Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.18
no.2
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pp.194-200
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2009
The extruder type is classified as screw type and non-screw type in terms of the extrusion method. The screw type extruder, which is the most frequently used, is classified as the single screw extruder and the multi-screw extruder. They are classified as vertical type and horizontal type in terms of structure; and those for compounding and for forming in terms of function. The single screw extruder is a universal extruder, most of which is suitable for the extrusion forming of thermoplastic resin. The multi-screw(two-screw, three-screw and four-screw) extruder can increase the extrusion power using the engagement of the screw flank. The single screw extruder does not have a good mixing ratio of the raw material and stable extrusion power, while it has low construction cost and operation cost. In this study, the single screw extruder, which has many weak points compared with the multi-screw extruder, was studied. There have been many studies on the single screw extruder, and they led to its significant development. The existing study method, however, had complex analysis processes and required much time. In this study, the CFD was applied to the performance test and analysis of the extruder, and the optimal design condition of the extrusion power for the screw and die of the single screw extruder was found by comparing the analysis results with the actual performance measurement of the single screw extruder.
MWNTs have been widely investigated due to unique properties of such as good electrical conductivity and thermal stability in polymer composites industries. This paper established the procedure to fabricate PMMA/MWNT composites by a modular intermeshing co-rotating twin screw extruder with L/D ratio of 42. The electrical properties of PMMA/MWNT composites with different content of MWNT have been investigated. A sheet resistance percolation was observed at 4 wt% of MWNT for the melt processed composites. Sheet resistance of PMMA/MWNT composite film containing 4 wt% of MWNT was nearby $10^4{\Omega}/sq$ and this shows the possibility of potential application to EMI (Electronic Magnetic Interference) shielding materials. The characteristics of composites were analyzed by TGA, DSC, and SEM. In addition, MFI (Melt Flow Index) has been measured to analyze the rheological property.
Nylon66/multi-walled carbon nano tube (MWCNT) composites were fabricated by twin screw extruder. The contents of MWCNT were 1, 3, 5, and 7 wt%. Thermal properties, dispersion, rheological and impact properties were measured by DSC, TGA, X-ray diffraction (XRD), SEM, Dynamic rheometer, and Izod impact tester. The effect of MWCNT on the non-isothermal crystallization of Nylon66 was confirmed by DSC. The complex viscosity at low frequency and the shear thinning tendency of the composites increased with MWCNT content. An increase in the elasticity was confirmed from the decrease in the slop of G'-G" plot. Izod impact strengths of the composites were analyzed as a measure of mechanical properties, which indicated that the composites exhibit a 60% enhancement for the impact strength when 3 wt% MWCNT was added. The dispersion of MWCNT within Nylon66/MWCNT composites was also checked by SEM.
The effect of nanoparticle volume fraction on the elastic properties of a polymer-based nanocomposite was experimentally investigated and the obtained results were compared with various existing theoretical models. The nanocomposite was consisted of high density polyethylene (HDPE) as polymeric matrix and 0, 0.5, 1 and 1.5 wt.% multi walled carbon nanotubes (MWCNTs) prepared using twin screw extruder and injection molding technique. Nanocomposite samples were molded in injection apparatus according to ASTM-D638 standard. Therefore, in addition to morphological investigations of the samples, tensile tests at ambient temperature were performed on each sample and stress-strain plots, elastic moduli, Poisson's ratios, and strain energies of volume units were extracted from primary strain test results. Tensile test results demonstrated that 1 wt.% nanoparticles presented the best reinforcement behavior in HDPE-MWCNT nanocomposites. Due to the agglomeration of nanoparticles at above 1 wt.%, Young's modulus, yielding stress, fracture stress, and fracture energy were decreased and Poisson's ratio and failure strain were increased.
Polypropylene(PP)/carbon fiber(CF)/multi-walled carbon nanotube(MWCNT) nanocomposites along with various CF and MWCNT contents were prepared in a Twin screw extruder. Electrical, mechanical property and morphology were investigated with a variation of CF and MWCNT contents. From the surface resistance of PP/CF/MWCNT composites, MWCNT can increase the conductivity of composites compared with PP/CF composites without MWCNT. It is suggested that MWCNT and CF can make the conductive network in the polymer matrix. Flexural modulus and Izod impact strength of the PP/CF/MWCNT composites were improved with the increase of CF contents. Morphology showed that length of CF in polymer matrix was shortened by torque during melt mixing with MWCNT. As a result of this phenomenon, the impact strength of composites was somewhat decreased.
