 미만, 70 중량% 미만, 80 중량% 미만, 90 중량% 미만, 또는 95 중량% 미만의 전도성 충전제를 포함할 수 있으며, 여기서 중량%는 공반응성 조성물의 총중량을 기준으로 한다. 공반응성 조성물은 1 중량% 내지 95 중량%의 전도성 충전제, 5 중량% 내지 75 중량%, 10 중량% 내지 60 중량%, 또는 20 중량% 내지 50 중량%의 전도성 충전제를 가질 수 있으며, 여기서 중량%는 공반응성 조성물의 총중량을 기준으로 한다.
공반응성 조성물은 5 부피% 초과의 전도성 충전제, 10 부피% 초과, 20 부피% 초과, 30 부피% 초과, 40 부피% 초과, 50 부피% 초과, 60 부피% 초과, 70 부피% 초과, 80 부피% 초과, 90 부피% 초과, 또는 95 부피% 초과의 전도성 충전제를 포함할 수 있으며, 여기서 부피%는 공반응성 조성물의 총부피를 기준으로 한다. 공반응성 조성물은 5 부피% 미만의 전도성 충전제, 10 부피% 미만, 20 부피% 미만, 30 부피% 미만, 40 부피% 미만, 50 부피% 미만, 60 부피% 미만, 70 부피% 미만, 80 부피% 미만, 90 부피% 미만, 또는 95 부피% 미만의 전도성 충전제를 포함할 수 있으며, 여기서 부피%는 공반응성 조성물의 총부피를 기준으로 한다. 공반응성 조성물은 1 부피% 내지 95 부피%의 전도성 충전제, 5 부피% 내지 75 부피%, 10 부피% 내지 60 부피%, 또는 20 부피% 내지 50 부피%의 전도성 충전제를 가질 수 있으며, 여기서 부피%는 공반응성 조성물의 총부피를 기준으로 한다.
공반응성 조성물은 반응성 희석제 또는 반응성 희석제의 조합물을 포함할 수 있다. 반응성 희석제는 공반응성 조성물의 점도를 저감시키는데 사용될 수 있다. 반응성 희석제는 공반응성 조성물의 주 반응물의 적어도 하나와 반응할 수 있는 적어도 하나의 작용기를 갖는 저분자량 화합물일 수 있고 가교-결합된 네트워크의 일부가 될 수 있다. 반응성 희석제는, 예를 들어, 1개의 작용기, 또는 2개의 작용기를 가질 수 있다. 반응성 희석제는 조성물의 점도를 제어하거나 공반응성 조성물 내 충전제의 습윤성을 향상시키는데 사용될 수 있다.
반응성 희석제는, 예를 들어, 유기-작용성 비닐 에터 또는 유기-작용성 비닐 에터의 조합물을 포함할 수 있다. 반응성 희석제는, 예를 들어, 비닐계 희석제, 예컨대, 스타이렌, α-메틸 스타이렌 및 파라-비닐 톨루엔; 비닐 아세테이트; 및/또는 n-비닐 피롤리돈을 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 가소제 또는 가소제의 조합물을 포함할 수 있다. 가소제는 공반응성 조성물의 점도를 조절하고 침착을 용이하게 하는데 사용될 수 있다.
적합한 가소제의 예는 프탈레이트, 테레프탈산, 아이소프탈산, 수소화 터페닐, 쿠아터페닐 및 고차 또는 폴리페닐의 조합, 프탈레이트 에스터, 염소화 파라핀, 변성 폴리페닐, 텅 오일(tung oil), 벤조에이트, 다이벤조에이트, 열가소성 폴리우레탄 가소제, 프탈레이트 에스터, 나프탈렌 설포네이트, 트라이멜리테이트, 아디페이트, 세바케이트, 말레에이트, 설폰아마이드, 오르가노포스페이트, 폴리부텐, 부틸 아세테이트, 부틸 셀로솔브, 부틸 카비톨 아세테이트, 다이펜텐, 트라이부틸 포스페이트, 헥사데칸올, 다이알릴 프탈레이트, 수크로스 아세테이트 아이소부티레이트, 아이소-옥틸 탈레이트의 에폭시 에스터, 벤조페논 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합.
공반응성 조성물은 부식 저해제 또는 부식 저해제의 조합물을 포함할 수 있다.
적합한 부식 저해제의 예는, 예를 들어, 인산아연계 부식 저해제, 규산리튬 부식 저해제, 예컨대, 오쏘규산리튬(Li4SiO4) 및 메타규산리튬(Li2SiO3), MgO, 아졸, 단량체성 아미노산, 이량체성 아미노산, 올리고머성 아미노산, 질소-함유 복소환식 화합물, 예컨대, 아졸, 옥사졸, 티아졸, 티아졸린, 이미다졸, 다이아졸, 피리딘, 인돌리진, 및 트라이아진, 테트라졸, 및/또는 톨릴트라이아졸, 내식성 입자, 예컨대, 무기 산화물 입자, 예를 들어, 산화아연(ZnO), 산화마그네슘(MgO), 산화세륨(CeO2), 산화몰리브덴(MoO3) 및/또는 이산화규소(SiO2), 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함한다.
공반응성 조성물은 난연제 또는 난연제의 조합물을 포함할 수 있다. 난연제는 무기 난연제, 유기 난연제, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
적합한 무기 난연제의 예는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 붕산아연, 산화안티몬, 하이드로마그네사이트, 알루미늄 삼수산화물(ATH), 인산칼슘, 산화티타늄, 산화아연, 탄산마그네슘, 황산바륨, 붕산바륨, 카올리나이트, 실리카, 산화안티몬, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함한다.
적합한 유기 난연제의 예는 할로카본, 할로겐화 에스터, 할로겐화 에터, 염소화 및/또는 브로민화 내염제, 할로겐 무함유 화합물, 예컨대, 유기인계 화합물, 유기질소 화합물, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함한다.
공반응성 조성물은 수분 제어 첨가제 또는 수분 제어 첨가제의 조합물을 포함할 수 있다. 적합한 수분 제어 첨가제의 예는 합성 제올라이트, 활성화 알루미나, 실리카겔, 산화칼슘, 산화마그네슘, 분자체, 무수 황산나트륨, 무수 황산마그네슘, 알콕시실란, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함한다.
공반응성 조성물은 UV 안정제 또는 UV 안정제의 조합물을 포함할 수 있다. UV 안정제는 UV 흡수제 및 힌더드 아민 광 안정제를 포함한다. 적합한 UV 안정제의 예는 상표명 Cyasorb®(Solvay), Uvinul®(BASF) 및 Tinuvin®(BASF) 하의 제품을 포함한다.
공반응성 조성물은 열안정제 또는 열안정제의 조합물을 포함할 수 있다. 열안정제의 예는 입체 장애 페놀성 산화방지제, 예컨대, 펜타에리트리틸 테트라키스[3-(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트](Irganox® 1010, BASF), 트라이에틸렌 글리콜 비스[3-(3-tert-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트](Irganox® 245, BASF), 3,3'-비스[3-(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오노하이드라자이드](Irganox® MD 1024, BASF), 헥사메틸렌 글리콜 비스[3-(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트](Irganox® 259, BASF), 및 3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시톨루엔(Lowinox BHT, Chemtura)을 포함한다.
공반응성 조성물은 착색제, 예컨대, 안료 및/또는 염료를 포함할 수 있다.
적합한 무기 안료의 예는 금속-함유 무기 안료, 예컨대, 카드뮴, 탄소, 크롬, 코발트, 구리, 철 옥사이드, 납, 수은, 티타늄, 텅스텐, 및 아연을 함유하는 것들을 포함한다. 그 예는 울트라마린 블루, 울트라마린 바이올렛, 환원된 텅스텐 옥사이드, 코발트 알루미네이트, 코발트 포스페이트, 망간 암모늄 피로포스페이트 및/또는 금속-무함유 무기 안료를 더 포함한다. 특정 실시형태에서, 무기 안료 나노입자는 울트라마린 블루, 울트라마린 바이올렛, 감청색, 코발트 블루 및/또는 저감된 텅스텐 옥사이드를 포함한다. 특정 유기 안료의 예는 인단트론, 퀴나크리돈, 프탈로사이아닌 블루, 구리 프탈로사이아닌 블루, 및 페릴렌 안트라퀴논을 포함한다.
적합한 안료의 추가의 예는 황색, 갈색, 적색 및 흑색의 모든 음영의 철 옥사이드 안료; 이들의 모든 물리적 형태 및 알갱이 범주로; 모든 상이한 무기 표면 처리의 산화티타늄 안료; 또한 니켈 및 니켈 티타네이트와 공침된 산화크롬 안료; 유기 연소(예컨대, 카본 블랙)로부터의 흑색 안료; 각종 α, β 및 ε 결정질 형태의, 또한 염소화 및 브로민화된, 구리 프탈로사이아닌으로부터 유래된 청색 및 녹색 안료; 납 설포크로메이트로부터 유래된 황색 안료; 납 비스무트 바나데이트로터 유래된 황색 안료; 납 설포크로메이트 몰리브데이트로부터 유래된 오렌지색 안료; 아릴아마이드에 기초한 유기 속성의 황색 안료; 나프톨에 기초한 유기 속성의 오렌지색 안료; 다이케토-피롤로-피롤에 기초한 유기 속성의 오렌지색 안료; 아조 염료의 망간염에 기초한 적색 안료; 베타-옥시나프토산의 망간염에 기초한 적색 안료; 적색 유기 퀴나크리돈 안료; 및 적색 유기 안트라퀴논 안료를 포함한다.
적합한 염료의 예는 아크리딘, 안트라퀴논, 아릴메탄 염료, 아조 염료, 프탈로사이아닌 염료, 퀴논-이민 염료, 예컨대, 아진 염료, 인다민, 인도페닐, 옥사진, 옥사존, 및 티아진, 티아졸 염료, 사프라닌(saffranin) 염료, 잔텐 염료, 예컨대, 플루오렌 염료를 포함한다. 적합한 염료의 예는 알시안 블루(Alcian blue), 알시안 옐로, 알리자린(Alizarin), 알리자닐 레드, 알리자린 옐로, 아조플록신, 비스마크 브라운 R, 비스마크 브라운 Y, 브릴리언트 크레실 블루(Brilliant cresyl blue), 크리소이딘 R(Chrysoidine R), 크리소이딘 Y, 콩고 레드(Congo red), 크리스탈 바이올렛(Crystal violet), 에틸 그린, 푸신산, 젠티안 바이올렛(Gentian violet), 야누스 그린(Janus green), 리사민 패스트 옐로(Lissamine fast yellow), 말라카이트 그린(Malachite green), 마티우스 옐로(Martius yellow), 멜돌라 블루(Meldola blue), 메타니 옐로(Metanil yellow), 메틸 오렌지색, 메틸 레드, 나프탈렌 블랙, 나프톨 그린, 나프톨 옐로, 오렌지 G, 퍼푸린(Purpurin), 로즈 벵갈(Rose bengal), 수단 II(Sudan II), 티탄 옐로(Titan yellow), 트로패올린 O(Tropaeolin O), 트로패올린 OO, 트로패올린 OOO, 빅토리아 블루(Victoria blue), 및 자일렌 사이아놀을 포함한다.
공반응성 조성물은 화학 방사선과 같은 방사선에 대한 노출 정도에 민감한 광색제를 포함할 수 있다.
공반응성 조성물은 제1 성분 및 제2 성분에 부가하여 하나 이상의 추가의 성분을 배합하여 혼합함으로써 제조될 수 있다.
하나 이상의 추가의 성분은 독립적으로 임의의 적합한 순서로 제1 성분과 제2 성분을 배합될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 추가의 성분은 단일 믹서에서 제1 성분 및 제2 성분과 배합될 수 있다. 하나 이상의 추가의 성분은 제1 및 제2 성분이 공반응성 조성물을 형성하기 위하여 배합된 후에 공반응성 조성물과 배합될 수 있다. 하나 이상의 추가의 성분은 제1 성분 및/또는 제2 성분이 배합되고 혼합되기 전에 제1 성분 및/또는 제2 성분과 배합될 수 있다.
하나 이상의 추가의 성분의 각각은, 공반응성 조성물을 형성하기 위하여 사용되는 기타 성분의 흐름에 커플링되는 펌프에 커플링된 독립적인 저장소에 함유될 수 있다.
