KR20220075470A - Composite Materials having pigment for 3D Printing - Google Patents

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황진하
이현배
김재환
신은철
황희수
오지원
이명진
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홍익대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 65 ~ 60wt%의 백토 분말과, 15 ~ 20wt%의 생석회 분말과, 10 ~ 15wt%의 석고 및 0.5 ~ 1.5wt%의 안료 분말이 혼합된 복합체 분말을 포함하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체을 개시한다.The present invention provides a pigment-containing composite for 3D printing comprising a composite powder in which 65 to 60 wt% of clay powder, 15 to 20 wt% of quicklime powder, 10 to 15 wt% of gypsum and 0.5 to 1.5 wt% of pigment powder are mixed. start

Description

3D 프린팅용 안료 함유 복합체{Composite Materials having pigment for 3D Printing}Pigment-containing composite for 3D printing {Composite Materials having pigment for 3D Printing}

본 발명은 3D 프린팅용으로 사용되는 복합체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 색상을 발현할 수 있는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체에 관한 것이다.The present invention relates to a composite used for 3D printing, and more particularly, to a pigment-containing composite for 3D printing capable of expressing color.

3D 프린팅 기술은 1990년대 C.W. Hull의 선구적 연구 이후로 FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Sterolithography Apparatus), SLS (Selective Laser Sintering), InkJet 프린팅과 같은 많은 프린팅 기술들이 개발되었으며, 3D 프린팅에 사용 가능한 소재도 플라스틱, 금속, 유리, 세라믹과 같이 다양해졌다. 종전에는 작은 구조물만 제작할 수 있던 것과 달리, 최근에는 3D 프린팅의 규모 자체를 크게 확장하는 ‘대형화’에 대한 연구도 성공적으로 진행되고 있다. 이러한 3D 프린팅의 대형화는 약 30x30cm 정도의 규모로만 출력이 가능하던 전통적인 3D 프린팅 방식에서 벗어나 로봇과 같은 첨단 시스템을 도입함으로써 가능해졌다. 그리고 3D 프린팅 기술을 활용하면 전에는 구현하기 힘들었던 복잡하고 기하학적인 새로운 구조물 및 예술 작품들을 구현할 수 있다. 실제로 3D 프린팅은 다양한 분야에서 시제품 제작에 적극 활용되고 있으며 건축, 예술 산업, 우주항공 산업, 의료 및 의료 기기 산업 등에서 큰 역할을 하고 있다. 3D printing technology was developed in the 1990s by C.W. Since Hull's pioneering research, many printing technologies such as Fused Deposition Modeling (FDM), Sterolithography Apparatus (SLA), Selective Laser Sintering (SLS), and InkJet printing have been developed, and materials that can be used for 3D printing include plastic, metal, and glass. , as diverse as ceramics. Unlike in the past, where only small structures could be produced, recently, research on ‘larger size’, which greatly expands the scale of 3D printing itself, is also being successfully conducted. This enlargement of 3D printing was made possible by introducing advanced systems such as robots, breaking away from the traditional 3D printing method that could only print on a scale of about 30x30cm. And by using 3D printing technology, new complex and geometric structures and works of art that were difficult to realize before can be realized. In fact, 3D printing is being actively used for prototyping in various fields and is playing a big role in architecture, art industry, aerospace industry, medical and medical device industry, etc.

현재 3D 프린터를 이용한 건축 재료는 대부분 시멘트가 주재료인 콘크리트가 사용되고 있는데 시멘트는 높은 CO2 배출량과 함께 먼지와 분진이 다량 발생하고 소성온도 유지를 위한 에너지 소비가 높아 환경 부하를 일으키는 대표적인 원인으로 지적받고 있다. 또한 현대인들의 경제 수준 향상으로 삶의 질을 개선하고자 하는 욕구가 커짐에 따라 인체에 무해한 친환경 거주공간에 대한 관심이 급증하고 있어 친환경 재료의 개발이 필요한 상황이다.Currently, most of the construction materials using 3D printers use concrete, which is cement as the main material. Cement is pointed out as a representative cause of environmental load due to its high CO2 emission, large amounts of dust and dust, and high energy consumption to maintain the firing temperature. have. In addition, as the desire to improve the quality of life increases with the improvement of the economic level of modern people, interest in eco-friendly living spaces that are harmless to the human body is increasing rapidly, so the development of eco-friendly materials is necessary.

