• 유변학
• /
• 제8권1호
• /
• pp.30-38
• /
• 1996

단축 압출 공정에서 혼합 증진 장치로 사용될수 있는 새로운 스크류가 본 연구를 통하여 개발되었다. 스크류의 체널을 따라가면서 정규유동에서 존재하는 폐쇄유선을 깨뜨리 기 위하여 배리어를 공간상에서 주기적으로 배치하여 카오스 혼합을 일으키는 것이 새로운 스크류 설계의 기본적인 아이디어이다. 본 논문에서는 단축 압축기상에서의 카오스 혼합에 관한 기본 역학 구조를 설명하였고 카오스 스크류를 사용하여 실험적으로 카오스 혼합을 관 찰하였다. 단축 압출기에서의 기존 스크류와 비교하여 카오스 스크류를 사용하였을 경우 혼 합성능이 월등하게 증진됨을 실험적으로 얻은 혼합형태로부터 알수 있었다. 또한 카오스 스 크류는 특허 출원된 다른 혼합장치들에 비하여 형상이 간단하여 제작비가 저렴하고 스크류 특성이 우수하며 수해석적 면에서 스크류특성, 체류시간, 변형척도등을 예측할수 있는 장점 이 가진다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권9호
• /
• pp.77-83
• /
• 2018

열가소성 탄성체 (Thermo-Plastic Elastomer-TPE)는 우수한 탄성을 지니면서도 보통의 열가소성 플라스틱과 동일한 성형성과 재생 가능성 때문에 산업계 전반에 걸쳐 사용이 증가하고 있다. 현재 열가소성 탄성체와 관련된 연구는 다양한 소재와의 결합에 의한 복합탄성체 개발이나 이를 구현하기 위한 장비 개발 등에 집중되고 있다. 반면 중소기업 등의 현장에서는 이러한 신소재의 적용뿐만 아니라 저렴한 일축 스크류 장비에서 열가소성 탄성체의 압출이 가능하게 하는 공정조건에 대한 연구가 필요하다. 열가소성 탄성체는 일반적으로 트윈 스크류 방식으로 압출을 하게 된다. 반면에 중소기업 등에서는 단축 스크류 방식의 압출기를 주로 보유하고 있는데 단축 스크류 방식의 압출기에서 압출이 가능하게 하려면 정교한 공정제어를 통해 균일한 두께 유지가 중요하다. 본 논문에서는 열가소성 탄성체 TPE-800L 단축 압출가공에 있어서 압출공정변수인 출력부 가공 온도가 튜브의 성형성에 미치는 영향을 연구하였다. 열가소성 탄성체 TPE-800L의 압출에서는 출력부 온도가 가장 중요한 요소이며 165-170도일 때 가장 우수한 성형성을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제59권3호
• /
• pp.305-315
• /
• 2021

교합형 동방향이축압출기는 고분자재료의 컴파운딩에 주로 사용되는 기계이다. 이축압출기는 가공하는 재료와 생산제품에 적합한 스크류 조합을 설계하여 품질과 생산성이 양호한 컴파운딩공정을 구축할 수 있다. 스크류조합을 구성하는 스크류와 니딩 엘리먼트의 종류, 형상 및 사양에 대하여 정리하였고, 각각의 엘리먼트가 조합될 때 고분자 수지의 가공성에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 범용수지의 대량생산에 보편적으로 적용되는 스크류 조합의 원리를 설명하였고, 피딩, 용융혼련 및 미터링영역에 적합한 스크류조합의 방향과 사례를 나열하였다. 액상첨가제나 무기필러의 사이드피딩, 반응압출, 탈기공정, 밝은 색상과 투명도가 요구되는 제품의 생산 및 겉보기비중이 낮은 재료의 가공 등 각각의 경우에 맞는 스크류조합의 방향과 원리를 제시하였다.