하나 이상의 추가의 성분의 각각은 계량 펌프에 의해 독립적으로 제어될 수 있고, 공반응성 조성물에 도입된 하나 이상의 추가의 성분의 부피비는 연속적으로 및/또는 불연속적으로 변화될 수 있다.
성분은 사용 시간까지 보관될 수 있는 최종 조성물로서 제조될 수 있다.
대안적으로, 제1 성분, 제2 성분, 또는 하나 이상의 추가의 성분과 같은 성분은 사용 시간에 제조될 수 있다. 성분은 2종 이상의 전구체 조성물을 배합함으로써 동적으로 형성될 수 있다.
도 1은 별도의 저장소(111) 내의 2종 이상의 전구체 조성물(112/113/114)이 1차 저장소(103)에 커플링된 각각의 계량 펌프(115)에 커플링되는 예를 도시한다. 2종 이상의 전구체 조성물의 부피비를 제어함으로써, 도 1에 도시된 바와 같은 제1 성분(102)의 구성요소는 부품의 제조 동안 일정하게 유지되거나 동적으로 변화될 수 있다. 도 1에서, 전구체 조성물(112/113/114)의 각각은 1차 저장소에 직접 커플링된다. 그러나, 2종 이상의 전구체 조성물은 임의의 적합한 순서로 배합될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전구체 조성물은 1차 저장소에서 배합될 수 있고, 배합된 전구체 조성물이 혼합되는 믹서에 펌핑될 수 있다. 전구체 조성물은 또한 1차 저장소에 유입되기 전에 배합되고 혼합될 수 있다. 배합된 전구체 조성물은 또한 1차 펌프(104)에 유입되기 전에 및/또는 1차 펌프(104)를 떠난 후 그리고 제2 성분과 배합되고 혼합되기 전에 배합될 수 있다.
동적으로 제어된 다성분 공반응성 3차원 인쇄 시스템은 광범위한 재료 특성을 가진 부품을 제조하는 능력을 용이하게 할 수 있다.
제1 및 제2 성분이 믹서에서 배합되고 혼합되어 공반응성 조성물을 형성한 후에, 공반응성 조성물은 노즐을 통한 압력 하에 압출되어 압출물을 형성할 수 있다. 노즐은 임의의 적합한 치수 및 형상을 가질 수 있다.
압출물은 기재 상에 및/또는 앞서 침착된 층 상에 침착되어 부품을 제조한다. 공반응성 조성물로부터 형성된 압출물은 공반응성 조성물의 인접한 층이 공동 작용하는 능력을 용이하게 하도록 완전히 경화되지 않는 앞서 침착된 층 상에 침착될 때에 완전히 경화되지 않는 것이 바람직할 수 있다. 인접한 공동 작용하는 층들 사이에 형성된 공유 결합은 강인한 계면을 제공할 수 있다. 부품에서의 이웃하는 3-차원 인쇄된 층은 인쇄 방향과 평행한 방향 및 인쇄 방향과 직교하는 방향으로의 인장 강도 및 신율과 같은 등방성 물성을 나타낼 수 있다.
압출물의 단면 치수 및 형상은 길이방향 치수에서 실질적으로 일정할 수 있다. 압출물의 단면 치수 및 형상은 압출물의 길이방향 치수 또는 길이를 따라서 또는 압출물의 길이를 따라 상이한 부분에서 달라질 수 있다. 이것은 형상을 동적으로 변화시키도록 구성된 노즐을 이용함으로써, 또는 부품을 제조하는 동안 노즐을 대체 또는 전환시킴으로써 달성될 수 있다.
압출물의 치수는 공반응성 조성물의 유량을 조절하면서 또는 조절하는 일 없이 노즐의 직경을 제어함으로써 조절될 수 있다. 이와 같이 하여. 압출물의 치수는 제조 중인 부품의 치수를 수용하도록 연속적으로 또는 불연속적으로 조절될 수 있다. 따라서, 제조된 부품의 두께는 침착된 압출물의 두께에 의해 결정될 수 있는데, 이는 노즐의 치수에 의해 제어될 수 있다. 제조된 부품의 두께는 반드시 다수의 중첩층의 침착에 의해 결정될 필요는 없다. 노즐의 치수가 변함에 따라서, 유량은 일정한 인쇄 속도를 유지하도록 조정될 수 있거나, 또는 인쇄 속도는 유동 부피의 변화를 수용하도록 변화될 수 있다.
압출물은 단면 프로파일 전체를 통해 실질적으로 균질할 수 있다. 예를 들어, 공반응 조성물 및 후속의 압출물을 형성하는 하나 이상의 구성요소의 양은 독립적으로 1% 미만, 0.1% 미만, 또는 0.01% 미만으로 다양할 수 있으며, 여기서 퍼센트는 각각 압출물의 총중량 또는 총부피를 기준으로 한 각각의 구성요소의 중량% 및/또는 부피%를 지칭한다.
균질한 단면 프로파일을 가진 압출물은 길이방향 치수가 비균질할 수 있다. 예를 들어, 압출물을 형성하는 구성요소는 압출물의 길이방향 치수 또는 길이를 따라서 균질할 수 있거나 압출물의 전체 길이를 따라 또는 압출물의 상이한 길이방향 부분에서 다양할 수 있다.
압출물은 공압출물일 수 있다. 구조화된 압출물은 압출물을 형성하는 구성요소가 공압출물의 단면 프로파일 내에서 비균질인 압출물을 지칭한다. 예를 들어, 공반응 조성물 및 후속 압출물을 형성하는 1종 이상의 구성요소의 양은 독립적으로 1% 초과, 2% 초과, 5% 초과, 또는 10% 초과만큼 다양할 수 있으며, 여기서 퍼센트는 각각 공압출물의 총중량 또는 총부피를 기준으로 하는 각각의 구성요소의 중량% 및/또는 부피%를 지칭한다.
예를 들어, 공압출물 단면의 하나의 부분은 하나의 공반응성 조성물을 가질 수 있고 공압출물 단면의 또 다른 부분은 상이한 공반응성 조성물을 가질 수 있다. 그 차이는 두 상이한 부분에서의 구성요소 중 하나 이상의 농도일 수 있다. 예를 들어, 하나의 부분은 또 다른 부분보다 보다 높은 농도의 충전제의 또는 공반응성 성분 중 하나 이상을 가질 수 있다.
대안적으로, 또는 부가적으로, 그 차이는 구성요소 중 하나 이상의 유형 및/또는 구성요소 중 하나 이상의 부존재일 수 있다. 예를 들어, 공압출물의 하나의 부분은 제1 골격을 가진 공반응성 예비중합체를 가질 수 있고, 다른 부분은 상이한 중합체성 골격을 가진 공반응성 예비중합체를 가질 수 있다. 두 상이한 부분은 상이한 경화 화학을 가질 수 있거나 동일한 경화 화학을 가질 수 있다.
이와 같이 하여, 구조화된 압출물은 부품의 두께 전체를 통해 상이한 특성을 부여하는데 사용될 수 있다.
공압출물의 부분은 비균질 단면 구성요소 프로파일을 가질 수 있고 다른 부분은 균질 단면 구성요소 프로파일을 가질 수 있다.
공압출물은 하나 이상의 성분의 개별적인 흐름이 혼합될 수 없게 하나 이상의 성분의 평행 흐름을 조합함으로써 형성될 수 있다. 공압출물은 임의의 목적하는 적합한 단면 구성요소 프로파일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공압출물은 상이한 성분을 포함하는 평행한 시트를 포함할 수 있고, 구조화된 압출물은 내부 성분이 외부 성분에 의해 둘러싸인 상태의 코어/셸 구조를 가질 수 있거나, 또는 구조화된 압출물은 복합 단면 구조를 가질 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 방법에서 사용되는 공반응성 조성물은 50℃ 미만의 온도에서 경화될 수 있다. 이러한 공반응성 조성물은 공반응성 화합물 및 임의의 선택적 촉매 또는 경화 가속제가 배합되어 혼합될 때 경화되기 시작할 수 있다. 공반응성 조성물은 압출물이 형성되고 침작됨에 따라서 그리고 침착 후에 계속하여 경화된다.
공반응성 조성물은 경화를 개시시키기 위하여 활성화되어야 하는 경화 개시제를 포함하고, 경화 개시제는, 공반응성 조성물이 압출되어 압출물을 형성한 후 및/또는 침착 후에 믹서 및 노즐 내에서 활성화될 수 있다. 예를 들어, 자유 라디칼 중합 반응을 개시시키기 위하여, 광개시제를 함유하는 공반응성 조성물, 압출물, 및/또는 침착된 압출물은 경화 반응을 개시시키기 위하여 UV 방사선에 노출될 수 있다.
경화된 경우, 공반응성 조성물은, 예를 들어, 목적하는 내약품성, 저온 가요성, 가수분해 안정성, 고온 내성, 높은 인장/신율, 충격 강도, 기재에 대한 접착력, 프라이머 코팅에 대한 접착력, 경도, 전기전도도, EMI/RFI 차폐, 정적 소모, 내식성, UV 저항, 빗물 부식 내성, 절연 파괴 강도, 사운드 댐핑, 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 나타낼 수 있다.
부품은 1종 이상의 경화된 공반응성 조성물을 포함할 수 있다.
부품은 경화된 공반응성 조성물의 다수의 층을 포함할 수 있으며, 여기서 다수의 층의 각각은 독립적으로 동일한 또는 상이한 공반응성 조성물로부터 제조된다. 공반응성 조성물의 차이는 경화 화학, 공반응성 화합물, 및/또는 첨가제의 차이를 포함할 수 있다
경화된 전기전도성 부품 또는 부품의 일부분의 표면은, 예를 들어, 106 Ω/□ 미만, 105 Ω/□ 미만, 104 Ω/□ 미만, 103 Ω/□ 미만, 102 Ω/□ 미만, 10 Ω/□ 미만, 10-1 Ω/□ 미만, 또는 10-2 Ω/□미만의 표면 저항률을 나타낼 수 있다. 전기전도성 부품의 표면은, 예를 들어, 10-2 내지 102, 102 Ω/□ 내지 106 Ω/□, 또는 103 Ω/□ 내지 105 Ω/□의 표면 저항률을 가질 수 있다. 표면 저항률은 23℃/55%RH에서 ASTM D257에 따라 결정될 수 있다.
경화된 전기전도성 부품 또는 부품의 일부분의 표면은, 예를 들어, 106 Ω/cm 미만, 105 Ω/cm 미만, 104 Ω/cm 미만, 103 Ω/cm 미만, 102 Ω/cm 미만, 10 Ω/cm 미만, 10-1 Ω/cm 미만, 또는 10-2 Ω/cm 미만의 부피 저항률을 가질 수 있다. 전기전도성 부품의 표면은, 예를 들어, 10-2 Ω/cm 내지 101 Ω/cm, 102 Ω/cm 내지 106 Ω/cm, 또는 103 Ω/cm 내지 105 Ω/cm의 부피 저항률을 가질 수 있다. 부피 저항률은 23℃/55%RH에서 ASTM D257에 따라 결정될 수 있다.
전기전도성 부품 또는 부품의 일부분은, 예를 들어, 1 S cm-1 초과, 10 S cm-1 초과, 100 S cm-1 초과, 1,000 S cm-1 초과, 또는 10,000 S cm-1 초과의 전기전도도를 가질 수 있다. 전기전도성 부품은 1 S cm-1 내지 10,000 S cm-1, 10 S cm-1 내지 1,000 cm-1 또는 10 S cm-1 내지 500 S cm-1의 전기전도도를 가질 수 있다.
전기전도성 부품 또는 부품의 일부분은, 10 KHz 내지 20㎓의 범위 내의 주파수에서, 예를 들어, 10 dB 초과, 30 dB 초과, 60 dB 초과, 90 dB 초과, 또는 120 dB 초과의 감쇠를 나타낼 수 있다. 전기전도성 부품은 10 KHz 내지 20㎓의 범위 내의 주파수에서, 예를 들어, 10 dB 내지 120 dB, 20 dB 내지 100 dB, 30 dB 내지 90 dB, 또는 40 dB 내지 70 dB의 감쇠를 나타낼 수 있다.
열전도성 부품 또는 부품의 일부분은 0.1 내지 50 W/(m-K), 0.5 내지 30 W/(m-K), 1 내지 30 W/(m-K), 1 내지 20 W/(m-K), 1 내지 10 W/(m-K), 1 내지 5 W/(m-K), 2 내지 25 W/(m-K), 또는 5 내지 25 W/(m-K)의 열전도도를 나타낼 수 있다.
