제지공정의 마지막 단계인 캘린더는 지필의 표면을 평활하게 하고 두께를 감소시켜 균일 하게 하는 역할을 한다. 하지만 캘린더링은 인장강도 둥의 강도적 성질과 불투명도 등 광학 적 성질을 저하시키는 공정이기도 하다. 따라서 캘린더령 공정에 의한 제품 품질의 저하를 극소화하기 위해서는 공정인자의 엄밀한 관리가 요청된다. 캘린더링의 주요 공정인자에는 온도와 압력, 닙 체류시간, 유입지의 함수율, 유입지의 온도 롤의 재질 등이 있다. 이 가운 데 특히 캘린더링 온도와 압력은 주요한 공정 인자이다. 따라서 이들 변수에 의한 캘린더링 공정의 변화를 정확하게 파악하는 것은 매우 중요하다. 캘린더링 공정의 속도와 관련된 닙 체류시간과 유입지의 함수율, 유입지의 온도, 롤의 재질 등은 실제 공정에서 변화시키기 어 려운 반면 온도와 압력은 조절이 비교적 용이한 특정도 지니고 있다. 캘린더링 전후의 종이의 물성 차이는 지필 내부로의 열 침투에 의한 열변형에 따라 크게 달라진다. 셀룰로오스는 유리전이온도 이상으로 가열되면 그 성질이 크게 변화하므로 캘린 더링 시의 온도가 유리전이온도보다 높거나 낮은 경우 캘린더링된 종이의 물성 차이가 크게 달라질 수 밖에 없다. 캘린더령은 비정상상태에서 진행되기 때문에 지펼의 내층보다는 표층 으로부터 순차적으로 열변형이 발생하는 공정이다. 그러므로 지필의 두께 방향으로의 열 침 투 현상의 해석을 통하여 캘린더링 시 유리전이온도가 어느 깊이까지 도달하는가를 파악하 는 것은 캘린더링 공정의 해석에 매우 중요하다. 캘린더링 공정에서 발생하는 열전달현상 해석 시 지필의 압축을 고려하지 않고 비압축성 물질로 가정하는 것은 캘린더링 공정 인자 중 압력에 의한 영향을 제대로 평가하지 못하는 한계를 지니게 된다. 따라서 본 연구에서는 지펼의 압축성을 고려하여 캘린더링 모델을 정립 하고, 이를 토대로 캘린더링 공정 조건에 따른 열 침투 현상을 해석코자 하였으며, 그 방법으 로 수치해석기법을 도입하였다. 또 실제 캘린더링 전후의 두께 변화를 측정하여 유리전이온도 의 도달 깊이와 비교하였다. 지필의 압축 정도는 롤의 직경과 닙 폭을 이용하여 MD 방향으 로 함수화하였으며, 열전달 계수로는 겉보기 값을 사용하였다. 이때 지펼은 균질한 것으로 가 정하였다. 함수율은 유리전이온도를 좌우하는 가장 큰 인자이나 본 연구에서는 항온항습처리 를 통해 유입지의 함수율을 고정시켰으며 캘린더링 시 함수율의 변이는 없다고 가정하였다. 그 결과 열침투깊이가 증가할수록 지필은 보다 변형되기 쉬운 상태가 되어 주어진 압력 조건에 대해 소성변형 정도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 캘린더링 전후에 두께 변화를 측정하여 정량적으로 평가할 수 있었다. 수치해석기법을 통해 같은 압력 조건에서 온도가 증 가함에 따라 혹은 같은 온도 조건에서 압력이 증가함에 따라 지필 내의 유리전이온도의 침투 깊이가 증가함을 알 수 있었으며 이는 캘린더링 전후의 두께 변화의 측정 결과와 일치하였 다. 또 NRT가 증가함에 따라서도 유리전이온도 침투 깊이가 증가하였다.
고분자를 크게 두가지로 대별해 보면 유리상 고분자(Glassy polymer)와 고무상 고분자(Rubbery polymers) 혹은 일레스토머로 나눌수가 있으며 이는 고분자의 유리전이온도(Glass transition temperature)에 따른 분류이다. 즉 유리전이온도가 상온 보다 높아 상온에서 유리상인 고분자를 유리상 고분자라 하고 유리전이온도가 상온보다 낮아서 상온에서 고무상인 고분자를 고무상 고분자라 한다. 이들 두 종류 고분자는 화학적 구조, 화학적 성질, 그리고 물리적 성질면에 있어서 상당히 다르다.
주파수 (30 ~ 300k Hz)와 온도 범위 ($20{\sim}160^{\circ}C$)가 경화 조건에 따른 에폭시 수지의 전기적 특성 (유전율 및 유전손실)에 미치는 영향을 조사하였다. 유리전이온도(Tg) 이하에서는 주파수와 상관없이 각각 3가지의 시편에서 유전분산 현상이 나타나지 않으며, 유리전이온도(Tg) 이상에서 유전분산 현상이 나타났다.
