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[고분자] 사출성형 평가B괜찮아요

1. 사출 성형1.1. 사출성형기1.1.1. 사출 성형기 (Principal of the Injection Molding Machine)열가소성 수지에 대하여 사출 성형기는 알갱이로 되어있는 원래의 고분자 재료(granular or pelleted raw plastic)를 용융, 사출, 패킹 및 냉각 사이클을 통하여 마지막 성형 제품으로 바꾼다. 전형적인 사출 성형기는 그림 1에서 보는 바와 같이 다음의 주요 요소로 구성되어 있다 (1)사출 시스템(injection system), (2)유압 시스템(hydraulic system), (3)금형 시스템(mold system), (4)체결 시스템(clamping system) 및 (5)제어 시스템(control system).그림 1. 열가소성 수지에 대한 단축 사출 성형기(single screw injection molding machine)? 성형기 규격 (Machine Specification)? 체결 톤수(clamping tonnage)와 사출 크기(shot size)가 흔히 빠르게 열가소성 수지 용 사출 성형기의 크기를 규정하는데 사용된다. 다른 변수로는 사출 속도, 사출 압력, 스크류 설계, 금형 두께 및 타이 바(tie bar) 사이의 거리 등을 사용한다.? 성형기 기능 (Machine Function)? 사출 성형기는 일반적으로 성형기 기능에 따라 세가지로 분류할 수 있다.? 일반 목적의 성형기 (general-purpose machine)? 정밀 성형기 (precision, tight-tolerance machine)? 고속 성형기 (high-speed, thin-wall machine)? 보조 장치 (Auxiliary Equipment)? 사출 성형기에 대한 보조 주요 장치는 수지 건조기(resin dryer), 재료 처리 장치(material-handling equipment), 분쇄기(granulator), 금형 온도 제어기(mold-temperature controller) 및 냉각 장치(c으로 이루어져 있다. 이러한 유형의 금형은 전형적으로 캐비티와 같은 금형판에 러너를 가지고 제품의 테두리나 그 주이에 게이트가 있는 제품에 사용된다.?? 그림6. 이단 금형.? (2) 삼단 금형 (Three-Plate Mold)? 삼단 금형은 전형적으로 제품의 테두리를 벗어난 곳에 게이트가 있는 제품에 대하여 사용된다. 러너는 두 판 사이에 있는데 그림 3-7에서 보는 바와 같이 캐비티와 코아로부터 분리된다.?? 그림7. 삼단 금형.? (3) 냉각 수로 또는 회로 (Cooling Channel or Circuit)? 냉각 수로는 금형의 내부에 위치하는 통로로 이를 통해 냉매가 - 일반적으로 물, 증기(steam) 또는 기름 - 순환된다. 그들의 기능은 금형 표면의 온도를 조정하는 것이다. 냉각 수로는 또한 필요에 따라 배플(baffle), 버블러(bubbler) 및 열핀(thermal pin) 또는 히 파이프(heat pipe)와 같은 다른 온도 제어 장치와 연결되어 있다.? 유압 시스템 (The Hydraulic System)? 사출 성형기의 유압 시스템은 금형을 열고 닫고, 체결력을 유지하고, 이어 왕복 스크류를 회전시키고,취출핀을 움직이고 금형 코아를 이동할 수 있게 한다. 많은 유압 요소들은 이러한 힘을 제공하는데 필요한데, 펌프(pump), 밸브(valve), 유압 모터(hydraulic motor), 유압 부속품(hydraulic fitting), 유압 배관(hydraulic tube) 및 유압 저장소(hydraulic reservoir)를 포함한다.? 제어 시스템 (The Control System)? 제어 시스템은 성형기 운전에서 일관성(consistency)과 반복성(repeatability)을 제공한다. 이는 온도, 압력, 사출 속도, 스크류 속도 및 위치, 그리고 유압 위치(hydraulic position) 등을 포함하는 공정 변수를 감시하고 제어한다. 공정 제어는 마지막 제품의 품질과 공정의 경제성에 직접적인 영향을 미친다. 공정 제어 록 재료가 더 빨리 스크류 날개에 압축되어 마찰열(shear heating)의 양이 증가한다.? 쿠션 (The Cushion)? 쿠션은 스크류의 마지막 전진 위치와 최대 허용 전진 위치(maximum allowable forward position)의 차이이다. 만약 스크류가 최대 스트로크(full stroke)까지 움직여 노즐에 인해 기계적으로 정지하면, 쿠션은 0이 될 것이다. 전형적으로 3 mm ~ 6 mm 정도의 쿠션이 사용된다.1.1.4. 부가적인 작업 (Secondary Operations)제품이 취출된 후, 딜리버리 시스템이 - 스프루, 러너 및 게이트 - 부가적인 작업에 의해 제거된다. 몇몇 응용에 대해서는 부가적인 작업은 조립 및 장식을 위해 필요할 것이다. 제품을 조립하는 부가적인 작업은 접합(bonding), 용접(welding), 삽입(inserting), 고정틀 만들기(staking swaging) 및 기구 조립(assembling with fastener) 등을 포함한다. 