KR20230064640A - A method for manufacturing a 3-d printing filament - Google Patents

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박건욱
유재근
전성표
유원호
심재륜
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한국신발피혁연구원
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Abstract

본 발명의 일 측면은, (a) 수지제 폐기물을 분쇄하여 재생 수지 입자를 얻는 단계; 및 (b) 상기 재생 수지 입자와 열가소성 수지를 포함하는 혼합물을 용융, 혼련하여 용융물을 얻은 후, 상기 용융물을 압출하여 3D 프린팅 필라멘트를 제조하는 단계;를 포함하는 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention, (a) obtaining recycled resin particles by grinding the resin waste; And (b) preparing a 3D printing filament by melting and kneading a mixture containing the recycled resin particles and a thermoplastic resin to obtain a melt, and then extruding the melt to produce a 3D printing filament. .

Description

3D 프린팅 필라멘트의 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING A 3-D PRINTING FILAMENT}Manufacturing method of 3D printing filament {A METHOD FOR MANUFACTURING A 3-D PRINTING FILAMENT}

본 발명은 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, FDM 방식의 3D 프린터에 적용될 수 있는 필라멘트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a 3D printing filament, and more particularly, to a method for manufacturing a filament that can be applied to an FDM type 3D printer.

3D 프린터란 3차원 도면(데이터)을 바탕으로 실물의 입체 모양을 그대로 인쇄(성형)하는 장치를 말한다. 즉, CAD 또는 3D 모델링 프로그램 등을 이용하여 3차원 도면을 완성한 후, 소정 데이터 인터페이스를 통해 해당 데이터가 프린터 측으로 전송되고, 이에, 3D 프린터는 전송된 도면 데이터를 기초로 해당 성형품을 만드는 과정을 수행하게 된다. 구체적으로, 해당 도면 데이터를 기초로 가상적인 단면을 만들어낸 후 금속 혹은 폴리머 등의 재료를 노즐을 통해 분사하면서 연속적인 층을 생성하고 융합함에 따라 해당 성형품이 제작된다.A 3D printer is a device that prints (molds) the three-dimensional shape of a real object based on a three-dimensional drawing (data). That is, after completing a 3D drawing using a CAD or 3D modeling program, the data is transmitted to the printer through a predetermined data interface, and the 3D printer performs the process of making the molded product based on the transmitted drawing data will do Specifically, after creating a virtual cross section based on the corresponding drawing data, a material such as metal or polymer is sprayed through a nozzle to create and fuse a continuous layer, thereby manufacturing a corresponding molded article.

3D 프린팅은 건축, 구조(AEC), 공업디자인, 자동차, 항공우주산업, 엔지니어링, 의료산업, 생물공학, 패션, 신발 등 다양한 제조업 분야에 적용되고 있다.3D printing is applied to various manufacturing fields such as architecture, structure (AEC), industrial design, automobile, aerospace industry, engineering, medical industry, biotechnology, fashion, and footwear.

3D 프린팅 기술은 액체 기반 재료를 부분적으로 소결시켜 성형품을 제작하는 SLA(stereolithography) 방식과, 분말 기반 재료를 소결시켜 제작하는 SLS(selective laser sintering) 방식과, 고체 기반 재료를 토출시켜 성형품을 제작하는 FDM(fused deposition modeling) 등 다양한 방식이 있다.3D printing technology includes the SLA (stereolithography) method of partially sintering a liquid-based material to produce a molded product, the SLS (selective laser sintering) method of producing a molded product by sintering a powder-based material, and the ejection of a solid-based material to produce a molded product. There are various methods such as fused deposition modeling (FDM).