대표적인 친환경 건축 재료로 주목받고 있는 3D 프린팅용 복합체는 대부분 황토를 주성분으로 한다. 황토는 흡수력, 자정력, 통풍력, 분해작용이 뛰어나 환경 친화적이고 원적외선 방출, 전자파 차단, 중금속 배출 효능이 있어 인체에 유익한 장점이 있다. 또한 매장량이 풍부하고 수급이 용이하여 예부터 건축 재료로 사용되어 왔다.Most of the complexes for 3D printing, which are attracting attention as a representative eco-friendly building material, contain loess as a main component. Red clay has excellent absorption, self-cleaning, ventilation, and decomposition, so it is environmentally friendly, emits far-infrared rays, blocks electromagnetic waves, and has the effect of discharging heavy metals, which is beneficial to the human body. In addition, it has been used as a building material since ancient times due to its abundant reserves and easy supply and demand.

그러나, 종래의 황토를 포함하는 3D 프린팅용 복합체는 황토의 색상을 발현하며, 다른 색상을 발현하는 것이 어려운 측면이 있다.However, the conventional composite for 3D printing including loess expresses the color of loess, and it is difficult to express other colors.

본 발명은 3D 프린터를 이용하여 시공이 가능하고 다양한 색상을 발현할 수 있는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a pigment-containing composite for 3D printing that can be constructed using a 3D printer and can express various colors.

본 발명의 3D 프린팅용 안료 함유 복합체는 65 ~ 60wt%의 백토 분말과, 15 ~ 20wt%의 생석회 분말과, 10 ~ 15wt%의 석고 및 0.5 ~ 1.5wt%의 안료 분말이 혼합된 복합체 분말을 포함하는 것을 특징으로 한다.The pigment-containing composite for 3D printing of the present invention includes a composite powder in which 65 to 60wt% of clay powder, 15 to 20wt% of quicklime powder, 10 to 15wt% of gypsum and 0.5 to 1.5wt% of pigment powder are mixed. characterized in that

또한, 상기 안료 함유 복합체는 안료 함유 복합체의 전체 중량에 대하여 51 ~ 55중량부로 배합수가 혼합되어 슬러리 형태로 형성될 수 있다.In addition, the pigment-containing composite may be formed in a slurry form by mixing blending water in an amount of 51 to 55 parts by weight based on the total weight of the pigment-containing composite.

상기 복합체 분말은 건식 혼합 방식으로 상기 백토 분말과, 상기 생석회 분말과, 상기 석고 분말 및 안료 분말이 혼합되어 형성될 수 있다.The composite powder may be formed by mixing the clay powder, the quicklime powder, the gypsum powder, and the pigment powder by a dry mixing method.

또한, 상기 백토 분말은 입도가 6.5 ~ 8.0㎛일 수 있다.In addition, the clay powder may have a particle size of 6.5 ~ 8.0㎛.

또한, 상기 생석회 분말은 입도가 25 ~ 45μm일 수 있다.In addition, the quicklime powder may have a particle size of 25 to 45 μm.

또한, 상기 석고 분말은 입도가 2 ~ 4㎛일 수 있다.In addition, the gypsum powder may have a particle size of 2 ~ 4㎛.

또한, 상기 안료 분말은 상기 백토 분말과 동일한 입도를 갖는 분말로 형성될 수 있다. In addition, the pigment powder may be formed of a powder having the same particle size as the white clay powder.

또한, 상기 안료 분말은 세라믹 재질로 형성되는 분말일 수 있다.In addition, the pigment powder may be a powder formed of a ceramic material.

또한, 상기 안료 분말은 천연 광물이 분쇄되어 형성되는 세라믹 분말일 수 있다.In addition, the pigment powder may be a ceramic powder formed by pulverizing natural minerals.

또한, 상기 안료 분말은 빨강색 안료 분말, 황색 안료 분말, 녹색 안료 분말, 흑색 안료 분말 또는 백색 안료 분말을 포함할 수 있다.In addition, the pigment powder may include a red pigment powder, a yellow pigment powder, a green pigment powder, a black pigment powder, or a white pigment powder.

또한, 상기 안료 함유 복합체는 3D 프린팅 후에 60 ~ 90℃의 양생 온도와 95 ~ 97%의 양생 상대습도 및 1 ~ 48시간의 양생 시간의 조건에서 양생될 수 있다.In addition, the pigment-containing composite may be cured under conditions of a curing temperature of 60 to 90° C., a curing relative humidity of 95 to 97%, and a curing time of 1 to 48 hours after 3D printing.

본 발명의 3D 프린팅용 안료 함유 복합체는 백토를 주성분으로 하면서 안료를 함유하여 다양한 색상을 발현할 수 있다.The pigment-containing composite for 3D printing of the present invention can express various colors by containing a pigment while containing clay as a main component.

