화학공학소재연구정보센터
HWAHAK KONGHAK, Vol.25, No.3, 217-227, June, 1987
Epoxy 반응사출성형의 환상공동내 충전과 경화공정에 대한 수치모사 연구
Numerical Simulation of Annular Cavity Filling and Curing in an Epoxy RIM Process
초록
고분자물질의 RIM 공정중에서 epoxy를 동심환상금형내에 주입하는 충전공정과 경화공정에 대한 수치모사를 통해 각 조작조건들의 공정에 미치는 영향을 조사하였다.
충전공정의 해석을 위해 1차원 흐름을 보이는 main flow 영역과 2차원 흐름을 보이는 front 영역으로 나누어 수치모사를 진행하였고, Upwind differencing 법에 의한 유한차분화로 수치해를 구함으로써 조작조건들의 변화가 금형내의 온도 및 전환율에 미치는 효과를 비교 검토하였다.
주입반응물질의 온도증가는 반응속도를 증가시켜 금형내에서 상당한 온도상승을 초래하므로 중합된 epoxy가 열분해 되어 버리는 경우가 발생하게 되어 온도증가에 한계가 있다.
금형벽의 온도증가도 주입반응물질의 온도를 증가시켰을 때와 비슷한 효과를 보여 주는데 금형벽의 온도는 물질의 주입온도와 함께 공정에 지배적인 영향을 미친다.
층전시간의 변화에 따른 금형입구에서의 압력변화를 살핌으로써 충전에 필요한 최대주입압력과 충전시간과의 관계식을 얻었다.
Annular cavity filling and curing in an epoxy RIM process is simulated numerically for the various operating conditions. For the analysis of the filling step, the flow field is divided into two subdomains : the main flow region where the materials have one dimensional flow, and the front region where the materials have two dimensional flow. The effect of the operating conditions on the temperature and conversion rate inside the mold is analyzed numerically by the upwind differencing scheme.
When the temperature of the material to be injected becomes higher, the reaction rate increases rapidly and brings about the corresponding temperature increase in the mold. The excessive high temperature may cause the polymerized epoxy to be thermally degraded. Thus the temperature increase of the inlet material has to be limited.
The temperature increase at the mold wall shows the similar effect. The temperatures at the mold wall and of the inlet material are the important factors of the process. A relation between the fill time and the maximum inlet pressure is also deduced.