KR20180114668A - Filament compositions for 3D printers utilizing waste polystyrene resin foam and method for manufacturing the same - Google Patents

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곽희석
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곽희석
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Abstract

Disclosed is a filament composition for a 3D printer utilizing a waste polystyrene resin foam and a method for manufacturing the same. The filament composition for a 3D printer utilizing a waste polystyrene resin foam comprises: 80-90 parts by weight of a molten product of the waste polystyrene resin foam melted by an organic solvent; 5-10 parts by weight of an inorganic filler containing graphite; 0.5-10 parts by weight of a metal powder; and 1-3 parts by weight of an additive.

Description

폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물 및 이의 제조방법{Filament compositions for 3D printers utilizing waste polystyrene resin foam and method for manufacturing the same}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a filament composition for a 3D printer using a waste polystyrene resin foam and a method for manufacturing the filament composition for a 3D printer,

본 발명은 3D 프린터용 필라멘트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 필라멘트 조성물의 소재로 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용하고, 이에 강도 및 탄성이 우수한 그라파이트를 혼합하여 기계적 물성치를 향상시킨 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a filament composition for a 3D printer and a method for producing the filament composition. More particularly, the present invention relates to a filament composition for a 3D printer, and more particularly to a filament composition for a 3D printer which comprises a waste polystyrene resin foam as a material of a filament composition, To a filament composition for a 3D printer utilizing a resin foam and a method of manufacturing the same.

3D 프린터는 기업에서 어떤 물건을 제품화하기 전에 시제품을 만들기 위한 용도로 개발되었으나, 플라스틱 소재에 국한되었던 초기 단계에서 발전하여 나일론과 금속 소재로 범위가 확장되었고, 산업용 시제품뿐만 아니라 여러 방면에서 상용화 단계로 진입하였다.3D printers have been developed for the purpose of making prototypes before a product is commercialized by a company but have developed in the early stages of the process, limited to plastic materials, expanded to nylon and metal materials, .

일반적으로 입체 형태를 만드는 방식에 따라 크게 한 층씩 쌓아 올리는 적층형인 3D 프린터 방식(첨가형 또는 쾌속조형 방식)과 큰 덩어리를 깎아가는 절삭형 가공방식(컴퓨터 수치제어 조각 방식)으로 구분하며, 입체 형상의 대상물은 다양하게 결정될 수 있다.In general, it is divided into a 3D printer method (additive type or rapid prototyping method) and a cutting type machining method (computer numerically controlled engraving method) in which a large lump is cut by stacking up a layer by a method of forming a three-dimensional form. The object can be determined in various ways.

상기 적층형 방식으로는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식이 대표적이며, FFF(;Fused Filament Febrication)라고도 불리며 재료는 필라멘트라고 부르는 플라스틱 와이어를 사용한다. 상기 재료는 가열된 압출기를 통과하면서 용융이 되고 노즐을 통해 흘러나온 재료를 출력판에 적층하여 필요한 형상을 조형하는 방식으로 가정에서 접착용도로 사용하는 글루건과 방식이 유사하다.The FDM (Fused Deposition Modeling) method is a typical example of the laminated type, and is called a FFF (Fused Filament Fragment). A plastic wire called a filament is used as a material. The material is similar to glue guns used in home applications in a manner that melts while passing through a heated extruder and laminates the material flowing through the nozzle onto an output plate to shape the required shape.

3D 프린터의 재료는 상술한 것과 같이 필라멘트라고 불리는 얇은 플라스틱 실을 이용하며, 필라멘트를 녹여 아래에서부터 위로 층층히 쌓아가는 방식으로 구현되게 된다. 이러한 필라멘트는 제조 회사별로 자체개발한 제품을 출시하여 상용화하고 있으며, 재료에 따른 그 품질이 상이하여 개별온도 조절을 해야 하는 등 매우 적용이 까다롭다.The material of the 3D printer is realized by using a thin plastic yarn called a filament as described above, and melting the filaments and stacking them from the bottom up. These filaments have been developed and commercialized by manufacturers, and the quality of the filaments is different according to the materials, so it is very difficult to apply individual temperature control.

특히, 우리나라의 경우에는 대부분 필라멘트 원료를 외국에서 수입하고 있는 실정으로, 저가의 필라멘트를 쉽게 구현할 수 있는 필요성이 커지고 있다.
Especially, in Korea, most filament raw materials are imported from foreign countries. Therefore, there is a growing need to easily realize low cost filament.

1. 공개특허공보 제10-2017-0039041호1. Published Japanese Patent Application No. 10-2017-0039041 2. 등록특허공보 제10-1712506호2. Patent Publication No. 10-1712506 3. 등록특허공보 제10-1701498호3. Patent Publication No. 10-1701498

본 발명의 목적은 필라멘트 조성물의 소재로 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용하고, 이에 강도 및 탄성이 우수한 그라파이트를 혼합하여 기계적 물성치를 향상시킨 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a filament composition for a 3D printer, which utilizes a waste polystyrene resin foam as a material of a filament composition and blends graphite having excellent strength and elasticity to improve mechanical properties.

본 발명의 다른 목적은 상기 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 이용하는 3D 프린터용 필라멘트를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a filament for a 3D printer using a filament composition for a 3D printer utilizing the waste polystyrene resin foam.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 이용하는 3D 프린터용 필라멘트의 제조방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method for manufacturing a filament for a 3D printer using the filament composition for a 3D printer.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

일 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유기용매에 의해 용융된 폐 폴리스티렌 수지 발포체의 용융물 80 내지 90중량부, 그라파이트를 포함하는 무기충진제 5 내지 10 중량부, 금속분말 0.5 내지 10 중량부 및 첨가제 1 내지 3 중량부를 포함하는 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물이 제공된다.In order to accomplish the object, the present invention provides a process for producing a polystyrene resin composition comprising 80 to 90 parts by weight of a melt of a waste polystyrene resin foam melted by an organic solvent, 5 to 10 parts by weight of an inorganic filler containing graphite, 0.5 to 10 parts by weight of a metal powder, 3 parts by weight of a polystyrene resin foam is provided.

바람직하게, 상기 무기충진제는 그라파이트 100 중량부에, 카본블랙 1 내지 2.5중량부, 이산화티탄 0.5 내지 2중량부, 마이카 0.3 내지 1중량부, 실리카 0.1 내지 0.8중량부, 황산칼슘 10 내지 15중량부, 탄산바륨 9 내지 14중량부, 탄산마그네슘 7.4 내지 15중량부, 황산바륨 0.5 내지 6중량부, 옥시설페이트 2 내지 8중량부, 산화주석 3 내지 5중량부, 카올린 0.7 내지 2.5중량부 및 탄화규소 5 내지 9중량부가 혼합되어 이루어질 수 있다.Preferably, the inorganic filler is added to 100 parts by weight of graphite, 1 to 2.5 parts by weight of carbon black, 0.5 to 2 parts by weight of titanium dioxide, 0.3 to 1 part by weight of mica, 0.1 to 0.8 parts by weight of silica, 10 to 15 parts by weight of calcium sulfate 9 to 14 parts by weight of barium carbonate, 7.4 to 15 parts by weight of magnesium carbonate, 0.5 to 6 parts by weight of barium sulfate, 2 to 8 parts by weight of oxysulfate, 3 to 5 parts by weight of tin oxide, 0.7 to 2.5 parts by weight of kaolin, 5 to 9 parts by weight may be mixed.

