| 초록 |
프로화일 압출공정은 임의의 형상을 지니는 압출물을 설계된 다이를 통해 제조하는 공정으로 이러한 목적의 다이를 설계하기 위해서는 가공할 고분자재료의 유동특성을 파악하여 압출물이 다이출구를 빠져나갈 때 발생하는 압출물 부풀음(extrudate swell) 현상을 우선적으로 이해해야 한다. 유체가 주어진 다이를 통해 대기 중으로 압출될 때 그 단면적이 다이의 단면적 보다 커지는 압출물 부풀음 현상은 고분자 가공공정에 있어 제품의 치수결정, 결정성 분자 및 섬유상의 배향 상태등에 큰 영향을 미치게 되므로 대단히 중요하다. 압출물 부풀음 현상에 대한 수치모사 연구는 1974년 Nickell 등이 비압축성 뉴튼 유체의 미동흐름에 대하여 발표한 이래로 계속되어 왔으며, Reddy와 Tanner에 의해 관성 및 표면장력 효과가 고려되었다. 그러나 이런 연구는 대부분 이차원 압출물 부풀음에 대한 연구가 대부분이었다. 삼차원 압출물 부풀음에 대한 수치모사 연구는 Bush와 Phan-Thien, Tran-Cong과 Phan-Thien에 의해 시도되었으며, 유한요소법을 이용하여 삼차원 압출물 부풀음을 수치모사 해석한 연구는 Karagiannis 등과 Shiojima와 Shimazaki에서 찾아 볼수 있다. 최근에는 Mayer 등에서 좀더 복잡한 형태로 발전해 오고 있다. 본 연구는 압출물의 다이 부풀음 현상을 해석한 후, 일반화된 뉴튼 유체의 삼차원 유동장을 해석하여 압력 및 속도를 구하고 이를 바탕으로 자유표면을 수반하는 압출물 부풀음 현상을 정량화한다. 압출물 부풀음에 대한 해석 결과는 원하는 압출물의 형상을 얻기 위한 압출다이의 형상을 설계하는데 활용할 수 있다. 압출다이의 형상이 최종 압출물의 형상에 미치는 영향을 해석하고 이를 바탕으로 원하는 압출물의 형상을 얻기 위한 프로화일 압출다이의 형상을 수치모사 방법으로 설계하고자 한다.
|
