아연 착화합물의 입자형성 및 마찰대전량에 미치는 금속염 및 다가알코올 첨가의 영향

인세진(Se-Jin In) 한국청정기술학회 2013 청정기술 Vol.19 No.3

본 연구에서는 프린터 토너의 대전량 제어제로 사용되는 아연 착화합물 제조시 금속염과 다가알코올을 첨가함에 따라 변화되는 입자 형태, 평균 입도 및 마찰대전량에 대해 고찰하였다. 아연 착화합물을 제조하기 위해 염화아연과 3,5-di-tert-butyl salicylic acid를 사용하였다. 다가알코올을 첨가함에 따른 입자 형태 변화를 확인하기 위해 아연 착화합물 제조시 폴리에틸렌글리콜(PEG-300), 글리세린 및 에틸렌글리콜을 첨가하였고, 금속염인 염화알루미늄을 첨가함으로써 변화되는 입자크기를 확인하였다. 또한 금속염과 다가알코올을 동시에 첨가하여 입도 변화를 확인한 결과, 각각 단독으로 첨가 했을 때보다 아연착화합물의 평균 입도가 더 많이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 알루미늄 착화합물의 함유량이 30 wt%이고 염화아연에 대한 PEG-300의 몰비를 3으로 하였을 때 아연 착화합물의 평균 입도가 2.33 μm로 순수한 아연 착화합물의 평균 입도인 5.28 μm의 44.1%로 가장 많이 감소한 것을 알 수 있었다. The experiments have been performed to obtain zinc complex compound with smaller particle sizes, which is used as a charge control agent in manufacturing toner. Metallic salts and polyhydric alcohols have been studied to investigate their effects on the formation and the triboelectric charge of zinc complex-compound particle with different sizes. Reactants such as zinc chloride and 3,5-di-tert.-butyl salicylic acid have been used to form the complex compound. Polyethylene glycol (PEG-300), glycerin and ethylene glycol have been added into the zinc chloride solution beforehand to lower the reaction rate in the formation of zinc complex-compound. Aluminium(III) chloride has been mixed in the zinc chloride solution beforehand to restrain the particle size from growing. When PEG-300 and aluminium(III) chloride are used to lower the reaction rate and to restrain the particle size from growing, the average particle size of zinc complex compound decreases from 5.28 μm to 2.33 μm, which was 44.1% of 5.28 μm.

연구 논문 : 아연 착화합물 입자형성에 미치는 금속염 및 다가알코올 첨가의 영향

인세진 ( Se Jin In ) 한국공업화학회 2012 공업화학 Vol.23 No.1

본 연구에서는 프린터 토너의 대전량 제어제로 사용되는 아연 착화합물 제조시 금속염과 다가알코올을 첨가함에 따라 변화되는 입자 형태와 평균 입도에 대해 고찰하였다. 아연 착화합물을 제조하기 위해 염화아연과 3,5-di-tert-butyl salicylic acid를 사용하였다. 다가알코올을 첨가함에 따른 입자형태 변화를 확인하기 위해 아연 착화합물 제조시 polyethylene glycol (PEG-300), glycerin 및 ethylene glycol을 첨가하였고, 금속염인 지르코늄 옥시클로라이드를 첨가함으로써 변화되는 입자크기를 확인하였다. 또한 금속염과 다가알코올을 동시에 첨가하여 입도변화를 확인한 결과, 각각 단독으로 첨가했을 때보다 아연 착화합물의 평균 입도가 더 많이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 지르코늄 착화합물의 함유량이 30 wt%이고 염화아연에 대한 PEG-300의 몰비를 3으로 하였을 때 아연 착화합물의 평균 입도가 1.84 μm로 순수한 아연 착화합물의 평균 입도(5.28 μm)의 34.9%로 가장 많이 감소한 것을 알 수 있었다. The experiments have been performed to obtain zinc complex compound with smaller particle size, which is used as a charge control agent in manufacturing toner. Metallic salts and polyhydric alcohols have been studied to investigate their effects on the formation of different sizes of zinc complex-compound particle. Reactants such as zinc chloride and 3,5-di-tert-butyl salicylic acid have been used to form the complex compound. Polyethylene glycol (PEG-300), glycerin and ethylene glycol have been added into the zinc chloride solution beforehand to lower the reaction rate in the formation of zinc complex-compound. Zirconium (IV) oxychloride octahydrate has been mixed in the zinc chloride solution beforehand to restrain crystals from growing. When PEG-300 and zirconium (IV) oxychloride octahydrate are used to lower the reaction rate and to restrain the particle size from growing, the average particle size of zinc complex compound decreases from 5.28 to 1.84 μm, which is 34.9% of 5.28 μm.