고분자 제품 장식을 위한 부가적인 작업은 아플리케(applique) - 열과 압력을 가하여 표면을 처리함 -, 인쇄(printing) - 장식 또는 정보적인 목적으로 제품에 표시하는 공정 - 등을 포함한다. 또 다른 부가적인 공정은 채색(painting), 코팅(hard coating), 차폐(metalizing/shielding), 표면 처리(surf treatment), 열처리(annealing) 및 가공(machining) 등이다. 이들 부가적인 작업의 세부적인 설명은 재료 공급업체로부터의 설계 안내서에서 발견할 수 있다.1.1.5. 공정 조건의 중요성 (Importance of Process Conditions)성형품의 품질은 고분자 재료가 거치는 공정의 조건에 크게 영향을 받는다. 예를 들어, 그림11에 보는 바와 같은 공정 창을 참조할 수 있다. 당신이 온도를 낮춘다면, 용융 수지를 캐비티에 밀어 넣게 위하여 더 높은 압력을 필요로 할 것이다. 만약 온도가 사출 성형 (Lamellar/Microlayer Injection Molding)? 이 공정은 두 개의 사출 실린더(dual injection molding)로부터 용융 수지의 유동 방향을 조합하기 위하여 피드블록(feedblock) 또는 레이어 멀티플라이어(layer multiplier)를 이용한다. 그림 6으로 이는 여러 수지로부터 미세층구조(microlayer)로 제품을 생산한다.?? 그림6. 다층 사출 성형.? 층 구조로 다른 수지를 조합하는 것은 가스 배리어 특성(gas barrier property), 치수 안정성, 열에 대한 저항 및 광학 등성과 같은 많은 특성들을 좋게 만든다.? 라이브-피드 사출 성형 (Live-Feed Injection Molding)? 라이브-피드 사출 성형 공정은 그림7에서 보는 바와 같이 여러 고분자에 진동하는 압력을 가하여 용융 수지에 진동을 일으키게 한다. 분자 또는 섬유 배향의 서로 다른 층들이 고화에 의해 금형 안에서 이루어지는 동안 피스톤의 작동으로 게이트에서 재료를 용융 상태로 유지한다. 이 공정은 보이드(void), 크랙(crack), 싱크 마크 및 웰드라인 등의 결점이 없는 단순 또는 복잡한 제품을 제작하는 방법을 제공한다.?? 그림7. 라이브-피드 사출 성형.? 저압 사출 성형 (Low-Pressure Injection Molding)? 저압 사출 성형은 기본적으로 일반적인 사출성형의 최적화된 확장이다. [그림8을 참조.] 낮은 압력은 적절하게 프로그램된 스크류의 회전속도(revolution per minute; rmp), 유압 배압(hydraulic back pressure), 용융 수지의 온도를 제어하기 위한 스크류 속도 및 사출 속도에 의해 이루어진다. 이는 또한 큰 게이트 크기 또는 유동 길이를 줄이기 위해 순차적으로 열리는 다수의 밸브 게이트를 이용한다.패킹 과정은 일반적으로 느리고 제어된 사출속도를 이용하여 없앨 수 있다. 저압 사출 성형의 이점은 요구되는 체결 톤수의 감소, 성형과 프레스에 진행되었을 때 - 매우 높은 온도에서도 -, 사이클은 끝나고 제품은 취출된다.? 반응 재료의 사출 성형에 대해 금형 및 공정 설계는 충전 및 패킹 과정 동안 일어나는 화학 반응 때문에 훨씬 더 복잡하다. 예를 들어, 느린 충전은 너무 빠른 젤링(gelling)으로 미충전이 일으키는 반면, 빠른 충전은 내부 구멍(porosity)을 만들 수 있는 난류를 유발시킨다. 금형 온도의 부적절한 제어와 부적절한 제품 두께는 사출 과정 동안 성형성 문제(moldability problem)를 일으키거나 재료를 태우게 될 것이다. 가공과 공정 수정하는데 컴퓨터 모사는 일반적으로 전통적이고 시간이 많이 드는 시행착오법보다 비용적으로 효율적인 도구로써 인식된다.1.2.2. 사출성형에서 공정조건 설성다음의 단계별 절차는 공정 조건을 설정하는데 도움을 줄 것이다.? 사출 온도의 설정 (Step 1. Set the Melt Temperature)? 사출 온도는 성형품을 사출하는데 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 만약 너무 낮으면, 수지는 완전히 용융되지 못하거나 유동하기에 저항이 너무 크다. 만약 사출 온도가 너무 높으면, 수지는 분해될 수 있는데, 특히 POM 및 PVC에 대해서는 이런 경향이 크다. 재료에 대한 구체적인 추천 사출 및 금형 온도는 수지 공급업체로부터 가능하다. 16개의 재료에 대한 적절한 수지 및 금형 온도는 표1에 나타내었다.? 대부분의 수지 용융은 배럴 안쪽의 스크류 회전에 의한 마찰열에 의해 일어난다. 배럴 히터 밴드(barrel heater band)는 적절한 온도로 수지를 유지시킨다. 일반적으로 실린더에 3 ~ 5 정도의 온도 구역 및 히터 밴드가 있다. 호퍼에 가장 가까운 쪽을 가장 낮게 설정하고 온도를 점차적으로 올린다. 노즐 부위의 히터 밴드는 일정한 온도로 유지하여야 한다. 부적절한 히터 밴드 온도 조정은 노즐에서의 침흘림 현상(drooling), 분해 및 변색을 - 특히 PA 재료에서 - 일으킬 수도 있다.? 금형 온도의 설정 (Step 2.정

