• Elastomers and Composites
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• 제58권1호
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• pp.44-56
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• 2023

Additive manufacturing (AM) or three-dimensional (3D) printing of metals has been drawing significant attention due to its reliability, usefulness, and low cost with rapid prototyping. Among the various AM technologies, fused deposition modeling (FDM) or fused filament fabrication is receiving much interest because of its simple manufacturing processing, low material waste, and cost-effective equipment. FDM technology uses metal-filled polymer filaments for 3D printing, followed by debinding and sintering to fabricate complex metal parts. An efficient binder is essential for producing polymer filaments and the thermal post-processing of printed objects. This study involved an in-depth investigation of and a fabrication route for a novel multi-component binder system with steel alloy powder (45 vol.%) ranging from filament fabrication and 3D printing to debinding and sintering. The binder system consisted of polyvinyl pyrrolidone (PVP) as a binder and thermoplastic polyurethane (TPU) and polylactic acid (PLA) as a carrier. The PVP binder held the metal components tightly by maintaining their stoichiometry, and the TPU and PLA in the ratio of 9:1 provided flexibility, stiffness, and strength to the filament for 3D printing. The efficacy of the binder system was examined by fabricating 3D-printed cubic structures. The results revealed that the thermal debinding and sintering processes effectively removed the binder/carrier from the cubic structures, resulting in isotropic shrinkage of approximately 15.8% in all directions. The scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) patterns displayed the microstructure behavior, phase transition, and elemental composition of the 3D cubic structure.

• Elastomers and Composites
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• 제55권4호
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• pp.347-353
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• 2020

Stearic acid (SA), polyethylene glycol (PEG), and malic acid (MA) have been used to modify the surface of waste gypsum to develop corresponding poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) composites. According to the mechanical properties, MA-treated gypsum (MA-gypsum) showed the best performance, whereas SA-gypsum showed the worst performance. In contrast to SA and PEG (having -COOH and -OH as polar functional groups, respectively), the presence of both -OH and -COOH in MA is responsible for the superior surface treatment of gypsum and its better dispersion in the polymer matrix (as revealed by FE-SEM analyses). The presence of long aliphatic chain in SA is supposed to inhibit the dispersion of SA-gypsum. Further, the performance of MA-gypsum/PBAT was enhanced by adding polylactic acid (PLA). The maximum optimized contents of MA-gypsum and PLA are 20 and 7.5 wt% for developing a high-performance PBAT composite.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권2호
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• pp.218-224
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• 2014

생분해성 고분자인 PLA를 매트릭스로 용액 중합된 DBSA가 15 mole% 정도 도핑된 PAni를 첨가하여 도전성 PAni/PLA 복합 필름을 제조하여 기계적, 전기적 특성 및 표면 morphology를 고찰하였다. FE SEM 측정 결과 PAni/PLA 복합 필름은 PAni 입자들이 매트릭스 고분자인 PLA에 비교적 잘 분산된 상태를 보였으며, 인장강도는 PAni 함유량 15 wt% 인 경우 $565.3kg_f/cm^2$에서 $309.7kg_f/cm^2$로 급격히 감소하였으며, 신율은 모든 필름에서 3-6%로 크게 변화하지는 않았다. 전기전도도는 PAni의 함량이 증가함에 따라 상승하였으며, PAni 함유량이 15 wt% 인 복합필름의 경우 $2.9{\times}10^{-3}$ S/cm의 전기전도도를 나타내었다. PAni 함유량에 따른 복합 필름의 열적 안정성은 $300^{\circ}C$ 이하에서는 약간 낮아졌으며, 고온 처리 후의 최종 잔존 타르의 함량은 PAni의 함량에 비례하였다. 결과적으로 PAni를 15 wt% 이상 함유한 복합필름은 전자파차폐 및 정전기방지 소재로 응용될 수 있다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제35권4호
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• pp.877-889
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• 2005