2-Butanol, 2,2,4-Trimethylpentane, Methylcyclohexane 그리고 Toluene 이성분 혼합계에 대한 101.3 kPa에서의 인화점 측정

황인찬,인세진,Hwang, In Chan,In, Se Jin 한국청정기술학회 2020 청정기술 Vol.26 No.3

가연성 물질을 사용하는 화학공정 산업에서 저장 안전성을 높이고 화재 및 폭발 예방 조치를 설계하려면 신뢰할 수 있는 인화점에 대한 정보가 필요하다. 본 연구는 석유화학 공정에서 중요한 용매와 가솔린의 옥탄가 향상제로 사용되는 방향족, 나프텐 및 파라핀계 탄화수소 화합물과 알킬알코올에 대한 이성분 혼합물의 인화점 데이터를 얻는 것이다. 그래서 이성분 혼합물인 {2-butanol + 2,2,4-trimethylpentane}, {2-butanol + methylcyclohexane} 그리고 {2-butanol + toluene} 계에 대한 최소인화점을 Stanhope-Seta 밀폐식 인화점 측정기를 이용하여 측정하였다. 각 이성분계 혼합물에 대한 인화점을 예측하기 위해 이상성인 라울의 법칙(Raoult's law)과 비이상성인 Wilson, NRTL 그리고 UNIQUAC 매개변수를 이용하였고 실험 결과와 비교해 보았다. 이상성을 나타내는 라울의 법칙(Raoult's law)보다 비이상 용액 혼합물의 활동도 계수 모델에서 2.36 K 이하의 좋은 결과를 나타내었다. 본 연구의 결과는 가연성 혼합물을 함유한 석유화학 용매의 안전한 저장 및 공정 설계에 적용할 수 있다. For the design of the prevention and mitigation measures in process industries involving flammable substances, reliable safety data are required. An important property used to estimate the risk of fire and explosion for a flammable liquid is the flash point. Flammability is an important factor to consider when developing safe methods for storing and handling solids and liquids. In this study, the flash point data were measured for the binary systems {2-butanol + 2,2,4-trimethylpentane}, {2-butanol + methylcyclohexane} and {2-butanol + toluene} at 101.3 kPa. Experiments were performed according to the standard test method (ASTM D 3278) using a Stanhope-Seta closed cup flash point tester. A minimum flash point behavior was observed in the binary systems as in the many cases for the hydrocarbon and alcohol mixture that were observed. The measured flash points were compared with the predicted values calculated via the following activity coefficient (GE) models: Wilson, Non-Random Two-Liquid (NRTL), and UNIversal QUAsiChemical (UNIQUAC) models. The predicted data were only adequate for the data determined by the closed-cup test method and may not be appropriate for the data obtained from the open-cup test method because of its deviation from the vapor liquid equilibrium. The predicted results of this work can be used to design safe petrochemical processes, such as the identification of safe storage conditions for non-ideal solutions containing flammable components.