바람직하게, 상기 금속분말은 스테인레스, 니켈, 알루미늄 및 티타늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지되, 금속분말의 입자크기는 0.1 내지 20㎛로 될 수 있다.Preferably, the metal powder is at least one selected from the group consisting of stainless steel, nickel, aluminum, and titanium, and the particle size of the metal powder may be 0.1 to 20 占 퐉.

바람직하게, 상기 첨가제는 가소제, 난연제, 정전기방지제 및 결정핵제로 이루어지되, 상기 가소제는 주가소제 30 내지 100중량부 및 이소노닐 2-에틸헥사노에이트(Isononyl 2-ethylhexanoate), 이소데실 2-에틸헥사노에이트(Isodecyl 2-ethylhexanoate), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 부가소제 5 내지 60중량부로 이루어질 수 있다.Preferably, the additive is composed of a plasticizer, a flame retardant, an antistatic agent, and a crystal nucleating agent, wherein the plasticizer comprises 30 to 100 parts by weight of a plasticizer and at least one additive selected from the group consisting of isononyl 2-ethylhexanoate, 5 to 60 parts by weight of an additive comprising isodecyl 2-ethylhexanoate, or a mixture thereof.

바람직하게, 상기 주가소제는 디에틸헥실 프탈레이트(DEHP, di-ethyhexyl phthalate), 디부틸 프탈레이트(DBP, di-butyl phthalate), 디이소데실 프탈레이트(DIDP, di-isodecyl phthalate), 부틸벤질 프탈레이트(BBP, Butyl Benzyl phthalate), 디이소노닐 프탈레이트(DINP, di-isononyl phthalate), 및 디-n-옥틸 프탈레이트(DNOP, di-n-octyl phthalate)로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 혹은 2종 이상이 혼합되어 이루어질 수 있다.Preferably, the antistatic agent is selected from the group consisting of diethylhexyl phthalate (DEHP), di-butyl phthalate (DBP), di-isodecyl phthalate (DIDP), butyl benzyl phthalate , Butyl benzyl phthalate, di-isononyl phthalate (DINP), and di-n-octyl phthalate (DNOP) .

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기에 기재된 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 펠렛화 하여 제공되는 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트가 제공된다.Another object of the present invention is to provide a filament for a 3D printer utilizing a waste polystyrene resin foam obtained by pelletizing a filament composition for a 3D printer utilizing the above-described waste polystyrene resin foam.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트의 제조방법으로, 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 수거한 후 선별하는 단계; 선별된 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 파쇄기에 의해 소정 크기로 파쇄하는 단계; 파쇄된 입자상의 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 유기용매에 의해 용융시키는 단계; 폐 폴리스티렌 수지 발포체의 용융물과 그라파이트를 포함하는 무기충진제, 금속분말 및 첨가제를 교반기에 투입하여 혼합하는 단계; 혼합물을 압출기에 투입하고 100 내지 130℃의 압출온도에 의해 1.5 내지 3mm의 직경을 가지도록 연속적으로 압출하는 단계; 압출되는 혼합물을 커터에 의해 소정크기로 절단하여 응고시킨 후, 최대 압축강도가 25 내지 30MPA인 필라멘트를 선별하는 단계;에 의해 제공되는 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 제조방법이 제공된다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a filament for a 3D printer using a waste polystyrene resin foam, comprising: collecting and sorting a waste polystyrene resin foam; Crushing the selected waste polystyrene resin foam to a predetermined size by a crusher; Melting the pulverized particulate waste polystyrene resin foam with an organic solvent; Mixing an inorganic filler, a metal powder, and an additive including a melt of a waste polystyrene resin foam and graphite into an agitator to mix; Continuously injecting the mixture into an extruder and having a diameter of 1.5 to 3 mm at an extrusion temperature of 100 to 130 캜; There is provided a method for manufacturing a filament for a 3D printer using a waste polystyrene resin foam provided by a method of cutting a mixture to be extruded to a predetermined size by a cutter to solidify the filament and then selecting a filament having a maximum compressive strength of 25 to 30 MPA .

과제의 해결수단에 개시된 바에 따르면, 3D 프린터의 잉크에 해당되는 필라멘트의 주요 소재로 폐 폴리스티렌을 활용함에 따라 폐자재를 재활용함에 따른 경제적 이점을 얻을 수 있다.As disclosed in the solution to the problem, the waste polystyrene is utilized as the main material of the filament corresponding to the ink of the 3D printer, so that the economical advantage of recycling the waste material can be obtained.

또한, 폐 폴리스티렌에 그라파이트를 혼합함으로써 폴리스티렌이 ABS 수지에 비해 성형성이 좋지만 내구성이 떨어지는 문제점을 해소할 수 있다.
Further, by mixing graphite with waste polystyrene, it is possible to solve the problem that the moldability of polystyrene is better than that of ABS resin, but the durability is poor.

도 1은 본 발명에 따른 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a filament for a 3D printer using a waste polystyrene resin foam according to the present invention;

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기직을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention and the physical properties of the respective components will be described in detail. However, it is to be understood that those skilled in the art will readily understand the present invention, And this does not mean that the technical idea and scope of the present invention are limited.

본 발명은 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 폐 폴리스티렌을 활용한다는 점에 특징을 두고 있다.The present invention relates to a filament composition for a 3D printer using a waste polystyrene resin foam and a method of manufacturing the same, and is characterized by utilizing waste polystyrene.

먼저, 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물은 유기용매에 의해 용융된 폐 폴리스티렌 수지 발포체, 그라파이트를 포함하는 무기충진제, 금속분말 및 첨가제를 포함하여 이루어진다.First, a filament composition for a 3D printer using a waste polystyrene resin foam comprises a waste polystyrene resin foam melted by an organic solvent, an inorganic filler including graphite, a metal powder, and an additive.

여기서, 필라멘트 조성물의 바람직한 함량은 상기 폐 폴리스티렌 수지 발포체가 80 내지 90중량부, 그라파이트를 포함하는 무기충진제는 5 내지 10 중량부, 금속분말은 0.5 내지 10 중량부, 첨가제는 1 내지 3 중량부로 할 수 있다.
The preferred content of the filament composition is 80 to 90 parts by weight of the waste polystyrene resin foam, 5 to 10 parts by weight of the inorganic filler containing graphite, 0.5 to 10 parts by weight of the metal powder, and 1 to 3 parts by weight of the additive .

