KR101062926B1 - 흑연히팅블록 전처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흑연히팅블록 전처리 장치를 개시한다. 본 발명은 금속이나 폴리머, 유리 및 플라스틱 등과 같은 각종 시료를 화학분석 하기 위해 분해하는 전처리 장치로서, 상면이 개구된 케이싱; 이 케이싱의 내부 바닥에 설치되며, 전원에 의해 발열하는 히터; 케이싱 내부의 히터 위에 재치되며, 시료용기가 삽입되는 다수의 용기수용구멍을 갖는 흑연가열블록; 이 흑연가열블록의 용기수용구멍에 삽입되며, 입구가 마개로 폐쇄되는 테프론 시료용기; 및 히터의 발열온도와 작동시간 등을 제어하기 위한 컨트롤러;를 포함한다. 흑연가열블록의 표면에 테프론코팅층이 구비되어 먼지의 비산과 산에 의한 부식을 방지한다. 또한, 테프론 시료용기의 마개에 시료용기 내의 압력이 일정압력 이상일 때, 개방되어 배기시키는 압력조절벤트가 구비되어 과압력에 의한 위험을 차단한다.
본 발명은 시료의 분해를 위한 전처리 공정에서 히팅블록의 온도를 전체적으로 균일하게 유지하고 시료를 입체적으로 가열함으로써 신속하고 안전하게 전처리를 행할 수 있게 된다.

Description

흑연히팅블록 전처리 장치{Graphite heating block digesting system}

본 발명은 화학분석을 위해서 금속이나 폴리머 재료의 산분해 또는 유리 및 세라믹 시료의 분해 등 분석에 앞서 각종 고체와 액체상태의 시료를 용액상태로 처리하는데 사용되는 전처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시료용기를 가열하는 히팅블록의 온도를 전체적으로 균일하게 유지시키면서 시료를 밀폐가압 상태로 가열함으로써 다량의 시료를 신속하고 안전하게 전처리 할 수 있도록 된 흑연히팅블록 전처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 물질을 이루고 있는 원자·분자·이온 및 라디칼 등을 검출하고 확인하거나 물질 중에 존재하는 특정 화합물의 상대적인 양을 결정하기 위한 방법으로 화학분석이 이용되고 있다. 이러한 화학분석은 정성분석과 정량분석으로 나뉘는데, 정성분석은 화합물의 조성을 밝히거나 혼합물 중 특정 화합물의 존재를 확인하기 위해 수행하고, 정량분석은 혼합물에 존재하는 화합물에 대해서 각각의 양을 결정하기 위해 수행한다.

일례로, 고분자 내에 함유된 저분자량 화합물의 함량은 고분자의 가공성 및 물성에 중요한 영향을 미치게 된다. 따라서 원하는 물성을 갖는 고분자를 제조하기 위해서는 고분자내에 함유되어 있는 저분자량 화합물의 함량을 정확하게 분석하는 것이 매우 중요하며, 이와 같은 고분자내의 저분자량 화합물의 함량분석을 위해서 화확분석이 이용되는 것이다.

이러한 화학분석에는 여러 방법이 있는데, 분석을 위해서는 선행작업으로서 분석할 시료를 특정 용매를 사용하여 분해하는 전처리 공정이 반드시 수반되어야 한다.

한편, 화학분석을 위한 전처리는 통상 시료를 시약이 담긴 시료용기에 투입한 뒤, 고온으로 가열함으로써 분해하는 방법이 일반적으로 쓰이고 있는데, 종래에는 열선이 내장된 편평한 핫플레이트(hot plate) 위에 다수의 시료용기를 얹어 가열하였다.

이 때문에 종래의 전처리는 다음과 같은 여러 문제점을 내포하고 있었다.

첫째, 시료용기의 하부만 집중 가열되어 가열효율이 낮아 전처리 시간이 오래 걸리고, 열선이 위치한 중앙부위와 가장자리 부위의 온도편차가 심해 균일한 가열도 어려워 전처리 과정 내내 지켜보면서 시료용기의 위치를 수시로 바꾸어 주어야 한다.

둘째, 시료가 가열로 반응하기 시작하면 가스가 발생하고, 심한 경우 시료의 격렬한 반응으로 튀는 경우도 발생하는데, 이 때 발생한 가스는 산 가스로 유독물질이기 때문에 작업자가 상해를 당할 우려가 높다.