특히, 가격이 저렴하고 크기가 작아 널리 보급된 FDM 방식의 3D 프린터는 품질 개선이 시급한 실정이다. FDM 방식의 3D 프린터는 플라스틱 필라멘트 등을 노즐의 열로 녹여 액체로 만든 후 이를 한 층씩 쌓아 입체 모형을 만드는 방식의 3D 프린터를 말한다. 이 같은 기술의 특성상 완성된 입체 모형의 표면에는 층이 선명하게 드러날 수밖에 없다. 층층이 나뉜 표면이 마치 계단처럼 그대로 겉면에 노출되는 것이다. 입체 모형을 적층할 때, 한 층의 두께를 최대한 얇게 설정하여 이러한 문제를 해결할 수 있으나, 너무 얇게 층을 쌓아 올리면 완성된 모형의 강도가 약해질 수 있다. 또한, 플라스틱 수지를 녹인 액체를 압출하여 적층하는 방식이기 때문에 층의 두께를 얇게 만드는 것에도 한계가 있다. 최근 출시된 FDM 방식의 3D 프린터는 대부분 약 0.1mm 두께로 인쇄할 수 있거나 이보다 얇은 두께로 설정할 수 있도록 지원하고 있지만, 두께를 너무 얇게 설정할 경우 인쇄 속도가 현저하게 느려진다.In particular, there is an urgent need to improve the quality of FDM-type 3D printers, which are widely spread due to their low price and small size. FDM-type 3D printer refers to a 3D printer that creates a three-dimensional model by melting plastic filaments with the heat of a nozzle to turn them into a liquid and then stacking them layer by layer. Due to the nature of this technology, the layers are inevitably revealed on the surface of the completed three-dimensional model. The layered surface is exposed to the outside as it is, like a staircase. When stacking three-dimensional models, this problem can be solved by setting the thickness of one layer as thin as possible, but if the layers are stacked too thin, the strength of the finished model may be weakened. In addition, there is a limit to making the thickness of the layer thin because it is a method of extruding and stacking a liquid in which a plastic resin is dissolved. Most recently released FDM-type 3D printers can print with a thickness of about 0.1mm or support settings that are thinner than this, but if the thickness is set too thin, the printing speed becomes remarkably slow.

한편, 최근 환경문제가 사회 전반에 걸쳐 대두되고 있는 가운데, 각종 생활용품, 자동차부품, 전기 및 전자제품의 부품 등으로 이용되고 있는 고분자 및 고무 재료는 사용 후 발생되는 폐기물이 대부분 썩지 않고 환경오염 문제의 원인이 되고 있다.On the other hand, while environmental issues have recently emerged throughout society, polymer and rubber materials used for various household items, automobile parts, and electrical and electronic product parts do not rot and cause environmental pollution problems. is causing

특히, 이러한 산업폐기물 가운데 대표적으로 타이어 등으로 광범위하게 사용되는 고무 제품으로 인해 발생되는 고무 폐기물은 자연분해가 되지 않으므로 수질, 토양 및 대기오염 등의 환경오염을 유발시키는 주요 원인이 되고 있으며, 이를 방치할 경우, 급속도로 늘어나는 고무 폐기물에 의해 심각한 환경파괴 현상을 초래할 수 있다.In particular, among these industrial wastes, rubber wastes generated by rubber products, which are widely used in tires and the like, do not decompose naturally, so they are a major cause of environmental pollution such as water, soil and air pollution. If this is done, serious environmental destruction may be caused by rapidly increasing rubber waste.

타이어만큼이나 많은 양의 고무 폐기물과 발포체 폐기물이 발생하는 신발의 재활용 방법에 대해서는 연구가 미흡한 실정이다. 이는 전체가 고무 매트릭스와 각종 첨가제로 이루어진 타이어와 달리, 다양한 성분이 복합적으로 구성되는 신발의 특성 때문으로 여겨진다.Research on recycling methods for shoes, which generate as much rubber waste and foam waste as much as tires, is insufficient. This is considered to be due to the characteristics of shoes composed of various components in a complex manner, unlike tires entirely composed of a rubber matrix and various additives.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 과도한 전처리 공정을 거치지 않고 경제적으로 재활용/재사용될 수 있는 수지제 폐기물을 선택적으로 적용하여 친환경성, 경제성, 가공성을 균형적으로 구현할 수 있는 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to balance eco-friendliness, economic feasibility, and processability by selectively applying resin waste that can be economically recycled/reused without undergoing an excessive pretreatment process. It is to provide a method for manufacturing a 3D printing filament that can be implemented in a conventional way.

본 발명의 일 측면은, (a) 수지제 폐기물을 분쇄하여 재생 수지 입자를 얻는 단계; 및 (b) 상기 재생 수지 입자와 열가소성 수지를 포함하는 혼합물을 용융, 혼련하여 용융물을 얻은 후, 상기 용융물을 압출하여 3D 프린팅 필라멘트를 제조하는 단계;를 포함하는 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention, (a) obtaining recycled resin particles by grinding the resin waste; And (b) preparing a 3D printing filament by melting and kneading a mixture containing the recycled resin particles and a thermoplastic resin to obtain a melt, and then extruding the melt to produce a 3D printing filament. .

일 실시예에 있어서, 상기 재생 수지 입자의 평균 입도는 0.05~5mm일 수 있다.In one embodiment, the average particle size of the recycled resin particles may be 0.05 ~ 5mm.

일 실시예에 있어서, 상기 혼합물 중 상기 재생 수지 입자의 함량은 5~50중량%일 수 있다.In one embodiment, the content of the recycled resin particles in the mixture may be 5 to 50% by weight.