폐 폴리스티렌은 주변에서 쉽게 수거하여 취득할 수 있는 소재로서, 폴리스티렌을 발포제에 의해 팽창시킨 것으로 거품 폴리스타이렌, 스타이로폼(styrofoam), 발포스타이렌, 스타이로폴 등 여러 이름으로 불리우며, 영문 머리글자를 따서 EPS로 약칭하기도 한다. 희고 가벼우며, 내수성, 단열성, 방음성, 완충성이 등이 우수하여 이러한 기능이 필요한 곳에 널리 사용되고 있다.Waste polystyrene is a material that can be easily picked up from the surrounding area. Polystyrene is expanded by a foaming agent. It is called foam polystyrene, styrofoam, foam styrene and styrofoam. It is also abbreviated as EPS. It is white and light, has excellent water resistance, insulation, soundproofing and buffering properties and is widely used where such a function is required.

상기 폐 폴리스티렌(Polystyrene, PS)은 열가소성 플라스틱으로, 취성이 있어 단독으로 사용되는 경우는 거의 없고 다른 중합체와 혼합해서 사용하는 경우가 많은데, 대표적인 예로 부타티엔 고무(butadiene rubber)를 섞어서 SBR, SBS, HIPS 등으로 사용하기도 한다.Polystyrene (PS) is a thermoplastic plastic. It is brittle and rarely used alone. It is often mixed with other polymers. Typical examples are butadiene rubber, SBR, SBS, HIPS and so on.

이러한 폐 폴리스티렌의 주 성분인 폴리스티렌은 가격이 저렴하고 경도가 강한 플라스틱으로 폴리에틸렌 다음으로 일상생활에서 흔히 접할 수 있는 고분자인데, 폴리스티렌에는 순수 폴리스티렌과 순수 폴리스티렌의 단점을 일부 보완한 HIPS 폴리스티렌, 그리고 스티렌에 아크릴과 브티젠을 혼합하여 우수한 특성을 지니는 ABS 수지로 나뉜다.Polystyrene, which is the main component of these pulp polystyrenes, is a low-priced and hard-hard plastic, and is a polymer frequently encountered in everyday life after polyethylene. HIPS polystyrene, which partially compensates for the disadvantages of pure polystyrene and pure polystyrene, It is divided into ABS resin which has good properties by mixing acryl and butene.

순수 폴리스티렌은 ABS 수지에 비해 성형성이 좋지만 내구성이 떨어지고 하얗게 마모된다는 단점 때문에 주로 TV와 같은 대형 흑색 가전 장치에 쓰이며 휴대용 장치의 경우 리모컨이나 일반용 전자계산기, 덧붙여 요구르트 용기나 계량용 컵 등에도 많이 쓰인다.Pure polystyrene has good moldability compared to ABS resin, but it is mainly used for large black household appliances such as TV, because it has low durability and wears white. It is also widely used for remote control, general purpose electronic calculator, yogurt container and weighing cup .

따라서, 본 발명에서는 폴리스티렌 수지가 갖는 상기한 장점을 가지면서도 무기충진제가 혼합됨으로써 강도가 보강되는 장점도 갖게 된다.Therefore, the present invention has the above-mentioned advantages of the polystyrene resin, but also has the advantage of reinforcing the strength by mixing the inorganic filler.

상기 폐 폴리스티렌 수지의 함량은 80 내지 90 중량부로 될 수 있는데, 80 중량부 이하가 되면 폐 폴리스티렌 함량이 적어짐에 따라 경제적 이득이 적고, 90 중량부 이상이 되면 반대로 경제적으로 이득은 되나 필라멘트의 강성에 대한 물성이 약화되어 강도면에서 문제가 발생될 수 있다.
The amount of the waste polystyrene resin may be in the range of 80 to 90 parts by weight. When the amount of the waste polystyrene is less than 80 parts by weight, the economic benefit is small. When the amount of the waste polystyrene is more than 90 parts by weight, The physical properties are weakened and problems may occur in terms of strength.

무기충진제는 피 성형물인 필라멘트가 압출성형될 때 피성형물의 기계적 성질, 즉 경도 및 강도 등이 우수한 성질을 갖게 하는 역할을 담당하는 것으로, 이러한 무기충진제는 전체 필라멘트 조성물에 대하여 5 내지 10 중량부가 함량되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 5보다 작은 경우에는 강도가 저하되고, 10보다 큰 경우에는 가공 및 표면 특성이 저하되어 바람직하지 않다.The inorganic filler plays a role of imparting excellent mechanical properties, i.e., hardness and strength, of the molded article when the filament is extruded. The inorganic filler is added in an amount of 5 to 10 parts by weight relative to the total filament composition . When the content is less than 5, the strength is lowered. When the content is more than 10, the working and surface properties are lowered, which is not preferable.

이러한 무기충전제는 그라파이트, 카본블랙, 흑연, 마이카(운모), 실리카, 황산칼슘, 탄산바륨, 탄산마그네슘, 황산바륨, 옥시설페이트, 산화주석, 카올린 및 탄화규소로 이루어질 수 있다.Such an inorganic filler may be composed of graphite, carbon black, graphite, mica (mica), silica, calcium sulfate, barium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, oxysulfate, tin oxide, kaolin and silicon carbide.

여기서, 무기충진제 각 조성물의 바람직한 함량은 그라파이트 100 중량부에, 카본블랙 1 내지 2.5중량부, 흑연 0.5 내지 2중량부, 마이카 0.3 내지 1중량부, 실리카 0.1 내지 0.8중량부, 황산칼슘 10 내지 15중량부, 탄산바륨 9 내지 14중량부, 탄산마그네슘 7.4 내지 15중량부, 황산바륨 0.5 내지 6중량부, 옥시설페이트 2 내지 8중량부, 산화주석 3 내지 5중량부, 카올린 0.7 내지 2.5중량부 및 탄화규소 5 내지 9중량부가 혼합되어 이루어질 수 있다.The preferable content of each composition of the inorganic filler is 1 to 2.5 parts by weight of carbon black, 0.5 to 2 parts by weight of graphite, 0.3 to 1 part by weight of mica, 0.1 to 0.8 parts by weight of silica, 10 to 15 parts by weight of calcium sulfate, 9 to 14 parts by weight of barium carbonate, 7.4 to 15 parts by weight of magnesium carbonate, 0.5 to 6 parts by weight of barium sulfate, 2 to 8 parts by weight of oxysulfate, 3 to 5 parts by weight of tin oxide, 0.7 to 2.5 parts by weight of kaolin, And 5 to 9 parts by weight of silicon carbide may be mixed.