• 유변학
• /
• 제8권1호
• /
• pp.39-48
• /
• 1996

최근에 본 연구자에 의하여 기존 스크류의 간단한 수정을 통해 단축 압출공정에서 의 혼합성능을 증진시키는 카오스 스크류를 개발하였고, 단축압출기에서의 기존스크류와 비 교하여 카오스 스크류를 사용하였을 경우 혼합성능이 월등하게 증진됨을 실험적으로 얻은 혼합형태로부터 알수 있었다. 본논문에서는 카오스 스크류에서 일어나는 카오스 유동을 집 중적으로 수치모사 하였으며 그결과를 중요한 무차원 변수에 대하여 입자 궤적,포인카레 단 면 본 논문에서 제안한 쉘사상법을 통하여 나타내었다. 쉘사사아법은 혼합형태와 불변체군 을 얻기에 매우 효과적인 방법이며 수치해석으로 얻은 불변체군은 실험결과와 잘 일치하였다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제20권7호
• /
• pp.217-226
• /
• 2003

Twin screw extruders are the heart of the polymer processing industry. They are used at some stage in nearly all polymer processing operations. This paper is concerned with the basic elements of the extruder design. The proper design of the geometry of the extruder screw is of crucial importance to the proper functioning of the extruder. If the material transport instabilities occur as a result of improper screw geometry, even the most sophisticated computerized control system cannot solve the problem. For this purpose, a characteristic design on the screw flights shape of the closely intermeshing co-rotating twin screw extruder. This paper presents design parameters of double flighted screw and triple flighted screw elements, and characteristics of various screw channel area versus screw diameter ratio, K value, in the barrel of screw extruder.

• 한국식품과학회지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.81-87
• /
• 1991

15% 비율로 가수한 corn grit 원료를 reverse element 수를 달리한 스크류 조합을 사용한 실험실용 동방향 회전 이축 압출성형기로 extrusion cooking할 때, 각 스크류 조합에서 원료 투입량($30{\sim}60\;kg/hr$), 스크류 회전속도($200{\sim}400\;rpm$) 및 die hole 수($2{\sim}4$개) 등의 process parameters 변화에 대한 system parameters(압출온도 및 압력, 기계적 에너지 소모율 및 평균체류시간)의 변화 양상을 다중회기분산 분석을 통하여 분석하였다. 원료 투입량이 증가할 수록, 압출온도, 기계적 에너지 소모율 및 평균체류시간이 감소하는 경향을 보인 반면에 알출압력은 증가하였다. 그리고, 스크류 회전속도가 증가할 수록, 압출온도, 기계적 에너지 소모율 및 압출압력이 증가하는 경향을 보였으나, 평균체류시간은 감소하였다. 그러나 die hole 수가 증가할 수록, 측정한 4가지 system parameters는 모두 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 경향은 reverse element의 수를 증가시킨 스크류 조합을 사용한 경우에 더욱 뚜렸이 나타나는 결과를 보여 주었다. 이상의 결과를 각 스크류 조합에서 각각의 system parameters와 process parameters를 독립변수로 하는 함수식으로 나타낼 수 있었고, 이 때 각 함수식의 상관관계는 0.90 이상 이었다.

• 한국식품영양과학회지
• /
• 제32권8호
• /
• pp.1270-1277
• /
• 2003

두유박과 옥분 혼합물의 압출성형물을 제조하기 위한 공정 조건의 위하여 스크류 속도 150∼250 rpm, 혼합물의 수분함량 20∼30%, 온도 100∼15$0^{\circ}C$의 조건에서 압출 성형하고, 반응표면분석법 (RSM)을 이용하여 최적 조건을 분석하였다. 공정 조건에 따른 팽화율에서는 스크류 속도가 높고 수분함량이 낮을수록 팽화가 크게 일어났고, 수분함량이 많을수록 용적 밀도를 높이는 것으로 나타났다. 절단강도의 경우 수분 함량에 따라 감소하다 증가하는 추세를 보여주었고, WSI는 스크류 속도와 수분함량에 WAI는 수분함량과 온도에 많은 영향을 받았다. 색도에서는 b＊ 값을 제외하고는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 각 조건별 실험결과를 반응표면분석을 한 결과 팽화율과 용적 밀도, WSI, b＊ 값은 linear모델로 결정되었고, 절단강도와 WAI는 quadratic 모델이 유의성을 나타내었다. 압출 성형 공정의 최적화는 결정된 반응식과 반응표면 그래프를 이용한 결과 수치 최적화에서는 스크류 속도 250 rpm, 수분함량 22.43%, 온도 128.16$^{\circ}C$이었고, 모형적 최적화에서는 desirability가 0.727인 스크류 속도 250 rpm, 수분함량 22.43%, 온도 128.02$^{\circ}C$로 결정되었다.

