KR20240025361A - A surface modification system using of the flame plasma - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 화염 플라즈마 표면 개질 시스템은 공기 공급라인을 통해 공급되는 공기를 내부에 수용되는 약액과 반응시켜 약액 포화증기를 생성하는 기화장치와, 가스 공급라인으로부터 공급되는 가스와 상기 약액 포화증기를 혼합하여 표면개질가스를 생성하는 제1혼합기와, 상기 공기 공급라인으로부터 공급되는 공기와 상기 가스 공급라인으로부터 공급되는 가스를 혼합하여 연소가스를 생성하는 제2혼합기와, 상기 제1혼합기로부터 공급되는 표면개질가스를 내측화염으로 연소시키고, 상기 제2혼합기로부터 공급되는 연소가스를 외측화염으로 연소시켜 제품 표면에 화염 플라즈마에 의한 표면 개질이 이루어지도록 하는 화염버너 및 상기 기화장치와 제1,2 혼합기 및 화염버너의 구동 제어를 위한 표면개질 제어부를 포함하며, 상기 화염버너에는 적어도 2개 이상의 내염온도감지센서가 구비되어 내염 온도 정보가 실시간으로 출력되어 상기 표면개질 제어부로 전달되며, 상기 표면개질 제어부에서는 상기 내염온도감지센서를 통해 감지된 내염 온도 정보를 모니터링하여 실시간 표면처리 균일성이 확인되고, 내염 온도가 설정된 온도범위를 벗어날 경우에는 표면 개질 작업을 중단시킨다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 생산 제품에 보다 안정적인 화염 플라즈마 표면 처리가 이루어질 수 있으므로 불량률을 줄이고 안정적인 생산공정이 이루어질 수 있는 이점을 가진다. The flame plasma surface modification system according to the present invention includes a vaporization device that generates saturated chemical vapor by reacting air supplied through an air supply line with a chemical liquid contained therein, and a gas supplied from a gas supply line and the chemical liquid saturated vapor. A first mixer that generates surface reforming gas by mixing, a second mixer that generates combustion gas by mixing air supplied from the air supply line and the gas supplied from the gas supply line, and a second mixer that generates combustion gas by mixing the air supplied from the air supply line and the gas supplied from the gas supply line. A flame burner, the vaporization device, and the first and second mixers that burn the surface reforming gas with an internal flame and burn the combustion gas supplied from the second mixer with an external flame to effect surface modification by flame plasma on the surface of the product. and a surface modification control unit for driving control of the flame burner, wherein the flame burner is equipped with at least two flame retardant temperature detection sensors, and flame retardant temperature information is output in real time and transmitted to the surface modification control unit. Real-time surface treatment uniformity is confirmed by monitoring the flame resistance temperature information detected through the flame resistance temperature detection sensor, and if the flame resistance temperature is outside the set temperature range, the surface modification work is stopped. According to the present invention, more stable flame plasma surface treatment can be performed on manufactured products, which has the advantage of reducing the defect rate and enabling a stable production process.
Description
본 발명은 화염 플라즈마를 이용하여 고체 물질의 표면을 개질시켜, 고체 물질 표면의 특성 물성을 개선하기 위한 화염 플라즈마 표면 개질 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a flame plasma surface modification system for improving the surface properties of a solid material by modifying the surface of the solid material using flame plasma.
표면 개질 기술은 벌크 물성의 변화 없이 제품 또는 부품의 표면 상태를 변화시켜 새로운 기능을 부여하는 전처리 기술이며 후처리 공정 즉, 접착성, 도장성, 인쇄성 등을 향상시키기 위해 적용되고 있다. Surface modification technology is a pre-treatment technology that changes the surface condition of a product or part without changing its bulk properties to give it a new function. It is applied in the post-treatment process to improve adhesion, paintability, and printability.
그리고, 표면 개질 방법에는 플라즈마처리, 블렌딩, 화학적 처리, 프라이머 처리, 연마 등이 있으며 이 중 플라즈마 처리는 환경 오염이 적으며, 고분자의 물성을 보호하면서 물리·화학적 반응을 통해 고분자 표면의 친수성 부여 및 불순물 제거 등의 표면 개질 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라 소재 국소 표면을 균일하게 개질할 수 있는 특징을 가진다. Surface modification methods include plasma treatment, blending, chemical treatment, primer treatment, and polishing. Among these, plasma treatment causes less environmental pollution and protects the physical properties of the polymer while imparting hydrophilicity to the polymer surface through physical and chemical reactions. It not only achieves surface modification effects such as removing impurities, but also has the feature of uniformly modifying the local surface of the material.
