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화공양론 설계 - 연료의 효율

REPORT과목명 : 화공양론 설계담 당 : 이용걸 교수님학 번 : 32040000소 속 : 공과대학교 화학공학과이 름 : 김00제출일: 2008 년 6월 19일 목요일LNG(CH4)......3LPG(C3H8).....8DME(C2H6O)11BioEthanol(C2H5OH).....13BioDiesel(C16H34)..........18효률이 높은순으로 정리 하였습니다.LNG(CH4)?ConbustorCH4,Air?1Vaporazer298.15K→1073.15KReformor?20.333 CH40.667 H200.2 CO20.8 H2CH4 + 2 H2O → CO2 + 4H2?2 = 5/3?1H2 몰수?H2 =·PV=1atm50L/minmol·KRT0.08206L·atm1073.15K= 0.5682 mol/min?2 = 0.710 mol/min?1 = 0.426 mol/min?CH4 = 0.142 mol/min?H20 = 0.284 mol/minCH4 ( g, 373.15 K ) ----------------> CH4 ( G ,1073.15 K )? H1? H1=∫ Cp dt , Cp = a + bT + cT2 + dT3〓≫ ? H1 = 43.568 kJ/molH20(l, 298.15K)H20(v, 1073.15K)??2??5H2O(l,373.15K)??3H20(V, 373.15K)??4??2 = ??3 + ??4 + ??5373.15??3 = ∫ Cp dt = 5.655 kJ/mol298.15??4 = 2.325 kJ ( Perry's HB)1073.15??5 = ∫ Cp dt = 28.73 kJ/mol373.15??2 = 36.71 kJ/molCH4 + 2 H2O ---------→ CO2 + 4H2??rxn??rxn = 191.844 kJ/molCH4 + 2O2 ---------→ CO2 + 2H2OLHVLHV = 801.402 kJ/molLHV (H2)η = --------------------(?CH4??1 + ?H2O??2 + ?CH4??rxn + LHV(CH4.refomer)141.537kJ= ---------- = 0.8981157.596kJ∴ 89.81%LPG(C3H8)?ConbustorC3H8,Air?1Vaporazer298.15K→1073.15KReformor?20.143 C3H80.857 H200.231 CO20.769 H2C3H8 +6 H2O → 3CO2 + 10H2?2 = 13/7?1H2 몰수?H2=·PV=1atm50L/minmol·KRT0.08206L·atm1073.15K= 0.5682 mol/min?2 = 0.739 mol/min?1 = 0.398 mol/min?C3H8 = 0.057 mol/min?H20 = 0.341mol/minC3H8( g, 373.15 K ) ------------->C3H8 ( G ,1073.15 K )? H1? H1=∫ Cp dt , Cp = a + bT + cT2 + dT3〓≫ ? H1 = 120.597kJ/molH20(l, 298.15K)H20(v, 1073.15K)??2??5H2O(l,373.15K)??3H20(V, 373.15K)??4??2 = ??3 + ??4 + ??5373.15??3 = ∫ Cp dt = 5.655 kJ/mol298.15??4 = 2.325 kJ ( Perry's HB)1073.15??5 = ∫ Cp dt = 28.73 kJ/mol373.15??2 = 36.71 kJ/molC3H8 + 6 H2O ---------→ 3CO2 + 10H2??rxn??rxn = 436.601 kJ/molC3H8 + 5 O2 ---------→ 3 CO2 + 4 H2OLHVLHV = 2046.512 kJ/molLHV (H2)η = ------------------------------(???vap +???rxn) + LHV(C3H8.refomer)LHV (H2)η = ------------------------------(?C3H8??1 + ?H2O??2 + ?C3nbustorC2H6OAir?1Vaporazer298.15K→1073.15KReformor?20.25C2H6O0.75 H200.25 CO20.75 H2C2H6O+ 3H2O → 2CO2 + 6H2?2 = 2?1H2 몰수?H2=·PV=1atm50L/minmol·KRT0.08206L·atm1073.15K= 0.5682 mol/min?2 = 0.7576 mol/min?1 = 0.3788 mol/min?C2H6O = 0.0947 mol/min?H20 = 0.2841 mol/minC2H6O( g, 373.15 K ) ---------->C2H6O( G ,1073.15 K)? H1? H1=∫ Cp dt , Cp = a + bT + cT2 + dT3〓≫ ? H1 = 198.846kJ/molH20(l, 298.15K)H20(v, 1073.15K)??2??5H2O(l,373.15K)??3H20(V, 373.15K)??4??2 = ??3 + ??4 + ??5373.15??3 = ∫ Cp