• 유변학
• /
• 제8권1호
• /
• pp.11-29
• /
• 1996

스크류 채널 내에 주기적을 배리어를 설치함으로써 단축 스크류 압출 공정에서의 혼합 성능이 높여질수 있음이 S.J. Kim과 T.H. Kwom에 의해 밝혀진 바있다. 그들은 이새 로운 스크류를 통한 혼합이 카오틱하는 점으로부터 이 새로운 스크류를 카오스 스크류라고 명명했다. 우리는 카오스 스크류가 장착된 단축 압출공정에서 역학계 이론과 혼합운동학을 연계하여 연구를 수행하였다. 포인카레 단면을 통한 연구로부터 우리는 배리어의 배열이 islan의 크기에 대단히 밀접하게 관련되어 있음을 발견하였다. 연속적인 쉘 변형은 카오틱 유동에서 유체 요소를 지수 함수 형태로 늘이는 늘임과 접힘으로 이루어진 카오틱 혼합 메 카니즘을보여준다. 유체요소의 국부 늘임은 원리상으로는 계산되어질수 있으나 수치 해석상 의 어려운 점이 있다. 정규 유동에서와 달리 카오틱 유동에서는 입자 추적이 Runge-Kutta 적분중의 시간간격에 대단히 민감하다. 그래서 실제 사용될수 있는 시간 간격에 의해 계산 된 국부 늘임율 및 혼합효율의 정확도가 보장되어지지 않는다. 이러한 점들을 고려하여 우 리는 새로운 혼합 척도로 $\sigma$z를 제안하는데 이값은 비교적 긴 유체선분이 채널방향을 따라 늘어나는 비에 관련된 값이다. 배리어 영역의 길이가 짧을수록 $\sigma$z는 큰값으로 나타나지만 포인카레 단면에 의한 연구에 따르면 배리어의 주기가 너무 짧다면 두 개의 거대한 island 가 존재하는 것으로 밝혀졌다. 그리고 이러한 사실은 유체요소의 늘임비가 크다는 것이 항 상 좋은 혼합성능을 뜻하는 것은 아니라는 점을 보여준다. 이러한 관점에서 볼 때 혼합 스 크류를 설계하는데 있어서는 포인카레 단면을 병행하여 ${\sigma}_z$의 값을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제25권3호
• /
• pp.182-186
• /
• 2009

Extruders can be basically divided into bisk and screw type of extruders. Though plastic extruders are often used for its simplicity for water and oil transportation pumps, these days screw extruders are mostly used. Screws are used in many extrusion processes to manufacture complex and complicated shaped parts made of plastics, medicine materials, food, polymer composites, iron and ceramic powders, etc. Also, material correction of deformities is caused by flow and physicochemical reaction phenomenonand material extrusion is processed according to heat transfer. various material comes to hopper because extruder has function by blender and mixing of materials can go well before come out through dice. These change process is so complicated that process condition is decided by trial and error that process condition is underground mainly at extrusion molding process.

• 유변학
• /
• 제3권1호
• /
• pp.56-67
• /
• 1991

압출공정에서 발생하는 전달현상을 이해하기 위하여 싱글-스크류 압출기에서의 비 뉴톤성 유체의 비등온유동에 대한 수치해석을 위한 유한요서법(FEM)을 개발하였다. FEM 은 준-3차원 물리적 모델을 기본으로 하였고 온도분포해석을 위하여 전진방법을 도입하였 다. 본 연구에서 도입한 수치해석적 모델과 더 간단한 준-2차원 모델을 온도분포의 예측에 관하여 초점을 맞추어서 비교 하였다. 압출기의 내부채넬에서 순환유동이 온도분포에 미치 는 영향의 중요성이 강조되었다. 순환유동의 효과를 파악하기 위하여 유한 요소식에서 순환 과 관련된 대류항을 빼도록 유한요소 프로그램을 개조 하였고 개발된 원래의 프로그램과 개 조된 프로그램의 해석을 수행한후 해석결과 중에서 특히 온도분포에 있어서의 차이점을 비 교하였다. 이로부터 간단한 준-2차원 모델은 순환효과를 무시했기 때문에 속도분포의 예측 에서는 별문제가 없으나 온도분포의 예측에 있어서는 크게 잘못될 수 있음을 알수 있다.