일 실시예에 있어서, 상기 수지제 폐기물은 신발창 제조공정에서 발생한 불량품, 신발창 재단 후 잉여분, 설비 침적물 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the resin waste may be one selected from the group consisting of defective products generated in the shoe sole manufacturing process, surplus after shoe sole cutting, equipment deposits, and a combination of two or more thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 수지제 폐기물은 발포체, 비발포체, 또는 이들의 조합일 수 있다.In one embodiment, the resin waste may be a foam, non-foam, or a combination thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 재생 수지 입자 및 상기 열가소성 수지는 각각 연질 또는 경질의 폴리올레핀 엘라스토머, 에틸렌계 공중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 나일론, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리락트산, 폴리비닐알코올, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리옥시메틸렌 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the recycled resin particles and the thermoplastic resin are soft or hard polyolefin elastomers, ethylenic copolymers, styrenic copolymers, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyester, nylon, polybutylene tere It may be one selected from the group consisting of phthalate, polycarbonate, polylactic acid, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyoxymethylene, and a combination of two or more of these.

일 실시예에 있어서, 상기 용융물의 용융점도는 5,000~50,000cPs일 수 있다.In one embodiment, the melt viscosity of the melt may be 5,000 ~ 50,000cPs.

본 발명의 다른 일 측면은, 상기 방법으로 제조된 3D 프린팅 필라멘트를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a 3D printing filament prepared by the above method.

본 발명의 일 측면에 따른 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법은, 수지제 폐기물을 분쇄하여 재생 수지 입자를 얻는 단계; 및 상기 재생 수지 입자와 열가소성 수지를 포함하는 혼합물을 용융, 혼련하여 용융물을 얻은 후, 상기 용융물을 압출하여 3D 프린팅 필라멘트를 제조함으로써, 수지제 폐기물을 과도한 전처리 공정을 거치지 않고 경제적으로 재활용/재사용할 수 있고, 친환경성, 경제성, 가공성을 균형적으로 구현, 개선할 수 있다.A method for manufacturing a 3D printing filament according to an aspect of the present invention includes the steps of pulverizing resin waste to obtain recycled resin particles; And after melting and kneading the mixture containing the recycled resin particles and thermoplastic resin to obtain a melt, and then extruding the melt to produce a 3D printing filament, the resin waste can be economically recycled / reused without going through an excessive pretreatment process. Eco-friendliness, economy, and processability can be realized and improved in a balanced way.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수지제 폐기물을 나타낸다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 대한 실험결과를 나타낸다.
1 shows a method for manufacturing a 3D printing filament according to an embodiment of the present invention.
2 shows a resin waste according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 show experimental results for Examples and Comparative Examples of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "indirectly connected" with another member interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법을 나타낸다.1 shows a method for manufacturing a 3D printing filament according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 측면에 따른 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법은, (a) 수지제 폐기물을 분쇄하여 재생 수지 입자를 얻는 단계; 및 (b) 상기 재생 수지 입자와 열가소성 수지를 포함하는 혼합물을 용융, 혼련하여 용융물을 얻은 후, 상기 용융물을 압출하여 3D 프린팅 필라멘트를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method for manufacturing a 3D printing filament according to an aspect of the present invention includes: (a) crushing resin waste to obtain recycled resin particles; and (b) preparing a 3D printing filament by melting and kneading a mixture containing the recycled resin particles and a thermoplastic resin to obtain a melt, and then extruding the melt.

상기 (a) 단계에서, 상기 수지제 폐기물을 분쇄하여 재생 수지 입자를 얻을 수 있다. 상기 수지제 폐기물은 다수의 성분을 포함하는 원료 조성물이 가공된 상태로 폐기된 것으로서, 통상의 수지제 제품에 포함되는 충진제(필러), 활제, 가공조제, 상용화제와 같은 첨가제를 그대로 포함할 수 있으므로, 이를 처리하여 재사용하는 경우 전술한 첨가제의 사용량을 현저히 경감하거나, 경우에 따라, 별도의 첨가제를 부가하지 않을 수도 있다. 다만, 상기 수지제 폐기물이 장기간 동안 방치됨에 따라 초기에 부여된 물성이 현저히 변하거나 오염된 경우, 물성을 회복하거나 오염물을 제거하기 위한 전처리 공정이 필요하므로 충분한 경제성을 확보하는데 한계가 있다.In the step (a), the resin waste may be pulverized to obtain recycled resin particles. The resinous waste is discarded in a processed state of a raw material composition containing a plurality of components, and may contain additives such as fillers (fillers), lubricants, processing aids, and compatibilizers included in conventional resin products as they are. Therefore, when it is treated and reused, the amount of the aforementioned additives may be significantly reduced or, in some cases, additional additives may not be added. However, when the resin-made waste is left unattended for a long period of time, when the initially given physical properties are significantly changed or contaminated, there is a limit to securing sufficient economic feasibility because a pretreatment process is required to restore the physical properties or remove contaminants.