저밀도를 나타내는 부품 또는 부품의 일부분은, 예를 들어, 저밀도 충전제, 예컨대, 저밀도 유기 충전제, 중공 마이크로스피어, 코팅된 마이크로스피어, 또는 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다.
비중을 나타내는 부품 또는 부품의 일부분은, 예를 들어, 1.1 미만, 1.0 미만, 0.9 미만, 0.8 미만 또는 0.7 미만을 나타낼 수 있고, 여기서 비중은 23℃/55%RH에서 ISO 2781에 따라 결정된다.
내식성을 나타내는 부품 또는 부품의 일부분은 예를 들어 1종 이상의 부식 저해제를 포함할 수 있다.
고경도를 나타내는 부품 또는 부품의 일부분은 예를 들어 1종 이상의 무기 충전제를 포함할 수 있다.
부품 또는 부품의 일부분은, 예를 들어, 쇼어 20A 초과, 쇼어 30A 초과, 쇼어 40A 초과, 쇼어 50A 초과, 또는 쇼어 60A 초과의 경도를 나타낼 수 있으며, 여기서 경도는 ISO 868에 따라서 결정된다.
부품 또는 부품의 일부분은, 예를 들어, 1 ㎸/㎜ 초과, 5 ㎸/㎜ 초과, 10 ㎸/㎜ 초과, 15 ㎸/㎜ 초과, 20 ㎸/㎜ 초과, 25 ㎸/㎜ 초과, 30 ㎸/㎜ 초과, 또는 50 ㎸/㎜ 초과의 절연 파괴 강도를 나타낼 수 있으며, 여기서 절연 파괴 강도는 SAE ARP1512에 따라서 결정된다. 경화된 층은, 예를 들어, 1 ㎸/㎜ 내지 50 ㎸/㎜, 56 ㎸/㎜ 내지 45 ㎸/㎜, 10 ㎸/㎜ 내지 40 ㎸/㎜, 또는 15 ㎸/㎜ 내지 30 ㎸/㎜의 절연 파괴 강도를 나타낼 수 있으며, 여기서 절연 파괴 강도는 SAE ARP1512에 따라서 결정된다.
사운드 댐핑 특성을 나타내는 부품 또는 부품의 일부분은 에폭시-함유 화합물을 포함할 수 있으며, 여기서 에폭시-함유 화합물은 에폭시/폴리올 부가체, 폴리티올 및 경화제를 포함한다.
부품 또는 부품의 일부분은 부품에 사운드 댐핑 특성을 부여하는 층 또는 다수의 층을 포함할 수 있고, 215㎜의 길이를 따라서 코팅된 240㎜ 길이, 10㎜ 폭 및 1㎜ 두께의 강철 패널 상에 SAE 시험 방법 J1637 및 ASTM E-756에 따라 측정된 2.5㎜ 층 두께, 800㎐에서 적어도 0.06, 400㎐에서 적어도 0.04, 또는 10℃에서 200㎐에서 적어도 0.02의 사운드 댐핑 손실 계수를 나타낼 수 있다.
부품 또는 부품의 일부분은 연료-저항을 나타낼 수 있다. 특정 용도 및 사양에 대하여 적절한 각종 시험은 연료-저항을 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 연료-저항 부품은, ASTM D792(American Society for Testing and Materials) 또는 AMS 3269(Aerospace Material Specification)에 기재된 것들과 유사한 방법에 따른 JRF 타입 I에서의 60℃ 및 주변 압력에서 1주 동안 침지 후, 40% 이하, 몇몇 경우에 25% 이하, 몇몇 경우에 20% 이하, 다른 경우에 10% 이하의 부피 팽윤 퍼센트를 나타낼 수 있다. 연료 저항의 결정을 위하여 이용되는 바와 같은, JRF 타입 I은 하기 조성물을 갖는다: 톨루엔: 28±1 부피%; 사이클로헥산(공업용): 34±1 부피%; 아이소옥탄: 38±1 부피%; 및 3차 다이부틸 다이설파이드: 1±0.005 부피%(SAE(Society of Automotive Engineers)로부터 이용 가능한 1989년 7월 1일자로 발행된 AMS 2629, § 3.1.1 등 참조).
임의의 적합한 부품은 공반응성 3차원 인쇄를 이용하여 제조될 수 있다.
부품을 제조하기 위한 3차원 인쇄 장치는 하나 이상의 펌프, 하나 이상의 펌프, 하나 이상의 노즐, 하나 이상의 재료 저장소, 및 자동화 제어 전자기기를 포함할 수 있다.
3차원 인쇄 장치는 압력 제어기, 압출 다이, 공압출 다이, 코팅 용도, 온도 제어 요소, 공반응성 조성물을 조사하기 위한 요소, 또는 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다.
3차원 인쇄 장치는 표면에 관하여 노즐을 이동시키기 위한 겐트리와 같은 장치를 포함할 수 있다. 장치는 프로세서에 의해 제어될 수 있다.
공반응성 조성물은 임의의 적합한 공반응성 3차원 인쇄 장비를 이용하여 침착될 수 있다. 적합한 3차원 인쇄의 선택은 침착 부피, 공반응성 조성물의 점도, 공반응성 화합물의 침착 속도, 반응 속도, 및 제조 중인 부품의 복잡성을 포함하는 많은 인자에 따라 좌우될 수 있다. 2종 이상의 반응성 성분의 각각은 독립적인 펌프에 도입될 수 있고, 2종의 반응성 성분을 배합하고 혼합하기 위하여 믹서에 투입될 수 있다. 노즐은 믹서에 커플링될 수 있고, 혼합된 공반응성 조성물은 압력 하에 푸시될 수 있거나 노즐을 통해 압출될 수 있다.
펌프는, 예를 들어, 양변위 펌프, 시린지 펌프, 피스톤 펌프 또는 프로그레시브 캐비티 펌프(progressive cavity pump)일 수 있다. 2종의 반응성 성분을 전달하는 2개의 펌프가 병렬로 배치될 수 있거나 직렬로 배치될 수 있다. 적합한 펌프는 노즐 오리피스를 통해 액체 또는 점성 액체를 푸시 가능할 수 있다. 이 과정은 또한 압출이라 지칭될 수 있다. 반응성 성분은 직렬인 2개의 펌프를 이용하여 믹서에 도입될 수 있다.
예를 들어, 2종 이상의 공반응성 성분은 프로그레시브 캐비티 2-성분 시스템에 부착된 일회용 노즐을 통해 재료를 분배함으로써 침착될 수 있으며, 여기서 공반응성 성분은 일렬로 혼합된다. 2-성분 시스템은, 예를 들어, 일회용 정적 믹서 디스펜서에 또는 동적 믹서에 개별적으로 반응물을 투여하는 2개의 프로그레시브 캐비티 펌프를 포함할 수 있다. 다른 적합한 펌프는 양변위 펌프, 시린지 펌프, 피스톤 펌프 및 프로그레시브 캐비티 펌프를 포함한다. 공반응성 조성물을 형성하기 위하여 2종 이상의 공반응성 성분을 혼합한 후에, 공반응성 조성물은, 하나 이상의 다이 및/또는 하나 이상의 노즐을 통해 압력 하에 강제로 침착되어 운송수단 부품의 초기 층을 제공함에 따라서 압출물로 형성되고, 연속적인 층이 앞서 침착된 층에 인접하여 침착될 수 있다. 침착 시스템은 기저부에 직교하여 위치될 수 있지만, 또한 압출물과 침착 시스템이 기저부에 평행한 압출물과 둔각을 형성하도록 압출물을 형성하기 위하여 임의의 적합한 각도로 설정될 수 있다. 압출물은, 공반응성 성분이, 예를 들어, 정적믹서에서 또는 동적 믹서에서 혼합된 후의 공반응성 조성물을 지칭한다. 압출물은 다이 및/또는 노즐을 통과할 때 정형될 수 있다.
기저부, 침착 시스템, 또는 기저부와 침착 시스템 둘 다는 3-차원 물품을 구축하기 위하여 이동될 수 있다. 이동은 미리 결정된 방식으로 이루어질 수 있는데, 이것은 로봇 및/또는 컴퓨터화된 기계 툴 인터페이스와 같은 임의의 적합한 CAD/CAM 방법 및 장치를 이용하여 달성될 수 있다.
압출물은 초기 층 및 연속층을 형성하기 위하여 연속적으로 또는 불연속적으로 분배될 수 있다. 간헐적 침착의 경우, 침착 시스템은 펌프, 예컨대, 프로그레시브 캐비티 펌프를 차단하고, 공반응성 성분 및/또는 공반응성 조성물 중 1종 이상의 흐름을 중단하는 스위치와 인터페이스될 수 있다.
3차원 인쇄 장치는 인라인 정적 및/또는 동적 믹서뿐만 아니라 적어도 2종의 공반응성 성분을 유지하고 공반응성 성분을 정적 및/또는 동적 믹서에 공급하기 위한 별도의 가압된 펌핑 구획을 포함할 수 있다. 믹서, 예컨대, 활성 믹서는 노즐 내 고전단 블레이드를 갖는 가변 속도 중심 임펠러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 0.2㎜ 내지 100㎜, 0.5㎜ 내지 75㎜, 1㎜ 내지 50㎜, 또는 5㎜ 내지 25㎜의 최소 치수를 갖는 노즐의 범위가 사용될 수 있다. 노즐은, 예를 들어, 1㎜ 초과, 5㎜ 초과, 10㎜ 초과, 20㎜ 초과, 30㎜ 초과, 40㎜ 초과, 50㎜ 초과, 60㎜ 초과, 70㎜ 초과, 80㎜ 초과, 또는 90㎜ 초과의 최소 치수를 가질 수 있다. 노즐은, 예를 들어, 100㎜ 미만, 90㎜ 미만, 80㎜ 미만, 70㎜ 미만, 60㎜ 미만, 50㎜ 미만, 40㎜ 미만, 30㎜ 미만, 20㎜ 미만, 10㎜ 미만, 또는 5㎜ 미만의 최소 치수를 가질 수 있다. 노즐은 임의의 적합한 단면 치수, 예를 들어, 원형, 구형, 타원형, 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 삼각형, 평면 또는 다른 적합한 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 출구 오리피스 치수 0.6㎜ 내지 2.5㎜, 및 길이 30㎜ 내지 150㎜를 갖는 정적 및/또는 동적 혼합 노즐의 범위가 사용될 수 있다. 예를 들어, 출구 오리피스 직경은 0.2㎜ 내지 4.0㎜, 0.4㎜ 내지 3.0㎜, 0.6㎜ 내지 2.5㎜, 0.8㎜ 내지 2㎜, 또는 1.0㎜ 내지 1.6㎜일 수 있다. 정적 믹서 및/또는 동적 믹서는 예를 들어, 10㎜ 내지 200㎜, 20㎜ 내지 175㎜, 30㎜ 내지 150㎜, 또는 50㎜ 내지 100㎜의 길이를 가질 수 있다. 혼합 노즐은 정적 및/또는 동적 혼합 구획 및 정적 및/또는 동적 혼합 구획에 커플링된 분배 구획을 포함할 수 있다. 정적 및/또는 동적 혼합 구획은 공반응성 재료를 배합하고 혼합하도록 구성될 수 있다. 분배 구획은, 예를 들어, 상기 오리피스 직경 중 어느 것인가를 갖는 직관식 튜브일 수 있다. 분배 구획의 길이는, 공반응성 화합물이 반응하기 시작하고 공반응성 조성물이 물품 상에 침착되기 전에 점도를 증가시킬 수 있는 영역을 제공하도록 구성될 수 있다. 분배 구획의 길이는, 예를 들어, 침착 속도, 공-반응물의 반응 속도, 및 목적하는 점도에 기초하여 선택될 수 있다.
공반응성 조성물은, 정적 및/또는 동적 혼합 노즐에서, 예를 들어, 0.25초 내지 5초, 0.3초 내지 4초, 0.5초 내지 3초, 또는 1초 내지 3초의 체류 시간을 가질 수 있다. 기타 체류 시간은 필요에 따라서 공반응성 조성물의 경화 화학 및 경화 속도에 기초하여 사용될 수 있다.