또한, 본 발명의 3D 프린팅용 안료 함유 복합체는 3D 프린터를 이용하여 벽돌 또는 판재 형태의 건축 재료로 제조할 수 있다.In addition, the pigment-containing composite for 3D printing of the present invention can be manufactured as a building material in the form of a brick or plate using a 3D printer.

또한, 본 발명의 3D 프린팅용 안료 함유 복합체는 백토를 포함하므로 원적외선 방출 특성 및 전자파 차단 특성을 보유하여 친환경적인 건축 재료로 사용될 수 있다.In addition, since the pigment-containing composite for 3D printing of the present invention contains white soil, it has far-infrared emitting properties and electromagnetic wave blocking properties and can be used as an eco-friendly building material.

또한, 본 발명의 3D 프린팅용 안료 함유 복합체는 습도 조절 특성과 항균 특성 및 자정 특성을 보유하여 친환경적인 건축 재료로 사용될 수 있다.In addition, the pigment-containing composite for 3D printing of the present invention has humidity control properties, antibacterial properties and self-cleaning properties, so it can be used as an eco-friendly building material.

또한, 본 발명의 3D 프린팅용 안료 함유 복합체는 3D 프린터를 이용하여 건축물 시공이 가능하므로 건축시 건축 시간과 노동력을 절감할 수 있다.In addition, since the pigment-containing composite for 3D printing of the present invention can be constructed using a 3D printer, construction time and labor can be reduced during construction.

도 1은 본 발명의 3D 프린팅용 안료 함유 복합체를 3D 프린팅으로 제조한 다양한 색상의 블록 사진이다.1 is a photograph of blocks of various colors prepared by 3D printing of the pigment-containing composite for 3D printing of the present invention.

이하, 첨부된 도면과 실시예를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅용 안료 함유 복합체에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the pigment-containing composite for 3D printing according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and examples.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅용 안료 함유 복합체의 조성에 대하여 설명한다.First, the composition of the pigment-containing composite for 3D printing according to an embodiment of the present invention will be described.

상기 3D 프린팅용 안료 함유 복합체는 백토(white clay) 분말과 생석회(Quicklime) 분말과 석고 분말 및 안료 분말을 포함할 수 있다. 상기 안료 함유 복합체는 배합수를 더 포함할 수 있다. The pigment-containing composite for 3D printing may include a white clay powder, a quicklime powder, a gypsum powder, and a pigment powder. The pigment-containing composite may further include a compounding water.

상기 안료 함유 복합체의 원료 분말인 백토(white clay) 분말과 생석회(Quicklime) 분말과 석고 분말 및 안료 분말은 혼합되어 복합체 분말로 제조될 수 있다. 상기 복합체 분말은 건식 혼합 방식으로 원료 분말들이 혼합되어 제조될 수 있다. 또한, 상기 복합체 분말은 배합수와 혼합되어 슬러리 형태의 안료 함유 복합체로 형성될 수 있다.A white clay powder, a quicklime powder, a gypsum powder, and a pigment powder, which are raw material powders of the pigment-containing composite, may be mixed to prepare a composite powder. The composite powder may be prepared by mixing raw material powders in a dry mixing method. In addition, the composite powder may be mixed with mixing water to form a pigment-containing composite in the form of a slurry.

상기 안료 함유 복합체는 3D 프린팅에 의하여 블록과 같은 건축 재료의 제조가 가능하고, 벽체와 같은 건축 구조물의 시공이 가능하도록 한다. 상기 안료 함유 복합체는 건축 재료 또는 건축 구조물과 같은 구조물을 제조하는데 사용될 수 있다. 상기 안료 함유 복합체는 백토 분말을 포함하므로 백토의 고유 특성인 원적외선 방출과 전자파 차단과 같은 작용을 할 수 있다. 또한, 상기 안료 함유 복합체는 백토 분말과 함께 안료 분말을 함유하므로, 안료 분말의 색상에 따라 다양한 색상을 발현할 수 있다.The pigment-containing composite enables manufacturing of a building material such as a block by 3D printing, and enables construction of a building structure such as a wall. The pigment-containing composite may be used to manufacture a building material or a structure such as a building structure. Since the pigment-containing complex includes clay powder, it can act such as emitting far-infrared rays and blocking electromagnetic waves, which are inherent properties of clay. In addition, since the pigment-containing composite contains the pigment powder together with the clay powder, various colors may be expressed according to the color of the pigment powder.

