화학공학소재연구정보센터
Korean Journal of Rheology, Vol.7, No.3, 237-249, December, 1995
반응 사출 성형을 이용한 초음파 발포시 기포 성장 해석
Bubble Growth Analysis in Ultrasonic Foaming using Reaction Injection Molding
초록
폴리우레탄 미세포 포음의 가공에 대한 연구를 수행하였으며 기체 과포화 수지 내의 핵생성율을 증진시키기 위하여 폴리올과 이소시아네이트의 혼합물에 초음파 가진을 적용하였다. 미세포 구조는 고압에서 질소 가스로 폴리올을 과포화시키고 폴리우레탄의 두 성분을 충돌혼합시킨 직후 초음파에 의해 기포를 생성시켜 이루어진다. 낮은 포화 압력에서 질소에 의해 포화된 수지의 핵생성율을 증가시키기 위하여 초음파 가진을 적용하였다. 확산에 의해 기포의 성장이 조절된다고 가정하고 금형이 충전되는 동안에 금형 내부에서의 기포성장기구를 이해하기 위하여 수치적인 방법으로 이론적 연구를 수행하였다. 경화 시간과 확산 경계를 고려하여 최종적인 기포의 크기를 계산하였으며 반응속도론을 고려하여 중합 반응 동안의 폴리우레탄의 점도의 변화를 예측하고 경화 시간을 결정하였다. 이론적 및 실험적으로 결정된 기포의 수를 기준으로 하여 확산 경계를 예측하였다.
Processing of microcellu1ar foam was studied far polyurethane. In order to increase the nucleation rate in a gas supersaturated resin, ultrasonic excitation was applied to the mixture of polyol and isocyanate. Microcellular structure was produced by supersaturation of the polyol resin with nitrogen gas at elevated pressure and ultrasonic bubble nucleation right after the impingement mixing of two components of the polyurethane system. Ultrasonic excitation was applied to the resin saturated by nitrogen at low saturation pressure. Assuming the bubble growth was controlled by diffusion, theoretical prediction was carried out numerically to understand the bubble growth mechanism in the cavity during mold filling. Final bubble sizes were calculated by considering the gelation time and the diffusion boundary. Variation in the viscosity of polyurethane during polymerization reaction was predicted by considering reaction kinetics and the gelation time was determined. The diffusion boundary was predicted based on the number of nucleated bubbles which were determined both theoretically and experimentally.
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