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생명화학고분자공학과입니다. 레포트 진짜 뼈를 갈아서 적었어요

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Styrene을 이용한 개시제 양에 따른 Solution Polymerization의 비교

Styrene을 이용한 개시제 양에 따른 Solution Polymerization을 비교목차1.실험목적2.실험도구 및 시약3.실험 이론4.실험방법5.결과6.고찰7.결론8.참고문헌1.실험목적Styrene을 Tolue..

리포트| 2021.09.18| 10페이지| 1,500원| 조회(224)

점도측정, 조대, 조선대, 생화공

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고분자 가공실험-PLA를 이용한 3D프리팅

1.실험목적PLA를 이용하여 3D프린팅이 만들어지는 과정을 관찰하고 이외에도 3D프린팅에 대하여 알아본다.2.실험 재료3D프린터, PLA, 큐라3.메커니즘 및 이론?3D프린팅 기술3D프린팅 기술은 3D 도면을 활용해 3차원 물체를 만드는 기술을 가리킨다. 워드 문서를 프린터로 인쇄해 글자를 찍어 내는 것과 유사하다. 즉 3D프린팅 기술의 세계에서는 3D 도면이 워드 문서고, 3D프린터가 문서 인쇄용 프린터 역할을 한다. 출력되는 결과물이 종이 위의 2차원 글자나 그림이 아니라 3차원 물체라는 점이 다르다.글자를 인쇄하는 2차원 프린터 중에는 잉크를 사용하는 것도 있고, 레이저를 활용하는 것도 있다. 3D프린터도 마찬가지다. 분말을 원료로 이용하는 방식, 녹였다가 굳힐 수 있도록 고안된 플라스틱 수지를 원료로 쓰는 방식 등 다양한 기술이 있다.3D프린터가 대중의 영역에 들어온 것은 그리 오래되지 않았다. 과거에는 일부 산업의 대형 장비로 그 역할을 하다가 이제 막 대중과 접점을 찾는 쪽으로 발전하는 중이다. 이 같은 이유로 3D프린터 시장에서는 주도적인 역할을 하는 단 하나의 기술을 꼽기 어렵다. 역사적으로 다양한 갈래에서 뻗어 나온 많은 기술이 분야와 필요에 따라 각기 다른 역할을 하고 있다.처음에는 모형이였지만 음식, 교육시장으로 확대되고 있다. 개인 개발자는 가정에서 실제 활용할수 있는 악세사리 시장에서의 기회를 엿보고 있고, 우주항공 분야에서는 우주 식량과 우주건축 기술에 3D프린터를 적용하는 방법을 연구중이다.요즘은 음식도 3D프린터로 뽑아서 먹을수 있다고 한다.푸드프린터라는 이름으로 쿠키반죽을 원료로 활용해 쿠키를 구워주거나 액체 상태인 초콜릿을 인쇄해 3D모델링 형태로 초콜릿을 만들어주는 제품이다.?Polyjet,FDM폴리젯 방식의 3D프린터도 광경화 소재를 사용한다는 점에서 광경화 적층 방식과 유사하다. 종이에 글자를 인쇄하는 기존 잉크젯 프린터가 노즐을 통해 액체 상태의 잉크를 분사하는 것처럼, 폴리젯 3D프린터는 노즐에서 플라스틱 수지를 분사한는 산업이나 빠른 속도로 모형을 찍어 내야 하는 업계에서 폴리젯 방식의 3D프린터를 선호한다. 하지만 소재의 종류가 매우 한정적이라는 점은 폴리젯 방식의 한계로 꼽힌다?Laminated Object Manufacturing(LOM)아래 그림 1에 대한 작동 방법① 시트는 가열 된 롤러가있는 기판에 부착됩니다.② 레이저는 프로토타입의 원하는 치수를 추적합니다.③ 레이저 크로스는 폐기물 제거를 용이하게하기 위해 비부품 영역을 부화합니다.④ 완성된 레이어가 있는 플랫폼은 길을 벗어나게 됩니다.⑤ 신선한 재료 시트가 제위치에 압연됩니다.⑥ 플랫폼은 다음 레이어를 수신하기 위해 새 위치로 축소됩니다.그림 1 LOM의 작동⑦ 전체 모델 또는 프로토타입이 준비될 때까지 프로세스가 반복됩니다.LOM은 쉽게 구할수 있는 원료로인하여 비용절감이 가능하고 종이 모델은 나무와 같은 특징을 가지고 있어서 그에 따라 작업이 가능하고 완성본도 그렇다. 치수 정확도는 SLA,SLS보다 약간 적지만 밀링 단계가 필요하지 않다는 장점이 있다. 화학반응이 필요하지 않아서 상대적으로 큰 부품을 만드는데에 주로 사용된다.?Addtive manufacturing(적층가공-AM)3차원 물체를 만들어 내기 위해 원료를 여러 층으로 쌓거나 결합시키는, 3D 프린팅이 작동하는 방식으로 즉, 모든 3D프린터는 컴퓨터의 지시에 따라 원료를 층층이 겹쳐 쌓아서 3차원의 물체를 만들어 낸다. 고체의 열가소성 플라스틱, 금속 분말, 모래 등의 재료를 이용하며, 제품화 단계에서 금형을 제작하는 등 중간 과정이 전혀 필요 없고, 즉각적인 수정 작업이 가능해 제품의 개발 주기 및 비용의 효율성을 높인다는 장점이 있다.?Sereolithography Apparatus(SLA)광화학 공정을 사용하여 층별로 모텔, 프로토 타입, 패턴 및 생산부품을 만드는데 사용되는 3D 프린팅 기술의 한 형태로, 빛이 화학 모노머와 올리고머를 함께 교차 연결하여 액상형의 폴리머를 형성한다. 즉, 가장 일반적인 형태로 자외선 레이저를 광중합체있다.완성된 부품은 표면에서 젖은 수지를 청소하기 위해 용매로 세척해서 사용하여야 한다. 가장큰 장점은 속도이다. 기능성 부품은 하루내에 제조할수 있으며 단일 부품을 생산하는데 걸리는 시간은 디자인의 복잡성과 크기에 따라 다르고 인쇄시간은 한시간에서 하루이상 지속될수 있다. 또한 가공시에 불편하지 않을정도로 강하며 사출 성형 또는 다양한 금속 주조 공정을 위한 마스터 패턴을 만드는데에 사용된다. 단점으로는 가격이 비싸다는 것이다. 