KR20180065977A - 적층 가공을 위한 조성물 및 방법 - Google Patents

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Abstract

물품의 적층 가공을 위한 조성물은 기재, 침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자 및 결합제를 포함할 수 있다. 상기 작용성 미립자는 해당 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 강도 특성에 비해 본 조성물로 가공된 물품의 강도 특성을 증가시킬 수 있다. 적층 가공을 통한 물품의 가공 방법은 분말 조성물의 제1층을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 분말 조성물은 기재, 작용성 미립자 및 결합제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 분말 조성물의 제1층을 소정의 패턴으로 결합시켜 상기 분말 조성물을 포함하는 경화된 2차원 형상을 형성하는 단계 및 상기 분말 조성물의 추가의 층들을 연속적으로 제공하여 상기 각 층들을 결합시켜 물품을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다.

Description

적층 가공을 위한 조성물 및 방법
우선권 주장
본 PCT 국제 출원은 2015년 6월 4일에 출원된 미국 가출원 제62/171,064호의 우선권의 이익을 주장하며, 그 주제는 그 내용 전체가 본원에 참고로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 적층 가공(additive manufacturing)과 관련된 조성물 및 방법, 및 보다 구체적으로는, 작용성 미립자를 포함하는 적층 가공과 관련된 조성물 및 방법에 대한 것이다.
정교한 형상을 갖는 고형 물체는 때로 "3차원 프린팅" 이라고도 지칭되는 적층 가공법에 의해 가공될 수 있다. 3차원 프린팅은 일반적으로 재료의 연속적인 층들이 서로 다른 형상으로 적층되어 3차원의 가공 물품을 형성하는 적층 공정을 통하여 3차원 물체가 가공되는 공정을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터를 이용한 설계 소프트웨어로부터 수득된 물품의 디지털 또는 가상 청사진은 물품의 2차원의 디지털 단면들로 나뉠 수 있어, 3차원 프린터가 해당 디지털 단면들에 따라 재료를 연속적으로 적층하여 물품을 형성하게 된다. 일단 3차원 물품이 완성되면, 해당 3차원 물품은 "프린팅"되었다고 할 수 있다.
3차원 프린팅 기법의 예는 때로 "분말 상" 제조, "결합제 분사" 및 "드롭 온 파우더(drop-on-powder)"로도 지칭된다. 일부 분말 상 제조 가공 기법에서, 분말의 층을 제공하고, 예를 들어 상기 분말에 소정의 형상으로 액체를 첨가하거나, 또는 소정의 형상에 따라 상기 분말을 가열함으로써, 상기 분말을 결합시켜 소정의 2차원 형상을 분말로 형성시킨다. 소정의 형상으로 분말의 층을 결합시킨 후, 결합된 층 위에 추가의 분말 층을 제공하고, 3차원 물품이 완성될 때까지 본 공정을 반복한다. 이후, 초과의 분말 또는 결합되지 않은 분말을 흔히 "탈-분말화" 라고도 지칭되는 공정에서 물품으로부터 제거하여, 3차원 물품을 생성시킬 수 있다. 이어서 해당 물품의 강도를 개선하기 위해 페인팅, 또는 접착제 또는 가교결합 수지를 이용한 처리와 같은 추가의 마무리 공정들을 수행할 수 있다.
이 공정은 여러 가지 잠재적인 문제점이 있을 수 있다. 첫째, 이러한 방식으로 생성된 물품들은 해당 물품 및 그의 목적 용도에 따라 원하는 수준의 강도가 부족한 경우가 많다. 또한, 일부 형성 후 공정들이 제품의 강도를 증가시키기는 하지만, 이러한 공정들은 비용을 추가하거나 또는 물품에 충분치 않은 강도를 제공할 수 있다.
따라서, 상기 기술한 하나 이상의 가능한 문제점들 뿐 아니라 기타 가능한 문제점들을 줄이거나 극복할 수 있는 적층 가공을 위한 조성물 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
개요
한 양태에 따르면, 물품의 적층 가공을 위한 조성물은 기재(base material), 침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자 및 결합제를 포함할 수 있다. 상기 작용성 미립자는 해당 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 강도 특성과 비교할 때 본 조성물로 가공된 물품의 강도 특성을 증가시킬 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 물품의 적층 가공을 위한 분말 조성물은 기재, 침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자 및 결합제를 포함할 수 있다. 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품 내의 분말 조성물은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품에 비해 개선된 입자 패킹을 가질 수 있다.
추가의 양태에 따르면, 적층 가공을 통한 물품의 가공 방법은 분말 조성물의 제1층을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 분말 조성물은 기재, 침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자 및 결합제를 포함할 수 있다. 상기 작용성 미립자는 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 상기 방법은 분말 조성물의 제1층을 소정의 패턴으로 결합시켜 상기 분말 조성물을 포함하는 2차원 형상을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다. 상기 방법은 상기 분말 조성물의 추가의 층들을 연속적으로 제공하여 상기 각 층들을 결합시켜 상기 분말 조성물을 포함하는 2차원 형상의 층들을 통해 물품을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 적층 가공된 물품을 강화시키는 방법은 기재 및 결합제를 침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자와 함께 포함하는 분말 조성물을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 분말 조성물을 소정의 패턴으로 결합시켜 상기 분말 조성물을 포함하는 2차원 형상을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다. 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품 내의 상기 분말 조성물은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품에 비해 개선된 입자 패킹을 가질 수 있다.
대표적인 실시양태의 설명
일부 실시양태에 따르면, 물품의 적층 가공을 위한 조성물은 기재, 침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자 및 결합제를 포함할 수 있다. 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 강도 특성과 비교할 때 상기 작용성 미립자는 본 조성물로 가공된 물품의 강도 특성을 증가시킬 수 있다.
본원에서, "적층 가공"은 예를 들어, 본원에 개시된 조성물과 같은 형성 재료로부터 물품을 형성하기 위해 3차원 프린터와 같은 기계를 사용하는 것을 일컫는다. 일부 실시양태에 따르면, 적층 가공은 적층 가공 공정에 따라 가공된 물품 내의 공극에 재료를 수동으로 제공하기 위하여 주사기 또는 유사한 휴대용 장치를 사용하는 것을 포함한다.
본원에서, "침상 형태"는 가느다란 바늘형 구조 또는 결정, 또는 유사한 형태를 갖는 미립자를 포함하거나 이로부터 유도된 미립자를 지칭한다. 본원에서, "판상 형태"는 1 초과의 종횡비를 갖는 미립자를 가리킨다. 반대로, 1 이하의 종횡비를 갖는 미립자는 "괴상(blocky) 형태"를 가지는 것으로 간주된다.
