KR20150137679A

KR20150137679A - Co2를 이용한 edm공법의 건식세척방법

Info

Publication number: KR20150137679A
Application number: KR1020140065965A
Authority: KR
Inventors: 정동섭
Original assignee: 정동섭
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2015-12-09
Also published as: KR101602043B1

Abstract

본 발명은 CO₂를 이용한 건식세척방법에 관한 것으로서, 오염물질이 부착된 세척대상물에 진공압을 인가하여 상기 오염물질 주변의 분진과 유기물을 1차적으로 제거하는 단계와; 상기 세척대상물로 세척액을 분사하여 상기 세척대상물과 상기 오염물질 사이의 부착강도를 저하시키는 단계와; 상기 세척대상물로 압축공기와 CO₂를 분사하여 상기 세척대상물 표면을 건조시키는 단계와; 상기 세척대상물로 드라이아이스를 공급하여 상기 오염물질을 승화 및 박리하는 단계와; 상기 세척대상물로 진공압을 인가하여 상기 박리된 오염물질을 포집하는 단계와; 상기 오염물질이 제거된 상기 세척대상물 표면에 린스를 분사하여 재오염을 방지하는 단계와; 상기 세척대상물을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

CO2를 이용한 EDM공법의 건식세척방법{DRY CLEANIGN METHOD OF EDM METHOD USING CO2}

본 발명은 건식세척방법에 관한 것으로서, 보다 자세히는 CO₂를 이용하여 세척대상물의 표면은 물론이고 미세한 틈세까지 오염물질을 완전히 세척할 수 있는 CO₂를 이용한 건식세척방법에 관한 것이다.

공작기계, 기어, 전동기 등과 같은 장비는 사용 중 표면에 많은 이물질이 부착된다. 부품의 미세한 틈세, 표면과 조립면에 유분, 분진, 녹, 유기물질 등의 이물질 이 부착된다. 이에 따라 주기적으로 세척을 해야 장비의 사용수명을 연장시킬 수 있으며 장비 본연의 기능을 최대화할 수 있다.

종래 장비의 세척을 위해 세척액을 이용한 습식세척이 이루어진다. 습식세척의 일례가 등록특허 제0179232호 "연도가스 탈황 습식 세척기용 스프레이 헤더"에 개시된 바 있다.

종래 습식세척은 세척액을 고압으로 세척대상물로 분사하여 세척이 이루어지거나, 세척액에 초음파를 인가하여 세척대상물을 세척한다. 세척액에 세척대상물을 침지시켜 세척하는 경우 폐수처리가 요구되며, 세척면이 완전 건조되지 않아 잔유물이 생기고 미세한 틈새의 세척이 완전히 이루어지지 않는 단점이 있다. 또한, 장비가 조립된 상태에서 세척될 수 없어 장비를 분리해야하는 번거로움이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 서로 다른 방식의 세척공법을 병행하여 장비의 오염물질을 장비의 손상없이 빠르게 세척할 수 있는 CO₂를 이용한 건식세척방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 미세한 틈의 세척도 완전히 이루어지며, 세척표면에 잔유물이 남지 않는 CO₂를 이용한 건식세척방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 조립된 상태에서도 세척이 가능하며, 주변의 환경을 오염시키지 않는 CO₂를 이용한 건식세척방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 CO₂를 이용한 건식세척방법에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 CO₂를 이용한 건식세척방법은, 오염물질이 부착된 세척대상물에 진공압을 인가하여 상기 오염물질 주변의 분진과 유기물을 1차적으로 제거하는 단계와; 상기 세척대상물로 세척액을 분사하여 상기 세척대상물과 상기 오염물질 사이의 부착강도를 저하시키는 단계와; 상기 세척대상물로 압축공기과 CO₂를 분사하여 상기 세척대상물 표면을 건조시키는 단계와; 상기 세척대상물로 드라이아이스를 공급하여 상기 오염물질을 승화 및 박리하는 단계와; 상기 세척대상물로 진공압을 인가하여 상기 박리된 오염물질을 포집하는 단계와; 상기 오염물질이 제거된 상기 세척대상물 표면에 린스를 분사하여 재오염을 방지하는 단계와; 상기 세척대상물을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 드라이아이스는 상기 세척대상물의 표면강도에 따라 기체, 안개, 액체, 알갱이 중 어느 하나의 형태로 분사된다.