또한 레이어가 전체적으로 만들어지며 광중합체가 끈적거리고 지저분하며 처리되어야한다는것이고 새로 만든 부품을 세척하고, 더 경화하고 또한 건조시켜야 사용이 가능하다는 것이 가장 큰 단점이다.?Selective laser sintering (SLS)레이저를 동력원으로 사용하여 분말재료를 소결시키는 첨가제 제조(AM)기술로, 3D모델에 의해 정의된 공간의 지점에서 레이저를 자동으로 조준하여 물질을 결합하여 고체 구조를 생성한다. 그것은 선택적 레이저 용융과 유사하다. 하지만 개념은 비슷하지만 기술적인 세부사항은 매우 다르다. SLS는 고성능 레이저의 사용을 필요로하기 때문에 종종 너무 비싸고 가정에서 사용하기에는 너무 위험하다. SLS 인쇄의 비용과 잠재적 위험은 FDM과 같은 다른 적층 제조 기술 시장만큼은 크지 않다. 적층 제조 층 기술인 SLS는 플라스틱, 금속, 세라믹또는 유리 분말의 작은 입자를 원하는 3차원 형상을 가지는 질량에 융합하기 위해 고전력 레이저를 사용하는 것을 포함한다. 레이저는 분말 침대 표면의 부품에서 생성된 단면을 스캔하여 분말 재료를 선택적으로 융합합니다. 각 단면을 스캔한 후, 분말 침대는 1층 두께로 낮게 되고, 새로운 층의 재료가 위에 적용되고, 부품이 완성될 때까지 공정이 반복된다. SLS기계는 일반적으로 펄스 레이저를 사용한다. 분말 바닥의 벌크 분말 재료를 용융점보다 약간 낮게 예열하여 레이저가 선택한 영역의 온도를 용융점까지 쉽게 올릴수 있도록 한다.?PLA옥수수의 전분에서 추출한 원료로 만든 친면이 매끄럽지 못하다는 단점이 있다. PLA는 생분해 플라스틱으로 아직은 상용화 되기까지는 퇴비화가 필수적이라는 단점이 있고 국내에는 퇴비시설이 없어 현재는 일반쓰레기로 분류되고 있다.또한 PLA가 완전히 분해되지 않을시에는 미세플라스틱을 양산한다는 부작용이 생기기 때문이다.따라서 아직은 개발단계에 있지만 앞으로는 정말 플라스틱 없는 사회가 만들어질지도 모른다.4.실험가설ABS수지를 사용하면 PLA수지를 사용하였을때보다 단단한 제품을 얻을수 있다.5.실험방법①3D 프린터기를 꺼내, LCD인터페이스가 앞으로 향하도록 배치한다.②프로파일 우측 큐브블럭의 볼트를 느슨하게 푼다음, 전면 사단의 프로파일을 앞으로 돌려서, LCD인터페이스가 45도 정도 올라오게 세운뒤 볼트를 고정시킨다.③보빈걸이를 보빈 지지대에 돌려서 끼운후, PLA필라멘트를 건뒤 필라멘트 끝부분을 펴서 필라멘트 튜브를 통과시켜 익스투르드에 끼운다.?필라멘트를 끼울때는, 필라멘트가 톱니바퀴를 지나 핫앤드ㄲㆍ지 다도록 꾹 눌러주어야 하고 ④노즐온도가 높아진 상태에서는 노즐 끝부분으로 녹은 필라멘트가 흘러내리기도 한다.⑤베드판의 보호필름을 제거한휘 전원을 연결한다.⑥큐라를 열고 출력파일을 업로드 한뒤 베드 수평을 조정한다.⑦큐라의 설정 값을 입력후, proterface UI상에서 Print를 클릭하거나 Gcode를 저장한 LCD인터페이스에서 출력을 실행시킨다.6.결과가설에서 말했던 ABS수지를 사용하면 PLA수지를 사용하였을 때 보다 단단한 제품을 얻을수 있는건 맞다. 하지만 PLA는 분해가 잘되서 환경적인 오염이 적은 반면에 ABS수지는 플라스틱 수지로서 재활용은 4%밖에 안되고 나머지는 분해하는데에 오래걸려 환경적으로는 더 안좋다. 따라서 현재는 PLABS라는 수지를 개발하였는데 이는 PLA수지의 가장 큰 단점인 강도가 약하고 쉽게 부러진다는 특징을 보완하여 개발된 것으로 강도는 매우 강하지만 이러한 강도를 높임으로써 단점도 생겼다 필라멘트의 흠집에 의해서 제품 표면에 점같은 결점이 생기는 것이다. 또환경에 대한 관심이 늘어나고 있는 현재에 수요가 많은 화장품의 용기가 재활용이 불가능하며 이를 법으로도 규정하지 않는 상황이 이해할수 없을 따름이다. PLA수지는 가장 큰 단점이 잘 부러지고 열에도 취약하다는 것이였는데 점점 관련 사업들이 성장하면서 고기능성 내열 PLA소재의 화장품 용기도 개발되고 있다 물론 아직 상용화하기에는 시간이 걸릴것이라고는 생각된다. 관련 사업에 관심이 많아지고 투자가 늘어난다면 5년안에 화장품 용기들의 90%정도가 바뀔수 있을것이라고 생각한다. 또한 이 용기가 처음 개발된 것이 아니라 PLA용기를 생수용기로 사용하였던 회사에서 개발한것이여서 더욱 믿을수 있다. 또한 전체적으로 기계를 바꾸지 않아도 되므로 비용적 경제적으로 부담이 적고 이로 인하여 상용화에 조금더 시기를 앞당길수 있을 것이다. 이 기사를 보면서 많은 생각이 들었다.아무 화장품 매장을 들어가도 대부분 플라스틱 용기에 들어있는 것을 확인할수 있는데 용기는 엄청 크지만 다들 양은 얼마 안들었다. 과대포장인 것이다. 이를 보면서 화장품 용기의 크기를 줄이기만해도 플라스틱의 사용이 줄어들 수 있겠다라는 생각이 들었고 이미 사용중인 플라스틱들을 버리지 않고 이를 활용할수 있는 많은곳들이 생겼으면 좋겠다. 현재는 서울에서만 리필매장을 운영하고 있는데 이를 전국적으로 확대하여 점점 더 일상생활에서 플라스틱을 줄이는 것이 중요하다고 생각이 든다. 현재 제로웨이스트라는 활동도 있는데 관련 유튜브를 보면 참 많은 생각이 든다. 코로나로 인하여 배달음식이 증가하였는데 배달음식을 다회용기에 배달할수 없으니 일회용기에 배달한다 이는 재활용이 불가능한것들이 많으며 그로인하여 쓰레기가 굉장히 많이 생겨난다. 따라서 제로웨이스트의 삶을 살고있는 사람들을 보면 카페에 갈 때 텀블러를 챙겨가는 것은 물론이며 스테인리스 빨대, 실리콘 빨대등을 이용한다. 샴푸나 바디워시 같은것들도 플라스틱 통에 들어있어 이를 대채할수 있는 샴푸바 같은 것을 사용하며 배달음식도 직접 포장용기를 들고가서 포장하여 먹는다. 각했다.