일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자의 형태는 종횡비로 특징을 나타낼 수 있다. 미립자의 종횡비는 일반적으로 해당 미립자의 길이 대 폭의 비율을 지칭한다. 주어진 미립자 샘플에 있어서, 종횡비는 평균치로 측정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에 따른 작용성 미립자의 종횡비는 먼저 작용성 미립자의 샘플을 포함하는 슬러리를 표준 SEM 스테이지 상에서 증착시키고 상기 슬러리를 백금으로 코팅함으로써 측정될 수 있다. 그 이후, 슬러리의 이미지를 수득할 수 있고, 입자 치수는 예를 들어, 입자의 두께와 폭이 동일하다고 가정하는 컴퓨터 기반 분석을 사용하여 측정될 수 있다. 이후, 종횡비는 개별 입자의 길이 대 폭 종횡비의 계산 수 (예를 들어, 50번의 계산)을 평균을 냄으로써 측정될 수 있다. 종횡비를 측정하는 다른 방법들도 고려된다.
일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 12:1 이상의 종횡비, 15:1 이상의 종횡비, 18:1 이상의 종횡비, 24:1 이상의 종횡비, 34:1 이상의 종횡비 또는 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다.
본 발명에서 언급된 입자 크기 및 기타 입자 크기 특성은 마이크로메리틱스 코포레이션(Micromeritics Corporation)에 의해 제공되는 세디그래프(Sedigraph) 5100 장비를 사용하여 측정될 수 있다. 이러한 측정 장치를 사용하여, 주어진 입자의 크기는 "구형 상당 직경" 또는 "esd"로도 지칭하는, 현탁액을 통해 침전하는 상당 직경의 구형의 직경에 대해서 나타낸다. 중앙 입자 크기, 즉 "d50" 값은 50 중량%의 입자들이 d50 값 미만의 esd를 가지는 입자 esd에 의해 측정된 값이다. 이와 유사하게, "d30" 값은 30 중량%의 입자들이 d30 값 미만의 esd를 가지는 입자 esd에 의해 측정된 값이고, "d70" 값은 70 중량%의 입자들이 d70 값 미만의 esd를 가지는 입자 esd에 의해 측정된 값이다. 이와 유사하게, "d10" 값은 10 중량%의 입자들이 d10 값 미만의 esd를 가지는 입자 esd에 의해 측정된 값이고, "d90" 값은 90 중량%의 입자들이 d90 값 미만의 esd를 가지는 입자 esd에 의해 측정된 값이다. 입자 크기 및 관련 특성을 측정하기 위한 다른 방법들 및/또는 장치들도 고려된다.
미립자 재료의 입자 크기 분포 (psd)는 입자 크기 분포 "첨도(steepness)"로 특징지을 수도 있다. psd 첨도는 y축 상의 입자의 누적 질량 백분율에 대해 x축 상의 입자 직경이 플롯팅되는 psd 곡선의 경사도로부터 유도된다. 광범위한 입자 분포의 첨도는 상대적으로 낮은 반면, 협소한 입자 크기 분포는 첨도가 상대적으로 높다. 일부 양태에서, 첨도는 하기의 비율:
Figure pct00001
즉, 세디그래프 5100에 의해 측정된, 70% 미만의 입자 (d70)의 누적 질량에서의 입자 크기에 대한 30% 미만의 입자 (d30)의 누적 질량에서의 입자 크기의 비율에 100을 곱하여 계산될 수 있다. d30과 d70 값이 서로 근접함에 따라, 첨도 인자는 증가한다.
일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 50 내지 96 범위의 입자 크기 분포 첨도를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 50 내지 79 범위의 입자 크기 분포 첨도, 79 내지 84 범위의 입자 크기 분포 첨도, 85 내지 96 범위의 입자 크기 분포 첨도, 50 내지 79 범위의 입자 크기 분포 첨도, 또는 50 내지 84 범위의 입자 크기 분포 첨도를 가질 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 3.0 미크론 내지 55.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 8.5 미크론 내지 19.8 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 6.4 미크론 내지 13.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 9.3 미크론 내지 15.1 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 11.7 미크론 내지 55.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50) 또는 13.0 미크론 내지 27.9 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 기재는 콜드셋(coldset) 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기재는 플라스터(plaster), 시멘트, 및 지오폴리머, 폴리머, 또는 유사한 특징을 갖는 임의의 재료 중 1종 이상일 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 조성물은 분말이다. 일부 실시양태에 따르면, 조성물은 30°내지 53°범위의 안식각(angle of repose)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 분말 조성물은 30°내지 44°, 30°내지 48°, 30°내지 38°, 30°내지 60°, 30°내지 34°또는 30°내지 50°범위의 안식각을 가질 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 조성물은 70　중량% 내지 80 중량%의 기재, 15 중량% 내지 35 중량%의 작용성 미립자 및 5 중량% 내지 35 중량%의 결합제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 70　중량% 내지 75 중량%의 기재, 20 중량% 내지 25 중량%의 작용성 미립자 및 5 중량% 내지 15 중량%의 결합제를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 조성물은 가속제(accelerator)가 실질적으로 결여될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 가속제가 완전히 결여될 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 조성물은 예를 들어, 황산칼륨과 같은 가속제를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 결합제는 덱스트린, 폴리 비닐 알콜(PVA), 셀룰로오스 겔, 전분, 변성 전분 및 양이온성 전분 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 탈크, 백운모, 함수 카올린 (예를 들어, 높은 종횡비를 갖는 함수 카올린), 규회석 및 천연 벤토나이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 탈크 및 규회석 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 표면 처리될 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 예를 들어, 아미노, 메타크릴레이트, 비닐, 에폭시, 머캅토 및 이들의 배합물과 같은 작용성 실란으로 표면 처리될 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 표면 처리된 규회석 및 표면이 처리되지 않은 규회석을 포함할 수 있다. 예를 들어, 규회석은 예를 들어, 아미노, 메타크릴레이트, 비닐, 에폭시, 머캅토 및 이들의 배합물과 같은 작용성 실란으로 표면 처리될 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 하기 표면 처리제들이 사용될 수 있다:
Figure pct00002
일부 실시양태에서, 표면 처리제는 하기의 커플링제를 포함할 수 있다: 1-프로판아민, 3-(트리에톡시실릴)-, 아미노실란 표면 트리메톡시 [3-(옥시라닐메톡시)프로필], 에폭시실란 2-프로펜산, 2-메틸-, 3-(트리메톡시실릴) 프로필 에스테르-메타크릴실란, 에테닐트리에톡시, 비닐실란 (3-클로로프로필) 트리메톡시, 할로-알킬-(클로로프로필-), 1,2-에탄디아민, N-[3'-(트리메톡시실릴)프로필], 실란, 에톡시트리메틸, 2,5,7,10-테트라옥사-6-실란 운데칸 및/또는 6-에테닐-6-(2-메톡시에톡시).
