중합체PVT 테스트의 차량용 비금속 재료 활용

고속철 검측 기기

따다 요: 시장의 수요가 계속 확대됨에 따라 새로운 재료의 성능에 대한 요구가 점점 높아지고 있다. 재료가 제품으로 전환되는 과정은 온도, 압력, 부피의 변화를 수반한다. 이런 매개 변수는 제품의 최종 모양에 매우 중요한 역할을 한다. 제품의 성형 과정을 어떻게 모니터링하고 분석해야 하는가P-V-T 상태의 변화 및 대응하는 제품의 품질 관계를 통해 공정 매개 변수를 조정하여 고품질의 제품을 얻을 수 있으며, 본고는 폴리머 PVT 테스트 기술에 대한 설명을 통해 신소재 및 그 제품의 개발과 응용 생산에 도움을 주고 신에너지 자동차의 발전을 도울 수 있기를 희망한다.

키워드: 차량용 비금속 재료, 주사 압출 성형,PVT 테스트,

1. 머리말:

신에너지자동차 업계의 지속적인 발전에 따라 자동차용 비금속 재료에 대한 요구는 고정밀화, 고기능화, 경량화, 저원가 및 고부가가치 방향으로 발전하고 있다. 그러나 현재 신소재의 발전 속도는 시장의 수요에 크게 미치지 못한다. 재료에서 정밀 제품으로의 전환 과정에서 나타난 사이즈 정밀도, 중량 정밀도, 작업 안정성 등 문제는 더욱 편리하고 효율적인 기술 해결이 시급하다.

중합체의PVT 파라미터, 즉 중합물의 압력(P), 부피(V), 온도(T) 간의 상호관계는 중합물의 기본 성질로서 중합물의 생산, 가공 및 응용 등 방면에서 매우 중요한 역할을 한다 ^[1]。중합체PVT 관계 그래프는 중합체 대비 용적에 대한 온도, 압력의 영향을 얻을 수 있으며, 중합체 밀도, 대비 용적, 압축성, 부피 팽창 계수, 상태 방정식 등에 대한 정보를 직관적으로 이해할 수 있다.중합체 PVT 관계에 대한 연구를 통해 사출 몰딩 과정에서 압력, 밀도, 온도 등과 관련된 현상을 얻을 수 있으며, 제품 가공 중 들쭉날쭉, 수축, 기포, 하자점 등 결함의 발생 원인을 분석하고, 더 빠르게 최적의 공정 매개변수를 제정하여 고품질의 제품을 얻을 수 있다.따라서 보다 정확한 예측, 평가, 최적화 및 계산을 위해 보다 정확하고 실제적인 PVT 데이터가 필요합니다.

2.PVT 테스트 원리:

중합체PVT 테스트 장비는 주로 테스트 재료통, 테스트 전동 시스템, 가온 냉각 제어 시스템, 센서 및 데이터 수집 분석 시스템 등의 부분으로 구성된다.테스트 시 고정량의 중합물을 설정된 온도에 따라 온도를 올리거나 내리고, 속도식 온도제어를 선택할 수 있으며, 아날로그량의 기류냉각으로 온도제어의 정확성을 증가시키고, 서보 모터를 이용하여 가압피스톤이 설정한 압력에 따라 항압을 유지하며, 고정밀 래스터 자로 중합물의 온도가 변화할 때 팽창하거나 수축할 때의 부피변화를 감지할 수 있으며, 과정은 시스템의 밀봉성을 보장하고, 누출과 공기의 용량, 데이터 밀도 등을 방지한다.

그림1개의 PVT테스트 장치의 구조원리

셋,PVT 관계 적용

적용일:주입 성형 시PVT는상태 변화 커브;

주사 성형 과정 중, 비뉴턴 플라스틱 용해체는 모듈에서 비등온 순간적 유동을 하는데, 용해체는 한편으로는 저온 금형과 접촉하여 빠르게 냉각되고, 다른 한편으로는 고속 절단 작용으로 인해 또 열이 발생하는데, 이 기간에 서로 다른 압력, 온도와 절단 속도 변화 과정을 거쳤으므로포괄적가공조건이 용해체의 류동성질에 미치는 영향을 묘사하려면 반드시 여러가지 조건하에서의 (압력, 온도와 절단속도) 의 점성을 알아야 한다^[2]. 중합체 재료는 성형하는 과정에서 각종 물성 파라미터도 일련의 변화를 겪었고, 재료에 대한P-V-T 특성 관계 분석은 재료 PVT 관계 커브에서 해당 가공 경로를 찾을 수 있습니다.

표1^2] 사출 가공 공정 매개변수

그림2^[2] PVT는상태 곡선 및 사출 가공 공정 노선

그림2와 같이，A-B-C-D-E-F-G노선은 통과표이다격의 프로세스 매개변수 및PVT는커브가 설명하는 전체 주사 성형 과정사출 과정은 일반적으로다음 단계는 다음과 같습니다.

1. 플라스틱화: 그림에서 A 점, 이미 플라스틱화되어 용융 온도에 있는 용해체가 주사 전의 상태를 나타낸다.가소화 압력 증가,플라스틱 시간증가,용해체 온도향상,플라스틱 품질은 좋고 온도는 균일하지만 플라스틱 효율은하강,일반적으로 배압은 그리 높지 않다.일반적인 상황에서 배압은 낮을수록 좋으며 초과해서는 안 된다20MPA 입니다.