공학/기술| 2022.05.27| 5페이지| 1,500원| 조회(159)

고분자가공, 조대, PLA, 가공실험, 3D프린팅, 고분자가공실험

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고분자가공실험 다양한 점도 측정

다양한 점도 측정 방법과목명고분자가공실험1담당교수학과학번이름실험날짜2021.03.10보고서작성날짜2021.03.16서론실험목적_점도는 제품을 개발할시에 품질을 결정하는데 중요한 요소가 되고 또한 특성연구 및 품질관리에 중요하다.조제시에 첨가되는 물질의 종류에 따라 점도차이가 나게 되며 각 생성물 간의 균일성 검사에서도 점도가 중요한 요소가 되기 때문이다. 따라서 점도는 상품의 품질관리,특성연구에 필요한 중요한 정보가 되고 액체의 요동성,침하성,코팅력을 예측할수 있게 하는 요인이 된다. 따라서 다양한 점도측정방법을 알아야 각각에 맞는 점도 측정 실험을 할수 있고 점도 측정 결과를 이용하여 각각의 물질의 특성을 잘 살려 활용할수 있다.배경_점도란 유체의 흐름 저항을 나타내며 유체 내의 내부마찰과 관련이 있는 유체의 중요한 특성으로 가장 일반적인 유형의 흐름 거동은 전단력에 따라 유체 층이 서로 상대적으로 움직이는 전단흐름이다. 이 외력은 유체의 단위 면적에 작용하는 힘으로 정의되는 전단응력의 형태를 띄며, 전단 속도라고 불리는 시료의 두께에 걸친 속도구배를 발생시킨다. 이 과정과 관련된 전단 점도 또는 동적점도는 전단 속도에 대한 전단 응력의 비율로 표시된다.레오미터란 다양한 전단 속도, 전단 응력, 온도 범위에서 다양한 점도를 측정할수 있는기구로 거동을 제대로 파악하는 데에 유용하다. 대부분의 단순 유체는 점도가 적용되는 전단의 양과 무관한 뉴턴성 유체(ex.물, 단순 탄화수소)로 분류된다. 이때 거품, 액적, 입자 또는 고분자의 혼입에 따라 유체의 복잡성이 증가하면 이것은 비 뉴턴성 반응(전단 속도가 증가함에 따라 점도가 감소하는 전단 담화 유체)을 보일 수 있다. 이 경우 점도는 적용되는 전단의 양에 따라 달라진다. 대부분 제품의 경우, 침강 또는 꺼짐을 방지하기 위해 낮은 전단 속도에서 높은 점도가 요구된다. 하지만 적용 및 가공을 쉽게 하게 하기 위해 높은 전단 속도에서는 담화가 요구된다. 따라서 일회의 점도 측정은 그러한 물질의 점도를 기술하기에 불충분세관 점도 측정기재료:모세관, 모세관너트, anti-seize, 스페이서 너트, 토크렌치, 실리콘 천, T 렌치, 황동브러쉬(3)이론폴리프로필렌(PP)란?프로필렌을 중합하여 제조하는 합성 수지로서 내약품성, 기계적 성질, 열적 성질, 인장강도, 충격강도등이 우수해서 필름, 섬유, 자동차부품등 다방면에서 사용되고 있다. 천연가스로부터 풍부하게 얻어지는, 에틸렌과 비슷하고 탄소 원자가 하나 많은 프로필렌을 중합시키면 폴리에틸렌보다 투명하고 굴절에 강한 폴리프로필렌이 만들어진다. 촉매법에 의해 중합하고 입체 규칙성의 것이 만들어지고 있다.PP 제법헵탄과 같은 포화 탄화수소 용매 속에서 트리에틸알루미늄과 염화티탄의 복합 촉매를 사용하여 1~40기압, 20~120℃(특히 50~100℃)에서 프로필렌을 액체상 중합시키고, 촉매를 물로 분해하여 제거한후 용매를 추출하여 중합물을 얻는다.PP의 성질사용하는 촉매에 따라 PP의 결정부분, 비결정 부분의 조성비는 다르고 고압중합에 사용하는 촉매에 의한 쪽이 저압중합에 사용하는 촉매에 의한것보다도 일반적으로 입체 특이성 중합체 함량이 높은 것이 얻어지게 된다. 폴리프로필렌은 공기가 없을 때 방사선 작용에 의해 화학결합을 일으킨다. 용융방사에 의해 얻어지는 폴리프로필렌 섬유의 구조는 열처리 및 연신조건에 따라 변하지만 보통은 3회선 나선구조를 갖는 단사 결정계에 속한다. 비중은 0.91로 가볍고 강도는 건습강도 5~7g/d로 수중에서도 강도가 저하되지 않는다.건습신장도 15~25%,탄성도는 50~65g/d,5% 신장에서의 순간탄성 회복률은 35%가 된다.강한 산, 약한 알칼리에도 저항하며 보통의 용제에는 녹지 않고 테칼린, 테트랄린 등에 고온에서 녹는다. 내햇빛성은 좋지 않고 염색성 또한 낮다. 그래서 원액 착색 또는 개질(성상자체를 바꾸는 것)섬유를 산성.금속 착염 염료등으로 물들인다.Capillary rheometry(모세혈관 측정)은 광범위한 전단 속도와 다양한 온도에서 명백한 점성(흐름에 대한 저항성)을 측정하는데 이는 성형치 부분이 살짝 꺽이는 느낌이 들 때 설정한 값에 체결토크가 도달한 것이다.체결토크를 끝가지 잠기지 않을 경우 실험 시료가 흐르거나 기기가 망가질수 있기 때문에 완전히 잠궈야 한다. 배럴의 히터가 상단과 하단에 치중되어 있으므로 최대한 중앙에 집어넣어 시료가 배렬의 벽에 녹아 붙지않도록 하며 시료의 고른 온도 분포를 위하여 배럴의 60%까지 시료를 장입한다.