일부 실시양태에서, 하기의 제제들이 상응하는 작용기와 함께 사용될 수 있다: 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(GLYMO) = 에폭시와의 높은 상용성; 트리데카플루오로옥틸트리메톡시실란 = 소유성 + 소수성; 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(MEMO) = 내스크래치성; 트리에톡시-프로필-아미노-실란(TEPAS) + HMDS = 높은 pH의 실리카 - 9 + 정전하; 옥타메틸-시클로-테트라-실록산(D4) = 낮은 잔류 HCl, 개선된 투명성; 헥사-데실-실란 (Cl6) = 물에 젖음; 폴리-디메틸-실록산 (PDMS) = 높은 소수성; 헥사메틸-디-실라잔(HMDS) = pH 중성; 트리메톡시-옥틸-실란(TMOS) = 장쇄 - 높은 극성 안정성, PDMS 없음; 디메틸-디클로로-실란(DDS) = 높은 OH 전환율.
일부 실시양태에서, 표면 처리제는 미립자의 표면 상에 증착되거나 용융되는 폴리머, 에멀젼 또는 왁스일 수 있다. 예로서는 PP 그래프트된 무수말레산 또는 수계 폴리머 에멀젼을 들 수 있다. 이러한 유형의 표면 처리제들은 작용성 미립자의 표면에 화학 결합을 형성하지 않을 수 있으며, 작용성 미립자 표면에서부터 수지계 내에 이르기까지 커플링제로 작용하지 않을 수 있다. 이러한 유형의 표면 처리제는 통상 수지계 내에 개선된 기계적 특성, 예컨대 충격 특성을 부여하는데 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 폴리머는 디메틸 실록산, 디메틸비닐 말단 및 디메틸, 메틸수소 실록산으로 이루어진 고체 엘라스토머일 수 있다. 일부 실시양태에서, 폴리머는 PP 그래프트된 무수말레산일 수 있다. 일부 실시양태에서, 이는 무수말레산 작용화된 폴리프로필렌일 수 있다.
일부 실시양태에서, 에멀젼은 수계 에멀젼일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 수계 에멀젼은 유기변성 폴리실록산, PP 폴리머 또는 우레탄 폴리머일 수 있다.
일부 실시양태에서, 화학 처리제는 R-(CH2)n-Si-X3 (여기서, R은 알킬, 방향족 또는 유기작용성일 수 있는 비가수분해성 유기 모이어티임)과 같은 일반 구조를 가지는 유기계 실란일 수도 있다. 특정 실시양태에 따르면, 이러한 기들은 수지계 내에서, 또는 반응성 유기작용성 실란의 경우에 폴리머 내에서 함께 반응하기 위한 유기 상용성을 제공한다.
일부 실시양태에서, R기는 광택, 은폐력, 혼합 시간, 및 개선된 광물 분산성과 관련된 기타 특성을 개선시키기 위해 알킬, 아릴 또는 방향족일 수 있다. 알킬, 아릴 및 방향족 실란은 습기 민감성 용도를 위해 미립자 표면에 소수성 표면을 제공하는데 이용될 수도 있다. X는 다양한 형태의 히드록실기과 반응하여 메탄올 또는 에탄올을 유리시키는 알콕시 모이어티, 가장 통상적으로는 메톡시 또는 에톡시를 나타낸다. 이러한 기들은 무기 기판, 안료, 또는 충전제와의 결합을 제공하여 코팅 완결성 및 부착성을 개선시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 알킬기는 폴리알킬렌옥시드알콕시실란일 수 있다. 일부 실시양태에서, 방향족기는 페닐트리메톡시실란일 수 있다.
일부 실시양태에서, R기는 유기작용성기, 예컨대 아미노, 에폭시 또는 비닐, 또는 유기 수지 (즉, 가소성 수지 화합물) 내로 반응할 수 있는 일부 기타 기인 한편, X기는 EMVG 표면과 화학 공유 결합을 형성한다. 유기 수지와의 반응성을 증가시키기 위한 1종 이상의 동일한 유형의 유기작용성기를 포함하는 보다 복잡한 R기들도 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 유기작용성기는 아미노, 예컨대 3-아미노프로필트리에톡시실란이다. 일부 실시양태에서, 유기작용성기는 에폭시, 예컨대 3-글리시독시프로필트리메톡시실란이다. 일부 실시양태에서, 유기작용성기는 유기실란 에스테르, 예컨대 비닐트리에톡시실란이다. 일부 실시양태에서, 유기작용성기는 메타크릴, 예컨대 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란이다. 일부 실시양태에서, 유기작용성기는 할로-알킬, 예컨대 3-클로로프로필트리메톡시실란이다. 일부 실시양태에서, 유기작용성기는 보다 복잡하고, R기 내에 1종 이상의 작용성기를 가진다.
일부 실시양태에서, 다작용성 R기는 다수의 아민기, 예컨대 3-(2-아미노에틸아미노)프로필트리메톡시실란일 수 있다.
일부 실시양태에서, 표면 처리제의 추가의 변형체는 에멀젼, 폴리머 또는 왁스 및 유기 실란형 화학 물질의 조합을 이용하여 작용성 미립자 상에 공급될 수 있다. 해당 조합은 동시에 적용될 수 있다. 바람직한 유형은 각각 1-2 중량% 이하의 양의 유기 실란과 에멀젼일 수 있다.
