사출성형된 고분자 블렌드의 형태학적 상구조 예측

손영곤 ( Young Gon Son ) 한국고무학회 2004 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.39 No.3

사출성형된 고분자 블렌드의 형태학적 상구조를 실험 및 이론적인 방법으로 연구하였다. 실험적인 연구로서, 형태학적 상구조에 미치는 사출속도, 사출온도 효과를 조사하였다. 이를 통하여 고분자 블렌드로 제조된 사출성형품에서 두께 위치에 따른 형태학적 상구조 변화를 뚜렷하게 관찰할 수 있었으며, 사출성형품 표면에 분산상이 가늘고 길게 변형되어있는 스킨층, 그 안 쪽에 분산상이 다소 크고 변형이 되어있는 서브스킨충 및 사출성형품의 중심에 위치하고 분산상의 변형이 전혀 없는 코어영역이 존재함을 알 수 있었다. 실험적인 연구 결과를 토대로 고분자 블렌드의 사출과정에서 형성되는 형태학적 상구조를 예측하는 계산 알고리듬을 제시하였다. 상업화된 사출성형 해석용 프로그램에서 얻은 유동장 정보와 유동장에서 분산상의 거동에 관한 이른 및 실험식을 조합하여 사출성형된 고분자 블렌드의 형태학적 상구조를 예측할 수 있었다. 제시된 계산 알고리듬으로 사출온도 및 사출속도에 의한 형태학적 상구조의 변화를 잘 예측할 수 있었다. Morphology of injection molded polymer blend was investigated by experimental and theoretical approach. In experiments, the effects of injection speed and injection temperature on the morphology of injection molded MPPO/Nylon 6 blend were investigated. The morphology distribution across the part thickness was clearly observed in injection molded blend. We could observe several distinct regions across the thickness of molded part: skin layer, subskin layer and core region. The skin layer where the dispersed phase is fine and highly deformed to the flow direction is observed to be located near the part surface. The subskin layer located at inner region of the skin layer also observed. In the subskin layer, the dispersed phase is coarser than that of skin layer and deforms to the flow direction. Based on the experimental results, the calculation scheme to predict the morphology of injection molded polymer blend was suggested. The morphology of injection molded polymer blend could be predicted in corporation with the result of flow analysis obtained from commercial software for injection molding process and the theory of drop behavior under the flow. The suggested calculation scheme could predict the effect of injection conditions on the morphology of injection molded parts.

Polycarbonate/ABS 블렌드에서 사출온도에 따른 모폴로지 변화에 관한 연구

손영곤 ( Young Gon Son ) 한국고무학회 2004 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.39 No.4

인계난연제가 함유된 Polycarbonate (PC)/Acr빈onitrile-Butadiene-Styrene (ABS) 블렌드에서 사출온도가 상승될 경우 모폴로지 변화와 크레이즈 (Craze) 발생 정도 및 기계적 강도와의 상관관계에 대하여 연구하였다. 사출온도가 상승될 경우 분산상의 합체현상(Coalescence)이 나타났으며 파괴시편에서 크레이즈가 많이 발생하였음을 관찰하였다. 또한 급격한 충격강도의 저하가 발생하였다. 소량의 상용화제를 첨가한 경우 합체현상이 억제됨을 관찰하였으며 크레이즈도 많이 줄여 들었음을 관찰하였다. The phase morphology, degree of craze and impact property in Polycarbonate (PC)/ Acrylonitrile-Butadiene-styrene (ABS) blend containing the phosphate based flame retardant were studied in terms of injection molding temperatures. As the injection molding temperature increases, significant amount of coalescences and crazes were observed and impact strength decreased. It was also observed that the addition of compatibilizer into the blends suppresses the coalescence and craze.

아스팔트와 이오노머 (ionomer)의 상용성에 관한 연구

손영곤(Son Young-Gon) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.9

아스팔트와 PE 혼합물에 사용될 상용화제를 선정하기 위하여 poly(ethylene-co-acrylic acid)와 poly(ethylene-co -methacrylic acid)의 금속염인 이오노머들의 아스팔트에 대한 상용성을 광학 현미경, 열분석 및 유변학 연구를 통하여 관찰하였다. 수분 흡수를 통한 극성 분석, 광학 현미경 관찰 결과와 열분석을 통하여 후보 고분자들의 아스팔트와의 상용성을 관찰한 결과 대체적으로 극성이 높을수록 아스팔트와의 상용성이 높아짐을 알 수 있었다. 또한 유변학 관찰 을 통하여 몇몇 고분자들은 아스팔트와 균일 상을 이룬다는 것을 알 수 있었다. In order to select the best compatibilizer for PE/asphalts mixtures, compatibilities of poly(ethylene-co -acrylic acid) and poly(ethylene-co-methacrylic acid) based ionomers with asphalts were investigated via optical microscopy, thermal analysis and rheology. By comparing the polarities of ionomers through an ultimate adsorption of moisture, it was observed that the compatibilities of ionomers increase with the increases of the polarities. By rheological investigations, some of ionomer were observed to be not only compatible but also miscible with asphalts.

