KR0139392B1 - 부직상 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 새로 고안한 흡수체 장착 장치를 사용하여 부직상 흡수체의 흡수성능을 측정할 수 있는 새로운 방법에 관한 것이다. 본 발명에 다르면, 상용 부직상 흡수체를 원 상태로 장착 장치에 고정하여 액체 흡수 성능을 X선 컴퓨터 단층 촬영기로 영상화함으로써 그 흡수 형태를 즉시 시각화할 수 있고, 그 영상 자료를 수치화하여 흡수체 내에 흡수된 총 흡수 부피(또는 무게)를 계산하고 그 때의 액체 분포를 3차원 그래프에 정량적으로 나타낼 수 있다.

Description

부직상 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명에 따른 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 장치 및 그 방법의 개략도.

제2도는 단층 영상을 화소(pixel)단위로 나눈 개략도.

제3도는 제1도에 보인 흡수체 시편 장착 장치의 정면도.

제4도는 제3도의 흡수체 시편 장착 장치 및 위치 조절 장치의 단면도.

제5도(A)는 실험예 1에 사용된 일회용 기저귀 시편에 물이 흡수된 모습을 보여주는 단층 사진.

제5도(B)는 0.48 ㎤/분의 공급속도로 제5도(A)의 일회용 기저귀 시편에 물이 3.36 ㎤ 흡수되었을 때의 3차원 분포도.

제5도(C)는 2.95㎤/분의 공급 속도로 일회용 기저귀 시편에 물을 공급하여 물이 3.36㎤ 흡수되었을 때의 3차원 분포도.

제6도(A)는 실험예 2에 사용된 여성용 생리대 시편에 물이 흡수된 모습을 보여주는 단층 사진.

제6도(B)는 0.44㎤/분의 공급 속도로 제6도(A)의 여성용 생리대 시편에 물이 2.2 ㎤ 흡수되었을 때의 3차원 분포도.

제6도(C)는 실험예 3의 초흠수성 고분자 재료가 포함된 여성용 생리대에 0.44 ㎤/분의 공급속도로 물이 4.0 ㎤ 흡수되었을 때의 3차원 분포도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 흡수체 장착 장치11: X선 광원

12: 검출기13: 직선 촬영 방향

14: 회전 촬영 방향20: 부직상 흡수체

21: 고정판22: 나사 고정부

23: X선 넓이 24: 액체 주입구

25: 볼트26: 간격판

27: 위치 조절 장치28: 연동 펌프

본 발명은 흡수체(absorbent)의 액체 흡수 성능을 측정하기 위한 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡수체의 액체 흡수 성능을 측정하기 위하여 X선 컴퓨터 단층 촬영기로 액체 분포를 영상화하고, 그 영상 자료를 수치화함으로써 액체의 흡수 부피(또는 무게)를 계산하고, 그 때의 액체 분포를 3차원 그래프로 정량적으로 나타낼 수 있는 새로운 액체 흡수 성능 측정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

흡수체는 일반적으로 자연게 셀룰로오즈 및 프로틴(protein) 섬유 또는 인공 합성계 섬유로 이루어진 직상(織狀) 또는 부직상(不織狀) 구조로 된 제품이다. 이러한 흡수체 중 사용 부직상 흡수체로는 일회용 기저귀, 여성용 생리대, 탐폰, 외과용 붕대, 여과지, 냅킨, 타올 등을 들 수 있다. 이러한 부직상 흡수체는 재질의 밀도와 구조에 따라서 복잡한 액체 흡수 형태를 보인다. 성능이 우수한 새로운 상용 부직상 흡수체를 개발히기 위해서는 부직상 흡수체 내에서의 액체 흡수 현상을 이론적으로 설명하기 위하여 동력학의 연구가 절대적으로 중요하며, 이와 관련하여 액체 흡수 성능 측정을 위한 여러가지 방법이 제시되어 왔다.