(8)참고문헌https://www.intertek.com/polymers/testlopedia/capillary-rheometry-shear-sweep/-intertek(Capillary Rheometry)https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1158714&cid=40942&categoryId=32281-두산백과(폴리프로필렌)https://www.lgchem.com/company/information-center/life-in-lgchem/life-in-lgchem-detail-2663?lang=ko_KR-LG화학(PP Polyproplene을 사용하는곳에 대한 안내)https://scienceon.kisti.re.kr/commons/util/originalView.do?cn=JAKO*************40&oCn=JAKO*************40&dbt=JAKO&journal=NJOU00012742-유변학적 물성을 이용한 폴리프로필렌의 분자량과 분자량 분포를 결정하는 방법_이영실;윤관한, 폴리머=polymer(Korea) v.38 no.6, 2014년,pp.735-743https://www.dbpia.co.kr/pdf/pdfView.do?nodeId=NODE02267601-사출성형에서 폴리프로필렌의 점도와 전단률 해석, 홍청민;유중학;정현석, 한국생산제조시스템학회 2013 추계학술대회 눈문집, 2013년10월, pp.365(2)데이터그림 2 파라미터로 측정한 값들그림 1 실시간 데이터 측정그림 3 배글리 보정그림 4 라비노위치 보정그림 5 power law 모델 전단 흐름 특성과 유변물성 등을 측정할수 있는 장비)(2)실험과정-1. 측정하고자 하는 지오메트리에 맞게 초기등록을 하기 위해 intertia 측정과 온도설정을 한다. zero gap을 설정할떄는 높이를 어느정도 내린뒤 설정한다.마지막으로 mapping까지 진행한다.-2.cone&plate의 경우 truncation gap으로 정해진 해당 높이에서만 측정을 하게 되어있지만(59㎛) 반면,parallel plate는 시료에 따라 측정높이를 임의로 설정할수 있다. couette type 지오메트리는 별도의 측정 높이와 용량이 정해져 있다.(6.65㎖로 정해져 있다.)-3.용액을 로딩한다. (이때 cone&plate,parallel plate의 로딩방법은 동일하다.) 하부 plate에 용액을 로딩하고 기포가 생기는 것을 방지하기 위하여 상부 plate 중앙부에 용액을 묻혀준다. 원하는 측정 높이까지 내려준후 옆으로 새어나온 용액을 정리해준다.휘발성이 강한 용매를 사용할 경우 solvent trap를 이용한다.couette type를 이용할 경우 정해진 용량만큼의 시료를 cup에 주입한다. 그다음 정해진 측정 높이까지 내려준다. 휘발성이 강한 시료는 solvent trap를 이용한다.-4. 전단점도를 측정하는 steady state flow test의 경우, 제어 변수의 범위를 설정한다.그중 shear rate의 범위를 설정한뒤 측정한다. 점탄성 측정법 중에 strain sweep과 frequency sweep test를 확인한다.-5. strain sweep test에서는 frequency 값을 고정시키고 strain의 범위를 설정한다. frequency sweep test는 strain값을 고정시키고 frequency 값을 변화시킨다.-6. stress realxation test는 고정 strain값을 설정하고 관찰시간을 설정한다. 츠정에 앞서 bearing lock을 눌러 shaft를 고정시켜준후 normal force, strain, displacement값도록 조심스럽게 부워준다.)용액이 담긴 통의 홈쪽을 9시 방향을 향하게 위로 집어 넣어준다. 통을 끝까지 넣으면 위쪽에 여유가 남는데 이때 오른쪽으로 틀어주어 내리면 완벽하게 체결이 된다.이상태에서 온도센서를 좌측 하단에 연결해주어 마무리 한다.-5. spindle에 추를 연결한뒤 왼손으로 지그를 잡아 고정시킨다.그뒤 아래지그를 왼쪽으로 돌리며 체결시킨다. 이때 위의 추가 돌아가지 않게 조심스럽게 체결을 해야한다.-6. 추 연결후 next버튼을 눌러 확인을 하고 세팅한 온도가 유지되는지를 확인하고 순서대로 측정할 세팅값을 넣어준다. 추의 레벨을 설정하고(31레벨) 옵션에 들어가서 시간을 설정할수 있다(2분 30초). 용액의 점도에 따라 rpm(분당회전값)값을 다르게 해야하는데 이때 고점도일 경우 rpm값을 높이고 저점도일 경우 rpm값을 낮추어 진행해야한다.-7. 위의 과정을 여러번 반복하여 평균값과 표준편차 값을 구하여 준다.-8. 실험이 끝난후 항원수조기를 끄고 점도 측정기기의 전원을 끈후 spindle을 오른쪽으로 돌려 제거해준뒤 온도센서 제거후 원형통을 들어서 왼쪽으로 돌린다음 제거를 해준다.세철시에 온도센서에 물기가 닿지 않게 세척하여야 한다. 항온수조기의 노즐은 위의 노즐제거먼저 하는데 이때 물이 흐르지 않도록 주의한다.5.용융 고분자 전단 유변 물성 측정기술(1)재료_레오미터 MCR-301(사용기구)(2)실험과정-1. 고분자 시편을 만들 때 LDPE를 사용하여 핫프레스와 지오매트리에 맞는 규격의 몰드를 이용하기위해 제작한다.전단 점도를 측정하기 위한 시편의 형태는 직경 25㎜,두께2㎜의 원판 형태로 제작한다.-2. parallel plate인 PP-25 지오매트리를 이용한다. Rheoplus 소프트웨어를 실행한후 initialize를 누른다.-3. 레오미터 상하부에 지오매트리를 연결한후 제대로 인식이 되었는지 확인한다. 상부의 지오메트리를 시편이 들어갈수 있는 충분한 높이까지 하강시킨후 챔버를 닫는다. 이후 측정하고자 하는 챔저 내부의 온도를 입력다.

