• Composites Research
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• 제34권3호
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• pp.192-198
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• 2021

전기차의 수요 및 보급이 확대됨에 따라 차량 내 이음(buzz, squeak, rattle, BSR) 개선에 대한 요구가 커지고 있다. 이에 풍절음, 도어 글라스 및 차량 진동을 차단하는 인너벨트 웨더스트립(innerbelt weatherstrip)의 댐핑(damping) 특성 향상을 통해 BSR을 저감하는 기술 개발이 필수적이다. 기존 열경화성(thermoset) 탄성체 대비 가볍고 재활용이 가능한 열가소성(thermoplastic) 탄성체가 주목을 받고 있지만 낮은 소재 댐핑과 영구압축줄음률(compression set)로 인해 도어 글라스와 웨더스트립 간 마찰 소음을 발생하는 문제가 있다. 고분자 댐핑 특성은 점탄성(viscoelastic)에 좌우되므로, 본 연구에서는 인너벨트 웨더스트립과 도어 글라스 간 마찰 소음을 개선하기 위해 EPDM (ethylene-propylene-diene monomer)/PP (polypropylene) thermoplastic vulcanizates (TPV)의 재료설계인자(EPDM/PP 비율, EPDM 내 ENB 함량)에 따른 점탄성 분석을 통해 소재 댐핑 특성을 평가하였다. EPDM/PP 비율에 따른 분석을 통해 PP 비율이 낮을수록 소재가 연화되고, 탄성회복력(resilience)이 증가하여 저장탄성률(storage modulus)은 10.8% 감소하고 댐핑 특성을 의미하는 감쇠계수(tanδ)는 88.2% 증가함을 확인하였다. 또한 EPDM 내 ENB 함량이 높을수록 소재의 가교밀도(crosslink density)가 증가하지만, 동적가교(dynamic vulcanizate) 과정 중 PP에 분산된 EPDM particle의 크기가 감소한다. 이로 인해 증가된 EPDM/PP 계면 간 면적 증가로 인해 계면 미끄러짐에서 기인한 손실탄성률(loss modulus)이 24.7% 증가하여 댐핑 특성이 향상되었다. 재료설계인자에 따른 물성분석을 바탕으로 최적 소재(낮은 PP 비율(14 wt%), 높은 ENB 함량 (8.9 wt%))를 배합한 결과 소재 댐핑 특성(tanδ peak)은 기존 소재(PP27, EPDM/PP 30/27, ENB content 5.7 wt%) 대비 140% 증가하여 재료설계인자에 따라 댐핑 특성을 제어할 수 있음을 확인하였다. 설계된 소재의 글라스 마찰 소음 개선 효과를 확인하기 위해 stick-slip 시험을 통해 마찰 소음을 평가하였다. 소재 댐핑 특성이 향상됨에 따라 마찰 진동의 가속도 peak가 약 57.9% 감소하였다. 이러한 결과로부터 재료설계인자에 따른 소재 댐핑 특성 향상을 통해 인너벨트 웨더스트립의 글라스 마찰 소음을 개선할 수 있음을 확인하였으며, 향후 소재 재료설계인자에 따른 물성 제어를 통해 부품의 요구 성능에 맞는 다양한 재료설계에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.323-330
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• 2017

본 연구에서는 폴리프로필렌 내에 투입된 탄화규소 나노 입자들의 군집현상이 나노복합재의 역학적 거동에 미치는 영향을 고찰하기 위해 분자동역학 전산모사를 통해 얻은 정보를 연속체 역학 수준에 적용시키는 멀티스케일 해석을 수행하였다. 입자 간의 거리에 따른 계면 물성의 하락을 반영하는 모델을 이용하여, 다양한 군집 상황에 따른 고분자 나노복합재의 탄성거동 변화를 관찰하였다. 또한, 나노복합재의 기계적 거동에 영향을 미치는 주요 요인을 파악하여 군집밀도라는 새로운 지표를 정의하였다. 나노 입자의 군집밀도와 나노복합재의 탄성거동 간의 상관관계를 파악한 결과, 군집밀도의 값이 증가할수록 계면효과가 저하되어 최종적으로 나노복합재의 기계적 물성 상승이 억제되었다. 나노 입자의 랜덤분포를 고려한 해석을 통해, 동일한 군집밀도의 수치에 대해 나노복합재가 가질 수 있는 탄성계수의 범위를 파악할 수 있었다. 상관관계는 지수 함수형태로 표현될 수 있었으며, 이를 통해 나노 입자의 군집밀도를 이용하여 고분자 나노복합재의 기계적 거동을 효과적으로 예측 가능하다.

• 멤브레인
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• 제6권3호
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• pp.173-181
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• 1996

실리콘 코팅한 복합막을 이용하여 톨로엔이나 메탄올 같은 휘발성 유기화합물의 제거 및 회수에 관한 연구를 수행하였다. 사용된 막은 코팅층의 두께가 얇고($~1\mu$m), 지지층의 기고율이 커서 투과저항은 적었으며 코팅층과 지지층은 플라즈마 중합에 의해 결합되어 있어서 높은 압력에도 견딜 수 있었다. Feed의 유속은 60cc/min. 이하일 때 사용된 모듈에 위해 휘발성 유기화합물의 제거율은 96~99%이었으며, feed의 농도가 높을수록 제거율은 더 증가하였다. 이 공정은 휘발성 유기화합물의 농도가 높고 유속이 낮은 흐름을 처리하는데 아주 적합함을 알 수 있었다. 사용된 막을 통한 휘발성 유기 화합물들의 투과도는 $4~30 \times 10^{-9}gmol/sec \cdot cm^{2}\cdot cmHg$이었고, 질소의 투과도는 $3~9 \times 10^{-10}gmol/sec \cdot cm^{2} \cdot cmHg$의 범위에 있었다. 휘발성 유기화합물과 질소의 선택도는 유속과 휘발성 유기화합물의 농도에 따라 톨루엔/질소의 경우 10~55, 메탄올/질소의 경우 15~125의 값을 얻었다.