예를 들면, 미국 표준 시험 방법(ASTM) 제 D1117-80호는부직상 흡수체로부터 가로 76mm × 세로 76mm 인 시편을 5개 잘라낸 후, 구리선(No. 20-26 게이지 BS)으로 만든 원통형 그물(원통은 직경이 5㎝, 원통 높이가 8㎝이며, 그물코의 각 변의 길이는 2㎝)에 시편을 둥굴게 말아 넣고 25mm의 높이에서 물이 채워진 용기에 떨어뜨린다. 이 때, 시편을 통해 액체가 흡수되는 모습을 육안으로 관찰하면서 시편이 완전히 젖을 때까지 초시계로 시간을 측정한다. 시편의 액체 흡수 시간은 5개 시편 시험치의 평균값을 취한다. 이 방법은 간편하고 측정 시간이 짧은 장점이 있으나, 밀도나 구조가 불균일한 부직상 흡수체로부터 어느 특정 부위의 시편을 채취해야 하므로 흡수 제품 전체의 흡수 성능을 알 수 없을 뿐만 아니라, 육안 관찰에 의해 시편이 완전히 젖는 시점을 찾아야 하므로, 흡수 성능 측정이 부정확하다는 단점이 있다.

한편, 에이. 에이. 부르게니와 씨, 카푸르는 다공성 유리판을 이용한 흡수 성능 측정 방법을 제시하였다(A. A. Burgeni and C. Kapur : Textile Research Institute Journal, 37(1967), p 356). 이 방법에서는 흡수체 시편을 올려 놓을 수 있는 다공성 유리판이 부착된 깔대기와 수평 유리 모세관 및 그 사이를 연결하는 연질 튜브로 만들어진 측정장치를 사용한다. 실험용 액체는 수평 유리 모세관과 다공성 유리판 사이를 채우고 있으며, 시편으로 부터 흡수된 액체 부피는 수평 유리 모세관 내의 메니스커스(meniscus)가 이동한 거리와 모세관 직경으로부터 계산할 수 있다. 수평 유리 모세관으로부터 다공성 유리판까지의 높이가 정수두에 해당하며, 이 정수두를 변화시키면서 흡수된 액체의 부피를 측정할 수 있다. 이 방법은 측정 민감도가 좋다는 장점이 있으나, 시간이 지남에 따라 다공성 유리판이 막히는 단점이 있어 신뢰도에 문제점이 있다. 한편 다공성 유리판은 매우 미세한 구멍들로 이루어져 있기 때문에 액체 흐름에 대한 저항이 시편 자체에 있는 것이 아니라 다공성 유리판에 있을 수 있다. 따라서, 시편이 흡수가 빠른 재질로 이루어졌다면 다공성 유리판이 액체 흐름 저항을 지배하게 되어 흡수 성능 측정에 문제가 된다.

비. 엠. 리히슈타인은 점형 액체 공급원(point source)을 이용한 측정 방법을 제시하였다(B. M. Lichstein, INDA Technical Symposium, USA, 1974, p 129). 이 방법에서는 상부에 기밀을 유지할 수 있는 마개가 있고, 그 하부에 기포 제거 장치(air-bleeder)가 있는 수직 뷰렛 내에서 액체의 정수두를 일정하게 유지한 후, 정수두가 0인 상태, 즉 액체가 공급되는 구멍의 높이와 기포가 제거되는 높이가 같은 상태에서 액체 흡수 성능 측정을 시작한다. 시편에 흡수된 액체의 부피는 수직 뷰렛 내의 액체가 움직인 거리로부터 그 부피를 계산할 수 있다. 액체 흐름에 대한 저항이 작은 경우, 즉 비교적 큰 구멍을 통한 액체 흐름의 경우가 흡수 성능 측정에 적합하고, 특히 이차원 방사상 흡수 성능 측정에 효과적이다. 그러나, 액체 공급원(liquid delivery hole)의 접촉 구멍이 작은 경우, 사용된 시편의 구조적 불균일성이 이 접촉점에서 생긴다면 그 흡수데이터는 사용된 시편을 대변할 수 없다는 단점이 있다.