특히, 상기 그라파이트는 흑연, 팽창 그라파이트, 산화 그라파이트 등을 포함할 수 있으며, 카본블랙은 CNT(탄소나노튜브), 흑연은 천연흑연, 인조흑연 모두를 사용할 수 있으며 또한, 본 발명에 사용 흑연은 고정 탄소의 양을 98 질량% 바람직하게는 질량 98.5% 이상 더 바람직하게는 질량 99% 이상 일 때 우수한 압축강도를 얻을 수 있다. 본 발명에 사용된 그라파이트는 흑연을 산성 물질과 산화제를 포함하는 용액에 침적시켜 흑연 층간 화합물을 생성하는 공정과 상기의 흑연 층간 화합물을 가열하여 흑연 결정을 C축 방향으로 팽창시켜 팽창흑연을 제조하였다. 상기의 팽창흑연에 사용한 흑연으로는 특히 제한되지는 않지만, 천연 흑연, 열분해 흑연 등 고도로 결정이 발달한 흑연을 사용하는 것이 바람직하나 경제성 등을 고려하여 천연 흑연을 사용하는 것이 바람직하다. 사용한 천연 흑연은 제한하지는 않지만 상용 제품을 채택할 수 있다. 흑연을 팽창처리하는데 사용되는 산성 물질은 황산 또는 황산과 질산의 혼합물을 사용하였다. 산 농도는 95% 이상인 것이 바람직하다. 산성 물질의 사용량은 특별한 제한은 없으며 100중량에 대하여 100 ~ 1000중량 배수를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 산성 물질과 함께 사용되는 산화제로서, 과산화 수소, 염산을 사용하는 것이 양호한 팽창 흑연을 얻을 수 있어서 바람직하다. 산화제로 과산화수소를 사용할 때 과산화 수소 농도는 특별한 제한은 없으나 20 ~ 40중량%가 바람직하다. 그 양에 대해서도 특별한 제한이 없지만 흑연 100 중량부에 대하여 과산화수소함량이 5 ~ 60 중량부 배합하는 것이 바람직하다. 상기의 흑연을 팽창하는 방법은 제한이 없으나 흑연을 상기의 산성용액에 침적한 후 이를 물로 씻고 이를 급속히 고온으로 가열하면 벌레모양으로 방향성 없이 복잡하게 얽혀 형태의 팽창 흑연을 얻을 수 있다.In particular, the graphite may include graphite, expanded graphite, oxidized graphite, etc. Carbon black may be CNT (carbon nanotube), graphite may be natural graphite, artificial graphite, and graphite used in the present invention may be fixed When the amount of carbon is 98 mass%, preferably 98.5 mass% or more, and more preferably 99 mass% or more, excellent compressive strength can be obtained. The graphite used in the present invention is produced by depositing graphite in a solution containing an acidic substance and an oxidizing agent to produce graphite intercalation compound and heating the graphite intercalation compound to expand graphite crystal in the C axis direction to produce expanded graphite . Although graphite used for the expanded graphite is not particularly limited, it is preferable to use graphite having high crystallinity, such as natural graphite and pyrolytic graphite, but it is preferable to use natural graphite in consideration of economical efficiency and the like. The natural graphite used is not limited, but commercial products can be adopted. Sulfuric acid or a mixture of sulfuric acid and nitric acid was used as an acidic substance used for expanding graphite. The acid concentration is preferably 95% or more. The amount of the acidic substance to be used is not particularly limited, and it is preferable to use 100 to 1000 weight parts per 100 parts by weight. In addition, it is preferable to use hydrogen peroxide or hydrochloric acid as the oxidizing agent to be used together with the acidic substance because it is possible to obtain expanded expanded graphite. When hydrogen peroxide is used as the oxidizing agent, the concentration of hydrogen peroxide is not particularly limited, but is preferably 20 to 40% by weight. There is no particular limitation on the amount, but it is preferable that the hydrogen peroxide content is 5 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of graphite. There is no limitation on the method of expanding graphite, but graphite is immersed in the acidic solution and washed with water. When the graphite is rapidly heated at a high temperature, the graphite can be entangled intensely in an insect-like manner to obtain expanded graphite in a form.

또한, 상기 마이카는 일반적으로 2차원적인 판상구조를 가지는 층상규산염에 속하는 것으로, 주요 암광물 중에서 운모는 화성암, 퇴적암, 변성암의 3가지 암석 모두에서 흔하다. 이러한 마이카(Mica)는 칼륨과 알루미늄 외에도 여러 금속을 상당량 포함하고 있는데, 이런 금속에는 마그네슘, 리튬, 망간, 티탄 및 철 등이 있다. 이는 강도향상에 기여된다.In addition, the mica belongs to a layered silicate having a generally two-dimensional plate-like structure. Among the major rock minerals, mica is common in all three rocks such as igneous rock, sedimentary rock, and metamorphic rock. These mica contain a considerable amount of metals in addition to potassium and aluminum, such as magnesium, lithium, manganese, titanium and iron. This contributes to strength improvement.

또한, 상기 실리카는 무기물이므로 자외선에 광화학적으로 안정하고 250㎛ 이상의 자외선 영역 및 가시광에서 투명성이며, 화학적으로 안정하고 인체에 무해하여 화장품, 의약, 기타 생체 재료에도 적용할 수 있으며, 분말, 필름 혹은 벌크와 같은 다양한 형태로 가공이 가능하다. 그리고, 다른 무기물 호스트 재료에 비하여 졸-겔 반응 속도를 쉽게 조절할 수 있는 용이점을 가지고 있다. 이는 소광제의 역할을 하게 된다.Since silica is an inorganic substance, it is photochemically stable to ultraviolet rays, transparent in ultraviolet ray region of 250 占 퐉 or more and visible light, chemically stable, harmless to human body and can be applied to cosmetics, medicines and other biomaterials. It can be processed in various forms such as bulk. In addition, the sol-gel reaction rate can be easily controlled as compared with other inorganic host materials. This serves as a quencher.

또한, 상기 황산칼슘은 칼슘염 수용액에 황산염 수용액을 넣을 때 석출되며 천연적으로는 경석고(硬石膏)로 산출된다. 천연으로는 석고(石膏)로 산출되는 흰 결정으로, 무색이나 흰색을 띠며 물에 잘 녹지 않는다. 모형, 소상(塑像), 고착제 등으로 사용되며, 본원에서는 응집제의 역할을 하게 된다.In addition, the calcium sulfate is precipitated when an aqueous solution of a sulfate is added to an aqueous solution of a calcium salt, and is naturally produced as a hard stone. It is a white crystal produced by gypsum (natural gypsum). It is colorless or white and does not dissolve well in water. It is used as a model, a statue, a fixing agent, etc., and serves as a coagulant in the present invention.

또한, 탄산바륨은 바륨염이나 크리스탈 유리·광학유리의 원료로 사용되며, 도자기 및 법랑의 유약, 금속열처리의 침탄제(浸炭劑), 살충제나 살서제(殺鼠劑) 등으로도 사용되며, 유독하다. 본원에서는 항균제로서의 역할을 하게 된다.In addition, barium carbonate is used as a raw material for barium salts, crystal glasses and optical glasses, and is also used as a glaze for ceramics and enamel, a carburizing agent for heat treatment of metals, a pesticide and a rodenticide, Do. In the present application, it acts as an antimicrobial agent.

