• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.209-212
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• 2007

Rubber compounds have high viscoelastic property. One of the viscoelastic behaviors during profile extrusion is the swelling of extrudate. In this study, die swell of rubber compounds at the capillary die have been investigated through an experiment and computer simulation. They have been performed using fluidity tester in experiment and commercial CFD code, Polyflow in computer simulation. Die swell of rubber compounds for relaxation time at several modes under same conditions with the experiment were predicted using non-linear differential viscoelastic model, Phan-Thien-Tanner (PTT) model. The simulation was analyzed compared with the experiment. Viscoelastic behaviors for pressure, velocity and shear rate distribution were analyzed at the capillary die. It is concluded that the PTT model successfully represented the amount of the optimal die swell of rubber compounds for relaxation time at different modes.

• Elastomers and Composites
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• 제41권4호
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• pp.223-230
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• 2006

고무복합체는 높은 점탄성 성질을 보이는데 압출성형 시 이 점탄성 성질 때문에 압출물이 팽창하게 된다. 그리고 팽윤양은 공정 조건에 따라서 변한다. 점탄성 성질에서 탄성 부분은 압출물의 팽창에 있어서 중요한 역할을 한다. 본 논문은 모세관 다이에서 여러 가지 고무복합체에 따른 다이팽윤을 알아보기 위해 상용 CFD 프로그램인 Polyflow를 사용하여 해석을 수행하였다. 컴퓨터 모사에서는 비선형 미분 점탄성 모델인 Phan-Thien-Tanner(PTT) 모델을 사용하였고 온도를 고러하여 해석하였다. 해석을 통해서 레저버와 모세관 다이에서 압출물의 압력, 속도, 그리고 온도 분포 등을 예측하였다. 여러 가지 고무 복합체의 다이 팽윤양을 알아보기 위해서 유량과 모세관 다이의 지름을 변경하면서 연구하였다. 본 연구를 통해서 PPT 모델은 고무 복합체에 대한 점탄성 거동을 잘 표현하고 있음을 확인할 수 있었다.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제11권3호
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• pp.225-232
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• 1999

This study presents 1-dimensional simple model for sheet casting or rectangular fiber spinning process. In order to achieve this goal, we introduce the concept of force flux balance at the die exit, which assigns for the extensional flow outside the die the initial condition containing the information of shear flow history inside the die. With the Leonov constitutive equation that predicts non-vanishing second normal stress difference in shear flow, we are able to describe the anisotropic swelling behavior of the extrudate at least qualitatively. In other words, the negative value of the second normal stress difference causes thickness swelling much higher than width of extrudate. This result implies the importance of choosing the rheological model in the analysis of polymer processing operations, since the constitutive equation with the vanishing second normal stress difference is shown to exhibit the characteristic of isotropic swelling, that is, the thickness swell ratio always equal to the ratio in width direction.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권1호
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• pp.34-41
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• 2021

Interventional radiology and minimally invasive surgery both require a precisely shaped microcatheter. Microcatheters are manufactured using polymer extrusion processes with a die and puller. The manufacturing parameters and die geometry greatly influence the profile of the extrudate and designing dies using a trial-and-error process is expensive and requires a lot of time. Therefore, predicting the profile of the extrudate is important for manufacturing microcatheters. This study investigates the effects of die design and geometry on the profile of the extrudate. The profiles of the extrudate are predicted using ANSYS Polyflow with respect to the different die geometries. The outer and inner diameters and wall thickness of the predicted extrudate are compared to those of a target extrudate. The die swell of melt polymer and the effect of the pulling are both examined. Optimized die designs are suggested for manufacturing the target extrudate.

• 소성∙가공
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• 제16권4호
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• pp.260-265
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• 2007

Rubber compounds have high viscoelastic property. One of the viscoelastic behaviors during profile extrusion is the swelling of extrudate. In this study, die swells of rubber compounds at the capillary die have been investigated through experiment and computer simulation. Experiments and simulations have been performed using fluidity tester and commercial CFD code, Polyflow respectively. Die swells of rubber compounds in a capillary die were predicted using non-linear differential viscoelastic model, Phan-Thien-Tanner(PTT) model for various relaxation times and relaxation modes. The results of simulation were compared with the experiments. Pressure and velocity distribution, and circulation flows at the comer of capillary die have been investigated through computer simulation. It is concluded that the PTT model successfully represented the amount of the die swell of rubber compounds for various relaxation times at different modes.

• Applied Biological Chemistry
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• 제25권3호
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• pp.119-125
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• 1982

피스톤형의 extruder를 사용하여 조건별 보리의 extrusion 가곡적성을 검토하였다. 비교 검토된 가공조건으로서는 원료 보리가루의 수분함량 15, 25, 35%, 겉보기 전단속도 118, 534, $1169sec^{-1}$, extrusion 온도 90, 120, 150, $180^{\circ}C$가 조합되어 사용되었다. extrusion에서의 보리가루의 물성적 특성과 가공된 제품의 품질을 측정하였다. 사용된 전단속도 범위에서 보리가루는 평균유동계수 0.28을 갖는 의가소성의 물성적 특성을 보여주고 있었다. 제품의 종합적 외관, 다이 팽윤(die swell), 밀도, 가수복원성, 복원시 팽윤, 호화도등을 고려하고, 실제의 extrusion가공시 전단속도의 조정을 감안한다면 수분함량 $25{\sim}35%$와 $120^{\circ}C$ extrusion 온도 조건이 국수류와 같은 제품에 적합한 가공조건이었고, 수분함량 25%와 $150^{\circ}C$ extrusion온도 조건이 스넥이나 후레이크 제품의 가공에 좋은 것으로 나타났다. 고온의 고수분함량에서의 extrusion시 extrusion제품의 수분함량은 에너지수지로부터 상당히 잘 예측될 수 있었다.

