• 대한기계학회논문집A
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• 제30권1호
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• pp.32-41
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• 2006

We analyzed the non-Newtonian and non-isothermal flow in the melt conveying zone in co-rotating and counter-rotating screw extruder system with the commercial code, STAR-CD, and compared the mixing performance with respect to screw speed and rotating direction. The viscosity of fluid was described by power-law model. The dynamics of mixing was studied numerically by tracking the motion of particles in a twin screw extruder system. The extent of mixing was characterized in terms of the residence time distribution and average strain. The results showed that high screw speed decreases the residence time but increases the shear rate. Therefore higher screw speed increases the strain and has better mixing performance. Counter-rotating screw extruder system and co-rotating screw extruder has the similar shear rate with the same screw speed in spite of different rotating direction. However, the counter-rotating screw has good mixing performance, which is resulted from longer residence time than that of co-rotating screw extruder.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제18권3호
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• pp.153-160
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• 2006

We analyzed the non-Newtonian and non-isothermal flow with Carreau-Yasuda viscosity model in co-rotating and counter-rotating twin screw extruder systems. The mixing performances with respect to the screw speed, the screw pitch, and the rotating direction have been investigated. The dynamics of mixing was studied numerically by tracking the motions of particles. The extent of mixing was characterized in terms of the deformation rate, the residence time distribution, and the average strain. The results showed that the high screw speed decreases the residence time but increases the deformation rate. Small screw pitch increases the residence time. It is concluded that the high screw speed increases the dispersive mixing performance, while the small screw pitch increases the distributive mixing performance. Co-rotating screw extruder has the better conveying performance and the distributive mixing performance than counter-rotating screw extruder with the same screw speed and pitch. Co-rotating screw extruder developed faster transport velocity and it is advantageous the flow characteristics to the mixing that transfers polymer melt from one barrel to the other barrel.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권7호
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• pp.217-226
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• 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.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권8호
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• pp.185-193
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• 2003

The modular self-wiping co-rotating twin screw extruder (SWCOR) has become the most important of twin screw machines. Screw design is one of the most important factors in determining performance of screw extruder. The screw flight and screw channel geometry of SWCOR is determined by the screw diameter, centerline distance, helix angle, and flights number. The maximum allowable throughput rate on a twin screw extruder is determined by a combination of free volume and available specific torque. In this paper we designed geometrical parameters of extruder screw and presented optimal specific torque value in K=1.55, and then developed screw design program for the screw cutting by the use of JAVA API in the twin screw extruder.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1426-1429
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• 2003

This paper describes screw tool design and machining method witch is able to design tool profile and 3-dimensional geometry for screws in self-wiping co-rotating twin screw extruder. The geometric features of screws for co-rotating twin screw extruders are developed from kinematic principles. Closely self-wiping screw segments are manufactured in universal milling machine by using designed screw tools. It is shown that experimental results verified the closely intermeshing condition in twin screw.

• Elastomers and Composites
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• 제42권3호
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• pp.151-158
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• 2007

최근 들어 전기적, 기계적 성질이 우수한 다중벽탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotubes)/고분자 복합재료에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 모듈라 치합형 동방형 회전 이축 압출기(Modular Intermeshing Co-Rotating Twin Screw Extruder, L/D=42)를 이용하여 PMMA/MWNT 복합체를 제조하였다. 이렇게 제조된 PMMA/MWNT 복합체의 표면저항을 측정한 결과 MWNT의 함량이 4 wt% 일 때 $10^4{\Omega}/sq$를 나타내어 전자파차폐(Electronic Magnetic Interference) 물질로 응용할 수 있는 가능성을 확인하였다. 그리고 열중량 분석기 (Thermogravimetric Analysis), 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimeter)를 이용한 열적특성, 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy)을 통하여 형태학적 변화를 분석하였다. 또한 유변학적 특성을 알아보기 위해 용융흐름지수(Melt Flow Index)를 측정하였다.

• 폴리머
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• 제35권2호
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• pp.99-105
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• 2011

컴파운드의 물성을 최적화하기 위해서는 충전제 입자들의 분배와 분산이 잘 일어나도록 효율적으로 훈련하는 것이 중요하다. 혼련 효용을 향상시키고자 다양한 종류의 혼련 요소들이 이축압출기에 이용되고 있다. 본 연구에서는 탄산칼슘이 충전된 폴리스티렌을 대상으로 충전제 분산에 대한 이축압출기의 스크루 조합 영향을 알아보았다. 충전제의 분산 상태는 포토다이오드가 장착된 광학현미경으로 조사하였다. 실험 결과는 충전제의 분산 정도가 혼련 요소들의 형태 및 위치에 주로 영향을 받는다는 것을 보여주었다.

• Elastomers and Composites
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• 제39권2호
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• pp.131-141
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• 2004

본 연구에서는 폐기되는 고전압용 전선으로부터 얻어질 수 있는 XLPE(crosslinked polyethylene)의 재활용에 관하여 고찰하였다. XLPE 스크랩 및 폐기물의 분쇄를 위해 약 $100{\mu}m$ 이하부터 약 $1000{\mu}m$까지 입자크기의 조절이 가능한 두 종류의 분쇄기를 사용하였다. 모듈라 치합형 동방향회전 이축 스크류식 압출기(modular intermeshing co-rotating twin screw extruder)를 이용하여 폐 XLPE의 조성, 폐 XLPE의 입자크기 및 종류, 스크류 조합, 매트릭스 수지의 종류(LDPE, HDPE, PP, PS) 조건을 변화시키면서 배합물을 제조하고 그들의 기계적 및 유변학적 특성과 파단면을 조사하였다. 일반적으로 내외 전도층을 포함한 폐 XLPE 배합물의 충격강도는 내외 전도층을 제외한 배합물보다 충격강도가 작은 것으로 나타났다. 또한, XLPE의 함량이 증가하고 입자크기가 작아 질수록 배합물의 충격강도가 증가하였다. 특히, LDPF의 경우 XLPE를 약 80 wt%까지 충전하여도 정상조건의 압출공정이 가능하였다. 스크류조합에 따른 배합물의 충격강도는 니딩디스크 블록(kneading disc block)의 수가 많을수록 높은 값을 나타내었다. 전체적으로 XLPE의 양이 증가할수록 배합물의 용융점도가 증가하였으나, 압출 전단속도 범위에서 shear thinning 경향을 나타내었다. 폐 XLPE를 범용 고분자수지와 혼합할 경우, LDPE, HDPE, PP 및 PS 모든 배합물에서 충격강도가 증가하였다. 특히, PS/XLPE 배합물의 경우에는 충격강도가 2 배정도 향상되는 효과를 보여주었다.

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

• Elastomers and Composites
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• 제36권2호
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• pp.86-93
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• 2001

새로운 TPE(Thermoplastic Elastomer) 블렌드 재료로서 폐 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)분말의 사용에 따른 환경문제를 해결하고, TPE의 고부가 가치화를 위하여 PP (Polypropylene)와 폐 EPDM분말을 주원료로 하고, 동방향 이축압출기(Co-rotating Twin Screw Extruder)를 사용하여 동적가교를 이루어 TPE재료를 제조하였다. TPE 재료의 인장강도, 파단신율, 탄성율 등의 물성을 향상시킬 목적으로 스크류 조합별로 폐 EPDM/PP를 블렌드하여 기계적물성을 조사하였으며, 모폴로지를 조사하였다. 스크류 조합에서는 혼련판과 역 스크류 엘리먼트의 수가 증가할수록 블렌드물의 전단력과 체류시간이 증가하여 동적가교가 증가하였다.