공학/기술| 2003.11.13| 16페이지| 1,000원| 조회(1,735)

고분자가공, 금형, 가공, 성형, 사출성형

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[고분자] 인공근육

1. 근육의 운동: 골격근의 수축과 이온에 의한 근육운동 - ATP의 화학에너지가 기계적 에너지 로 조절1 근육의 구조: 근육 ＞근섬유(근세포) ＞근원섬유골격근은 가늘고 긴 근육의 다발이고, 그 양단에는 건이라고 불리는 조직으로 되어 뼈와 결합되어 있다. 골격근의 주된 기능은 그 수축에 의하여 몸을 움직이지만 실제는 지적 활동일환으로 문장을 쓰는 것 역시 골격근에 의해 이루어 진다. 골격근은 피부와 피하조직을 사이에 두고 결합되어 있으며, 피부에는 고유수용기가 있어 냉.온.압.통증의 감각 등을 중추신경에 전달하고 있다. 실제 골격근은 근막이라고 불리는 결합조직에 포함되어 피하조직과 결합되어 있다. 근막은 조직액에 둘러싸여 근막간의 마찰을 방지하고 있으며, 또한 통증을 느끼기 쉬운 조직이어서 그 감각은 쑤시는 것과 같은 통증을 나타낸다. 골격근의 활동은 중추신경의 복잡한 명령으로 조절되고 있다. 예를 들어 팔을 구부리는 근이 동작할 떠는 팔꿈치를 펼 떠 작용하는 반대 측이 자동적으로 늘어나게 된다.이러한 길항근의 상호작용이 있기 떠문에 부드럽게 팔이 굽혀질 수가 있다. 또 근육이 관절을 움직이려 할 때는 단독의 근육이 움직이는 것이 아니고 같은 동작을 하는 여러 개의 근이 서로 도와가며 동시에 움직이게 된다.{2 활주설: 액틴 섬유가 미오신 섬유사이로 미끄러져 들어가 근육수축이 이루어진다는 이 론이다3 근수축과정{운동 신경이 말단에서 아세틸콜린 분비근섬유막이 탈분극되어 활동전류 발생근소포체에 있던 Ca+가 방출액틴 섬유와 미오신 섬유 밀착: 액틴-미오신 형성미오신에 있던 ATPase가 활성화, ATP를 분해시킴으로써 에너지 발생미오신 섬유가 액틴 섬유를 끌어당겨 근절 짧아짐근육수축운동 신경의 자극 멈추면 Ca+는 능동수송에 의해 다시 근소포체 속으로들어감미오신 섬유가 액틴 섬유에서 떨어져 근육 이완 {4 근수축의 에너지원: ATP{만약) ATP 부족하면ㄱ. 크레아틴 인산이 분해시 방출되는 에너지를 ATP 재생산ㄴ. 근육 속의 글리코겐이 해당에 의해 젖산이 됨.이때 생성된 ATP 근수축에 이용2. 인공근육의 종류1 ionic type· 전체적인 사슬리 이온에 따라 이동한다.· 변형의 크기가 크다· 작은힘이 필요하다.2 electric type· 높은 전압위한 추가적인 요소가 필요하다.· 변형의 크기가 작다.3. 인공근육의 시도1 Mckibben Artificial Muscle인간의 팔의 유사조직과 중추신경계를 모방한 갖가지 하부조직들로 구성되어 있다. 골격의 구성요소는 해부용 사람의 시체의 뼈로 만들어진 틀을 사용한 유리섬유로 되어있다. 외과적인 교체관절은(스테인레스로 만든 강철)팔꿈치와 어깨관절이 사용된다. 인대의 조직은 해부학적으로 정확한 위치에 있는 관절의 양쪽에 붙여진다. 압축공기를 넣은 Mckibben 인공근육 작동기는 팔의 근육에 사용된다.2 Artificial Muscle Spindles스핀들방식의 인공근육은 1993년부터 개발이 시작되었다. 근육수축기구로서 월등한 기능을 수행할 수 있으나 크기등의 제약점이 눈에 뜨인다, 인공근육 제작의 시도를 위해 구체적인 목표를 제시하는 산물이라 할 수 있다.4. 인공근육의 여러재료1.polymer 재료ⅰ) PVA-PAA artificial musclePVA-PAA 인공근육은 화학에너지를 사용하는 인공근육이다. PAA는 poly acrylic acid 이고 PVA는 poly vinyl alcohol이다. PVA-PAA 인공근육은 이섬유가 담겨진 용액의 PH변화에 의해 움직인다. PAA/PVA 근육의 수축은 0.01M HCL 용액에 의해 일어나고 이완은 0.01M NaOH 용액에서 일어난다.ⅱ) IPMC artificial muscle이온으로 된 중합체의 사용은 인공근육, 엑튜에이터, 센서등으로 유망한 영역 이다. 전형적인 IPMC 인공근육은 화학적인 가공을 거친 백금으로 표면이 구성 된 perfluorinated ion-exchange 막으로 구성된다.2 Carbon nano tubeRay BAughman이 이끄는 국제적인 팀이 자동차나 의료분야, 우주항공분야에 다 양하게 사용되는 탄소나노튜브 인공근육을 개발했다. 이들은 두개의 전해질로 채 워진 나노튜브 시트가 배터리에 연결되어 질 때 이들이 천연의 근육과 유사한 기 계적 운동을 수행할 수 있는지를 입증하였다.3 Bi-metal바이메탈은 굴절운동이 쉽게 일어나므로 수축현상은 아니지만 인공근육의 구조에 적용시킬 수 있다. 그러나 이 경우 인공근육과 관련한 연구결과가 없는 것은 흥미 로운 일이다. 이에 대하여 정리해보면 팽창계수가 매우 다른 두 종류의 얇은 금속 편을 맞붙인 것으로 온도의 변화에 따라 현저하게 구부리는 성질을 이용하여 온도 변화의 검출, 온도 조정등의 목적으로 널리 사용되고 있다. 재료는 팽창이 적은쪽 에는 니켈과 철의 합금, 팽창이 큰쪽에는 구리와 아연의 합금, 니켈.망간.철의합금, 니켈.몰리브덴.철의 합금, 망간.니켈.구리의 합금등 여러 가지가있다. 가장 간단한 바이오메탈은 저온때에는 수평이던 것이 고온이 되면 니켈.철합금쪽으로 구부러지 게 된다. 이와 같은 기구를 보온 밥통 내에 장치하면 밥통 안의 온도가 오르내림 에 따라 점점 떨어졌다 붙였다하여 온도를 어느 범위내 에서 유지할 수가 있다. 바이메탈의 온도상승을 위해서는 자기발열을 이용하는것과 주변온도상승을 통 한 가열효과를 이용하는 것이 보편적이다. 그러므로 연구의 시발점은 온도 상승시 의 에너지를 이용하는 것으로 단순화하고 이 재료의 구조적 단순성을 이용한다면 굴절에서 얻어지는 수축현상의 모델화가 용이하고 제어도 단순하여서 인공근육의 구조적인 응용예의 제시가 손쉬우며 이는 위에 열거한 여러 가지 재료들의 개발결과와 병합하여 연구의 시너지 효과를 누릴 수 있을 것이다.