일반적으로, 적합한 체류 시간은 공반응성 조성물의 겔 타임 미만이다.
3차원 인쇄 장치는, 예를 들어, 0.1 ㎖/분 내지 20,000 ㎖/분, 예컨대, 1 ㎖/분 내지 12,000 ㎖/분, 5 ㎖/분 내지 8,000 ㎖/분, 또는 10 ㎖/분 내지 6,000 ㎖/분의 부피 유량으로 공반응성 조성물을 침착시킬 수 있다. 공반응성 조성물은, 예를 들어, 0.1 ㎖/분 초과, 1 ㎖/분 초과, 10 ㎖/분 초과, 100 ㎖/분 초과, 1,000 ㎖/분 초과, 또는 10,000 ㎖/분 초과의 부피 유량으로 침착될 수 있다. 3차원 인쇄 장치는, 예를 들어, 20,000 ㎖/분 미만, 10,000 ㎖/분 미만, 1,000 ㎖/분 미만, 100 ㎖/분 미만, 10 ㎖/분 미만, 또는 1 ㎖/분 미만의 부피 유량으로 공반응성 조성물을 침착시킬 수 있다. 부피 유량은, 예를 들어, 공반응성 조성물의 점도, 압출 압력, 노즐 직경, 및 공반응성 화합물의 반응 속도에 따라 좌우될 수 있다.
3차원 인쇄 장치는, 예를 들어, 1 ㎜/초 내지 400 ㎜/초, 예컨대, 5 ㎜/초 내지 300 ㎜/초, 10 ㎜/초 내지 200 ㎜/초, 또는 15 ㎜/초 내지 150 ㎜/초의 침착 속도로 공반응성 조성물을 침착시킬 수 있다. 3차원 인쇄 장치는, 예를 들어, 1 ㎜/초 초과, 10 ㎜/초 초과, 또는 100 ㎜/초 초과로 공반응성 조성물을 침착시킬 수 있다. 3차원 인쇄 장치는, 예를 들어, 400 ㎜/초 미만, 100 ㎜/초 미만, 또는 10 ㎜/초 미만으로 공반응성 조성물을 침착시킬 수 있다. 침착 속도는, 예를 들어, 공반응성 조성물의 점도, 압출 압력, 노즐 직경, 및 공반응성 화합물의 반응 속도에 따라 좌우될 수 있다. 침착 속도는 공반응성 조성물을 압출시키는데 사용된 노즐이 공반응성 조성물이 침착되고 있는 표면에 관하여 이동되는 속도를 지칭한다.
정적 및/또는 동적 혼합 노즐은, 예를 들어, 공반응성 화합물 간의 반응 속도 및/또는 공반응성 화합물의 점도를 제어하기 위하여 가열 또는 냉각될 수 있다. 침착 노즐의 오리피스는 임의의 적합한 형상 및 치수를 가질 수 있다. 3차원 인쇄 장치는 다수의 침착 노즐을 포함할 수 있다. 노즐은 고정된 오리피스 치수 및 형상을 가질 수 있거나, 또는 노즐 오리피스는 제어 가능하게 조절될 수 있다. 믹서 및/또는 노즐은 공반응성 화합물의 반응에 의해 발생된 발열을 제어하기 위하여 냉각될 수 있다.
공반응성 조성물이 열경화성 중합체성 매트릭스를 형성하기 위하여 반응하는 속도는, 공반응성 화합물의 반응성 작용기의 선택에 의해 결정 및/또는 제어될 수 있다. 반응 속도는 또한 반응의 활성화 에너지, 예컨대, 열 및/또는 촉매를 낮추는 인자에 의해 결정될 수 있다.
반응 속도는 공반응성 조성물의 겔 타임에 반영될 수 있다. 신속 경화 화학은 공-반응성 화합물이 5분 미만, 4분 미만, 3분 미만, 2분 미만, 1분 미만, 45초 미만, 30초 미만, 15초 미만 또는 5초 미만의 겔 타임을 갖는 화학을 지칭한다. 공반응성 화합물은, 예를 들어, 0.1초 내지 5분, 0.2초 내지 3분, 0.5초 내지 2분, 1초 내지 1분, 또는 2초 내지 40초의 겔 타임을 가질 수 있다. 겔 타임은 공반응성 화합물이 더 이상 손으로 교반 가능하지 않을 경우 공반응성 화합물의 교반 후 시간이다.
고점도를 갖는 공반응성 조성물은 긴 겔 타임을 가질 수 있다. 침착된 공반응성 조성물은, 높은 점도 때문에, 침착 후 의도된 형상을 보유할 수 있고, 의도된 형상을 보유하는 능력은 점도를 증가시키도록 경화에 그 만큼 좌우되지 않는다. 고점도를 가진 공반응성 조성물의 경우에, 겔 타임은, 예를 들어, 0.5시간 초과, 1시간 초과, 2시간 초과, 5시간 초과, 또는 10시간 초과일 수 있다. 예를 들어, 고점도를 가진 공반응성 조성물의 경우에, 겔 타임은 1 내지 10시간, 1.5 내지 8시간, 2시간 내지 6시간, 또는 3시간 내지 5시간일 수 있다.
공반응성 성분이 균일하게 배합되고 혼합될 수 있기 때문에, 공반응성 조성물은 혼합 즉시 경화되기 시작할 수 있고, 노즐을 통해 강제된 공반응성 조성물 및 압출물의 치수는 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 공반응성 3차원 인쇄는 대형 치수 압출물의 사용을 용이하게 하는데, 이는 운송수단 부품과 같은 대형 부품을 신속하게 제조하는 능력을 용이하게 한다.
부품의 치수 및 두께, 및 공반응성 조성물을 포함하는 압출물의 치수에 따라서, 대형 부품은 다수의 층을 나란히 및/또는 다른 층 위에 적용함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 비교적 더 두꺼운 부품의 경우, 두께는 미리 적용된 층의 상부에 하나 이상의 층을 적용함으로써 축적될 수 있다. 비교적 더 얇은 부분의 경우, 이것은 미리 적용된 압출물에 인접한 압출물을 연속하여 침착시키는데 충분할 수 있고, 그와 같이 하여 부품의 폭을 축적시킬 수 있다. 후자의 접근법은 도어, 후드, 사이드 패널, 루프 및 후드와 같은 외부 운송수단 부품을 제조하는데 적합할 수 있다.
운송수단 부품의 경우에, 전체 부품 또는 부품의 외부 부분은, 예를 들어, 내약품성, 환경 내성, 기체 및 증기 확산에 대한 내성, 충격 강도, 내스크래치성, 전기전도도, 정적 소모, EMI/RFI 차폐, 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 제공하도록 설계될 수 있다.
부품의 외부 및/또는 내부 부분은, 예를 들어, 충격 강도, 사용 조건 하의 기계적 안정성 및 저밀도를 제공하도록 설계될 수 있다.
공반응성 3차원 인쇄는 또한 제조 동안 공반응성 조성물을 연속하여 또는 간헐적으로 변화시킴으로써 광범위한 재료 특성을 갖는 부품을 제조하는 능력을 용이하게 할 수 있다.
예를 들어, 공반응성 조성물의 구성요소는, (1) 1종 이상의 성분의 부피비를 조절함으로써; (2) 1종 이상의 추가의 성분을 도입함으로써; (3) 성분 중 하나 이상을 제거함으로써; (4) 공반응성 성분의 구성요소를 변화시킴으로써; 또는 전술한 것들의 임의의 조합에 의해 변화될 수 있다.
압출물의 침착 속도는 공반응성 조성물의 유량, 공반응성 조성물의 점도, 및 공반응성 화합물의 반응 속도과 같은 파라미터에 기초하여 선택될 수 있으므로, 침작된 압출물은 침착 후 의도된 형상을 유지한다. 예를 들어, 침착된 층을 늘어지거나 이동시키지 않고, 필요에 따라서 하나 이상의 중첩층을 지지하는 것이 중요할 수 있다.
침착 속도는 또한 완전히 경화되지 않은 외부 표면의 일부 상에 후속의 층이 적용될 때 미리 침착된 층의 외부 표면의 적어도 일부분이 완전히 경화되지 않도록 선택될 수 있다. 이와 같이 하여, 제1 층에서의 미반응 화합물은 이어서 제2 층에서의 미반응 화합물과 반응하여 공유 결합을 형성하고 층간 강도를 증대시킬 수 있다.
부품이 제조된 후에, 노즐은 배출 영역에 위치될 수 있고, 공반응성 성분 중 하나의 흐름은 정지될 수 있고, 장치는 퍼지되어, 완전 경화된 공반응성 조성물이 장치를 막는 것을 방지할 수 있다. 대안적으로, 공반응성 성분 모두의 도입은 중지될 수 있고, 비-반응성 조성물은 장치에 도입되어, 재료를 퍼지시키고 제거하여 후속 사용을 위하여 시스템을 세정할 수 있다.
자동화 제조 장비의 크기는 제조 중인 운송수단 부품의 크기로 적합화될 수 있다.
예를 들어, 3차원 인쇄 시스템은 수평 평면 내에 침착 노즐을 이동시킬 수 있는 겐트리 시스템 및 표면에 관하여 노즐을 수직으로 이동시키기 위한 수직 이동 시스템을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 3차원 인쇄 시스템은 회전 가능한 노즐 조립체에 부착된 표면 위쪽에 매달릴 수 있는 로봇팔로 이루어질 수 있다.
3차원 인쇄 시스템의 위치결정은 프로세서에 의해 제어될 수 있다.
이동은 제조 중인 운송수단 부품의 CAD/CAM 모델에 기초하여 결정될 수 있다.
공반응성 조성물은 기저부에 적용될 수 있고, 여기서 제조된 부품이 기저부로부터 제거되고 기저부가 부품에 편입되지 않는다.
공반응성 조성물은 제조된 부품에 편입된 프리폼에 적용될 수 있다. 예를 들어, 공반응성 조성물은 금속 프리폼에 침착될 수 있다. 공반응성 조성물은 금속 프리폼에 접착될 수 있으므로, 완성된 부품이 금속 프리폼을 부품의 외부 또는 내부 표면으로서 편입되게 한다. 프리폼의 다른 예는 복합체, 패브릭, 매트재료, 라미네이트, 벌집형, 보강 리브, 트러스(trusses), 마운트, 패스너(fastener), 레일, 연결부, 고형 시트, 천공된 시트, 및 전술한 것들 중 임의의 것의 조합을 포함한다. 프리폼은 제조된 부품의 소정의 특성, 예컨대, 충격 강도, 비틀림 강도, 피어싱 강도, 중량 저감, 조립 용이, 덴트 저항(dent resistance), 내약품성, 심미감, 내스크래치성 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 증강 및 증대시킬 수 있다.
본 명세서에서 개시된 바와 같이, 유사한 재료는 부품이 형성되고 공반응성 조성물이 완전히 경화된 후에 2차 동작에서 적용될 수 있다.
경화 동안 프리폼 상에 공반응성 조성물을 침착시키는 것은 프리폼의 표면 상에 상보적 반응물과 반응하는 공반응성 화합물의 능력을 용이하게 할 수 있다. 프리폼은 적합한 공반응성 작용기를 갖는 화합물로 처리될 수 있거나, 열이 프리폼에 인가될 수 있거나, 또는 접착력 촉진 중간층이 프리폼과 경화 공반응성 조성물 간의 결합을 증대시키기 위하여 프리폼에 적용될 수 있다.
복합체, 패브릭, 매트재료 및 라미네이트는, 섬유, 예를 들어, 금속, 열가소성, 열경화성 수지, 천연, 실리카, 세라믹, 탄소 섬유, 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
부품은 부품의 내부 내에 프리폼을 포함하도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 공반응 제조 방법을 이용하여 공반응성 조성물의 하나 이상의 층이 침착되어 하부구조를 형성할 수 있다. 이어서, 공반응성 조성물의 침착은, 프리폼이 경화된 공반응성 조성물 내에 둘러싸이도록, 하부구조에 적용된 프리폼, 및 프리폼 상에 침착된 공반응성 조성물의 추가의 층을 중단시킬 수 있다.