dt = 5.655 kJ/mol298.15??4 = 2.325 kJ ( Perry's HB)1073.15??5 = ∫ Cp dt = 28.73 kJ/mol373.15??2 = 36.71 kJ/molC2H6O + 3 H2O ---------→ 2CO2 + 6H2??rxn??rxn = 161.146 kJ/mol (CHETAH)C2H6O + 3O2 ---------→ 2CO2 + 3H2OLHVLHV = 1328.723 kJ/mol (CHETAH)LHV (H2)η = ------------------------------(???vap +???rxn) + LHV(C2H6O.refomer)LHV (H2)η = ------------------------------(?C2H6O??1 + ?H2O??2 + ?C2H6O??rxn + LHV(C2H6O.refomer)141.537kJ= ---------- = 0.8308170.351kJ∴ 83.08%BioEthanol(C2H5OH)?ConbustorC2H5OH,AiCO2 + 6H2?2 = 2?1H2 몰수?H2=·PV=1atm50L/minmol·KRT0.08206L·atm1073.15K= 0.5682 mol/min?2 = 0.7576 mol/min?1 = 0.3788 mol/min?C2H5OH = 0.0947 mol/min?H20 = 0.2841 mol/minC2H5OH(l, 298.15K)C2H5OH(v, 673.15K)??1??4C2H5OH(l, 351.65K)??2C2H5OH(V, 351.65K)??3? H=∫ Cp dt , Cp = a + bT + cT2 + dT3??1 = ??2 + ??3 + ??4351.65??2 = ∫ Cp dt = 8.453 kJ/mol298.15??3 = 0.2834 kJ ( Perry's HB)673.15??4 = ∫ Cp dt = 38.93 kJ/mol351.15??1 = 46.67 kJ/molH20(l, 373.15K)H20(v, 673.15K)??5??8H2O(l,373.15K)??6H20(V, 373.15K)??7??5 = ??6 + ??7 + ??8373.15??6 = ∫ Cp dt = 5.655 kJ/mol298.15??7 = 2.325 kJ ( Perry's HB)673.15??7 = ∫ Cp dt = 11.59 kJ/mol373.15??5 = 19.57 kJ/molC2H50H + 3 H2O ---------→ 2CO2 + 6H2??rxn??rxn = 197.749 kJ/mol (CHETAH)C2H50H + 3O2 ---------→ 2CO2 + 3H2OLHVLHV = 1278.935 kJ/mol (CHETAH)LHV (H2)η = ------------------------------(???vap +???rxn) + LHV(C2H5OH.refomer)LHV (H2)η = ------------------------------(?C2H5OH??1+?H2O??5+?C2H5OH??rxn + LHV(C2H5OH.refomer)141.537kJ= ---------- = 0.6163r?20.03 C16H340.97 H200.246 CO20.754 H2C16H34+ 32H2O → 16CO2 + 49H2?2 = 65/33?1H2 몰수?H2 =·PV=1atm50L/minmol·KRT0.08206L·atm1073.15K= 0.5682 mol/min?2 = 0.7536 mol/min?1 = 0.3827 mol/min?C16H34 = 0.0115 mol/min?H20 = 0.3712 mol/minC16H34(l, 298.15K)C16H34(v, 1073.15K)??1??4C16H34(l, 551.15K)??2C16H34(V, 551.15K)??3? H=∫ Cp dt , Cp = a + bT + cT2 + dT3??1 = ??2 + ??3 + ??4551.15??2 = ∫ Cp dt = 8.453 kJ/mol298.15??3 = 0.2834 kJ ( Perry's HB)1073.15??4 = ∫ Cp dt = 38.93 kJ/mol551.15??1 = 46.67 kJ/molH20(l, 373.15K)H20(v, 673.15K)??5??8H2O(l,373.15K)??6H20(V, 373.15K)??7??5 = ??6 + ??7 + ??8373.15??6 = ∫ Cp dt = 5.655 kJ/mol298.15??7 = 2.325 kJ ( Perry's HB)673.15??7 = ∫ Cp dt = 28.73 kJ/mol373.15??5 = 36.71 kJ/molC16H34 + 32 H2O ---------→ 16CO2 + 49H2??rxn??rxn = 2089.149 kJ/mol (CHETAH)2C16H34 +51O2 ---------→ 34CO2 + 34H2OLHVLHV = 20156.220 kJ/mol (CHETAH)LHV (H2)η = ------------------------------(???vap+???rxn) + LHV(C16H34.refomer)LHV (H2)η = ------------------------------(?C16H34??1+2%

