KR20170111314A - Syringe for Containing Polymer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고분자를 3차원 프린팅하는 장치에 사용되는 용융 고분자 수용 시린지에 관한 것으로서, 용융된 고분자를 수용하는 시린지 본체와; 상기 시린지 본체의 단부에 제공되며 용융된 고분자가 통과하여 토출되는 노즐부와; 상기 시린지 본체를 가열하여 고분자를 용융 상태로 하는 제1 가열부와; 상기 노즐부측에 제공되며 상기 제1 가열부의 가열 온도보다 높은 온도로 가열하는 제2 가열부를 포함한다.The present invention relates to a syringe for receiving a molten polymer used in an apparatus for three-dimensionally printing a polymer, comprising: a syringe body for containing a molten polymer; A nozzle unit provided at an end of the syringe body and through which the molten polymer passes and is discharged; A first heating unit heating the syringe body to melt the polymer; And a second heating unit provided on the nozzle unit side and heating to a temperature higher than the heating temperature of the first heating unit.

Description

고분자 수용 시린지{Syringe for Containing Polymer}Syringe for Containing Polymer

본 발명은 고분자 수용 시린지에 대한 것으로서 보다 자세하게는 고분자를 이용한 3차원 프린팅 장치에서 용융 상태의 고분자를 사용하는 고분자 수용 시린지에 대한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer receiving syringe, and more particularly, to a polymer receiving syringe using a polymer in a molten state in a three-dimensional printing apparatus using a polymer.

용융 상태의 고분자를 3차원 프린팅 장치를 이용하여 분사함으로써 원하는 형상을 가지는 물체를 제작하는 기술이 공지되어 있다. 용융 상태로 노즐을 통해 토출된 고분자는 경화되어 소정의 형상으로 구현된다.A technique of forming an object having a desired shape by injecting a polymer in a molten state using a three-dimensional printing apparatus is known. The polymer discharged through the nozzle in a molten state is cured and is formed into a predetermined shape.

고분자 소재를 용융 상태로 하기 위해서는 고분자 재료를 가열해야 하는데 도 1과 같이 고분자(100)를 수용하는 시린지 본체(10)가 장착되는 프린팅 헤드(50)에 가열부(130)를 제공하여 고분자 소재를 용융시킨다. 가열부(130)는 고분자 소재의 용융점 이상으로 가열하여 용융 상태가 되도록 한다. 용융점으로만 가열해도 고분자가 용융상태가 되므로 3차원 프린팅을 위한 상태는 될 수 있지만, 통상은 가열부(130)가 그보다 높은 온도로 시린지 본체(10)를 가열하여 노즐을 통한 분사가 용이하도록 한다.In order to melt the polymer material, the polymer material must be heated. As shown in FIG. 1, the heating unit 130 is provided on the printing head 50 on which the syringe body 10 accommodating the polymer 100 is mounted, Melted. The heating unit 130 is heated to a melting point or more of the polymer material to be melted. However, in general, the heating unit 130 heats the syringe body 10 at a temperature higher than the heating temperature, thereby facilitating the spraying through the nozzle, because the polymer can be in a molten state even if heated only at the melting point .

그런데 고분자의 경우 가열 온도와 가열 시간에 따라서 고분자의 물성의 변화 예를 들어 분자량 감소와 점성 감소 등이 동반된다.However, in the case of a polymer, changes in physical properties of the polymer are accompanied by a decrease in molecular weight and a decrease in viscosity depending on heating temperature and heating time.

분자량 및 점성 등의 재료 물성 변화는 프린팅 경향의 변화를 야기하므로 일정한 프린팅 경향성을 구현하기 위해서는 재료 물성의 변화를 최소화해야 한다.Changes in material properties such as molecular weight and viscosity cause changes in the printing tendency, so that changes in material properties must be minimized to achieve a consistent printing tendency.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하여 노즐을 통한 용융 상태의 고분자의 분사가 용이하게 하면서도 고분자의 물성 변화를 현저하게 저감시킬 수 있는 3차원 프린팅 장치의 고분자 수용 시린지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The object of the present invention is to provide a polymer receiving syringe of a three-dimensional printing apparatus capable of solving the problems of the above-described prior art and capable of remarkably reducing changes in physical properties of polymer while facilitating injection of polymer in a molten state through a nozzle do.