셋째, 시료의 완전 분해를 위해 증발 건조과정을 거쳐야 하므로 시약의 사용량이 많다.

넷째, 종래의 시료용기는 입구가 개구된 상태이므로 전처리 과정에서 외부로부터 불순물이 침투할 우려가 있어, 특히 미량분석을 위한 전처리에는 안정성을 담보하기 곤란하다.

본 발명은 상술한 종래의 제반 문제를 감안하여 안출된 것으로서, 시료용기를 위치에 상관없이 전체적으로 균일하게 가열할 수 있음은 물론 각 용기를 입체적으로 가열하여 전처리를 신속하고 간편하게 수행할 수 있는 흑연히팅블록 전처리 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 시료의 반응 시 발생하는 산 가스의 유출을 방지하여 유독가스에 의한 위험을 최대한 억제할 수 있는 흑연히팅블록 전처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 시약의 사용량을 크게 줄일 수 있고, 외부로부터의 불순물 유입을 확실히 방지하여 정확한 분석을 가능하게 하는 흑연히팅블록 전처리 장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 흑연히팅블록 전처리 장치는, 금속이나 폴리머, 유리 및 플라스틱 등과 같은 각종 시료를 화학분석 하기 위해 분해하는 전처리 장치로서,

상면이 개구된 케이싱; 이 케이싱의 내부 바닥에 설치되며, 전원에 의해 발열하는 히터; 케이싱 내부의 히터 위에 재치되며, 시료용기가 삽입되는 다수의 용기수용구멍을 갖는 흑연가열블록; 이 흑연가열블록의 용기수용구멍에 삽입되며, 입구가 마개로 폐쇄되는 테프론 시료용기; 및 히터의 발열온도와 작동시간 등을 제어하기 위한 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 흑연가열블록의 표면에 테프론코팅층이 구비되어 먼지의 비산과 산에 의한 부식을 방지한다.

또한 본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 테프론 시료용기의 마개에 시료용기 내의 압력이 일정압력 이상일 때, 개방되어 배기시키는 압력조절벤트가 구비되어 과압력에 의한 위험을 차단한다.

이와 같은 본 발명 흑연히팅블록 전처리 장치에 의하면, 열전도율이 우수한 흑연가열블록의 용기수용구멍에 시료용기가 삽입되어 가열되므로 각 시료용기가 전체적으로 균일하게 가열될 뿐 아니라, 히터의 열선 위치에 구애받지 않고 중앙부위와 가장자리 부위의 온도차이가 거의 없다. 이에 따라 종래와 같이 작업자가 전처리 과정을 일일이 지켜보면서 시료용기의 위치를 바꾸어주지 않고서도 매우 간편하고 신속하게 전처리를 행할 수 있게 된다.

더욱이, 시료용기가 마개에 의해 견고하게 밀폐되기 때문에 일정압력까지 가압되어 가열시간이 대폭 줄어들게 됨은 물론, 시료의 증발건조 과정이 불필요하게 됨으로써 시약의 사용량도 크게 줄어들게 된다.

또한, 시료용기가 마개에 의해 폐쇄된 상태로 가열되기 때문에 시료의 반응으로 발생되는 유독가스의 유출위험도 최소화 되어 그로 인한 신체의 상해우려도 거의 없으며, 외부로부터의 불순물 유입도 근본적으로 차단되어, 정확한 시료분석을 가능하게 한다. 이는 특히 미량분석을 위한 전처리에 매우 적합하다.

그러므로 본 발명은, 화학분석을 위한 전처리 장치의 신뢰성과 안전성 및 사용의 편의성과 비용절감 등에 크게 기여하는 매우 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 흑연히팅블록 전처리 장치를 나타낸 분리 사시도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 부분 확대 단면도,
도 3은 본 발명에 흑연히팅블록 전처리 장치의 시료용기를 나타낸 요부 발췌 단면도이다.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도 1 내지 도 3에서, 본 발명에 의한 흑연히팅블록 전처리 장치는, 히터(20)와 흑연가열블록(30)을 내부에 수용하는 케이싱(10)과, 일정온도로 발열하는 히터(20), 이 히터(20)에 의해 시료용기(40)를 가열하는 흑연가열블록(30), 테프론으로 이루어진 시료용기(40) 및 가열온도와 시간 등을 제어하기 위한 컨트롤러(50)를 포함하여 구성된다.