또한, 상기 안료 함유 복합체는 석고를 강도 증진제로 포함할 수 있다. 상기 강도 증진제는 물리적 또는 화학적 작용을 하면서 안료 함유 복합체에 의하여 형성되는 구조물의 강도를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 강도 증진체는 구조물에서 백토의 수축력을 억제하여 구조물에서 균열이 전파되는 것을 억제할 수 있다.In addition, the pigment-containing composite may include gypsum as a strength enhancer. The strength enhancer may increase the strength of the structure formed by the pigment-containing composite while performing a physical or chemical action. In addition, the strength enhancer can suppress the propagation of cracks in the structure by suppressing the contractile force of the clay in the structure.

상기 백토 분말은 복합체 분말에 65~ 70wt%로 혼합될 수 있다. 상기 백토 분말의 함량이 적으면, 백토에 의하여 발생되는 안료 함유 복합체의 유익한 특성이 약해질 수 있다. 예를 들면, 상기 안료 함유 복합체의 원적외선 방출 특성과 전자파 차단 특성과 온습도 조절 특성과 항균 특성 및 자정 특성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 백토 분말의 함량이 너무 낮으면 석고의 함량이 증가되면서 양생 과정에서 지나친 부피 팽창으로 블록에 크랙이 발생할 수 있다. 또한, 상기 백토 분말의 함량이 너무 많으면, 안료 함유 복합체에 의한 구조물의 강도가 약해질 수 있다.The clay powder may be mixed with the composite powder in an amount of 65 to 70 wt%. If the content of the clay powder is small, the beneficial properties of the pigment-containing composite generated by the clay may be weakened. For example, far-infrared emission characteristics, electromagnetic wave blocking characteristics, temperature and humidity control characteristics, antibacterial characteristics, and self-cleaning characteristics of the pigment-containing composite may be deteriorated. In addition, if the content of the clay powder is too low, cracks may occur in the block due to excessive volume expansion during the curing process while the content of gypsum is increased. In addition, if the content of the clay powder is too large, the strength of the structure by the pigment-containing composite may be weakened.

상기 백토 분말은 0.1 ~ 10㎛의 입도를 갖는 분말이 75wt% 이상 포함될 수 있다. 또한, 상기 백토 분말은 입도가 6.5 ~ 8.0㎛인 분말일 수 있다. 상기 백토 분말은 다양한 성분을 갖는 분말일 수 있다. 상기 백토 분말은 백토가 존재하는 지역에 따라 다양한 성분을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 백토 분말은 SiO2 79.92wt%, Al2O3 17.41wt%, K2O 0.697wt%, TiO2 0.516wt%, Fe2O3 0.383wt%, MgO 0.255wt%, CaO 0.209wt%, SO3 0.193wt%, Na2O 0.171wt%, BaO 0.142wt%m P2O5 0.104wt%로 포함될 수 있다. 상기 백토 분말은 원적외선 방출 특성과 전자파 차단 특성과 온습도 조절 특성과 항균 특성 및 자정 특성을 갖는다. 따라서, 상기 백토 분말은 3D 프린팅을 위한 안료 함유 복합체에 의한 구조물에 상기와 같은 특성을 부여할 수 있다.The clay powder may contain 75 wt% or more of a powder having a particle size of 0.1 to 10 μm. In addition, the clay powder may be a powder having a particle size of 6.5 ~ 8.0㎛. The clay powder may be a powder having various components. The clay powder may have various components depending on the region where the clay is present. For example, the clay powder is SiO 2 79.92 wt%, Al 2 O 3 17.41 wt%, K 2 O 0.697 wt%, TiO 2 0.516 wt%, Fe 2 O 3 0.383 wt%, MgO 0.255 wt%, CaO 0.209 wt%, SO 3 0.193 wt%, Na 2 O 0.171 wt%, BaO 0.142 wt% m P 2 O 5 0.104 wt% may be included. The clay powder has far-infrared emission characteristics, electromagnetic wave blocking characteristics, temperature and humidity control characteristics, antibacterial characteristics, and self-cleaning characteristics. Therefore, the clay powder can impart the above properties to the structure by the pigment-containing composite for 3D printing.

상기 생석회 분말은 복합체 분말에 15 ~ 20wt%로 혼합될 수 있다. 상기 생석회 분말은 안료 함유 복합체에 의한 구조물의 강도를 증가시킬 수 있다. 상기 생석회 분말은 백토 및 배합수와 반응하여 화합물을 생성하면서 안료 함유 복합체에 의한 구조물의 강도를 증가시킬 수 있다. 상기 생석회 분말이 백토 및 배합수와 반응하여 형성되는 화합물은 CSH(CaO·SiO2·nH2O), CAH(CaO·AlO3·nH2O) 또는 에트린가이트일 수 있다. 다만, 여기서 상기 화합물의 종류를 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 생석회 분말은 배합수와 반응하면서 열을 발생시켜 경화를 촉진할 수 있다.The quicklime powder may be mixed in an amount of 15 to 20 wt% in the composite powder. The quicklime powder can increase the strength of the structure by the pigment-containing composite. The quicklime powder may react with clay and water to form a compound while increasing the strength of the structure by the pigment-containing complex. The compound formed by reacting the quicklime powder with clay and mixing water may be CSH (CaO·SiO 2 ·nH 2 O), CAH (CaO·AlO 3 ·nH 2 O) or ethringite. However, the type of the compound is not limited here. In addition, the quicklime powder may generate heat while reacting with the mixing water to accelerate curing.