특히, 대기압 화염 플라즈마(Atomospheric Pressure Flame Plasma, APFP)에 의한 표면처리 방법은 진공 장치를 설치하지 않아 비교적 저렴하며, 처리속도가 빠르고 연속공정이 가능함에 따라 다양한 고분자 물질의 표면 개질에 용이 적용 가능한 장점을 가진다. In particular, the surface treatment method using Atmospheric Pressure Flame Plasma (APFP) is relatively inexpensive because it does not require the installation of a vacuum device, and has the advantage of being easily applicable to surface modification of various polymer materials as the processing speed is fast and continuous processing is possible. has
일 예로, 일본 등록특허 제10-1451184호,“표면 개질 장치 및 표면 개질 방법 ”에는 표면 개질 가스 중 개질 화합물의 혼합 비율을 용이하게 제어하기 위한 표면 개질 기술이 게시된다. For example, Japanese Patent No. 10-1451184, “Surface Modification Apparatus and Surface Modification Method” discloses a surface modification technology for easily controlling the mixing ratio of the modification compound in the surface modification gas.
도 1 은 종래 기술에 따른 표면 개질 장치를 보인 도면으로, 표면 개질 장치(10)는 크게 기화실(12)과 혼합실(18) 및 분사부(19)를 포함하며, 기화실(12)과 혼합실(18)은 이송부(17)에 의해 서로 연결되고, 혼합실(18)과 분사부(19)는 이송관(22)으로 연결된다. Figure 1 is a diagram showing a surface modification device according to the prior art. The surface modification device 10 largely includes a vaporization chamber 12, a mixing chamber 18, and an injection unit 19, and the vaporization chamber 12 and The mixing chambers 18 are connected to each other by a transfer unit 17, and the mixing chamber 18 and the spray unit 19 are connected by a transfer pipe 22.
상기 기화실(12)은 개질 화합물을 수용하고 기화시키는 것으로 기화실(12)에 수용되는 개질 화합물은 고체물질(S)의 표면을 개질해 도장, 인쇄, 접착 등의 처리가 용이하게 이루어질 수 있도록 한다. The vaporization chamber 12 accommodates and vaporizes the modified compound, and the modified compound accommodated in the vaporization chamber 12 modifies the surface of the solid material (S) to facilitate processing such as painting, printing, and adhesion. do.
그리고, 상기 기화실(12)에는 제1가스탱크(15)로부터 연소성의 가스를 도입하는 가스 도입부(16)가 마련되어 기화실(12)을 통해 기체 상태화된 개질 화합물과 연소성 가스를 포함한 표면 개질 가스는 상기 이송부(17)를 통해 혼합실(18)로 이송된다.In addition, the vaporization chamber 12 is provided with a gas introduction portion 16 that introduces combustible gas from the first gas tank 15, and surface modification including the reformed compound and combustible gas in the gaseous state through the vaporization chamber 12 is provided. Gas is transferred to the mixing chamber 18 through the transfer unit 17.
상기 혼합실(18)에서는 제2가스탱크(20)로부터 가스 공급부(21)를 거쳐 공급되는 산소를 포함하는 가스와 기체상태의 표면 개질 가스가 혼합되어 연료가스로 생성되어 이송관(22)을 통해 상기 분사부(19)로 이송된다. In the mixing chamber 18, the gas containing oxygen supplied from the second gas tank 20 through the gas supply unit 21 and the surface reformed gas in a gaseous state are mixed to produce fuel gas, which is fed through the transfer pipe 22. It is transferred to the injection unit 19 through.
상기 분사부(19)에서는 상기와 같이 공급되는 연료가스를 연소시켜 발생되는 화염을 고체 물질(S)의 표면에 분사하여 표면 개질이 이루어진다. The spray unit 19 sprays the flame generated by burning the fuel gas supplied as above onto the surface of the solid material S to effect surface modification.