공반응성 조성물을 포함하는 압출물은 다층 코팅과 같은 코팅 상에 침착될 수 있다. 다층 코팅은 외부 코팅일 수 있다. 다층 코팅은 미적 코팅, 특수 효과 코팅, 촉각 코팅, 내스크래치 코팅, 전도성 코팅, 소정의 파장 범위에 걸친 반사 코팅, 소정의 파장 범위에 걸친 흡수 코팅, 또는 목적하는 특징을 갖는 기타 외부 코팅일 수 있다. 코팅은 다층 코팅과 침착된 압출물 사이의 결합을 용이하게 하도록 구성된 접착층을 포함할 수 있다. 코팅은 전기전도성 코팅일 수 있고, 높은 절연 파괴 강도를 가질 수 있고, 및/또는 높은 내용매성을 가질 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 공반응성 3차원 인쇄 방법은 복합 구조를 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 셸은 1E5 cP 내지 1E8 cP의 점도를 가진 공반응성 조성물과 같은 보다 고점도 공반응성 조성물을 이용하여 제조될 수 있다. 셸은 내부 저장소를 획정하도록 구성된다. 셸이 형성된 후에, 내부 부피는 500 cP 내지 2,000 cP의 점도를 가진 조성물과 같은 저점도 공반응성 조성물로 채워질 수 있다. 저점도 공반응성 조성물은 내부 부피를 통해 확산될 수 있고, 인쇄될 필요가 없다. 저점도 공반응성 조성물은, 예를 들어, 재료를 공반응성 조성물의 초기 부피를 기준으로 25 부피% 내지 3,000 부피%로 확장시킬 수 있는 발포제를 포함할 수 있다. 저점도 공반응성 조성물은, 초기에 높은 점도, 예컨대, 침착 전에 전단 박화를 거친 100,000 cP 초과의 점도를 가질 수 있고, 침착 동안 및 후에 재료가 저점도를 유지하도록 느린 회복 시간을 가질 수 있다.
실시예 4에 제공된 바와 같이, 상이한 2-방향성 특성을 가진 격자 구조가 또한 제조될 수 있다. 다른 복합 구조는 본 개시내용에 의해 제공되는 공반응성 3차원 인쇄 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 공반응성 3차원 인쇄 방법은 상이한 방향으로 상이한 특성을 갖는 부품을 용이하게 하는데 사용될 수 있다. 실시예 4에 나타낸 바와 같이, 부품은 일 방향으로 가요성일 수 있고 다른 방향으로 강성일 수 있다. 부품의 소정의 부분은 강성일 수 있고, 다른 부품은 가요성일 수 있다. 예를 들어, 가요성 힌지가 공반응성 조성물의 혼합비 또는 구성요소를 변화시킴으로써 부품에 편입될 수 있다. 특성의 임의의 적합한 조합을 가진 부품이 본 개시내용에 의해 제공되는 공반응성 3차원 인쇄 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
부품이 제조된 후에, 3-차원 인쇄 부품이 하나 이상의 2차 동작에 적용될 수 있다.
2차 작동의 예는 평활화, 코팅, 인쇄, 처리, 라미네이팅 및 밀봉을 포함한다.
부품의 표면은, 예를 들어, 샌딩 또는 블라스팅에 의해 평활화될 수 있다.
부품의 표면은 하나 이상의 코팅으로 코팅될 수 있다. 코팅은 표면에 목적하는 특성, 예컨대 내식성, 표면과 중첩층 사이의 표면 접착력, 증간 접착력, 용매 내성, 정적 소모, 전기전도도, 심미감, RFI/EMI 차폐, 및/또는 내스크래치성을 부여할 수 있다.
부품의 표면은 도료의 하나 이상의 층으로 도장될 수 있다.
라미네이트는 3-차원 인쇄 부품의 표면에 적용될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트는 하나 이상의 금속 시트, 복합 시트, 패브릭, 또는 다층 코팅일 수 있다.
부품이 부품의 빌드 표면으로서 또는 내부 특징으로서 프리폼을 포함할 경우, 제조된 부품은 제조된 부품을 가열하는 것과 같은 스트레스 완화 동작을 겪을 수 있다.
부품은 기재 상에 제조될 수 있다. 기재는 부품이 제조된 후에 제거될 수 있거나, 또는 부품에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 공반응성 조성물은 텍스처링 처리된 표면을 갖는 기재 상에 침착될 수 있고, 공반응성 조성물이 경화된 후에, 부품에 텍스처링 처리된 표면을 부여하기 위하여 텍스처링 처리된 표면을 제거할 수 있다. 또 다른 예로서, 공반응성 조성물은 본 개시내용에 의해 제공되는 방법을 이용하여 제조된 기재 상에 침착될 수 있다. 기재의 표면은 공반응성 조성물이 기재 표면 상에 침착될 때에 완전히 경화될 수 있거나 부분적으로 경화될 수 있다. 부분 경화된 기재 표면 상에 공반응성 조성물을 침착시키는 것은 기재 표면을 제공할 수 있고, 침착된 공반응성 조성물을 반응시켜 기재 표면과 중첩 경화된 층 사이의 강인한 계면을 제공할 수 있다. 공반응성 조성물의 다수의 층은 운송수단 부품에 목적하는 특성을 부여하는 각 층으로 침착될 수 있다. 예를 들어, 다층 운송수단 부품은 가요성 또는 연질 층, 강성 지지층, 및 저밀도 발포층을 가질 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 공반응성 3차원 인쇄 장치는 압출 노즐; 압출 노즐에 결합된 믹서; 믹서에 커플링된 제1의 1차 펌프 및 믹서에 커플링된 제2의 1차 펌프; 제1의 1차 펌프에 커플링된 제1의 1차 저장소 및 제2의 1차 펌프에 커플링된 제2의 1차 저장소; 및 제1의 1차 펌프 및 제2의 1차 펌프에 상호결합된 제어기를 포함할 수 있되, 여기서 제어기는 제1의 1차 펌프에 의해 펌핑되는 제1 성분과 제2의 1차 펌프에 의해 펌핑되는 제2 성분의 부피 혼합비를 변화시키도록 구성된다.
제1의 1차 펌프 및 2차 펌프의 각각은, 예를 들어, 믹서에 펌핑되는 성분의 유량을 변화시키기 위하여, 장치로부터 압출되는 공반응성 조성물의 압출 속도를 변화시키기 위하여, 및/또는 믹서에서 배합되는 성분의 부피 혼합비를 변화시키기 위하여, 독립적으로 제어 가능할 수 있다. 제어기는 공반응성 조성물의 침착 동안 연속적으로 또는 불연속적으로 이들 파라미터를 변화시킬 수 있거나, 또는 파라미터는 침착 과정의 일부 동안 일정하게 유지될 수 있다.
압출기는 믹서, 믹서 앞의 구획, 믹서 뒤의 구획 및 압출 노즐을 포함할 수 있다. 압출기는 믹서 및 압출 노즐에 의해 위치된 나선형 믹서와 같은 전단-박화 디바이스를 포함할 수 있다. 압출 노즐은 공압출 노즐일 수 있다.
장치는 압출기에 커플링된 하나 이상의 추가의 1차 펌프를 포함할 수 있고, 여기서 1개 이상의 1차 펌프의 각각이 각각의 1차 저장소에 독립적으로 커플링될 수 있다.
하나 이상의 추가의 펌프가 믹서 전에 및/또는 믹서와 압출 노즐 사이에 압출기에 독립적으로 커플링될 수 있다.
1차 저장소의 각각은 퍼지에 커플링될 수 있어, 새로운 공반응성 조성물을 침착시키기 전에 장치로부터 재료를 제거하기 위하여 1차 저장소로 하여금 배기될 수 있게 한다.
1차 저장소의 각각은 각각의 2차 펌프를 통해 하나 이상의 2차 저장소에 커플링될 수 있다. 2차 펌프의 각각은 독립적으로 제어 가능할 수 있다. 2차 저장소는 침착 동안 성분을 형성하는 구성요소를 동적으로 변화시키도록 상이한 부피 혼합비로 배합될 수 있는 상이한 조성물을 혼합할 수 있다. 성분을 형성하는 구성요소는, 부품이 제조되고 있는 동안, 상이한 시각에 연속적으로 변화될 수 있거나, 불연속적으로 변화될 수 있거나, 또는 일정하게 유지될 수 있다.
2개 이상의 2차 저장소는 2차 저장소 내 조이 1차 저장소로 펌핑되기 전에 배하되고 혼합되도록 믹서에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 조성물의 혼합은 미혼합된 성분이 믹서에서 또 다른 성분과 배합되고 혼합될 때 일어날 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 장치는 부품을 제조하기 위하여 압출 노즐의 3-차원 이동을 제공하는 겐트리 상에 장착될 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 장치는 경화 개시제를 활성화시키기 위한 하나 이상의 디바이스, 예컨대, 화학 방사선 또는 열의 공급원, 또는 기계력, 예컨대, 전단력을 생성하는 디바이스를 더 포함할 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 공반응성 3차원 인쇄 방법은 임의의 적합한 부품을 제조하는데 사용될 수 있다. 부품의 예는 운송수단 부품, 건축 부품, 건설 부품, 전자 부품, 가구, 의료 디바이스, 휴대용 디바이스, 전기통신 디바이스, 운동 장비, 어패럴 및 장난감을 포함한다.
본 개시내용에 의해 제공되는 공반응성 3차원 인쇄 방법을 이용하여 제조된 자동차 운송수단 부품 및 항공우주 운송수단 부품을 포함하는 운송수단 부품과 같은 부품이 본 발명의 범위 내에 포함된다.
본 개시내용에 의해 제공되는 공반응성 3차원 인쇄 방법은 내부 및 외부 운송수단 부품, 예컨대, 자동차 부품, 철도 운송수단 부품, 항공우주 운송수단 부품, 군용 운송수단 부품, 및 선박 부품을 제조하는데 사용될 수 있다.
임의의 적합한 운송수단 부품은 본 개시내용에 의해 제공되는 재료 및 3차원 인쇄 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
운송수단 부품은 새로운 부품 또는 교체 부품일 수 있다.
용어 "운송수단"은 최광의로 사용되고, 모든 유형의 항공기, 우주선, 선박, 및 지상 운송수단을 포함한다. 예를 들어, 운송수단은, 항공기, 예를 들어, 비행기, 예컨대, 민항기, 및 소형, 중형 또는 대형 상용 패신저, 화물수송기 및 군용기; 헬리콥터, 예컨대, 개인용, 상업용 및 군용 헬리콥터; 항공우주 운송수단, 예컨대, 로켓 및 다른 우주선을 포함할 수 있다. 운송수단은 지상 운송수단, 예를 들어, 트레일러, 승용차, 트럭, 버스, 밴, 건설 운송수단, 골프 카트, 오토바이, 자전거, 스쿠터, 기차, 및 철도차량을 포함할 수 있다. 운송수단은 또한 선박, 예를 들어, 배, 보트 및 호버크래프트를 포함할 수 있다.
운송수단 부품은, 예를 들어, 차량, 예를 들어, 자동차, 트럭, 버스, 밴, 오토바이, 스쿠터 및 레저용 자동차; 철도 운송수단, 예컨대, 기차 및 전차; 자전거; 항공우주 운송수단, 예컨대, 비행기, 로켓, 우주선, 제트 및 헬리콥터; 군용 운송수단, 예컨대, 지프차, 수송선, 전투지원차량, 병력수송차, 보병전투차량, 지뢰방어차량, 경장갑차량, 경다용적차량(light utility vehicle), 및 군용 트럭; 및 선박, 예컨대, 배, 보트 및 레저용 선박의 부품일 수 있다.
항공 운송수단의 예는 F/A-18 제트 또는 관련된 항공기, 예컨대, F/A-18E Super Hornet 및 F/A-18F; Boeing 787 Dreamliner, 737, 747, 717 여객기 항공기, 관련된 항공기(Boeing Commercial Airplanes에 의해 제작); V-22 Osprey; VH-92, S-92, 및 관련된 항공기(NAVAIR 및 Sikorsky에 의해 제작); G650, G600, G550, G500, G450, 및 관련된 항공기(Gulfstream에 의해 제작); 및 A350, A320, A330, 및 관련된 항공기(Airbus에 의해 제작)를 포함한다. 본 개시내용에 의해 제공되는 방법은 임의의 적합한 상용, 군용, 또는 범용 항공 항공기, 예를 들어, Bombardier Inc. 및/또는 Bombardier Aerospace, 예컨대, CRJ(Canadair Regional Jet)에 의해 제작된 것들 및 관련된 항공기; Lockheed Martin에 의해 제작된 것들, 예컨대, F-22 Raptor, F-35 Lightning, 및 관련된 항공기; Northrop Grumman에 의해 제작된 것들, 예컨대, B-2 Spirit 및 관련된 항공기; Pilatus Aircraft Ltd.에 의해 제작된 것들; Eclipse Aviation Corporation에 의해 제작된 것들; 또는 Eclipse Aerospace(Kestrel Aircraft)에 의해 제작된 것들에 사용될 수 있다.