This study was designed to compare the effects of treatment using chitosan membrane $(Nanogide-C^{(R)})$ resorbable barrier with control treated by polylactic acid/polylacticglycolic acid membrane(PLA/PLGA membrane, $Biomesh^{(R)}$). 44 furcation defecs from 44 patients with class 2 furcation degree were used for this study, 22 sites of them were treated by chitosan membrane as experimental group and 22 site were treated by PLA/PLGA membrane as control group. Clinical parameters including probing depth, gingival recession, attachment level and radiographic examination were evlauated at base line, 1 month, 2 month and 3 month. after surgery. Statistical test used to analyze these data included paired t-test, one way ANOVA. The results are as follows : 1. Probing depth was significanlly decreased in the two group and there were significant differences between groups(p<0.05). 2. Gingival recession was not significanlly increased in the two group and there were no significant differences between groups(p<0.05). 3. Loss of attachment was statistically decreased in the two group and there were no significant differences between groups(p<0.05). 4. Horizontal bone level was significanlly increased in the two group and there were significant differences between groups(p<0.05). On the basis of these results, chitoans resorbable membrane has similar potential to PLA/PLGA membrane in GTR for furcation defect.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2011년도 제44차 학술발표회
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• pp.79-79
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• 2011

최근 플라스틱 제품의 사용후 폐기에서 발생 되는 환경적인 문제점들이 대두 되고 있는 가운데, 이러한 제품에 대한 친환경적인 재료 설계에 대한 요구가 거세지고 있는 실정으로 플라스틱 업계의 사활이 걸릴 정도의 중요한 문제로 부각되고 있다. 본 연구에서는 이러한 플라스틱 제품의 치명적인 환경적인 문제점을 극복하고자, Matrix 물질이 되는 플라스틱에서 부터 친 환경적인 생분해성 수지를 사용하면서, 물성의 강화제로써 천연물 유래의 여러 종류의 섬유를 사용하고자 하였다.가장 보편화된 생분해성 플라스틱인 지방족 폴리에스테르 계통의 생분해성 수지와 Polylactic acid에 대해 검토를 하였다. 지방족 폴리에스테르 의 경우는 기존 플라스틱 제품과 비교해서 유연하고, 신장율이 높고, PLA 대비 내열 사용한계 온도도 높아서 물성적인 측면에서 상당한 장점을 가지고는 있으나 가격이 매우 고가이므로, 기존 플라스틱을 대체하는 것에는 문제점이 있다. 반면 PLA의 경우 지방족 폴리에스테르 대비 절반 이하의 가격이고 기계적 강도 또한 매우 높기 때문에 기존의 플라스틱을 대체할 수 있는 가장 유력한 물질로 대두 되고 있으나, 사출물과 같은 충격이 요구되는 제품에 있어서는 PLA 고유의 약한 취성이 가장 큰 단점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 이러한 PLA를 기반으로 PLA의 장점이 기계적 강성을 유지하면서, 취성을 보완하기 위해 PBS를 혼합 할 수 있는 기술을 개발하였으며, 또한 원재료의 Cost를 줄이고, PBS 혼합에 따른 PLA의 기계적 강도 감소를 보완하기 위해 천연물 유래의 Wood fiber, Starch, Bamboo fiber, Cellulose fiber, Paper fiber 와 같은 각종 천연 Filler를 사용하여 기계적 기계적 강도 감소를 최소화 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.280-286
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• 2020

일반적으로 사용되고 있는 합성수지인 PVC, PET 소재로 이루어진 카드는 쉽게 산화되거나 분해되지 않아서 사용 후에 폐기물로써 소각 또는 매립 처리되어지고 있으며, 소각 과정에서 환경호르몬과 연소가스등의 공해 문제를 일으킨다. 또한 매립 시에는 분해되지 않고 반영구적으로 쓰레기로 남아있어 환경오염을 일으키는 문제점 있다. 본 연구에서는 현재 사용하고 있는 카드의 문제점을 해결할 수 있는 대체 재료로써 대표적인 생분해성 소재인 폴리락트산(PLA : Polylacticacid)을 사용하여 이러한 문제점을 해결하고자 하였다. 그러나 PLA 소재로만 얇은 시트형태의 카드 기재가 만들어질 경우 재료 본래의 물성이 제한되어 저온 충격강도, 고온 안정성, 휨(Bending) 특성 등이 불충분하여 카드로써의 사용범위도 제한될 수밖에 없는 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위하여 PLA와 물성보강을 위한 원료의 적절한 배합 조성비를 검토하고, 결정화 핵제 및 첨가제 등의 조성물 검토와 나노컴파운드 기술을 통한 최적의 생분해성 컴파운드 조성물을 제조, 평가 하였다. 또한, 어닐링 (Annealing) 기술을 적용한 라미네이팅 공정을 통해 생분해성 범용 카드로써의 고기능화를 검증하였다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제39권2호
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• pp.129-138
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• 2009