공학/기술| 2022.05.27| 13페이지| 2,000원| 조회(201)

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고분자가공실험 압출성형

제 목 :Report과 목 명:고분자가공실험학 과:학 번:이 름:제 출 일:실험날짜:2021년 04월 07일2021년 03월 31일담당교수:1.실험목적압출기의 종류 및 구조에 대해서 알아보고 압출기 내에서의 고분자들의 변화에 대해서 구간별로 고찰하여 본다.2.배경?압출기(extruder)가압성형기의 일종으로 원통의 출구에 장치되는 다이의 형에 ㄸㆍ라서 정해지는 단면형의 막대모양 또는 실 모양 제품을 압출한다. 가루 입자 재료(펠렛)을 공급,압출하는 과정에 있어서 가열 용융해서 성형하는 경우에는 전열 또는 증기에 의한 온도 조절 장치를 부착한다.?왕복식 압출기그림 1 압축기의 원리그림 2 흡입/토출과정원통에 재료를 넣고 플린저로 압출하는 방식으로 이루어져 있고 따라서 피스톤의 왕복운동에 의해서 기체를 압축하는 설비이다. 피스톤이 하사점에 있을때가 압력이 낮은상태(저압)이며 피스톤이 상사점에 있을떄는 압력이 높은(고압)상태 이다. 이때 저압과 고압의 비율을 압축비라고 하며 이는 냉동장치의 성능을 좌우한다. 압축비가 크면 냉동장치의 능력은 향상되지만 그만큼 소요동력이 증가하기 때문에 이를 적절하게 맞추는 것이 중요하다.그림 2를 보면 P1은 흡입압력(흡입밸브를 여는힘),P2는 실린더 내부 압력(흡입밸브를 닫는힘,토출밸브를 여는힘),P3는 토출압력(토출밸브를 닫는힘),Ps1은 흡입밸브 스프링 압력(흡입밸브를 닫는힘),Ps2는 토출밸브 스프링 압력(토출밸브를 닫는힘)으로 구성되어 있다. 밸브들의 개폐는 P2의 압력변화에 의해 조절된다. 결과적으로 피스톤이 하사점으로 이동함에 ㄸㆍ라 P2는 감소하여 흡입밸브가 열리게 되고 피스톤이 상사점으로 이동하며 P2가 증가하여 토출밸브가 열리게 된다.피스톤은 직선(상하)운동을 하며 보통 모터에서 만드는 동력들은 회전운동 형태이기 때문에 회전운동을 상하 운동으로 바꿔주는 장치가 필요하다 이를 크랭크축이라고 한다. 실질적으로 회전운동을 만들어주는 장치는 전동기 이며 전동기의 회전수는 다음의 식으로 구한다.n= {120f} over {p}이때 n은 회전수(rpm),f는 주파수(Hz),P는 극수를 나타낸다.그림 3번과 같이 압축기는 전동기의 위치에 따라 개방형과 밀폐형으로 나뉘어 진다.개방형은 모터와 압축기가 분리되어 있고 밀폐형은 압축기 내에 전동기가 같이 들어있다.플린저에 의한 압출기는 연속적 제품이 되지 않는다는 단점이 있어서 탄소전극,연필심같은 무기제품의 압출에 이용되고 있다.그림 3 압축기의 분류?연속식압출기원통안에서 스크류를 회전해서 압출하는 압출기로 흔히 말하는 스크류 압출기 이다.본체는 그림과 같이 재료를 가열,가소화 하는 가열 장치와 가소화한 재료를 가압후 전진하게 하는 스크류 장치 원하는 모양을 만들 다이가 주요 부분이고 추가로 다이에서 일정속도로 성형품을 끄집어 내는 컨베이어와 성형품의 냉각, 말아 빼내기 또는 절단하는 장치가 필요하다. 가열에는 오일순환 또는 전열이 이용되며 스크류의 재질로서는 공구강보다도 마모에 강하고 화학적으로 안정되야 하며 경질 크롬 도금이 일반적으로 행해지고 있다. 슬리브의 내벽은 표면 경화를 한 것이 많다. 폴리염화비닐 및 염화비닐리덴 혼성 중합체가 접촉하는 가열 부분에 철 및 구리 합금을 사용하면 고온에서 열분해를 촉진하므로, 가열 부분의 재질로서는 마그네슘합금, 니켈 및 니켈합금을 이용한다. 이때 스크류 회전용 동력은 꽤 크다는것일 알아야 하고 소형 압출 성형기에는 과부하용 기동 장치를 가진 교류 전동기가 사용되고 이것에 회전속도를 자유롭게 바꾸는 기어상자가 추가적으로 부착되어 있다. 대형 압출 성형기에는 직류 전동기가 적합하며 컨베이어도 동일 직류 동력으로 작동시켜서 압출 스크류의 회전 변화와 뽑아내기용 컨베니어를 같이 가동시켜야 한다. 재료가 가열 가소화해서 다이모양으로 나올때까지 충분한 압력이 가해지도록 해야 혼합 연화 및 공기제거가 불충분하지 않도록 스크류의 피치를 압출구를 향해 점차 줄이든지 피치는 동일하게 두고 스크류의 홈과 슬리브간의 틈새를 줄이던지 하는 방법을 사용해야 한다. 대표적으로 압출성형시에 쓰는 것들은 Acrylonitrile Butadiene Styrene(줄여서 ABS), Acrylic, Poly carbonate(PC), Poly vinylchloride(PVC), Polyethylene(PE), Nylon, Poly propylene(PP), Polyester, Polystyrene(PS)등이 사용된다.스크류에 의한 압출기는 선모양 또는 관모양의 성형품을 연속적으로 얻는 것이 편해 플라스틱, 합성섬유의 압출방사등에만 사용되고 있다. 압출성형의 가장 큰 장점은 단면적이 항상 일정하든 것이다. 이로인하여 기다랗게 일정한 모양으로 만드는 것이 가능하며 빠른속도로 많은양을 만들 수 있으며 매우 유연하다 제작시에 다른 성형보다 비용이 적게 들어가는데 이는 남은 찌꺼기들을 재사용 할수 있고 24시간 별도의 도움없이 기기혼자서 가동이 가능하다는데에 장점이 있다. 