일 실시예에 따르면, 상기 드라이아이스를 상기 세척대상물로 공급할 때, 고압의 압축공기를 함께 공급할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 세척액은 비전도성 세척액 또는 오일의 점도를 변화시키는 솔벤트성분으로 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 린스는 pH8~9의 세제가 사용될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 오염물질이 제거된 상기 세척대상물 표면을 카메라를 이용해 표면과 미세한 틈, 모서리를 검사하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 오염물질은 오일, 분진, 카본, 페이트, 수지가스, 용접 흄, 정전기로 부착된 분진 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명에 따른 CO₂를 이용한 건식세척방법은 진공압을 이용한 분진 포집, 세척액을 이용한 세척, 드라이아이스를 이용한 승화력, 건조력 등을 함께 병행하여 세척한다. 세척대상물의 이물질과 수분을 반복 건조하며 드라이아이스의 승화력으로 자극하여 이물질을 박리시킨다. 이에 따라 오염물질의 종류에 상관없이 세척력을 극대화할 수 있다.

이러한 CO₂를 이용한 건식세척방법에 의해 세척표면이 완전히 건조되므로, 결로부식의 염려를 없앨 수 있다. 또한, 미세한 틈도 드라이아이스가 침투하여 완벽하게 세척이 이루어진다.

또한, 조립된 상태에서 세척이 가능하고, 세척액에 침지시켜 세척하지 않으므로 폐수발생이 적고 환경 오염을 일으키지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 CO₂를 이용한 건식세척과정을 도시한 개략도이고,
도 2는 도 1의 건식세척의 각 과정에 따른 오염물질의 상태를 모식적으로 도시한 예시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 CO₂를 이용한 건식세척과정에서 미세한 틈새의 오염물질을 세척하는 과정을 도시한 예시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 CO₂를 이용한 건식세척과정을 도시한 예시도이고, 도 2는 도 1의 각 건식세척과정에서 오염물질의 상태를 개략적으로 도시한 예시도이다.

본 발명에 따른 CO₂를 이용한 건식세척과정은 오염물질의 부착강도에 따라 서로 다른 세척공법을 순서와 횟수, 세척액 종류, 드라이아이스의 분사종류를 상이하게 하여 적용한다. 즉, 본 발명의 CO₂를 이용한 건식세척과정은 습식과 건식세정방식을 함께 사용하여 세척효과를 극대화할 수 있다. 이러한 본 발명의 CO₂를 이용한 건식세척과정을 EDM공법이라고 정의한다. EDM공법은 ESG DRY-CLEANING METHOD의 약자이며, ESG는 고유명사이다.

본 발명의 CO₂를 이용한 건식세척과정을 통해 세척할 수 있는 이물질은 오일, 분진, 카본, 페인트, 수지가스, 용접 흄, 정전기로 부착된 분진 등일 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 CO₂를 이용한 건식세척과정은 먼저 세척대상물(10) 표면의 오염물질의 분진을 포집한다(S110). 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 세척대상물(10)에 부착된 오염물질(20) 주변으로는 미세한 분진(21)이 함께 존재한다. 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 분진포집기(110)의 진공압력(A)으로 오염물질(20) 주변의 분진(21)이나 유기물을 흡입하여 1차로 제거한다. 경우에 따라 압축공기 분사로 분진(21)이나 유기물을 탈락시켜 제거할 수도 있다.

이 때, 분진포집기(110)가 인가하는 진공압력(A)은 10³ Torr 정도로 형성한다. 압축공기를 분사할 때의 압력은 약한 세척에는 3bar, 중간세척은 4bar, 강한세척은 7bar 이상으로 형성한다. 압축공기의 분사시간과 진공압의 인가시간은 세척대상물(10)의 종류와 오염물질의 종류에 따라 상이하나 0.1리터당 2분 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

분진(21)의 포집이 완료되면, 세척액(121)을 세척대상물(10)로 분사한다(S120). 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 세척액노즐(120)을 통해 세척액(121)을 분사한다. 세척액(121)은 세척대상물(10)과 오염물질(20)의 종류에 따라 상이하게 선택된다. 일례로, 전기판넬의 세척에는 비전도성 액체를 세척액(121)으로 선택한다. 비전도성 액체는 비전도성 250,000v 이상, 비중 -0.767gr/cc, 인화점 144℉, 염소처리하지 않은 것으로 물과 점도가 유사한 것으로 선택된다.

장비의 경우 오일의 점도를 변화시키는 솔벤트 성분으로 세척액(121)을 선택한다. 분사노즐(120)이 세척액(121)을 분사하는 분사압력은 5bar 전후의 범위로 형성된다.

세척액(121)은 오염물질(20)과 세척대상물(10) 사이의 부착력을 약화시키는 역할을 한다. 세척액(121)은 오염물질(20)과 세척대상물(10) 사이로 침투하여 부착력을 약화시킨다.