그리고, 상기 분사부(19)는 원형의 제1분사부(44)와 제1분사부(44)의 외주를 감싸는 링형상의 제2분사부(45)로 구성되며, 상기 제2분사부(45)는 제3가스탱크(42)로부터 조연가스 공급부(41)를 통해 조연가스를 공급받아 제1분사부(44)를 통해 연소되는 연료가스의 연소 효율을 향상시킨다. In addition, the injection unit 19 is composed of a circular first injection unit 44 and a ring-shaped second injection unit 45 surrounding the outer circumference of the first injection unit 44, and the second injection unit ( 45) receives the auxiliary gas from the third gas tank 42 through the auxiliary gas supply unit 41 and improves the combustion efficiency of the fuel gas burned through the first injection unit 44.
한편, 상기와 같은 구조의 분사부(19)를 이용하여 고체 물질(S)의 표면을 개질 하고자 할 경우 분사부(19)를 고정 또는 이동시키면서 표면 개질이 이루어질 수 있다. Meanwhile, when it is desired to modify the surface of the solid material (S) using the spray unit 19 having the structure described above, surface modification can be performed while fixing or moving the spray unit 19.
즉, 분사부(19)를 고정된 위치로 유지한 상태에서 안정적으로 분사되는 화염을 지나도록 고체 물질(S)을 이동시켜 표면 처리가 이루어질 수 있으나, 이와 같은 형태는 기존 제품 생산라인에 적용이 어려운 문제점을 가진다. In other words, surface treatment can be performed by moving the solid material (S) so that it passes the flame that is stably sprayed while maintaining the spray unit (19) in a fixed position, but this form cannot be applied to existing product production lines. It has difficult problems.
일 예로, 신발 생산에 적용되고 있는 프라이머 접착 공정을 대체하여 화염 플라즈마 표면 개질 기술을 적용하고자 할 경우, 기존 생산 자동화 라인을 변경하지 않고서는 고정된 위치의 분사부(19)가 적용되기는 어렵다. For example, when trying to apply flame plasma surface modification technology by replacing the primer adhesion process used in shoe production, it is difficult to apply the injection unit 19 at a fixed position without changing the existing production automation line.
따라서, 다양한 제품의 생산라인에 용이 적용이 이루어지기 위해서는 분사부(19)의 이동이 필요하나, 종래 기술에 따른 분사부(19)는 이동 시 안정적인 화염을 분사하기에 어려움이 있다. Therefore, in order to be easily applied to the production line of various products, the spraying unit 19 needs to be moved, but the spraying unit 19 according to the prior art has difficulty spraying a stable flame when moving.
즉, 상기 분사부(19)는 화염 연소를 통해 라디컬을 생성하여 고체 물질(S) 표면과 수소결합이 이루어질 수 있도록 함으로써 표면을 개질 시키는데, 이때 분사되는 화염은 제품에 직접 분사됨에 따라 화염에 노출되는 시간이 길어질 경우 생산 제품에 불량이 발생될 수 있다. In other words, the spray unit 19 generates radicals through flame combustion to form a hydrogen bond with the surface of the solid material (S), thereby modifying the surface. At this time, the sprayed flame is sprayed directly on the product, so it is exposed to the flame. If the exposure time is prolonged, defects may occur in the product.
따라서, 상기 분사부(19)는 화염에 노출되는 시간을 줄이면서 라디칼이 제품 표면에 안정적으로 도달하여 공유결합이 이루어질 수 있도록 해야하는데, 분사부(19)의 이동 시 화염이 흩날리면서 성능저하가 발생하게 되는 문제점을 가진다.Therefore, the spraying unit 19 must allow radicals to stably reach the surface of the product and form covalent bonds while reducing the time exposed to the flame. However, when the spraying unit 19 moves, the flame scatters and performance deteriorates. There are problems that arise.
또한, 종래 기술과 같이 기화실(12) 내부로 연소성 가스를 단순 주입하여 개질 화합물과 반응시켜 표면 개질 가스를 생성할 경우에는 반응성이 낮아 개질 화합물이 고르게 기화되지 않으며, 이로 인해 개질 화합물의 소비량이 증가하게 되는 문제점을 가진다. In addition, as in the prior art, when a combustible gas is simply injected into the vaporization chamber 12 and reacted with the reforming compound to generate a surface-modified gas, the reformed compound is not vaporized evenly due to low reactivity, resulting in increased consumption of the reformed compound. There are increasing problems.
그리고, 기화된 표면 개질 가스가 혼합부를 거쳐 연소가스로 생성된 이후 분사부(19)로 이송되는 과정에서 온도 저하가 발생하게 되면, 연소가스가 안정적으로 공급되지 못하고 결로를 형성하게 된다.In addition, if the vaporized surface reforming gas is generated as combustion gas through the mixing section and then the temperature decreases while being transferred to the injection section 19, the combustion gas is not stably supplied and condensation is formed.