표면 처리제가 습윤제/윤활제로 작용하여 유동성과 분산성을 개선하는 특정 실시양태에서는, 이후에 폴리에틸렌글리콜 작용성 알콕시실란과 같은 제제들이 사용될 수 있거나, 또는 다르게는 아릴알콕시 실란 또는 비닐트리메톡시실란, 또는 비닐트리에톡시실란이 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 비반응성 실란화 습윤제로는, 이에 제한되지는 않지만, 메틸-실란, 선형 알킬-실란 및 방향족 실란을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 비반응성 실란화 습윤제로는 에틸트리메톡시실란 및 옥틸트리메톡시실란을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 비반응성 실란화 습윤제로는 페닐트리메톡시실란을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 표면 처리제로는, 이에 제한되지는 않지만, 아미노 작용성 실란, 비닐 작용성 실란 및 에폭시 작용성 실란을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 표면 처리제로는 비닐트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 글리시독시프로필트리메톡시실란, (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란, y-글리시독시프로필디에톡시실란, y-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, y-아닐리노프로필트리메톡시실란, y-(2-아미노에틸)아미노-프로필트리메톡시실란 및 y-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응성 커플링제로는 1-프로판-아민, 3-(트리에톡시실릴)을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 미립자는 예를 들어, 서로 다른 2종의 실란을 동시에 2종(또는 그 이상)의 실란과 함께, 예를 들어 2:1의 비율로 포함하는 것과 같은 이원성 혼합물로 표면 처리될 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 탈크는 30 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다. 예를 들어, 탈크는 30 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 탈크는 25 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 탈크는 20 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있거나, 또는 탈크는 15 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 탈크는 12:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 탈크는 34:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 탈크는 24:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 4:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 탈크는 12:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있거나, 또는 탈크는 18:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 규회석은 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 액체의 첨가를 통해 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 액체는 예를 들어, 글리콜과 같은 수계 열가소성 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 글리콜 및 가속제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 아크릴, 비닐 아크릴, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA) 및 스티렌 아크릴과 같은 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 45 중량% 내지 55 중량% 범위의 비휘발성 고체를 포함하고, 0 내지 75℃의 최소 필름 형성 온도 범위를 가질 수 있는 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 프로필렌 글리콜, 에스테르 알콜, 폴리에틸렌 글리콜 또는 PVP와 같은 융합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 에멀젼 결합제는 상기 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품과 비교할 때, 작용성 미립자로 제조된 물품의 강화도를 개선하고, 파단 강도를 향상시키고/향상시키거나 경도를 개선할 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 조성물은 가열을 통해 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 레이저를 통한 가열을 통해 결합되도록 구성될 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 50% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 100% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있고, 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 150% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있거나, 또는 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 200% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다.
어떠한 이론에 구속시키고자 하는 것은 아니지만, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품의 1 이상의 강도 특성은 해당 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 강도 특성과 비교할 때 현저하게 증가하였는데, 이는 조성물이 적층 가공 중 액체와 접촉하거나 가열되는 경우, 소량의 기재 (예를 들어, 플라스터)가 함께 결정화하여 결합함으로써 잔류 불용성 입자들을 함께 견고하게 결합시키기 때문이라고 생각된다. 상기 결합된 결정들이 가공된 물품의 강도 특성을 증가시키는 원인이라고 생각된다.
일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 층상(lamellar) 미립자 또는 판상 형태의 미립자 (예를 들어, 층상 탈크 또는 판상 형태의 탈크)를 포함할 수 있고, 상기 층상 또는 판상 미립자는 굴곡 탄성율을 현저히 개선시키는데, 이론에 구속시키고자 하는 것은 아니지만, 이는 조성물의 개선된 입자 패킹의 결과로 생각된다. 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 가공된 물품의 굴곡 탄성율을 현저히 개선시킬 수 있는 침상 미립자 (예를 들어, 높은 종횡비를 갖는 침상 규회석)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 침상 형태의 미립자 (예를 들어, 높은 종횡비를 갖는 침상 규회석) 및 판상 또는 층상 형태의 미립자 (예를 들어, 판상 탈크)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 침상 및 판상 미립자의 조합은 가공된 물품의 강도 특성을 증가시키는데 있어서 상승 효과를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 침상 형태의 미립자 및 판상 또는 층상 형태의 미립자를 포함하는 작용성 미립자는 매우 높은 백분율로 굴곡 탄성율을 증가시킬 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 물품의 적층 가공을 위한 분말 조성물은 기재, 침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자 및 결합제를 포함할 수 있다. 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품 내의 분말 조성물은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품에 비해 개선된 입자 패킹을 가질 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비해 50% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비해 100% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있고, 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비해 150% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있거나, 또는 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비해 200% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 12:1 이상의 종횡비, 15:1 이상의 종횡비, 18:1 이상의 종횡비, 24:1 이상의 종횡비, 34:1 이상의 종횡비 또는 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 50 내지 96 범위의 입자 크기 분포 첨도를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 50 내지 79 범위의 입자 크기 분포 첨도, 79 내지 84 범위의 입자 크기 분포 첨도, 85 내지 96 범위의 입자 크기 분포 첨도, 50 내지 79 범위의 입자 크기 분포 첨도, 또는 50 내지 84 범위의 입자 크기 분포 첨도를 가질 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 3.0 미크론 내지 55.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 8.5 미크론 내지 19.8 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 6.4 미크론 내지 13.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 9.3 미크론 내지 15.1 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 11.7 미크론 내지 55.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50) 또는 13.0 미크론 내지 27.9 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 기재는 콜드셋 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기재는 플라스터, 시멘트, 및 지오폴리머, 폴리머, 또는 유사한 특징을 갖는 임의의 재료 중 1종 이상일 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 기재는 폴리아미드 (예를 들어, 나일론-11, 나일론-12), 폴리아세탈, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 이오노머, 폴리카보네이트, 폴리락트산 (PLA) 및 폴리스티렌으로부터 선택된 폴리머일 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 30°내지 53°범위의 안식각을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 분말 조성물은 30°내지 44°, 30°내지 48°, 30°내지 38°, 30°내지 60°, 30°내지 34°또는 30°내지 50°범위의 안식각을 가질 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 70　중량% 내지 80 중량%의 기재, 15 중량% 내지 35 중량%의 작용성 미립자 및 5 중량% 내지 35 중량%의 결합제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 분말 조성물은 70　중량% 내지 75 중량%의 기재, 20 중량% 내지 25 중량%의 작용성 미립자 및 5 중량% 내지 15 중량%의 결합제를 포함할 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 가속제가 실질적으로 결여될 수 있다. 예를 들어, 분말 조성물은 가속제가 완전히 결여될 수 있다. 분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 조성물은 예를 들어, 황산칼륨과 같은 가속제를 포함할 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 결합제는 덱스트린, 폴리 비닐 알콜(PVA), 셀룰로오스 겔, 전분, 변성 전분 및 양이온성 전분 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 탈크, 백운모, 함수 카올린 (예를 들어, 높은 종횡비를 갖는 함수 카올린), 규회석 및 천연 벤토나이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 탈크 및 규회석 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물의 작용성 미립자는 표면 처리된 규회석 및 표면이 처리되지 않은 규회석을 포함할 수 있다. 예를 들어, 규회석은 예를 들어, 아미노, 메타크릴레이트, 비닐, 에폭시, 머캅토 및 이들의 배합물과 같은 작용성 실란으로 표면 처리될 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 탈크는 30 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다. 예를 들어, 탈크는 30 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 탈크는 25 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 탈크는 20 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있거나, 또는 탈크는 15 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 탈크는 12:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 탈크는 34:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 탈크는 24:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 4:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 탈크는 12:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있거나, 또는 탈크는 18:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 규회석은 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 액체의 첨가를 통해 결합되도록 (예를 들어, 경화되도록) 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 액체는 예를 들어, 글리콜과 같은 수계 열가소성 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 글리콜 및 가속제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 아크릴, 비닐 아크릴, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA) 및 스티렌 아크릴과 같은 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 45 중량% 내지 55 중량% 범위의 비휘발성 고체를 포함하고, 0 내지 75℃의 최소 필름 형성 온도 범위를 가질 수 있는 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 프로필렌 글리콜, 에스테르 알콜, 폴리에틸렌 글리콜 또는 PVP와 같은 융합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 에멀젼 결합제는 상기 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품과 비교할 때, 작용성 미립자로 제조된 물품의 강화도를 개선하고, 파단 강도를 향상시키고/향상시키거나 경도를 개선할 수 있다.
