환경 오염에 대한 사회적 요구가 증가하고 염색 공정 폐수 배출에 대한 규제가 강화되면서 기존 수계 염색에서 발생하는 다량의 폐수와 에너지 낭비를 근본적으로 해결하기 위한 대안으로 초임계 염색 공정이 주목 받고 있다. 초임계 염색 공정에서는 기존 수계 염색에서 염색 용매인 물 대신 이산화탄소만을 사용하기 때문에 발생하는 폐수가 전혀 없고 미 고착 염료와 이산화탄소를 재사용 할 수 있다는 점에서 친환경적이다. 또한 염색 이후 추가적인 건조공정 없이 건조된 섬유를 얻을 수 있어 에너지 소비를 줄일 수 있다. 본 논문에서는 먼저 초임계 염색 공정의 발전배경과 현재 우리나라에서의 연구를 정리하였으며 초임계 염색의 원리와 기존 수계염색과의 장단점을 비교 설명하였다. 원리를 보다 자세히 설명하기 위해 초임계 이산화탄소와 염료 사이의 용해도를 비롯해 초임계 이산화탄소와 섬유에서 염료의 분배계수 및 물질전달 연구를 정리하였고, 현재 연구의 한계점과 연구방향을 제시하였다. 또한 초임계 염색 설비 내에서의 염료의 동적거동에 대하여 토의하였으며 전 세계적으로 개발된 초임계 염색 설비를 정리하였다. 마지막으로 현재 초임계 염색 공정의 최적화와 폴리에스터를 제외한 다른 합성섬유와 천연섬유에 적용하기 위해 필요한 연구개발 방향을 제시하였다.
Micro- or nano-size particles are required to improve the combustion efficiency and stability in the case of solid explosives and propellants. The micro-structural properties of an energetic material strongly influence the combustion and explosion behavior. However, the traditional size reduction techniques, including milling, are not suitable for production of ultra-fine size particles. As an alternative to the traditional techniques, various re-crystallization processes based on supercritical fluids have recently been proposed. Supercritical fluids are fluids at temperatures and pressures above their critical point. In principle, they do not give problems of solvent contamination as they are completely released from the solute when the decompression occurs. Rapid Expansion Supercritical Solutions(RESS) and Supercritical Anti-Solvent Process(GAS/SAS) are representatives of a nano-size particle formation process of energetic materials using supercritical fluids. In this work, various fine particle formation processes using supercritical fluids are discussed and the results are presented.
In this study, the characteristics and sinterablities of TiO2 powders which were fabricated on sol-gel process and supercritical fluid process were examined. The powders fabricated on sol-gel process were amorphous. The particle size and shape were changed with the amount of water used for hydrolysis of titanium ethoxide. The powders were changed from amorphous to crystalline by heating at 400℃. The crystalline anatase TiO2 powders were directly prepared in ethanol supercritical fluid condition that temperature was 270±3℃ and pressure was 7.3 MPa. It's primary crystalline size was 20 nm and agglomerated as spherical shape whose size was 0.7∼1㎛. The powders prepared on sol-gel process were not sintered densely at 900℃ because of abnormal grain growth. However, the powders which prepared on supercritical fluid process were sintered densely at the comparatively low temperature of 800℃ by ideal growth of grain, which are fired at 900℃.
The characteristics of the breakup process in supercritical spray is investigated during the injection of supercritical sulfur hexafluoride into dissimilar gases at supercritical pressures and subcritical temperature of the injected fluid. The visualization techniques used are backlighting and shadowgraph methods. The spray angles are measured and the breakup and mixing process are observed at near and supercritical conditions. The results show that spray angles are decreased with the in..ease of the ratio of density $(\frac{\rho_f}{\rho_g})$. At the supercritical temperature, the spray angles in atomization region are kept nearly constant such as the typical spray angle in gas injection. The mixing process is changed radically at the temperature where $\frac{d\rho}{dT}=\frac{1}{2}[\frac{d\rho}{dT}]_{max}$ at given pressure.
바이오디젤은 화석연료인 경유의 대체에너지로써 비독성이고 재생 가능한 에너지이다. 바이오디젤생산방법은 크게 산 염기 초임계 효소방법으로 분류되는데 본 연구에서 친환경적으로 바이오디젤을 생산할 수 있는 초임계공정과 효소고정화공정에 대해 연구하였다. 연간 10,000톤의 바이오디젤을 생산하는 공정을 대상으로 PRO II 공정모사기를 통해 전환률과 에너지소비량을 알아보기 위한 공정모사를 실시하였다. 그 결과 초임계공정에서의 전환률은 91.17%(0.9% 글리세롤 포함), 효소고정화공정에서는 93.58%(1.0% 글리세롤 포함)로 나타났다. 이 결과는 효소고정화공정이 높은 전환률을 보였지만 바이오디젤의 순도는 초임계공정에서 높게 나타났음을 보여준다. 한편, 에너지소비량 측면에서 초임계공정과 효소고정화공정이 각각 8.9, 3.9MW를 나타났다. 즉, 초임계 공정이 효소고정화공정에 비하여 2.3배 많은 에너지를 소모한다는 것을 확인할 수 있었다.