공학/기술| 2003.11.11| 5페이지| 1,000원| 조회(1,811)

고분자, 의공학, 인공장기, 인공근육, 나노바이오융합기술

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[치과재료] 치과용복합레진

고분자(복합레진)1절. 서론치과용 고분자 재료로 polymethylmethacrylate(PMMA)가 denture base 용도로 사용되고 있는 것을 비롯하여 인상재, 접착재, 치과 수복용 재료등이 있는데 이중 가장 많이 사용되고 있는 것은 치과수복용 재료이다. 지금까지 널리 사용되어온 치과수복용 재료인 수은 아말감은 시술이 쉽고 내마모성과 기계적 강도 등의 기계적 물성은 우수하나 자연 치아와의 색상의 차이가 뚜렷하고 치아 조직과의 접합성이 좋지 않을 뿐 아니라 사용된 수은의 점차적인 유출로 인하여 장기적인 관점에서 인체에 유해하다고 보고 되어 있다. 최근에는 아말감의 단점을 보완하여 이를 대체할 수 있는 소재의 개발에 관한 많은 연구가 진행되어왔다. 고분자 소재로서 처음 사용된 수지는 아크릴계 수지로서 아말감이후에 개발된 실리케이트 보다 강도 등의 기계적 물성, 색안정성, 내수 안정성 등이 우수하나 내마모성이 떨어지고 경화시 수축율이 큰 단점이 있다. 따라서 위에 언급한 단점들을 극복하기 위하여 무기충전재(inorganic filler)를 보강재로 사용한 고충진 복합재료가 수복용 치과재료로 개발되었다.일반적으로 치과 수복용 복합레진에 요구되는 성질은 (1) 고경도, 고강도, 내마모성 등의 우수한 기계적 물성, (2) 내수성, (3) 천연치아에 가까운 색조 및 반투명성, (4) 작은 열팽창계수, (5) 신속한 중합반응, (6) 작은 경화수축, (7) 치아와의 우수한 접착성, (8) 생체적합성 및 작은 독성 등을 들 수 있다.본 논문에서는 치과용 복합레진에 대해서 발전사, 분류법, 구성성분, 기계적 물성 및 치과적 물성 등에 대하여 고찰하여 보았다.2절. 복합레진의 발전사우수한 치아 수복재로서 치과용 아말감은 오랫동안 사용되어 왔으나 아말감 혼합시 사용되는 수은에 의해 위해작용과 변연파절 그리고 부식과 결합능력의 결여 때문에 점차 사용이 감소하고 있으며 Osborne등과 Eames 등이 행한 아말감과 다른 수복재의 임상적인 비교에서 아말감의 문제점이 지적된 이ne이 원인인 것으로 밝혀져 변색과 치수자극성이 적은 대체물질을 찾게 되었다. 그 결과 1951년에 변색이 aniline 비해 적은 dimethyl para-toludine(DMPT)가 소개되었으며 그 이후 dimethyl para-toludine에 비해서 황색화 현상을 적게 일으킨다는 N,N-bis(2-hydroethyl)-p-toludine 이 보고 되어 이용되고 있다.{그림3. DMA, DMPT, HEPTBis-GMA를 비롯한 dimethacrylate는 대기 중의 산소 및 빛을 이용하여 첨가되어 있는 반응개시제인 빛을 이용하여 첨가되어있는 반응개시제인 benzoyl peroxide를 활성화시켜 중합을 이룰 수 있다. 이로 인해서 복합레진은 보관가능기간이 짧아지게 되어 사용상의 문제점을 보이기 때문에 반응 억제제 내지는 반응 안정제가 소개되었고 치의학 영역에서는 주로 hydroquinone의 monomethyl ether 0.01%가 이용되고 있다. 그러나 이러한 methyl ether는 복합레진 단량체의 변색을 심하게 일으키므로 현재에는 butylated hydroxytoulene(BHT)가 소개되었으나, 이것은 hydroquinone에 비하여 효능이 떨어지기 때문에 다시 사용하지 않게 되었다. 이외에도 광중합형으로 제조를 위해서는 광흡수제와 광활성제를 첨가하게 된다. 산업공학에서는 유기질 고분자중합체의 성질을 향상시키기 위해서 섬유상이나 입자의 형태를 지닌 무기질을 첨가하는데 이러한 방법은 Bowen에 의해 치과용 레진의 강화를 위하여 도입되었으며 Paffenbarger등은 filler의 첨가로 열팽창계수의 감소, 경화 수축 감소, 탄성율 증가 등의 효과를 얻을 수 있다고 하였다. Bowen은 filler를 첨가하면 중합 수축량이 6%내지 8%에서 2.7%로 감소한다고 말하였다.1972년에는 L.D. Caulk사에서 경화 시간이 빠르며 1-phase system인 UV경화용 복합재료를 개발하여 상품화하였으나 인체에 해로운 자외선을 사용함으로서 그 제약ledultrafine compact - filledfine compact - filledHomogeneous microfine compositesHeterogeneous microfine compositeswith splintered prepolymerised fillerswith agglomerated prepolymerised fillerswith spherical prepolymerised fillersMiscellaneous compositeswith splintered prepolymerised fillerswith agglomerated prepolymerised fillerswith sintered agglomerateswith spherical prepolymerised fillersTraditional compositesFibre - reinforced composites마. 