미국 특허 제 4,357,827호에 기재된 액체 공급원은 코일 스프링을 통해 전자 저울 위에 놓여 있다. 스프링 상수가 알려진 이 코일 스프링은 액체 공급원으로부터 액체의 유출입을 조절하여 그 액위를 일정하게 할 수 있으며, 흡수된 액체의 무게는 전자 저울에 의해 계속 시간의 함수로 기록될 수 있다. 이 장치를 이용한 측정 방법은 흡수된 액체의 작은 무게 변화도 측정할 수 있고, 액체 공급원이 크므로 많은 액량을 다룰 수 있다는 장점은 있으나, 시편을 부직상 흡수체의 특정 부위로부터 취해야 하므로 제품 전체에 대한 액체 흡수 성능을 나타낼 수 없다. 또한, 시편의 액체 흡수 성능은 측정 시간 동안에 흡수된 액체의 총무게로 표시될 뿐, 이 액체의 총무게가 어떤 상태로 분포되어 있는지에 대한 정보는 전혀 알 수 없다.

본 발명은 위에 언급한 종전 방법들의 단점이 해소된 새로운 액체 흡수 성능 측정 방법과 장치를 제공하기 위한 것이다. 즉, 본 발명은 흡수체의 일부분을 시편으로 채취해 사용하는 기존의 부정확한 측정 방법과는 달리 흡수체를 변형시키지 않고 흡수 성능을 비파괴적이고 정량적으로 정확히 재현성 있게 측정하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 X선 컴퓨터 단층 촬영기를 사용하여 흡수체 내의 액체 분포를 영상화하여 시각적으로 관찰할 수 있게 하는 데에도 그 목적이 있다.

본 발명은 또한 특정한 시각에서 액체의 총흡수 부피(또는 무게)를 계산하고 그 때 흡수된 액체의 3차원 분포 상태를 도식화하여 흡수체 재질 특성에 대한 정보를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.

이와 같은 본 발명의 목적들은 X선 광원 및 검출기가 구비된 X선 컴퓨터 단층 촬영기의 X선 주사 영역 중심부에 흡수체 시편을 정렬시키는 흡수체 시편 장착 장치와, 흡수체 시편에 일정한 속도로 액체를 공급하는 액체 공급 수단을 포함하는 본 발명의 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 장치에 의하여 달성된다.

또한, 본 발명의 목적들은, (a)흡수체 시편 장착 장치에 흡수체 시편을 장착하는 단계와, (b)장착된 흡수체 시편을 X선 컴퓨터 단층 촬영기의 X선주사 영역에 정렬시키는 단계와, (c)상기 흡수체 시편을 건조 상태에서 X선 단층 촬영하는 단계와, (d)상기 흡수체 시편에 일정한 공급 속도로 액체를 가하면서 X선 단층 촬영하는 단계와, (e)상기 흡수체 시편에 액체를 완전히 포화시킨 상태에서 액체 공급을 중단하고 X선 단층 촬영하는 단계와, (f)X선 단층 촬영으로부터 얻어진 X선 강도 자료를 이용하여 액체 흡수 성능을 판별하는 단계를 포함하는 본 발명의 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 방법에 의하여 달성한다.

이하, 본 발명에 의한 액체 흡수 성능 측정 방법과 그 장치를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 장치 및 그 방법의 개략도이다. 2개의 둥근 플라스틱 평행판으로 만들어진 흡수체 장착 장치(10)에 부직상 흡수체 시편을 고정하고, 장착 장치(10)을 X선 컴퓨터 단층 촬영기의 X선 주사 영역의 중심부에 정렬시켜 놓는다. 장착 장치(10)은 부직상 흡수체(20)을 고정시키는 것 이외에 투과하는 X선에 대해 원형 대칭 환경을 만들어 정확한 영상을 얻을 수 있도록 하였다. 만약, 장착 장치(10)이 이런 원형 대칭 환경이 아니면 액체 흡수 성능 측정 실험으로부터 얻어진 X선 강도 데이터들은 X선 단층 촬영기의 컴퓨터 알고리즘에 의해 정확한 영상으로 전환될 수 없다. 촬영시간 동안 X선 광원(11)과 광전자 중배관(photomultiplier)으로 구성된 검출기(12)는 장착 장치(10)에 고정된 부직상 흡수체(20)의 수직 단층 영상을 얻기 위하여 장착 장치(10)의 둘레를 직선 촬영 방향(13) 및 회전 촬영 방향(14)로 촬영을 하고, 촬영을 하는 동안 장착 장치(10)을 투과한 수많은 X선 강도의 데이터들은 광전자 중배관들에 의해 모아져 제2도에 도시된 각 화소(pixel)의 X선 감쇠 계수(attenuation coefficient)를 계산하는데 사용된다.예컨대, 가로 254mm × 세로 254mm의 물체로부터 촬영된 단층 영상은 제2도에 도시된 바와 같이 가로 320 개 × 세로 320개의 화소 단위로 나눌 수 있고, 각 화소 단위의 크기는 가로 0.75mm × 세로 0.75mm이다. 이와 같이 계산된 X선 감쇠 계수들은 최종적으로 흡수된 액체의 분포를 나타내는 이차원 단층 영상으로 전환된다.