분말 조성물의 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 가열을 통해 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 분말 조성물은 레이저를 통한 가열을 통해 결합되도록 구성될 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 적층 가공을 통한 물품의 가공 방법은 분말 조성물의 제1층을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 분말 조성물은 기재, 침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자 및 결합제를 포함할 수 있다. 상기 작용성 미립자는 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 상기 방법은 분말 조성물의 제1층을 소정의 패턴으로 결합시켜 상기 분말 조성물을 포함하는 경화된 2차원 형상을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다. 상기 방법은 상기 분말 조성물의 추가의 층들을 연속적으로 제공하여 상기 각 층들을 결합시켜 상기 분말 조성물을 포함하는 경화된 2차원 형상의 층들을 통해 물품을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
물품의 가공 방법의 일부 실시양태에 따르면, 상기 방법은 때로 "분말 상" 제조, "결합제 분사" 및 "드롭 온 파우더"로도 지칭되는 가공 기법과 일관될 수 있다. 일부 이러한 실시양태에서, 분말의 층을 제공하고, 예를 들어 상기 분말에 소정의 형상으로 액체를 첨가하거나, 또는 소정의 형상에 따라 상기 분말을 가열함으로써, 상기 분말을 결합시켜 소정의 2차원 형상을 분말로 형성시킨다. 소정의 형상으로 분말의 층을 결합시킨 후, 경화된 층 위에 추가의 분말 층을 제공할 수 있고, 3차원 물품이 완성될 때까지 본 공정을 반복할 수 있다. 이후, 일부 실시양태에 따르면, 초과의 분말 또는 경화되지 않은 분말을 흔히 "탈-분말화" 라고도 지칭되는 공정에서 물품으로부터 제거할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 이어서 해당 물품을 강화시키기 위해 페인팅, 또는 처리 (예컨대, 열처리)와 같은 추가의 마무리 공정들을 수행할 수 있다.
분말 상 제조, 결합제 분사 및 드롭 온 파우더의 실시양태들은, 폴리머 필라멘트 (또는 금속 와이어)를 코일로부터 풀어서, 필라멘트를 용융시켜 가공 표면 또는 인쇄 플레이트 상에 물품의 적층 가공을 위해 사용되는 용융된 재료의 유동을 촉진시키기거나 중지시키도록 구성된 압출 노즐에 재료를 제공하는 "융합형 필라멘트 제조" (예를 들어, FUSED DEPOSITION MODELING®)로도 지칭되는 적층 가공의 공정과는 차이가 있다. 노즐과 인쇄 플레이트의 조합은 컴퓨터를 이용한 가공 또는 컴퓨터를 이용한 설계 (CAD) 프로그램을 사용하여 용융된 재료의 증착을 조절하기 위해 수평 및 수직 방향으로 이동하도록 구성된다. 융합형 필라멘트 제조에 따른 물품의 컴퓨터 이용 설계에 따라 연속적인 층들을 형성함에 의해, 물체가 인쇄된다고 한다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 층들을 결합시키는 단계는 분말 조성물에 소정의 패턴으로 액체를 첨가하는 단계 및 분말 조성물을 소정의 패턴에 따라 가열하는 단계 중 1종 이상의 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물에 액체를 첨가하는 단계는 분말 조성물에 수계 열가소성 에멀젼 결합제를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물을 가열하는 단계는 레이저를 통해 분말 조성물을 가열하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 액체는 예를 들어, 글리콜과 같은 수계 열가소성 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 글리콜 및 가속제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 아크릴, 비닐 아크릴, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA) 및 스티렌 아크릴과 같은 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 45 중량% 내지 55 중량% 범위의 비휘발성 고체를 포함하고, 0 내지 75℃의 최소 필름 형성 온도 범위를 가질 수 있는 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 프로필렌 글리콜, 에스테르 알콜과 같은 융합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 에멀젼 결합제는 상기 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품과 비교할 때, 작용성 미립자로 제조된 물품의 강화도를 개선하고, 파단 강도를 향상시키고/향상시키거나 경도를 개선할 수 있다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 50% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 100% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있고, 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 150% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있거나, 또는 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 200% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 12:1 이상의 종횡비, 15:1 이상의 종횡비, 18:1 이상의 종횡비, 24:1 이상의 종횡비, 34:1 이상의 종횡비 또는 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 50 내지 96 범위의 입자 크기 분포 첨도를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 50 내지 79 범위의 입자 크기 분포 첨도, 79 내지 84 범위의 입자 크기 분포 첨도, 85 내지 96 범위의 입자 크기 분포 첨도, 50 내지 79 범위의 입자 크기 분포 첨도, 또는 50 내지 84 범위의 입자 크기 분포 첨도를 가질 수 있다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 3.0 미크론 내지 55.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 8.5 미크론 내지 19.8 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 6.4 미크론 내지 13.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 9.3 미크론 내지 15.1 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 11.7 미크론 내지 55.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50) 또는 13.0 미크론 내지 27.9 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 기재는 콜드셋 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기재는 플라스터, 시멘트, 및 지오폴리머, 또는 유사한 특징을 갖는 임의의 재료 중 1종 이상일 수 있다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 30°내지 53°범위의 안식각을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 분말 조성물은 30°내지 44°, 30°내지 48°, 30°내지 38°, 30°내지 60°, 30°내지 34°또는 30°내지 50°범위의 안식각을 가질 수 있다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 70　중량% 내지 80 중량%의 기재, 15 중량% 내지 35 중량%의 작용성 미립자 및 5 중량% 내지 35 중량%의 결합제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 70　중량% 내지 75 중량%의 기재, 20 중량% 내지 25 중량%의 작용성 미립자 및 5 중량% 내지 15 중량%의 결합제를 포함할 수 있다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 가속제가 실질적으로 결여될 수 있다. 예를 들어, 분말 조성물은 가속제가 완전히 결여될 수 있다. 적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 조성물은 예를 들어, 황산칼륨과 같은 가속제를 포함할 수 있다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 결합제는 덱스트린, 폴리 비닐 알콜(PVA), 셀룰로오스 겔, 전분, 변성 전분 및 양이온성 전분 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 탈크, 백운모, 함수 카올린 (예를 들어, 높은 종횡비를 갖는 함수 카올린), 규회석 및 천연 벤토나이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 탈크 및 규회석 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 방법의 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 표면 처리된 규회석 및 표면이 처리되지 않은 규회석을 포함할 수 있다. 예를 들어, 규회석은 예를 들어, 아미노, 메타크릴레이트, 비닐, 에폭시, 머캅토 및 이들의 배합물과 같은 작용성 실란으로 표면 처리될 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 탈크는 30 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다. 예를 들어, 탈크는 30 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 탈크는 25 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 탈크는 20 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있거나, 또는 탈크는 15 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다.