상기 생석회 분말의 함량이 너무 적으면 백토와 반응하여 생성되는 화합물이 적어져 안료 함유 복합체에 의한 구조물의 강도가 충분히 증가되지 않을 수 있다. 또한, 상기 생석회 분말의 함량의 너무 적으면 구조물의 경화 속도가 지연될 수 있다. 또한, 상기 생석회 분말의 함량이 너무 많으면 발열에 의해 경화 속도가 너무 빨라져 3D 프린팅 공정 중 안료 함유 복합체가 노즐의 내부 또는 공급관의 내부에서 굳어질 수 있다.If the content of the quicklime powder is too small, the compound produced by reacting with the clay may decrease, so that the strength of the structure by the pigment-containing composite may not be sufficiently increased. In addition, if the content of the quicklime powder is too small, the curing speed of the structure may be delayed. In addition, if the content of the quicklime powder is too large, the curing rate may be too fast due to heat generation, so that the pigment-containing composite may be hardened inside the nozzle or inside the supply pipe during the 3D printing process.

상기 생석회 분말은 생석회가 존재하는 지역에 따라 다양한 성분을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 생석회 분말은 CaO 98.4wt%, MgO 0.812wt%, Fe2O3 0.311wt%, SiO2 0.257wt%, SO3 0.131wt%, Al2O3 0.0796wt%, P2O5 0.0205wt%로 구성될 수 있다.The quicklime powder may have various components depending on the region in which the quicklime is present. For example, the quicklime powder is CaO 98.4 wt%, MgO 0.812 wt%, Fe 2 O 3 0.311 wt%, SiO 2 0.257 wt%, SO 3 0.131 wt%, Al 2 O 3 0.0796 wt%, P 2 O 5 It may be composed of 0.0205 wt%.

상기 생석회 분말은 1 ~ 50μm의 입도를 가질 수 있다. 또한 상기 생석회 분말은 바람직하게는 25 ~ 45μm의 입도를 가질 수 있다. 또한, 상기 생석회 분말은 평균 입도가 35μm일 수 있다.The quicklime powder may have a particle size of 1 to 50 μm. In addition, the quicklime powder may have a particle size of preferably 25 to 45 μm. In addition, the quicklime powder may have an average particle size of 35 μm.

상기 석고 분말은 복합체 분말에 10 ~ 15wt%로 혼합될 수 있다. 상기 석고 분말은 안료 함유 복합체에 의한 구조물의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다. 상기 석고 분말의 함량이 너무 적으면 안료 함유 복합체로 제조되는 구조물의 기계적 강도를 충분히 증가시키지 않을 수 있다. 또한, 상기 석고 분말의 함량이 너무 적으면 백토의 수축에 따른 구조물의 균열이 발생될 수 있다. The gypsum powder may be mixed in an amount of 10 to 15 wt% in the composite powder. The gypsum powder may increase the mechanical strength of the structure by the pigment-containing composite. If the content of the gypsum powder is too small, the mechanical strength of the structure made of the pigment-containing composite may not be sufficiently increased. In addition, if the content of the gypsum powder is too small, cracks in the structure may occur due to the shrinkage of the clay.

또한, 상기 석고 분말의 함량이 너무 많으면 구조물의 양생 과정에서 부피 팽창이 과도하여 구조물에 균열이 발생될 수 있다. 또한, 상기 석고 분말의 함량이 너무 많으면 복합체 반죽의 빠른 경화 속도로 인해 구조물이 완성되기 전에 재료가 노즐 내부에서 굳어져 프린팅 과정에서 문제가 생길 수 있다. In addition, if the content of the gypsum powder is too large, the volume expansion may be excessive during the curing process of the structure, and cracks may occur in the structure. In addition, if the content of the gypsum powder is too large, the material hardens inside the nozzle before the structure is completed due to the fast curing speed of the composite dough, which may cause problems in the printing process.