Purpose: This study was designed to compare the bond regeneratiom effects of treatment using silk fibroin membrane ( Nanogide-S$^{(R)}$ ) resorbable barrier with control group treated by polyactic acid / polylacticglycolic acid membrane(Biomesh$^{(R)}$ ) Methods: 44 severe bone loss on extraction socket from 44 patients were used in this study. In experimental group 22 sites of them were treated by silk fibrin membrane as and the other 22 sites were treated by polyactic acid/ polylacticglycolic acid membrane as a control group. Clinical parameters including recovered bone width, length and radiographic parameter of vertical length were evlauated at base line and 3 months after surgery. Results: 1) Severe bone width, length was significantlly decreased in two group. 2) Bone width, length was significantlly decreased in two group. 3) Decreased bone width, length and radiographic examination differences between group. Conclusions: On the basis of these results, silk fibrin resorbable membrane has similar bone regeneration ability to polyactic acid / polylacticglycolic acid membrane in guided bone regeneration for severe bone loss defect on extraction socket.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2011년도 제44차 학술발표회
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• pp.108-108
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• 2011

PLA 즉 폴리유산섬유는 옥수수를 발효하여 글루코오스(포도당)상태를 만든 후 젖산(유산, Lactic acid)으로 만들고 이것을 탈수, 축합반응시켜 polylactic acid로 만든 것이다. 생분해성이 있으므로 저탄소, 녹색성장의 모토를 대변하는 소재라는 이점이 있다. 구조는 에스테르기의 반복단위를 가지는 소수성 섬유로 벤젠환은 없으나 그 외 구조는 폴리에스테르와 비슷하며, 에스테르기가 존재하므로 분산염료와 수소결합하여 염착된다. 그러나 PLA는 융점이 $170^{\circ}C$, Tg $57^{\circ}C$로 내열성이 낮아서 염색온도, 열처리온도, 다림질에 제약이 있으며, 알칼리에 약한 단점이 있다. 따라서 PLA섬유는 낮은 염착량, 내알칼리성, 염착온도 때문에 염색 및 후가공 단계에 많은 사전 실험을 통한 조건 설정이 필요한 까다로운 섬유이다. 본 연구에서는 (주)휴비스의 PLA원사로 제직한 직물(경사:DTY 75/72SD, 위사:DTY 100/72SD, 조직:DOBBY) 생지에 대하여 열처리 시 장력의 유무, 온도, 시간에 따른 폭의 변화를 측정하여 수축률을 알아보았다. 또한, PLA직물을 온도별로 정련한 후 열처리하여 인열강도 측정을 통해 최적 전처리 조건을 조사하였다. 실험결과, PLA생지를 무장력 상태에서 열처리 시 수축이 심하게 일어나고, 장력이 주어져도 열처리 온도에 따라 수축의 정도에 차이가 나타났다. 열처리 시간은 30, 60, 90, 120초로 주었으나 큰 편차는 없었고, 경사가 위사보다 수축 정도가 더 컸으며, $130^{\circ}C$에서는 전체적으로 수축이 심하였다. 생지의 정련에는 인산에스테르계 정련제와 약알칼리인 탄산나트륨으로 조액하여 60, 70, 80, $90^{\circ}C$에서 10분간 처리한 후, Lab. tenter(Mathis, LTE)를 이용하여 110, 120, $130^{\circ}C$에서 30, 60, 90, 120초간 열처리한 다음, KS K 0535 펜듈럼법에 의거하여 인열강도를 측정하였다. 그 결과, 상기 정련온도에서는 인열강도에 영향을 주지 않았으나, 열처리 온도가 $130^{\circ}C$일 때 현저한 강도의 저하를 나타내었다. 실험조건 하에서 가장 적절한 열처리 조건은 $110^{\circ}C$, 60초로 사료된다. 따라서 PLA의 약한 내열성과 내알칼리성 실험결과, 강도나 수축 등 물성변화가 일어나지 않도록 열처리 온도의 제어에 주의가 필요함을 확인할 수 있었다. 실제 섬유가공 작업현장에서는 일반적으로 열처리기가 $180^{\circ}C$이상의 고온으로 고정된 경우가 많은데, 작업자들에게 PLA소재에 대한 사전주의 및 공정변경에 대한 주지가 요구된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권10호
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• pp.3855-3863
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• 2022