대한치과의사협회 규격다음과 같이 분류한다.제 1형(type) : 화학 중합형, 즉 중합개시제와 중합촉진제의 연화에 의해 경화되는 재료.그러나, 중합이 외부로부터의 에너지 적용에 의해서도 되는 재료, 즉 이중 중합(dual cure) 재료는 제외한다.제 2형(type) : 외부에너지에 의해 활성화되는 재료. 즉 경화가 가시광선과 같은 에너지의 적용에 의해 되는 재료(화학 중합 개시제와 촉진제를 함유하는 재료도 포함).제 1급(class) : 교합면을 포함한 와동의 수복에 적합한 레진제 2급(class) : 그 이외의 레진4절. 구성복합레진은 여러 가지 성분이 포함되어서 구성되므로 그 각 구성성분들의 microstructure들을 볼 수 있다.1. 레진단량체Bowen에 의해 소개된 방법으로 fig1에 보이는 바와 같은 부가반응을 이용하여 BIS-GMA를 얻기 위해서 bis(4-hydroxyphenyl)dimethylmethane와 methacrylicacid를 부가 반응 시켜 BIS-GMA를 얻었다.{그림 4. BIS-GMA이러한 bis-GMA는 근래에 다양한 형태로 발전되.3. 촉매가. 화학경화형1) 반응개시제화학 경화형에는 반응개시제와 반응촉진제가 첨가되며 반응개시제로는 benzoyl(BPO)를 이용하였으며, 복합레진을 제조할 때는 작게 분쇄하여 filler와 혼합하여 BIS-GMA에 첨가되도록 하였고, filler가 첨가 되지 않은 레진으로 사용할 때는 아세톤에 용해시켜 직접레진 단량체에 혼합시켰고, 아세톤은 진공을 이용해서 제거하였다.{그림8. benzoyl(BPO)2) 반응촉진제반응촉진제로는 N,N-dimethyl-para-toludine(DMPT)를 이용하였으며, BIS-GMA 단량체에 직접 혼합하는 방법으로 첨가한다.{그림9. N,N-dimethyl-para-toludine(DMPT)나. 광중합경화형광중합경화형에는 광개시제와 광안정제가 첨가된다.1). 광개시제광개시제 화합물은 다음과 같은 요구조건을 만족시켜주어야 한다. 일반적으로 광에 의한 변색을 막기 위해 광안정제와 산화방지제를 첨가하기도 한다.1 광개시제 효율이 높아야 한다.2 중합에 참여할 수 있는 관능기를 갖고 있어야 한다.3 프리폴리머와 상용성이 좋아야한다.4 생체적합성이 좋아야한다.5 시술 후 산화에 의한 심미성 저하를 일으키지 않아야 한다.6 합성이 용이 하고 원가가 저렴해야한다.이와 같은 요구사항에 근거하여 가장 널리 쓰이고 있으며 광중합 전환율을 향상 시킬 수 있는 ethyl p-dimethylamino benzoate(EDMAB)를 주로 사용하며 광증감제로 camphorquinone(CQ)을 이용하기도 한다.2). 광안정제광안정제는 하이드록시페놀 벤조트리아졸(hydroxyphenol benzotriazole)계열인 TINUVIN을 사용하기도 한다. TINUVIN은 자외선 A영역을 차단함으로서 다양한 분야에 적용되는 고분자에 우수한 광안정성을 부여한다.3). 산화방지제산화방지제로는 페놀계일차산화방지제인 IRGANOX를 첨가하기도 한다. IRGANOX는 고분자의 산화를 입체적으로 차단하는 페놀계 산화방지제로서 제조공정 중에 또는 최종제품의 열에 의한 f/㎠내지 550㎏f/㎠의 인장강도를 그리고 미립자 filler에서는 300㎏f/㎠내지 400㎏f/㎠을, 혼합형에서는 520㎏f/㎠내지 670㎏f/㎠의 인장강도가 보고 되고 있으며, 아말감은 547㎏f/㎠ 그리고 상아질은 520㎏f/㎠의 인장강도가 보고 되고 있다.미국치과의사규격에서는 unfilled의 경우 약240㎏f/㎠을 그리고 filled 복합레진의 경우는 340㎏f/㎠정도의 간접인장강도를 요구하고 있다.Bowen은 복합레진의 인장강도를 측정하였는데 실란으로 처리해준 경우에는 329㎏f/㎠를 보였고, 실란으로 처리 해 주지 않은 때에는 77㎏f/㎠의 인장강도를 보였다고 하였다. 이것은 사람의 치아를 대상으로 측정한 Bowen과 Rodriquez의 연구결과에서 밝힌 법랑질 105㎏f/㎠에는 필적할 수 있는 수치이나, 상아질의 인장강도인 525㎏f/㎠에는 못 미쳐 복합레진의 개선점으로 대두되고 있다. 아울러 Bowen은 레진 기질의 함량이 작을수록 인장강도가 증가 한다고 하였고 입자의 크기가 고울수록 인장강도가 높아진다고 하였다, 한편 Lloyd는 인장강도는 압축강도의 20%정도라고 하고 인장강도가 낮을수록 파괴인성이 작게 나타난다고 하였다. 또한 Zidan등이 unfilled 와 filled 레진의 비교에서 filler의 첨가에 의해서 인장강도가 현저히 높아지지는 않는다고 하였다.7. 파절인성파절인성(fracture toughness)은 재료 내에서 균열이 전파되는데 필요한 에너지의 척도이다. 즉, 이것은 균열의 전파에 대한 저항력을 지칭한다. 보다 고도로 충진된(loaded) 복합레진과 보다 거친 입자의 복합레진이 보다 더 큰 파절 인성을 가진다.1미세 충진형 복합레진 - 0.7 1.2 MNm-1.52작은(small)입자 - 0.9 1.3 MNm-1.53큰(large)입자, 혼합형과 거대충진형 - 1.4 2.0 MNm-1.54섬유강화복합레진 - 3.0 MNm-1.5파절인성은 물의 흡수와 분해로 인하여 구강환경에서 시간이 지남에 따라 감소하는 경향이 있다..