이에 반해 성형품의 모양의 제한이 있고 제품이 팽창하기 때문에 오차가 생길 수밖에 없다는 단점들이 있다.?이축 압출기이축 압출기란 말그대로 스크류의 개수가 2개인 압출기를 말하는데 이는 스크류의 종류,상호위치,회전방향에 따라 여러 가지 종류가 있으며 일반적으로 바렐은 수백기압에 견디는 내압구조를 가지고 있으며 여러개로 분할되어 있어서 각 부분의 온도제어가 가능하다는 특징을 가지고 있다. 이축 압출기 내부의 원료는 바렐로부터 열에너지,스크류로부터 전단 에너지를 받아 가공된다. 다이는 제품의 형상을 결정해주는 것 이외 일정방향의 전단력을 주는 장소이기도 하다. 이축압출기는 스크류가 하나인 압출기보다 처리할수 있는 재료함수율의 범위가 넓다는 장점이 있고 또한 바렐의 온도분포,스크류 구성 다이 형상의 변화에 따라 치밀한 반응의 제어도 가능하며 소비전력도 적다는 장점을 가지고 있다. 하지만 단일스크류 압출기에 비해 비싸며 내구성이 떨어진다는 단점이 있다. 이축 압출기는 실제로 식품제조에도 많이 사용되는데 이때 혼합,압축,살균,단백질변성,전분호화등의 여러 가지 반응이 발생한다. 실제로 애완동물사료,조직화단백질등을 만들때에 이축압출기가 활용된다.?공압출(Co-Extrusion)2대이상의 압출기를 사용하여 각각의 용융수지를 동시에 압출하여 용융상태에서 복수층으로 적층하여 복합필름을 성형하는 방법인데 점도가 높을떄 유용하며 다층으로 작업되는 원리는 층이 섞이지 않기 떄문이다. 이는 가운데가 비어있는 파이프 다층 시트등을 만들 때 방법이 다르다.즉 두 개 이상의 고분자 재료를 함께 압출하여 다층구조 제품을 만들기 위함이며 여러개의 단층을 하나로 합쳐서 다층으로 만드는 것이다. 다층 제품을 만드는 이유는 차단성이 높고(자외선,물 등)기계적 강도를 강화시킬수 있으며(탄성,유연성 강화,충격완화), 실링성(막는거),인쇄성,광학특성,가공성등을 향상시킬수 있기 때문이다. 또한 매우 가볍게 제작이 가능하여 원가또한 인하시킬수 있다는 것이 장점이다.이때 스크류의 모양또한 넣는 필렛에 따라 달라지는데-PE Screw:LDPE를 사용할 때 넣으며 점진적으로 넣는다 이때 스크류 타입은 고르게 분열된 쓰리존형이다.- Nylon Screw:Nylon을 사용하며 빠르게 녹일때 사용한다 스크류 타입은 짧고 압력이 강한 쓰리존형이다.-PVC Screw:PVC를 사용하며 PE Screw 와 Nylon Screw의 중간정도이며 이것은 길고 압력이 강한 쓰리존형을 사용한다.이처럼 3가지 스크류 모두 쓰리존형인 것을 확인할수 있다.실린더의 길이가 길수록 온도상승 없이도 많은 열을 재료에 흐르게 할수 있다.?EVA(Ethylene-vinyl acetate copolymer)에틸렌과 초산 비닐 모노머를 공중합시켜 얻어지는 중합체이다. 초산 비닐의 함유량이 증가함에 따라 밀도가 증가하지만 한편 결정화도는 저하하여 유연성은 늘어난다. 저함량EVA는 보통의 저밀도 폴리에틸렌과 같이 가공되어 내충격성(특히 저온시), 내스트레스 크랙킹성이 우수하여 중포장재, 라미네이트 필름의 접착제 등에 이용된다. 10~20%의 EVA는 샌달이나 구두창 등의 발포성형품이나 농업용필름, 업무용 스트레치 필름 등 연질염화 비닐과 같은 용도에 쓰인다. 고농도의 EVA는 접착제의 원료로 사용된다.?탄산칼슘(CaCO _{3})탄산 칼슘은 칼슘 이온(Ca2+)과 탄산 이온(CO32-)으로 이루어진 이온 화합물이다. 이 화합물은 암석을 이루는 주성분으로 결정형으로 존재하게 되는데, 칼사이트와 아라고나이트가 대부분을 차지한다. 진주와 조개껍질을 이루는 주성분이며, 달걀 껍데기 역시 대부분 탄산 칼슘으로 이루어져 있다. 탄산 칼슘은 비교적 쉽게 구할 수 있고 산업적으로 다양한 분야에 이용되는데, 식물 생장을 위한 미네랄 공급 원료로 사용하며, 위산과다를 억제하는 제산제로도 이용된다.3.가설탄산칼슘은 열에 의해 반응하는 물질이 아니기 때문에 열가소성의 특징을 띄는 것을 알수 있다. 따라서 탄산칼슘을 충진제로 사용할시에 많이 넣을수록 그에 따른 압출량이 많아질 것이다.4.재료 및 장치: EVA ,탄산칼슘(CaCO _{3}),이축 스크류 압출기5.실험방법① EVA와 탄산칼슘을 질량 5 : 5로 준비한다.② EVA와 탄산칼슘을 컴파운딩 해준다.③ 컴파운딩 해준 EVA와 탄산칼슘을 호퍼에 주입시킨다.④ 스크류에 섞이며 녹은 유체가 금형으로 이동한다.⑤ 금형에서 필요한 형태에 맞게 눌러준다.⑥ 모양이 나오면 공기 또는 물로 냉각시켜준다.6.실험결과(1)가공성가) 파우더 컴파운드 겉보기 비중 및 Flow time파우더 컴파운드의 겉보기 비중은 충진제의 사용량이 많을수록 증가하는 것으로 나타났으며, 경질 배합과 달리 표면 코팅 처리나 입자 크기에 따른 겉보기 비중 차이는 크지 않았다. Flow time은 충진제를 사용하지 않은 배합에서는 파우더 컴파운드의 흐름성이 부족하여 측정이 불가능한 수준이였으나, 충진제를 사용한 배합에서는 Flow time이 14.6―25.7초 수준으로 개선된 것을 확인할수 있따.