상기와 같이 결로가 형성될 경우에는 연소가스가 상기 분사부(19)로 원활히 공급되지 못함에 따라 표면 개질 성능이 저하되어 제품 불량이 발생될 수 있다. When condensation is formed as described above, combustion gas is not smoothly supplied to the injection unit 19, and surface modification performance may deteriorate, resulting in product defects.
하지만, 종래 기술에 따른 표면 개질 장치(10)에는 연소가스의 공급상태 확인이 이루어지지 못함에 따라 표면 개질 처리가 완료된 제품을 확인하여 문제점을 확인할 수 밖에 없는 실정이며 이에 대한 개선이 요구되고 있다. However, since it is not possible to check the supply status of combustion gas in the surface modification device 10 according to the prior art, the problem has to be confirmed by checking the product for which the surface modification treatment has been completed, and improvement in this regard is required.
본 발명의 목적은 기화 장치 내부에서 수용되는 약액과 이와 반응하기 위한 유체의 반응성을 향상시켜 보다 균일한 기화가 이루어질 수 있도록 하는 화염 플라즈마 표면 개질 시스템을 제공하는 것이다. The purpose of the present invention is to provide a flame plasma surface modification system that improves the reactivity of the chemical liquid received inside the vaporization device and the fluid for reacting with it, thereby enabling more uniform vaporization.
본 발명의 다른 목적은 약액포화증기의 이송 과정에서 결로 발생이 방지될 수 있도록 함으로써 보다 안정적인 표면 개질이 이루어질 수 있도록 하는 화염 플라즈마 표면 개질 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a flame plasma surface modification system that allows more stable surface modification by preventing condensation during the transfer of saturated chemical vapor.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같이 공급되는 약액포화증기를 보다 효과적으로 연소시킬 수 있도록 화염의 직진성이 향상된 화염 플라즈마 표면 개질 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a flame plasma surface modification system with improved straight-line propagation of the flame so as to more effectively burn the saturated chemical vapor supplied as described above.
본 발명의 또 다른 목적은 화염 버너로 안정적인 약액포화증기의 공급이 이루어지지 않을 경우 이를 감지할 수 있는 화염 플라즈마 표면 개질 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a flame plasma surface modification system that can detect when a stable supply of saturated chemical vapor is not provided to a flame burner.
본 발명에 따른 화염 플라즈마 표면 개질 시스템은 공기 공급라인을 통해 공급되는 공기를 내부에 수용되는 약액과 반응시켜 약액 포화증기를 생성하는 기화장치와, 가스 공급라인으로부터 공급되는 가스와 상기 약액 포화증기를 혼합하여 표면개질가스를 생성하는 제1혼합기와, 상기 공기 공급라인으로부터 공급되는 공기와 상기 가스 공급라인으로부터 공급되는 가스를 혼합하여 연소가스를 생성하는 제2혼합기와, 상기 제1혼합기로부터 공급되는 표면개질가스를 내측화염으로 연소시키고, 상기 제2혼합기로부터 공급되는 연소가스를 외측화염으로 연소시켜 제품 표면에 화염 플라즈마에 의한 표면 개질이 이루어지도록 하는 화염버너 및 상기 기화장치와 제1,2 혼합기 및 화염버너의 구동 제어를 위한 표면개질 제어부를 포함하며, 상기 화염버너에는 적어도 2개 이상의 내염온도감지센서가 구비되어 내염 온도 정보가 실시간으로 출력되어 상기 표면개질 제어부로 전달되며, 상기 표면개질 제어부에서는 상기 내염온도감지센서를 통해 감지된 내염 온도 정보를 모니터링하여 실시간 표면처리 균일성이 확인되고, 내염 온도가 설정된 온도범위를 벗어날 경우에는 표면 개질 작업을 중단시키는 것을 특징으로 한다. The flame plasma surface modification system according to the present invention includes a vaporization device that generates saturated chemical vapor by reacting air supplied through an air supply line with a chemical liquid contained therein, and a gas supplied from a gas supply line and the chemical liquid saturated vapor. A first mixer that generates surface reforming gas by mixing, a second mixer that generates combustion gas by mixing air supplied from the air supply line and the gas supplied from the gas supply line, and a second mixer that generates combustion gas by mixing the air supplied from the air supply line and the gas supplied from the gas supply line. A flame burner, the vaporization device, and the first and second mixers that burn the surface reforming gas with an internal flame and burn the combustion gas supplied from the second mixer with an external flame to effect surface modification by flame plasma on the surface of the product. and a surface modification control unit for driving control of the flame burner, wherein the flame burner is equipped with at least two flame retardant temperature detection sensors, and flame retardant temperature information is output in real time and transmitted to the surface modification control unit. In this method, real-time surface treatment uniformity is confirmed by monitoring the flame resistance temperature information detected through the flame resistance temperature detection sensor, and the surface modification operation is stopped when the flame resistance temperature is outside the set temperature range.