공학/기술| 2008.12.18| 21페이지| 3,000원| 조회(410)

연료, 설계, 화공양론, 효율

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금속 생체재료

Metal Biomaterials교 과 목 :생체물질과학담당교수 :이우걸 교수제 출 자 :32040000 0000제 출 일 :2008년 11월 10일 월(月)요일1. BioHorizons implants ............. 2(1) External ……………………………………………………………… 2(2) Internal/Single-stage ……………………………………………………………… 4(3) Tapered Internal ……………………………………………………………… 7(4) One-piece 3.0/Overdenture…………………………………………………………… 82. IMTEC implants ... 9(1) ENDURE ……………………………………………………………… 9(2) IMTEC Hexed-Head Implant…………………………………………………………… 10(3) ORTHO Implant ……………………………………………………………… 10(4) IMTEC Sendax MDI ……………………………………………………………… 103. 금속 생체재료의 조사를 마치며 ................ 124. 참고문헌 .............. 121.BioHorizons implantsBioHorizons의 임플란트 제품 몇가지를 소개 하고자 합니다. BioHorizons의 제품들은 모두 Titanium Alloy ? Ti-6Al-4V를 사용하여 제작 되었으며 Resorbable Blast Texturing (RBT) or Hydroxylapatite (HA) 로 표면처리 하였습니다.BioHorizons제품의 독특한 특징은 square-thread design과 Laser-Lok technology입니다.square-thread design은 나사의 홈(thread)을 V형태에서 ㄷ형태로 디자인 하여 다른 경쟁 제e thread to be extremely reliable in immediate loading protocols. One study, summarized below, followed 242 BioHorizons implants through immediate functional and non-functional loading.BioHorizons ImplantsN ImplantsN Failures% Implant Survival% Prostheses SurvivalImmediate Functional Loading1260100%100%Immediate Non-Functional Loading1260100%100%Degidi and Piattelli. Immediate Functional and Non-Functional Loading of Dental Implants: A 2- to 60-Month Follow-Up Study of 646 Titanium Implants. J Periodontology 2003;74:225-241.(2) Internal/Single-stageNo single implant design is perfect for every surgical or prosthetic indication so the BioHorizons Internal / Single-stage system lets clinicians place two specialized implant designs using one Surgical Kit. This flexibility allows surgical, prosthetic and esthetic demands to be met through placement of implants designed to address the specific requirements of each case.Two Implant Designs | One Surgical KitClinicians now have the option to ochannel pattern of 8 to 12 microns improved soft tissue integration, controlled cell ingrowth, increased bone and tissue attachment8 and reduced bone loss.-Clinical EvidenceTo evaluate how dental implants treated with the Laser-Lok microchannels benefit patients, a series of human histologic case studies and prospective controlled studies have been conducted. In a prospective, controlled multicenter study conducted by the Group for Implant Research in Italy, it was shown, at 37 months post-op, the mean crestal bone loss for implants with Laser-Lok microchannels was only 0.59mm versus 1.94mm for the control implant. The Laser-Lok treated implants formed a stable softtissue seal above the crestal bone.In another study, SEM analysis and human histology revealed Laser-Lok canproduce connective tissue attachment which appears to be instrumental in preserving the alveolar bone crest and inhibiting apical migration of the epithelium. A prospective, randomized study has been initiated compari Concept-Simplified Surgical Prosthetic Protocols-Variable Positioning-Anatomical Design-Cost EffectiveThe ENDURE Implant System is a simple, one-stage internal hex implant system. This grade IV CP titanium implant is extremely cost effective and utilizes a simplified protocol that can be used for a variety of long term applications.The ENDURE implant offers a mount free design that allows the doctor to move directly from packaging to placement. This implant can be used to restore areas where there were natural teeth that were similar in anatomical shape and size. The diameter of the ENDURE implants range from 3.5mm to 4.3mm, with lengths of insertion into the bone to be approximately 8mm to 14mm in depth.The ENDURE implants are individually serialized and have a tapered collar with a unique triple micro threading feature. The implant utilizes a self-tapping compressive insertion for placement and has an enhanced surface treatment that increases surface area and aids in osseointegratio while withstanding natural lifting forces.Late in l997, Dr. Sendax collaborated about his mini implant theory and design concepts with a colleague, Dr. Ronald A. Bulard. Dr. Bulard had previously formed a dental implant company, IMTEC Corporation, which was at the time manufacturing and marketing standard sized dental implants, abutments, and other dental products. Convinced they were on to something special, the two implantologists spent countless hours studying and refining Dr. Sendax's original creative design, resulting in a more efficient top and collar to the mini dental implants. Combining this now re-designed mini implant with Dr. Sendax's original insertion protocol resulted in a successful breakthrough. Under Dr. Bulard's direction, IMTEC Corporation began the rather complex and expensive design and manufacturing procedures which ultimately resulted in what is now offered to the dental community under the brand name IMTEC Sendax M D I (mini dental implant). The innovative sy8]

공학/기술| 2008.12.18| 13페이지| 2,000원| 조회(574)