적층 가공을 통한 물품의 가공 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 탈크는 12:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 탈크는 34:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 탈크는 24:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 4:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 탈크는 12:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있거나, 또는 탈크는 18:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 규회석은 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 적층 가공된 물품을 강화시키는 방법은 기재 및 결합제를 침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자와 함께 포함하는 분말 조성물을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 분말 조성물을 소정의 패턴으로 결합시켜 상기 분말 조성물을 포함하는 경화된 2차원 형상을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다. 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품 내의 상기 분말 조성물은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품과 비교할 때 개선된 입자 패킹을 가질 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 층들을 결합시키는 단계는 분말 조성물에 소정의 패턴으로 액체를 첨가하는 단계 및 분말 조성물을 소정의 패턴에 따라 가열하는 단계 중 1종 이상의 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물에 액체를 첨가하는 단계는 분말 조성물에 수계 열가소성 에멀젼 결합제를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물을 가열하는 단계는 레이저를 통해 분말 조성물을 가열하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 액체는 예를 들어, 글리콜과 같은 수계 열가소성 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 글리콜 및 가속제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 아크릴, 비닐 아크릴, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA) 및 스티렌 아크릴과 같은 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 45 중량% 내지 55 중량% 범위의 비휘발성 고체를 포함하고, 0 내지 75℃의 최소 필름 형성 온도 범위를 가질 수 있는 에멀젼 결합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 액체는 예를 들어, 프로필렌 글리콜, 에스테르 알콜, 폴리에틸렌 글리콜 또는 PVP와 같은 융합제를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 에멀젼 결합제는 상기 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품과 비교할 때, 작용성 미립자로 제조된 물품의 강화도를 개선하고, 파단 강도를 향상시키고/향상시키거나 경도를 개선할 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 50% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 100% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있고, 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 150% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있거나, 또는 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비하여 200% 이상 높은 굴곡 탄성율을 가질 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 12:1 이상의 종횡비, 15:1 이상의 종횡비, 18:1 이상의 종횡비, 24:1 이상의 종횡비, 34:1 이상의 종횡비 또는 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 50 내지 96 범위의 입자 크기 분포 첨도를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 50 내지 79 범위의 입자 크기 분포 첨도, 79 내지 84 범위의 입자 크기 분포 첨도, 85 내지 96 범위의 입자 크기 분포 첨도, 50 내지 79 범위의 입자 크기 분포 첨도, 또는 50 내지 84 범위의 입자 크기 분포 첨도를 가질 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 3.0 미크론 내지 55.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다. 예를 들어, 작용성 미립자는 8.5 미크론 내지 19.8 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 6.4 미크론 내지 13.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 9.3 미크론 내지 15.1 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50), 11.7 미크론 내지 55.0 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50) 또는 13.0 미크론 내지 27.9 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 기재는 콜드셋 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기재는 플라스터, 시멘트, 및 지오폴리머, 또는 유사한 특징을 갖는 임의의 재료 중 1종 이상일 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 30°내지 53°범위의 안식각을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 분말 조성물은 30°내지 44°, 30°내지 48°, 30°내지 38°, 30°내지 60°, 30°내지 34°또는 30°내지 50°범위의 안식각을 가질 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 70　중량% 내지 80 중량%의 기재, 15 중량% 내지 35 중량%의 작용성 미립자 및 5 중량% 내지 35 중량%의 결합제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 70　중량% 내지 75 중량%의 기재, 20 중량% 내지 25 중량%의 작용성 미립자 및 5 중량% 내지 15 중량%의 결합제를 포함할 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 분말 조성물은 가속제가 실질적으로 결여될 수 있다. 예를 들어, 분말 조성물은 가속제가 완전히 결여될 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 조성물은 예를 들어, 황산칼륨과 같은 가속제를 포함할 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 결합제는 덱스트린, 폴리 비닐 알콜(PVA), 셀룰로오스 겔, 전분, 변성 전분 및 양이온성 전분 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 탈크, 백운모, 함수 카올린 (예를 들어, 높은 종횡비를 갖는 함수 카올린), 규회석 및 천연 벤토나이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 탈크 및 규회석 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 작용성 미립자는 표면 처리된 규회석 및 표면이 처리되지 않은 규회석을 포함할 수 있다. 예를 들어, 규회석은 예를 들어, 아미노, 메타크릴레이트, 비닐, 에폭시, 머캅토 및 이들의 배합물과 같은 작용성 실란으로 표면 처리될 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 탈크는 30 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다. 예를 들어, 탈크는 30 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 탈크는 25 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 탈크는 20 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있거나, 또는 탈크는 15 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있으며, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 가질 수 있다.
