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제안 방법
- 용융 압착된 시료의 광투과도를 포토다이오드가 장착된 Nikon Optiphot2- pol 광학 현미경으로 조사하였다 시료를 X-Y stage 상에서 등간격으로 미세하게 이동시켜 200단위 셀로부터 투과광량을 측정하였다 (Figure 3). 각각의 단위 셀로부터 얻어진 데이터를 일정 간격으로 나눈 계급으로 계열화하여 투과광량에 대한 도수분포곡선을 구하였다 본 연구에서는 도수분포곡선을 이용하여 혼련 요소들의 형태와위치 및 기타 공정인자들의 변화에 따른 충전제의 분산성을 상대적으로 평가하였다. 투과광의 강도는 시료 두께에 따라서 달라진다.
- 압출. 건식 블렌딩한 폴리스티렌과 탄산칼슘을 체적조절 투입기를 이용하여 일괄 투입 방식으로 교합형 동 방향 이축압출기(Model TEK25, SM Platek, Korea)로 용융혼련하였다 혼련시, 배럴온도는 공급영역에서 160 ℃, 압축 영역에서 190 ℃, 이송 영역에서 210 P이었으며, 다이온도는 205 ℃이었으며, 이 축입출기와 feeder의 스크루 속도는 각각 100rpm과 10 rpm이었다. 사용한 이 축압출기의 스크루 내경, 스크루 외경, 중심축거리 및 L/D 비는 각각 16.
- 또한, 이 축압출기의 스크루 조합 및 압출 조건 변화에 따른 컴파운드의 분산 수준을 상호 비교함으로써 대상 시스템의 효율적 혼련을 위한 공정인자를 도출하였다.
- 본 연구에서는 니딩 영역과 위치 및 니딩블록의 서로 다른 배열을 통하여 A에서 J까지 10가지 스크루 조합을 만들고 이에 대한 혼련 수준을 도수분포곡선으로 평가하였다 각각의 스크루 조합에 대한 특징은 다음과 깉다 스크루 조합 A는 니딩블록 없이 단순 이송 스크루의 피치 변화만을 고려한 조힙으로 혼련 수준이 가장 닞다. B, C, D, E는 flight 두께가 서로 다른 니딩block들을 압축 영역이 시작되는 위치 및 끝 부위에 배치시킨 스크루 조합이다.
- 본 연구에서는 탄산칼슘이 충전된 폴리스티렌 시편의 광 투과도를포토다이오드가 장착된 굉학현미경으로 측정하고 이를 통계적으로 처리함으로써 이축압출기로부터 제조한 컴피운드의 분산상태를 조사하였다. 또한, 이 축압출기의 스크루 조합 및 압출 조건 변화에 따른 컴파운드의 분산 수준을 상호 비교함으로써 대상 시스템의 효율적 혼련을 위한 공정인자를 도출하였다.
- 건식 블렌딩한 폴리스티렌과 탄산칼슘을 체적조절 투입기를 이용하여 일괄 투입 방식으로 교합형 동 방향 이축압출기(Model TEK25, SM Platek, Korea)로 용융혼련하였다 혼련시, 배럴온도는 공급영역에서 160 ℃, 압축 영역에서 190 ℃, 이송 영역에서 210 P이었으며, 다이온도는 205 ℃이었으며, 이 축입출기와 feeder의 스크루 속도는 각각 100rpm과 10 rpm이었다. 사용한 이 축압출기의 스크루 내경, 스크루 외경, 중심축거리 및 L/D 비는 각각 16.6 mm, 25 i-nm, 21.1 mm, 40이었으며, 원형 다이의 직경은 2 mm이었다 압출기 내의 혼련 상태는 압출 과정 중에 기기를 비상정지시키고 배럴로부터 스크루를 뽑아 분리시킨 다음에 각 위치별로 시료를 채취하여 조사하였다.
- 스크루 구성. 스크루는 호퍼를 통해 배럴 내부로 공급된 재료를 단순히 운송하는 공급 영역, 공급 영역을 통해 운송된 재료를 용융 압축하여 혼련 과정을 거치는 압축 영역, 압력과 온도를 일정하게 유지하여 다이로 재료를 운송해주는 이송 영역으로 나누어진다 본 연구에서는 압축 영역에서 니딩 영역과 위치 및 니딩블록의 서로 다른 배열을 통하여 A에서 J까지의 10가지 스크루 조합을 만들었다. 사용한 스크루 엘리멘트의 종류는 Figure 1에, 스크루의 배열 형태는 Figure 2와 Table 1로 각각 나타내었다.