• 유변학
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• 제1권1호
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• pp.46-53
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• 1989

유한요소법을 이용하여 애뉼라다이 팽창현상을 수치 해석학적으로 분석하였다. 이보 고는 계속적인 연구의 일부로써 비탄성 비뉴토니안 유체인 지수법칙형의 유체에 대한 모사 이다. 이지수법칙형의 유체는 간단하나 고분자 공정 연구에 많이 쓰이는 구성식으로써, 분석 결과는 환형압축체의 두께는 지수법칙 지수에 비례하여 증가하였다. 높은 전단응력 감소유 체의 경우 두께는 증가하지 않고 감소하였다. 비등온 유체 및 여러 다른 형태의 압출형에 대한 수치해석 결과도 예시하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제16권4호
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• pp.429-436
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• 1984

스낵가공을 위한 보리의 압출성형특성을 조사하였고 가공조건이 제품의 품질에 미치는 영향을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 압출성형을 위한 원료 보리의 적정 수분함량은 20%였으며 extrudate의 수분함량은 extrusion 온도가 증가할수록 die 크기가 감소할수록 낮았으며 Harper의 실험식에 의한 예측수분함량과 잘 일치하였다. Die swell은 0.98-2.18 정도의 값을 나타내었으며, $150^{\circ}C$ 이상에서 온도가 증가함에 따라 감소하였다. Extrudate의 밀도는 온도가 높을수록 die 크기가 작을수록 감소하였다. 또한 색택은 온도가 증가함에 따라 L, a, b 치가 큰 값을 나타내었다. 흡수율과 용해율은 $180^{\circ}C$에서 최대치를 나타내었으며 호화도는 온도가 증가함에 따라 증가하였다. Extrudate의 파괴응력, 영률, 최대응력은 온도가 높을수록 die 크기가 작을수록 감소하였으며 파괴점까지의 변형은 반대양상을 나타내었다. 또한 온도가 증가함에 따라 extrudate의 내부기공의 크기 및 비율이 증가하였다. 이상의 결과를 종합하여 볼때, 보리 스낵가공을 위한 최적 extrusion 조건은 스크류 회전속도 160 rpm에서 원료수분함량 20%, 온도 $180^{\circ}C$, die 크기 4.5 mm인 경우이었다.

• 유변학
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• 제2권2호
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• pp.35-44
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• 1990

자유표면 유동을 수반하여 복잡한 구조를 지나는 유동문제를 수치모사할 수 있는 삼차원 유한요소법코드를 개발하였다. 정사각관을 대상으로 하는 삼차원 압출팽창 문제를 등온 뉴톤 유동뿐만아니라 비뉴톤유동 및 비등온 유동문제의 경우까지 다룰수 있도록 확장 하여 수치모사하였다. 삼차원 유한요소법 알고리듬에 pathline approach 방법과 사상방법을 적용시켜 등온 뉴톤 유체의 미동흐름에 대하여 압출 팽창문제를 푼 결과 팽창비가 대칭면에 서 최대 21.0%관의 모서리 부분에서 최소 4.1%로 나타났다 전단박화현상이 있는 비뉴톤 유 동의 경우 뉴톤유동에 비해 팽창이 작게 일어났고 비등온 유동의 경우 관벽온도가 낮은 쪽 이 높은 쪽에 비해 팽창이 크게 일어남을 알수 있었다.

• 유변학
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• 제4권1호
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• pp.70-81
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• 1992

비교적 묽은 섬유현탁액의 압출팽창 유동을 수치모사하기 위하여 유동장과 섬유배 향 사이의 상호작용을 고려하고 연속체이론에 기초한 유변방정식을 사용하였다. 또한 섬유 배향분포를 얻기 위하여 배향텐서로 표시된 섬유배향방정식을 사용하였는데 이때 섬유간 상 호작용의 효과를 고려해 주기 위하여 현상학적 확산항을 추가하였다. 실험결과와 비교가 용 이한 원통관을 통과하는 섬유현탁액의 압출팽창 유동을 수치모사한 결과 관 입구에서 섬유 가 유선방향으로 정렬되어 유입될 때 현탁강도가 증가함에 따라 팽창비는 감소함을 알수 있 었다. 하지만 관 길이가 짧고 또한 관 입구에서 섬유가 임의 배향상태로 유입될 경우에는 반대로 팽창비가 증가함을 보였다. 관 입구에서의 다른 배향상태에 의해 발생하는 팽창비의 서로다른 경향은 외부 표면부분과 내부중심부분의 신장점도의 차이로 설명할 수 있었다.