KR20010061650A - Method for estimating crystallinity of a polymer film by computer simulation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 캔(CAN) 제조에 사용되는 강판(steel plate)에 고분자필름(polymer file)을 라미네이션(lamination)시키는 공정에 있어서 캔의 물성에 좌우되는 고분자필름내의 결정화도를 예측하는 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 라미네이션 공정의 강판과 고분자필름내의 온도분포를 유한차분법(finite difference method)에 의한 컴퓨터시뮬레이션을 이용하여 알아내고 라미네이션되는 고분자 필름 자체의 결정화데이타를 이용하여 공정변수에 따른 결정화도를 예측하는 컴퓨터시뮬레이션(simulation)을 이용한 고분자필름의 결정화도 예측방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting the degree of crystallinity in a polymer film depending on the physical properties of the can in the process of laminating a polymer film (steel file) to a steel plate used in the production of a CAN (CAN), More specifically, the temperature distribution between the steel sheet and the polymer film of the lamination process is determined by computer simulation by the finite difference method, and the crystallinity of the polymer film itself which is laminated is predicted according to the process variables. The present invention relates to a method for predicting the crystallinity of a polymer film using a computer simulation.
일반적으로, 고분자필름의 라미네이션 공정은 소정의 강판을 미리 가열처리하한 후 그 양측에 고분자필름을 압착시킨 후, 냉각시켜 고분자필름이 라미네이팅된 강판을 배출하는 공정이다.In general, the lamination process of the polymer film is a process of heat-treating a predetermined steel sheet in advance, compressing the polymer film on both sides thereof, and then cooling and discharging the steel sheet on which the polymer film is laminated.
이러한, 라미네이션 공정의 최적 조건을 찾기 위해서는 라미네이션되는 속도, 온도, 고분자필름의 재질변화, 강판의 두께 및 재질변화등과 같은 조업변수에 대해 이와 같은 공정변수들을 조합하여 무수한 실험을 통해서만이 공정의 최적조건을 찾아낼 수 있는데, 이러한 실험에 의한 방법으로는 많은 시간 및 비용이 소모된다는 문제점이 있다.In order to find the optimal conditions of the lamination process, the process is optimized only by counting experiments by combining these process variables for operating variables such as lamination speed, temperature, polymer film material change, steel plate thickness and material change. The condition can be found, but there is a problem that a lot of time and cost are consumed by the method by this experiment.
또한 기존의 유한차분법을 통하여 고분자필름내의 두께방향으로의 1차원적인 온도분포에 대한 보고는 있지만, 이는 고분자 자체의 열적성질은 고려하지 않고, 고분자의 녹는 온도 Tm만을 기준으로 측정한다. 그런데, 실제 고분자는 도 3 도시한 바와 같이, 상기 온도 Tm보다 낮은 Tm,i에서 녹기시작하여 상기 온도 Tm보다 높은 Tm,f에 이르러 완전히 녹기때문에, 상기 녹는온도 Tm만을 기준으로 한 기존의 방법은 문제점이 있으며, 또한 실제로 라미네이션 공정에서 사용되는 강판 및 고분자필름과 같은 재질의 물성을 이용하지 않고, 문헌상의 데이타 및 추정치를 이용하기 때문에 정확한 결과를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.In addition, although there is a report on the one-dimensional temperature distribution in the thickness direction in the polymer film through the existing finite difference method, it does not consider the thermal properties of the polymer itself, it is measured based only on the melting temperature Tm of the polymer. However, since the actual polymer starts to melt at Tm, i lower than the temperature Tm and completely melts at Tm, f higher than the temperature Tm, as shown in FIG. 3, the conventional method based only on the melting temperature Tm In addition, there is a problem in that accurate results cannot be obtained because data and estimates in the literature are used without actually using the physical properties of materials such as steel sheets and polymer films used in the lamination process.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 고분자필름이 라미네이션된 강판으로 제조된 캔의 접착강도와 수분투과율에 중요한 영향을 끼치는 고분자 필름내의 경정화도를 유한차분법에 의한 컴퓨터시뮬레이션과 고분자의 열적성질을 고려하는 컴퓨터시뮬레이션을 이용한 고분자필름의 결정화도 예측방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a finite difference method of hardening in a polymer film which has an important effect on the adhesive strength and water transmittance of a can made of a laminated steel sheet. The present invention provides a method for predicting crystallinity of a polymer film using computer simulation considering the computer simulation and thermal properties of the polymer.