이에 대해, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수지제 폐기물을 나타낸다.In contrast, FIG. 2 shows a resin waste according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 상기 수지제 폐기물은 신발창 제조공정에서 발생한 불량품(도 2(c)), 신발창 재단 후 잉여분(도 2(a)), 설비 침적물(도 2(b)) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. 이러한 폐기물은 신발창 제조공정 간 및/또는 직후에 발생한 것이므로, 적시에 이들을 수거, 수집하는 경우 신발창에 초기에 부여된 물성이 실질적으로 동일하게 유지될 수 있고, 실사용과 같은 외부 환경에 대한 노출이 원천적으로 차단되므로 종래 폐기물의 오염에 따른 문제를 효과적으로 해소할 수 있다.Referring to FIG. 2, the resin waste is a defective product generated in the shoe sole manufacturing process (FIG. 2 (c)), surplus after shoe sole cutting (FIG. 2 (a)), equipment deposits (FIG. 2 (b)), and two of these It may be one selected from the group consisting of the above combinations. Since these wastes are generated during and/or immediately after the shoe sole manufacturing process, if they are collected and collected in a timely manner, the physical properties initially given to the shoe sole can be maintained substantially the same, and exposure to the external environment such as actual use can be reduced. Since it is fundamentally blocked, it is possible to effectively solve problems caused by contamination of conventional waste.

상기 수지제 폐기물은 세척 등을 포함하는 과도한 전처리 공정을 거치지 않고 기설정된 평균 입도를 가지도록 단순 분쇄한 다음, 타 수지와 혼련하여 FDM 방식의 3D 프린터에 적용될 수 있는 필라멘트로 가공, 성형될 수 있다.The resinous waste is simply pulverized to have a predetermined average particle size without undergoing an excessive pretreatment process including washing, and then kneaded with other resins to be processed and molded into filaments that can be applied to FDM-type 3D printers. .

상기 분쇄는 어트리션 밀(attrition mill), 볼 밀(ball mill), 제트 밀(jet mill), 레조넌스 어쿠스틱 믹서(resonance acoustic mixer) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 장치에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The grinding is performed in one device selected from the group consisting of an attrition mill, a ball mill, a jet mill, a resonance acoustic mixer, and a combination of two or more thereof. It may be performed by, but is not limited thereto.

상기 재생 수지 입자의 평균 입도는 0.05~5mm, 바람직하게는, 0.05~3mm일 수 있다. 상기 재생 수지 입자의 평균 입도가 0.05mm 미만이면 후속되는 (b) 단계에서 상기 재생 수지 입자와 상기 열가소성 수지가 균일하게 혼련될 수 없으므로 제조된 필라멘트와 성형품의 표면에 임의의 돌기, 요철과 같은 결함이 발생할 수 있다. 상기 재생 수지 입자의 평균 입도가 5mm 초과이면 상기 용융물의 용융점도가 과도하게 상승하여 가공성이 저하될 수 있고, 제조된 필라멘트의 표면에 상기 재생 수지 입자 중 일부가 그대로 노출될 수 있으며, 상기 필라멘트를 이용하여 성형품을 제조하는 경우 상기 재생 수지 입자가 FDM 방식의 3D 프린터의 노즐을 폐쇄하여 3D 프린터의 유지보수성이 저하될 수 있다.The average particle size of the recycled resin particles may be 0.05 to 5 mm, preferably 0.05 to 3 mm. If the average particle size of the regenerated resin particles is less than 0.05 mm, the regenerated resin particles and the thermoplastic resin cannot be uniformly kneaded in the subsequent step (b), so defects such as random projections and irregularities on the surfaces of the manufactured filaments and molded products. this can happen If the average particle size of the regenerated resin particles exceeds 5 mm, the melt viscosity of the melt may excessively increase and processability may deteriorate, and some of the regenerated resin particles may be exposed as they are on the surface of the manufactured filament, and the filament may be When a molded article is manufactured using the recycled resin particles, the nozzles of the FDM-type 3D printer may be closed, and thus the maintainability of the 3D printer may deteriorate.

상기 (b) 단계에서, 상기 재생 수지 입자와 열가소성 수지를 포함하는 혼합물을 용융, 혼련하여 용융물을 얻은 후, 상기 용융물을 압출하여 3D 프린팅 필라멘트를 제조할 수 있다.In step (b), after melting and kneading the mixture containing the recycled resin particles and the thermoplastic resin to obtain a melt, the melt may be extruded to produce a 3D printing filament.