운송수단 부품은 내부 운송수단 부품 또는 외부 운송수단 부품일 수 있다.
운송수단은 자동차를 포함할 수 있고, 자동차 부품은 후드, 도어, 사이드 패널, 범퍼, 루프(roof), 휠웰(wheel well), 계기판, 시트(seat), 트렁크, 핸들, 바닥, 섀시, 객실, 섀시, 짐칸, 스티어링 휠, 연료 탱크, 엔진 블록, 트림, 범퍼, 및/또는 배터리 케이스를 포함할 수 있다.
운송수단은 철도 운송수단을 포함할 수 있고, 철도 운송수단 부품은 엔진 및/또는 a 궤도 차를 포함할 수 있다.
운송수단은 항공우주 운송수단을 포함할 수 있고, 항공우주 부품은 조종석, 동체, 날개, 에일러론, 꼬리, 도어, 시트, 내부 패널, 연료 탱크, 내부 패널, 바닥, 및/또는 프레임을 포함할 수 있다.
운송수단은 군용 운송수단을 포함할 수 있고, 군용 운송수단 부품은 후드, 도어, 사이드 패널, 범퍼, 루프, 휠웰, 계기판, 시트, 트렁크, 핸들, 바닥, 섀시, 객실, 섀시, 짐칸, 스티어링 휠, 연료 탱크, 엔진 블록, 트림, 범퍼, 마운트, 포탑, 이착륙장치 및/또는 배터리 케이스를 포함할 수 있다.
운송수단은 선박을 포함하고, 선박 부품은 선체, 엔진 마운트, 시트, 핸들, 섀시, 배터리, 배터리 마운트, 연료 탱크, 내부 액세서리, 바닥 및/또는 패널을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 재료 및 방법을 이용하여 제조된 운송수단 부품은 의도된 목적을 위한 특성을 가질 수 있다.
예를 들어, 자동차 부품은 경량을 갖도록 설계될 수 있다.
군용 운송수단용의 외부 부품은 높은 충격 강도를 갖도록 설계될 수 있다.
상용 항공우주 운송수단용 부품은 경량을 갖도록 및/또는 정적 소산되도록 설계될 수 있다.
군용기용의 외부 부품은 RFI/EMI 차폐 특성을 나타내도록 설계될 수 있다.
공반응성 3차원 인쇄 방법은 낮은 부피 제조로 신속하고도 비용 효율적으로 맞춤 설계된 운송수단 부품, 대체 부품, 업그레이드된 부품, 특수 부품, 및/또는 고성능 부품을 제조하도록 적응될 수 있다.
발명의 양상
본 발명은 이하의 양상 중 하나 이상에 의해 더욱 규정될 수 있다.
양상 1. 공반응성 3차원 인쇄를 이용하여 부품을 제조하는 방법으로서, 제1 성분과 제2 성분을 배합하고 혼합하여 공반응성 조성물을 형성하는 단계로서, 공반응성 조성물은 제1 반응성 화합물 및 제2 반응성 화합물을 포함하고; 제1 반응성 화합물은 제2 반응성 화합물과 반응성인, 공반응성 조성물을 형성하는 단계; 공반응성 조성물을 이용하여 3차원 인쇄를 이용하여 연속층으로 침착(depositing)시켜 부품을 제조하는 단계; 및 공반응성 조성물을 침착시키는 동안, 독립적으로 제1 성분의 구성요소들 및/또는 제2 성분의 구성요소들을 변화시키고/시키거나 제1 성분과 제2 성분의 부피 혼합비를 변화시키는 단계를 포함하는, 방법.
양상 2. 양상 1의 방법에 있어서, 제1 반응성 화합물은 50℃ 미만의 온도에서 제2 반응성 화합물과 반응성이다.
양상 3. 양상 1 내지 2 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 성분은 제1 반응성 화합물을 포함하고 제2 성분은 제2 반응성 화합물을 포함한다.
양상 4. 양상 1 내지 2 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 성분은 제1 반응성 화합물을 포함하고 제2 성분은 제2 반응성 화합물을 포함한다.
양상 5. 양상 1 내지 4 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 반응성 화합물은 촉매 및/또는 경화 개시제의 존재 하에 제2 반응성 화합물과 반응성이고; 촉매 및/또는 경화 개시제는 제1 반응성 화합물과 제2 반응성 화합물 간의 반응을 촉매 가능하고/하거나 개시 가능하다.
양상 6. 양상 5의 방법에 있어서, 제2 성분은 촉매 및/또는 경화 개시제를 포함한다.
양상 7. 양상 1 내지 6 중 어느 하나의 방법에 있어서, 침착 동안, 공반응성 조성물은 50℃ 미만의 온도를 갖는다.
양상 8. 양상 1 내지 7 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 펌프를 이용하여 제1 성분을 믹서에 펌핑하는 단계; 및 제2 펌프를 이용하여 제2 성분을 믹서에 펌핑하는 단계를 더 포함한다.
양상 9. 양상 1 내지 8 중 어느 하나의 방법에 있어서, 하나 이상의 추가의 성분을 제1 성분 및 제2 성분과 배합하고 혼합하여 공반응성 조성물을 형성하는 단계를 더 포함한다.
양상 10. 양상 9의 방법에 있어서, 침착 동안, 독립적으로 하나 이상의 추가의 성분의 구성요소들을 변화시키고/시키거나 하나 이상의 추가의 성분의 부피 혼합비를 변화시키는 단계를 더 포함한다.
양상 11. 양상 9의 방법에 있어서, 하나 이상의 추가의 성분의 각각은 독립적으로 제1 반응성 화합물 및/또는 제2 반응성 화합물과 반응 가능한 화합물 및/또는 제1 반응성 화합물 및/또는 제2 반응성 화합물과 반응 가능하지 않은 화합물을 포함한다.
양상 12. 양상 1 내지 11 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 성분의 구성요소들 및/또는 제2 성분의 구성요소들을 변화시키는 것은 제1 성분에 적어도 하나의 구성요소를 첨가하고/하거나 및/또는 제2 성분에 적어도 하나의 구성요소를 첨가하는 것을 포함한다.
양상 13. 양상 1 내지 12 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 성분의 구성요소들 및/또는 제2 성분의 구성요소들을 변화시키는 것은 제1 성분에 대하여 적어도 하나의 구성요소를 제거하고/하거나 제2 성분에 대하여 적어도 하나의 구성요소를 제거하는 것을 포함한다.
양상 14. 양상 1 내지 13 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 성분의 구성요소들 및/또는 제2 성분의 구성요소들을 변화시키는 것은 제1 성분의 구성요소들 중 적어도 하나의 양을 변화시키고/시키거나 및/또는 제2 성분의 구성요소들 중 적어도 하나의 양을 변화시키는 것을 포함한다.
양상 15. 양상 1 내지 14 중 어느 하나의 방법에 있어서, 2종 이상의 전구체 조성물을 배합하여 제1 성분을 형성하고/하거나 2종 이상의 전구체 조성물을 배합하여 제2 성분을 형성하는 단계를 더 포함한다.
양상 16. 양상 15의 방법에 있어서, 2종 이상의 전구체 조성물을 혼합하여 제1 성분을 형성하고/하거나 2종 이상의 전구체 조성물을 배합하여 제2 성분을 형성하는 단계를 더 포함한다.
양상 17. 양상 15 내지 16 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 성분을 형성하는 2종 이상의 전구체 조성물 중 적어도 1종의 부피 혼합비를 변화시키는 단계; 및/또는 제2 성분을 형성하는 2종 이상의 전구체 조성물 중 적어도 1종의 부피 혼합비를 변화시키는 단계를 더 포함한다.
양상 18. 양상 1 내지 17 중 어느 하나의 방법에 있어서, 부피 혼합비를 변화시키는 것은 부피 혼합비를 시간 기간에 걸쳐서 연속적으로 변화시키는 것을 포함한다.
양상 19. 양상 1 내지 18 중 어느 하나의 방법에 있어서, 부피 혼합비를 변화시키는 것은 부피 혼합비를 시간 기간에 걸쳐서 불연속적으로 변화시키는 것을 포함한다.
양상 20. 양상 1 내지 19 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 성분의 및/또는 제2 성분의 구성요소들을 변화시키는 것은 제1 성분 및 제1 성분의 구성요소들 및/또는 제2 성분의 구성요소들을 시간 기간에 걸쳐서 연속하여 변화시키는 것을 포함한다.
양상 21. 양상 1 내지 20 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 성분 및/또는 제2 성분의 구성요소들을 변화시키는 것은 제1 성분의 구성요소들 및/또는 제2 성분의 구성요소들을 불연속적으로 변화시키는 것을 포함한다.
양상 22. 양상 1 내지 21 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 성분 대 제2 성분의 부피 혼합비는 1:50 내지 50:1이다.
양상 23. 양상 1 내지 22 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 반응성 화합물은 폴리아민 및/또는 폴리올을 포함하고 제2 반응성 화합물은 폴리아이소사이아네이트를 포함하거나; 제1 반응성 화합물은 마이클 억셉터를 포함하고, 제2 반응성 화합물은 마이클 도너를 포함하거나; 제1 반응성 화합물은 폴리티올을 포함하고, 제2 반응성 화합물은 폴리티올, 폴리아이소사이아네이트, 폴리알켄일, 폴리알킨일, 폴리에폭사이드, 마이클 억셉터, 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 포함한다.
양상 24. 양상 1 내지 23 중 어느 하나의 방법에 있어서, 공반응성 조성물은 열경화성 조성물이다.
양상 25. 양상 1 내지 24 중 어느 하나의 방법에 있어서, 공반응성 조성물은 30℃ 미만의 온도에서 경화 가능하다.
양상 26. 양상 1 내지 25 중 어느 하나의 방법에 있어서, 공반응성 조성물의 침착 후, 참착된 공반응성 조성물을 경화시키는 단계를 더 포함한다.
양상 27. 양상 1 내지 26 중 어느 하나의 방법에 있어서, 경화시키는 것은 침착된 공반응성 조성물이 30℃ 미만의 온도에서 경화되게 허용하는 것을 포함한다.
양상 28. 양상 1 내지 27 중 어느 하나의 방법에 있어서, 공반응성 조성물은 경화 개시제를 포함하고, 방법은 침착 전, 침착 동안 및/또는 침착 후 경화 개시제를 활성화시키는 것을 더 포함한다.
양상 29. 양상 1 내지 28 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제2 공반응성 조성물을 제1 공반응성 조성물과 배합하는 단계; 및 제1 공반응성 조성물과 제2 공반응성 조성물을 공압출시켜 공압출물을 형성하는 단계를 더 포함하고; 침착시키는 것은 공압출물을 침착시키는 것을 포함한다.
양상 30. 양상 29의 방법에 있어서, 제2 공반응성 조성물을 배합하는 것은 연속적으로 배합하는 것을 포함한다.
양상 31. 양상 29의 방법에 있어서, 제2 공반응성 조성물을 배합하는 것은 불연속적으로 배합하여 제1 공반응성 조성물을 포함하는 압출물을 형성하거나 공압출물을 형성하는 것을 포함한다.
양상 32. 양상 1 내지 31 중 어느 하나의 방법에 있어서, 부품은 운송수단 부품을 포함한다.
양상 33. 양상 1 내지 31 중 어느 하나의 방법에 있어서, 부품은 자동차 운송수단 부품 또는 항공우주 운송수단 부품을 포함한다.
양상 34. 양상 1 내지 33 항 중 어느 하나의 방법을 이용하여 제조된 부품.
양상 35. 양상 34의 부품에 있어서, 부품의 상이한 부분은 상이한 열경화성 재료를 포함한다.
양상 36. 양상 34 내지 35 중 어느 하나의 부품에 있어서, 연속적인 층들이 공유 결합된다.
양상 37. 양상 34 내지 36 중 어느 하나의 부품에 있어서, 부품은 자동차 운송수단 부품 또는 항공우주 운송수단 부품을 포함한다.