기타, 탄산마그네슘, 황산바륨, 옥시설페이트 등은 탄산바륨과 같이 항균제의 역할 및 강도 보강의 역할을 함께 하며, 산화주석은 방부제의 역할을 하고, 카올린은 배합을 용이하게 하는 역할을 하며, 탄화규소는 경도가 다이아몬드 다음으로 커서 강도 보강제의 역할을 하게 된다.Other additives such as magnesium carbonate, barium sulfate, oxysulfate and the like have the role of reinforcing the antimicrobial agent and strengthening strength such as barium carbonate. Tin oxide serves as a preservative, kaolin facilitates compounding, The hardness becomes larger after the diamond and serves as the strength reinforcing agent.

한편, 상기한 무기 충진제는 표면처리된 것이 바람직한데, 이러한 표면처리에 이용되는 커플링제는 충진제와 수지와의 접착성을 양호하게 하기 위해 이용되는 것으로 예컨대 실란계 커플링제, 티탄계 커플링제 등 임의로 선택되어 이용될 수 있다.On the other hand, the inorganic filler is preferably surface-treated. The coupling agent used for such surface treatment is used for improving adhesion between the filler and the resin. For example, a silane-based coupling agent, a titanium- Can be selected and used.

실란계 커플링제의 구체적인 예로, 트리 에톡시 실란, 비닐 트리스 (β-메톡시 에톡시) 실란, γ-메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실란, γ-글리시독시 프로필 트리 메톡시 실란, β-(3,4-에폴시 시클로 헥실)에틸 트리 메톡시 실란, N-β(아미노 에틸)-γ아미노 프로필 트리 메톡시 실란, N-β(아미노 에틸)-γ-아미노 프로필 메틸 디메톡시 실란, γ-아미노 프로필 트리에톡시 실란, N-페닐γ-아미노 프로필 트리 메톡시 실란, γ-머캅토 프로필 트리 메톡시 실란, γ-클로로 프로필 트리 메톡시 실란, γ-아미노 프로필 트리 메톡시 실란, γ-아미노 프로필 트리스(2-메톡시 에톡시)실란, N-메틸 γ-아미노 프로필 트리 메톡시 실란, N-비닐 벤질 γ-아미노 프로필 트리 에톡시 실란, 트리 아미노 트로필 트리 메톡시 실란, 3-유레이드 프로필 트리 메톡시 실란, 3-4,5 디하이드로 이미다졸 프로필 트리 에톡시 실란, 헥사 메틸 디실라잔, N,O-(비스 트리메틸 실릴)아미드, 및 N,N-비스(트리메틸 실릴)유레아 등이 있다. 이 중, γ-아미노 프로필 트리 에톡시 실란, N-β(아미노 에틸)-γ-아미노 프로필 트리 메톡시 실란, γ-글리시독시 프로필 트리 메톡시 실란, 또는 β-(3,4-에폴시 시클로 헥실)에틸 트리메톡시 실란이 바람직하다.Specific examples of the silane-based coupling agent include triethoxysilane, vinyltris (? -Methoxyethoxy) silane,? -Methacryloxypropyltrimethoxysilane,? -Glycidoxypropyltrimethoxysilane,? - (Aminoethyl) -? - aminopropyltrimethoxysilane, N-? (Aminoethyl) -? - aminopropyltrimethoxysilane, N- Aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl? -Aminopropyltrimethoxysilane,? -Mercaptopropyltrimethoxysilane,? -Chloropropyltrimethoxysilane,? -Aminopropyltrimethoxysilane,? -Amino Propyl tris (2-methoxyethoxy) silane, N-methyl? -Aminopropyltrimethoxysilane, N-vinylbenzyl? -Aminopropyltriethoxysilane, triaminotropyltrimethoxysilane, 3- Propyl trimethoxysilane, 3-4,5-dihydro Imidazole in profile triethoxysilane, hexamethyldisilazane, N, O- (bis trimethylsilyl) amide, and N, N- bis (trimethylsilyl) urea and the like. Of these,? -Aminopropyltriethoxysilane, N-? (Aminoethyl)? -Aminopropyltrimethoxysilane,? -Glycidoxypropyltrimethoxysilane, or? - (3,4- Cyclohexyl) ethyl trimethoxysilane is preferable.

티탄계 커플링제의 구체적인 예로는, 아이소프로필 트리아이소스테아로일 티타네이트, 아이소프로필 트리도데실벤젠 술포닐티타네이트, 아이소프로필 트리스(디옥틸 파이로포스페이트) 티타네이트, 테트라 아이소프로필 비스 (디옥틸 파이로Specific examples of the titanium-based coupling agent include isopropyltriisostearoyl titanate, isopropyltridodecylbenzenesulfonyl titanate, isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate, tetraisopropyl bis (dioctyl Pyro

포스페이트) 티타네이트, 테트라옥틸 비스(디 트리데실 포스파이트) 티타네이트, 테트라(1,1-디 알릴 옥시메틸 1-부틸) 비스(디 트리데실 포스파이트) 티타네이트,비스 (디옥틸 파이로포스페이트) 옥시 아세테이트 티타네이트, 비스 (디옥틸파이로포스페이트) 에틸렌 티타네이트, 아이소프로필 트리옥타노일 티타네이트, 아이소프로필 디 메타크릴 아이소스테아릴 티타네이트, 아이소프로필 아이소스테아로일 디아크릴 티타네이트, 아이소피로필 트리(디옥틸 인산염) 티타네이트, 아이소프로필 트리 큐밀페닐 티타네이트, 아이소프로필 트리 (N-아미드 에틸, 아미노 에틸)티타네이트, 디큐밀페닐 옥시아세테이트 티타네이트, 및 디아이소스테아로일 에틸렌 티타네이트 등이 있다. 이 중, 아이소프로필 트리 (N-아미드 에틸,아미노 에틸)티타네이트가 적합하다.Phosphate) titanate, tetraoctylbis (ditridecylphosphite) titanate, tetra (1,1-diallyloxymethyl 1-butyl) bis (ditridecylphosphite) titanate, bis (dioctylpyrophosphate ) Oxyacetate titanate, bis (dioctyl pyrophosphate) ethylene titanate, isopropyl trioctanoyl titanate, isopropyl dimethacryl isostearyl titanate, isopropyl isostearoyl diacrylate titanate, isopyro Isopropyltriacyl phenyl titanate, isopropyl tributyl (N-amidoethyl, aminoethyl) titanate, dicumylphenyloxyacetate titanate, and diisostearoyl ethylene titanate . Of these, isopropyl tri (N-amidoethyl, aminoethyl) titanate is suitable.

이와 같은 커플링제를 상기 무기 충전제의 표면에 처리하는 방법에는 사이징처리, 스프레이, 혼합건조법 등과 같은 통상의 방법으로 가능하고, 특별한 제한은 없다.
The method of treating such a coupling agent on the surface of the inorganic filler is not particularly limited and can be carried out by a usual method such as a sizing treatment, a spraying, a mixed drying method and the like.