본 발명은 고분자를 3차원 프린팅하는 장치에 사용되는 용융 고분자 수용 시린지에 관한 것으로서, 용융된 고분자를 수용하는 시린지 본체와; 상기 시린지 본체의 단부에 제공되며 용융된 고분자가 통과하여 토출되는 노즐부와; 상기 시린지 본체를 가열하여 고분자를 용융 상태로 하는 제1 가열부와; 상기 노즐부측에 제공되며 상기 제1 가열부의 가열 온도보다 높은 온도로 가열하는 제2 가열부를 포함한다.The present invention relates to a syringe for receiving a molten polymer used in an apparatus for three-dimensionally printing a polymer, comprising: a syringe body for containing a molten polymer; A nozzle unit provided at an end of the syringe body and through which the molten polymer passes and is discharged; A first heating unit heating the syringe body to melt the polymer; And a second heating unit provided on the nozzle unit side and heating to a temperature higher than the heating temperature of the first heating unit.

상기 시린지 본체의 내부에는 단열 부재가 제공될 수 있으며, 상기 단열 부재는 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부의 경계에 제공되는 것이 바람직하다.A heat insulating member may be provided inside the syringe body, and the heat insulating member may be provided at a boundary between the first heating unit and the second heating unit.

상기 단열 부재는 상기 노즐측으로 하방 연장하도록 제공될 수 있다. 이 경우 용융 상태의 고분자 소재가 하방으로 이동하기에 용이하다.The heat insulating member may be provided to extend downward to the nozzle side. In this case, the molten polymer material is easily moved downward.

상기 단열 부재는, 상기 용융된 고분자가 통과할 수 있는 통로가 제공되는 환형 부재인 것이 바람직하다.The heat insulating member is preferably an annular member provided with a passage through which the molten polymer can pass.

본 발명의 다른 실시형태에 의한 용융 고분자 수용 시린지는, 용융된 고분자를 수용하는 시린지 본체와; 상기 시린지 본체의 단부에 제공되며 용융된 고분자가 통과하여 토출되는 노즐부와; 상기 시린지 본체를 가열하여 고분자를 용융 상태로 하며 상기 노즐부측에서는 상기 고분자를 용융 상태로 하는 가열 온도보다 높은 온도로 가열하는 가열부를 포함한다.A molten polymer containing syringe according to another embodiment of the present invention comprises a syringe body for containing molten polymer; A nozzle unit provided at an end of the syringe body and through which the molten polymer passes and is discharged; And a heating unit for heating the syringe body to melt the polymer, and at the nozzle unit side to a temperature higher than a heating temperature for melting the polymer.

상기 가열부는 시린지 본체의 상부로부터 노즐부측으로 가열 온도가 증가하는 온도 구배를 가질 수 있다.The heating unit may have a temperature gradient in which the heating temperature increases from the upper portion of the syringe body to the nozzle portion side.

본 발명에 의한 고분자 수용 시린지에 의하면, 고분자 소재가 오랜 시간 용융점 보다 높은 온도로 가열되지 않기 때문에 분자량 감소와 점성 감소 등의 물성 변화가 현저하게 저감되어 프린팅 공정에 있어서 극히 유리한 효과가 제공된다.According to the polymer syringe according to the present invention, since the polymer material is not heated to a temperature higher than the melting point for a long time, changes in physical properties such as a decrease in molecular weight and a decrease in viscosity are remarkably reduced, thereby providing an extremely advantageous effect in the printing process.

도 1은 종래 기술에 의한 고분자 수용 시린지 본체의 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 고분자 수용 시린지 본체의 단면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 고분자 수용 시린지 본체의 단면도.
도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 의한 고분자 수용 시린지 본체의 단면도.1 is a cross-sectional view of a polymer-containing syringe body according to the prior art.
2 is a sectional view of a polymer containing syringe body according to a first embodiment of the present invention.
3 is a sectional view of a polymer containing syringe body according to a second embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a polymer containing syringe body according to a third embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해서 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 의한 고분자 수용 시린지(1)의 단면도가 도시되어 있다.2 is a cross-sectional view of a polymer receiving syringe 1 according to a first embodiment of the present invention.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이 고분자 수용 시린지(1)는 용융된 고분자(100)를 수용하는 시린지 본체(10)와, 시린지 본체(10)가 장착되는 프린팅 헤드(50)를 포함한다. 시린지 본체(10)의 단부에는 용융된 고분자(100)가 통과하여 토출되는 노즐부(20)가 제공된다. 프린팅 헤드(50)에는 시린지 본체(10)를 가열하여 고분자를 용융 상태로 하는 제1 가열부(30)와, 노즐(20)부측에 제공되며 제1 가열부(30)의 가열 온도보다 높은 온도로 시린지 본체(10)를 가열하는 제2 가열부(40)가 제공된다. 본 명세서에서 "노즐부측"이라 함은, 노즐(20)쪽뿐만 아니라 노즐(20)로 유입되는 용융 상태의 고분자 소재(100)가 통과하는 시린지 본체(10)의 출구쪽도 포함하는 의미를 가진다. 즉 "노즐부측"이라 함은 "노즐 및/또는 시린지 본체(10)의 출구쪽"의 의미를 가진다.2, the polymer receiving syringe 1 includes a syringe body 10 for receiving the molten polymer 100 and a printing head 50 on which the syringe body 10 is mounted. The nozzle unit 20 is provided at the end of the syringe body 10 through which the molten polymer 100 passes and is discharged. The printing head 50 is provided with a first heating section 30 for heating the syringe body 10 to melt the polymer and a second heating section 30 provided at a side of the nozzle 20 for heating the syringe body 10 to a temperature higher than the heating temperature of the first heating section 30 A second heating part 40 for heating the syringe body 10 is provided. The term "nozzle side" includes not only the nozzle 20 side but also the outlet side of the syringe body 10 through which the molten polymer material 100 flowing into the nozzle 20 passes . The term "nozzle side" means "nozzle side and / or outlet side of syringe body 10 ".