상기 혼합물 중 상기 재생 수지 입자의 함량은 5~50중량%일 수 있다. 상기 혼합물 중 상기 재생 수지 입자의 함량이 5중량% 미만이면 용융점도가 과도하게 낮아 가공성이 저하될 수 있고, 이 경우에도 제조된 필라멘트의 표면에 상기 재생 수지 입자 중 일부가 그대로 노출될 수 있다. 또한, 상기 혼합물 중 상기 재생 수지 입자의 함량이 50중량% 초과이면 후속되는 (b) 단계에서 상기 재생 수지 입자와 상기 열가소성 수지가 균일하게 혼련될 수 없으므로 제조된 필라멘트와 성형품의 표면에 임의의 돌기, 요철과 같은 결함이 발생할 수 있다.The content of the recycled resin particles in the mixture may be 5 to 50% by weight. If the content of the recycled resin particles in the mixture is less than 5% by weight, the melt viscosity is excessively low, and processability may be deteriorated. Even in this case, some of the recycled resin particles may be exposed as they are on the surface of the filament. In addition, if the content of the recycled resin particles in the mixture exceeds 50% by weight, the recycled resin particles and the thermoplastic resin cannot be uniformly kneaded in the subsequent step (b), so that there are no protrusions on the surfaces of the filaments and molded products. , defects such as irregularities may occur.

상기 수지제 폐기물은 발포체, 비발포체, 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 수지제 폐기물이 발포체인 경우 상기 재생 수지 입자와 혼련되는 상기 열가소성 수지의 성질과는 독립적으로, 상기 필라멘트는 소정의 발포성을 가질 수 있다.The resinous waste may be a foamed material, a non-foamed material, or a combination thereof. When the resinous waste is a foam, the filament may have a predetermined foamability independently of the properties of the thermoplastic resin to be kneaded with the recycled resin particles.

상기 수지제 폐기물이 비발포체인 경우 상기 필라멘트의 성질은 상기 재생 수지 입자와 혼련되는 상기 열가소성 수지의 성질에 의존할 수 있다. 구체적으로, 상기 열가소성 수지가 발포성 수지인 경우 상기 필라멘트는 발포성일 수 있고, 상기 열가소성 수지가 비발포성 수지인 경우 상기 필라멘트는 비발포성일 수 있다.When the resinous waste is a non-foam material, the properties of the filament may depend on the properties of the thermoplastic resin mixed with the recycled resin particles. Specifically, when the thermoplastic resin is a foamable resin, the filament may be foamable, and when the thermoplastic resin is a non-foamable resin, the filament may be non-foamable.

상기 재생 수지 입자 및 상기 열가소성 수지는 각각 연질 또는 경질의 폴리올레핀 엘라스토머, 에틸렌계 공중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 나일론, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리락트산, 폴리비닐알코올, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리옥시메틸렌 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.The recycled resin particles and the thermoplastic resin are soft or hard polyolefin elastomers, ethylenic copolymers, styrenic copolymers, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyester, nylon, polybutylene terephthalate, polycarbonate, poly It may be one selected from the group consisting of lactic acid, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyoxymethylene, and a combination of two or more of these.

특히, 상기 재생 수지 입자 및 상기 열가소성 수지는 각각 열가소성 엘라스토머, 바람직하게는, 폴리우레탄 및/또는 에틸렌계 공중합체일 수 있다. 예를 들어, 상기 에틸렌계 공중합체는 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트, 에틸렌에틸아크릴레이트 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 에틸렌비닐아세테이트일 수 있으며, 더 바람직하게는, 비닐아세테이트의 함량이 10~20중량%인 에틸렌비닐아세테이트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 재생 수지 입자 및 상기 열가소성 수지가 상호 동종인 경우, 상호 간의 혼련성, 배합성, 상용성과, 이에 따른 필라멘트 및 성형품의 가공성 및 표면 물성 또한 더 개선될 수 있다.In particular, each of the recycled resin particles and the thermoplastic resin may be a thermoplastic elastomer, preferably polyurethane and/or an ethylene-based copolymer. For example, the ethylene-based copolymer may be one selected from the group consisting of ethylene vinyl acetate, ethylene butyl acrylate, ethylene ethyl acrylate, and a combination of two or more thereof, preferably, may be ethylene vinyl acetate, More preferably, the content of vinyl acetate may be 10 to 20% by weight of ethylene vinyl acetate, but is not limited thereto. In addition, when the recycled resin particles and the thermoplastic resin are of the same type, kneading, blending, compatibility, and processability and surface properties of filaments and molded products can be further improved.