케이싱(10)은 상면이 개구된 박스형태로 구성되며, 히터(20)와 흑연가열블록(30)을 내장해야 하므로 고열에 충분히 견딜 수 있으면서도 작업자의 화상방지를 위해 내열성 및 단열성이 우수한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

히터(20)는 케이싱(10)의 내부 바닥에 설치되고, 외부로부터의 전원에 연결되어 발열된다. 이러한 히터(20)는 통상의 핫플레이트와 마찬가지로 열선을 내장한 평판상으로 구성될 수 있다.

흑연가열블록(30)은 그 자체가 흑연을 성형하여 제조되며, 상면에 시료용기(40)가 삽입되는 다수의 용기수용구멍(31)들이 매트릭스 상으로 구비된다. 용기수용구멍(31)은 시료용기(40)를 완전히 수용하도록 구성될 수도 있고, 도시된 바와 같이 시료용기(40)의 중간이하 하단부만을 수용하도록 구성될 수도 있다.

이는 시료가 시료용기(40) 내에서 실제로 위치하는 부위를 입체적으로 균일하게 가열할 수 있으면서도 상부로 노출된 부위의 시료용기(40)를 통해 육안으로 시료의 반응상태를 확인할 수 있게 한다.

주지하다시피 흑연은 열전도율이 대단히 우수하므로 하부에 위치한 히터(20)의 열선 위치에 관계없이 전 부위에서 거의 균일한 온도분포를 유지할 수 있고, 특히 시료용기(40)를 그 용기수용구멍(31)에 삽입하여 입체적으로 가열할 수 있어 시료용기(40)의 위치에 상관없이 모든 시료용기(40)를 신속하고 균일하게 가열할 수 있다.

한편, 이러한 흑연가열블록(30)은 흑연의 특성상 먼지발생이 쉽고, 시약으로 불산 등과 같은 산계열의 용매가 사용될 경우 시약에 의한 훼손 우려가 있는 바, 바람직하기로 흑연가열블록(30)은 그 표면이 테프론에 의해 코팅 처리 됨으로써 표면에 테프론 코팅층(32)을 갖는다.

이와 같은 흑연가열블록(30)의 테프론 코팅방법은 여러 가지로 수행될 수 있는데, 본 발명의 흑연가열블록(30)은 스프레이 방식에 의한 반복 코팅방법으로 테프론 코팅층(32)을 형성한다.

즉, 테프론 파우더를 용제에 희석시킨 뒤, 스프레이 방법으로 흑연가열블록(30)의 표면에 도포하고, 약 200℃에서 예열 건조한 다음, 위와 동일한 과정을 수회 반복(가장 바람직하게는 4~6회 반복)한 후 약 450℃에서 서서히 열처리함으로써 테프론 코팅층(32)을 형성하는 것이다.

이러한 방법에 의하면, 미세한 테프론 입자가 흑연가열블록(30)의 내부에서부터 표면까지 골고루 침투 도포되어 조직이 매우 치밀한 코팅층을 형성할 수 있게 된다.

이에 따라 본 발명의 흑연가열블록(30)은 내열온도가 300℃이상으로 우수하여 상용온도가 250℃이상인 경우에도 전혀 변화가 없고, 장기간 사용시에도 변형되지 않는 안정된 특징을 갖는다.

테프론 시료용기(40)는 입구를 개폐할 수 있는 마개(41)를 함께 구비한다. 마개(41)는 시료용기(40)의 입구 외주와 그 내주에 나사(43)를 형성하여 개폐하는 나사결합구조를 취한다.

그리고 테프론 시료용기(40)의 마개(41)에는 바람직하기로 압력조절벤트(42)가 구비된다. 이 압력조절벤트(42)는 시료의 가열 시 시료용기(40)의 내부가 일정압력 이상으로 상승하여 과압력이 발생하는 경우 시료용기(40)의 파손을 방지하기 위한 것으로, 예컨대 첵밸브(check valve) 형태로 구현될 수 있다.

컨트롤러(50)는 히터(20)의 온/오프와, 온도설정과 가열시간 등을 설정하기 위한 모드설정 및 입력부와, 설정된 온도와 시간 등을 표시해주는 표시부를 구비하여 시료에 따라 적정한 온도와 시간을 입력할 수 있다.