공학/기술| 2022.05.27| 7페이지| 1,000원| 조회(297)

고분자가공, 조대, 조선대, 압출성형, 고분자가공실험

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고분자가공실험 사출성형

1.실험목적사출성형의 메커니즘을 이해하고 사출기의 사용방법에대하여 알아본다.2.실험재료ABS수지, BOY XXS(사출 성형 기계)3.메커니즘 및 이론?사출성형그림 1 사출성형 모식도호퍼에서 공급된 성형재료를 가열 실린더에서 혼합시켜 가면서 실린더 선단의 스크류로 이송하고 그 과정에서 넣은 재료를 균일한 상태로 만든다. 스크류 앞쪽에 일정량의 재료가 축적되면 스크류가 정지되고 금형을 통해 원하는 제품을 성형하는 방법이다.그림 1을 보면 재료를 성형기 호퍼에 공급한뒤 가열되어 있는 실린더안에서 재료는 스크류를 통하여 이동되고 용융되고 혼합된다. 그뒤 용융물은 고압으로 인하여 금형을 통하여 원하는 모양으로 사출된다. 용융물은 금형에서 이형되기 위하여 온도가 조절되는 금형내에서 냉각된다. 냉각이 끝난 성형품은 금형에서 떨어트리고 위의 과정이 계속 반복된다.현재 사용되고 있는 열가소성 플라스틱의 가공법중 가장 일반적이고 발전된 성형기법으로 알려져 있다. 또한 스크류의 회정공정인 가소화 공정에서 배압을 높혀 수지에 전달열을 발생시켜 주므로 수지의 균일 용융과 가스벤팅을 시키는 방법도 많이 사용되고 있으며 이경우에 실린더의 온도는 낮게 설정하는 것이 더욱 좋은 성형품을 얻을수 있다.?공정기술?가소화: 금형 내에서 수지가 고화되는 시간동안 사출부에서는 다음 사이클의 사출을 준비하기 위해 수지의 용융을 시작하게 되는데 이 단계를 가소화라고 하며 계량단계를 포함한 것을 일컫는다.?사출:노즐과 스프루부싱이 결합되면 사출스크류가 앞으로 전진하면서 금형안으로 용융수지를 공급한다.?보압: 제품의 형상을 원하는대로 유지하고 불량을 방지하기 위하여 충진이 완료된후에 일정시간의 압력을 지속적으로 가해야하는데 이와같은 공정과정을 보압공정이라한다.?냉각: 사출과 보압으로 인하여 제품의 형상이 금형내에 채워진 상태에서 제품의 원하는 형상과 안정적인 치수를 얻기위해 일정시간 금형온도로 유지하는 것을 말한다.?노즐후퇴: 성형된 수지의 냉각과정에서 금형의 냉각에 의해 노즐내의 수지가 고화되는 것을 방지하기 위해 사출부가 뒤로 후퇴하면서 노즐과 스프루 부싱의 접촉을 해제하고 다음 사출을 준비하는 단계를 말하며 노즐의 고화 우려가 없을시에는 위의 과정은 생략된다.?형개와 이형: 수지의 고화가 완료되어 성형이 끝난후 금형이 열렸을 때 고정측의 이젝터 핀이 작동하여 성형품을 금형에서 분리시키는 공정과정을 말한다.?ABS 수지(Acrylonitrile, Butadiene, Styrene resin)ABS수지는 세가지 성분으로 이루어져 있으며 스티렌-아크리로니트릴의 공중합체를 SBR과 NBR과 같은 고무나 부타디엔과 그래프트 중합시켜 제조한다. ABS수지는 내충격성, 내약품성,내후성등이 뛰어나다. 사출성형, 압출성형등의 성형성과 착생등 2차가공성이 매우 좋고 다른 수지와의 상용성이 좋아 염화비닐 및 폴리카보네이트 등과의 블렌딩시켜 사용되기도 한다.아크릴의 비율이 높으면 경도, 인장강도, 탄성률, 내충격성, 내용제성, 내열성이 증가하고 고주파 절연성은 떨어진다.부타디엔의 비율이 높으면 부타디엔은 고무성분이므로 인장강도, 탄성률, 경도가 감소하고 내충격성, 내마모성, 신장이 증가하여 취약한 성질이 되지만 한편으로는 가공제품이 탄성을 갖는다.스티렌의 비율이 높으면 성형성, 전기적 특성, 용융 유동성이 증가하고 단단하지만 연한 성질이 된다.ABS수지는 AS수지 또는 내충격성 폴리스틸렌의 단점을 보강하여 개발되어진 열가소성 수지이다. 저온에 있어서 매우 높은 충격강도를 가지며 열변형 온도가 높다. 플라스틱중에서 가장도금하기 쉬운재료이며 가공 적응성이 매우 좋아서 사출성형 및 다른 성형방법으로도 무리없이 사용가능하다. 하지만 흡수성이 있어서 예비 건조가 필요하고 투명성과 내후성이 부족하여 첨가제를 넣어서 이러한것들을 보안해야한다. 따라서 PC수지와 합성하여 많이 사용된다 PC수지는 투명성과 내충격성이 우수하기 때문이다. ABS수지는 텔레비전, 냉장고와 같은 가전제품 및 잡화등에 많이 이용되고 있으며 수출비율이 높고 전자기기 중심으로 무역이 매우 많이 되고 있어서 앞으로 더욱 고품위화 고기능화 되어 다른소재와의 복합화가 기대되고 있는 수지중에 한가지이다.?공정변수표 1 사출성형의 5가지 공정변수변수종류온도용융수지온도(실린더 온도), 금형온도, 수지건조온도압력사출압력, 보압, 배얍, 형체력시간사출시간(위치제어), 냉각시간, 보압시간, 수지건조시간속도사출속도, 스크류 회전속도(개량속도)위치계량위치, 보압절환위치, 사출절환위치사출성형은 다양한 공정변수의 조합을 조정하여 수지마다 최적의 조건을 설정하여 실행하여야 하는데 이 공정변수의 아주 미세한 조정에도 영향을 받는다. 공정변수 한가지만 변경되어도 다른 2~3개의 공정조건이 영향을 받기 떄문이다. 용융수지의 온도 및 금형온도의 변화, 용융수지의 압력변화, 용유수지의 유동 속도 변화, 냉각속도 또는 냉각시간 변화에 유의 하여야 한다.그림 2 BOY XXS?BOY XXS(Dr.BOY GmbH & Co.KG사의 사출 성형 기계)1974년 미국에서 창립된 BOY Machines는 다양한 사출성형기를 제작해왔으며 아래 실험에서 사용되 BOY XXS는 마이크로 및 소형 제품 생산에 유용하게 사용될수 있으며 옵션 채택 가능한 지름 8mm의 가소화 유닛으로 사출기 안에 소재가 머무는 드웰타임을 최소화할수 있게 설계되어 있다. 드웰타임이 줄어들면서 온도에 민감한 재료들을 사용하기에 더욱 편해졌다.4.실험방법① ABS 수지에 맞는 온도, 압력, 속도, 위치등을 프로그램을 통하여 설정한다.② ABS 수지를 호퍼에 넣는다.③ ABS 수지가 스크류를 통하여 용융된후에 노즐을 통하여 금형에 삽입된다.④ 금형에 삽입된후 냉각시간을 거쳐 성형제품을 만든다.⑤ 만들어진 제품을 금형에서 떼어낸다.⑥ 위의 과정을 반복하여 대량의 성형품을 제작한다.5.결과 및 유의사항위의 기계를 사용하였을 때 여러 가지 문제점이 발생될수 있는데 이중 하나는 제품이 식어진뒤에 금형에서 떨어져야 하는데 이때 제품을 넣은뒤에 설정된 냉각온도 및 시간이 지나야 하는데 제품을 완전히 넣기 전에 먼저 냉각이 시작되어서 노즐과 금형이 완전히 떨어지지 않아서 금형에서 잘 분리되지 않을수도 있기 때문에 주의해야한다.사출기를 사용했기 떄문에 사출기의 원리를 잘 이해하여야 원하는 완성품을 제작할수 있다.수지마다 녹는 온도가 다르기 때문에 이를 기기에 설정해주어야 하고 수지를 혼합시키거나 혹은 다른 수지로 바꿀때에 설정온도를 변화시키지 않을시에는 플래시가 발생하거나 제품이 비이상적으로 유연해진다던가 혹은 제품이 금형에서 완전히 제거되지 않는다던가의 문제가 발생할수 있기 떄문에 이를 주의해야한다,위의 실험에서 사용한 ABS수지는 가공온도가 230 ℃일 때 가장 가공하기 쉽고 사용하기 쉽기 때문에 온도설정시에 너무 높은 온도를 사용하지 않도록 주의해야한다.사출기 내부에는 작동을 원활하게 하기 위한 오일이 들어가는데 이 오일은 내부에 있는 히터에 의하여 가열된뒤에 일정온도에 도달하여야 사출기가 작동을 하고 작동중간에 일정온도 이하로 떨어지면 사출기는 정지하게 된다.온도가 충분히 올라가지 않아서 금형이 박혀있는 것을 방지하기 위해서 처음에 설정시에 냉각시간을 오래 한다던지의 설정을 통하여 더 오래 체류할수 있도록하여 준다.처음 설정시에 수지에 맞도록 압력, 속도, 양을 설정하지 않으면 플래시 현상이나 다른 분량들이 발생할수 있기 때문에 사용하는 수지에 대한 이해가 완벽하게 되어있어야 하며 플래시 현상이 일어났을 때 원재료나 설정의 문제가 아닐시에는 금형자체에 문제가 있을 가능성도 배제할 수는 없다.