섬유사 붕괴 법(breaking thread)에 의한 고분자 블렌드의 계면 장력 측정

손영곤(Son Young-Gon) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.5

본 논문에서는 섬유사 붕괴 법 (breaking thread)에 의해 서로 다른 고분자 간의 계면장력을 측정하는 방법에 관한 상세한 실험적인 방법을 설명하였다. 실험에 요한 장비는 고분자를 용융시켜 관찰할 수 있는 hot stage와 이를 확대하여 관찰하는 광학 현미경이다. 측정된 값은 문헌 치와 잘 일치하였다. In this paper, the experimental details of the interfacial tension measurement by breaking thread method, which measures the interfacial tension between different polymer pairs, are described. The apparatus needed are a hot state, which melts the polymers, and an optical microscopy. The measured interfacial tension values are in goog agreement with the literature's values.

이성분계 고분자 블렌드의 형태학에 미치는 사출 조건의 영향

손영곤(Son Young-Gon) 한국산학기술학회 2008 한국산학기술학회논문지 Vol.9 No.1

사출 조건이 이성분계 고분자 블렌드의 형태학에 미치는 영향을 관찰하기 위해 폴리페닐렌옥사이드 (PPO)/폴리아마이드 6 (PA 6) 블렌드를 선정하였다. 두께가 3.2 ㎜이고 한 변의 길이가 15 ㎝인 정사각형의 평판 형태의 사출물을 여러 사출 조건에서 제조하고 각 위치별로 파단시편을 제조하여 형태학을 관찰하였다. 그 결과 수지가 스크류, 노즐 스프루 게이트를 지나 최종위치에 자리 잡을 때까지 복잡한 온도, 전단력과 신장력의 영향으로 복잡한 형태학을 가짐을 알 수 있었다. The effect of processing conditions on the morphology of polyphenyleneoxide (PPO)/polyamide 6 (PA 6) blends were investigated. Injection molded part with a 15 ㎝ × 15 ㎝ × 3.2 ㎜ sized plate was molded with various injection molding conditions, and the morphology of the injection molded blends was investigation by using SEM. As a result, we found that molded part shows very complicated morphology because it has experienced complex thermal, shear and elongation history during the processing.

마이크로 채널을 흐르는 PS/PP 블렌드의 유변학적 특성에 관한 연구

손영곤(Son Young-Gon) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.3

이 논문에서는 미세한 통로를 흐르는 고분자 블렌드의 유변학적 특성에 관하여 연구하였다. 우선 두께가 각 각 0.1, 0.2 0.5 mm 인 세 종류의 슬릿 다이를 제작하였고 특수 제작한 피스톤을 부착한 모세관 점도계로 고분자 블 렌드의 점도 거동을 관찰하였다. 관찰 결과 상구조가 해도 구조를 가지는 경우 고분자 블렌드의 점도는 다이의 크기 에 의존하지 않음을 알 수 있었다. 그러나 상구조가 co-continuous 구조를 가지는 경우에는 점도가 다이의 크기에 의존함을 관찰하였는데, 몇몇 부가 실험 결과 이는 각 상 간의 미끄러짐이 원인임을 알 수 있었다. In this paper, rheological property of polymer blends in a confined geometry was investigated. The shear viscosity was measured in a capillary rheometer incorporated with a specially designed piston and three slit dies having 0.1, 0.2 and 0.5 mm in thickness. It was observed that the viscosity of polymer blends does not depend on the die size when the phase of polymer blends is a sea-island structure. However, when the phase of polymer blends is a co-continuous structure, the viscosity of the blends was dependent on the die size. By additional investigations, this result is attributed to the slip phenomenon between polymer phases in the blends.