이와 같은 구조적 특징을 가지는 본 발명에 의한 흑연히팅블록 전처리 장치를 이용하여 시료를 분해하는 방법에 대해 설명한다.

먼저, 테프론 시료용기(40)에 시약과 시료를 투입하고 마개(41)를 닫은 뒤, 흑연가열블록(30)의 용기수용구멍(31)에 시료용기(40)를 삽입한다.

다음, 컨트롤러(50)를 통해 시료의 종류에 따라 적절한 가열온도와 가열시간을 세팅하면, 히터(20)가 설정된 온도로 발열되고, 이에 따라 히터(20) 위에 재치된 흑연가열블록(30)에 히터(20)의 열이 전도됨으로써 그 용기수용구멍(31)에 삽입된 테프론 시료용기(30)를 가열하게 된다.

이때, 본 발명의 흑연가열블록(30)은 열전도율이 대단히 우수하기 때문에 히터(20)로부터 전달된 열이 전체적으로 균일하게 분포되며, 따라서 흑연가열블록(30)의 중앙부위나 가장자리 부위에 위치한 시료용기(40) 모두 그 위치에 관계없이 고르게 가열되고, 이는 작업자의 상주 필요성을 배제시킨다.

특히, 본 발명의 흑연가열블록(30)은 시료용기(40)를 용기수용구멍(31)에 삽입하여 종래의 핫플레이트와 달리 하부와 둘레에서 입체적으로 동시 가열하므로 가열시간이 크게 단축되는데, 더욱이 시료용기(40)가 마개(41)에 의해 폐쇄되어 있어 일정압력까지 가압되는 바, 가열시간이 더욱 줄어들게 된다.

뿐만 아니라, 이와 같은 가압 가열에 의해 가열 후 별도의 증발건조 과정도 불필요하게 되어 한 번의 시약 사용으로 전처리가 완료되며, 이에 따라 시약의 사용량도 현저히 줄일 수 있다.

또한, 시료용기(40)가 마개(41)에 의해 폐쇄되어 있기 때문에 시료가 가열에 의해 반응할 때, 산계열의 유독가스가 외부로 유출될 우려는 물론이고 시료가 격렬한 반응으로 튀더라도 작업자의 상해를 확실히 방지할 수 있고, 외부로부터의 불순물이 유입되는것을 확실히 방지되어 특히 미량분석을 위한 전처리에 매우 용이하다.

또한, 상면이 개구된 케이싱(10)에는 친환경 방향제 물질이 코팅되어질 수 있으며, 이에 따라 흑연가열블럭(30)의 흑연이나 작업공간 내에서 먼지발생이 될 경우에 작업자의 감기, 천식, 기관지염 등 호흡기 질환을 예방할 수 있으며, 작업공간내에서의 소독, 살균작용도 한다.

친환경 방향제 물질에는 기능성 오일이 혼합될 수 있으며, 그 혼합비율은 방향제 95∼97중량%에 기능성 오일 3∼5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은, 유칼리투스 23∼27중량%, 네로리 23∼27중량%, 클레리세이지 23∼27중량%, 후랑켄세스 23∼27중량%로 이루어진다.

여기서 기능성 오일은 방향제에 대해 3∼5중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 기능성 오일의 혼합비율이 3중량% 미만이면, 그 효과가 미미하며, 기능성 오일의 혼합비율이 5중량%를 초과하면 그 기능이 크게 향상되지 않는 반면에 제조 단가는 크게 증가된다.

이러한 기능성 오일은 불안, 긴장, 걱정, 초초함을 해소하는 역할을 한다.

현대 사회를 사는 사람들은 어쩔 수 없이 늘 마음이 불안하고 여러 가지 걱정거리를 갖고 있으며 초조해지기도 한다. 이러한 문제들이 지속적으로 계속되거나 아무런 이유없이 불안하고 초조할 때에는 이를 완화해 줄 필요가 있는데, 본 발명의 기능성 오일은 휴대폰을 사용하고 있는 동안 마음을 안정시키고 근육을 풀어주며 불안, 긴장감을 완화해 주는데 좋은 작용을 한다.