제3도는 부직상 흡수체(20)을 고정하기 위한 장착 장치(10)의 정면도이다. 제4도에 도시된 바와 같이, 부직상 흡수체(20)은 플라스틱으로 된 2개의 고정판(21) 사이에서 약간 압착된 상태로 일정 간격을 유지하며 고정되도록 고정판(21)사이에 간격판(26)을 기우고 볼트(25)를 주의 깊게 체결한다. 흡수체 장착 장치(10)에 부직상 흡수체(20)을 고정하는 한편, 정확한 영상을 얻기 위해서는 고정판(21)을 X선 투과성이 좋은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리비닐크로라이드(PVC)로 제조하고, 액체 주입구(24) 및 고정판(21)을 고정하는 볼트[25]를 X선 투과성 및 기계적 강도가 좋은 나이론으로 제조하고, 간격판(26)을 X선 투과성이 좋은 폴리에틸렌(PE)으로 제조하여 사용하여야 한다. 그 이유는, X선 단층 촬영에 통상적으로 사용되고 있는 알루미늄으로 된 장치르 사용하는 경우에는, 부직상 흡수체의 밀도와 알루미늄의 밀도차가 커서 부정확한 영상을 야기하거나 영상을 얻을 수 없게 되기 때문이다. 장착 장치(10)에 쓰인 재료의 밀도들은 컴퓨터 단층 촬영기를 보정할 때 사용하는 물의 밀도와 비슷하기 때문에, 빔 하드닝 (beam hardening : X선이 측정물체를 통과하는 동안 그 평균 에너지가 증가하는 현상)의 영향은 무시될 수 없다. 흡수체 장착 장치(10)에 부직상 흡수체(20)을 고정시킨 다음 장착 장치(10)의 나사 고정부(22)를 위치 조절 장치(27)에 장착시킨다. 위치 조절장치(27)은 흡수체 장착 장치(10)을 X선 컴퓨터 단층 촬영기의 X선 주사 영역의 중심에 용이하게 정렬시킬 수 있도록 제작되고, 예컨대 공칭 8mm의 X선 넓이 (23)내에 흡수체의 수직 단면이 정확히 위치될 수 있도록 수평 이동이 미세한 정밀 나사가 사용된다. 대개 부직상 흡수체의 재질은 천수성이어서 모세관 형상에 의한 자연적 흡수(spontaneous imbitition)가 예상된다. 그러나, 본 발명은 여러 액체 공급 속도에서의 부직상 흡수체 내에 흡수되는 액체 부피(또는 무게)를 정량저긍로 계산하기 위해서 연동 펌프(28)을 사용하고, 이 때 액체는 주입구(24)를 통하여흡수체로 흡입된다.

본 발명의 방법에 따른 액체 흡수 성능 방법에서는, 흡수체 시편 장착 장치(10)에 흡수체 시편을 장착하고, 장착된 흡수체 시편을 X선 컴퓨터 단층 촬영기의 주사 영역에 정렬시켜서, 먼저 액체가 없는 건조 상태의 부직상 흡수체 영상을 얻은 다음, 액체가 부직상 흡수체로 흡수되는 동안 일정한 시간 간격으로 촬영한다. 끝으로, 부직상 흡수체를 완전히 액체로 포화시킨 영상을 얻는다. 이와 같이 X선 단층 촬영으로부터 얻어진 X선 강도 자료를 이용하여 다음 과정을 거쳐 액체 흡수 성능을 판별한다.