도 1은 강판에 고분자 필름을 라미네이션(lamination)하는 공정을 간략하게 나타난 공정도이다.1 is a process diagram briefly showing a process of laminating a polymer film on a steel sheet.
도 2a, b는 관심영역에 대한 컴퓨터시뮬레이션결과를 도시한 예시도이다.2A and 2B show exemplary computer simulation results of a region of interest.
도 3는 라미네이션된 고분자필름에 대한 시차주사열분석기(differential calorimetry)를 이용한 열분석결과를 나타난 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the thermal analysis results using differential scanning calorimetry (differential calorimetry) for the laminated polymer film.
도 4는 시차주사열분석기를 통한 열분석자료를 이용하여 온도에 따른 고분자 필름내의 결정화도를 정량화하는 과정을 보인 그래프들이다.Figure 4 is a graph showing the process of quantifying the degree of crystallinity in the polymer film with temperature using the thermal analysis data through the differential scanning thermal analyzer.
도 5은 결정화도에 대한 자료로부터 컴퓨터시뮬레이션에 적용하여 결정화도를 예측하는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.5 is a schematic diagram for explaining a method of predicting crystallinity by applying to computer simulation from the data on the degree of crystallinity.
도 6은 본 발명에 의하여, 라미네이션공정의 공정변수인 라미네이션공정에 사용되는 고분자필름의 종류 A, B, C, D 별 고분자필름내의 온도분포를 도시한 그래프들이다.FIG. 6 is a graph illustrating temperature distribution in polymer films for each of A, B, C, and D polymer films used in the lamination process, which is a process parameter of the lamination process, according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 방법으로 라미네이션 공정변수인 라미네이션공정에 사용되는 고분자필름의 종류 A, B, C, D 별 결정화도의 예측결과를 도시한 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a prediction result of crystallinity for each type A, B, C, and D of the polymer film used in the lamination process, which is a lamination process variable according to the method of the present invention.
도 8는 본 발명에 따른 예측방법을 검증하기 위하여 라미네이션공정의 공정변수인 라미네이션 온도를 변화시키며 라미네이션한 고분자 필름의 X-ray 회절분석법에 의한 결정화측정결과를 보이는 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing crystallization measurement results by X-ray diffraction analysis of a laminated polymer film while changing lamination temperature, which is a process parameter of a lamination process, in order to verify the prediction method according to the present invention.
도 9은 본 발명에 따른 예측방법으로 라미네이션 온도를 변화시키며 컴퓨터시뮬레이션 및 고분자의 열적성질을 이용한 결정화도 예측결과와 X-ray 회절분석에 의한 결정화도 예측결과를 비교한 결과이다.9 is a result of comparing the crystallization degree prediction result by X-ray diffraction analysis with the crystallinity prediction result using computer simulation and the thermal properties of the polymer by changing the lamination temperature by the prediction method according to the present invention.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명에 의한 컴퓨터시뮬레이션을 이용한 고분자필름의 결정화도를 예측하는 방법은As a structural means for achieving the above object of the present invention, a method for predicting the crystallinity of the polymer film using a computer simulation according to the present invention is
유한차분법을 이용하여 강판과 고분자필름의 두께방향 및 라미네이션방향으로의 열전달을 2차원적으로 해석하여 온도분포를 해석하는 단계와,Analyzing the temperature distribution by two-dimensional analysis of heat transfer in the thickness direction and lamination direction of the steel sheet and polymer film using the finite difference method,
고분자 필름내의 온도분포를 두께방향 및 라미네이션방향으로 등온선으로 표현하여, 열이 두께방향으로 전달될 수 있는 범위를 도시하는 단계를 포함하여, 어느 지점에서 결정화도가 결정되는지를 도식적으로 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.Expressing the temperature distribution in the polymer film in isothermal lines in the thickness direction and lamination direction to show a range in which heat can be transferred in the thickness direction, so that it is possible to graphically identify at which point the crystallinity is determined. It features.