- 약 200 pirn 두께의 필름 형태로 절단된 압출물을 두 개의 슬라이드 글라스 사이에 넣고 280℃에서 용융 압착시켰다. 용융 압착된 시료의 광투과도를 포토다이오드가 장착된 Nikon Optiphot2- pol 광학 현미경으로 조사하였다 시료를 X-Y stage 상에서 등간격으로 미세하게 이동시켜 200단위 셀로부터 투과광량을 측정하였다 (Figure 3). 각각의 단위 셀로부터 얻어진 데이터를 일정 간격으로 나눈 계급으로 계열화하여 투과광량에 대한 도수분포곡선을 구하였다 본 연구에서는 도수분포곡선을 이용하여 혼련 요소들의 형태와위치 및 기타 공정인자들의 변화에 따른 충전제의 분산성을 상대적으로 평가하였다.
- 재료 공급 속도가 혼련에 주는 영향을 검토하기 위해서 feeder의스크루 속도를 5, 10, 15, 20, 25 rpm으로 변화시켰다. 각각의 feeder 스크루 속도에 해당하는 재료의 정량적인 투입량은 겉보기 체적으로 30, 75, 124, 165, 210 cnF/min이었고, 중량으로는 1.
- 사용한 스크루 엘리멘트의 종류는 Figure 1에, 스크루의 배열 형태는 Figure 2와 Table 1로 각각 나타내었다. 조합A는 혼련 엘 리 멘트가 없이 나사산각이 16º, 18°, 25º이고 길이가 각각 16, 24, 36 mm 인 conveying 엘리멘트들로만 가지고 구성한 'conveying screw configiratiorT이다 B에서 J까지는 모두 다섯 장의 디스크로 구성되어 있으며, 그 길이가 12 min 및 24 mm이고 디스크 간에 stagger 각이 45°, 90°, -45º인 디섯 종류의 forward, neutral, backward 니딩 블록들을 사용하여 니딩 영역과 위치를 달리한 스크루 조합이다
- 탄산칼슘이 충전된 폴리스티렌을 대상으로 이 축압출기의 스크루 조합 및 공정조건이 충전제의 분산상태에 미치는 영향을 포토다이오드가 장착된 광학현미경으로 조사하였다. 광학현미경상의 단위 셀로부터측정된 투과광량에 대한 도수분포곡선을 구함으로써 혼련 요소들의형태와 위치 및 기타공정 인자들의 변화에 따른 충전제의 상대적인분산도 수준을 손쉽게 평가할 수 있었다 다양한 스크루 조합에 대한혼련 효과를 비교한 결과, 분산과 분배 기능이 니딩 디스크의 폭에 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다 재료 공급 속도나 스크루 속도와 같은 공정인자들은 충전도 전단속도 채류시간 등에 복합적으로영향을 주어 혼련 수준의 차이를 초래하였다.
대상 데이터
- 어느 정도의 분산이 이루어져야 하는가는 대상이 되는 물리적 성질이나 작용기구에 따라서 차이가 있다. 예를 들어, 광학적 성질은 파장 크기에 대응할 수준의 분산이, 기계적 성질은 응력의 집중과 전달에 필요한 크기 수준의 분산이, 산화방지제와 같은 첨가제는 분자의 확산거리에 상당하는 수준의 분산이 요구된다 본 연구의 경우에는 광학현미경상에서 파악될 수준의 관찰 크기를 해석 대상으로 하였다. Figure 4는 스크루 조합J를 사용하여 압출할 때 첫 번째 니딩 영역 직전과 첫 번째와 두 번째 니딩 영역 사이 및 두번째 니딩 영역 직후 위치에서 채취한 시료의 광학현미경 사진이다.
- 재료 . 용융지수가 9.0 g/10 min인 금호석유화학의 폴리스티렌 (GP-125) 과표면처리를 하지 않은 우진케미컬의 탄산칼슘(SW- 100, 평균 입자 크기 1.06 pm) 을 사용하였다. 폴리스티렌과 탄산칼슘은 80 ℃ 오븐에서 24시간 건조한 후, 건식 블렌딩하였다.
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