의/약학| 2003.10.18| 25페이지| 1,000원| 조회(5,744)

고분자, 복합재료, 치과, 레진, 복합레진

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[고분자] 압출성형 평가C아쉬워요

압출성형(Extrusion Molding)1.1. 개요압출성형이란 수지를 호퍼에 투입하여 스크류 회전에 의해 수지를 압착, 용융시켜 다이쪽으로 밀어내어 일정 형태의 성형품을 만든 후, 이것을 냉각, 고화시켜 연속적으로 제품을 성형하는 가공법을 말한다. 압출성형이 합성수지에 처음 사용되기 시작한 것은 1924년 용제를 이용한 습식 압출 방법인 초산섬유 압출이었다. 그 후 램식, 펌프식 등의 발전과정을 거쳐 현재 스크류식이 가장 널리 사용되고 있다.압출성형의 일반적 범주.필름.Blown or Inflation Film.Cast or Flat Film.중공성형.섬유.연신.Flat Yarn.Monofilament.압출피복.파이프 및 파이프 피복.전선피복.Sheet 및 진공성형압출성형에 사용되는 원료로서 열가소성 수지가 사용되는 경우 고화는 단순한 냉각과정을 거치지만 열경화성 수지는 가교반응과 같은 화학반응을 수반하기 때문에 성형조건을 설정하기가 어려워 압출 성형용 수지로는 주로 열가소성 수지가 사용되고 있다.열가소성 수지가 압출될 경우, 치수안정성을 부여하기 위해 Tm이나 Tg아래에서 냉각하는 것이 필수적이다. 이러한 냉각은 압출물을 물탱클를 통과시키거나, 냉각수 spray, air-cooling 등의 방법을 통해서 행해진다. 고무가 압출될 경우, 치수안정성은 cross-linking(vulcanization)으로부터 얻어지며, 이러한 전선피복에 적용된 고무 압출이 스크류 압출기의 최초 응용분야였다.고품질의 압출성형제품 생산을 위해 압출기가 갖추어야 할 구비요건은 균일한 온도 및 압력을 유지할 수 있어야 하며, 열화(Degradation)의 최소와 안정된 압출이 가능해야만 한다.압출기 내부에서의 수지 용융 과정은 다음의 네 단계로 나눌 수 있다..수지가 역압을 받아 압축된다..배럴 온도에 의해 배럴 표면에 용융 수지막이 형성되고, 배럴 표면과 마찰하다..역압이 증가함에 따라 수지 입자들간의 마찰이 증가하여 수지가 쉽게 용융상태가 될 수 있도록 한다..수지의 용융 과정계량부(Metering Section)의 세 부분으로 구분되며, 스크류의 선단이 토피도형이나 덜메이지(Dulmage)형의 구조도 있다.1..공급부(Feed Section).이 구간에서 수지온도가 점차적으로 증가하여 변형되기 쉬운 용융상태로 변화하면서 앞으로 이송된다. 공급부의 flight depth는 다음 구간에 충분한 원료를 공급하기 위해서 다른 구간에 비해 크다. 각 공급부 Channel 깊이 사이의 균형은 수지의 종류에 따라 각기 다르고 매우 중요한 요소이므로 스크류의 설계시 수지의 종류와 다이의 크기를 고려하여 각 부분 Channel 깊이의 균형이 결정되어야만 한다..압축부(Compression Section).공급부에서부터 고형의 수지가 조금씩 용융상태로 변하기 시작하고 압축부에서는 고형상과 용융액상의 두상이 존재하게 된다. 용융되지 않은 고형상은 스크류의 앞 방향으로 갈수록 적어지며 이 구간에서 전부 용융상태로 변화하는 것이 바람직하지만 이것은 실린더 히터의 열량과 스크류의 회전수 및 유효장(L/C)에도 많은 관계가 있다..계량부(Metering Section).계량부는 압축부에서 이송되어 온 용융수지를 일정한 온도와 압력을 유지하면서 충분히 혼련시켜 일정량의 용융수지를 다이에 공급해 주는 구간이다. 일정한 압력하에서 일정량의 용융수지를 다이로 압출하기 위해 계량부를 일정 깊이로 설계함으로써 유동량을 일정하게 유지시켜 주고 압력 변동을 감소시켜 준다..토피도 및 덜메이지(Torpedo / Dulmage).토피도 및 덜메이지형은 계량부 선단이나 계량부가 없고 압축부에 토피도나 덜메이지가 직접 연결되어 있는 구조이다. 실린더와 배럴과의 간격인 클리어런스(Clearance)는 매우 작게 설계되어 있으며 실린더 내벽과 토피도 및 덜메이지 면사이에서 혼련이 잘 되므로 높은 혼련 효과가 필요한 경우에 주로 사용된다.3.{스크류의 종류.스크류의 설계는 사용수지와 압출제품의 형상에 따라 각기 다르게 설계된다. 스크류의 종류는 그 형태에 따라 다음과 같이 세가지로 수지가 흐르는 것을 말하며 용융수지의 수송과 밀접한 관계를 갖는다. 이 때 추진흐름과 직각방향으로 흐르는 횡단흐름(Transverse Flow)이 발생하며 이 흐름은 용융수지의 혼련과 밀접한 관계를 갖는다. 추진류의 유속분포는 스크류의 홈단면에 대해 온도가 일정하고 스크류나 배럴의 곡률을 무시할 경우 그림7.a)와 같은 직선형태가 된다.2) 배압 흐름(Pressure Flow)다이나 브레이커 플레이트 및 금형에 의해 발생한 배압(Back Pressure)에 의해 수지가 역류하는 흐름을 말하며, 그 유속분포는 그림 7.b)와 같은 형태를 취한다.3) 누출흐름(Leakage Flow)스크류와 실린더 사이의 간격(Clearance)을 통해 수지가 흐르는 것을 말하며 스크류와 실린더의 간격은 0.05 ~ 0.15mm 정도로 매우 작으므로 이 값은 무시할 수 있다.