단층 촬영기의 컴퓨터에서는 이와 같이 촬영된 영상들의 각 화소(i, j)마다 국소 X선 감쇠 계수에 비례하는 정수를 할당한다. 제4도에서 보는 바와 같이, 8mm 의 X선 넓이(23)내에 위치하는 각 부피소(volume element)의 국소 X선 감쇠 계수는 그 부피소 (화소× 8mm)를 구성하고 있는 플라스틱과 흡수체와 흡수된 액체의 X선 감쇠 계수들 사이에 존재하는 선형 관계로부터 계산된다. 여기서 흡수체의 공극 부피는 흡수체 전체에 걸쳐 일정하고 그 공극 부피 내에 있는 공기는 X선을 흡수하지 않는다고 가정할 수 있다. 또한, 플라스틱의 감쇠 계수도 일정하기 때문에 전체 계산에 영향을 주지 않는다. X선 감쇠 계수 μ_{i, j}를 어떤 화소(i, j)에서 실험적으로 얻은 감쇠 계수, X선 감쇠 계수 μ_{a, c}를 액체가 없는 건조 상태 흡수체의 감쇠 계수, 그리고 X선 감쇠 계수 μ_{w. c}를 흡수체에 액체가 완전히 포화된 상태의 감쇠 계수로 표시하면, 실험으로부터 얻는 영상의 각 화소에 할당된 X선 감쇠 계수를 사용하여 흡수체 공극 부피 내의 액체 분율Xi, j를 아래 식에 의해 계산할 수 있다.

X_{i, j}= (μ_{i, j}- μ_{a, c}) / (μ_{w, c}-μ_{a, c})

위의 식으로부터 계산된 각 화소의 액체 분율 X_{i, j}를 전체 영상에 대해 합산하면 그 때 흡수된 액체의 총부피를 알 수 있고, 이 총부피에 그 액체의 밀도를 곱하면 총질량을 계산할 수 있다. 또한, 각 화소의 액체 부피 분율 Xi, j를 3차원 좌표상에 나타냄으로써 흡수된 액체가 어떻게 분포되어 있는지 시각적으로 알려줄수도 있다.

[실험예 1]

가로 13㎝×세로 44㎝인 일회용 기저귀 제품을 흡수체 장착 장치(10)의 크기에 맞게 자르고, 5mm두께의 간격판(26)을 사용하여 흡수체 장착 장치(10)에 주의깊게 고정한 다음 액체 주입구(24)를 통해 물을 0.48 ㎤/분의 속도로 주입하였다. 일회용 기저귀 시편에 물이 흡수되는 동안 시간 간격을 두고 X선 컴퓨터 단층 촬영기로 시편을 촬영하여 그 단층 영상들을 얻었다. 표 1은 물을 0.48㎤/분의 속도로 주입하기 시작한 후 시간별로 촬영된 단층 영상들의 영상 번호, 촬영 시각 및 본 발명에 의해 계산된 물의 부피를 나타낸 것이다.

제5도(A)는 물이 주입되기 시작하고 3분 30초가 경과한 후에 촬영된 단층 영상(D03)이며, 이 사진은 흡수된 물의 전형적인 분포 형태를 보여주고 있다. 이 단층 영상에 있어서, 물이 흡수된 흰색 부분들은 불규칙한 형태로 퍼져 있고, 흰색의 강도(intensity)가 강할 수록 흡수된 물의 양이 많다는 사실을 의미한다. 주입되는 물의 양을 증가시킴에 따라 하얗게 표시된 X선 감쇠 영역 (attenuation area), 즉 물이 포화된 화소 영역이 중앙의 액체 주입구(24)로부터 점차 넓어진다는 사실을 관찰할 수 있다. 중앙에 위치한 주입구(24)로부터 멀리 떨어진 지역에서 흰색 반점들이 나타나지만, 중앙부의 흰색 부분만이 물로 대부분 포화되어 있음을 나타낸다. 제5도(A)에서 관찰된 불규칙한 흡수 형태는 일회용 기저귀를 이루고 있는 흡수체 재질의 불균일성을 반영하고 있다. 실제로 이 일회용 기저귀는 부직상 매트에 물리적 패턴을 포함하고 있음을 확인하였다. 이와 같은 단층 여앙들의 각 화소에 할당된 X선 감쇠 계수를 이용하여 3차원적인 물 분포를 계산할 수 있으며, 제5도(B) 및 제5도(C)는 이를 도시한 것이다. 제5도(B)는 0.48㎤/분의 주입 속도로 물이 주입되고 3분 30초 후에 촬영된 단층 영상(D03)을 수치화 한 3차원 분포도이다. 이 분포도에 의하면, 물은 불규칙한 형태로 확산되어 있고 흡수체 중앙부도 물이 거의 포화되어 있지 않음을 알 수 있다. 이 3차원 분포도로부터 계산된 물의 부피는 표 1에 나타낸 바와 같이 1.66㎤이다. 제5도(C)는 2.95㎤/분의 속도로 물이 주입되기 시작하고 1분 9초가 경과된 후 촬영된 단층 영상을 수치화한 3차원 분포도로서, 이 분포도에 의하면 주입구(24) 근처가 대부분 물로 포화되어 있으며, 계산된 물의 부피는 3.36㎤이었다,. 제5도(B)및 제5도(C)의 3차원 분포도는 물이 포화된 지역 밖에서도 불규칙한 데이터 형태를 보이고 있는데, 이는 일회용 기저귀 내 건조 섬유의 밀도 분포와 약간의 잡신호로 인한 것이다.

