이 특정 맥락에서 핫 프레스 기계의 주요 기능은 동기식 열 및 기계적 에너지를 적용하여 폴리머 매트릭스와 상변화 물질을 융합하는 것입니다. 특정 온도(일반적으로 150°C ~ 170°C)와 압력(8 ~ 10 MPa)을 유지함으로써 기계는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 폴리머 바인더를 녹여 미세 캡슐화된 상변화 물질과 팽창 흑연을 물리적으로 캡슐화합니다.
이 공정의 핵심 가치는 단순히 재료를 성형하는 것이 아니라 형상 안정성을 달성하는 것입니다. 열과 압력의 동시 적용은 매트릭스에 유변학적 흐름을 유도하여 내부 공극을 제거하고 내부 상변화 물질이 녹더라도 고체 형태를 유지하는 조밀하고 누출 방지 구조를 만듭니다.
안정화 및 형성 메커니즘
매트릭스 흐름 및 캡슐화 촉진
핫 프레스는 폴리머 매트릭스를 고체 상태에서 점성 상태로 전환하는 데 필요한 열 환경을 만듭니다. 이 유도된 유변학적 흐름은 용융된 폴리머가 미세 캡슐화된 상변화 물질 및 팽창 흑연 첨가제를 침투하고 둘러싸도록 합니다. 적절한 캡슐화는 재료의 열 순환 중 액체 누출에 대한 첫 번째 방어선입니다.
이론적 밀도 달성
열이 매트릭스를 동원하는 동안 유압은 재료를 압축시킵니다. 이는 잔류 공기 포켓을 제거하고 복합 재료를 이론적 밀도로 구동하여 재료가 다공성이 없도록 합니다. 더 조밀한 구조는 전도성 흑연 첨가제와 상변화 물질 간의 더 나은 접촉을 보장하여 열 전도도를 향상시킵니다.
치수 정밀도 보장
프레스는 냉각 단계 동안 재료를 단단한 금형 내에 가둡니다. 이는 복합 재료가 정밀한 엔지니어링 조립품에 맞아야 하는 응용 분야에 중요한 높은 기하학적 치수 정확도를 보장합니다. "녹색체" 또는 최종 패널의 구조적 균일성을 고정하는 성형 도구 역할을 합니다.
중요 제어 이해
온도와 압력의 균형
정밀한 제어는 필수적입니다. 과도한 열은 상변화 물질을 분해할 수 있으며, 불충분한 열은 매트릭스가 흐르는 것을 방지합니다. 마찬가지로 압력은 재료를 밀집시키기에 충분해야(HDPE의 경우 종종 10 MPa까지) 하지만 섬세한 미세 캡슐을 부수지 않도록 제어해야 합니다. 이 두 변수의 동기식 제어는 구조적 결함이나 누출 경로를 피하기 위해 필요합니다.
처리 제약
핫 프레스는 일반적으로 배치 공정으로, 연속 압출 방법에 비해 처리량이 낮을 수 있습니다. 그러나 결정립 성장과 내부 구조에 대한 우수한 제어를 제공하여 재료 무결성이 가장 중요한 고성능 복합 재료에 이상적입니다.
목표에 맞는 올바른 선택
- 누출 방지가 주요 초점인 경우: 공정 매개변수가 활성 PCM 구성 요소를 완전히 캡슐화하기 위해 완전한 매트릭스 용융 및 흐름을 우선시하도록 하십시오.
- 기계적 강도가 주요 초점인 경우: 필러 재료의 안전 한계 내에서 적용되는 압력을 최대화하여 공극을 제거하고 최대 구조적 밀도를 달성하십시오.
핫 프레스는 느슨한 화학 물질 혼합물을 신뢰할 수 있는 열 에너지 저장 능력을 갖춘 응집된 엔지니어링 재료로 변환하는 결정적인 도구입니다.
요약 표:
| 매개변수 | PCM 생산에서의 기능 | 최종 재료에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 온도 (150-170°C) | 폴리머 매트릭스 (HDPE) 용융 | 유변학적 흐름 및 캡슐화 촉진 |
| 압력 (8-10 MPa) | 복합 구조 밀집 | 공극 제거 및 이론적 밀도 달성 |
| 동기식 제어 | 열과 기계적 힘의 균형 | PCM 분해 방지 및 구조 무결성 보장 |
| 단단한 성형 | 냉각 중 재료 고정 | 높은 기하학적 치수 정확도 보장 |
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참고문헌
- Xianglei Wang, Yupeng Hua. Review on heat transfer enhancement of phase-change materials using expanded graphite for thermal energy storage and thermal management. DOI: 10.25236/ajets.2021.040105
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