적층 가공된 물품을 강화시키는 방법에 대한 일부 실시양태에 따르면, 탈크는 12:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 예를 들어, 탈크는 34:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 탈크는 24:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 4:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 탈크는 12:1 이상의 종횡비를 가질 수 있고, 규회석은 55:1 이상의 종횡비를 가질 수 있거나, 또는 탈크는 18:1 이상의 종횡비를 가질 수 있으며, 규회석은 3:1 이상의 종횡비를 가질 수 있다.
미국 집섬 컴퍼니(Gypsum Company)에서 Hydrocal White®라는 상표명으로 판매되는 상업적으로 이용가능한 석고 분말 혼합물을 적층 가공 (즉, 결합제 분사) 실험에 사용하였다. 상기 Hydrocal White®를 층상 또는 판상 탈크 및/또는 침상 규회석을 하기 표 1에 기술한 바와 같이 여러가지 로딩 수준으로 포함하는 예시적인 작용성 미립자와 혼합하여 균질한 혼합물을 형성하였다. 예시적인 결합제, 덱스트린 및 수용성 폴리머를 5%의 로딩 수준으로 샘플 조성물에 첨가하였다. 결합제 분사용으로 Z 코포레이션에서 판매되는 시판용 액체를 사용하여 예시적인 결합제 분사 공정에 따른 적층 가공을 통해 물품을 가공하였다.
가공된 물품의 생강도(green strength) 또는 파단 강도를 측정하기 위해, 직사각 단면 형상, 100 mm의 길이, 15 mm의 폭 및 5 mm의 높이를 갖는 테스트바를 Z 코포레이션의 결합제 분사기를 사용하여 인쇄하였다. 이후, 상기 가공된 바를 접착제 또는 가교성 수지 재료를 이용한 임의의 후처리를 거치지 않고 85℉에서 밤새 경화시켰다.
이들 테스트바의 굴곡 탄성율을 인트론(Intron) 3367 기계를 사용하여 시험하고, 결합제 분사기용으로 Z 코포레이션에서 판매되는 시판용 석고 분말 혼합물을 포함하지만 작용성 미립자는 포함하지 않는 조성물로 형성된 대조군 테스트바에 대해 벤치마크로 삼았다. 하기 표 1은 해당 시험의 결과를 나타낸다.
Figure pct00003
표 1에 나타난 결과로부터 몇가지 결론을 이끌어낼 수 있다. 첫째, 층상 탈크 및 높은 종횡비를 갖는 침상 규회석을 포함하는 예시적인 작용성 미립자의 첨가는 대조군과 비교할 때 가공된 물품의 굴곡 탄성율을 놀랍게도 현저히 개선시켰다. 둘째, 서로 다른 입자 크기의 층상 탈크를 포함하는 예시적인 작용성 미립자의 첨가는 대조군과 비교할 때 조성물 (즉, 분말 조성물)의 입자 패킹을 개선시켜 더 높은 굴곡 탄성율을 유도하는 것으로 보인다. 셋째, 조성물 내에 높은 종횡비를 갖는 침상 미립자 (즉, 규회석)를 포함하는 작용성 미립자의 첨가는 대조군과 비교할 때 굴곡 탄성율을 놀랍게도 현저히 개선시켰다. 마지막으로, 층상 탈크 및 침상 규회석의 조합을 포함하는 예시적인 작용성 미립자는 일부 실시에에서 150%가 넘는 정도까지 굴곡 탄성율을 놀랍게도 현저히 개선시키는 상승효과를 나타내었다.
추가의 시험에 따라, 100% 아크릴 결합제를 사용하여 에멀젼 결합제 액체를 제조하였다. 이 예시적인 액체를 사용하는 목적은 물품의 생강도를 추가로 개선시켜서 가공된 물품의 강도를 개선하기 위한 후처리 가공을 피할 수 있도록 하는 것이다.
결합제 분사를 통해 가공된 물품을 인쇄하기 위해 판매되는 시판용 인쇄용 잉크에 대한 에멀젼 결합제 액체의 점도를 조절하기 위해, 아크릴 결합제 고체 수준을 20 중량%의 고체 수준까지 조절하였다. 하기 표 2에 언급된 예시적인 에멀젼 결합제 액체의 브룩필드 점도는 결합제 분사를 통해 가공된 물품을 인쇄하기 위해 시판되는 인쇄용 액체와 유사하다.
Figure pct00004
성형된 바의 생강도 또는 파단 강도를 측정하기 위해, 표 2에 열거된 분말 혼합물의 조성물을 모든 입자들이 젖어서 균일한 페이스트가 형성될 때까지 작은 용기 중에서 30 PHR 에멀젼 잉크와 혼합하였다. 이후, 상기 페이스트를 100 mm의 길이, 15 mm의 폭 및 5 mm의 높이를 갖는 직사각 형상의 실리콘 고무 몰드로 옮기고, 표면의 상부에 초과량의 페이스트는 약수저로 평탄하게 해주었다. 재료들을 밤새 경화시키고, 상기 경화된 바를 몰드에서 제거한 후, 85℉에서 추가로 8시간 동안 경화시켰다. 비교를 위해서, 시판되는 분사 혼합물 및 액체를 사용하여 동일한 공정에 의해 대조군 몰드를 제조하였다. 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 굴곡 탄성율 데이터는 대조군 몰드에 비해 놀랍게도 현저한 개선을 나타내었다.
다른 실시양태들도 명세서 및 본원에 개시된 실시양태의 실시를 고려하면 당업계의 숙련자에게는 명백할 것이다. 명세서 및 실시예는 단지 예시로서만 간주되어야 한다.

Claims (46)

  1. 기재(base material);
    침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자(functional particulate); 및
    결합제
    를 포함하는, 물품의 적층 가공(additive manufacturing)을 위한 조성물로서,
    상기 작용성 미립자는 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 강도 특성에 비해 조성물로 가공된 물품의 강도 특성을 증가시키는 것인 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 작용성 미립자는 적어도 3:1의 종횡비를 갖는 것인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 기재는 콜드셋(coldset) 재료를 포함하는 것인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 작용성 미립자는 50 내지 96 범위의 입자 크기 분포 첨도(steepness)를 갖는 것인 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 분말인 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 작용성 미립자는 3 미크론 내지 55 미크론 범위의 중앙 입자 크기(d50)를 갖는 것인 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 30°내지 53° 범위의 안식각을 갖는 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 30°내지 44° 범위의 안식각을 갖는 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 70 중량% 내지 80 중량%의 기재, 15 중량% 내지 25 중량%의 작용성 미립자 및 5 중량% 내지 15 중량%의 결합제를 포함하는 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 가속제(accelerator)가 결여된 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 기재는 플라스터, 시멘트 및 지오폴리머 중 1종 이상을 포함하는 것인 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 결합제는 덱스트린, 폴리 비닐 알콜(PVA), 셀룰로오스 겔, 전분, 변성 전분 및 양이온성 전분 중 1종 이상을 포함하는 것인 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 작용성 미립자는 탈크 및 규회석 중 1종 이상을 포함하는 것인 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 탈크는 30 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 갖고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 갖는 것인 조성물.