세척액(121)의 분사과정이 완료되면, 에어노즐을 통해 압축공기 또는 기체 CO₂를 분사하여 세척대상물(10) 표면을 건조시킨다(S140). 이 과정에서 수분이 증발함과 동시에 이물질도 제거된다. 에어노즐은 직경 1mm~8mm 범위이 것으로 선택된다. 압축공기의 분사압력은 4bar~10bar 범위로 형성한다.

여기서, 세척대상물의 종류에 따라 세척액(121)의 분사단계(S120)과 건조단계(S140) 사이에 세척대상물로 마찰을 인가하는 단계(S130)가 추가될 수 있다. 세척대상물로 마찰을 인가하는 단계(S130)는 브러쉬 마찰, 세척포 마찰, 스크래퍼 마찰 등이 있다. 이 때, 샌드블래스팅 방법은 세척대상을 마모시키므로 사용하지 않는다.

건조단계(S140)가 완료되면, 드라이아이스(131)를 오염물질(20)로 분사하여 드라이아이스의 승화력과 건조성을 이용하여 이물질을 제거한다(S150). 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 드라이아이스(131, CO₂)는 오염물질 표면을 순간적으로 -78.5℃로 냉각시키며 수분을 증발시키고, 오염물질의 부피를 800배 이상 팽창시킨다. 이에 의해 오염물질(20)을 도 2의 (e)에 도시된 바와 같이 세척대상물 표면으로부터 박리시킬 수 있다.

드라이아이스는 오염물질의 종류에 따라 부피를 갖는 알갱이형태, 액체형태, 안개형태(스노우형태), 기체형태 중 어느 하나의 형태로 제공될 수 있다. 드라이아이스는 오염물질(20)과 접촉하며 물리적 충격을 가한다. 알갱이 형태의 경우 가장 강한 충격을 가하게 되므로 강한 세척에 사용된다. 장비나 설비의 세척에는 알갱이 형태를 사용하고, 전기부품이나 기판은 안개형태, 미세한 틈의 세척에는 액체형태가 사용된다.

드라이아이스(131)의 공급(분사)압력은 3bar~25bar의 범위로 조절되며, 평균적으로 5bar를 적용한다.

한편, 드라이아이스(131)를 오염물질(20)에 분사할 때, 고압의 압축공기를 함께 공급할 수 있다. 고압의 압축공기를 함께 공급하면 도 2의 (e)에 도시된 바와 같이 순간적으로 냉각되며 박리된 오염물질(20)이 압축공기의 공급압력에 의해 세척대상물(10) 표면으로부터 이탈되어 제거될 수 있다.

드라이아이스(131)의 공급 후, 진공압력을 인가하여 오염물질을 포집한다(S160). 앞서 진행된 분진 포집 단계(S110)은 오염물질(20)의 표면에 부착된 분진을 포집하는 기능이었던 반면, 드라이아이스(131)의 공급 후 진행되는 포집단계(S160)는 오염물질(20) 자체를 포집한다.

도 2의 (f)에 도시된 바와 같이 드라이아이스(131)의 공급에 의해 냉각되어 박리된 오염물질(20)이 포집노즐(140)로부터 인가되는 진공압력에 의해 작은 크기로 분쇄되며 포집된다. 이 과정에서 세척대상물(10) 표면의 오염물질의 대부분 제거된다.

이 포집노즐(140)에서 인가되는 진공압력은 10⁵ Torr로 분진포집단계(S110)에서의 압력보다 크게 형성된다. 또한, 포집노즐(140)의 직경은 분진 포집단계(S110)에서의 분진포집노즐(110)의 직경보다 작고 미세하게 형성된다.

오염물질(20)의 포집이 완료되면, 도 2의 (g)에 도시된 바와 같이 린스(151)를 이용해 세척대상물(10) 표면을 세척한다(S170). 이 과정을 통해 세척대상물 표면으로 오염물질(20)이 재부착되는 것을 방지할 수 있다. 린스(151)는 pH8~9의 세제를 사용한다. 린스(151)를 분사하여 세척대상물(10) 주변 기구물도 함께 세척한다.

이렇게 세척공정이 완료되면, 세척대상물(10) 표면의 오염물질이 완전히 제거되었는지 검사한다(S180). 내시경카메라(160)를 이용해 세척대상물(10) 표면과 미세한 틈새, 모서리 등을 검사한다.

그리고, 압축공기를 세척대상물(10) 표면으로 분사해 건조시킨다(S190).