더하여, 본 발명에 따른 결정화도 예측방법은 열분석기에 의해 측정된 고분자필름의 열량데이타를 이용하여 온도에 따른 고분자내의 결정화도를 계산하고, 정량화하여 컴퓨터시뮬레이션에 적용하기 위한 데이타베이스를 구축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for predicting crystallinity according to the present invention further comprises the steps of calculating a crystallinity in the polymer according to temperature using the calorie data of the polymer film measured by the thermal analyzer, quantifying and constructing a database for application to computer simulation. It is characterized by including.
또한, 본 발명에 따른 컴퓨터시뮬레이션을 이용한 고분자필름의 결정화도 예측방법은 컴퓨터시뮬레이션에 의한 고분자필름내의 등온선의 높이와 등온선의 높이에 따른 그 온도에서의 열분석기에 의해 측정된 고분자필름자체의 결정화도를 연관시키는 단계를 포함하여, 고분자필름내의 각 온도별 결정화도를 종합하고 고분자필름 전체의 평균결정화도를 계산하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for predicting the crystallinity of a polymer film using computer simulation according to the present invention correlates the crystallinity of the polymer film itself measured by a thermal analyzer at its temperature according to the height of the isotherm in the polymer film by computer simulation. Including the step of, to synthesize the crystallinity for each temperature in the polymer film, characterized in that for calculating the average crystallinity of the entire polymer film.
또한, 본 발명에 따른 컴퓨터시뮬레이션을 이용한 고분자필름의 결정화도 예측방법은 라미네이션 공정변수인 라미네이션온도, 라미네이션속도, 라미네이션 롤러의 온도, 라미네이션롤러의 크기, 고분자필름의 예열온도, 두께 및 물성변화, 강판의 예열온도, 두께 및 물성변화, 라미네이션공정의 외부 공기온도와 같은 공정변수를 하나이상 변화시키면서 컴퓨터시뮬레이션 및 고분자의 열적성질을 이용하여 결정화도를 예측하고, 검증하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for predicting the crystallinity of the polymer film using computer simulation according to the present invention is lamination temperature, lamination speed, lamination roller temperature, lamination roller size, preheating temperature, thickness and physical property change of the polymer film, steel sheet It is characterized by predicting and verifying the degree of crystallization using computer simulation and thermal properties of polymers while changing one or more process variables such as preheating temperature, thickness and physical property change, and outside air temperature of lamination process.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 컴퓨터시뮬레이션을 이용한 고분자필름의 결정화도 예측방법을 설명한다.Hereinafter, a method for predicting crystallinity of a polymer film using computer simulation according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 고분자필름을 라미네이트하는 공정 및 본 발명에 의해 컴퓨터시뮬레이션을 하기 위한 관심영역을 표시한 공정도로서, 11은 강판이고, 12는 라미네이션할 강판(11)을 소정 온도로 가열처리하는 예열부이고, 13,14는 상기 강판(11)의 양측에 압착될 고분자필름이고, 15는 강판(11)과 고분자필름(13,14)를 압착한 후 식히는 냉각조이고, 16은 고분자필름이 라미네이션된 강판이며, 17은 상기 강판(11)과 고분자필름(13,14)를 그 양측에서 압착하는 롤러이며, 18은 유한 차분법에 의한 컴퓨터시뮬레이션을 하기위하여 강판(11), 고분자필름(13,14), 롤러(17)를 포함하는 관심영역을 도식적으로 표시한 것으로서, 상기 관심영역(18)은 롤러(17)에서 강판(11)과 고분자필름(13,14)과의 라미네이션이 시작되는 곳에서부터 냉각조(15)에 도달하기 직전까지의 구간이다.1 is a process diagram showing a process of laminating a polymer film and a region of interest for computer simulation according to the present invention, wherein 11 is a steel sheet, and 12 is a preheating unit for heating the steel sheet 11 to be laminated to a predetermined temperature. , 13, 14 is a polymer film to be pressed on both sides of the steel sheet 11, 15 is a cooling bath for pressing and cooling the steel sheet 11 and the polymer film (13, 14), 16 is a steel sheet laminated with a polymer film 17 is a roller for crimping the steel sheet 11 and the polymer films 13 and 14 on both sides, and 18 is a steel sheet 11, the polymer films 13 and 14, for computer simulation by a finite difference method. The region of interest including the roller 17 is shown schematically, and the region of interest 18 is a cooling tank from where the lamination of the steel plate 11 and the polymer films 13 and 14 in the roller 17 starts. It is a section just before reaching (15).