상기 용융물의 용융점도는 5,000~50,000cPs일 수 있다. 상기 용융물의 용융점도는 상기 재생 수지 입자의 평균 입도, 상기 혼합물 중 상기 재생 수지 입자의 함량 등에 의해 결정될 수 있다. 상기 용융물의 용융점도가 5,000cPs 미만이면 상기 재생 수지 입자와 상기 열가소성 수지가 균일하게 혼련될 수 없고, 경우에 따라, 상기 재생 수지 입자와 상기 열가소성 수지 간에 상분리 내지 층분리가 발생하여 가공성이 저하될 수 있고, 제조된 필라멘트의 표면에 상기 재생 수지 입자 중 일부가 그대로 노출될 수 있다. 또한, 상기 용융물의 용융점도가 50,000cPs 초과인 경우에도 상기 재생 수지 입자와 상기 열가소성 수지가 균일하게 혼련될 수 없고, 설비에 인가되는 부하가 증가하여 가공성이 저하될 수 있으며, 제조된 필라멘트의 표면에 상기 재생 수지 입자 중 일부가 그대로 노출되어 표면 물성이 저하될 수 있다.Melt viscosity of the melt may be 5,000 ~ 50,000cPs. The melt viscosity of the melt may be determined by the average particle size of the recycled resin particles, the content of the recycled resin particles in the mixture, and the like. If the melt viscosity of the melt is less than 5,000 cPs, the recycled resin particles and the thermoplastic resin cannot be uniformly kneaded, and in some cases, phase separation or layer separation occurs between the recycled resin particles and the thermoplastic resin, resulting in reduced processability. In addition, some of the recycled resin particles may be exposed as they are on the surface of the manufactured filament. In addition, even when the melt viscosity of the melt exceeds 50,000 cPs, the recycled resin particles and the thermoplastic resin cannot be uniformly kneaded, and the load applied to the equipment increases, resulting in reduced processability and the surface of the filament produced. Some of the regenerated resin particles may be exposed as they are, and surface properties may deteriorate.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

제조예 1Preparation Example 1

신발창의 제조공정에서 발생한 발포체 폐기물(스크랩, 불량품, 재단 후 잉여 발포체 등)을 세척한 후 밀링분쇄기를 이용하여 평균 입도가 5mm인 발포체 입자를 준비하였다.Foam particles with an average particle size of 5 mm were prepared using a milling grinder after washing foam waste (scrap, defective products, surplus foam after cutting, etc.) generated in the shoe sole manufacturing process.

제조예 2Preparation Example 2

신발창의 제조공정에서 발생한 발포체 폐기물(스크랩, 불량품, 재단 후 잉여 발포체 등)을 세척한 후 밀링분쇄기를 이용하여 평균 입도가 0.05mm(50㎛)인 발포체 입자를 준비하였다.Foam particles having an average particle size of 0.05 mm (50 μm) were prepared using a milling grinder after washing foam waste (scrap, defective products, surplus foam after cutting, etc.) generated in the shoe sole manufacturing process.

제조예 3Preparation Example 3

신발창의 제조공정에서 발생한 발포체 폐기물(스크랩, 불량품, 재단 후 잉여 발포체 등)을 세척한 후 밀링분쇄기를 이용하여 평균 입도가 3mm인 발포체 입자를 준비하였다.Foam particles having an average particle size of 3 mm were prepared using a milling grinder after washing foam waste (scrap, defective products, surplus foam after cutting, etc.) generated in the shoe sole manufacturing process.

제조예 4Production Example 4

신발창의 제조공정에서 발생한 발포체 폐기물(스크랩, 불량품, 재단 후 잉여 발포체 등)을 세척한 후 밀링분쇄기를 이용하여 평균 입도가 0.01mm(10㎛)인 발포체 입자를 준비하였다.Foam particles having an average particle size of 0.01 mm (10 μm) were prepared using a milling grinder after washing foam waste (scrap, defective products, surplus foam after cutting, etc.) generated in the shoe sole manufacturing process.

제조예 5Preparation Example 5

신발창의 제조공정에서 발생한 발포체 폐기물(스크랩, 불량품, 재단 후 잉여 발포체 등)을 세척한 후 밀링분쇄기를 이용하여 평균 입도가 6mm인 발포체 입자를 준비하였다.Foam particles having an average particle size of 6 mm were prepared using a milling grinder after washing foam waste (scrap, defective products, surplus foam after cutting, etc.) generated in the shoe sole manufacturing process.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

열가소성 폴리우레탄(TPU), 제조예 1 내지 5 중 하나에 따른 발포체 입자, 상용화제, 가공조제, 안정제를 하기 표 1 및 표 2에 기재된 비율로 니더기에 투입하고, 150℃에서 10분간 용융, 혼련한 다음 압출하여 펠릿을 제조하였다.Thermoplastic polyurethane (TPU), foam particles, compatibilizers, processing aids, and stabilizers according to one of Preparation Examples 1 to 5 were put into a kneader in the ratios shown in Tables 1 and 2 below, and melted at 150 ° C. for 10 minutes, After kneading, it was extruded to prepare pellets.