상술한 CO₂를 이용한 건식세척과정은 오염물질의 종류와 세척대상물에 따라 복수회에 걸쳐 반복진행될 수 있다. 이 때, 전체 세척과정을 거쳐 오염물질(20)을 제거하는 각 공정의 비율은 압축공기의 풍압에 의한 제거가 20%, 드라이아이스의 승화력에 의해 40%, 세척액에 의한 세척이 10%, 진공압에 의한 포집력이 10%, 건조력이 20%를 차지한다. 각 공정의 세척비율은 오염물질의 종류와 세척대상물의 종류에 따라 상이하게 달라질 수 있다.

한편, 도3은 미세한 틈(11)에 오염가스(30)가 있는 경우, 드라이아이스(131)와 압축공기(133)를 공급하여 세척하는 과정을 도시한 예시도이다. 도시된 바와 같이 미세한 틈(11)에 가스층과 같은 오염가스(30)가 존재하는 경우 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 알갱이 형태의 드라이아이스(131)와 압축공기(133)를 함께 공급한다.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 알갱이 형태의 드라이아이스(131)가 세척대상물(10)과 부딪치며 미세한 알갱이로 부서지고 미세한 틈(11) 사이로 침투된다. 세척대상물(10) 표면의 오염물질(20)은 드라이아이스(131)와 접촉하며 냉각된 후 팽창되고, 충격에 의해 균열이 형성됨과 동시에 박리된다.

도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 미세한 틈(11) 사이로 침투된 드라이아이스(131)가 승화되면서 오염가스(30)를 미세한 틈(11) 밖으로 배출시킨다.

이에 의해 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 세척대상물(10) 표면의 오염물질(20) 뿐만 아니라 미세한 틈(11)의 오염가스(30)도 깨끗이 세척할 수 있다. 이 때, 자체 실험결과 0,01~0.02mm 범위의 미세한 틈(11)의 오염가스(11)까지 세척할 수 있는 것으로 나타났다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 CO₂를 이용한 건식세척방법은 압축공기를 이용한 분진 포집, 세척액을 이용한 세척, 드라이아이스를 이용한 승화력, 건조력 등을 함께 병행하여 세척한다. 세척대상물의 이물질과 수분을 반복 건조하며 드라이아이스의 승화력으로 자극하여 이물질을 박리시킨다. 이에 따라 오염물질의 종류에 상관없이 세척력을 극대화할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 CO₂를 이용한 건식세척방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

110 : 분진포집노즐 120 : 세척노즐
130 : 드라이아이스공급노즐 131 : 드라이아이스
140 : 포집노즐 150 : 린스공급노즐
160 : 내시경카메라

Claims

오염물질이 부착된 세척대상물에 진공압을 인가하여 상기 오염물질 주변의 분진과 유기물을 1차적으로 제거하는 단계와;
상기 세척대상물로 세척액을 분사하여 상기 세척대상물과 상기 오염물질 사이의 부착강도를 저하시키는 단계와;
상기 세척대상물로 압축공기 또는 CO₂를 분사하여 상기 세척대상물 표면을 건조시키는 단계와;
상기 세척대상물로 드라이아이스를 공급하여 상기 오염물질을 승화 및 박리하는 단계와;
상기 세척대상물로 진공압을 인가하여 상기 박리된 오염물질을 포집하는 단계와;
상기 오염물질이 제거된 상기 세척대상물 표면에 린스를 분사하여 재오염을 방지하는 단계와;
상기 세척대상물을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CO₂를 이용한 건식세척방법.
제1항에 있어서,
상기 드라이아이스는 상기 세척대상물의 종류에 따라 기체, 안개, 액체, 알갱이 중 어느 하나의 형태로 분사되는 것을 특징으로 하는 CO₂를 이용한 건식세척방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 드라이아이스를 상기 세척대상물로 공급할 때, 고압의 압축공기를 함께 공급하는 것을 특징으로 하는 CO₂를 이용한 건식세척방법.
제3항에 있어서,
상기 세척액은 비전도성 세척액 또는 오일의 점도를 변화시키는 솔벤트성분으로 구비되는 것을 특징으로 하는 CO₂를 이용한 건식세척방법.
제4항에 있어서,
상기 린스는 pH8~9의 세제가 사용되는 것을 특징으로 하는 CO₂를 이용한 건식세척방법.
제5항에 있어서,
상기 오염물질이 제거된 상기 세척대상물 표면을 카메라를 이용해 표면과 미세한 틈, 모서리를 검사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CO₂를 이용한 건식세척방법.
제6항에 있어서,
상기 오염물질은 오일, 분진, 카본, 페이트, 수지가스, 용접 흄, 정전기로 부착된 분진 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CO₂를 이용한 건식세척방법.