도 2는 상기 관심영역(18)에 대한 컴퓨터의 시뮬레이션결과를 보인 그래프로서, 가로축은 라미네이션 방향의 거리이고, 세로축은 고분자필름의 두께방향거리를 표시한다. 특히, 상기 도 2에서 (a)는 라미네이션된 강판과 고분자필름의 온도분포를 나타낸 그림인데, 상,하부는 각각 고분자필름, 중간부는 강판 영역에 대한 등온선 그래프이고, 도 2의 (b)는 상부의 고분자필름영역을 확대한 것이다.2 is a graph showing a computer simulation result of the region of interest 18, where the horizontal axis represents the distance in the lamination direction and the vertical axis represents the distance in the thickness direction of the polymer film. In particular, in Figure 2 (a) is a diagram showing the temperature distribution of the laminated steel sheet and the polymer film, the upper and lower portions are respectively the polymer film, the middle portion is an isotherm graph for the steel sheet region, Figure 2 (b) is the top It is an enlarged polymer film area.
본 발명은 상기와 같이 관심영역에 대한 2차원적인 온도분포를 보여줌으로써 라미네이션공정에 있어서, 강판에서 고분자필름 그리고 롤러로의 열흐름이 전달되는 경향을 도식적으로 보여주고, 라미네이션된 후 어느 지점에서 강판에 라미네이션된 고분자필름의 물성이 결정되는지를 도식적으로 보여줄 수 있다.The present invention shows a two-dimensional temperature distribution for the region of interest as described above, in the lamination process, shows a tendency to transfer the heat flow from the steel sheet to the polymer film and the roller, at any point after lamination It can be shown graphically whether the physical properties of the laminated polymer film is determined.
또한, 각각의 고분자필름에 대하여 컴퓨터시뮬레이션을 하기 위해 사용되는 매개변수, 즉, 고분자의 열전도율, 밀도 및 비열, 강판의 열전도율, 밀도 및 비용, 라미네이션될때의 강판온도, 롤러온도, 라미네이션될때의 속도등을 모두 실측하여 얻었기 때문에, 가장 실제와 근접한 결과를 얻을 수 있다.In addition, the parameters used for computer simulation for each polymer film, ie, thermal conductivity, density and specific heat of the polymer, thermal conductivity, density and cost of the steel sheet, steel sheet temperature when laminating, roller temperature, speed when laminating, etc. Since all of the measurements were obtained, the closest result can be obtained.