제조된 펠릿을 압출기에 투입하고, 200℃에서 압출한 다음 20℃ 냉각수로 냉각하여 직경이 1.75mm인 3D 프린터용 필라멘트를 제조하였다.The prepared pellets were put into an extruder, extruded at 200 ° C, and then cooled with 20 ° C cooling water to prepare a filament for a 3D printer having a diameter of 1.75 mm.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 발포체 입자
(종류)
foam particles
(type)
제조예 1Preparation Example 1 제조예 1Preparation Example 1 제조예 1Preparation Example 1 제조예 2Preparation Example 2 제조예 2Preparation Example 2 제조예 2Preparation Example 2 제조예 3Preparation Example 3
TPUTPU 9595 7070 5050 9595 7070 5050 5050 발포체 입자foam particles 55 3030 5050 55 3030 5050 5050 상용화제compatibilizer 55 55 55 55 55 55 55 가공조제processing aid 55 55 55 55 55 55 55 안정제stabilizator 22 22 22 22 22 22 22

(단위: 중량부)(unit: parts by weight)

구분division 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 발포체 입자
(종류)
foam particles
(type)
제조예 1Preparation Example 1 제조예 1Preparation Example 1 제조예 4Production Example 4 제조예 5Preparation Example 5
TPUTPU 4040 9999 5050 5050 발포체 입자foam particles 6060 1One 5050 5050 상용화제compatibilizer 55 55 55 55 가공조제processing aid 55 55 55 55 안정제stabilizator 22 22 22 22

(단위: 중량부)(unit: parts by weight)

실험예Experimental example

실시예 및 비교예에서 니더기에 의해 용융, 혼련된 용융물의 용융점도(cPs)를 점도계(Brookfield Viscometer)를 이용하여 측정하였다. 또한, 실시예 및 비교예에 따른 펠릿의 압출 가공성과 필라멘트의 표면 상태, 및 상기 필라멘트를 FDM 방식의 3D 프린터에 적용하여 제조된 성형품의 표면 상태를 육안으로 관찰하였고, 그 결과를 하기 표 3 내지 표 4, 및 도 2 내지 도 4에 나타내었다(◎: 우수, ○:양호, X:불량).Melt viscosity (cPs) of the melts melted and kneaded by a kneader in Examples and Comparative Examples was measured using a Brookfield Viscometer. In addition, the extrusion processability of the pellets according to Examples and Comparative Examples, the surface state of the filament, and the surface state of the molded product manufactured by applying the filament to an FDM-type 3D printer were visually observed, and the results are shown in Tables 3 to 3. It is shown in Table 4 and FIGS. 2 to 4 (◎: excellent, ○: good, X: poor).

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 용융점도melt viscosity 5,0005,000 5,8005,800 6,0006,000 12,00012,000 42,00042,000 50,00050,000 10,00010,000 펠릿
압출 가공성
pellet
extrusion processability
필라멘트
표면 상태
filament
surface state
성형품
표면 상태
molding
surface state

구분division 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 용융점도melt viscosity 75,00075,000 2,3002,300 55,00055,000 60,00060,000 펠릿
압출 가공성
pellet
extrusion processability
XX XX XX XX
필라멘트
표면 상태
filament
surface state
XX XX XX XX
성형품
표면 상태
molding
surface state
XX XX XX XX

상기 표 3 및 표 4를 참고하면, 실시예의 경우 니더기, 압출기에서의 원료 간 배합, 혼련이 균일하게 이루어져 펠릿과 필라멘트를 제조하는 과정에서 가공성이 우수하였고, 그에 따라 제조된 필라멘트 및 성형품의 표면에서 임의의 돌기, 요철과 같은 결함 내지 손상이 관찰되지 않았다.Referring to Table 3 and Table 4, in the case of the examples, mixing and kneading between the raw materials in the kneader machine and extruder were uniform, resulting in excellent processability in the process of manufacturing pellets and filaments, and the surface of the filaments and molded products manufactured accordingly. No defects or damage such as any protrusions or irregularities were observed.