양상 38. 양상 34 내지 37 중 어느 하나의 부품을 포함하는 운송수단.
양상 39. 양상 38의 운송수단에 있어서, 운송수단은 자동차 운송수단 또는 항공우주 운송수단을 포함한다.
양상 40. 공반응성 3차원 인쇄용 장치로서, 압출 노즐; 압출 노즐에 결합된 믹서; 믹서에 커플링된 제1의 1차 펌프 및 믹서에 커플링된 제2의 1차 펌프; 제1의 1차 펌프에 커플링된 제1의 1차 저장소 및 제2의 1차 펌프에 커플링된 제2의 1차 저장소; 및 제1의 1차 펌프 및 제2의 1차 펌프에 상호결합된 제어기로서, 제1의 1차 펌프에 의해 펌핑되는 제1 성분과 제2의 1차 펌프에 의해 펌핑되는 제2 성분의 부피 혼합비를 변화시키도록 구성되는, 상기 제어기를 포함한다.
양상 41. 양상 40의 장치에 있어서, 제1의 1차 펌프 및 2차 펌프의 각각은 독립적으로 그리고 연속적으로 제어 가능하다.
양상 42. 양상 40 내지 41 중 어느 하나의 장치에 있어서, 믹서에 커플링된 하나 이상의 추가의 1차 펌프 및 하나 이상의 추가의 1차 펌프에 커플링된 하나 이상의 각각의 1차 저장소를 더 포함한다.
양상 43. 양상 40 내지 42 중 어느 하나의 장치에 있어서, 제1의 1차 저장소에 커플링된 및/또는 제2의 1차 저장소에 커플링된 제2 퍼지를 더 포함한다.
양상 44. 양상 40 내지 43 중 어느 하나의 장치에 있어서, 각각의 2차 펌프를 통해 제1의 1차 저장소에 커플링된 하나 이상의 2차 저장소 및/또는 각각의 2차 펌프를 통해 제2의 1차 저장소에 커플링된 하나 이상의 2차 저장소를 더 포함한다.
양상 45. 양상 44의 장치에 있어서, 2차 펌프의 각각은 독립적으로 그리고 연속적으로 제어 가능하다.
양상 46. 양상 40 내지 45 중 어느 하나의 장치에 있어서, 제1의 1차 저장소는 제1 성분을 함유하고 제2의 1차 저장소는 제2 성분을 함유한다.
양상 47. 양상 40 내지 46 중 어느 하나의 장치에 있어서, 믹서 및 압출 노즐을 커플링시키는 전단-박화 디바이스를 더 포함한다.
양상 48. 양상 40 내지 47 중 어느 하나의 장치에 있어서, 압출 노즐은 공압출 노즐을 포함한다.
실시예
본 개시내용에 의해 제공된 실시형태는 공반응성 3차원 인쇄을 이용한 운송수단 부품의 제조 및 부품의 특성을 기재하는 이하의 실시예를 참조하여 더욱 설명된다. 재료 및 방법 둘 다에 대한 많은 변형이 본 개시내용의 범위로부터 벗어나는 일 없이 실시될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.
실시예 1
강성 외부 운송수단 부품
외부 운송수단 부품은 공반응성 폴리유레아 조성물의 3차원 인쇄에 의해 제조하였다. 공반응성 폴리유레아 조성물은 폴리아민 성분과 폴리아이소사이아네이트 성분을 3차원 인쇄 장치에서 배합함으로써 제조하였다.
폴리아민 성분의 구성요소는 표 1에 열거되어 있다.
Figure 112021102051129-pct00006
표 1에 열거된 구성요소를 금속 반응기 용기에 칭량하고, 74℃에서 30분 동안 Cowles 블레이드를 이용하여 혼합하여 Disparlon® 6500 폴리아마이드 틱소트로프를 활성화시켰다. 이 분산액을 Max 300 L DAC 컵(FlackTek)에 옮겼다. Cabosil® TS-720을 첨가하고, FlackTek Speedmixer®를 이용하여 분산시켰다.
폴리아이소사이아네이트 성분의 구성요소는 표 2에 열거되어 있다.
Figure 112021102051129-pct00007
CAT 133 촉매를 Max 300 L DAC 컵(FlackTek)에 칭량하였다. Cabosil® TS-720을 첨가하고 FlackTek Speedmixer®를 이용하여 분산시켰다.
폴리아민 성분 및 폴리아이소사이아네이트 성분을 DAC 컵으로부터 Flacktek SpeedDisc®를 이용하는 개별 Optimum® 카트리지(Nordson)로 옮겼다. 폴리아민 성분과 폴리아이소사이아네이트 성분을 1:1 부피비로 배합하고, 혼합하여, Lulzbot Taz 6 겐트리 상에 장착된 ViscoTec 2K 압출기를 이용하여 23℃에서 인쇄하였다.
3차원 인쇄를 이용하여 상이한 폴리유레아 부품을 제조하였다.
실시예 2
다수-재료 강성, 가요성 및 발포성 내부 운송수단 컴포넌트
내부 운송수단 센터 콘솔 덮개를 공반응성 압출을 이용하여 인쇄하였다. 3가지 공반응성 성분을 이용하여 콘솔 덮개를 제조하였다. 제1 성분은 강성 2K-인쇄 가능 폴리유레아 조성물을 포함하였고; 제2 성분은 가요성 2K-인쇄 가능 폴리유레아 조성물을 포함하였고; 제3 성분은 2K-인쇄 가능 폴리우레탄폼 조성물을 포함한다. 이 내부 운송수단 콘솔 덮개는 가죽 기재 상에 가요성 폴리유레아의 기저층을 인쇄하고, 베이스층 위에 폴리우레탄폼의 중간층을 인쇄하고, 강성 폴리유레아의 최상층을 인쇄함으로써 제조하였다.
강성 폴리유레아 폴리아민 성분의 구성요소는 표 3에 열거되어 있다:
Figure 112021102051129-pct00008
Cabosil® TS-720를 제외하고, 표 3에 열거된 구성요소를 금속 반응기 용기에 계량하고, 74℃에서 30분 동안 Cowles 블레이드를 이용하여 혼합하여 Disparlon® 6500 폴리아마이드 틱소트로프를 활성화시켰다. 이 분산액을 Max 300 L DAC 컵(FlackTek)으로 옮겼다. Cabosil® TS-720을 첨가하고, FlackTek Speedmixer®를 이용하여 분산시켰다.
강성 폴리유레아 폴리아이소사이아네이트 성분의 구성요소는 표 4에 열거되어 있다:
Figure 112021102051129-pct00009
Desmodur® N3300A 및 Minex® 4를 Max 300 L DAC 컵(Flacktek)에 칭량하고, FlackTek Speedmixer®를 이용하여 분산시켰다. 타입 K20 글라스 버블 및 Cabosil® TS-720를 첨가하고, FlackTek Speedmixer®를 이용하여 분산시켰다.
성분들을 DAC 컵으로부터 Flacktek SpeedDisc®를 이용하는 별도의 Optimum® 카트리지로 옮겼다. 폴리아민 성분과 폴리아이소사이아네이트 성분을 1:1 부피비로 배합하고, 혼합하고, Lulzbot Taz 6 겐트리 상에 장착된 ViscoTec 2K 압출기를 이용하여 23℃에서 인쇄하였다.
가요성 폴리유레아 폴리아민 성분의 구성요소는 표 5에 열거되어 있다.
Figure 112021102051129-pct00010
표 5로부터, Jeffamine® T-5000, Clearlink® 1000, Desmophen® NH-1220 및 Desmophen® NH-1420을 16-oz 라우 자(lau jar)에 칭량하였다. 이어서, Vulcan® XC-72R, Finntalc® M03C, Bentone® 34, 실록산 우레탄 다이올, 및 BYK®-9077을 첨가하고 혼합하였다. Zirconox® 밀 매체를 이어서 라우 자에 첨가하고, 제형을 라우 절차(lau procedure)를 이용하여 1시간 동안 분산시켰다.
이어서, 제형을 125-㎛ 필터를 통해 MAX 300 L DAC 컵(FlackTek)에 여과시켰다. Cabosil® TS-720 및 Petrolite® 5000 T6을 첨가하고, FlackTek Speedmixer®를 이용하여 분산시켰다. 마지막으로, DMS-S51 PDMS를 FlackTek Speedmixer®를 이용하여 혼합물에 분산시켰다.
가요성 폴리유레아 폴리아이소사이아네이트 성분의 구성요소는 표 6에 열거되어 있다:
Figure 112021102051129-pct00011
수지를 Max® 300 L DAC 컵에 칭량하고, Cabosil® TS-720을 첨가하고, Speedmixer를 이용하여 분산시켰다. 성분들을 DAC 컵으로부터 Flacktek SpeedDisc®를 이용하는 별도의 Optimum 카트리지에 옮겼다. 성분들을, Lulzbot Taz 6 겐트리에 장착된 Viscotec 2K 압출기에서 1:1 부피 혼합비로 배합하고 혼합하였다.
공반응성 폴리(유레아-우레탄) 폼 조성물을 표 7 및 표 8에 열거된 성분으로부터 제조하였다.
Figure 112021102051129-pct00012
CAPA® 4101, DABCO® 33-LV, Jeffamine® T-5000 및 탈이온수를 Max 200 DAC 컵에 첨가하고, Speedmixer®를 이용하여 혼합하였다. 이 혼합물을, Lulzbot Taz 6 겐트리에 장착된 Viscotec 2K 압출기를 이용한 반응성 압출에 의해 3D 인쇄에서 사용하기에 적합한 Optimum® 카트리지에 직접 부었다.
Figure 112021102051129-pct00013
다이아이소사이아네이트 폴리에스터 예비중합체를 Optimum® 카트리지에 직접 부었다.
2종의 폴리우레탄폼 성분을 1.7:1의 아민/폴리올/물 성분 부피 혼합비로 아이소사이아네이트 성분에서 Viscotec 2K 압출기에 부착된 정적 혼합 노즐에서 혼합하여 배합하였다. 공반응성 발포 조성물을 25℃에서 경화시켰다. 완전 경화된 발포물을 ASTM D2240에 따라서 결정된 쇼어 20A의 경도를 가졌다.
실시예 3
외부 운송수단 성분
외부 운송수단 부품을 탄소-탄소 마이클 부가-경화 아세토아세테이트-아크릴레이트 조성물과 함께 분위가 반응성 압출을 이용하여 인쇄하였다.
아세토아세테이트-함유 성분은 표 9에 열거된 구성요소를 이용하여 제조하였다:
Figure 112021102051129-pct00014
BPAMA 및 HB 용액을 Max 300 L DAC 컵에 첨가하고 나서, Cabosil® TS-720를 첨가하고 Speedmixer를 통해 분산시켰다. 이 성분을 DAC 컵으로부터 Flacktek SpeedDisc®를 이용하는 Optimum® 카트리지로 옮겼다.
아크릴레이트-함유 성분은 표 10에 열거된 구성요소로부터 제조하였다:
Figure 112021102051129-pct00015
Miramer® M340 및 우레탄 트라이아크릴레이트를 Max 300 L DAC 컵에 첨가하고, Cabosil® TS-720을 첨가하고 Speedmixer를 이용하여 분산시켰다. 상기 성분을 DAC 컵으로부터 Flacktek SpeedDisc®를 이용하는 Optimum® 카트리지로 옮겼다.
아세토아세테이트 성분과 아크릴레이트 성분을 1:1의 부피 혼합비로 배합하고 혼합하고, 이 공반응성 조성물을 Lulzbot Taz 6 겐트리에 장착된 Viscotec 2K 압출기를 이용하여 외부 운송수단 부품에 3D 인쇄하였다. 공반응성 조성물을 또한 인장 시험용의 ASTM D638 타입 IV 도그본에 3D 인쇄하였다.
ASTM D638에 따라서 결정된 경화된 3D 인쇄된 아세토아세테이트/아크릴레이트 부품의 인장 특성은 표 11에 요약되어 있다.
Figure 112021102051129-pct00016
실시예 4
다수-재료 폴리유레아 격자
폴리아이소사이아네이트 성분과 폴리아민 성분을 배함으로써 가요성 폴리유레아 공반응성 조성물을 제조하였다. 폴리아이소사이아네이트 성분과 폴리아민 성분의 구성요소는 각각 표 12 및 표 13에 제공되어 있다.