상기 기화장치는 약액이 수용되는 기화조와, 상기 기화조를 차폐하는 기화조 커버와, 상기 기화조 내부를 가열하기 위한 제1가열수단과, 상기 커버에서 기화조 내측으로 돌출 형성되어 상기 기화조 내부로 유입되는 공기의 온도를 보상하고, 상기 제1가열수단에 의해 가열된 약액이 공기와 반응하여 형성되는 약액포화증기의 체류시간을 증가시켜 반응성을 향상시키기 위한 복수개의 배플과, 상기 기화조 일측에 구비되어 상기 기화조 내부의 압력을 감지하기 위한 압력계 및 상기 기화조 일측면에 구비되어 내부에 수용되는 약액의 수용량을 감지하기 위한 레벨감지수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The vaporization device includes a vaporization tank in which a chemical liquid is accommodated, a vaporization tank cover that shields the vaporization tank, a first heating means for heating the inside of the vaporization tank, and the cover protrudes from the inside of the vaporization tank to the inside of the vaporization tank. A plurality of baffles for compensating the temperature of the air flowing into the furnace and improving reactivity by increasing the residence time of the saturated chemical vapor formed when the chemical liquid heated by the first heating means reacts with air, and one side of the vaporization tank It is characterized in that it includes a pressure gauge for detecting the pressure inside the vaporization tank and a level sensing means provided on one side of the vaporization tank for detecting the amount of chemical liquid accommodated therein.
상기 기화조 내부에 수용되는 약액은 상기 기화조 내부에 착탈 가능하게 설치되는 약액카트리지에 충진되는 것을 특징으로 한다.The chemical liquid contained inside the vaporization tank is characterized in that it is filled in a chemical cartridge that is detachably installed inside the vaporization tank.
상기 배플에는 제2가열수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.The baffle is characterized in that a second heating means is further provided.
상기 기화장치와 화염버너 사이에는 온도 저하에 따른 결로 방지를 위해 가온수단이 더 구비되며, 상기 가온수단에는 상기 화염버너로 공급되는 유체의 가열공간을 형성하기 위한 가온챔버와, 상기 가온챔버 내부에 구비되어 유체의 체류시간을 증가시키기 위한 배플 및 상기 배플 내부에 구비되는 가온히터가 포함되는 것을 특징으로 한다.A heating means is further provided between the vaporization device and the flame burner to prevent condensation due to a decrease in temperature, and the heating means includes a heating chamber for forming a heating space for the fluid supplied to the flame burner, and a heating chamber inside the heating chamber. It is characterized in that it includes a baffle to increase the residence time of the fluid and a warming heater provided inside the baffle.
상기 화염버너는 상기 표면개질가스와 연소가스가 구분 방출될 수 있도록 복수의 화염홀이 구분 형성되는 버너플레이트를 포함하며, 상기 버너플레이트에 형성되는 화염홀은 상기 표면개질가스가 방출되는 내염홀과, 상기 연소가스가 방출되는 외염홀로 구분되되, 상기 내염홀의 직경이 상기 외염홀의 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다. The flame burner includes a burner plate in which a plurality of flame holes are separately formed so that the surface reformed gas and the combustion gas can be separately discharged, and the flame hole formed in the burner plate includes a flameproof hole through which the surface reformed gas is discharged and a flame hole through which the surface reformed gas is discharged. , It is divided into an outer flame hole through which the combustion gas is discharged, and the diameter of the inner flame hole is formed to be smaller than the diameter of the outer flame hole.
본 발명은 기화장치를 통한 원활한 약액포화증기의 공급이 이루어질 수 있으므로 화염 플라즈마 표면 처리가 보다 안정적으로 이루어 질 수 있는 이점을 가진다. The present invention has the advantage that flame plasma surface treatment can be performed more stably because saturated chemical vapor can be smoothly supplied through a vaporization device.