기능성 오일 중 유칼리투스(Eucalyptus : eucalyptus globulus)는 감기 등으로 코가 막혔을 때 흡입하면 시원하게 뚫리기도 하고 증기흡입법으로 흡입하면 호흡기계에 침투한 감기바이러스, 각종 박테리아 등을 죽이는 효과를 기대할 수 있어 감기치료에 좋다. 또한, 유칼리투스를 이용하여 에어스프레이를 사용하면 방안 공기가 상쾌하고 공기 중에 박테리아를 죽이는 효과로 감기바이러스나 기타 공기 중에 떠있을 각종 박테리아 등으로 인한 질병을 예방하는데 도움을 준다.

네로리(Neroli : citrus aurantium, var, amare)는 오렌지 나무 중에서도 비터 오렌지나 세빌레 오렌지 나무의 꽃에서 추출되어진다. 오일은 주로 엔플레라지(Enfleurage)기법으로 추출하는데 오렌지꽃 향을 지니고 있다. 항울, 진경, 진정효과 등이 있으며 특히, 심리적으로 긴장하거나 불안하고 초조하여 스트레스를 받는 경우에 사용하면 마음과 신경을 안정시키는데 효과가 있다.

클레리세이지(Clary Sage : salvia sclarea, salvia viridis)는, linalyl aceate, sclareol, linalol, salvene, salvone 등의 화학 성분으로 이루어진다. 이러한 클레리세이지는 근육의 긴장을 풀어주고 스트레스를 완화시키므로 정신적인 스트레스로 인한 근육긴장에 효과가 있다. 또한 호흡기의 발작적인 경련, 즉 심한 기침등에 효과가 있어 천식환자에게 좋으며 강장효과가 있어 회복기에 있는 감기환자에게 좋고, 몸을 따뜻하게 하고 진경작용이 있어 위경련에도 좋다.

후랑켄세스(Frankincense : boswellia carteri)는, 1-pinene, dipentene, phellandrene, camphene, olibanol 등의 화학 성분으로 이루어진다. 이러한 후랑켄세스 오일은 마음을 편안하게 하고 스트레스를 완화시키는 작용을 하며, 특히 방부작용과 기침을 가라 앉히는 효능이 있어 감기, 천식, 기관지염 등 호흡기 질환에 좋다.

이러한 기능성 오일이 코팅된 상면이 개구된 케이싱(10)은 흑연가열블럭(30)의 흑연이나 작업공간 내에서 먼지발생이 될 경우에 작업자의 감기, 천식, 기관지염 등 호흡기 질환을 예방할 수 있으며, 작업공간 내에서의 소독, 살균작용도 하여 스트레스를 완화시키는 등의 건강을 증진시킨다.

10: 케이싱 20: 히터
30: 흑연가열블록 31: 용기수용구멍
32: 테프론 코팅층 40: 테프론 시료용기
41: 마개 42: 압력조절벤트
50: 컨트롤러

Claims (3)

1. 금속이나 폴리머, 유리 및 플라스틱과 같은 각종 시료를 화학분석 하기 위해 분해하는 전처리 장치로서,
   상면이 개구된 케이싱(10);
   상기 케이싱(10)의 내부 바닥에 설치되며, 전원에 의해 발열하는 히터(20);
   상기 케이싱(10) 내부의 상기 히터(20) 위에 재치되며, 시료용기(40)가 삽입되는 다수의 용기수용구멍(31)을 갖는 흑연가열블록(30);
   상기 흑연가열블록(30)의 용기수용구멍(31)에 삽입되며, 입구가 마개(41)로 폐쇄되는 테프론 시료용기(40); 및
   상기 히터(20)의 발열온도와 작동시간을 제어하기 위한 컨트롤러(50)를 포함하고;
   상기 흑연가열블록(30)의 표면에 테프론코팅층(32)이 구비되며;
   상기 테프론 시료용기(40)의 마개(41)에 시료용기(40) 내의 압력이 일정압력 이상일 때, 개방되어 배기시키는 압력조절벤트(42)가 구비되고;
   케이싱(10)에는 기능성 오일이 혼합된 친환경 방향제 물질이 코팅되되, 그 혼합비율은 친환경 방향제 물질 95∼97중량%에 기능성 오일 3∼5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은, 유칼리투스 23∼27중량%, 네로리 23∼27중량%, 클레리세이지 23∼27중량%, 후랑켄세스 23∼27중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 흑연히팅블록 전처리 장치.
   
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