본 연구에서는 열화 온도가 아민 (D-230), 아마이드 (G-5022), 그리고 산무수물 (HN-2200)에 의해 경화된 에폭시 접착제의 질량변화, 유리전이온도 및 모폴로지에 미치는 영향을 고찰하였다. 실험 결과, 3가지 접착제 시편의 질량감소는 열화 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 이는 열화 온도가 증가함에 따라 시편의 표면에서 더 많은 열화가 발생하여 시편의 질량이 감소한 것으로 판단된다. DSC 분석결과에 따르면 DGEBA/D-230과 DGEBA/G-5022 시편의 유리전이온도는 열화 온도에 따라 증가하였으며, DGEBA/HN-2200 시편의 유리전이온도는 열화온도 $150^{\circ}C$, 열화 시간 7일 이상에서 일정한 값을 나타내었다. SEM 결과에서 열화 이후의 DGEBA/G-5022 시편의 표면은 DGEBA/D-230 또는 DGEBA/HN-2200 시편보다 거친 모폴로지를 나타내었다. 이 결과는 시편의 질량 변화에서 얻은 결과와 일치하였다.
인삼염유리는 전자부품분야에서 저온소성유리로 그 활용범위가 넓은 편이나 높은 열팽창계수로 알칼리 산화물 등을 첨가하여 그 특성을 조정하고 있다. 본 연구에서는 P$_2$O$_{5}$-SnO-ZnO-SiO$_2$/B$_2$O$_3$ 유리계에 대하여 열적특성으로 선팽창계수와 유리전이온도, 용융온도 등을 측정하여 그들 값의 상관관계를 고찰하였다. 이러한 결과는 다른 인삼염 유리와 비교하였을때 선팽창계수와 유리전이온도의 곱이 일정한 값으로 나타나서 이들 중의 하나의 값으로부터 간접적으로 다른 변수를 측정 할 수 있는 한 방법이 될 수 있다.
에폭시수지와 CFRP 복합체 구조물의 경화공정 중에 발생하는 잔류응력은 구조물의 기계적물성에 영향을 미친다. 따라서 잔류응력을 낮추기 위해 여러 가지 방법들이 발표되고 있다. 이연구에서는 잔류응력을 낮추는 방법으로 잔류응력의 발새mechanism을 이해하고 반 응속도식과 여러 가지 기초물성을 기초로 한 computer simulation pro-gram을 이용하여 에 촉시수지와 복합체 구조물의 잔류응력을 최소화하는 경화공정을 찾는 연구를 진행하였다. 경화과정에서는 대부분의 경화온도가 구조물의 유리전이온도보다 높기 때문에 잔류응력이 발생하지 않고 대부분의 잔류응력은 냉각과정에서 발생하였다. 잔류응력을 정량화하는 방법 으로 구조물의 표면이 유리전이온도에 도달하였을때 내부 비체적분초를 상대적인 잔류응력 이라 간주하였다. 컴퓨터모사에 의해 최종경화온도와 냉각속도를 바꾸면서 잔류응력을 모사 한 결과 최종경화온도가 낮을수록, 냉각속도가 작을수록 잔류응력이 작게 발생하였다.
Segmented block copolymer인 polyurethane은 열역학적으로 불친화성을 갖는 두 segment unit (Hard segment unit과 Soft segment unit)에 의해 미세 상분리 현상이 나타나며 그 결과 hard-segment-rich hard domain과 soft-segment-rich soft matrix 구조를 갖는다. 상온보다 높은 유리전이온도를 갖는 hard segment와 낮은 유리전이온도를 갖는 soft segment의 특성으로 인해 polyurethane은 열가소성 탄성체의 성질을 갖으며 두 성분의 조성비에 따라 넓은 범위의 역학적인 성질을 나타낸다.(중략)
DGEBA/MDA/GN 계의 기계적 및 절연성질에 미치는 후기경화 조건의 영향을 연구하였다. 시편은 8$0^{\circ}C$에서 1.5시간 동안 경화한 후 15$0^{\circ}C$에서의 후기 경화시간과 경화온도를 다르게 하였다. 후기 경화온도가 증가함에 따라 인장강도, 절연파괴 강도 그리고 유리전이온도는 약간 증가하였으나 감소하였다. 4시간까지 후기경화되었을 때 인장강도와 유리전이온도는 증가하였으나 충격강도는 감소하였다. 그러나 4시간 후에는 거의 일정한 값을 나타내었다. 절연파괴 강도는 후기경화 시간에 관계없이 거의 일정한 값을 나타내었다.
본 연구에서는 수지 인장시편과 스트랜드 인장시편을 적용하여 탄소섬유/에폭시 복합재의 고온에서의 특성을 조사하였다. 연구결과에 따르면 수지시편의 인장강성은 수지의 유리전이 온도에 근접해감에 따라 서서히 감소하지만 스트랜드 인장시편의 인장강성은 상온에서의 인장강성을 유지한다. 수지시편과 스트랜드 시편의 인장강도는 온도가 유리전이 온도에 근접할수록 급격한 감소를 나타내었다.
에폭시 수지로 bisphenol계diglycidy1 ether of bisphenol A(DGEBA)type에 아민계 경화제 4, 4'-methylene dianiline(MDA)를 사용한 계에 나타나는 취약점인 담약성을 개선하고자 반응성첨가제 succinonitrile(SN)을 첨가하였다. 이때 나타나는 화학적 구조의 변화로 야기되는 유리전이온도(Tg), 열분해온도(Td), 초기 열분해 온도($T_{-5%}$)를 SN의 함량비와 경화조건을 달리하여 고찰하였다. 이들 열적성질들은 SN의 함량이 증가함에 따라 유리전이온도와 열분해 온도는 감소하였고, 초기열분해에 일어나 5%의 중량감소가 나타나는 온도 또한 감소하였으나, 혼합액을 높은 온도에서 경화 시킬 경우 이들 열적성질들은 증가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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