제1 가열부(30)와 제2 가열부(40)는 프린팅 헤드(50)에 제공되는 형태가 아니라 다른 형태로도 제공될 수 있다. 예를 들어, 프린팅 헤드(50) 없이 독립적인 가열부로 제공될 수도 있고, 시린지 본체(10)를 직접 감싸는 열선의 형태를 취할 수도 있으며, 시린지 본체(10) 자체에 가열부를 제공할 수도 있으며, 그 제공 방식에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다.The first heating unit 30 and the second heating unit 40 may be provided in other forms, not provided in the printing head 50. For example, it may be provided as an independent heating unit without the printing head 50, it may take the form of a heating wire directly surrounding the syringe body 10, or may be provided with a heating part itself, The present invention is not to be construed as limited to the scope of the present invention.

도 3 및 도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고분자 수용 시린지 본체의 단면도가 도시되어 있다. 도 3 및 도 4에 의한 실시예에서는 시린지 본체(10)의 내부에 단열 부재(60, 65)가 제공된다. 단열 부재(60, 65)는 제1 가열부(30)와 제2 가열부(40)의 경계에 제공되는 것이 바람직하다. 단열 부재(60, 65)는 더 높은 온도로 고분자 소재(100)를 가열하는 제2 가열부(50)에 의한 열이 상층의 고분자 소재로 전달되는 것을 방지한다. 단열 부재(60, 65)는 시린지 본체(10) 내부에 장착될 수 있고 용융 상태의 고분자 소재(100)가 통과할 수 있는 통로(61, 66)를 가진 환형 부재인 것이 바람직하다. 도 4의 단열 부재(65)는 용융 상태의 고분자 소재(100)가 좀 더 원활하게 하방으로 이동할 수 있도록 노즐측을 향해 하방 연장하는 형태를 가진다.3 and 4 are cross-sectional views of a polymer receiving syringe body according to another embodiment of the present invention. 3 and 4, the heat insulating members 60 and 65 are provided in the syringe body 10. It is preferable that the heat insulating members 60 and 65 are provided at the boundary between the first heating unit 30 and the second heating unit 40. The heat insulating members 60 and 65 prevent the heat generated by the second heating unit 50, which heats the polymer material 100 at a higher temperature, from being transferred to the polymer material of the upper layer. It is preferable that the heat insulating members 60 and 65 are annular members that can be mounted inside the syringe body 10 and have passages 61 and 66 through which the molten polymer material 100 can pass. The heat insulating member 65 of FIG. 4 has a shape that extends downward toward the nozzle side so that the polymer material 100 in a molten state can move downward more smoothly.

본 발명에 의하면 시린지 본체(10)에 수용된 고분자 소재 전체를 용융점 이상의 분사에 유리한 온도까지 가열하는 구성이 아니라 고분자 소재가 토출되기 직전 상태엔 노즐측만 그 온도로 가열된다. 따라서 오랜 시간 높은 온도로 가열되었을 때에 종래 기술에 의한 장치의 고분자 소재에 나타났던 물성의 변화 즉 분자량 감소와 점성 감소 현상이 현저하게 줄어들게 되므로 종래 기술에서 보였던 문제점이 발생하지 않는 효과가 있다.According to the present invention, the entire polymer material accommodated in the syringe body 10 is not heated to a temperature favorable for injection above the melting point, but only the nozzle side is heated to that temperature immediately before the polymer material is discharged. Therefore, when heated at a high temperature for a long time, the change in physical properties of the polymer material of the device according to the prior art, that is, the decrease in the molecular weight and the viscosity decrease phenomenon are remarkably reduced.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 제1 가열부와 제2 가열부로 물리적으로 분리된 가열부가 아니라 하나의 가열부를 포함하도록 구현할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, it is possible to implement one heating section, not a heating section physically separated by the first heating section and the second heating section.