일회용 기저귀의 습수 성능 측정 실험

[실험예 2]

가로 6㎝×세로 24㎝인 셀룰로오즈계 여성용 생리대를 실험예 1의 경우와 같이 흡수체 장착 장치(10)에 고정시킨 후, 0.44㎤/분의 속도로 물을 주입하면서 실험예 1의 표 1과 같이 시간 간격을 두고 단층 촬영을 실시하였다. 제6도(A)는 물이 주입되고 5분이 경과된 후 촬영된 단층 영상이며, 흡수된 물은 실험예 1의 경우와는 달리 다소 규칙적인 분포 형태를 보여주고 있다. 그러나, 청백 척도(blue-white scale)로 나타난 이 단층 영상에서 물의 흡수는 여러겹의 둥근 등고선 형태로 보여주고 있는데, 이는 생리대를 이루고 있는 재질이 여러 층으로 되었고 그 층 사이로 물이 움직인다는 사실을 의미하는 것이다. 각 층은 다른 밀도를 갖고 있기 때문에 물과 공기의 계면에서 그 모세관 힘이 다를 것으로 기대된다. 모세관 힘에 의한 액체 흡수(imbitition)는 작은 모세관들로 이루어진 영역에서 더 큰 경향을 보인다. 이렇게 얻은 단층 영상으로부터 물의 3차원 분포도를 정량화한 제6도(B)를 보면 물이 거의 등방성으로 확산되어 있음을 알 수 있다. 이때, 흡수된 물의 부피를 계산해 보면 2.2㎤임을 확인할 수 있다.

[실험예 3]

실험예 2에 사용된 생리대와 크기가 같은 비 셀룰로오즈계 여성용 생리대를 흡수체 장착 장치(10)에 고정시킨 후 물을 0.44㎤/분으로 주입하면서 시간별로 단층촬영을 실시하였다. 물이 주입되고 9분 5초가 경과한 후의 물의 3차원 분포도가 제6도(C)에 도시되어 있다. 이 3차원 분포도에서 물은 일렬로 늘어선 산맥(山脈)들이 번갈아 나타나는 것과 같이 분포하는 것을 관찰할 수 있는데, 이는 부직상 흡수체 매트에 초흡수성 고분자가 일렬로 분포되어 있음을 나타낸다. 즉, 실험예 2의 경우와는 달리 물의 흡수 형태가 고르지 않고 초흡수성 고분자가 분포된 골을 따라 물이 국소적으로 분포되어 있음을 알 수 있다. 초흡수성 고분자는 물을 흡수하여 팽윤되기 때문에 부직상 흡수체의 매트로 물이 확산되는 것을 방지하여 초흡수성 고분자가 존재하는 영역에 물의 포화도가 증가한다. 이 때, 흡수된 물의 부피는 4.0㎤이다.

이상에서 설명한바와 같이, 본 발명은 흡수 제품에 대하여 원상태 그대로 흡수성능을 비파괴적이고 정량적으로 정확히 재현성 있게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 액체 분포를 영상화하므로써 시각적으로 관찰할 수도 있고, 나아가서 컴퓨터 단층 촬영기의 영상 자료를 수집하여 특정 시각에서 흡수된 액체의 부피를 계산하여 이를 3차원 분포도로 도식화 할 수 있으므로 흡수체의 재질특성에 댜한 정보 획득이 가능한 등 다대한 효과가 있는 것이다.

