초록 ▼

중합을 위한 반응기의 하나로써 최근 단축 압출기가 주목을 받고 있으며, 이 압출기에서 반응압출성형이 이루어 진다. 반응압출성형이란 압출기에 단량체, 촉매 및 첨가제를 투입하여 중합이 이루어 짐과 동시에 성형시키는 것을 말한다.
종래에는 중합 반응기에서 회분식으로 얻어진 고화된 중합물을 칩이나 실모양으로 만들어서 이것을 압출기에 넣고 다시 용융시킨 후 압출기에 넣고 다시 용융시킨 후 압출 성형하였다. 그러나 압출기를 반응기로 사용할 경우에는 위와 같은 고화재용융 과정을 제거시킬 수 있기 때문에 에너지가 절약될 뿐 아니라 더

중합을 위한 반응기의 하나로써 최근 단축 압출기가 주목을 받고 있으며, 이 압출기에서 반응압출성형이 이루어 진다. 반응압출성형이란 압출기에 단량체, 촉매 및 첨가제를 투입하여 중합이 이루어 짐과 동시에 성형시키는 것을 말한다.
종래에는 중합 반응기에서 회분식으로 얻어진 고화된 중합물을 칩이나 실모양으로 만들어서 이것을 압출기에 넣고 다시 용융시킨 후 압출기에 넣고 다시 용융시킨 후 압출 성형하였다. 그러나 압출기를 반응기로 사용할 경우에는 위와 같은 고화재용융 과정을 제거시킬 수 있기 때문에 에너지가 절약될 뿐 아니라 더 우수한 물성의 제품을 얻을 수 있다. 또한 종래 회분식 반응기에서는 다루기 힘든 그 정도의 반응 혼합물 및 그 중합물을 효율적으로 혼합, 전달시킴으로써 균일한 제품울 연속적으로 얻을 수 있을뿐 아니라 배럴과 축간의 열교환을 통한 온도 조절이 용이하므로 국부적인 폭주 반응을 방지할 수 있다.
이와 같은 반응 압출기의 장점에 근거하여 본 연구에서는 압출기의 반응기로서의 특성을 수학적 모델을 세워 살펴보고자 한다. 즉 단축압출기에서 폴리올과 디이소시아 네이트를 연속적으로 축중합 시켜 열가소성 폴리우레탄을 제조 할 때 압출기내에서 일어나는 유체흐름에 관한 제반 현상을 컴퓨터 모사 및 실험을 통하여 해석하고자 한다. 한편 컴퓨터 모사 결과와 실험 결과를 비교하여 본 연구에 사용된 모델의 유용성을 검토하고자 한다.

Abstract ▼

With the increasing scale of application of continuous flow reactors for polymerization, the single screw extruder has been receiving considerable attention in recent years as the polymerization reactor. In reactive extrusion, polymerization and shaping process occurs simultaneously.
In the con

With the increasing scale of application of continuous flow reactors for polymerization, the single screw extruder has been receiving considerable attention in recent years as the polymerization reactor. In reactive extrusion, polymerization and shaping process occurs simultaneously.
In the conventional extrusion, the polymeric material is cut into the form of strands or chips after being solidified, and then melted and exturded. However, reactive extrusion can eliminate several solidification-remelting stages, thus providing considerable amount of energy saving and products with superior properties. Quite often, in batch reactors problems arise in handling the polymers when the viscosity is high. However, the pumping efficiency of a well designed screw extruder can be maintained as the viscosity goes up. Further advantage of the extruder reactor is that it allows for a good temperaturecontrol by the heat exchange through the barrel and screw surfaces so that the local autoacceleration can be avoided.
In this study, an engineering analysis was made on the flow field in the single screw extruder channel through numerical simulations and experiments for the reactive extrusion process of polyol and diisocyanate to form a thermoplastic polyurethane.

목차 Contents

• 1. 서 론...8
• 2. 이 론...12
• 2.1 가정...12
• 2.2 운동량 수지식...20
• 2.3 에너지 수지식...22
• 2.4 물질 수지식...24
• 3. 컴퓨터 모사 방법...26
• 3.1 운동량 수지식의 점분...26
• 3.2 체류시간의 개념을 사용한 에너지 및 물질 수지식의 전개...28
• 3.3 유체의 이동경로에 따른 평균값의 개념을 사용한 에너지 및 물질 수지식의 전개...31
• 3.3.1 경우 1...36
• 3.3.2 경우 2...42
• 3.3.3 경우 3...46
• 3.4 모사 계통도...49
• 3.4.1 체류시간의 개념에 의한 해...49
• 3.4.2 이동경로에 따른 평균값의 개념에 의한 해...50
• 4. 기초 실험...55
• 4.1 시료...55
• 4.2 반응속도식...56
• 4.3 점도 모델...61
• 4.3.1 분자량 의존성...63
• 4.3.2 온도 의존성...64
• 4.3.3 진단율 의존성...66
• 5. 컴퓨터 모사...70
• 5.1 기초 조건...70
• 5.2 기초 조건에서의 모사 결과 및 검토...70
• 5.2.1 체류시간의 개념에 의한 결과...70
• 5.2.2 평균값의 개념에 의한 결과...84
• 5.2.3 전단율의 영향...87
• 5.3 균일한 전환율 분포를 위한 최적 조건...91
• 5.3.1 촉매농도와 유량의 효과...94
• 5.3.2 스쿠류 속도의 효과...94
• 5.3.3 스쿠류 온도의 효과...98
• 5.3.4 배럴 온도의 효과...98
• 5.3.5 찬넬 (Channel)깊이의 효과...102
• 6. 실 험...106
• 6.1 실험 장치...106
• 6.2 실험 방법...106
• 6.3 실험 결과 및 검토...108
• 7. 결론...116
• 참고문헌...118