금속, 생체재료, 임플란트, biohrizons, imtec

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고분자 생체재료

고분자 생체재료교 과 목 :생체물질과학담당교수 :이우걸 교수제 출 일 :2008년 11월 24일 월(月)요일학번/이름:32040000 김001. 의료용 생체 흡수 고분자 .......... 21) 생체흡수 봉합사 ………………………………… 22) 정형외과용 뼈 고정 지지체 ……………………… 33) 생체 접합용 접착제 ……………………………… 44) 약물전달 시스템용 지지체 ……………………… 52. 현재 생산되는 생체흡수 봉합사 51) 삼양사 ………………………………………… 5(1) 써지소브 ……………………………………………………………… 52) META BIO-MED ………………………………… 6(1) MEPFIL® ……………………………………………………………… 6(2) MEPFIL-QUICK® ……………………………………………………… 8(3) MEPFIL-LAC® ………………………………………………………… 9(4) MEPFIL Ⅱ® …………………………………………………………… 11(5) MEPFIL-D® …………………………………………………………… 11(6) MEPFIL-MO® ………………………………………………………… 123. 조사를 마치며 .......... 14지난 과제를 통해 금속생체재료 특히 시중에 유통 되고 있는 치과용 임플란트에 대한 소개와 나름의 평가를 해보았다. 이번 고분자 생체재료에 대한 과제를 통해서는 생분해성 고분자를 중심으로 그 개략적인 시장의 형태를 분석하고, 특히 현제 시중에 유통 되고 있는 생체 흡수성 봉합사 제품을 집중적으로 조사 비교하도록 하겠다.1. 의료용 생체흡수 고분자일반 의료용 고분자가 생체의 일부를 대체하여 영구적으로 사용되는데 반하여 생체 분해성 분자는 생체의 치유를 돕는 한시적인 재료로 사용되며 그 기능을 다한 후 생체 내에서 신진대사를 통해 소멸된다． 생체 분해성고분자는 그 적용대상이 생체라는 특수성 때문에 생체 물성이 급격히 떨어지는 특성이 있다. 따라서 생체흡수성 고분자 재료를 사용해 의료용품을 제조할 경우에는 고분자내의 수분함량 및 가공장소의 습도 등은 엄격히 조절 하여야 한다, 체내 흡수성 고분자의 주된 용도는 상처의 봉합치료 및 손상된 조직의 복원이며, 수술용 봉합사는 이들 중 가장 빨리 상업화가 진행된 분야이고, 뼈 고정용 지지체나 약물전달시스템용 지지체 등의 실용화가 진행되고 있다. 의료용 생분해성 고분자도 시장은 플라스틱 시장의 규모에 비하여 작지만 고부가가치 제품으로서， PGA에 기초한 Dexon이 처음으로 상품화되었으며(1970년), glycolic acid와 lactic acid의 공중합체인 Vicryl, PGA/trimethylene carbonate(Maxon) 도 상업화되었으며, 여기에 사용되는 고분자는 고순도의 것 이어야만 하기 때문에 별도의 정제과정을 거처야만 한다.1) 흡수 봉합사봉합사(suture)는 tissue adhesives 및 surgical staples와 더불어 수술부위를 봉합하여 접합시키는데 사용되는 중요한 의료용 접합제이다. 생체 홉수성봉합사는 동물의 창자로부터 뽑아낸 콜라겐으로 제조 되고 콜라겐은 효소에 의해 분해 된다. 장사봉합사는 지금도 널리 사용되고 있지만 조직반응성과 감염률이 높고 시술성이 나쁜 단점을 가지고 있어서 그 사용량이 감소하는 추세이다.1970년대 초반 미국의 American Cyanamid 사는 PGA를 사용하여 세계최초로 화학합성 생체흡수성 봉합사를 상품화하였으며 (상품명:Dexon), 이어서 미국 Ethicon 사가 공중합체인 PCLA를 상품화 하였다. (상품명:Vicryl), 1987년부터 일본의 메디칼서플라이 사가 PGA 재료의 봉합사 (상품명:Medifit) 를 상품화하였고, 우리나라도 삼양사가 KIST와의 공동연구로 PGA 봉합사 (상품명:Trisorb) 2000년도부터 상업화 에 성공하여 수출도 하고 있다.1980년대에 들어 Ethicon 사의 polydioxaone (상품명：PDS)와 후 제거하기 위해 2차 수술이 필요가 없으며, 상처가 치유됨에 따라 서서히 분해 되기 때문에 새로 생성되는 연조직 또는 경 조직이 충분한 강도를 갖도록 회복된다.Tunc는 PLA의 분자량을 증가시키고 미 반응 단량체의 양을 최소 화함으로서 하중이 적게 걸리는 부위의 골 고정용 지지체 개발에 성공 하였다고 보고하였다.또한 PLA 고강도 섬유와 PLA matrix로 제조된 복합재도 성공적으로 개발되고 있다. 근래에 생체흡수성 고분자를 소재로 하는 정형외과용품이 뼈 고정용 bone Plate나 screw, 발목, 무릎, 손 등의 고정용 스크류 인대나 반월 뼈 고정에 사용되는 택 또는 핀, 봉합사의 앵커, 두개안면 골의 고정에 사용되는 고정판 및 스크류 등을 중심으로 적용되기 시작하는 단계이다.