Ethanol, 1-propanol, 2-propanol 그리고 2,2,4-trimethylpentane 이성분 혼합계에 대한 인화점 측정

황인찬,인세진,Hwang, In Chan,In, Se Jin 한국청정기술학회 2019 청정기술 Vol.25 No.2

산업현장에서 액체의 화재 및 폭발 위험을 결정하는데 사용되는 가장 중요한 변수 중 하나인 인화점은 가연 물질에 대한 화재 위험성을 나타내는 지표이며 위험물의 안전성 평가를 위한 중요한 정보로 활용된다. 본 연구의 목적은 석유 화학 공정에서 아주 중요한 용매로 사용되는 알킬 알코올과 함께 파라핀계 탄화수소의 대표적인 화합물인 2,2,4-trimethylpentane을 포함하는 이성분 혼합물인 {ethanol + 2,2,4-trimethylpentane}, {1-propanol + 2,2,4-trimethylpentane} 그리고 {2-propanol + 2,2,4-trimethylpentane} 계에 대한 인화점을 Stanhope-Seta 밀폐식 인화점 측정기를 이용하여 측정하였다. 각 이성분계 혼합물에 대한 인화점을 예측하기 위해 Raoult's의 법칙, Wilson, NRTL 그리고 UNIQUAC 파라미터를 이용하였고 실험 결과와 비교해 보았다. 비교 결과 Raoult's의 법칙을 제외하고 모든 실험값과 예측값과 실험값은 최대 편차가 1.28 K이내의 결과로 유사함을 보였다. 또한 측정된 모든 계에서 최소인화점은 발견되지 않았다. Flammable substances, such as organic solvents, are commonly used in laboratories and industrial processes. The flash point of flammable liquid mixtures is a very important parameter for characterizing the ignition and explosion hazards, and the flash points of mixtures of $C_2{\sim}C_3$ alcohols and 2,2,4-trimethylpentane were measured in the present study. The 2,2,4-trimethylpentane is an important component of gasoline and is frequently used in the petroleum industry as a solvent. Lower flash point data were measured for the binary systems {ethanol + 2,2,4-trimethylpentane}, {1-propanol + 2,2,4-trimethylpentane}, and {2-propanol + 2,2,4-trimethylpentane}. The flash point measurements were carried out according to the standard test method (ASTM D3278) using a Stanhope-Seta closed cup flash point tester. The measured flash points were compared with the predicted values calculated using Raoult's law and also following $G^E$ models: Wilson, Non-Random Two Liquid (NRTL) and UNIversal QUAsiChemical (UNIQUAC). These models were able to predict the experimental flash points for different compositions of {$C_2{\sim}C_3$ alcohols + 2,2,4-trimethylpentane} mixtures with minimal deviations. The average absolute deviation between the predicted and measured lower flash point was less than 1.28 K. A minimum flash point behaviour was observed in all of the systems as in the many observed cases for the hydrocarbon and alcohol mixtures.

불소화 및 초음파 수세가 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름의 표면 특성에 미치는 영향

김도영(Do Young Kim),인세진(Se Jin In),이영석(Young Seak Lee) 한국고분자학회 2013 폴리머 Vol.37 No.3

본 연구에서는 고분자 소재 중 한나인 폴리(에텔렌 테레프탈이레이트)(poly(ethylene terephthalate), PET)필름의표면을 천수성으로 개질하기 위하여 기상 불소화 및 초음파 수세를 실시하였다. 표면 처리된 PET 필름의 표면 특성은 접촉각, 표면 자유에어지, 주사전자 현미경(FE-SEM), 원자간력 현미경(AFM), X선 광전자분석법(XPS)을 통하여 분석하였다. 직접 불소화 및 초음파 수세 처리된 PET 필름의 물 접촉각은 10.8。으로 미처리된 PET 에 비하여 85% 감소하였고, 총 표면 자유에너지는 42.24 mNm-1으로 미처리된 PET 에 비하여 650% 증가하였다. 또한 RMS(root mean square) 거칠기는 1.965 nm 로 미처리된 PET 필름에 비하여 348% 증가하였으며, 천수성 관능기인 C-Oh 결합의 농도는 약 3배 가까이 증가하였다. 이는 직접 불소화 및 초음파 수세 처리된 PET 필름 표면에 형성된 천수성 관능기와 공동화 현상에 의한 화학적 식각 반응에서 기인한 것으로 생각된다. 이 결과로부터, 기상 불소화 및 초음파 수세 처리법은 PET 필름 표면을 친수성으로 쉽게 개질할 수 있는 효과적인 방법으로 기대된다. In this study, poly (ethylene terephthalate) (PET) was treated with fluorination and ultrasonic washing treatment for hydrophilic modification of PET film. We measured the change of surface modified PET film surface characteristics using contact angle, surface free energy, FE-SEM, AMF and XP5. After direct fluorination and ultrasonic washing treat-ment, the water contact angle was measured to be 10.81。, 85% reduction compared to the untreated PET film. Total sur-face free energy has been measured to be 42.25mNm-1, 650% increase compared to the untreated PET film. Also RMS roughness has been mcasured to be 1.965nm, 348%increase compared to the untreated PET film. Hydrophilic functional group C-OH bond concentration has increased approximately 3 tomes. These results are attributed to the hydrophilic func-tional group and cavitation due to chemical etching. From this result, it was suggested that the fluorination-ultrasonic washing treatment method could be useful to make PET film surface hydrophilic.

