[논문]인몰드 코팅을 위한 이액형 폴리우레탄의 혼합특성에 관한 해석적 연구

[국내논문] 인몰드 코팅을 위한 이액형 폴리우레탄의 혼합특성에 관한 해석적 연구
A Study on Mixing Characteristics of Two-Component Polyurethane for In-Mold Coating 원문보기

김동미 (한국교통대학교 대학원) , 이호상 (한국교통대학교 항공기계설계학과)

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

폴리우레탄을 적용한 인몰드 코팅을 구현하기 위해서는 주제와 경화제를 일정 비율로 균일하게 혼합하여 금형에 공급하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 인몰드 코팅에 적용하기 위한 폴리우레탄 믹싱헤드를 설계하고, 러너 형상 및 길이, 코팅제 유량 및 점도 등이 이액형 폴리우레탄의 혼합 특성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다.
1 과 같이 직선형 믹싱헤드를 사용할 경우 주제와 경화제가 균일하게 혼합되지 않은 상태에서 토출된다. 따라서 금형안에서 균일한 혼합을 위해 애프터믹서(after mixer) 역할을 할 수 있는 러너 형상 설계에 관해 연구하였다.
폴리올과 이소시아네이트를 합친 유량을 10g/sec 로 유지시키면서 혼합특성을 향상시키기 위하여, 점도가 낮은 소재 적용을 검토하였다. 소재는 Votteler 사에서 제조한 저점도 Purifl ow(polyol:PU993RK1V, isocyanate:PU955HE0V)이며, 폴리올과 이소시아네이트의 점도는 80℃ 사용조건에서 각각 170cps, 75cps 이고, 폴리올과 이소시아네이트의 혼합비는 100:130 을 적용하였다.

15g/ml 이며, 폴리올과 이소시 아네이트의 혼합비는 100:180 을 적용하였다. 유동해석을 위하여 ANSYS CFX¹를 사용하였으며, 믹싱헤드와 조립되는 러너 입구에서 폴리올과 이소시아네이트는 혼합되지 않은 상태로 주입되는 것으로 가정하여 경계조건을 적용하였다. 또한 폴리올과 이소시아네이트의 유량을 각각 7g/sec, 13g/sec 으로 설정하였다.

믹싱헤드에 유압탱크와 폴리올 및 이소시아네이트 호스를 연결한 상태에서 유압탱크의 펌프를 작동하면 유압 작동유에 의해 크리닝 피스톤이 후진하고, 믹싱챔버 피스톤이 전진하면서 각각의 분사노즐이 열리게 되어 폴리올과 이소시아네이트가 고압으로 분사되도록 Fig.1과 같이 믹싱헤드를 설계하였다. 고압 분사된 폴리올과 이소시아네이트는 챔버안에서 강한 충돌을 하며 충돌에너지에 의하여 와류를 형성하고, 토출관을 통과하면서 층류유동이 되어 금형에 주입된다.
유동해석을 위하여 ANSYS CFX¹를 사용하였으며, 믹싱헤드와 조립되는 러너 입구에서 폴리올과 이소시아네이트는 혼합되지 않은 상태로 주입되는 것으로 가정하여 경계조건을 적용하였다. 또한 폴리올과 이소시아네이트의 유량을 각각 7g/sec, 13g/sec 으로 설정하였다.
러너길이를 16.5mm 로 고정시킨 상태에서 폴리올과 이소시아네이트의 유량 변화에 따른 혼합특성을 고찰하였다. Fig.
이액형 폴리우레탄 소재를 적용한 인몰드 코팅을 구현하기 위하여 믹싱헤드를 설계하였으며, 금형 러너형상 및 길이, 코팅제 유량 및 점도 등이 폴이올과 이소시아네이트의 혼합 특성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다.

독일의 Votteler 사에서 제조한 소재 Puriflow (polyol:33900-1, isocyanate:38900-0)를 사용하였으며, 폴리올과 이소시아네이트의 점도는 80℃ 사용조건에서 각각 176cps, 320cps 이고, 밀도는 각각 1.12g/ml, 1.15g/ml 이며, 폴리올과 이소시 아네이트의 혼합비는 100:180 을 적용하였다. 유동해석을 위하여 ANSYS CFX¹를 사용하였으며, 믹싱헤드와 조립되는 러너 입구에서 폴리올과 이소시아네이트는 혼합되지 않은 상태로 주입되는 것으로 가정하여 경계조건을 적용하였다.
폴리올과 이소시아네이트를 합친 유량을 10g/sec 로 유지시키면서 혼합특성을 향상시키기 위하여, 점도가 낮은 소재 적용을 검토하였다. 소재는 Votteler 사에서 제조한 저점도 Purifl ow(polyol:PU993RK1V, isocyanate:PU955HE0V)이며, 폴리올과 이소시아네이트의 점도는 80℃ 사용조건에서 각각 170cps, 75cps 이고, 폴리올과 이소시아네이트의 혼합비는 100:130 을 적용하였다. Fig.

러너 단면형상이 Fig. 2 와 같이 원형인 경우와 반원형인 경우에 대하여 해석하였으며, 그 결과 원형단면에 비하여 반원형에서 혼합이 더욱 잘 이루어지고 있음을 알 수 있었다.
유량이 증가할수록 혼합이 더욱 균일하게 이루어지고 있음을 알 수 있다. 폴리올 및 이소시아네이트의 유량이 각각 3.5g/sec, 6.5 g/sec인 경우 주입압력은 55bar 로 2 액형 폴리우레탄 주입장치의 최대압력인 100bar 범위를 만족하였으나, 혼합의 균일도를 높이는 것이 필요한 것으로 판단되었다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증