도 3은 라미네이션에 사용되는 고분자 필름의 열적성질을 설명하기 위한 고분자필름에 대한 시차주사열분석(differntial scanning calorimetry)를 이용한 열분석결과로서, 금속이나 얼음등은 어떠한 특정한 온도, 예를 들어 얼음은 0℃,에서 고체에서 액체로 상이 바뀌게 되는데, 이를 융점이라 한다. 그러나, 고분자는 도시된 바와 같이, 상대적으로 넓은 온도구간, 즉 Tm,i에서부터 녹기시작하여 Tm,f에서 와서야 완전히 녹는다. 일반적으로, 고분자의 융점은 이러한 온도구간중 정점에 해당하는 특정온도이다. 따라서, 고분자필름내의 결정은 상기 융점Tm보다 낮은 Tm,i부터 녹기 시작하여 융점Tm보다 높은 Tm,f가 되서야 완전히 녹으므로, 라미네이션 공정에서 고분자 필름을 용융접착시키기 위한 강판의 온도를 고분자의 융점(Tm)만을 기준으로 조절하는 것은 잘못된 것이다.3 is a thermal analysis result using differential scanning calorimetry of the polymer film to explain the thermal properties of the polymer film used for lamination, metal or ice, such as metal or ice at any particular temperature, for example, At 0 ° C, the phase changes from solid to liquid, which is called the melting point. However, as shown, the polymer starts to melt from a relatively wide temperature range, ie, Tm, i and completely melts at Tm, f. In general, the melting point of a polymer is a specific temperature corresponding to the peak of the temperature range. Therefore, since the crystals in the polymer film start to melt from Tm, i lower than the melting point Tm and completely melt until Tm, f higher than the melting point Tm, the temperature of the steel sheet to melt-bond the polymer film in the lamination process is determined by the melting point of the polymer. Adjusting only on Tm) is wrong.
보다 구체적으로 설명하면, Tm,i = 250℃이고, Tm=275℃이고, Tm,f=300℃ 인 고분자의 경우, 라미네이션공정의 온도를 융점기준으로 조절할 경우, 온도가 275℃라면 고분자의 경우 절반정도만 녹게된다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 고분자내의 온도에 따른 결정화도를 융점(Tm)만을 기준으로 하지 않고, 고분자가 녹기시작하는 온도 Tm,i에서 완전하게 녹는 Tm,f 까지의 실제 고분자 온도에 따른 결정화도를 컴퓨터시뮬레이션결과에 적용하여 강판에 용융접착된 고분자필름내의 결정화도를 예측하도록 한다.More specifically, in the case of the polymer having Tm, i = 250 ° C., Tm = 275 ° C., and Tm, f = 300 ° C., when the temperature of the lamination process is adjusted based on the melting point, if the temperature is 275 ° C., the polymer Only about half melt. Therefore, in the present invention, the crystallinity according to the temperature in the polymer is not based only on the melting point (Tm), but the computerized simulation of the crystallinity according to the actual polymer temperature from the temperature Tm, i at which the polymer begins to melt to Tm, f completely melting. The results are applied to predict the degree of crystallinity in the polymer film melt-bonded to the steel sheet.
도 4는 본 발명에 따라서 시차주사열 분석기를 통한 열분석자료를 이용하여 온도에 따른 고분자 필름내의 결정화도를 정량화하는 과정을 도시한 것으로서, 도 4의 (A)는 전형적인 시차주사열분석기(DSC)의 온도기록(thermogram)을 도시한 것으로서, 고분자필름의 온도에 따른 열분석자료를 보인 것이다. 고분자는 결정이 생성되면 열량을 흡수하기 때문에 고분자가 녹기시작하는 Tm,i부터 흡열피크가 커지기 시작하여 융점Tm에서는 최고값을 갖고, 고분자가 완전히 녹는 Tm,f에 와서는 다시 최저값을 갖는 것을 알 수 있다.Figure 4 illustrates the process of quantifying the degree of crystallinity in the polymer film according to the temperature using the thermal analysis data through the differential scanning thermal analyzer according to the present invention, Figure 4 (A) is a typical differential scanning thermal analyzer (DSC) The thermogram shows the thermal analysis data of the polymer film according to the temperature. Since the polymer absorbs heat when crystals are formed, the endothermic peak starts to increase from Tm, i when the polymer begins to melt, and has the highest value at the melting point Tm, and again reaches the lowest value at Tm, f when the polymer is completely dissolved. Can be.