[표 2]정형외과용 생체흡수성 고분자제품의 개발현황적용분야상표명조성제조회사Interference screwSysorbDLPLASynosEndofixPGA-TMC/PLAAcufexarthrexPLAArthrexBioscrewPLALinvatecPhusilinePGA-DLPLAPhusisBiolog-QuietPGA-DLPLAInstrument MakarSuture anchorBio-StatakPLAZimmerSuretacPGA-TMCAcufexAnastomosis clipLactasorbPLADavis&GeckAnastomosis clipValtracPGADavis&GeckDentalDriJacDLPLATHM BiomedicalAngioplastic plugAngiosealPGA-DLPLAAHPScrewStartScrewPLABionxPins and rodsBiofixPLA/PGABionxResor-PinPLA-DLPLAGeistlichTackSmartTackDLPLABionxPlates, mesh, screwsLactosorbPGA-DLPLALorenzGuided tissueregenerationAntrisorbDLPLAAtrixResolutPGA-DLPLAW.L. GoreGui FDA의 승인을 얻은 octyl cyanoacrylate(상품명:Dermabond）는 조직 적합성이 우수하여 조직 접착제로서 적용이 확대될 것으로 예상된다．4) 약물전달시스템용 지지체DDS(Drug Delively system)란 약물을 고분자 지지체와 섞은 matrix형과 고분자막으로 둘러싼 membrane 형태로 약물을 서서히 방출시키는 방법으로 제약업계의 주요 연구 대상의 하나이다. 체내에 이식하는 DDS는 의약을 전부 방출한 후 체내에서 완전히 분해 소멸 되는 것이 바람직하므로, 생체흡수성 고분자를 이용한 DDS 개발은 앞으로 가장 많이 연구되는 분야일 것이다． 일반적으로 생체흡수성 고분자에 약물을 함침시켜 microsphere나 microcapsule 형태로 제조 하거나 반응 성기를 갖는 생체흡수성 고분자에 약물을 접합시킨 Prodrug 형태로 연구되고 있다. 이 분야에 사용되는 생체흡수성 고 분자는 여타 분야에서 안전성을 검증 받은 폴리락트산과 폴리글리콜 산이 주종을 이룬다.2. 현재 생산되는 생체흡수 봉합사2008년 한 뉴스 보도에 따르면 생분해성 봉합원사는 미국의 Ethicon사와 Tyco사, 독일의 B.Braun, 일본의 군제와 Alfresa, 한국의 삼양사와 메타바이오메드를 포함해 총 7개사만 원사를 직접 생산하고 있다. 이 중 군제, Alfresa, 삼양사, 메타바이오메드 등 4개사가 수술용 바늘이 부착되지 않은 반제품으로 원사를 판매하고 있다.생분해성 봉합원사(반제품)의 세계시장 규모는 2007년 기준으로 6억불 수준(동사 시장점유율 1.4%)으로 오는 2010년에는 7억불로 성장할 것으로 전망되고 있다.1)삼양사(1)써지소브써지소브는 삼양사의 자체기술로 개발한 합성.흡수성 봉합사로서 인체내에서 흡수되는 동안 감염등의 조직반응을 최소화 할 뿐 아니라 USP(미국), EP(유럽) 규격을 만족시키는 코팅된 멸균 봉합사입니다. 써지소브는 국제 품질 시스템인 ISO 9001/EN46001에 의해 생산, 판매되고 있으며, 1999년 미국 FDA 있다.[그림 ] MEPFIL®(1)MEPFIL®MEPFIL® 은 중합된 폴리글리콜릭에시드(PGA)로 제조한 생체분해성 수술용 봉합원사입니다.MEPFIL® 은 폴리카프로락톤(polycaprolactone)과 칼슘스테아레이트(calcium stearate)를 코팅 재료로 사용하여 코팅한 생체분해성 봉합원사입니다.MEPFIL® 은 아래와 같은 우수한 성질을 가지고 있습니다.-높은 초기강력 (Very high initial tensile strength)-우수한 매듭안정성 (Excellent knot security)-우수한 취급성 (Excellent handling)MEPFIL® 은 USP 규격 6 (8 metric)부터 8-0 (0.4 metric) 까지 멸균되지 않은 상태로 보빈에 200m ~ 1000 m 감아서 벌크로 공급합니다.MEPFIL® 은 FDA에서 인증된 violet, green 염료를 사용하여 두 가지 color와 염료를 넣지 않은 beige(undyed) color로 3가지 color를 생산합니다.(2)MEPFIL-QUICK®MEPFIL-QUICK® 은 폴리글리콜릭에시드(polyglycolic acid (PGA))를 사용하여 제조되는 빨리 분해되는 생체분해성 봉합원사입니다.MEPFIL-QUICK® 은 메필과 동일한 폴리카프로락톤과(polycaprolactone) 칼슘스테아레이트로 (calcium stearate)를 코팅원료로 사용하여 제조합니다.MEPFIL-QUICK® 은 아래와 같은 특징을 갖고 있습니다.-높은 초기강력 (Very high initial tensile strength)-우수한 매듭안정성 (Excellent knot security)-우수한 취급성 (Excellent handling)MEPFIL-QUICK® 은 생산규격이 USP 2 (5 metric)부터 6-0 (0.7 metric)까지 생산하며 멸균되지 않은 형태로 1000m씩 벌크로 공급합니다.MEPFIL-QUICK® 은 FDA에서 인증받은 염료 violet과 염료를 첨가하지니다.