Figure 112021102051129-pct00017
Figure 112021102051129-pct00018
폴리아이소사이아네이트 성분을 제조하기 위하여, Cabosil® TS-720을 제외하고, 구성요소들을 Max 300 L DAC 컵에 첨가하였다. 이어서, 이 혼합물을, 전형적인 Speedmixer 절차를 이용하여 균질하게 될 때까지 혼합하였다. 이어서, Cabosil® TS-720을 Max 300 L DAC 컵에 첨가하였다. 이어서, 이 혼합물을 표준 Speedmixer 절차를 이용하여 혼합하였다. 혼합은 Cabosil® TS-720이 균일하게 분산될 때까지 계속하였다. 공기가 유입될 수 있게 하는 개구를 가진 DAC 덮개를 Max 300 L DAC 컵 상에 배치하였다. 이어서, 제형을 전형적인 표준 Speedmixer 절차를 이용하여 2분 동안 5.0 psi에서 진공 하에 혼합하였다. 진공 하에 혼합 후, 제형을 Max 300 L DAC 컵으로부터 FlackTek SpeedDisc®를 이용하는 Optimum® 카트리지로 옮겼다.
아이소사이아네이트 성분을 제조하기 위하여, Cabosil® TS-720 및 DMS-S51 PDMS를 제외하고, 구성요소를 Max 300 L DAC 컵에 첨가하고, 균질한 표준 Speedmixer 절차를 이용할 때까지 혼합하였다. 이어서, Cabosil® TS-720을 Max 300 L DAC 컵에 첨가하고, 이 제형을 Cabosil® TS-720이 제형에 균질하게 분산될 때까지 표준 Speedmixer 절차를 이용하여 혼합하였다. 이어서, DMS-S51 PDMS를 분산된 Cabosil® TS-720과 함께 균질한 제형을 함유하는 Max 300 L DAC 컵에 첨가하였다. 제형이 균질하게 될 때까지 혼합을 계속하였다. 공기가 유입될 수 있게 하는 개구를 가진 DAC 덮개를 Max 300 L DAC 컵 위에 배치하였다. 이어서, 제형을 표준 Speedmixer 절차를 이용하여 2분 동안 5.0 psi에서 진공 하에 혼합하였다. 진공 하 혼합 후, 제형을 Max 300 L DAC 컵으로부터 FlackTek SpeedDisc®를 이용하는 Optimum® 카트리지로 옮겼다.
강성 폴리유레아 공반응성 조성물은 폴리아이소사이아네이트 성분과 폴리아민 성분을 배합함으로써 제조하였다. 폴리아이소사이아네이트 성분 및 폴리아민 성분의 구성요소는 각각 표 14 및 표 15에 제공되어 있다.
Figure 112021102051129-pct00019
Figure 112021102051129-pct00020
강성 폴리아이소사이아네이트 성분 및 강성 폴리아민 성분은 각각 가요성 폴리아이소사이아네이트 성분 및 폴리아민 성분과 유사하게 제조하였다.
가요성 폴리유레아 및 강성 폴리유레아의 시험 샘플은 폴리유레아 공반응성 조성물을 형성하기 위하여 각각의 폴리아이소사이아네이트 성분을 1:1 부피% 비로 그리고 폴리아민 성분을 1.7:1 부피% 비로 배합함으로써 제조하고 완전 경화시켰다. 경화된 가요성 및 강성 폴리유레아 재료의 특성은 표 16에 제시되어 있다.
유리전이온도(Tg)는 단일 캔틸레버 동적 기계 분석에 의해 측정하였다. 측정된 최저 Tg가 보고된다. 인장 강도, 신율 % 및 영률은 ASTM D638에 따라서 결정되었다. 쇼어 D 경도는 ASTM D2240에 따라서 결정되었다.
Figure 112021102051129-pct00021
가요성 폴리유레아와 강성 폴리유레아의 두 가지로 이루어진 2-방향성-재료 격자는 공반응성 3차원 인쇄를 이용하여 제조하였다. 격자는 100㎜×100㎜×6㎜로 측정되었다. 가요성 폴리유레아와 강성 폴리유레아는 3.000 ㎖/분의 유량에서 인쇄하였다. 가요성 폴리유레아는 1:1 A:B 부피비로 인쇄하였다. 강성 폴리유레아는 1.7:1 B:A 부피비로 인쇄하였다. 각 층은 48 ㎜/초의 속도로 인쇄하였다. 두 재료는 가요성 폴리유레아가 하나의 방향으로 정렬된 직선 패턴으로 침착되고 강성 폴리유레아가 직각 방향으로 정렬된 직선 패턴으로 침착되는 교대층으로 순차로 침착되었다. 격자는 도 3의 A 및 B에 도시되어 있으며, 여기서 흑색 구조는 가요성 폴리유레아를 포함하고 오렌지색 구조는 강성 폴리유레아를 포함한다. 복합체는 가요성이었고, 가요성 폴리유레아의 인쇄라인의 방향과 평행하게 휠 때 취성 실패를 나타내지 않고, 더욱 강성이고, 가요성 폴리유레아의 방향과 직교하여 휠 때 취성 실패를 나타내었다.
마지막으로, 본 명세서에 개시된 실시형태를 구현하는 대안적인 방식이 있는 것에 유의해야 한다. 따라서, 본 실시형태는 제한이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 또한, 청구범위는 본 명세서에 부여된 상세로 제한되지 않고 이들의 완전한 범위 및 이들의 등가물에 자격이 부여된다.

Claims (48)

  1. 공반응성 3차원 인쇄를 이용하여 부품을 제조하는 방법으로서,
    독립적으로, 제1 성분과 제2 성분을 배합하고 혼합하여 제1 공반응성 조성물 및 제2 공반응성 조성물을 형성하는 단계이되, 상기 제1 성분은 제1 반응성 화합물 및 제2 반응성 화합물을 포함하고, 상기 제1 반응성 화합물은 상기 제2 반응성 화합물과 반응성인, 단계;
    상기 제1 공반응성 조성물과 상기 제2 공반응성 조성물을 공압출 노즐을 통해 공압출시켜 공압출물을 형성하는 단계;
    상기 공압출물을 3차원 인쇄를 이용하여 연속층으로 침착(depositing)시켜 부품을 제조하는 단계; 및
    상기 공압출물을 침착시키는 동안, 독립적으로 (i) 상기 제1 성분의 구성요소들, 상기 제2 성분의 구성요소들, 또는 상기 제1 성분 및 제2 성분의 구성요소들 모두를 변화시키는 것, (ii) 상기 제1 성분과 상기 제2 성분의 부피 혼합비를 변화시키는 것, 또는 상기 (i) 및 (ii) 모두를 수행하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반응성 화합물은 촉매, 경화 개시제, 또는 이들의 조합의 존재 하에 상기 제2 반응성 화합물과 반응성이고,
    상기 촉매는 상기 제1 반응성 화합물과 상기 제2 반응성 화합물 간의 반응을 촉매 가능하고,
    상기 경화 개시제는 상기 제1 반응성 화합물과 상기 제2 반응성 화합물 간의 반응을 촉매 가능하고,
    상기 제2 성분은 상기 촉매, 상기 경화 개시제, 또는 이들의 조합를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 추가의 성분을 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분과 배합하고 혼합하여 상기 제1 공반응성 조성물 및 상기 제2 공반응성 조성물을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    침착 동안, 독립적으로 (i) 상기 하나 이상의 추가의 성분의 구성요소들을 변화시키는 것, (ii) 독립적으로 상기 하나 이상의 추가의 성분의 부피 혼합비를 변화시키는 것, 또는 상기 (i) 및 (ii)를 모두 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 하나 이상의 추가의 성분의 각각은, 독립적으로, 상기 제1 반응성 화합물 또는 상기 제2 반응성 화합물과 반응 가능한 화합물, 상기 제1 반응성 화합물 및 상기 제2 반응성 화합물 모두와 반응 가능한 화합물, 상기 제1 반응성 화합물 및 상기 제2 반응성 화합물 모두와 반응 가능하지 않은 화합물, 상기 제1 반응성 화합물 또는 상기 제2 반응성 화합물과 반응 가능하지 않은 화합물, 또는 상기 화합물들의 조합을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 구성요소들, 상기 제2 성분의 구성요소들, 또는 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 모두의 구성요소들을 변화시키는 것은, 상기 제1 성분에 적어도 하나의 구성요소를 첨가하는 것, 상기 제2 성분에 적어도 하나의 구성요소를 첨가하는 것, 또는 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분에 적어도 하나의 구성요소를 첨가하는 것을 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 구성요소들, 상기 제2 성분의 구성요소들, 또는 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 모두의 구성요소들을 변화시키는 것은, 상기 제1 성분에 대하여 적어도 하나의 구성요소를 제거하는 것, 상기 제2 성분에 대하여 적어도 하나의 구성요소를 제거하는 것, 또는 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 모두에 대하여 적어도 하나의 구성요소를 제거하는 것을 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 구성요소들, 상기 제2 성분의 구성요소들, 또는 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 모두의 구성요소들을 변화시키는 것은, 상기 제1 성분의 구성요소들 중 적어도 하나의 양을 변화시키는 것, 상기 제2 성분의 구성요소들 중 적어도 하나의 양을 변화시키는 것, 또는 상기 제1 성분의 구성요소들 중 적어도 하나의 양 및 상기 제2 성분의 구성요소들 중 적어도 하나의 양을 변화시키는 것을 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    2종 이상의 전구체 조성물을 배합하고 혼합하여 상기 제1 성분을 형성하거나, 2종 이상의 전구체 조성물을 배합하여 상기 제2 성분을 형성하거나, 2종 이상의 전구체 조성물을 배합하고 혼합하여 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 모두를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 성분을 형성하는 상기 2종 이상의 전구체 조성물 중 적어도 1종의 부피 혼합비를 변화시키거나, 상기 제2 성분을 형성하는 상기 2종 이상의 전구체 조성물 중 적어도 1종의 부피 혼합비를 변화시키거나, 상기 제1 성분을 형성하는 상기 2종 이상의 전구체 조성물 중 적어도 1종 및 상기 제2 성분을 형성하는 상기 2종 이상의 전구체 조성물 중 적어도 1종의 부피 혼합비를 변화시는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 부피 혼합비를 변화시키는 것은 상기 부피 혼합비를 시간 기간에 걸쳐서 연속적으로 변화시키는 것을 포함하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 부피 혼합비를 변화시키는 것은 상기 부피 혼합비를 불연속적으로 변화시키는 것을 포함하는, 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 구성요소들을 변화시키는 것은 상기 제1 성분의 구성요소들을 시간 기간에 걸쳐서 연속적으로 변화시키는 것을 포함하거나,
    상기 제2 성분의 구성요소들을 변화시키는 것은 상기 제2 성분의 구성요소들을 시간 기간에 걸쳐서 연속적으로 변화시키는 것을 포함하거나,
    상기 제1 성분의 구성요소들 및 상기 제2 성분의 구성요소들 모두를 변화시키는 것은 상기 제1 성분의 구성요소들 및 상기 제2 성분의 구성요소들 모두를 시간 기간에 걸쳐서 연속적으로 변화시키는 것을 포함하는, 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 구성요소들을 변화시키는 것은 상기 제1 성분의 구성요소들을 시간 기간에 걸쳐서 불연속적으로 변화시키는 것을 포함하거나,
    상기 제2 성분의 구성요소들을 변화시키는 것은 상기 제2 성분의 구성요소들을 시간 기간에 걸쳐서 불연속적으로 변화시키는 것을 포함하거나,
    상기 제1 성분의 구성요소들 및 상기 제2 성분의 구성요소들 모두를 변화시키는 것은 상기 제1 성분의 구성요소들 및 상기 제2 성분의 구성요소들 모두를 시간 기간에 걸쳐서 불연속적으로 변화시키는 것을 포함하는, 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 부피 혼합비는 1:50 내지 50:1인, 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공반응성 조성물 또는 상기 제2 공반응성 조성물은 경화 개시제를 포함하고, 상기 방법은 침착 전, 침착 동안, 침착 후, 또는 이들의 조합에 상기 경화 개시제를 활성화시키는 것을 더 포함하는, 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 부품은 운송수단 부품을 포함하는, 방법.
  18. 제1항의 방법을 이용하여 제조된 부품.
  19. 제18항의 부품을 포함하는 운송수단.
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