Mechanical Properties of Material, MP

소개

HDPE, LDPE, GPPS의 기계적 물성치의 차이를 인장 실험과 충격 실험을 통하여 알아보고
그 이유를 열역학점 관점, 동역학점 관점 및 분자구조에서 연구하여 본다.
또한 핫프레스와 사출기로 제작된 시편의 물성 차이와 그 이유에 대하여 알아보며
냉각조건을 달리한 시편의 물성차이에 대하여 알아본다.

목차

1. Data·Result

1) 인장 실험
(1) Data&물리적 성질
(2) 결과분석
용어 정의
PS와 PE의 실험 결과 차이 분석
LDPE와 HDPE의 실험 결과 차이 분석

2) 충격 실험
(1) 측정값
(2) Impact resistance&Impact strength
(3) 결과 분석
LDPE와 HDPE의 실험 결과 차이 분석
PS와 PE의 실험 결과 차이 분석

3) HDPE 이용한 Hot-Press와 사출기 시편의 물성
(1) Data
(2) 결과 분석

4) 냉각조건에 따른 물성 변화
(1) Data
(2) 결과 분석

2. Discussion
인장실험
충격실험
사출기/핫프레스
냉각속도에 따른 물성 변화
오차원인에 대한 고찰

3. Reference

본문내용

(2) 결과 분석
용어 정의
영의 탄성률(Young`s modulus) : 응력과 변형이 선형적 관계를 가진 영역에서의 변형의 비이다.
Stiffness : 매뉴얼에 적혀있는 강성의 의미이다. 응력이 가해질 때의 변형률을 의미
Tensile Strength : 항복점을 나타내는 재료의 경우에는 항복 강도를, 항복현상을 나타내지 않는 재료의 경우에는 파단 강도를 그 재료의 인장강도라 한다.
Load at maximum : 시편이 견디는 최종 상태에서의 가해지는 힘을 의미한다.
PS와 PE의 실험 결과 차이 분석
PS와 PE의 분석을 위해 전형적인 실험 결과를 보이는 HDPE의 2번 실험과 GPPS의 3번 실험을 비교해 보았다.


전체적으로 많은 대비가 일어난다. 영의 탄성률을 보면 GPPS가 HDPE에 비하여 3배 이상 큰 것을 알 수 있다. 그 이유는 Stiffness를 보면 이해할 수 있다. Stiffness는 물체가 외력에 저항하는 정도이다. GPPS가 HDPE보다 Stiffness가 크므로 같은 힘을 받았을 때 변형이 적게 일어나는 것을 알 수 있다. 따라서 영의 탄성률은 변형이 일어날 때 응력이 얼마나 가해지는 가를 나타냄을 의미하므로 PS의 탄성률이 PE의 탄성률보다 크다. 그와 관련하여 파괴점에서의 신도(Extension at break)를 보면 HDPE가 GPPS보다 월등히 크다. 그건 HDPE가 GPPS에 비하여 많이 늘어난다는 것을 보여준다. 이 말들을 종합하여보면 PS는 PE에 비하여 딱딱한 재질이지만 변형에 취약하다는 것을 알 수 있다. 그 이유는 분자 구조의 차이 때문이다. PS는 벤젠고리를 치환기로 가지고 있어서 PE에 비하여 딱딱하지만 구조 변형이 일어날 경우 새로운 결정을 이루지 못한다.


<그림 4. GPPS(Polystyrene의 구조>

LDPE와 HDPE의 실험 결과 차이 분석
마찬가지의 방법으로 전형적인 실험 결과를 보이는 LDPE의 1번 실험과 HDPE의 2번 실험을 비교해 보았다.

참고자료

· □ 김병규 외 3인, 『고분자공학원론』, 시그마프레스, 1997, p.66, pp.175~214
· □ 김우식 외 , 『최신 고분자 화학』, 시그마프레스, 1998
· □ 한국고분자학회, 『고분자실험』, 자유아카데미, 1993, pp.190~197
· □ Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Polystyrene
· □ The Plastic Web, http://search.ides.com/search.aspx?query=Polystyrene+(GPPS)