압출량은 위의 세가지 수지흐름에 의해 산출되며 이중 누출 흐름값은 매우 작아 무시되므로 추진흐름을 감해준 값이 이론적 압출량이다. 이때의 유속분포는 추진흐름과 배합흐름을 합성한 그림7.c)와 같은 형태가 된다. 이러한 추진흐름을 고려하여 압출량을 계산하는 방법과 단순히 스크류의 직경만으로 압출량을 계산하는 방법을 소개하면 다음과 같다..수지흐름에 의한 압출량 계산법.{.스크류 직경에 의한 계산법.{1.5. 압출성형의 종류1.5.1. 필름(Film)필름이란 일반적으로 0.25mm 미만의 소위 비닐이라고 일컬어지는 제품을 말하며, 그 종류도 분류기준에 따라 표7.에 나타난 바와 같이 다양하다표7. 필름의 분류{분류 기준종 류성형법과 다이구조.블로운 필름.평판 필름연신 여부.무연신.- Tubula Film(IPP). - Flat Film(CPP).연신(2축연신).- Tenter법(BOPP).- Bubble Process법(IOPP)구 성.단층 필름.다층 필름.- 라미네이션(Lamination) 필름.- 공압출(Comldg_extr) 필름.- 코팅(Coation) 필름용 도.포장용 : 식품포장, 중포장, 수축포장, 경우 수평식, 하향식 및 상향식으로 구분되며, 평판필름의 경우 냉각방법에 따라 냉각롤법과 급냉수조법으로 구분된다.블로운 필름과 평판 필름 사이의 가공상 가장 큰 차이점은 성형온도, 냉각속도, 연신율 등이며, 이중 냉각속도를 지배하는 냉각방법에 따라 필름의 물성상 투명성 및 기계적 강도 등에 큰 차이가 있다. 따라서 필름을 가공할 때 필름의 요구물성에 따라 냉각방법 즉 상향식, 하향식 그리고 공냉식, 수냉식이 결정된다.(2) 연신/무연신 필름(Stretched/unstretched film)필름은 연신 여부에 따라 구분되며 이 방법은 PP필름을 구분할 때 주로 사용된다. 실제로 연신 여부에 따라 필름의 기계적 성질, 광학적 특성 및 차단성 등의 필름 물성상 많은 차이가 있으며 연신이란 필름에 기계적 힘을 가하여 고분자 체인을 질서있게 배향시킨 것이다.연신에 의한 필름의 물성상 배향 효과.탄성율/강성 : 배향 방향으로는 증가하지만 배향의 수직방향으로는 탄성율의 경우 감소하고 유연성은 증가한다..인장강도(항복점) : 배향 방향으로는 상당량 증가하지만 수직방향으로는 감소한다..충격강도 : 이축 배향으로 인해 증가한다..치수안정성 : 연신된 필름에 열을 가하면 무질서한 상태 쪽으로 복원력이 작용하므로 치수안정성은 감소한다..투명성 : 결정성 필름 내의 고분자 체인이 이축 배향을 이루므로 증가한다..차단성 : 수증기 및 기체의 투과도가 감소하게 되어 차단성이 좋아진다.무연신 PP 필름에는 T-다이법에 의한 CPP 필름, Tubular법에 의한 IPP 필름이 있으며, 연신 PP 필름으로는 일축 연신 필름과 이축 연신 필름이 있다. 이축 연신 필름은 다시 Tenter법에 의한 BOPP 필름과 Bubble Process법에 의한 IOPP 필름으로 구분된다..BOPP(Biaxially Oriented PP). 압출기로 PP 용융 수지를 T다이를 통해 압출하여 캐스팅 롤로 냉각, 고화시킨 후 종연신 과정과 예열과정을 거쳐 롤의 속도차를 이용하여 연신시킨다. 그 후 Tenter에서문에 die swell의 영향을 덜 받게 된다. 그러나 비대칭 단면을 가진 제품의 경우 뒤틀림 현상이 발생한다.플라스틱 파이프는 고유한 특성 때문에 현재 금속 파이프나 토관을 대신하는 분야에 사용되고 있다. 플라스틱 파이프의 특성은 다음과 같다..저렴한 가격.뛰어난 유연성.사용목적에 부합하는 강도 및 내압성.우수한 내습 및 내약품성.가벼운 중량.용이한 설치 및 시공성플라스틱 파이프의 성형에 주로 사용되는 수지의 종류는 PE, PP, PVC, EVA, PB 등이다. 플라스틱 파이프의 종류는 그 형태의 종류에 따라 주름관(Corrugated Pipe)과 직관(Straight Pipe)으로 대별되며 호스나 튜브도 이 범주에 속한다.플라스틱 파이프의 용도는 사용수지의 특성, 파이프의 직경 및 형태에 따라 결정되며 주요 용도는 다음과 같다..상하수도용 파이프.산업폐기물 수송용 파이프.연료가스용 파이프.난방용 파이프.해상수송용 파이프(1) 파이프 성형장치파이프의 제조장치는 압출기, 다이, 사이징 장치, 냉각수조, 인취기, 절단장치 및 Winder 등으로 구성되어 있다. 이중에서 파이프의 제조특성상 기술적인 문제가 가장 필요한 부분은 사이징 장치이다..다이파이프 성형용 다이는 Straight-head Die, Cross-head Die, Offset Die 등의 세가지가 주로 사용되며 이들의 특성을 비교해 보면 표8.와 같다.표8. 파이프 성형용 다이의 특성{구분Straight-head DieCross-head DieOffset Die압출 구경구조압출방향스파이더내형의 가열랜드 길이소구경간단압출기와 동방향있음불가길어야 함대, 소구경복잡압출기와 직각없음가능길지 않아도 됨대, 소구경가장 복잡압출기와 동방향있음가능길지 않아도 됨.사이징 장치사이징 장치는 다이를 통해 파이프상으로 압출된 용융수지의 치수를 규정하는 동시에 냉각, 고화시키는 역할을 담당하는 장치이다.일반적으로 사용되고 있는 파이프 성형용 사이징 장치의 종류는 Sizing Plate법, Outside Mandrel법(P이다.