Park Won Ki;Kim Jung Uyun;Lee Sang-Soo;Kim Junkyung;Lee Geon-Woong;Park Min
Macromolecular Research
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v.13
no.3
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pp.206-211
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2005
Multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) pre-treated by concentrated mixed acid or oxidized at high temperature were melt mixed with poly(methyl methacrylate) (PMMA) using a twin screw extruder. The morphologies and electrical properties of the MWNT/PMMA composites were investigated. The thermally treated MWNTs (t-MWNTs) were well dispersed, whereas the acid treated MWNTs (a-MWNTs) were highly entangled, forming large-sized clusters. The resulting electrical properties of the composites were analyzed in terms of the carbon nanotube (CNT) dispersion. The experimental percolation threshold was estimated to be $3 wt\%$ of t-MWNTs, but no percolation occurred at similar concentrations in the a-MWNT composites, due to the poor dispersion in the matrix.
Modified polypropylene (m-PP) was fabricated by furfuryl sulphide (FS) as branching agent and m-PP/nano-filler composites were prepared with silicate and multi-walled carbon nanotube (MWCNT), using a twin screw extruder. The chemical structures and thermal properties of the m-PP were investigated by FTIR and DSC. The chemical structure of the m-PP was confirmed by the existence of =C-H stretching peak of the branching agent at 3100 $cm^{-1}$. There was no district change in melting temperature in case of m-PP, but a certain increase in crystallization temperature was notified and the increase was in the range of $10-20^{\circ}C$. The rheological properties, filler dispersion and foaming behaviors of the m-PP/nano-filler composites were investigated by dynamic rheometer, X-ray diffractometer (XRD) and scanning/transmission electron microscope (SEM/TEM). m-PP/nano-filler composites showed a high complex viscosity at a low frequency, an increase in melt elasticity, and a high shear thinning effect. Compared to pure PP, m-PP and m-PP/nano-filler composites were sufficient to enhance the foaming behavior.
Jung, Jong Ki;Park, Kihun;Bang, Daesuk;Oh, Myunghoon;Kim, Bongseok;Lee, Jong Keun
Polymer(Korea)
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v.38
no.2
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pp.250-256
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2014
Polypropylene (PP) composites containing conductive multi-walled carbon nanotube (MWNT) and stainless steel short fiber (SSF) were manufactured using a twin screw extruder and characterized their surface resistivity and mechanical properties in this work. Surface resistivity measurements showed that the percolation threshold appeared at a lower MWNT loading when a small amount of SSF was added to PP/MWNT composites. Tensile modulus and strength of the composites increased but elongation-at-break decreased greatly compared to pure PP. Also, the effects of MWNT and SSF on storage modulus and tan ${\delta}$ from dynamic mechanical analysis for the composites were examined, and the morphologies of fractured surface and the fillers were observed using a scanning electron microscope.
Multi-walled carbon nanotube (MWNT) reinforced poly(ethylene terephthalate) (PET) composites are studied. To increase the interfacial interactions between PET and MWNTs, the MWNTs are functionalized with bishydroxy-ethylene-terephthalate (BHET). The functionalized MWNTs are melt blended into PET matrix using a twin screw extruder. The amount of MWNTs loaded in PET matrix ranges from 0.5 to 2.0 wt%. After compounding and spinning, the filaments are post-drawn and annealed. To verify the chemical modifications of carbon nanotubes, Raman, $^1H$ NMR, XPS, TGA and FE-SEM are used. The nanocomposites are also analyzed with DSC, TGA, and UTM. These tests show that crystallization temperature and thermal degradation temperature increase due to the functionalized MWNTs. Also, tensile test shows that yield strength and toughness increase more than 30% with addition of only 1 wt% of MWNTs. These results show that the introduction of BHET onto the MWNTs is a very effective way in manufacturing MWNT/PET composite.
Polypropylene/multi-walled carbon nanotube(PP/MWCNT) composites along with various MWCNT contents up to 20 wt% were prepared by a twin screw extruder. Nanocomposites having 20 wt% MWCNT as a master batch(M/B) were diluted with PP by way of melt compounding. The electrical/thermal conductivity, morphology, thermal/viscoelastic/mechanical properties were investigated with the variation of MWCNT contents. Also, we compared some properties between 1-step PP/MWCNT and the diluted PP/MWCNT composites. The percolation threshold of electrical and thermal conductivity was measured at about 3 wt% MWCNT. And conductivity of diluted PP/MWCNT composites were superior to those of PP/MWCNT composites. The non-isothermal crystallization temperature and thermal decomposition temperature appeared at higher temperatures with increasing MWCNT contents. Morphology showed that length of MWCNT in diluted PP/MWCNT composites was shortened by twice melt blending, which contributed to improve the tensile strength of PP/MWCNT composites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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