실험계획법을 이용한 동축 에어블로운 전기방사 공정의 최적화 = Process optimization of electro-coaxial air blown spinning process through design of experiment
저자
발행사항
서울 : 숭실대학교 대학원, 2013
학위논문사항
학위논문(석사)-- 숭실대학교 대학원 : 유기신소재.파이버공학과 2013. 2
발행연도
2013
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
x, 52 p. ; 26cm
일반주기명
지도교수:김주용
소장기관
본 연구에서는 동축 에어블로운 노즐을 이용하여 air flow rate, 용액의 농도 와 전압을 공정변수로 선정하여 실험계획법을 이용하여 최적 공정 조건을 구하였다. 실험계획법 중에서도 최적 조건의 파악이 용이한 반응표면분석 방법과, robust design 설계가 가능한 다구찌 방법을 이용하였다. 반응표면 분석법에서의 20번의 실험과 다구찌 방법에서 25번, 중복 조건 4개를 제외하여 총 41번의 전기방사 실험을 진행하였다. 반응표면 분석을 이용하여 2차 다항 회귀 식을 얻을 수 있었으며, 결정계수가 99.1%로 매우 유의한 모형을 얻을 수 있었다. 이 모형을 이용하여 얻은 최적 공정조건은 air flow rate 20l/min, 농도 8wt%, 전압 35kV 일 때, 316.9nm의 추정 직경 값을 얻었으며, 검증을 위하여 같은 조건에서 방사 하였을 때, 335.8nm로 18.9nm의 매우 작은 오차를 갖는 것을 확인하였다. 다구찌 방법에서 무작위로 측정한 직경 20개의 값을 이용하여 망소 특성 식으로 SN비 값을 구하였다. SN비 값이 가장 큰 최적 공정조건은 air flow rate 20l/min, 농도 8wt%, 전압 30kV 로 추정 SN비 값은 -52.0265 이며 추정 직경 값은 309.1nm 이다. 검증을 위하여 같은 조건에서 방사 하였을 때, 실험 SN비 값은 -52.0269 이며 실험 직경 값은 376.8nm 였다. SN비값은 0.004로 추정 값과 오차가 거의 없었지만 직경은 70.7nm로 매우 큰 오차를 보이는 것을 확인 할 수 있었다.
더보기In this study, using a coaxial air-blown nozzle process variables selected as the air flow rate, solution concentration and the voltage using a Design of Experiments obtain the optimum process conditions. Among lots of the design of experiments, using the response surface analysis which is easy to identify optimum conditions, and Taguchi's method which is possible to design robust design. Electrospinning experiments were conducted 41 times ; 20 tests in response surface analysis, and 25 times experiments in taguchi method, except 4 duplicate conditions.
Response surface analysis using secondary polynomial model could be obtained, the coefficient of determination is very significant 99.1% could be obtained. Obtained using this model, the optimal process conditions, air flow rate 20l/min, concentration 8wt%, voltage 35kV. When coaxial air-blown electrospinning under the same conditions in order to verify, the diameter is 335.76nm. When compared with the estimates diameter has errors 18.85nm
In the Taguchi's method, SN ratio was calculated using the values measured diameter of 20 randomly. The optimal process conditions which has the biggest SN ratio are air flow rate 20l/min, concentration 8wt%, voltage 30kV. and the estimated SN ratio is -52.0265, also estimated diameter measurement is 309.11nm. When coaxial air-blown electrospinning under the same conditions in order to verify, the experimental SN ratio is -52.0269, and the experimental diameter is 376.75nm. There was little error between experimental SN ratio and estimated SN ratio;0.004. but we identified there are very large error between experimental diameter and estimated diameter;70.64nm.
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