그리고, 약액포화증기의 공급이 원활히 이루어지지 않을 경우에도 화염버너 일측에 구비되는 내염온도감지센서에 의해 공급 불량이 확인될 수 있다. In addition, even when the supply of saturated chemical vapor is not smooth, the supply failure can be confirmed by a flame resistance temperature sensor provided on one side of the flame burner.
따라서, 생산 제품에 보다 안정적인 화염 플라즈마 표면 처리가 이루어질 수 있으므로 불량률을 줄이고 안정적인 생산공정이 이루어질 수 있는 이점을 가진다. Therefore, a more stable flame plasma surface treatment can be performed on the manufactured product, which has the advantage of reducing the defect rate and enabling a stable production process.
또한, 본 발명은 기화조 내부의 압력 및 약액의 수위를 감지하여 약액의 공급과 배출 및 약액포화증기의 배출 불량을 감지할 수 있으며, 이를 통해 밸브의 고장 여부를 파악하고 이에 대한 대처가 보다 빠르게 이루어질 수 있는 이점을 가진다. In addition, the present invention can detect supply and discharge of chemical liquid and defective discharge of chemical saturated vapor by detecting the pressure and level of chemical liquid inside the vaporization tank. Through this, it is possible to determine whether the valve is malfunctioning and respond more quickly. There are benefits that can be achieved.
뿐만 아니라, 상기 기화조 내부에는 교반수단이 더 구비되어 포화증기 형성 시 버블링 작용을 통해 반응성을 향상시켜 균일한 기화가 이루어질 수 있다. In addition, a stirring means is further provided inside the vaporization tank, so that uniform vaporization can be achieved by improving reactivity through a bubbling action when saturated vapor is formed.
또한, 본 발명에 따른 기화조에는 카트리지 타입으로 약액이 교체장착될 수 있으므로, 약액의 보관 시간이 줄어들어 장시간 보관 시 공기에 포함된 수분에 의해 발생되는 약액의 겔화 방지는 물론 이물질 등의 내부 유입을 방지하여 보다 안정적인 약액의 공급이 이루어질 수 있다. In addition, since the chemical solution can be replaced in the vaporization tank according to the present invention in a cartridge type, the storage time of the chemical solution is reduced, which not only prevents gelation of the chemical solution caused by moisture contained in the air when stored for a long time, but also prevents foreign substances, etc. from entering the interior. By preventing this, a more stable supply of chemical solution can be achieved.
게다가, 본 발명에 따른 화염 플라즈마 표면 개질 시스템에서는 화염 버너의 구조가 가스와 공기와 혼합되어 분사되는 외염과 약액포화증기와 가스 및 공기가 혼합되어 분사되는 내염의 이중 분사 구조로 형성되고, 내염이 분사되는 내염홀의 크기가 외염홀의 크기보다 작게 형성되어 화염의 직진성을 향상시킨다.In addition, in the flame plasma surface modification system according to the present invention, the structure of the flame burner is formed as a double injection structure of an external flame that is sprayed by mixing gas and air, and an inner flame that is sprayed by mixing chemical liquid saturated vapor with gas and air, and the inner flame is The size of the sprayed inner flame hole is smaller than the size of the outer flame hole, thereby improving the straight line propagation of the flame.
게다가 화염 버너의 일측에 가이드 플레이트를 더 구비함으로써 화염의 직진성이 보다 향상될 수 있도록 하며, 이로 인해 화염 버너가 이동하더라도 내염이 제품 표면에 보다 안정적으로 공급될 수 있으므로 표면 개질 성능이 향상될 수 있다. In addition, by providing a guide plate on one side of the flame burner, the straightness of the flame can be further improved. As a result, even if the flame burner moves, the flame retardant can be more stably supplied to the product surface, improving surface modification performance. .
도 1 은 종래 기술에 따른 표면 개질 장치의 일 실시 예를 보인 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 화염플라즈마 표면 개질 시스템의 일 실시 예를 개략적으로 보인 도면.
도 3 은 본 발명에 따른 기화장치의 일 실시 예를 보인 도면.
도 4 는 본 발명에 따른 기화장치의 내부 구조를 보이기 위한 도면.