도 4의 (B)는 결정이 생성되고 사라지는 Tm,i~Tm,f의 구간만을 확대하고 결정생성에 필요한 열량만을 알아내기 위해 Tm,i에서 Tm,f까지의 기준선만을 보여주는 열량곡선이다.4B is a calorie curve showing only a reference line from Tm, i to Tm, f in order to enlarge only the intervals of Tm, i to Tm, f where crystals are generated and disappear and to find only the amount of heat required for crystal formation.
도 4의 (C)는 상기 도 4의 (B)에 도시한 열량곡선에서 기준선을 뺀 열량곡선만을 추출하여 보여주는 것으로, 이것은 온도에 따른 결정영역만을 분리해 보여준다.FIG. 4C shows only the calorie curve obtained by subtracting the reference line from the calorie curve shown in FIG. 4B, which shows only the crystal region according to temperature.
그 다음 단계로, 도 4의 (D)는 상기 도 4의 (C)에서 온도에 따른 열량곡선의 Y절편값의 누적을 온도에 따라 도시한 것으로, 온도가 증가함에 따라 결정을 녹이기 위해 필요한 총 열량을 누적하여 보여준다.Next, Figure 4 (D) shows the accumulation of the Y-intercept value of the calorie curve with temperature in Figure 4 (C) according to the temperature, the total required to melt the crystals as the temperature increases Accumulate calories.
그 다음, 도 4의 (E)는 상기 도 4의 (D)의 누적열량곡선을 전체 면적으로 나누어 시작온도 Tm,i에서는 결정화도가 100%이고, 완료온도 Tm,f에서는 결정화도가 0%인 온도에 따른 상대결정화도를 도시한 그래프이다. 이 고분자필름의 온도에 따른 결정화도 자료는 컴퓨터시뮬레이션한 결과에 적용하여 강판에 라미네이션된 고분자필름의 결정하는데 사용한다. 상기 도 4의 (E)에서 나타난 바와 같이, 융점 Tm에 해당하는 온도에서는 결정화도가 약 40%남아있고, 60%는 녹은 것을 볼 수 있다. 따라서, 고분자를 금속과 같이 융점(Tm)에서 완전히 녹는 것처럼 다룰 수 없음을 확인할 수 있다.4 (E) divides the cumulative calorie curve of FIG. 4D into the total area and has a crystallinity of 100% at the starting temperature Tm, i and a crystallinity of 0% at the completion temperature Tm, f. It is a graph showing the relative crystallinity according to. The crystallinity data according to the temperature of the polymer film is applied to the computer simulated results and used to determine the laminated polymer film on the steel sheet. As shown in FIG. 4E, at a temperature corresponding to the melting point Tm, a crystallinity of about 40% remains and 60% is melted. Therefore, it can be seen that the polymer cannot be treated as if it melted completely at the melting point (Tm) like the metal.
도 5는 본 발명에 따라서 온도에 따른 고분자의 실제 결정화도를 대한 자료를 컴퓨터 시뮬레이션에 적용하여 결정화도를 예측하는 과정을 도시한 것으로서, (A)와 같이 강판에 라미네이션된 후 본 발명의 결과에 의한 고분자 필름의 두께 및 라미네이션방향으로 2차원적인 온도분포도를 작성하고, 그 다음 (B)와 같이, 상기 고분자필름내의 각각의 등온선의 두께방향으로의 최고점 위치를 기준으로 고분자필름을 나눈다. 그리고 나서, (C)와 같이, 나누어진 고분자필름 각각의 온도에 따른 결정화도를 계산하여 나타낸다. 마지막으로 (D)는 상기와 같이 계산된 결정화도를 고분자필름의 두꼐방향으로 결정층/비결정층영역으로 도식적으로 도시한 거이다.Figure 5 shows the process of predicting the crystallinity by applying the data on the actual crystallinity of the polymer according to the present invention in a computer simulation, the polymer according to the results of the present invention after being laminated on a steel sheet as shown in (A) A two-dimensional temperature distribution plot is made in the thickness and lamination direction of the film, and then the polymer film is divided based on the position of the highest point in the thickness direction of each isotherm in the polymer film as shown in (B). Then, as shown in (C), the degree of crystallinity according to the temperature of each divided polymer film is calculated and shown. Finally, (D) schematically shows the crystallinity calculated as described above as the crystal layer / amorphous layer region in the direction of the polymer film.