반면, 발포체 입자의 함량이 60중량부인 비교예 1과 발포체 입자의 평균 입도가 0.01mm인 비교예 3경우 펠릿과 필라멘트를 제조하는 과정에서 원료 간 배합이 균일하게 이루어지지 않았고, 그에 따라 제조된 필라멘트와 성형품의 표면에서 다수의 돌기, 요철이 관찰되었다. 발포체 입자의 함량이 1중량부인 비교예 2의 경우 용융점도가 과도하게 낮아 가공성이 저하되었고, 그에 따라 필라멘트의 표면에서 발포체 입자 중 일부가 그대로 관찰되었다. 발포체 입자의 평균 입도가 6mm인 비교예 4의 경우에도 용융점도가 과도하게 높아 가공성이 저하되었고, 그에 따라 필라멘트의 표면에서 발포체 입자 중 일부가 그대로 관찰되었으며, 특히, 성형품 제조 시 상기 발포체 입자가 FDM 방식의 3D 프린터의 노즐을 폐쇄하여 3D 프린터의 유지보수성이 현저히 저하되었다.On the other hand, in the case of Comparative Example 1 in which the content of the foam particles is 60 parts by weight and Comparative Example 3 in which the average particle size of the foam particles is 0.01 mm, the mixing between the raw materials is not uniform in the process of manufacturing the pellets and filaments, and the filaments prepared accordingly A large number of projections and irregularities were observed on the surface of the molded article. In the case of Comparative Example 2 in which the content of the foam particles was 1 part by weight, the melt viscosity was excessively low, and the processability was deteriorated, and accordingly, some of the foam particles were observed as they were on the surface of the filament. Even in the case of Comparative Example 4 in which the average particle size of the foam particles was 6 mm, the melt viscosity was excessively high, resulting in poor processability. As a result, some of the foam particles were observed as they were on the surface of the filament. The maintainability of the 3D printer was significantly reduced by closing the nozzle of the 3D printer.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (8)

(a) 수지제 폐기물을 분쇄하여 재생 수지 입자를 얻는 단계; 및
(b) 상기 재생 수지 입자와 열가소성 수지를 포함하는 혼합물을 용융, 혼련하여 용융물을 얻은 후, 상기 용융물을 압출하여 3D 프린팅 필라멘트를 제조하는 단계;를 포함하는, 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법.
(a) pulverizing the resin waste to obtain recycled resin particles; and
(b) preparing a 3D printing filament by melting and kneading a mixture containing the recycled resin particles and a thermoplastic resin to obtain a melt, and then extruding the melt to produce a 3D printing filament.
제1항에 있어서,
상기 재생 수지 입자의 평균 입도는 0.05~5mm인, 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법.
According to claim 1,
The average particle size of the regenerated resin particles is 0.05 ~ 5mm, a method for producing a 3D printing filament.
제1항에 있어서,
상기 혼합물 중 상기 재생 수지 입자의 함량은 5~50중량%인, 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법.
According to claim 1,
The content of the recycled resin particles in the mixture is 5 to 50% by weight, a method for producing a 3D printing filament.
제1항에 있어서,
상기 수지제 폐기물은 신발창 제조공정에서 발생한 불량품, 신발창 재단 후 잉여분, 설비 침적물 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법.
According to claim 1,
The resin waste is one selected from the group consisting of defective products generated in the shoe sole manufacturing process, surplus after shoe sole cutting, equipment deposits, and a combination of two or more of them.
제4항에 있어서,
상기 수지제 폐기물은 발포체, 비발포체, 또는 이들의 조합인, 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법.
According to claim 4,
The resinous waste is a foam, non-foam, or a combination thereof, a method for producing a 3D printing filament.
제1항에 있어서,
상기 재생 수지 입자 및 상기 열가소성 수지는 각각 연질 또는 경질의 폴리올레핀 엘라스토머, 에틸렌계 공중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 나일론, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리락트산, 폴리비닐알코올, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리옥시메틸렌 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법.
According to claim 1,
The recycled resin particles and the thermoplastic resin are soft or hard polyolefin elastomers, ethylenic copolymers, styrenic copolymers, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyester, nylon, polybutylene terephthalate, polycarbonate, poly A method for producing a 3D printing filament, which is one selected from the group consisting of lactic acid, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyoxymethylene, and a combination of two or more of them.
제1항에 있어서,
상기 용융물의 용융점도는 5,000~50,000cPs인, 3D 프린팅 필라멘트의 제조방법.
According to claim 1,
The melt viscosity of the melt is 5,000 ~ 50,000cPs, a method for producing a 3D printing filament.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된, 3D 프린팅 필라멘트.A 3D printing filament manufactured by the method according to any one of claims 1 to 7.
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