도 5 는 본 발명에 따른 기화장치의 내부에서 약액포화증기의 토출 경로를 보이기 위한 도면.
도 6 은 본 발명에 따른 기화장치의 약액 잔여량 모니터링 구조를 보이기 위한 도면.
도 7 은 본 발명에 따른 기화장치의 다른 실시 예를 보인 도면.
도 8 은 본 발명에 따른 가온수단의 일실시 예를 보인 도면.
도 9 는 본 발명에 따른 화염버너의 일 실시 예를 보인 도면.
도 10 은 도 9에 도시된 화염버너를 구성하는 버너플레이트 일 실시 예를 보인 도면.1 is a diagram showing an example of a surface modification device according to the prior art.
Figure 2 is a diagram schematically showing an embodiment of a flame plasma surface modification system according to the present invention.
Figure 3 is a diagram showing an embodiment of a vaporization device according to the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the internal structure of the vaporization device according to the present invention.
Figure 5 is a diagram showing the discharge path of saturated chemical vapor inside the vaporization device according to the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the structure of monitoring the remaining amount of chemical liquid in the vaporization device according to the present invention.
Figure 7 is a diagram showing another embodiment of the vaporization device according to the present invention.
Figure 8 is a diagram showing an example of a heating means according to the present invention.
Figure 9 is a diagram showing an embodiment of a flame burner according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of a burner plate constituting the flame burner shown in FIG. 9.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings.
각 도면을 통한 실시 예의 설명에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 설명을 간략히 하거나 생략하였으며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “구비”,“결합” 또는 “연결”된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 구비되거나 결합 또는 연결될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “구비”,“결합”또는 “연결”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In the description of the embodiment through each drawing, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the description is simplified or omitted, and some components are connected to other components. When described as “provided,” “coupled,” or “connected,” the component may be directly provided, combined, or connected to the other component, but another component is “provided,” “coupled,” or “connected” between each component. ” or “connected.”
또한, 이하 설명되는 실시 예들은 본 발명의 목적, 구성 및 효과를 본 발명이 속하는 기술분야에 속하는 통상의 기술자들에게 알려주기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다. In addition, the embodiments described below are intended to inform those skilled in the art of the purpose, configuration, and effect of the present invention, and the scope of the present invention is defined by the claims.
도 2 에는 본 발명에 따른 화염플라즈마 표면 개질 시스템의 일 실시 예를 개략적으로 보인 도면이 도시되고, 도 3 에는 본 발명에 따른 기화장치의 일 실시 예를 보인 도면이 도시되며, 도 4 에는 본 발명에 따른 기화장치의 내부 구조를 보이기 위한 도면이 도시된다. Figure 2 is a drawing schematically showing an embodiment of a flame plasma surface modification system according to the present invention, Figure 3 is a drawing showing an embodiment of a vaporization device according to the present invention, and Figure 4 is a drawing showing an embodiment of the present invention. A drawing is shown to show the internal structure of the vaporization device according to .
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 화염플라즈마 표면개질 시스템(100)은 유기 혼합물을 혼합가스와 함께 화염으로 연소시켜 라디칼을 생성하며, 생성된 라디칼이 제품 표면이 보유하고 있는 OH와 수소결합을 발생시킴으로써 강력한 수소결합으로 친수성이 부여될 수 있도록 한다. Referring to these drawings, the flame plasma surface modification system 100 according to the present invention generates radicals by burning an organic mixture with a flame with a mixed gas, and the generated radicals form hydrogen bonds with OH held on the product surface. By generating this, hydrophilicity can be imparted through strong hydrogen bonds.
이를 위해 본 발명에 따른 화염플라즈마 표면개질 시스템(100)은 C, H, O 유기 혼합물을 포함하는 약액(322)을 포화증기로 형성하고, 형성된 포화증기에 가스를 혼합하여 표면개질 가스로 생성한 이후 이를 화염버너(400)로 분사하여 표면 개질이 이루어질 수 있도록 한다. For this purpose, the flame plasma surface modification system 100 according to the present invention forms a chemical solution 322 containing a C, H, and O organic mixture into saturated vapor, and mixes gas with the formed saturated vapor to produce a surface modification gas. Afterwards, it is sprayed into the flame burner 400 to achieve surface modification.