금속분말은 스테인리스, 니켈, 알루미늄 및 티타늄으로 이루어진 그룹에서The metal powder is in the group consisting of stainless steel, nickel, aluminum and titanium

선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 상기 합성수지 성분에 함유되면 충전제로 작용하여 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다.And if it is contained in the synthetic resin component, acts as a filler to improve the mechanical properties.

상기 금속분말의 함량이 0.5 중량부 미만이면, 필라멘트 조성물의 내충격성 향상효과가 미미하며, 상기 금속분말의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 상대적으로 합성수지의 양이 줄어들기 때문에 필라멘트 조성물의 물성이 저하되며, 제조비용을 증가시키게 된다.If the content of the metal powder is less than 0.5 part by weight, the effect of improving the impact resistance of the filament composition is insignificant. If the content of the metal powder exceeds 10 parts by weight, the amount of the synthetic resin is decreased, And increases the manufacturing cost.

그리고, 상기 금속분말은 가스 분무법이나 전기선 폭발법을 통해 0.1 내지 20㎛의 입자크기를 갖는 구형으로 제조되는데, 상기의 입자크기를 나타내는 금속분말은 상기 합성수지에 고르게 혼합되어 균일한 물성을 나타내는 필라멘트 조성물을 제공하는 역할을 한다.
The metal powder is formed into a spherical shape having a particle size of 0.1 to 20 탆 through a gas spraying method or an electric wire explosion method. The metal powder exhibiting the particle size is uniformly mixed with the synthetic resin, .

첨가제는 가소제, 난연제, 정전기방지제 및 결정핵제로 이루어지되, 상기 가소제는 주가소제 30 내지 100중량부 및 이소노닐 2-에틸헥사노에이트(Isononyl 2-ethylhexanoate), 이소데실 2-에틸헥사노에이트(Isodecyl 2-ethylhexanoate), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 부가소제 5 내지 60중량부로 이루어질 수 있다.The additive is composed of a plasticizer, a flame retardant, an antistatic agent, and a crystal nucleating agent, wherein the plasticizer is a mixture of 30 to 100 parts by weight of a plasticizer and at least one of isononyl 2-ethylhexanoate, isodecyl 2-ethylhexanoate Isodecyl 2-ethylhexanoate), or a mixture thereof.

여기서, 주가소제란, 고분자 합성수지에 유동성을 주어 성형하기 쉽도록 하거나 성형품에 유연성을 주기 위해 첨가하는 물질, 즉 고분자에 잘 섞이며 용매와 같은 작용을 하는 물질이다.Here, the stock removal agent is a substance added to impart flexibility to a polymer synthetic resin so as to be easily molded or to impart flexibility to a molded article, that is, a substance that mixes well with a polymer and acts like a solvent.

상기 주가소제로는 디에틸헥실 프탈레이트(DEHP, di-ethyhexyl phthalate), 디부틸 프탈레이트(DBP, di-butyl phthalate), 디이소데실 프탈레이트(DIDP, di-isodecyl phthalate), 부틸벤질 프탈레이트(BBP, Butyl Benzyl phthalate), 디이소노닐 프탈레이트(DINP, di-isononyl phthalate), 및 디-n-옥틸 프탈레이트(DNOP, di-n-octyl phthalate)로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 혹은 2종 이상이 사용될 수 있다.Diethylhexyl phthalate (DEHP), di-butyl phthalate (DBP), di-isodecyl phthalate (DIDP), butyl benzyl phthalate (BBP), butyl Benzyl phthalate, di-isononyl phthalate (DINP), and di-n-octyl phthalate (DNOP) may be used alone or in combination of two or more.

상기 주가소제의 함량은 폴리염화비닐수지 100 중량부에 대하여 30 내지 100 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 30 중량부 보다 작은 경우 졸(sol)을 만드는데 점도가 너무 높아서 작업성이 떨어지는 문제가 있고, 100 중량부 보다 큰 경우 작업성에는 문제가 없으나 제품에서 가소제가 이행 및 브리딩될 가능성이 크다. 본 발명의 부가소제란 상기 주가소제와 함께 사용되어 필라멘트 조성물의 점도를 저하시키고 점도 안정성을 높이고 인장강도, 신율, 가열감량 등의 물성을 향상시키는 역할을 하는 첨가제를 말한다.The content of the main scouring agent is preferably 30 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyvinyl chloride resin. When the content is less than 30 parts by weight, sol has a viscosity which is too high to make workability. When the content is more than 100 parts by weight, there is no problem in workability, but there is a high possibility that the plasticizer migrates and bleeds in the product . The additive agent of the present invention means an additive which is used together with the main additive to reduce the viscosity of the filament composition and increase the viscosity stability and improve the physical properties such as tensile strength, elongation and heating loss.

이러한 부가소제로는 이소노닐 2-에틸헥사노에이트(Isononyl 2-ethylhexanoate), 이소데실 2-에틸헥사노에이트(Isodecyl 2-ethylhexanoate), 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.Examples of such additives include isononyl 2-ethylhexanoate, isodecyl 2-ethylhexanoate, and mixtures thereof.

상기 부가소제의 함량은 폴리염화비닐 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 60 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 5 중량부 보다 작은 경우 점도 저하 효과를 원하는 만큼 충분히 발휘하는데 원활하지 못하고, 60 중량부 보다 큰 경우 첨가한 가소제가 수지로 완전히 흡수되지 못할 뿐만 아니라, 가공시 매우 낮은 점도로 인해 제품의 제조시 플라스티졸이 흘러내리는 문제점이 발생하고, 설령 가공이 되었다 하더라도 건조 과정에서 가소제가 대부분 증발하여 제품으로의 적용이 어렵다.
The content of the additive is preferably 5 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyvinyl chloride resin. If the content is less than 5 parts by weight, the viscosity reduction effect can not be sufficiently achieved as desired. If the content is more than 60 parts by weight, the added plasticizer is not completely absorbed by the resin, It is difficult to apply the plastisol as a product even if it is processed even if the plasticizer is evaporated during the drying process.

이하에서는, 본 발명에 따른 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물의 실시예를 들어 설명하기로 한다.
Hereinafter, an embodiment of a filament composition for a 3D printer utilizing a waste polystyrene resin foam according to the present invention will be described.

유기용매에 의해 용융된 폐 폴리스티렌 수지 발포체의 용융물 87중량부, 그라파이트를 포함하는 무기충진제 5 중량부, 금속분말 5 중량부 및 첨가제 2 중량부를 혼합하여 필라멘트를 제조하였다.87 parts by weight of the melt of the waste polystyrene resin foam melted by the organic solvent, 5 parts by weight of the inorganic filler containing graphite, 5 parts by weight of the metal powder and 2 parts by weight of the additive were mixed to prepare filaments.