• 한국포장학회지
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• 제24권1호
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• pp.1-11
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• 2018

본 연구에서는 수출 가능한 식품포장재로 pro-oxidant($d2w^{(R)}$)함유 rPP/ZnO 나노컴포지트 유연필름을 제조하였고, 이 산화분해 필름의 기계적 특성과 항균기능을 조사하였다. 산화분해필름은 일정조건의 열과 자외선 처리를 거친 후 특성분석으로 FT_IR, SEM, UTM, GPC를 측정하여 물성변화를 관찰하였다. 카보닐지수와 하이드록실지수에서 열과 자외선에 노출율이 많아질수록 수치는 상승하였다. 표면분석에서는 rPP/$d2w^{(R)}$/ZnO나노컴포지트 필름의 경우 표면이미지가 매끈하여 ZnO의 첨가가 고분자의 상용성을 향상시켰고, 열과 자외선차단효과로 분해를 감소시키는 효과로 작용하였다. 항균력시험에서는 그람음성균은 대장균으로 그람양성균은 황색포도상구균으로 항균력을 측정하였다. 결과로는, ZnO는 시험에 사용한 농도에서 3로그 이상의 미생물 감소율을 나타내었다. 그러나 유연 필름용으로는 ZnO의 농도가 높아질수록 투명도가 떨어지므로 사용에 제한이 있었다. rPP/$d2w^{(R)}$/ZnO가 함유한 시편에서 인장강도는 40% 상승하였고, 신율은 30% 감소되었다. ZnO를 첨가한 경우 기계적 물성상승과 열 안전성과 자외선차단성을 나타내었다. 산화분해능은 열 노출 $70^{\circ}C$ 온도에서 480시간 경과한 후, 자외선 조사로 72시간 노출 이후 시점의 분자량은 수평균분자량이 1,294 g/mol, 무게평균분자량이 5,920 g/mol로 분해되는 결과를 얻었다. 이것으로 UAE 5009:2009, ASTM 6954의 기준에 준한 필름을 제조할 수 있었다. 비교시편과 본 연구에서 제조한 산화분해필름의 분자량이 80.7%와 75.6% 감소한 결과를 얻음으로서, 자연 산화분해됨을 확인하였다. 식품포장재로서 안전성분석에서는 국내법 중 식품접촉플라스틱 폴리프로필렌의 기준에 적합하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권2호
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• pp.36-45
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• 2015

본 연구에서는 초음파 처리기가 die에 장착된 일축 스크류식 압출기를 이용하여 다양한 크기의 폐타이어 분말을 탈황시켰고, 치합형 이축 스크류식 압출기를 이용하여 재생 폴리프로필렌/탈황된 폐타이어 분말 복합체를 제조하였다. 40, 80, 140 mesh 크기의 탈황되지 않은 폐타이어 분말과 탈황된 폐타이어 분말의 가교밀도와 탈황도를 계산하였고 각각의 기계적 특성을 비교하였다. 또한, 재생 폴리프로필렌과 탈황 전과 탈황 후의 폐타이어 분말 복합체에 대한 상용화제 SEBS-g-MA의 효과를 조사하였다. 가교밀도는 폐타이어 분말의 크기가 작아질수록 감소하였다. 반면에 탈황도는 작은 크기의 폐타이어 분말이 첨가될수록 증가하였다. 탈황된 폐타이어 분말이 첨가된 복합체의 인장강도, 충격강도, 신장률은 탈황되지 않은 폐타이어 분말이 첨가된 복합체보다 크게 증가했으며 첨가된 폐타이어 분말의 크기가 작을수록 복합체의 기계적 특성이 더욱 향상되었다. 재생 폴리프로필렌과 탈황 전과 탈황 후의 폐타이어 분말 복합체에 SEBS-g-MA를 첨가하였을 때 충격강도와 신장률이 큰 폭으로 증가하는 것이 관찰되었다.

• 폴리머
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• 제36권2호
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• pp.229-234
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• 2012

이 논문은 판상형 충전제의 함량과 배향에 따라 폴리프로필렌 복합체의 영률 변화에 미치는 영향을 연구하였다. 이론적인 예측은 Lee와 그의 연구자들에 의해 제안된 두 개의 종횡비, ${\rho}_{\alpha}=a_1/a_3$과 ${\rho}_{\beta}=a_1/a_2$를 이용하여 3차원 타원체의 형상을 계산하였고 실험값과 비교 분석하였다. 판상형 충전제로 운모와 탈크를 사용하였다. 충전제의 형태는 SEM을 이용해 관찰하였고, 종횡비는 고분자의 흐름을 기준으로 좌표축을 설정하여 통계적 방법으로 계산하였다. 충전제가 운모인 경우에 ${\rho}_{\alpha}=13.5$와 ${\rho}_{\beta}=1.8$이었고, 탈크의 경우는 ${\rho}_{\alpha}=3.8$과 ${\rho}_{\beta}=1.4$이었다. 또한 충전제의 2개의 종횡비와 함량이 기계적 물성에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 운모의 경우 30 wt% 함량일 때 $E_{11}$이 약 2.7배 향상되었다. 탈크의 경우는 $E_{11}$이 약 2.3배 향상하였다.