라이오셀의 열 안정 및 내산화 특성 향상을 위한 Na₃PO₄ 내염화 처리

김형기,김은애,이영석,인세진,Kim, Hyeong Gi,Kim, Eun Ae,Lee, Young-Seak,In, Se Jin 한국화재소방학회 2015 한국화재소방학회논문지 Vol.29 No.2

라이오셀 섬유의 열 안정성과 내산화성을 향상시키기 위하여 $Na_3PO_4$ 수용액으로 내염화 처리를 실시하였다. 다양한 공정조건으로 라이오셀 섬유를 내염화 처리한 후 열 안정성과 내산화성을 측정 및 분석하고 그에 따른 메커니즘을 고찰하였다. 내염화 처리된 라이오셀 섬유의 적분 열분해 온도(integral procedural decomposition temperature, IPDT)와 활성화 에너지(activation energy, $E_a$)값은 각각 약 30, 160%로 향상된 것을 알 수 있었다. 이는 $Na_3PO_4$가 연소 시 에스테르화 반응, 탈수소화 반응 및 C-C 결합의 분해반응으로 char 형성을 촉진하여 섬유 표면에 보호층을 형성하여, 고분자 수지 내부로 산소와 열 공급을 물리적으로 차단하여 열 안정성과 내산화성이 향상된 것으로 판단된다. 이러한 결과를 바탕으로, $Na_3PO_4$ 수용액을 이용하여 열 안정성과 내산화성이 향상된 라이오셀을 제조하였고, 내염화 처리공정의 최적화된 인자 및 메커니즘을 고찰하였다. The improved thermal stability and anti-oxidation properties of lyocell fiber were studied based on flame retardant treatment by using $Na_3PO_4$ solution. The optimized conditions of flame retardant treatment were studied on various concentrations of $Na_3PO_4$ and the mechanism was proposed through experimental results of thermal stability and anti-oxidation. The integral procedural decomposition temperature (IPDT), limiting oxygen index (LOI) and activation energy ($E_a$) increased 30, 160% respectively via flame retardant treatment. It is noted that thermal stability and anti-oxidation improved based on char and carbon layer formation by dehydrogenation and dissociation of C-C bond resulting the hindrance of oxygen and heat energy into polymer resin. The optimized conditions for efficient flame retardant property of lyocell fiber were provided using $Na_3PO_4$ solution and the mechanism was also studied based on experimental results such as initial decomposition temperature (IDT), IPDT, LOI and $E_a$.

탄소/탄소 복합재의 연소 및 열적 특성

오인석(In Seok Oh),인세진(Se Jin In),최돈묵(Don Mook Choi),이영석(Young Seak Lee),김정일(Jung Il Kim),주혁종(Hyeok Jong Joo) 대한공업교육학회 2000 대한공업교육학회지 Vol.25 No.1

The 4D preforms were made of both weaving and rod network types. Densified 4D CFRC was fabricated with coal tar pitch matrix through the process of pressure impregnation and carbonization(PIC). Each preform type was compared with combustion and thermal properties of 4D CFRC and investigated. In case the high heat treatment was up to 2300℃, the oxidation resistance of 4D CFRC was much increased. As a result of combustion test, the ablation resistance of 4D CFRC rose with the growing of density and heat treatment temperature(HTT). Therefore, to obtain better ablation resistance under the worse conditions such as high temperature, high HTT and densification are essential parameters.

연구발표논문초록 ( 화학공정 (Ⅱ) ) : Heavy Tou 의 건조기 설계에 관한 연구

이보성,유승곤,성하진,인세진 ( Bo Sung Rhee,Seung Kon Ryu,Ha Jin Seong,Se Jin In ) 한국화학공학회 1984 추계총회초록집 Vol.- No.-

NaCl/H₃PO₄ 내염화 처리가 라이오셀 섬유의 열 안정 및 내산화 특성에 미치는 영향

김은애,배병철,이철위,전영표,이영석,인세진,임지선,Kim, Eun Ae,Bai, Byong Chol,Jeon, Young-Pyo,Lee, Chul Wee,Lee, Young-Seak,In, Se Jin,Im, Ji Sun 한국공업화학회 2014 공업화학 Vol.25 No.4