공학/기술| 2008.12.18| 15페이지| 2,000원| 조회(975)

고분자, 생체재료, 봉합사, 생분해성, 생분해

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고분자 공정설계

고분자공정설계교 과 목 :고분자공정설계담당교수 :김형수 교수제 출 일 :2008년 12월 16일 화(化)요일학번/이름:32040000 김001.레오미터를 활용한 고분자용액 또는 용융체의 점탄성 측정(1)두 평판사이의 거리에 따른 속도구배흐름특성을 보기위해 사용한 물질은 폴리스티렌이며 그 Carreau model인자는 다음 표와같다.매개인자수치단위η∞0kg/m?sη0166kg/m?sλ0.0173sn0.538-ρ450kg/m3폴리스티렌의 carreau 모델인자평판사이의 거리에 따른 속도구배를 보기위해 평판의 길이는 2m로 고정하였으며 평판사이의 거리를 1.5m 1m 0.5m 0.25m 로 변화시켰다.회전판의 회전속도는 초당1회로 고정하였다.속도구배- 2m X 1.5m2m X 1.5m속도구배- 2m X 1m2m X 1m속도구배- 2m X 0.5m2m X 0.5m속도구배- 2m X 0.25m2m X 0.25m위에서 보는 바와 같이 평판사이의 거리가 가까워짐에 따라 평판사이의 고분자 폴리스티렌 용액의 속도구배가 선형에 가까워짐을 알 수 있다.(2) 진동속도에 따른 속도구배(1)의 2m X 1m 의 조건에서 진동수를 초당 1회에서 0.2회 5회로 변화시켜 보았다.-초당 0.2회의 진동초당 0.2회의 진동- 초당 1회의 회전속도초당 1회의 진동- 초당 5회의 회전속도초당 5회의 진동속도가 느릴 수록 평판사이의 속도구배가 선형에 가깝게 되는 것이 확연히 보여진다.(3) 물질변수에 따른 흐름특성의 변화폴리스티렌 이외의 다른 물질의 Carreau Model 인자를 찾을 수 없었으므로, 점도, 밀도 등의 변화에 어떤 흐름특성의 변화가 있는지 알아보기 위해 임의의 값을 설정하여 프로그램 하였다.먼저 Dilatant와 Pseudoplastic의 흐름특성 차이를 알아보기위해서 n값에 변화를 주어 프로그래밍 해보았지만 큰 차이를 발견할 수 없었다.점도의 변화에 따른 흐름특성을 보기위해 η0 값을 50, 500으로 설정하여 흐름을 대조해 보았다.- η0 = 50일 때와 η0 = 500일 때η0 = 50일때η0 = 500일때η0 = 50일 때와 η0 =166(폴리스티렌), η0 = 500을 비교해볼 때 η0 가클수록 평판내에서의 속도구배가 선형에 가깝게 됨을 볼 수 있다.- 밀도에 따른 비교 ρ = 50, 450(폴리스티렌), 900 kg/m3ρ = 50 kg/m3ρ = 900 kg/m3그림에서 보는 것처럼 밀도가 작을수록 속도구배가 선형화되어진다.(4) 요약위에서 살펴본바와 같이 고분자 용액의 진동하는평판(레오미터)사이에서의 속도구배는 측정변수에 따라서 평판사이의 거리가 가까울수록, 진동속도가 느릴수록 선형에 가까운 움직임을 보이며, 물질 변수에 따라서 점도가 클수록 필도가 작을수록 선형에 가까운 속도구배가 나타난다.2. Wire-Coating 공정wire-coating은 고리형의 Drag 흐름으로 모델링 되어질 수 있다.이 분석의 목적은 코팅의 두께를 표현하는 식을 얻기 위함이다. 코팅의 두께(δ)는 길이(L), 다이의 지름(D=2r2)과 같은 기하학적인 형태와 온도, 축의 속도(U),그리고 유체의 성질(점도, 비열 전단율 등)로부터 구할 수 있다.코팅의 질량흐름(mass flow rate of coating, mc)은 다음과 같이 주어진다.mc=UAcρ (Ac는 코팅의 단면적)ρ= 코팅의 밀도이며, Ac= π[(r1+δ)2-r12] 이므로mc=U[(r1+δ)2-r12]ρ압출(extruded)하는 코팅의 질량흐름 = 다이에서 Drag하는 흐름의 질량유속, md=ρ'Qρ' = 다이 안의 온도에 따른 플라스틱의 밀도- 뉴토니안 유체에 대해서Q =,mc=md 로부터,여기서,뉴토니안 유체에 대한 코팅의 두께는 다이와 와이어의 지름에 관련되어있으며, 유체의 점도나 와이어의 속력에는 독립적이다.- Power law 유체에 대하여=isothemal한 흐름에대한 무한한(Dimensionless) 두께는 다음 식에 의해 주어진다δ‘ ==여기서 H(k,q) =, H = (r2-r1)q =코팅의 두께는 와이어의 속도에는 독립적이나, Power law 요인 n, 유체의 점성에는 의존성이 있다.온도가 올라가면 n이 증가하고 그러므로 δ‘도 증가한다.3. 비뉴튼성 유체의 구성방정식을 구할 수 있는 측정 방법유속은 다음과 같은 속도 분포를 적분하여 얻어진다.Q ==.....①부분적분을 하면 다음과 같다.Q ==.....②이제는 적분 변수를 r에서(간략하게 나타내기 위하여 τ로나타님) τrz 로바꾸자. 전단 응력은 방사방향 좌표축을 따라 선형ㅈ덕으로 변한다고 알려져 있으므로, 다음과 같이 된다.=또는 dr =.....③이와 같이 새로운 변수를 사용하면, 식 ②와 ③으로부터 유속은 다음과 같이 된다.Q ==.....④유속을 벽에서의 전단 응력에 대하여 미분하기 위하여 Leibnitz 공식이 사용된다.