도 6은 라미네이션 공정에서 사용되는 고분자필름의 종류를 바꾸어가며, 본 발명과 같이 컴퓨터시뮬레이션한 결과를 도시한 실시예도로서, 도 6 (A)는 투명한 공중합 고분자필름의 경우를 컴퓨터시뮬레이션한 온도분포도이고, 도 6의 (B)는 흰색의 불투명한 공중합 고분자필름을 컴퓨터시뮬레이션한 온도분포도이고, 도 6의 (C)는 공중합하지 않은 고분자필름을 컴퓨터시뮬레이션한 온도분포도이고, 도 6의 (D)는 반투명의 공중합 고분자필름을 컴퓨터시뮬레이션한 온도분포도이다.6 is an exemplary view showing the results of computer simulation as shown in the present invention by changing the type of polymer film used in the lamination process, Figure 6 (A) is a temperature distribution diagram of a computer simulation of the case of a transparent copolymer polymer film. 6B is a temperature distribution diagram of computer simulation of a white opaque copolymerized polymer film, and FIG. 6C is a temperature distribution diagram of computer simulation of an uncopolymerized polymer film, and FIG. A computer simulation of a semitransparent copolymerized polymer film.
도 7은 본 발명에 의한 강판과 고분자필름내의 온도분포를 유한차분법에 의하여 컴퓨터시뮬레이션로 알아내고 고분자필름 자체의 결정화데이타를 이용하여 어느 특정온도 및 같은 공정조건에서 상기 도 6에 도시한 네가지 종류의 고분자필름에 대한 결정화도로를 도시한 그림으로서, 이 결과로부터 같은 조건에서 고분자 A는 고분자 B보다 결정화도가 더 높으므로, 수분투과방지율은 향상되지만, 접착력이 저하될 수 있음을 예측할 수 있다.7 is a computer simulation of the temperature distribution in the steel sheet and the polymer film according to the present invention by a finite difference method and using the crystallization data of the polymer film itself using the four types shown in FIG. As a figure showing the degree of crystallinity for the polymer film, from this result, the polymer A has a higher degree of crystallinity than the polymer B under the same conditions, it can be expected that the water permeation rate is improved, but the adhesion may be reduced.
도 8은 컴퓨터 시뮬레이션결과에 의한 예측과 실험결과를 비교하기 위한 것으로, 실제로 라미네이션 공정의 공정변수인 라미네이션온도를 변화시키며, 강판에 라미네이션 실험을 한 고분자필름에 대하여 X-ray 회절 분석법으로 결정화도를 측정한 실시예이다. 상기와 같이 예측된 결정화도를 보면, 라미네이션온도가 T1에서 T7로 증가함에 따라 피크의 강도가 약화되는 것을 볼 수 있으며 결정화도 또한 감소됨을 확인 할 수 있다.8 is to compare the prediction and the experimental results by the computer simulation results, actually changing the lamination temperature which is a process variable of the lamination process, the crystallinity is measured by X-ray diffraction analysis for the polymer film subjected to the lamination experiment on the steel sheet One embodiment. Looking at the predicted crystallinity as described above, it can be seen that the intensity of the peak is weakened as the lamination temperature increases from T1 to T7, and the crystallinity is also reduced.