재활용 범퍼의 효율적인 적용을 위한 신재의 최적 배합비율에 관한 연구

손영곤(Son Young-Gon) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.1

폐 자동차에서 떼어낸 범퍼는 분쇄 및 도장 (paint)제거 공정을 거친 후 신재 (pristine materials)와 일정 비율 혼합하여 자동차 부품을 제조하는 공정에서 재활용된다. 본 연구에서는 신재와 도장이 제거된 범퍼 분쇄품을 일정 비율 혼합하여 혼합 비에 따른 기계적인 물성 및 화학적인 성질을 연구하였다. 신재에 범퍼 분쇄 품을 혼합하였을 때 인장강도 및 굴곡탄성율과 같은 강성은 두 물질의 조성 평균으로 나타났지만, 충격강도와 파단 신율과 같은 인성 (toughness)은 조성 평균보다 낮은 negative deviation을 보였다. 이는 두 물질간의 혼화성이 부족하여 발생하는 결과라는 것을 FT-IR 분석을 통하여 알 수 있었 다. 범퍼 분쇄품의 혼합 비율이 30% 이상에서 두 물성이 급격히 저하되었다. 이를 활용하면 최적의 배합 비율을 선정할 수 있을 것이다. 또한 이전 연구에서 밝힌 바와 같이 도장 제거율을 80 % 수준까지는 달성하기는 쉽지만 나머지 20%를 제거하 기 위하여 많은 노력과 에너지가 소요되는 바, 도장이 제거되지 않은 분쇄품과 도장이 제거된 분쇄품의 혼합 비율에 따른 기계적인 물성에 대하여 실험하였다. 도장이 제거되지 않은 범퍼 분쇄품이 소량만 첨가되어도 기계적인 물성은 급격히 저하 가 되어 폐 범퍼를 재활용하기 위해서는 도장 제거 공정이 매우 중요하다는 사실을 알 수 있었다. Waste bumpers from out-of-service vehicles are recycled in the manufacturing process of plastic parts by incorporating pristine materials after removing the coated paint on a bumper. This study examined the chemical properties and mechanical properties of a mixture of recycled bumper and pristine materials as a function of the mixing ratio. When the pristine materials and the recycled bumper pieces were mixed, the stiffness (tensile strength and the flexural modulus) was provided by their composition averages. On the other hand, the toughness (Izod impact strength and the elongation-at-break) was lower than their composition averages (i.e., negative deviation). FTIR analysis showed that these results were due to the absence of the compatibility between the pristine materials and recycled bumper pieces. When the recycled bumper pieces were loaded at more than 30 wt. %, the toughness decreased drastically. A previous study showed that a paint removal efficiency up to 80 wt.% was easily attainable. The other 20 wt.% of paint on the bumper is very difficult to remove. Therefore, this study examined the mechanical properties of a mixture of recycled bumper pieces containing the unremoved paint and recycled bumper pieces without paint. When the recycled bumper pieces containing the unremoved paint were incorporated in only small quantities, the mechanical properties were decreased to a great extent. These results show that the paint removal efficiency is very important in the recycled bumper industry.

폴리프로필렌/열방성 액정 고분자 블렌드의 상용화에 관한 연구

손영곤(Son Young-Gon) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.5

이 논문에서는 폴리프로필렌/열방성 액정고분자 블렌드에 관한 연구 결과를 나타냈다. 기존의 연구에서 주로 쓰인 액정고분자 (Thermotropic Liquid Crystalline Polymer, TLCP)는 용융점이 대부분 270oC 이상으로 가공은 적어도 300oC 이상에서 가능하기 때문에, PP와의 블렌드 시 PP의 열분해를 피할 수 없다. 이 때문에 원하는 정도의 물성을 얻기 위해서는 과량의 TLCP를 첨가하여야 한다. 이 연구에서 고온용 TLCP 대신 융점이 220oC 정도 되는 새로운 TLCP를 사용하여 블렌드를 제조하였고, 그 특성을 관찰하였다. 연구 결과 기존 PP/TLCP 블렌드와 비교해 동등 이상의 물성을 보임을 관찰할 수 있었고, 이로서 새로운 저온용 TLCP가 PP의 강화제로 사용될 수 있음을 알 수 있었다. In this paper, we present a study on the polypropylene/thermotropic liquid crystalline polymer blends. In previous researches, the blends are fabricated at very high temperatures, at least 300oC, since the TLCPs investigated in most studies have melting temperatures higher than 270oC. As a consequence, the thermal degradation of PP can not be avoidable. In order to obtain high physical properties, the excess amount of TLCP must be added. In this study, a new type of TLCP was used in the PP/TLCP blends. Since the new TLCP has a melting point of 220oC, the blending can be performed at much lower temperature than the previous studies. The new PP/TLCP shows similar or somewhat higher physical properties than those of the previous studies. It is proved that the new TLCP can be used as a reinforcement material in PP based blends.