이상 본 발명의 액체 흡수 성능 측정 방법 및 장치를 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 그 밖에도 본 발명의 범위를 벗어나는 일이 없이 각 측정 단계나 또는 장치의 구성 부품들을 변경 또는 변형시켜 실시할 수 있음은 본 기술 분야의 숙련된 자들에게는 명백하다.

Claims (13)

1. 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능을 측정하기 위한 장치에 있어서, X선 광원(11) 및 검출기(12)가 구비된 X선 컴퓨터 단층 촬영기의 X선 주사 영역 중심부에 흡수체 시편을 정렬시키는 흡수체 시편 장착 장치(10)과, 흡수체 시편에 일정한 속도로 액체를 공급하는 액체 공급 수단(24, 28)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 장치.
2. 제1항에 있어서, 시편 장착 장치(10)은 간격판(26)을 삽입하여 평행 이격시킨 2개의 원형 고정판(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 장치.
3. 제2항에 있어서, 고정판(21)은 X선 투과성 및 기계적 강도가 높은 나이론으로 된 볼트(25)에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 시편 장착 장치(10)을 지지하여 시편 장착 장치(10)이 상기 X선 주사 영역의 중앙에 오도록 위치를 조절할 수 있는 위치 조절 장치(27)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 액체 공급 수단(24, 28)은 시편 장착 장치(10)의 중앙에 형성된 액체 주입구(24) 및 액체 주입구(24)에 연결되는 펌프(28)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 장치.
6. 제5항에 있어서, 액체 주입구(24)는 X선 투과성 및 기계적 강도가 높은 나이론으로 된 것을 특징으로 하는 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 장치.
7. 제2항에 있어서, 원형 고정판(21)은 X선 투과성이 좋은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리비닐크로라이드(PVC)로 된 것을 특징으로 하는 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 장치.
8. 제2항에 있어서, 상기 간격판(26)은 X선 투과성이 좋은 폴리에틸렌으로 된 것을 특징으로 하는 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 장치.
9. 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능을 측정하는 방법에 있어서,

   (a) 흡수된 시편 장착 장치에 흡수체 시편을 장착하는 단계와, (b)장착된 흡수체 시편을 X선 컴퓨터 단층 촬영기의 X선 주사 영역에 정렬시키는 단계와, (c)흡수체 시편을 건조 상태에서 X선 단층 촬영하는 단계와, (d)흡수체 시편에 일정한 공급속도로 액체를 가하면서 X선 단층 촬영하는 단계와, (e)상기 흡수체 시편에 액체를 완전히 포화시킨 상태에서 액체 공급을 중단하고 X선 단층 촬영하는 단계와, (f)X선 단층 촬영으로부터 얻어진 X선 강도 자료를 이용하여 액체 흡수 성능을 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직상 애체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 촬영단계 (c), (d)및 (e)는 각각 시편 장착 장치 둘레를 직선 촬영 방향 및 회전 촬영 방향으로 촬영하여 다수의 화소(i, j)로 이루어진 수직 단층 영상을 얻는 단계인 것을 특징으로 하는 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 판별 단계(f)는 각 화소(i, j)의 X선 강도로부터 X선 감쇠 계수를 계산하고 다음식을 이용하여 흡수체 공극 부피 내의 액체 분율 X_{i, j}를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징응로 하는 부직상 액체 흡수체의액체 흡수 성능 측정 방법.

    X_{i, j}= (μ_{i, j}- μ_{a, c}) / (μ_{w, c}-μ_{a, c})

    상기 식에서 μ_{i, j}는 실험적으로 얻은 감쇠 계수이고, μ_{a, c}는 건조 상태의 감쇠 계수이며, μ_{w, c}는 액체가 포화된 상태의 감쇠 계수임.
12. 제11항에 있어서, 상기 판별 단계(f)는 전체 영역에 대한 액체 분율 X_{i, j}의 합계를 구하여 흡수된 액체의 총부피를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 판별 단계(f)는 3차원 좌표상에 액체 분율 X_{i, j}를 도식화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직상 액체 흡수체의 액체 흡수 성능 측정 방법.