여기서, 필라멘트 제조온도는 95℃로 하고, 필라멘트 압출직경은 1.5mm로 하며, 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 용융시키기 위한 유기용매는 아세톤 또는 톨루엔 중 아세톤을 사용하였다.
Here, the filament production temperature was 95 ° C, the filament extrusion diameter was 1.5 mm, and acetone in acetone or toluene was used as an organic solvent for melting the waste polystyrene resin foam.

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 무기충진제의 함량을 7 중량부로 증량하고, 필라멘트 제조온도를 110℃로 하여 필라멘트를 제조하였다.
The procedure of Example 1 was followed except that the content of the inorganic filler was increased to 7 parts by weight and the filament temperature was changed to 110 ° C to prepare filaments.

상기 실시예 2와 동일하게 진행하되, 무기충진제의 함량을 11 중량부로 증량하여, 필라멘트를 제조하였다.
The procedure of Example 2 was followed except that the content of the inorganic filler was increased to 11 parts by weight to prepare filaments.

[비교예 1][Comparative Example 1]

폐 폴리스티렌 수지 발포체, 무기충진제, 금속분말, 첨가제를 대신하여 고밀도 폴리스티렌을 적용하고, 필라멘트 제조온도는 110℃로 하며, 필라멘트 압출직경은 1.5~2mm로 하여 필라멘트를 제조하였다.
Filament was prepared by applying high-density polystyrene in place of the waste polystyrene resin foam, inorganic filler, metal powder and additive, setting the filament temperature to 110 ° C, and filament extrusion diameter to 1.5 to 2 mm.

항목Item 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 주재료Main material 폐 폴리스티렌 수지 발포체Waste polystyrene resin foam 폐 폴리스티렌 수지 발포체Waste polystyrene resin foam 폐 폴리스티렌 수지 발포체Waste polystyrene resin foam 고밀도 폴리스티렌High density polystyrene 유기용매Organic solvent 아세톤Acetone 아세톤Acetone 아세톤Acetone -- 무기충진제
(중량부)
Inorganic filler
(Parts by weight)
55 77 1111 --
필라멘트
제조온도(℃)
filament
Manufacturing temperature (캜)
9595 110110 110110 110110
필라멘트 직경(mm)Diameter of filament (mm) 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 최대 압축강도
(MPA)
Maximum compressive strength
(MPA)
1717 2929 2929 2929

위의 [표 1]에서 볼 수 있듯이, 실시예 1과 2는 무기충진재의 함량을 설정 범위 내에서 적거나 또는 많이 함유하고 있을 때, 무기충진재의 함유량이 많으면 최대 압축강도가 매우 증가된 것을 알 수 있다. 즉, 설정범위 이내에서는 무기충진재의 함유량과 압축강도는 비례함을 알 수 있다.As can be seen from the above Table 1, Examples 1 and 2 show that when the content of the inorganic filler is small or large, the maximum compressive strength is greatly increased when the content of the inorganic filler is large. . That is, the content of the inorganic filler is proportional to the compressive strength within the setting range.

반면, 실시예 3에서와 무기충진제의 함유량을 설정범위 이상으로 증량시키더라도 실시예 2와 비교하였을 때 최대 압축강도에는 변화가 없다는 것을 알 수 있다.On the other hand, even when the content of the inorganic filler in Example 3 and the content of the inorganic filler were increased beyond the set range, it can be seen that the maximum compressive strength was not changed as compared with Example 2.

비교예 1은 폐 폴리스티렌 수지 발포체 대신 고가의 고밀도 폴리스티렌을 사용하였을 경우, 최대 압축강도가 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 사용한 실시예 2와 동일함을 알 수 있다. 이를 볼 때, 폐 폴리스티렌 수지 발포체 및 무기충진제를 적절하게 조합하면 고가의 고밀도 폴리스티렌을 사용하였을 때와 동일한 압축강도를 얻을 수 있는 필라멘트를 제조할 수 있게 된다.
In Comparative Example 1, when high-priced high-density polystyrene was used in place of the waste polystyrene resin foam, it was found that the maximum compressive strength was the same as in Example 2 using a waste polystyrene resin foam. In view of this, when the waste polystyrene resin foam and the inorganic filler are appropriately combined, it is possible to produce a filament which can obtain the same compressive strength as that in the case of using high-priced high-density polystyrene.

한편, 앞서 기재된 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트의 제조방법이다(도 1을 참조한다).On the other hand, it is a method for producing a filament for a 3D printer utilizing the above-described waste polystyrene resin foam (see Fig. 1).

1 단계로, 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 수거한다(S10).In a first step, the waste polystyrene resin foam is collected (S10).

상기 1 단계는 사용후 폐기된 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 선별 수거하는 공정으로서, 세척과 건조 등의 공정이 선택적으로 추가될 수 있다.
The first step is a step of collecting the waste polystyrene resin foam that has been discarded after use, and a process such as washing and drying may be selectively added.

2 단계로, 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 파쇄한다(S20).In step 2, the pulverized polystyrene resin foam is crushed (S20).

상기 2 단계는 선별 수거된 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 클리어링 건조된 파쇄기를 이용하여 적정 크기로 파쇄하는 공정으로서, 파쇄보다 상대적으로 미세한 입자 형상 가공으로서 분쇄공정으로 치환되거나 선택되거나 파쇄 및 분쇄를 교번 교치적으로 실행할 수도 있다.
The second step is a step of crushing the pulverized polystyrene resin foam collected in a suitable size using a clearing-dried crusher, wherein the crushing process is replaced or selected as a relatively fine particle shape process than crushing, or crushing and crushing are alternately performed .

3 단계로, 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 용융시킨다(S30).In step 3, the waste polystyrene resin foam is melted (S30).

상기 3 단계는 파쇄된 입자상의 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 유기용매에 의해 용융시키는 공정이다. 여기서 유기용매는 예컨대, 아세톤, 톨루엔 등이 적용될 수 있다.
The third step is a step of melting the pulverized particulate waste polystyrene resin foam with an organic solvent. The organic solvent may be, for example, acetone, toluene or the like.

4 단계로, 용융된 폐 폴리스티렌과 혼합물을 혼합한다(S40).In step 4, the molten waste polystyrene and the mixture are mixed (S40).

상기 제4 단계는 용융된 폐 폴리스티렌 용융물과 그라파이트를 포함하는 무기충진제, 금속분말 및 첨가제를 교반기에 넣고 교반시켜 혼합하는 공정이다.
In the fourth step, an inorganic filler, a metal powder, and an additive containing molten waste polystyrene melt and graphite are mixed in a stirrer and stirred.

5 단계로, 혼합물을 압출기에 투입하고 압출한다(S50).In step 5, the mixture is put in an extruder and extruded (S50).

상기 5 단계는 혼합물을 압출기에 투입하고 100 내지 130℃의 압출온도에 의해 1.5 내지 3mm의 직경을 가지도록 연속적으로 압출하는 공정이다.
In the step 5, the mixture is introduced into an extruder and continuously extruded at an extrusion temperature of 100 to 130 DEG C so as to have a diameter of 1.5 to 3 mm.