HBA/HNA계 열방성 액정고분자의 유변학적 특성에 관한 연구

손영곤(Son Young-Gon) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.12

열방성 액정 고분자의 유변 성질은 측정 전 고분자가 겪는 다양한 열 이력에 따라 다른 거동을 보이기 때 문에 재현성 있는 실험 결과를 얻기가 매우 어렵다. 이 연구에서는 HBA/HNA계 액정 고분자가 열 이력의 영향을 이처럼 많이 받는 이유를 알고자 다양한 열 이력을 겪은 시료의 유변 물성을 관찰하였다. 그리고 비슷한 조건의 열 이력을 겪은 시료의 DSC 측정을 통하여 그 원인을 파악하고자 하였다. 실험 결과 이 연구에서 사용된 액정고분자는 결정상-네마틱 전이온도 (280℃)이상의 온도에서 액체와 같은 거동을 보이지만 이 온도 범위에서 결정화가 계속 진 행되어 시간에 따라 점도가 증가하는 것으로 관찰되었다. 그러나 320℃ 이상의 온도로 가열을 하면 생성되었던 모든 결정들이 용융되어 열 이력이 사라지는 것으로 관찰되었고 그 후에는 온도를 낮추더라도 결정의 성장 속도가 매우 느렸다. 이로서 액정고분자의 유변 물성 측정을 위해서는 320℃ 이상의 온도로 가열을 하여 이전의 열 이력을 소멸 시킨 후 실험을 진행하여야 보다 재현성 있는 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. Rheological measurement of a thermotropic liquid crystalline poymer (TLCP) is not an easy task since their rheological responses are strongly influenced by a thermal history during a processing and thus the reproducibility of the measurement is poor. In order to find out a cause for the strong influence of the thermal history, rheological measurements and DSC observations of the TLCP having various thermal histories were carried out. It was observed that the TLCP used in this study shows liquid-like behavior at a temperature above a crystal-nematic transition temperature (280℃), but at the same time crystallization can occur at this temperature range and as a consequence the viscosity of the polymer continuously increases. When the samples are heated beyond the 320℃, all crystals thus formed and the thermal histories were observed to disappear. Crystallization rate of the samples annealed above 320℃ was very low at even the lowed temperature (280℃ ~ 320℃). Therefore, it is concluded that rheological measurements of TLCP used in this study must be performed after annealed above the nematic-isotropic transition temperature for better reproducibility.

고밀도 폴리에틸렌/폴리에틸렌-옥텐 공중합체 블렌드의 결정화 거동 및 기계적 물성에 관한 연구

손영곤(Son Young-Gon) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.6

이 연구에서는 옥텐의 함량이 다른 4가지 메탈로센 LLDPE (mLLDPE)를 각각 HDPE와 여러 조성에서 혼합 한 후 시료들의 결정화 거동 및 기계적인 물성을 관찰하여 mLLDPE/HDPE의 혼화성에 관하여 연구하였다. 옥텐의 함 량이 4.1, 6.8, 9.8 및 12.5 mol.% 인 네 종류의 mLLDPE에 HDPE를 100/0, 80/20, 60/40, 40/60/ 20/80 및 0/100의 비 율로 용융 혼합하여 시료를 제조하였고, 이 시료의 결정화 온도, 용융온도를 DSC를 이용하여 측정하였다. 또한 각 시 료의 기계적 물성을 인장 시험기를 이용하여 측정하였다. HDPE와 mLLDPE의 결정화 온도 및 용융온도는 상대편 고 분자의 존재에 의하여 변하는 것으로 보아 용융상태에서 두 물질이 서로 같이 존재하는 구조, 즉 완전히 균일상이거 나 최소한 부분적 상용성이 있음을 알 수 있었다. 용융온도가 낮은 mLLDPE의 용융피크는 HDPE를 첨가함에 따라 증가하는 것으로 보아 mLLDPE의 결정상에는 HDPE가 같이 결정화가 되어 있는 것을 알 수 있었다. 그러나 HDPE 결정에 mLLDPE가 같이 결정화 되어있는지는 확인할 수 없었다. 열분석과 기계적 물성을 측정한 결과 HDPE와 mLLDPE의 상용성은 mLLDPE에서 존재하는 옥텐의 함량이 낮을수록 증가하는 것을 알 수 있었다.