2.충전(주사): A-B 단계는 플라스틱 온도(T4)에서 재료의 충전 주사 단계입니다.주사 압력이 부족하면 제품이 움푹 들어가기 쉽다.압력이 높을 때 제품은 촘촘하고 수축이 적다.

3.주사에서 보압으로 전환: B-C 세그먼트는 충전에서 보압으로 전환됩니다.정확한 전환은 형강에서의 압력을 보장하는 관건이다. 만약 너무 일찍 전환한다면 충전모형은 보압하에 완성되여 비교적 큰 보압압력취향을 일으켜야 한다.전환이 너무 늦으면 모형강내의 압력이 너무 높아지면 과충전을 초래할수 있으며 나아가 제품에 비변과 내응력을 산생시킬수 있다.보압 과정 중재료 공급구여기서 발생하는 높은 취향은 제품의 품질에 매우 불리하다. 압력을 유지하는 취향을 줄이기 위해서는 압력을 유지하는 단계에서 모형강에 들어가는 재료는 가능한 한 적어야 한다.

4. 냉각 성형: 등압선의 C-D 구간은 재료가 형강 내에서 압력을 유지하고 냉각하는 과정이다.보압압력은 주사압력보다 작지 않고 주사압력보다 약간 커야 보압작용을 할수 있다.보압 압력증가,모듈러 압력증가,제품 밀도증대,수축률작아지고,내응력증가。D점 표시형 캐비티 내 재료는 일정한 압력에서재료 공급구온도T3，이제 해당 축척은 VD가 됩니다. 이제 캐비티에 재료가 들어가지 않습니다.D-E 세그먼트는 등비용 냉각의 과정으로 냉각은 상압선에 도달할 때까지 캐비티 내의 압력 변화를 결정한다.

5.개모 상출: E-F 세그먼트는 제품이 상압선을 따라 냉각되어 상출 온도 T2에 도달했을 때 제품이 상출되는 것을 말한다.G점은 환경온도로서 추출제품이 상압에서 실온 T1로 냉각되였음을 표시하는데 이렇게 하면 전반 주사성형주기가 완성된다.이때 VG는 실온에서 폴리프로필렌의 비용이다.

그림에서 볼 수 있듯이주사 성형의 가공 경로는 매우 많다，즉시 통과다양한 작업 조건,모두 가능매번 주사 성형이 같은 점에서 상압선에 도달하도록 하여, 이렇게 하면 같은 부피를 수축하여 높은 사이즈 정밀도에 도달할 수 있다，利用PVT 테스트 기술은 가장 간단한 가공 경로를 빠르게 선택할 수 있습니다.。

응사용2: 상태 방정식은 고중합체의 열역학 파라미터를 획득한다;

현재 주사 성형 시뮬레이션 방면에서 중합물을 묘사하고 있다PVT는관계가 광범위하게 적용되는 것은 수정된 이중 도메인이다타이트는상태 방정식.통과 쌍PVT는테스트 데이터의 비선형 회귀, 획득타이트는상태 방정식.

상태 방정식은 고중합체의 열역학 파라미터를 얻을 수 있으며, 주사 성형 시뮬레이션 소프트웨어에 재료 물성 파라미터 데이터베이스 지원을 제공할 수 있는데, 예를 들면 재료 용량, 열팽창 계수, 등온 압축 계수, 결정 온도 등이다.재료 물성 파라미터의 정확성과 신뢰성의 영향을 받아 컴퓨터 시뮬레이션 결과와 실제 성형 과정은 차이가 있을 수 있다.

통과 쌍9928H해당 재료의PVT는성능 검토, 수정된 이중 도메인 활용타이트는상태 방정식은 커브를 시뮬레이션합니다.그림과 같이3알 수 있듯이,300 바및600 바압력 조건에서 맞춘 곡선은 실제 테스트 곡선과 거의 일치한다.

그림3 시험 곡선 및타이트는모델 커브 쌍

적용3: 측정 세트합물건의 상전 온도와 압력;

그림4 모이다합물건서로 다른 압력 하에서의 상전 온도

그림과 같이4이와 같이 폴리머의 다양한 압력을 테스트하여PVT는관계곡선은 이 중합물이 부동한 압력조건에서의 상전온도를 직관적으로 보아낼수 있다.

4. 결어

중합체 쌍을 통해PVT는관계의테스트，최상의 생산 공정 경로를 찾을 수 있을 뿐만 아니라, 제품이 생산 중에 나타나는 것을 줄일 수 있다외관, 크기, 무게 등품질 문제, 그리고 상태 방정식을 통해 재료의 각종 물성 파라미터를 구하여 이론 연구에 데이터 지원을 제공할 수 있다;PVT는테스트실제 생산 공정과 결합하여가능신소재 연구개발에서 양산까지의 전환효율을 제고하고 비금속재료의 발전을 조력하며 신에너지자동차에서의 우리 나라의 기술돌파 및 혁신응용을 촉진한다.

참조 문서:

[1] 양위민, 왕건, 사붕정, 정옥매, 중합물 PVT 관계 테스트 기술 연구 진전, 중국 플라스틱, 2008, 22 (2): 81-89.

[2] 이봉, 손진, 이영천, 폴리프로필렌의 유동성능과 PVT 관계 연구 및 주사성형에서의 응용, 중국플라스틱, 2012,26(6):62-66.