6 단계로, 압출되는 혼합물을 소정크기로 절단한다(S60).In step 6, the mixture to be extruded is cut to a predetermined size (S60).

상기 6 단계는 압출기로부터 압출되어져 나오는 혼합물을 커터에 의해 소정크기로 절단하여 응고시킨 후, 최대 압축강도가 25 내지 30MPA인 필라멘트를 선별하여, 필라멘트로 활용하게 된다.
In the sixth step, the mixture extruded from the extruder is cut into a predetermined size by a cutter and then solidified. Filaments having a maximum compressive strength of 25 to 30 MPA are selected and used as filaments.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It is obvious that the modification or improvement is possible.

또한, 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.Further, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims (7)

유기용매에 의해 용융된 폐 폴리스티렌 수지 발포체의 용융물 80 내지 90중량부, 그라파이트를 포함하는 무기충진제 5 내지 10 중량부, 금속분말 0.5 내지 10 중량부 및 첨가제 1 내지 3 중량부를 포함하는 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
80 to 90 parts by weight of a melt of a waste polystyrene resin foam melted by an organic solvent, 5 to 10 parts by weight of an inorganic filler containing graphite, 0.5 to 10 parts by weight of a metal powder and 1 to 3 parts by weight of an additive To a filament composition for a 3D printer.
청구항 1에 있어서,
상기 무기충진제는 그라파이트 100 중량부에, 카본블랙 1 내지 2.5중량부, 흑연 0.5 내지 2중량부, 마이카 0.3 내지 1중량부, 실리카 0.1 내지 0.8중량부, 황산칼슘 10 내지 15중량부, 탄산바륨 9 내지 14중량부, 탄산마그네슘 7.4 내지 15중량부, 황산바륨 0.5 내지 6중량부, 옥시설페이트 2 내지 8중량부, 산화주석 3 내지 5중량부, 카올린 0.7 내지 2.5중량부 및 탄화규소 5 내지 9중량부가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
The inorganic filler is added to 100 parts by weight of graphite in an amount of 1 to 2.5 parts by weight of carbon black, 0.5 to 2 parts by weight of graphite, 0.3 to 1 part by weight of mica, 0.1 to 0.8 parts by weight of silica, 10 to 15 parts by weight of calcium sulfate, By weight of calcium carbonate, 7.4 to 15 parts by weight of magnesium carbonate, 0.5 to 6 parts by weight of barium sulfate, 2 to 8 parts by weight of oxysulfate, 3 to 5 parts by weight of tin oxide, 0.7 to 2.5 parts by weight of kaolin and 5 to 9 parts by weight of silicon carbide Wherein the resin composition is a polypropylene resin.
청구항 1에 있어서,
상기 금속분말은 스테인레스, 니켈, 알루미늄 및 티타늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지되, 금속분말의 입자크기는 0.1 내지 20㎛인 것을 특징으로 하는 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the metal powder is at least one selected from the group consisting of stainless steel, nickel, aluminum, and titanium, and the particle size of the metal powder is 0.1 to 20 占 퐉.
청구항 1에 있어서,
상기 첨가제는 가소제, 난연제, 정전기방지제 및 결정핵제로 이루어지되,
상기 가소제는 주가소제 30 내지 100중량부 및 이소노닐 2-에틸헥사노에이트(Isononyl 2-ethylhexanoate), 이소데실 2-에틸헥사노에이트(Isodecyl 2-ethylhexanoate), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 부가소제 5 내지 60중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the additive comprises a plasticizer, a flame retardant, an antistatic agent, and a crystal nucleating agent,
Wherein the plasticizer is a plasticizer containing 30 to 100 parts by weight of a plasticizer and an additive including isononyl 2-ethylhexanoate, isodecyl 2-ethylhexanoate, 5 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin.
청구항 4에 있어서,
상기 주가소제는 디에틸헥실 프탈레이트(DEHP, di-ethyhexyl phthalate), 디부틸 프탈레이트(DBP, di-butyl phthalate), 디이소데실 프탈레이트(DIDP, di-isodecyl phthalate), 부틸벤질 프탈레이트(BBP, Butyl Benzyl phthalate), 디이소노닐 프탈레이트(DINP, di-isononyl phthalate), 및 디-n-옥틸 프탈레이트(DNOP, di-n-octyl phthalate)로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 혹은 2종 이상이 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물.
The method of claim 4,
The antistatic agent may be selected from the group consisting of diethylhexyl phthalate (DEHP), di-butyl phthalate (DBP), di-isodecyl phthalate (DIDP), butyl benzyl phthalate phthalate, di-isononyl phthalate (DINP), and di-n-octyl phthalate (DNOP), or a mixture of two or more thereof Filament composition for a 3D printer using a waste polystyrene resin foam.
상기 청구항 1 내지 5에 기재된 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 조성물을 펠렛화 하여 제공되는 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트.
A filament for a 3D printer utilizing a waste polystyrene resin foam obtained by pelletizing a filament composition for a 3D printer utilizing the waste polystyrene resin foam according to any one of claims 1 to 5.
청구항 6에 기재된 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트의 제조방법으로,
폐 폴리스티렌 수지 발포체를 수거한 후 선별하는 단계;
선별된 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 파쇄기에 의해 소정 크기로 파쇄하는 단계;
파쇄된 입자상의 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 유기용매에 의해 용융시키는 단계;
폐 폴리스티렌 수지 발포체의 용융물과 그라파이트를 포함하는 무기충진제, 금속분말 및 첨가제를 교반기에 투입하여 혼합하는 단계;
혼합물을 압출기에 투입하고 100 내지 130℃의 압출온도에 의해 1.5 내지 3mm의 직경을 가지도록 연속적으로 압출하는 단계;
압출되는 혼합물을 커터에 의해 소정크기로 절단하여 응고시킨 후, 최대 압축강도가 25 내지 30MPA인 필라멘트를 선별하는 단계;에 의해 제공되는 폐 폴리스티렌 수지 발포체를 활용한 3D 프린터용 필라멘트 제조방법.
A method for producing a filament for a 3D printer using the waste polystyrene resin foam according to claim 6,
Collecting and sorting the waste polystyrene resin foam;
Crushing the selected waste polystyrene resin foam to a predetermined size by a crusher;
Melting the pulverized particulate waste polystyrene resin foam with an organic solvent;
Mixing an inorganic filler, a metal powder, and an additive including a melt of a waste polystyrene resin foam and graphite into an agitator to mix;
Continuously injecting the mixture into an extruder and having a diameter of 1.5 to 3 mm at an extrusion temperature of 100 to 130 캜;
A step of selecting a filament having a maximum compressive strength of 25 to 30 MPA by cutting the mixture to be extruded to a predetermined size by a cutter and then solidifying the filament; and a step of selecting a filament having a maximum compressive strength of 25 to 30 MPA by using the waste polystyrene resin foam.
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