$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

고분자압출 다이스의 유동해석
An Analysis of the Polymer Melt Flow in Extruder Dies 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.12 no.2, 2013년, pp.19 - 25  

최만성 (한국기술교육대학교 메카트로닉스공학부) ,  김광선 (한국기술교육대학교 메카트로닉스공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Extrusion is one of the most important operations in the polymer-processing industry. Balancing the distribution of flow through a die to achieve a uniform velocity distribution is the primary objective and one of the most difficult tasks of extrusion die design. If the manifold in a coat-hanger die...

주제어

#Polymer extrusion   #Coat-hanger dies   #Flow analysis  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 고품질의 압출은 압출기 출구에서의 체적유동을 잘 제어해야 하는데 이것은 다이 내에서의 온도분포 및 속도분포와 관계된다. 본 연구에서는 코트행어 다이스 입구에서의 압력변화가 다이스 내부와 출구에서의 용융수지의 속도분포, 온도분포 및 균일 유동에 미치는 영향을 수치해석을 통하여 알아보고, 고분자 압출기 다이스 설계의 기초자료로 활용하고자 하였다.

가설 설정

  • 질량평형방정식은 연속방정식이라고도 하며, 질량 보존법칙에 따른 공식이다. 검사체적 내의 질량 누적속도는 검사체적에 들어가는 질량의 유량에서 검사체적을 빠져나가는 값을 뺀 것이다. 직교좌표 계에서 순수 유체에 대한 질량평형방정식은 다음과 같다.
  • 따라서 고분자 압출공정에서 압출기 다이스 설계를 할 때 고분자 용융수지의 유동해석은 매우 중요하다[8-10]. 고품질의 압출은 압출기 출구에서의 체적유동을 잘 제어해야 하는데 이것은 다이 내에서의 온도분포 및 속도분포와 관계된다. 본 연구에서는 코트행어 다이스 입구에서의 압력변화가 다이스 내부와 출구에서의 용융수지의 속도분포, 온도분포 및 균일 유동에 미치는 영향을 수치해석을 통하여 알아보고, 고분자 압출기 다이스 설계의 기초자료로 활용하고자 하였다.
  • 그리고 다이스와 고분자 용융체 사이는 단열 경계조건이 적용되었으며, 해석은 고분자압출기 시스템 중 다이스에 국한하였다. 또한 다이스 내의 유체는 정상상태, 비압축성, 비뉴턴유체로 가정하였다.
  • 유동해석을 위한 가정은 다음과 같다. 유동은 층류이고, 점도는 온도와 변형 속도의 함수로서 점성 소산에 의한 열 발생이 고려되었다. 그리고 다이스와 고분자 용융체 사이는 단열 경계조건이 적용되었으며, 해석은 고분자압출기 시스템 중 다이스에 국한하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
코트행어 다이스의 주요 설계 변수는 무엇인가? 다이스는 내부의 유로형상에 따라 T-다이스, 피쉬 테일(fish tail)다이스, 옷걸이와 같이 곡면으로 되어있는 코트행어 다이스(coat hanger dies) 등이 있다[1]. 다이스의 설계 시 중요한 요소중 하나는 출구에서 균일한 흐름을 확보하는 것이 매우 중요한데 코트행어 다이스의 경우에는 매니폴드 반경과 랜드길이가 주요설계 변수로 작용하며, 이와 같은 변수들을 최적화 함으로서 다이스 출구에서의 균일한 흐름을 확보할 수 있다[2]. 따라서 압출다이스를 설계할 때는 많은 시행착오를 거쳐야 하고, 설계 변수와 변수 간의 상호작용을 이해해야 한다.
다이스 전반에 균일한 압력강하를 얻기 위하여 어떤 과정을 거쳐야 하는가? 좋은 다이스 설계는 다이스 전반에 걸쳐 균일한 압력강하를 얻는 것이다. 이를 위해 적절한 고분자수지의 물성자료와 공정조건을 선정하여 유동해석을 해야 한다. 압력강하에 관계되는 변수는 용융수지의 유량, 유동저항, 고분자점성 등이 있다.
다이스를 내부 유로 형상에 따라 분류하시오. 고분자 압출필름의 제품을 생산할 때 평판 다이 스가 주로 사용된다. 다이스는 내부의 유로형상에 따라 T-다이스, 피쉬 테일(fish tail)다이스, 옷걸이와 같이 곡면으로 되어있는 코트행어 다이스(coat hanger dies) 등이 있다[1]. 다이스의 설계 시 중요한 요소중 하나는 출구에서 균일한 흐름을 확보하는 것이 매우 중요한데 코트행어 다이스의 경우에는 매니폴드 반경과 랜드길이가 주요설계 변수로 작용하며, 이와 같은 변수들을 최적화 함으로서 다이스 출구에서의 균일한 흐름을 확보할 수 있다[2].
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (11)

  1. C. Rauwendaal, "Polymer Extrusion", 4th Edition, Hanser Publishers, 2001 

  2. Y. Wang, "The flow distribution of molten polymers in Slit Dies and Coat Hanger Die through Three-Dimensional Finite Element Analysis," In Polymer Engineering and Science, pp. 204-212, 1991 

  3. S. Puissant, Y. Demay, B. Vergnes," Two-Dimen -sional Multilayer Co-extrusion Flow in a Flat Coat -hanger Die. Part I" , Modeling, Polym. Eng. Sci., Vol. 34, pp. 201-208., 1994. 

    상세보기 crossref

  4. D.E. Smith, D.A. Tortorelliav, C.L. Tucker, "Optimal Design for Polymer Extrusion. Part I: Sensitivity Analysis for Nonlinear Steady-State Systems", Computer. Methods Appl. Mech. Eng. , pp. 283-302., 1998. 

  5. D.E. Smith, "An Optimization-Based Approach to Compute Sheeting Die Designs for Multiple Operating Conditions", SPE ANTEC Technical Papers , pp. 315-319. , 2003. 

  6. P. Hurez, P.A. Tanguy, D. Blouin, "A New Design Procedure for Profile Die", Polym. Eng. Sci. Vol. 36 , pp 626-635, 1996. 

    상세보기 crossref

  7. J.Z Liang, "Pressure Effect of Viscosity for Polymer Fluids in Die Flow", Polymer Vol. 42 pp. 3709-3712, 2001 

    상세보기 crossref

  8. M. S. Choi, K. S. Kim," An Analysis of a Thermo-Plastic Melt Flow in the Metering Zone of a Polymer Extruder", J, of the Semiconductor & Disp. Tech., Vol. 11. No. 4, 2012. 

  9. C. Chen, P. Jen, F. S. Lai, "Optimization of the Coat Hanger Manifold via Computer Simulation and Orthogonal Array Method," In Polymer Engineering and Science, , pp. 188-196, 1997 

  10. Y. W. Yu, T. J. Liu, "A Simple Numerical Approach for the Optimal Design of an Extrusion Die," In: Journal of Polymer Research, ,pp. 1-7, 1998. 

  11. CD-Adapco, STAR-CCM User Guide ver. 6.04., 2011 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로