  15. 제13항에 있어서, 탈크는 적어도 12:1의 종횡비를 갖고, 규회석은 적어도 3:1의 종횡비를 갖는 것인 조성물.
  16. 제1항에 있어서, 액체의 첨가를 통해 결합되도록 구성되는 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 액체는 수계 열가소성 에멀젼 결합제를 포함하는 것인 조성물.
  18. 제1항에 있어서, 가열을 통해 결합되도록 구성되는 조성물.
  19. 제1항에 있어서, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비해 적어도 50% 더 높은 굴곡 탄성율을 갖는 것인 조성물.
  20. 제1항에 있어서, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비해 적어도 100% 더 높은 굴곡 탄성율을 갖는 것인 조성물.
  21. 제1항에 있어서, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 조성물로 가공된 물품의 굴곡 탄성율에 비해 적어도 150% 더 높은 굴곡 탄성율을 갖는 것인 조성물.
  22. 기재;
    침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자; 및
    결합제
    를 포함하는, 물품의 적층 가공을 위한 분말 조성물로서,
    상기 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품 내의 분말 조성물은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품에 비해 개선된 입자 패킹을 갖는 것인 분말 조성물.
  23. 제22항에 있어서, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품에 비해 적어도 50% 더 높은 굴곡 탄성율을 갖는 것인 분말 조성물.
  24. 제22항에 있어서, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품에 비해 적어도 100% 더 높은 굴곡 탄성율을 갖는 것인 분말 조성물.
  25. 제22항에 있어서, 작용성 미립자는 적어도 3:1의 종횡비를 갖는 것인 분말 조성물.
  26. 제22항에 있어서, 작용성 미립자는 50 내지 96 범위의 입자 크기 분포 첨도를 갖는 것인 분말 조성물.
  27. 제22항에 있어서, 30°내지 53° 범위의 안식각을 갖는 분말 조성물.
  28. 제22항에 있어서, 70 중량% 내지 80 중량%의 기재, 15 중량% 내지 25 중량%의 작용성 미립자 및 5 중량% 내지 15 중량%의 결합제를 포함하는 분말 조성물.
  29. 제22항에 있어서, 기재는 석고를 포함하는 것인 분말 조성물.
  30. 제22항에 있어서, 결합제는 수용성 수지를 포함하는 것인 분말 조성물.
  31. 제22항에 있어서, 작용성 미립자는 탈크 및 규회석을 포함하는 것인 분말 조성물.
  32. 제31항에 있어서, 탈크는 30 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 갖고, 규회석은 10 미크론 미만의 중앙 입자 크기(d50)를 갖는 것인 분말 조성물.
  33. 제31항에 있어서, 탈크는 적어도 12:1의 종횡비를 갖고, 규회석은 적어도 3:1의 종횡비를 갖는 것인 분말 조성물.
  34. 적층 가공을 통해 물품을 가공하는 방법으로서,
    기재;
    침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자; 및
    결합제
    를 포함하는 분말 조성물의 제1층을 제공하는 단계로서, 상기 작용성 미립자는 적어도 3:1의 종횡비를 갖는 것인 단계;
    분말 조성물의 제1층을 소정의 패턴으로 결합시켜 분말 조성물을 포함하는 경화된 2차원 형상을 형성하는 단계; 및
    분말 조성물의 추가의 층들을 연속적으로 제공하고 각 층들을 결합시켜 분말 조성물을 포함하는 경화된 2차원 형상의 층들을 통해 물품을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 층들을 결합시키는 단계는 분말 조성물에 소정의 패턴으로 액체를 첨가하는 단계, 및 분말 조성물을 소정의 패턴에 따라 가열하는 단계 중 1 이상을 포함하는 것인 방법.
  36. 제35항에 있어서, 분말 조성물에 액체를 첨가하는 단계는 분말 조성물에 수계 열가소성 에멀젼 결합제를 첨가하는 것을 포함하는 방법.
  37. 제35항에 있어서, 분말 조성물을 가열하는 단계는 레이저를 통해 분말 조성물을 가열하는 것을 포함하는 방법.
  38. 제34항에 있어서, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품에 비해 적어도 50% 더 높은 굴곡 탄성율을 갖는 것인 방법.
  39. 제34항에 있어서, 작용성 미립자는 적어도 3:1의 종횡비를 갖는 것인 방법.
  40. 제34항에 있어서, 작용성 미립자는 50 내지 96 범위의 입자 크기 분포 첨도를 갖는 것인 방법.
  41. 제34항에 있어서, 분말 조성물은 30°내지 53° 범위의 안식각을 갖는 것인 방법.
  42. 적층 가공된 물품을 강화시키는 방법으로서,
    기재 및 결합제를 침상 형태 및 판상 형태 중 1 이상의 형태를 갖는 작용성 미립자와 함께 포함하는 분말 조성물을 제공하는 단계; 및
    분말 조성물을 소정의 패턴으로 결합시켜 분말 조성물을 포함하는 경화된 2차원 형상을 형성하는 단계
    를 포함하고, 상기 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품 내의 분말 조성물은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품에 비해 개선된 입자 패킹을 갖는 것인 방법.
  43. 제42항에 있어서, 층들을 결합시키는 단계는 분말 조성물에 소정의 패턴으로 액체를 첨가하는 단계, 및 분말 조성물을 소정의 패턴에 따라 가열하는 단계 중 1 이상을 포함하는 것인 방법.
  44. 제42항에 있어서, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품에 비해 적어도 50% 더 높은 굴곡 탄성율을 갖는 것인 방법.
  45. 제42항에 있어서, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품에 비해 적어도 100% 더 높은 굴곡 탄성율을 갖는 것인 방법.
  46. 제42항에 있어서, 작용성 미립자를 포함하는 가공된 물품은 작용성 미립자가 결여된 분말 조성물로 가공된 물품에 비해 적어도 150% 더 높은 굴곡 탄성율을 갖는 것인 방법.
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