도 1의 종래 기술과 같은 단일의 가열부를 이용하되 가열부의 상부에서는 고분자를 용융시킬 수 있는 정도의 온도로 가열하고, 노즐부측에서는 그보다 높은 온도로 가열할 수 있다. 시린지 본체(10)의 상부측에서 노즐부측으로 갈수록 가열 온도가 높아지는 온도 구배(temperature gradient)를 가지게 구성할 수 있다. 상부와 노즐측의 가열 온도 차이는 열선의 배치 또는 가열 온도 조절이 가능한 다른 기술에 의해서 구현이 가능하다.A single heating unit as in the prior art of FIG. 1 may be used, but the heating unit may be heated to a temperature at which the polymer can be melted at the upper part of the heating part and heated to a temperature higher than that at the nozzle part side. The syringe body 10 may have a temperature gradient such that the heating temperature increases from the upper side of the syringe body 10 toward the nozzle side. The difference in heating temperature between the top and nozzle sides can be realized by other techniques capable of arranging hot wires or adjusting the heating temperature.

이상 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.While the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the scope of the present invention is defined by the claims that follow, and should not be construed as limited to the above-described embodiments and / or drawings. It is to be expressly understood that improvements, changes and modifications that are obvious to those skilled in the art are also within the scope of the present invention as set forth in the claims.

10: 시린지 본체
20: 노즐
30: 제1 가열부
40: 제2 가열부
50: 프린팅 헤드
60, 65: 단열 부재10: syringe body
20: Nozzle
30: first heating section
40: second heating section
50: Printing head
60, 65: a heat insulating member

Claims (6)

고분자를 3차원 프린팅하는 장치에 사용되는 용융 고분자 수용 시린지에 있어서,
용융된 고분자를 수용하는 시린지 본체와,
상기 시린지 본체의 단부에 제공되며 용융된 고분자가 통과하여 토출되는 노즐부와,
상기 시린지 본체를 가열하여 고분자를 용융 상태로 하는 제1 가열부와,
상기 노즐부측에 제공되며 상기 제1 가열부의 가열 온도보다 높은 온도로 가열하는 제2 가열부를 포함하는,
고분자 수용 시린지.
In a molten polymer receiving syringe used in an apparatus for three-dimensionally printing a polymer,
A syringe body for containing the molten polymer,
A nozzle unit provided at an end of the syringe body and through which the molten polymer passes and is discharged;
A first heating unit for heating the syringe body to melt the polymer,
And a second heating unit provided on the nozzle unit side and heating to a temperature higher than a heating temperature of the first heating unit,
Polymer storage syringe.
청구항 1에 있어서,
상기 시린지 본체의 내부에는 단열 부재가 제공되며,
상기 단열 부재는 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부의 경계에 제공되는,
고분자 수용 시린지.
The method according to claim 1,
A heat insulating member is provided inside the syringe body,
Wherein the heat insulating member is provided at a boundary between the first heating portion and the second heating portion,
Polymer storage syringe.
청구항 2에 있어서,
상기 단열 부재는 상기 노즐측으로 하방 연장하도록 제공되는,
고분자 수용 시린지.
The method of claim 2,
Wherein the heat insulating member is provided to extend downward toward the nozzle side,
Polymer storage syringe.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 단열 부재는, 상기 용융된 고분자가 통과할 수 있는 통로가 제공되는 환형 부재인,
고분자 수용 시린지.
The method according to claim 2 or 3,
Wherein the heat insulating member is an annular member provided with a passage through which the molten polymer passes,
Polymer storage syringe.
고분자를 3차원 프린팅하는 장치에 사용되는 용융 고분자 수용 시린지에 있어서,
용융된 고분자를 수용하는 시린지 본체와,
상기 시린지 본체의 단부에 제공되며 용융된 고분자가 통과하여 토출되는 노즐부와,
상기 시린지 본체를 가열하여 고분자를 용융 상태로 하며 상기 노즐부측에서는 상기 고분자를 용융 상태로 하는 가열 온도보다 높은 온도로 가열하는 가열부를 포함하는,
고분자 수용 시린지.
In a molten polymer receiving syringe used in an apparatus for three-dimensionally printing a polymer,
A syringe body for containing the molten polymer,
A nozzle unit provided at an end of the syringe body and through which the molten polymer passes and is discharged;
And a heating unit which heats the syringe body to melt the polymer and heats the polymer to a temperature higher than a heating temperature at which the polymer is molten,
Polymer storage syringe.
청구항 5에 있어서,
상기 가열부는 시린지 본체의 상부로부터 노즐부측으로 가열 온도가 증가하는 온도 구배를 가지는,
고분자 수용 시린지.
The method of claim 5,
Wherein the heating portion has a temperature gradient in which the heating temperature increases from the upper portion of the syringe body to the nozzle portion side,
Polymer storage syringe.
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