상기 석고 분말은 0.1 ~ 5㎛의 입도를 갖는 분말일 수 있다. 상기 석고 분말은 바람직하게는 2 ~ 4㎛의 입도를 갖는 분말일 수 있다. 상기 석고 분말은 평균 입도가 3㎛인 분말일 수 있다.The gypsum powder may be a powder having a particle size of 0.1 to 5㎛. The gypsum powder may be preferably a powder having a particle size of 2 to 4 μm. The gypsum powder may be a powder having an average particle size of 3 μm.

상기 안료 분말은 복합체 분말에 0.5 ~ 1.5wt%로 혼합될 수 있다. 상기 안료 분말은 안료 함유 복합체의 색상을 발현시킬 수 있다. 상기 안료 분말의 함량이 너무 적으면 구조물의 색상이 충분히 발현되지 않을 수 있다. 또한, 상기 안료 분말의 함량이 너무 많으면 다른 성분의 함량이 감소되면서 구조물의 기계적 강도가 감소될 수 있다.The pigment powder may be mixed in an amount of 0.5 to 1.5 wt% in the composite powder. The pigment powder may express the color of the pigment-containing composite. If the content of the pigment powder is too small, the color of the structure may not be sufficiently expressed. In addition, when the content of the pigment powder is too large, the mechanical strength of the structure may be reduced while the content of other components is reduced.

또한, 상기 안료 분말은 백토 분말에 대응되는 입도를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 안료 분말은 입도가 6.5 ~ 8.0㎛인 분말일 수 있다. 따라서, 상기 안료 분말은 백토 분말과 균일하게 혼합되면서 전체적으로 균일한 색상을 발현할 수 있다. 또한, 상기 안료 분말은 0.1 ~ 10㎛의 입도를 갖는 분말일 수 있다. In addition, the pigment powder may have a particle size corresponding to the white clay powder. For example, the pigment powder may be a powder having a particle size of 6.5 μm to 8.0 μm. Therefore, the pigment powder can be uniformly mixed with the clay powder to express a uniform color as a whole. In addition, the pigment powder may be a powder having a particle size of 0.1 to 10㎛.

상기 안료 분말은 특정한 색상을 발현하는 적정한 안료 분말이 사용될 수 있다. 상기 안료 분말은 세라믹 재질로 형성되는 분말일 수 있다. 상기 안료 분말은 천연 광물이 분쇄되어 형성되는 세라믹 분말일 수 있다. 상기 안료 분말은 빨강색 안료 분말, 황색 안료 분말, 녹색 안료 분말, 흑색 안료 분말 또는 백색 안료 분말을 포함할 수 있다. 또한, 상기 안료 분말은 필요로 하는 색상에 따라 안료 분말, 황색 안료 분말, 녹색 안료 분말, 흑색 안료 분말 및 백색 안료 분말에서 선택되는 적어도 2개의 안료 분말을 혼합하여 형성할 수 있다. 상기 안료 분말은 발현되는 색상에 따라 서로 다른 성분으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 빨강색 안료 분말은 적철석(Hematite)이 분쇄되어 형성되는 분말일 수 있다. 상기 빨강색 안료 분말은 Al2O3 0.146wt%, SiO2 2.16wt%, MnO 0.107wt%, Fe2O3 97.4wt%, CuO 0.141wt%로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 녹색 안료 분말은 에스콜라이트(Eskolaite) 광물이 분쇄되어 형성될 수 있다. 상기 녹색 안료 분말은 Na2O 0.137wt%, SO3 0.113wt%, Cr2O3 99.7wt%로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 흑색 안료 분말은 자철석(Magnetite) 광물이 분쇄되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 백색 안료 분말은 금홍석(Rutile) 광물이 분쇄되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 황색 안료 분말은 침철석(Goethite) 광물이 분쇄되어 형성될 수 있다.As the pigment powder, an appropriate pigment powder expressing a specific color may be used. The pigment powder may be a powder formed of a ceramic material. The pigment powder may be a ceramic powder formed by pulverizing natural minerals. The pigment powder may include a red pigment powder, a yellow pigment powder, a green pigment powder, a black pigment powder, or a white pigment powder. In addition, the pigment powder may be formed by mixing at least two pigment powders selected from a pigment powder, a yellow pigment powder, a green pigment powder, a black pigment powder, and a white pigment powder according to a required color. The pigment powder may be composed of different components depending on the color to be expressed. For example, the red pigment powder may be a powder formed by pulverizing hematite. The red pigment powder may be composed of Al 2 O 3 0.146 wt%, SiO 2 2.16 wt%, MnO 0.107 wt%, Fe 2 O 3 97.4 wt%, CuO 0.141 wt%. In addition, the green pigment powder may be formed by pulverizing an eskolite (Eskolaite) mineral. The green pigment powder may be composed of Na 2 O 0.137 wt%, SO 3 0.113 wt%, Cr 2 O 3 99.7 wt%. In addition, the black pigment powder may be formed by pulverizing a magnetite mineral. In addition, the white pigment powder may be formed by pulverizing a rutile mineral. In addition, the yellow pigment powder may be formed by pulverizing a goethite mineral.