An evaluation of the radiation shielding performance of high-Z-particle-loaded polylactic acid (PLA) composite materials was pursued. Specimens were produced via fused deposition modeling (FDM) using copper-PLA, steel-PLA, and BaSO₄-PLA composite filaments containing 82.7, 75.2, and 44.6 wt% particulate phase contents, respectively, and were tested under broad-band flash x-ray conditions at the Sandia National Laboratories HERMES III facility. The experimental results for the mass attenuation coefficients of the composites were found to be in good agreement with GEANT4 simulations carried out using the same exposure conditions and an atomistic mixture as a model for the composite materials. Further simulation studies, focusing on the Cu-PLA composite system, were used to explore a shield design parameter space (in this case, defined by Cu-particle loading and shield areal density) to assess performance under both high-energy photon and electron fluxes over an incident energy range of 0.5-15 MeV. Based on these results, a method is proposed that can assist in the visualization and isolation of shield parameter coordinate sets that optimize performance under targeted radiation characteristics (type, energy). For electron flux shielding, an empirical relationship was found between areal density (AD), electron energy (E), composition and performance. In cases where ${\frac{E}{AD}}{\geq}2MeV{\bullet}cm{\bullet}g^{-1}$, a shield composed of >85 wt% Cu results in optimal performance. In contrast, a shield composed of <10 wt% Cu is anticipated to perform best against electron irradiation when ${\frac{E}{AD}}<2MeV{\bullet}cm{\bullet}g^{-1}$.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.557-564
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• 2023

본 연구에서는 차폐성능의 우수함이 증명된 납 사용에 있어 나타나는 단점을 보완하고 불필요한 인체 피폭을 제어하기 위하여 3D 프린팅 기술을 이용하였다. 3D 프린터는 3차원 형상 구현이 가능하며, 개인의 아이디어를 즉각적으로 적용할 수 있어 시제품 제작 비용 및 기간을 줄여주면서 기술 보완 유지에 큰 장점이 있다. 다양한 특증의 3D 프린터 중 FDM 방식을 채택하였으며, 출력에 사용되는 필라멘트를 폴리락트산 (Polylactic acid, PLA)와 텅스텐 두 가지 소재를 혼합하여 연구용 압출기를 활용해 제작하였다. 출련된 혼합 필라멘트를 형태학적 차폐체로 구현하였으며, 선량평가를 통해 유효성 검증과 동시에 다양한 물질의 차페체 제작에 기초 정보 제공에 목적을 두었다. PLA와 텅스텐을 혼합하여 연구용 압출기로 제작된 필라멘트는 텅스텐 함유 비율에 따라서 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %로 구분하여 제작하였다. 3D Modeling, STL File 저장, G-code생성, 출력등의 처리과정으로 10 cm × 10 cm × 0.5cm의 크기로 각각 제작하였고, 관전압 60 kVp, 80 kVp, 100 kVp, 120 kVp와 관전류 20 mAs, 40 mAs의 조건으로 선량 및 차폐성능 평가 실험하였다.