공학/기술| 2022.05.27| 5페이지| 1,000원| 조회(162)

고분자가공, 조대, 조선대, 사출성형, 고분자가공실험

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고분자가공실험 UV코팅 및 접착제

제 목 : UV 코팅?접착제 실험(고분자 가공실험 3주차 과제)Report과 목 명:고분자가공실험학 과:학 번:이 름:실험일자:제 출 일:2021년 04월 07일2021년 04월 14일담당교수:1.실험목적광개시제 유무에 따른 물성 차이 및 그 원인을 메카니즘을 통해 기술하여본다.2.실험이론?oilgomer(올리고머)수개~수십개의 단량체가 연결된 분자를 말하며 제한된 숫자의 중합체나 굉장히 크거나 무제한의 단량체들로 구성된 폴리머와는 구별된다. 생화학적 관점에서 올리고머는 펩타이드,당,핵산과 같은 분자들의 결합에 의해 형성된 일정한 크기 이상의 분자 복합체를 지칭한다.올리고머는 알츠하이머병,파킨슨,헌팅턴명등 근위축성 축생 경화증과 같은 신경 퇴행성 장애에서 알파시누클레인,타우,아밀로이드 베타단백질등이 응집하여 봉입체를 형성하는거과도 관련이 있다.?oligomeric proteins(단백질 올리고머)여러 소단위로 구성되며 이들은 비공유 결합으로 대부분 연결되어 있다. 동일한 분자로 형성된 것은 호모 올리고머,둘이상의 다른 분자로 만들어진 것은 헤테로 올리고머라고 한다. 세포 단백질의 올리고머의 평균 형태는 사량체이며 대부분은 호모올리고머 이다. 단백질 올리고머화로 단백질은 새로운 기능을 획득하고 더 고차원적 기증을 수행할 수 있는 복잡성을 갖게 되었다.?우레탄 아크릴레이트 올리고머우레탄의 우수한 내마모성 및 유연성과 아크릴레이트의 내후성과 투명성을 동시에 가지는 재료로서 말단의 (메타)아크릴레이트 반응기의 높은 반응성은 생산 속도를 빠르게 해준다는 장점이 있다. 합성단계에서 폴리올과다이소시아네이트의 종류 및 조성 그리고 합성 방법에 따라 다양한 구조와 물성의 제어가 가능하여 접착제,방수제,코팅제등에 사용되고 있다.?자외선 경화성수지(UV수지)이중결합과 같은 반응기를 가진 올리고머와 단량체가 자외선 조사에 의해 발생된 라디칼이 부가 반응을 일으켜 고밀도 삼차원 망상조직의 중합체를 형성함으로써 내열성뿐만 아니라 화학적 안정성을 가지면서도 우수한 광학적, 기계적 특성을 보여주는 불용해성의 물질로 정보통신, 반도체, 전기 및 전자분야와 고해상력의 마이크로 패턴인쇄, 목재도장등 광범위하게 응용되고 있다. 이러한 이유로는 자외선에 의한 경화반응이 단시간 경화에 따른 에너지 절약과 생산성 증가,친환경성,작은공간을 필요로하는 제조공정등의 장점을 가지고 있다.?monomer(단위체)고분자 화합물등을 구성하는 단위가 되는 저분자량의 물질이며 예를들어 단백질은 다수의 아미노산의 축합, 중합반응에 의해 / 폴리염화비닐은 염화비닐의 부가중합에 의해 생성되는데 이경우 아미노산이나 염화비닐을 각각 단백질 및 폴리염화비닐의 단위체라고 한다. 한번의 반응마다 중합에서는 물이나 알코올들의 소분자가 달리하고 부가중합에서는 이중결합의 계열이 일어나기 때문에 중합체가 소중합체의 구성단위의 구조는 단위체의 구조와는 동일하지 않다.?1,6-hexanediol diacrylate(HDDA)분자량:226.26g/mol[H _{2} C=CHCO _{2} (CH _{2} ) _{3 ^{-}} ] _{2}의 화학식을 가지고 있으며 인화점은 >110 ℃에서 이루어 지며 밀도는 1,010이다. 습한환경을 주의해야하며 액체형태로 존재한다.이것은 중합체의 분자 사슬 사이에서 교차 연결작용제 역할을 하며 접착제, 엘라스토머, 광중합체, 잉크등에 사용되어 접착력, 경도, 마모 및 내열성을 개선한다.?Photoinitiatiors(광개시제)광개시의 주된 장점은 반응이 온도에 사실상 무관하다는 점으로 반응이 매우 저온에서도 진행될수 있다 추가적으로 좁은 파장대가 분해 개시에 사용될수 있으므로 반응조질이 보다 용이하다. 반응은 단순히 광원을 제거함으로써 정지시킬수 있다.?Irgacure 184(광개시제)그림 1 개시제의 화학식표면경화특성 및 황변에 상대적으로 우수하며 가장 보편적으로 사용중인 라디칼 개시제이다. 하지만 경화과정중 발생되는 벤즈알데히드에 의한 잔취와 저가 카피제품들이 매우 많다는 단점들이 있다. 가격대비 성능이 매우 좋아서 UV경과 도료, 코팅제등에 가장 많이 사용되는데 잔취를 없앨수 없으며 개시제의 근본적이 열할이 라디칼을 생성하는것이므로 라디칼을 생성하는 냄새가 영향을 미친다면 다른 대체 개시제를 사용해주어야 한다.그림 1 을 보면 Irgacure 184는 UV가 조사되면alpha -cleavage에 의해 라디칼을 형성하는 것을 확인할수 있다. 대기중의 수소와 결합에 의해 그림의 Benzaldehyde가 생성되게 되는데 이때 Irgacure 184를 경화후 도막에서 느낄수 있는 다소 자극적인 냄새의 원인이 바로 이 물질이다. 다만 이물질의 경우 휘발성이 높아 경화 도막을 일정시간 개방된 환경에서 방치하면 냄새가 없어진다.?UV경화램프파장멈위는 350~400nm범위의 장파장을 발생시켜며 추가적으로 열과 가시광선도 발생한다. 따라서 잉크나 필름등의 장비에서 빠르게 건조하는데 가장 효과적으로 작용하는 램프이다.또한 일반램프에 비해 120도 반사판이 달려있는데 이 반사판이 자외선 광원을 모아주기 때문에 높은 성능을 자랑한다. UV경화램프는 종류가 많은데 일상생활에서 볼수 있는 UV램프는 젤네일을 굳히는데 쓰는 램프가 UV경화램프로 전용 젤을 사용하는데 이때 전용젤은 경화과정을 거치지 않으면 전혀 굳지 않는다. 하지만 경화과정을 거치면 매우 단단하며 오래간다는 특징이 있다.3.재료 및 장치:우레탄 아크릴레이트 올리고머, HDDA 모노머, Irgacure 184 광개시제, UV 경화 램프4.실험가설우레탄 아크릴레이트 올리고머가 아닌 하이드록시에틸아크릴레이트 올리고머를 사용하면 하이드록시로 인하여 결합정도가 약할 것이다.5.실험방법①준비한 시약을 슬라이드 글라스에 한방울 떨어트려준다.②시약을 떨어트린 슬라이드 글라스를 다른 슬라이드 글라스로 틈이 없도록 밀착 시켜준다.③UV램프를 올릴수 있도록 일정높이,일정거리를 두고 경화를 시작한다.경화는 3분정도 진행시켜준다.④ ①∼③의 과정을 한번더 다른 시약으로 반복하여 준다.⑤경화가 끝난후 슬라이드 글라스를 다른방향으로 잡아당겨 개시제 유무의 결과를 확인한다.6.실험결과위의 실험은 개시제를 넣은것과 넣지 않고 경화를 하여 경화가 되었는지 확인하는 것이다. 첫 번째 실험했던 시약은 A라고 하고 두 번째 실험했던 시약을 B라고 하여확인하면 A는 경화후에 슬라이드 글라스를 당겨보면 당겨지지 않고 B는 당겨지는 것을 확인할수 있다. 이는 A는 개시제가 들어갔으며 B는 개시제가 들어가지 않았다는 것이다. 개시제가 들어간후에 경화를 시키면 개시제가 가교결합을 하였다는 것이다. 따라서 따라서 올리고머와 모노머 사이의 결합이 매우 강해져서 잡아당겨도 서로 끊어지려고 하지 않기 때문에 아무리 잡아당겨도 떨어지지 않는 것이다.7.실험시 주의사항슬라이드글라스를 겹칠시에 공기가 들어가지 않는 것이 중요하기는 하나 이때 너무 눌러버리면 평평도가 나오지 않으므로 주의해야한다.UV램프에서 나오는 빛은 눈에 영향을 미치기 때문에 UV차단처리가 된 보안경을 착용해야한다.위 실험은 매우 간단하게 진행한것이므로 비교 확인만 가능한것이지 구체적인 것은 확인이 불가능하다8.고찰위의 실험에서는 올리고머의 대한 자료가 정확하지 않아서 찾아보았는데 위의 실험에서는 올리고머와 모노머를 1:1로 섞어서 사용하였는데 1:1로 반응하려면 두 개의 관능기가 같아야 한다. 두 개다 2관능기 이거나 1관능기 여야 1:1로 사용이 가능하며 만약 올리고머가 2관능기이고 모노머가 1관능기 일시에는 1:2비율로 섞어서 사용하였어야 한다.하지만 주어진 HDDA모노머가 2관능기 이므로 올리고머는 대부분 2관능기를 가지고 있어서 1:1로 실험할수 있었던 것이다.또한 사용한 올리고머는 방향족과 지방족으로 나뉘어져 있는데 위의 실험에서는 어느것을 사용하였는지 정확히 확인이 불가능 하였다. 두 제품의 특성은 비슷하지만 어느것을 더 우선순위에 두는지에 따라서 사용하는 것을 달리하면 효율적으로 할수 있다.초기에 말했던 가설인 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 아닌 하이드록시에틸아크릴레이트 올리고머를 사용하면 하이드록시로 인하여 결합정도가 약할 것이라는 말은 틀린말이라고 할수 있다.오히려 하이드록시 에틸 아크릴레이트의 OH-기인 하이드록시기가 주려는 성질이 강하므로 C=C의 전자가 활성화 되어 자유라디칼 전이에 의한 광중합이 더 촉진된다. 따라서 OH- 기에 의한 접착력 및 표면 소수성 증가와 함께 잠착 수지 제조시에 광중합 시간을 조절할수 있어서 우레탄 아크릴레이트보다 하이드록시아크릴레이트를 사용하는 것이 더 효율적이라고 할수 있다.개시제를 넣은 것은 분자사이의 상호작용이 발생하여 가교결합이 발생한 것을 확인할수 있는데 이때 가교결합은 하나의 원자를 중개로 다른 두 개의 원자를 연결짓고 있는 경우를 가교 결합이라고 한다.

공학/기술| 2022.05.27| 5페이지| 1,000원| 조회(176)

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