The improved thermal stability and anti-oxidation properties of Lyocell fiber were studied based on flame retardant treatment by using NaCl/$H_3PO_4$ solution. The optimized conditions of flame retardant treatment were studied on various maxing ratio of NaCl and $H_3PO_4$ and the mechanism was proposed through experimental results of thermal stability anti-oxidation. The IPDT (integral procedural decomposition temperature), LOI (limited oxygen index) and $E_a$ (activation energy) increased 23, 30 and 24% respectively via flame retardant treatment. It is noted that thermal stability and anti-oxidation improved based on char and carbon layer formation by dehydrogenation and dissociation of C-C bond resulting the hindrance of oxygen and heat energy into polymer resin. The optimized conditions for efficient flame retardant property of Lyocell fiber were provided using NaCl/$H_3PO_4$ solution and the mechanism was also studied based on experimental results such as IDT (initial decomposition temperature), IPDT, LOI and $E_a$. 본 연구에서는 NaCl/$H_3PO_4$ 혼합수용액을 사용하여 라이오셀 섬유의 내염화 처리를 수행하고 이에 따른 열 안정성과 내산화성의 향상 효과를 고찰하였다. 라이오셀 섬유를 다양한 공정조건으로 내염화 처리한 후 열 안정성과 내산화성을 측정 및 분석하고 그에 따른 메커니즘을 제시하였다. 실험결과, 내염화 처리된 라이오셀 섬유의 적분 열분해 온도(integral procedural decomposition temperature, IPDT)와 한계산소지수(limited oxygen index, LOI)는 약 23, 30% 증가하였으며, 활성화 에너지(activation energy, $E_a$) 값은 약 24% 향상된 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 $H_3PO_4$와 NaCl가 연소시 에스테르화 반응, 탈수소화 반응 및 C-C결합의 분해반응으로 char 형성을 촉진하고 섬유 표면에 형성된 탄소 층을 형성함으로써, 고분자 수지 내부로 산소와 열 공급을 물리적으로 차단하여 열 안정성과 내산화성이 향상된 것으로 판단된다. 이러한 결과를 바탕으로, NaCl/$H_3PO_4$ 혼합수용액을 이용한 내염화 처리 공정의 최적화된 인자 및 메커니즘을 제시하였고 열 안정성과 내산화성이 향상된 라이오셀을 성공적으로 제조하였다.

그래핀나노플레이트렛 및 재활용 페놀폼으로 제조된 목재기반 복합보드의 난연 및 열적 특성

한정인 ( Jeong-in Han ),김민지 ( Min-ji Kim ),송은지 ( Eun Ji Song ),김경훈 ( Kyung Hoon Kim ),인세진 ( Se-jin In ),이영석 ( Young-seak Lee ) 한국공업화학회 2019 공업화학 Vol.30 No.3

그래핀나노플레이트렛(GnP)이 목재기반 복합보드의 열적 및 난연 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 5, 10, 및 20 wt% 등 여러 가지 GnP 함량으로 GnP/재활용 페놀폼(re-PF)/목재 복합보드를 제조하였다. 제조된 복합보드의 열적특성 및 난연성은 열중량분석(TGA) 및 한계산소지수(LOI) 시험을 통하여 각각 분석되었다. 복합보드의 열안정성은 GnP 첨가량에 따라 비례하게 증가하였고, 이 복합보드의 탄화수율(char yield)은 순수 목재보드 대비 최대 22%까지 증가하였다. 복합보드의 LOI 값은 순수 목재보드보다 약 4.8~7.8% 높았다. 또한, 재활용 페놀폼 및 GnP 첨가로 인하여 복합보드의 난연성이 크게 향상되었음을 확인하였다. 이는 열안정성이 높은 재활용 페놀폼과 GnP가 복합보드의 열분해 개시 온도를 지연시키고, 탄화층(char layer)을 보다 조밀하고 두껍게 형성하였기 때문에, 복합보드의 연소 지연효과를 이끌었다. 특히 탄소기반 재료로서 GnP는 탄화층의 형성을 용이하게 하고, 탄화수율을 현저히 증가시켜 재활용 페놀폼에 비하여 난연성에 높은 효과를 나타내었다. Graphene nanoplatelet (GnP)/reused phenolic foam (re-PF)/wood composite boards were fabricated with different GnP content as 5, 10 and 20 w/w% to investigate the effect of GnP on thermal- and flame retardant properties of wood-based composite boards. The thermal- and flame retardant properties of fabricated composite boards were investigated by thermogravimetric analysis (TGA) and limiting oxygen index (LOI), respectively. The thermal stability of the composite boards increased proportionally with respect to the amount of GnP, and the char yield of these boards increased up to 22% compared to that of the pure wood board. The LOI values of composite boards were about 4.8~7.8% higher than those of using pure wood boards. It was also confirmed that the flame retardant properties of composite boards were remarkably improved by the addition of re-PF and GnP. These results were because of the fact that the re-PF and GnP with a high thermal stability delayed the initial thermal degradation temperature of composite boards and made their char layers denser and thicker which led the overall combustion delay effect of the composite board. Especially, GnP as a carbon-based material, facilitated the char layer formation and increased remarkedly the char yield, which showed higher effect on flame retardant properties than those of the re-PF.