공학/기술| 2008.12.17| 10페이지| 2,000원| 조회(259)

고분자, 설계, 평판, comsol, 비뉴튼성

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[학사논문] 분해성 고분자 기술의 현재와 연구방향

학사학위 청구논문지도교수 김 형 수분해성 플라스틱 기술의 현재와앞으로의 연구 방향2008. 11단 국 대 학 교화 학 공 학 전 공김 0 0목 차Ⅰ. 서론 ??????????????????? 31. 연구의 동기와 목적 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 32. 연구의 방법과 범위 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 4Ⅱ. 분해성 플라스틱 ????????????? 4Ⅲ. 분해성 플라스틱의 종류별 특성??????? 61. 천연고분자계 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 62. 화학합성 고분자계 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 73. 미생물 생산 고분자계 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 74. 전분과 화학합성 또는 미생물 생산 고분자의 혼합형 ‥ 85. 복합분해성 고분자 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 86. 광분해성 고분자 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 8Ⅳ. 화학적 분해의 메커니즘 ?????????? 91. 고분자의 분해 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 91.1 가수분해에 의한 사슬절단반응 ………………………………… 101.2 산화에 의한 사슬절단반응 ……………………………………… 112. 고분자의 생분해 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 122.1 분해 메커니즘 …………………………………………… 142.2 분해속도에 영향을 미치는 요소 ………………………………… 15Ⅴ. 실용화단계의 분해성 플라스틱 ??????? 151. 전분 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 152. PHB와 공중합체 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 163. PCL ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 174. PGA와 PLA ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 184.1 PGA …………………………………………… 184.2 PLA …………………………………………… 194.3 PGA와 PLA의 중합 …………………………………………… 205. poly(ortho ester) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 216. poly(anhydride) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 21Ⅵ. 결론 ??????????????????? 22참고문헌??????????????????? 23Ⅰ. 서 생분해(ultimate biodegradation)을 미생물의 작용으로 유기물의 붕괴가 일어나고, 최종적으로 이산화탄소, 물과 무기염/생체물질을 생성하는 과정을 생분해로 규정하고 있다. ISO 472의 분해성 플라스틱에 대한 정의를 보면 분해성 플라스틱을 생분해성 플라스틱과 분해성 플라스틱으로 분류하였다. 이러한 생분해 고분자에 대한 정의는 미생물이 고분자의 분해에 있어서 어느 단계에 작용해야 하는지, 분해는 어느 수준까지 일어나야 하는지, 얼마나 빨리 분해되어야 하는지 등에 대한 구체적인 내용은 언급하지 않고 있다. 이는 생물체의 작용에 의한 변화에 대한 간단명료한 기준을 설정하는 것이 본질적으로 어려운 일이기도 하지만, ISO표준의 내용에 따라 기업 간, 국가 간의 이해관계가 복잡하게 얽혀있고, 가능한 모든 종류의 지구 환경오염을 줄일 수 있는 고분자의 출현을 촉진하기 위한 것으로 생각된다.이와 같이 넓은 의미를 부여한 정의에 따르면, 어떤 물질이든지 분자량이 작으면 자연계에서 생물체에 의하여 완전 분해될 수 있으므로 어떤 고분자가 생물체의 작용이 없이도 충분히 낮은 분자량 물질로 분해되기만 하면 그 고분자에서 생분해가 일어난 것처럼 되어 버린다. 예를 들어, 다른 화합물의 영향이 없이 물과 고분자 사이의 반응에 의하여 가수분해 되는 폴리락트산(polylactic acid, PLA)은 분자량 감소에 미생물이 작용하지 않았으므로 일반 적으로 생분해가 일어났다고 하기 보다는 가수분해 되었다고 하는 것이 적절하다. BEDPS(Bio/Environmentally Degradable Polymer Society)는 분해성 플라스틱을 아래의 4가지 범주로 분류한다.① 광분해성 플라스틱(photo-degradable plastic)태양광에 의한 광산화, 케톤 광분해 등 화학반응에 의한 분해성 플라스틱② 산화분해 플라스틱(oxidatively-degradable plastic)온도 등의 영향에 의한 산화반응에 의해 분해되는 플라스틱으로 생붕괴, 생광분해, 복합분해 라는않고 형태가 자유자재로 바뀔 수 있는 열가소성을 전분에 부여한 열가소성 전분(TPS, themo-plastic starch)을 들 수 있다.2 화학합성고분자계(chemically occuring polymers)화학합성고분자는 일반적으로 PCL(polycaprolactone), PLA(polylactic acid), Diol/Diacid계 AP(alphatic polyester), Aro/Ali(aromatic/aliphatic copolymer), PGA(polyglycolic acid), PBS(polybutylene succinate), poly phosphate ester, poly phosphazene 등 다양한 종류가 개발 되었는데 모두 지방족계 폴리에스테르의 중간계이다. 