도 9는 본 발명에 의한 방법으로, 라미네이션온도를 변화시키며 컴퓨터시뮬레이션 및 고분자의 열적성질을 이용한 결정화도 예측결과와 상기 도 8과 같이 X-ray 회절 분석법에 의한 결정화도의 예측결과를 비교한 실시예로서, 라미네이션온도가 T1에서 T8로 증가함에 따라 결정화도가 X-ray회절분석결과와 컴퓨터시뮬레이션결과가 같은 방향으로 감소됨을 확인할 수 있다.9 is a view illustrating an example in which a crystallization degree prediction result using computer simulation and thermal properties of a polymer and a prediction result of crystallinity degree by X-ray diffraction analysis method as shown in FIG. As the lamination temperature increases from T1 to T8, the crystallinity decreases in the same direction as the X-ray diffraction analysis results and the computer simulation results.
이 결과로부터 컴퓨터시뮬레이션에 의한 결정화도 예측결과가 실제측정값과 매우 근접함을 알 수 있으며, 본 발명에 의한 예측방법이 실제 공정에 효과적으로 적용될 수 있음을 보여준다.From this result, it can be seen that the crystallization degree prediction result by computer simulation is very close to the actual measured value, and the prediction method according to the present invention can be effectively applied to the actual process.
상기, 고분자 필름을 강판에 라미네이션시키는 공정에 있어서, 본 발명에 따라서 고분자내의 결정화도를 유한차분법에 의한 컴퓨터시뮬레이션과 고분자의 열적성질을 고려하여 예측하는 방법은 상술한 실시예에 국한되지 않고, 본 발명의 기술이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.In the step of laminating the polymer film on a steel sheet, the method of predicting the crystallinity in the polymer in accordance with the present invention in consideration of the computer simulation by the finite difference method and the thermal properties of the polymer is not limited to the above-described examples. Various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
상술한 바와 같이, 본 발명은 고분자 필름을 강판에 라미네이션시키는 공정에 있어서 고분자내의 결정화도를 유한차분법에 의한 컴퓨터시뮬레이션과 고분자의 열적성질을 고려하여 예측하는 것으로서, 이에 의하면 첫번째로 실제로 라미네이션공정을 통해 실험하여 예측함으로서 필요하여던 시료제작 및 검증과정에 소요되는 시간 및 인력낭비를 대폭적으로 절감시킬 수 있으며, 두번째로, 실제 실험결과값과 매우 근접한 정확한 결과를 얻을 수 있으므로, 예측결과에 대한 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있으며, 세번째로, 고분자내의 결정화도 측정에 있어서 라미네이션된 고분자필름의 두께방향으로 결정화도의 구배(gradient), 즉 라미네이션된 강판쪽은 결저이 적고 공기와 접하는 쪽은 결정이 많음을 컴퓨터 시뮬레이션결과에 의한 2차원적 도표 및 고분자 자체의 열분석 결과를 연관하여 예측할 수 있는 효과가 있으며, 네번째로, 미리 여러가지 공정변수에 대한 컴퓨터시뮬레이션을 하여 이를 데이타베이스화시킨후, 통계적인 방법을 이용하여 2개이상의 공정변수를 동시에 변화시키면서 결과를 예측해 볼 수 있도록 하는 기초자료로도 응용될 수 있는 우수한 효과가 있다.As described above, the present invention predicts the crystallinity of the polymer in the process of laminating the polymer film on the steel sheet in consideration of the computer simulation by the finite difference method and the thermal properties of the polymer. By predicting by experiment, it can drastically reduce the time and manpower waste required for sample preparation and verification process, and secondly, it is possible to obtain accurate results very close to the actual experimental results, thus improving the reliability of the prediction results. Thirdly, in the measurement of crystallinity in polymers, there is a gradient of crystallinity in the thickness direction of the laminated polymer film, that is, the lamination of steel sheets has less graininess and the contact with air has more crystals. Two-dimensional plot based on computer simulation results And fourth, there is an effect that can be predicted by correlating the thermal analysis results of the polymer itself. Fourth, computer simulation of various process variables in advance to make a database, and then change two or more process variables simultaneously using statistical methods It has excellent effects that can be applied as a basic data that can predict the results.
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