상기 배합수는 안료 함유 복합체의 전체 중량에 대하여 51 ~ 55중량부로 혼합될 수 있다. 상기 배합수는 백토 분말 또는 생석회 분말과 반응하여 화합물을 생성하며, 안료 함유 복합체에 의한 구조물의 강도를 증가시킨다. 또한, 상기 배합수는 안료 함유 복합체에 유동성을 부여할 수 있다. 즉, 상기 배합수는 복합체 분말과 혼합되어 슬러리 형태의 안료 함유 복합체를 형성할 수 있다. The blending water may be mixed in an amount of 51 to 55 parts by weight based on the total weight of the pigment-containing composite. The compounding water reacts with the clay powder or quicklime powder to form a compound, and increases the strength of the structure by the pigment-containing composite. In addition, the compounding water may impart fluidity to the pigment-containing composite. That is, the compounding water may be mixed with the composite powder to form a pigment-containing composite in the form of a slurry.

상기 배합수의 함량이 너무 적으면 안료 함유 복합체의 점도가 높아 3D 프린팅 공정의 진행이 어려울 수 있다. 또한, 상기 배합수의 함량이 너무 적으면 안료 함유 복합체의 의하여 형성되는 구조물 표면에 균열이 생기거나 구조물 표면의 평활도가 감소될 수 있다. 또한, 상기 배합수의 함량이 너무 적으면 안료 함유 복합체에 의한 구조물의 강도가 충분하지 않을 수 있다. 상기 배합수의 함량이 너무 많으면 점도가 너무 낮고 상대적으로 백토 분말과 생석회 분말의 함량이 적게 되어 구조물이 무너지는 현상이 발생될 수 있다.If the content of the blending water is too small, the viscosity of the pigment-containing composite may be high, so that it may be difficult to proceed with the 3D printing process. In addition, if the content of the compounding water is too small, cracks may occur on the surface of the structure formed by the pigment-containing composite or the smoothness of the surface of the structure may be reduced. In addition, if the content of the compounding water is too small, the strength of the structure by the pigment-containing composite may not be sufficient. If the content of the blending water is too large, the viscosity is too low and the contents of the clay powder and the quicklime powder are relatively small, so that the structure may collapse.

상기 복합체 반죽은 3D 프린팅하여 소정 크기의 블록 또는 바 형상의 복합체 소재로 형성될 수 있다. 상기 복합체 소재는 60 ~ 90℃의 양생 온도와 95 ~ 97%의 양생 상대습도 및 1 ~ 48시간의 양생 시간의 조건에서 양생될 수 있다.The composite dough may be 3D printed to form a block or bar-shaped composite material of a predetermined size. The composite material may be cured under conditions of a curing temperature of 60 to 90° C., a curing relative humidity of 95 to 97%, and a curing time of 1 to 48 hours.

다음은 본 발명의 3D 프린팅용 안료 함유 복합체에 대하여 구체적인 실시예를 통하여 평가 결과에 대하여 설명한다.Next, evaluation results of the pigment-containing composite for 3D printing of the present invention will be described through specific examples.

도 1은 본 발명의 3D 프린팅용 안료 함유 복합체를 3D 프린팅으로 제조한 다양한 색상의 블록 사진이다. 1 is a photograph of blocks of various colors prepared by 3D printing of the pigment-containing composite for 3D printing of the present invention.

실시예들은 백토 분말 65wt%, 생석회 분말 19wt%, 석고 분말 15wt%, 안료 분말 1.0wt%를 혼합하여 복합체 분말을 제조하였다. 상기 복합체 분말 49wt%과 배합수 51wt%를 혼합하고 믹서를 사용하여 혼합하여 슬러리 형태의 안료 함유 복합체를 제조하였다. 이때, 안료 분말은 빨강색, 노랑색, 녹색, 검정색, 하얀색 안료 분말을 각각 사용하였다.In Examples, 65wt% of white clay powder, 19wt% of quicklime powder, 15wt% of gypsum powder, and 1.0wt% of pigment powder were mixed to prepare a composite powder. 49 wt% of the composite powder and 51 wt% of the mixing water were mixed and mixed using a mixer to prepare a pigment-containing composite in the form of a slurry. In this case, as the pigment powder, red, yellow, green, black, and white pigment powders were used, respectively.