In this study, C.I. Disperse Red 60 (DR60), C.I. Disperse Yellow 54 (DY54) dyes were used to investigate the washing fastness characteristics of PET fibers according to supercritical CO2 and aqueous dyeing process. The changes in K/S values and L⁎ values before and after washing of dyed PET fibers were observed according to the KS K ISO 105 washing fastness measurement method. In addition, it was confirmed by changing the ΔE⁎ and ΔL⁎ values of control PET fibers. Overall, it was confirmed that both the supercritical CO2 and aqueous dyeing process had excellent washing fastness ratings of 4-5 for DR60 and DY54 dyes. Comparatively, the K/S and L⁎ values for before and after washing of PET fibers with supercritical CO2 dyeing process was higher than that of the aqueous dyeing process and the ΔE⁎ and ΔL⁎ values of the control PET fibers were low. From the results, we observed that the supercritical CO2 dyeing process of PET fibers has better washing fastness characteristics than the aqueous dyeing process.
Numerical simulations are performed to investigate the turbulent convective heat transfer of the supercritical carbon dioxide flows in vertical and horizontal square ducts. The gas cooling process at the supercritical state experiences a sudden change in thermodynamic and transport properties. This results in the extraordinary variations of the heat transfer coefficients in the supercritical state, which are much different from those of single or two phase flows. Algebraic second moment closure which can include the effects of large thermophysical property variations of carbon dioxide and of buoyancy is employed to model the Reynolds stresses and turbulent heat fluxes in the governing equations. The previous correlations for the turbulent heat transfer coefficient for the supercritical carbon dioxide flows couldn't reflect the buoyancy effect. The present results are used to establish a new heat transfer coefficient correlation including the effects of large thermophysical property variation and buoyancy on in-duct cooling process of supercritical carbon dioxide.
최근 낮은 표면장력, 높은 확산계수, 가스와 같은 낮은 점도, 그리고 액체와 유사한 밀도를 갖는 초임계 유체의 장점을 이용하여 여러 가지 물질의 합성이나 응용 공정에 초임계 유체를 이용하고 있다. 초임계 유체를 이용하여 복합체 제조 시 기존의 용융공정에 비해서 분자들의 움직임이 활발하게 이루어 질 수 있어서 물성의 향상을 기대할 수 있다. 또한 클레이가 고농도로 함유된 마스터 배치를 쉽게 제조할 수 있으며, 기존의 유기 용매를 사용하여 복합체를 제조할 때보다 잔존 용매를 쉽게 제거할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 초임계 이산화탄소를 이용하여 폴리에틸렌옥사이드/클레이 나노복합체를 제조하였다. 또한 본 연구의 목적은 초임계 상태에서 분자들의 활발한 움직임을 기대할 수 있으므로 고분자가 용해되고 클레이 층상으로 효과적으로 삽입되어 복합체의 열적 특성 및 다른 여러 가지 물성을 증가시키는 데 있다. 복합체 제조 후 XRD, TGA, 그리고 DSC를 이용하여 복합체의 특성을 분석 했다. 그 결과 용융방법으로 제조한 복합체보다 열 안정성이 향상되었으며, 클레이 층상 거리도 더 많이 벌어짐을 확인할 수 있었다.
A 2-step process for the safe destruction of chemical wafare agents(agent hydrolysis followed by supercritical water oxidation) was studied to obtain kinetic data for the pilot plant design. This process is simple to operate by using commercial equipments and could be applied as an alternative technology to incineration. Sarin(GB) and sulfur mustard(HD) were hydrolysed in sodium hydroxide and water respectively and their hydrolysates and OPA, which is binary agent for GB were oxidized in a continuous flow supercritical water oxidation system. Destruction efficiencies of the materials were above 99.99% in supercritical water.
한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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pp.215-215
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2006
The cyclic butylene terephthalte oligomer was synthesized and the composition of butylenes terephthalate cyclic oligomers was 51.2 % of dimer, 28.1 % of trimer, 7.9 % of tetramer, 8 % of pentamer and 4.8% of hexamer. Polybuthylene terephthalate was polymerized using this cyclic oligomer in the condition of melt process and supercritical process. And PBT/clay nanocomposite were manu- factured from melt process and supercritical process. Chlorodifluoro- methane(HCFC-22) was used as a solvent which has critical point ($Tc=96.2^{\circ}C$, Pc=49.7bar). Also polymer nanocomposite were manufactured using rapid expansion of supercritical solution process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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