공학/기술| 2003.10.18| 20페이지| 1,500원| 조회(7,061)

고분자, 압출, 고분자가공, 압출성형, 성형방법

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[재료공학] 스마트재료중 스마트유리 평가B괜찮아요

Smart Material 중 Smart Glass에 대해서1. 서론창가자리의 경우 강한 햇빛에 눈이 부시고 컴퓨터 스크린은 아예 보이지도 않기 때문에 할 수 없이 사무실에서는 항상 커튼이나 블라인드를 치고 어두워진 실내를 밝히기 위해 낮에도 늘 조명을 켜둔다. 이는 이중의 낭비를 하는 셈이다. 이런 문제를 해결해주는 것이 바로 스마트 유리다. 환경 변화에 따라 색을 바꾸는 물질을 보통 스마트 물질이라 부르는데, 전류에 따라 색을 띠었다가 투명해지기도 하는 스마트 유리가 그 대표적 예다.이런 스마트유리에는 투과도가변유리, 자외선반사유리등이 있다.스마트유리중 투과도가변유리란 빛의 투과도나 반사율을 마음대로 조절할 수 있는 유리로서 이런 유리는 커튼이나 블라인드 없이 실내 분위기를 자유자재로 연출하고, 에너지 절약에도 기여해 21세기 인류의 문명의 필수품으로 등장할 전망이다.이 유리는 보통 때는 진한 청색이었다가 전기가 통하면 1초도 못돼 투명하게 변한다. 유리의 가시광선 투과도는 스위치를 돌려 자유자재로 바꿀 수 있다. 즉 스위치로 전압을 높게 가할수록 유리가 더욱 투명해진다.적외선 반사유리는 얇게 은을 코팅한 스마트유리의 한 종류로 투명하면서도 적외선을 차단해준다. 여름에는 뜨거운 열선을 차단하고, 겨울에는 난방기구에서 나오는 열선을 실내로 다시 반사시켜 보온효과를 낸다.2. 이용분야투과도 가변유리는 건축물의 창, 자동차의 선루프나 백미러, 기차나 항공기의 창, 선글라스 등에 이용될 수 있다. 또한 평소에는 투명했다가 프라이버시가 필요할 때에는 안을 들여 볼 수 없게 할 수 있는 실내 칸막이, 깜빡거리면서 메시지나 광고를 전달하는 대형표시장치로도 쓰일 수 있다.현재 많은 첨단 사무실 건물이 햇빛이 센 날은 너무 눈이 부시고, 구름 낀 날은 너무 어두워 아예 커튼을 치고 낮에도 조명을 해 이중으로 에너지를 낭비하고 있다. 투과도 가변유리를 쓰면 커튼 없이 빛의 양을 자동으로 조절할 수 있어 대낮에도 조명을 하는 일이 없어질 것이다.또한 불투명한 상태에서는 Projector를 이용하여 TV, Video, DVD, PC를 통한 Hi-Definition Screen으로 활용할 수 있다.1일본 도쿄의 일본전기통신(NTT) 본사의 한 회의실에는 커튼이 없다.햇빛이 강해 차단하거나 창 밖의 사람이 회의실을 들여다 보지 못하게 하려면 전기 스위치만 한 번 누르면 된다. 투명하던 유리가 순식간에 뿌연 우윳빛으로 변한다.2아우디나 BMW 등의 일부 차종은 뒤 차의 헤드라이트 불빛 때문에 운전자가 눈이 부셔 안전운전에 방해가 되는 것을 방지하기 위해 색을 바꿀 수 있는 백미러를 사용한다.{{불투명도 비교 사진(좌,우){{자동차 유리 적용사례{{자동차용 썬루프 적용사례{{자동차 실내룸미러 적용사례 투명도 비교 사례3. 기본원리1투과도가변유리투명해졌다 불투명해졌다 요술을 부리는 것은 유리와 유리 사이에 들어있는 필름이다. 두 장의 필름 사이에 미세한 액체방울이 있고, 이 방울 속에 푸른색 광편광입자가 들어있다.이 입자들은 평소에는 자기들 멋대로 브라운운동을 하기 때문에 빛이 흡수, 산란되어 짙은 청색을 나타낸다. 하지만 양쪽 필름에 전기를 가하면 광편광입자가 형성된 전기장과 평행하게 배열돼 빛이 통과할 수 있게 하여 투명한 상태로 전환되는 것이다.전기로 투명도 조절은 전기가 통하는 미세한 금속 분말이나 액체를 일반 유리 표면에 코팅해 색상을 조절한다. 때로는 접착 비닐테이프처럼 얇은 필름으로 만들어 유리에 붙이기도 한다. 이런 스마트유리는 평소에는 투명하지만, 필요할 때 색상을 완전히 바꿔 커튼 효과가 나도록 할 수 있다.입자의 배열로 유리의 색상을 조절하는 방법은 사람들이 무질서하게 돌아다니는 시장바닥에서는 불과 한 두사람 건너 있는 친구도 찾기 힘들지만, 도열해 있는 군대의 경우 가로. 세로 줄 사이의 길이 훤하게 열려 보이는 것과 같다. 시야가 훤하면 빛이 많이 들어올 수 있다는 것을 의미한다.스마트 유리는 전기 스위치를 조절함으로써 햇빛이 강할 때는 유리를 어둡게 했다가 햇빛이 필요하면 다시 투명하게 변화를 시킬 수 있다.커튼이 필요 없는 것은 물론이고 늘 실내조명을 해야 하는 낭비도 막을 수 있다. 일반 유리의 빛 투과율은 40 80%인데 비해 스마트 유리를 어둡게 조절할 경우 빛 투과율은 1 30%까지 낮출 수 있어 커튼의 효과를 충분히 거둘 수 있다.{Layer structureGlass,EVA Film,{{ITO FilmL/C polymer PA-LCD{ITO Film (liquid crystal polymer)EVA FilmGlass{2적외선반사유리전기를 쓰지 않고 단순히 태양빛 중 열을 내는 빛만 차단하는 유리도 있다. 미세한 금속 입자(Ag)를 유리에 코팅하면 태양빛 중 열을 내는 근적외선을 차단한다.이에 따라 건물 안의 열은 밖으로 나가지 않고, 여름 땡볕은 실내로 들어오지 않는다. 단순히 밝기에 도움을 주는 빛만 실내로 들어오는 것이다. 서울 삼성동 아셈타워. 포스코 건물의 유리가 그런 종류다.4. 해외 및 국내 개발현황1 일본판초자 등이 액정물질을 이용해 투과도를 바꿀 수 있는 유리를 개발했지만, 이 유리는 투명과 불투명 두 가지 상태로만 투과도를 바꿀 수 있어 실내 칸막이 용도로만 쓰인다.2 미국의 젠텍스사는 전자크롬(EC)방식의 투과도 가변유리를 개발했다. 하지만 이 유리는 크게 만들기가 어려워 자동차의 실내 백미러용으로 쓰이고 있다. 이 백미러는 밤에는 빛의 반사율이 낮아져 눈부심과 피로를 줄여준다.3 국내에서는 광주과학기술원. 한국과학기술연구원, 한국유리에서 분리된 ㈜SPDI 등이, 미국에서는 리서치 프런티어사와 포드자동차, 일본에선 아사히유리와 일본 시트글라스 등이 신기술 개발에 나서고 있다.5. 스마트글라스의 재료 개발최근 전기 외에도 다양한 환경 변화에 반응하는 새로운 스마트 물질이 개발돼 화제가 되고 있다. 특히 이 고분자물질은 오징어나문어가 색을 바꾸는 원리를 이용한 것이어서 더욱 관심을 모으고 있다.

공학/기술| 2003.10.18| 6페이지| 1,000원| 조회(2,661)

재료, 신소재, 스마트재료, 스마트유리

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