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핵제 및 가소제 첨가에 따른 PLA(PolyLactic Acid)의 결정화도 개선 및 결정구조에 관한 연구
박은조(Park, Eun-Jo),박헌진(Park, Hern-Jin),김동학(Kim Dong-Hak) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.1
본 논문에서는 PLA(PolyLactic Acid)의 결정화도 및 결정구조에 대해 연구하였다. PLA는 옥수수 전분으로부터 추출한 Lactic acid로부터 얻어지는 친환경적인 열가소성 플라스틱으로 매립시 미생물에 의해 완전히 분해되는 소재로 각광받고 있지만 열 안정성이 낮고 낮은 결정화도로 인해 높은 기계적 물성이 요구되는 용도에는 부적합한 단점을 가지고 있다. 이 중에서도 낮은 결정화도와 느린 결정화 속도는 사출 성형 공정에서 Cycle time을 증가시키는 요인으로 다른 소재와의 경쟁에 매우 큰 단점으로 나타난다. 본 논문에서는 핵제 및 가소제의 종류와 함량에 따른 결정화도 및 결정화 속도의 변화를 연구함으로써 궁극적으로 사출 성형 공정에서 Cycle time을 개선하고자 하였다. In this paper, the crystal structure and the crystallinity of PLA(PolyLactic Acid) were studied. PLA is a eco-friendly thermoplastic which completely decomposed by microorganisms, but has low thermal stability and low degree of crystallinity. The low crystallization rate makes the cycle time of injection molding longer and the degree of crystallinity lower. It is a very big disadvantage comparing the other thermoplastics. We improved the degree of crystallinity and the crystallization rate by introducing nucleating agents and plasticizer, and discussed the mechanism.
전선이중피복용 동심압출 die 내의 고분자 물질의 이동현상에 관한 유변학적 해석
박헌진,이기준,박용민 한국화학공학회 1990 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.28 No.6
LDPE와 PS를 피복물질로 사용하는 전선이중피복 공정에서 동심압출 전선피복 die내에서의 고분자 물질의 유동현상을 Newtonian fluid model과 Carreau modes을 사용하여 유한요소법으로 수치해석하였다. 피복물질의 상대적 위치의 바뀜과 조업조건의 변화가 유동장에 미치는 효과를 조사하였으며 고분자 물질의 점성분산에 의한 온도상승을 고려하기 위해서 비등온 해석을 수행하였다. 계면의 위치는 점도가 작은 LDPE가 외층 피복물질로 쓰였을 경우에 die의 외벽 쪽으로 더 접근함을 알 수 있었으며, die내의 전체 압력강하는 점도가 큰 PS가 외층을 이룰 때가 LDPE가 외층을 이루는 경우보다 2배 정도 컸으며 각각 전선속도의 0.40, 0.45승에 비례하여 증가하였다. Die내에서의 최고온도 상승은 충격점 부근의 전선표 면에서 생겼으며 이는 전선속도가 증가할수록, 점도가 큰 물질이 전선과 접촉하고 있을수록 더 큰 값을 보였다. This study is to analyze the flow behavior of Newtonian and Carreau model fluids in a coextrusion wire coating die by finite element method. The effects of the change of the relative position of the coating materials and the operating conditions on the flow fields and investigated. A nonisothermal analysis is also carried out to take into account the temperature rise due to viscous dissipation. The interface is positioned closer to the outer die wall when the lower viscous component forms the outer layer. The total pressure drop for the PS/LDPE system is nearly twice as laege as that of the LDPE/PS system at the same wire velocity. The wall shear stress increases as the wire velocity increases and the PS/LDPE system has the larger value than the LDPE/PS system for both isothermal and nonisothermal conditions. The maximum temperature and the die exit temperature increase as the wire velocity increases. And the temperature rise due to viscous dissipation of molten polymer is higher when the higher viscous component forms the inner layer.
Epoxy 반응사출성형의 환상공동내 충전과 경화공정에 대한 수치모사 연구
정호갑,박헌진,이기준 한국화학공학회 1987 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.25 No.3
고분자물질의 RIM 공정중에서 epoxy를 동심환상금형내에 주입하는 충전공정과 경화공정에 대한 수치모사를 통해 각 조작조건들이 공정에 미치는 영향을 조사하였다. 충전공정의 해석을 위해 1차원 흐름을 보이는 main flow 영역과 2차원 흐름을 보이는 front 영역으로 나누어 수치모사를 진행하였고, Upwind differencing 법에 의한 유한차분화로 수치해를 구함으로써 조작조건들의 변화가 금형내의 온도 및 전환율에 미치는 효과를 비교 검토하였다. 주입반응물질의 온도증가는 반응속도를 증가시켜 금형내에서 상당한 온도상승을 초래하므로 중합된 epoxy가 열분해 되어버리는 경우가 발생하게 되어 온도증가에 한계가 있다. 금형벽의 온도증가도 주입반응물질의 온도를 증가시켰을 때와 비슷한 효과를 보여 주는데 금형벽의 온도는 물질의 주입온도와 함께 공정에 지배적인 영향을 미친다. 충전시간의 변화에 따른 금형입구에서의 압력변화를 살핌으로써 충전에 필요한 최대주입압력과 충전시간과의 관계식을 얻었다. Annular cavity filling and curing in an epoxy RIM process is simulated numerically for the various operating conditions. For the analysis of the fitling step, the flow field is divided into two subdomains: the main flow region where the materials have one dimensional flow, and the front region where the materials have two dimensional flow. The effect of the operating conditions on the temperature and conversion rate inside the mold is analyzed numerically by the upwind differencing scheme. When the temperature of the material to be injected becomes higher, the reaction rate increases rapidly and brings about the corresponding temperature increase in the mold. The excessive high temperature may cause the polymerized epoxy to be thermally degraded. Thus the temperature increase of the inlet material has to be limited. The temperature increase at the mold wall shows the similar effect. The temperatures at the mold wall and of the inlet material are the important factors of the process. A relation between the fill time and the maximum inlet pressure is also deduced.