도 1에서 보는 바와 같이 안료 함유 복합체로 형성되는 블록은 각각 다른 색상을 발현하는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 1 , it can be seen that blocks formed of the pigment-containing composite express different colors.

또한, 각각의 안료 함유 복합체에 의한 블록에 대한 압축 강도를 측정한 결과 안료의 특성에 따라 다소의 차이는 있으나, 대략 1.38 ∼ 2.02MPa의 압축 강도로 측정되었다. In addition, as a result of measuring the compressive strength of the block by each pigment-containing composite, although there are some differences depending on the characteristics of the pigment, the compressive strength was measured to be approximately 1.38 to 2.02 MPa.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 3D 프린팅용 안료 함유 복합체를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the pigment-containing composite for 3D printing according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the claims below, the present invention Without departing from the gist, it will be said that the technical spirit of the present invention exists to the extent that various modifications can be made by anyone having ordinary knowledge in the field to which the invention pertains.

Claims (11)

65 ~ 60wt%의 백토 분말과, 15 ~ 20wt%의 생석회 분말과, 10 ~ 15wt%의 석고 및 0.5 ~ 1.5wt%의 안료 분말이 혼합된 복합체 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체.3D printing pigment containing 65 to 60wt% of white clay powder, 15 to 20wt% of quicklime powder, 10 to 15wt% of gypsum and 0.5 to 1.5wt% of pigment powder mixed with composite powder complex. 제 1 항에 있어서
상기 안료 함유 복합체의 전체 중량에 대하여 51 ~ 55중량부로 배합수가 혼합되어 슬러리 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체.2. The method of claim 1
The pigment-containing composite for 3D printing, characterized in that the blending water is mixed in an amount of 51 to 55 parts by weight based on the total weight of the pigment-containing composite to form a slurry. 제 1 항에 있어서,
상기 복합체 분말은 건식 혼합 방식으로 상기 백토 분말과, 상기 생석회 분말과, 상기 석고 분말 및 안료 분말이 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체.The method of claim 1,
The composite powder is a pigment-containing composite for 3D printing, characterized in that it is formed by mixing the clay powder, the quicklime powder, the gypsum powder, and the pigment powder by a dry mixing method. 제 1 항에 있어서,
상기 백토 분말은 입도가 6.5 ~ 8.0㎛인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체.The method of claim 1,
The white clay powder is a pigment-containing composite for 3D printing, characterized in that the particle size is 6.5 ~ 8.0㎛. 제 1 항에 있어서,
상기 생석회 분말은 입도가 25 ~ 45μm인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체.The method of claim 1,
The quicklime powder is a pigment-containing composite for 3D printing, characterized in that the particle size is 25 ~ 45㎛. 제 1 항에 있어서,
상기 석고 분말은 입도가 2 ~ 4㎛인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체.The method of claim 1,
The gypsum powder is a pigment-containing composite for 3D printing, characterized in that the particle size is 2 ~ 4㎛. 제 1 항에 있어서,
상기 안료 분말은 상기 백토 분말과 동일한 입도를 갖는 분말로 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체.The method of claim 1,
The pigment powder is a pigment-containing composite for 3D printing, characterized in that it is formed of a powder having the same particle size as the white clay powder. 제 1 항에 있어서,
상기 안료 분말은 세라믹 재질로 형성되는 분말인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체.The method of claim 1,
The pigment powder is a pigment-containing composite for 3D printing, characterized in that the powder is formed of a ceramic material. 제 8 항에 있어서,
상기 안료 분말은 천연 광물이 분쇄되어 형성되는 세라믹 분말인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체.9. The method of claim 8,
The pigment powder is a pigment-containing composite for 3D printing, characterized in that the ceramic powder is formed by pulverizing natural minerals. 제 8 항에 있어서,
상기 안료 분말은 빨강색 안료 분말, 황색 안료 분말, 녹색 안료 분말, 흑색 안료 분말 또는 백색 안료 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체.9. The method of claim 8,
The pigment powder is a pigment-containing composite for 3D printing, characterized in that it comprises a red pigment powder, a yellow pigment powder, a green pigment powder, a black pigment powder or a white pigment powder. 제 1 항에 있어서
상기 안료 함유 복합체는 3D 프린팅 후에 60 ~ 90℃의 양생 온도와 95 ~ 97%의 양생 상대습도 및 1 ~ 48시간의 양생 시간의 조건에서 양생되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 안료 함유 복합체.2. The method of claim 1
The pigment-containing composite is 3D printing pigment-containing composite, characterized in that it is cured under conditions of a curing temperature of 60 ~ 90 ℃, a curing relative humidity of 95 ~ 97%, and a curing time of 1 ~ 48 hours after 3D printing.
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