보통의 폴리에스테르는 방향족계 폴리에스테르라고 불리고 방향족환(벤젠환)을 그 분자 구조 중에 포함 하지만, 지방족계 폴리에스테르는 지방족분자(탄소가 쇄사에 붙어있는 분자)가 에스테르 결합을 한 고분자이다. 합성 고분자의 생분해성은 공기 중에서는 그다지 열화가 진행되지 않기 때문에 실제 사용하는 단계에서는 대부분 통상의 제품과 동일하게 사용가능하다. 그러나 토양매립, 물에서는 생분해성 플라스틱의 종류에 따라 차이가 있지만, 필름의 형태의 경우 수주에서 수개월, 1mm 두께 정도의 판상의 물질 또는 섬유로서는 1년에서 수년에 걸쳐 분해된다. 또한 다시 이 중에는 그것의 수-수십 대 정도의 속도로 분해가 되어 어떤 필름은 1-2일에서 분해된다고 보고되고 있다. 이들은 아직 가격이 고가인 관계로 일반 분해성 포장재 또는 생분해성 플라스틱 제품의 용도로 사용되기에는 아직 어려운 면이 있으나, 일부 실용화가 되고 있으며 지속적으로 원가절감, 생산성, 물성개량 등 연구가 진행이 되고 있다. 기타 고부가 가치를 얻을 수 있는 의료용 재료로도 활용되고 있다.3.미생물 생산 고분자계(microbiologically occuring polymers)미생물생산 고분자는 미생물이 만들어내는 분해성 고분자게는 90%까지 섞는 붕괴성 고분자가 실용화되고 있는데, 이는 잉여농산물 이용과 석유자원의 절약이라는 측면에서 기대가 크다. 전분을 충전한 붕괴성 고분자는 완전한 분해가 이루어지기까지 매우 오랜 기간이 필요하지만, 사회적 필요와 정부 및 지방자치단체의 법적 규제에 대한 대응책으로서 연구개발과 그 산업화를 가속시켜 쓰레기 봉지나 쇼핑백 이외의 각종 일회용 제품에도 그 실용화를 확산시킬 움직임을 보이고 있다.Ⅳ. 화학적 분해의 메커니즘분해성 플라스틱이 의료용으로 생체에 적용될 경우 그 물질이 생체 내에서 이물질 반응을 일으키지 않아야 하고 인체에 전혀 무해한 물질로 분해 되어야한다. 이에 따라 화학적 분해의 메커니즘을 이해하는 것이 매우 중요하다.1. 고분자의 분해(Degradation of polymers)대부분의 고분자는 두 가지의 주된 메커니즘에 의해 분해되는데 그 중 하나는 물의 침투에 의한 부풀어 오름/용해(swelling/dissolution)이고 하나는 사슬 절단 반응(chain scission) 이다.친수성 영역을 갖는 많은 고분자들은 물리적 환경에서 물의 침투에 의해 부풀어 오른다(swell). 용매(물)는 충분히 작아 고분자에 흡수되어 고분자 사슬 사이의 빈 공간을 채운다. 용매분자들은 이런 방법으로 고분자 사들 간의 2차 결합을 줄임으로써 고분자가 더 큰 연성(ductile)을 갖도록 만든다. 용매(물) 분자들은 또한 고분자의 결정성에도 영향을 미쳐 기계적 성질을 감소시킨다. 또 Tg 등과 같은 고분자의 열역학적 성질에도 영향을 미친다. 극단적으로 사슬간의 공유결합이 거의 없고 충분히 녹기 쉬운(soluble) 사슬을 가진 고분자는 수용액 환경에서 거의 완전히 용해된다.반면 사슬절단반응(chain scission)은 swelling/dissolution과 달리 고분자 주 사슬의 분해와 관련되어 있다. 사슬절단반응에 의해 주사슬이 절단되면 고분자의 분자량이 줄어들고, 이것은 곧 고분자의 기계적, 열역학적 성질에 막대한 영향을 미친다. 사슬절단반응tration for use in human application또는 효소의 촉매작용 의해 분해 되도록 합성 되었으며 그 메커니즘에 따라 bulk degradation, surface degradation의 두 가지로 분류된다. [그림 5]에서 보여주는 바와 같이 bulk degradation은 물이 침투하는 속도가 고분자가 가수분해 되는 속도보다 빨라 재료의 전반에 걸쳐 균일하게 분해가 일어난다. surface dagradation은 표면에서 분해가 일어나는 것으로 표면적이 클수록 분해가 빨리 일어나고 분해가 일어남에 따라 표면적이 줄어들면서 그 분해 속도도 비례하여 줄어든다. 이러한 특징은 약물 전달 시스템(DDS)에 사용되기에 매우 유용하다.[그림 5] A,1 - surface degradationB,2 - bulk degradation2.1 분해 메커니즘고분자의 생분해에는 가수분해냐 효소에 의한 분해냐를 막론하고 일반적으로 3가지의 메커니즘이 존재한다. 왜냐하면 두 두 가지 분해모두 일반 고분자를 물에 녹을 수 있는 분자량이 상대적으로 적은 고분자 생산물을 만들기 때문이다. [그림 6]에서 볼 수 있는 것처럼 분해는 폴리머와 폴리머 사이의 가교결합이 끊어지면서 수용성(water-soluble)의 주사슬들로 분해되기도 한다(mechanismⅠ). 또 소수성의 곁사슬들이 친수성으로 변하여 고분자 사슬이 수용성이 되는 경우가 있다(mechanismⅡ). 마지막으로 고분자 주사슬이 스스로를 공격하여 수용성의 단량체로 분해되는 경우가 있다(mechanismⅢ).실제로 둘 혹은 그이상의 메커니즘이 동시에 작용하여 고분자를 분해하는 경우가 종종 일어난다.[그림 6] Three general mechanism for polymer biodegradation.2.2 분해속도에 영향을 미치는 요소효소에 의해 분해되는 고분자의 경우 그 분해속도는 고분자내의 분해가능한 부분의 수뿐만 아니라 고분자 주위의 효소의 농도에 매우 밀접하게 연관되어있다. 가수분해를 통해 일어나는 일.

공학/기술| 2008.12.17| 24페이지| 3,000원| 조회(752)

고분자, 플라스틱, 생분해성, 생분해, 분해성

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