한편, 상기와 같은 표면개질 공정이 보다 안정적으로 수행될 수 있도록 본 발명에 따른 화염플라즈마 표면개질 시스템(100)에는 약액(322)의 기화를 위한 기화장치(200)와, 상기 표면개질 가스 생성을 위한 제1혼합기(520)와, 표면개질 가스를 화염으로 연소시켜 라디칼을 생성하기 위한 화염버너(400) 및 이들의 제어를 위한 표면개질 제어부(500)가 포함된다. Meanwhile, so that the above surface modification process can be performed more stably, the flame plasma surface modification system 100 according to the present invention includes a vaporization device 200 for vaporizing the chemical solution 322 and generating the surface modification gas. It includes a first mixer 520 for the surface modification gas, a flame burner 400 for generating radicals by burning the surface modification gas with a flame, and a surface modification control unit 500 for controlling these.
그리고, 본 발명에 따른 화염플라즈마 표면개질 시스템(100)에는 상기 표면개질 가스를 통한 안정적인 라디칼 생성을 위해 화염버너(400)에 별도의 연소라인이 더 형성된다. In addition, in the flame plasma surface modification system 100 according to the present invention, a separate combustion line is further formed in the flame burner 400 for stable radical generation through the surface modification gas.
상기 연소라인은 공기와 가스가 혼합된 연소가스를 화염으로 연소시키기 위한 제2혼합기(520)를 포함하며, 이를 통해 형성되는 화염은 상기 표면개질 가스를 통해 생성되는 화염속 라디칼이 산소와 반응하지 않도록 차단한다. The combustion line includes a second mixer 520 for burning combustion gas mixed with air and gas into a flame, and the flame formed through this is such that radicals in the flame generated through the surface modification gas do not react with oxygen. Block it to prevent it.
즉, 상기 표면개질 가스가 연소되어 형성되는 화염은 제품 표면과 공유결합을 통해 친수성을 부여하기 위한 라디칼을 포함하며, 상기 연소가스가 연소되어 형성되는 화염은 상기 라디칼이 산소와 접촉하여 반응하는 것을 줄이기 위한 것으로 이하 설명의 편의를 위해 표면개질 가스가 연소하여 형성되는 내측화염과 연소가스의 연소에 의해 형성되는 외측화염으로 구분하여 설명한다. That is, the flame formed by combustion of the surface modification gas contains radicals for imparting hydrophilicity through covalent bonding with the surface of the product, and the flame formed by combustion of the combustion gas occurs when the radicals react by contacting oxygen. In order to reduce this, for convenience of explanation, it is explained by dividing it into the inner flame formed by combustion of the surface reforming gas and the outer flame formed by combustion of combustion gas.
우선, 상기 내측화염을 형성하기 위한 연소라인은 상기 제1혼합기(520)를 통해 상기 화염버너(400)로 공기와 가스 및 약액(322)이 혼합된 표면개질 가스를 공급하며, 이를 위해 일정량의 공기와 가스가 표면개질 제어부(500)를 통해 공급된다. First, the combustion line for forming the inner flame supplies surface reforming gas mixed with air, gas, and chemical solution 322 to the flame burner 400 through the first mixer 520, and for this purpose, a certain amount of Air and gas are supplied through the surface modification control unit 500.
상세히, 상기 표면개질 제어부(500)는 유체의 공급 및 차단 제어를 위한 레귤레이터와 솔레노이드밸브, 공급되는 유량을 측정하기 위한 유량계 및 공급되는 유량을 미세 조정하기 위한 질량유량제어기(Mass Flow Controller, MFC)를 포함하며, 가스의 역류 방지를 위한 역화방지기와 아래에서 설명할 실시간 표면개질 상태 확인을 위한 디스플레이(520)가 더 구비된다. In detail, the surface modification control unit 500 includes a regulator and solenoid valve for controlling the supply and blocking of fluid, a flow meter for measuring the supplied flow rate, and a mass flow controller (MFC) for finely adjusting the supplied flow rate. It includes a flashback preventer to prevent backflow of gas and a display 520 to check the real-time surface modification status, which will be described below.
상기와 같은 구성의 표면개질 제어부(500)는 상기 공기 공급라인(120) 및 가스 공급라인(140)과 상기 레귤레이터로 연결되며, 공기 및 가스의 공급량 및 공급 경로를 각각 구분하여 공급한다. The surface modification control unit 500 configured as described above is connected to the air supply line 120 and the gas supply line 140 and the regulator, and supplies air and gas separately by supply amount and supply path.
본 실시 예에서 상기 공기 공급라인(120)과 연결되는 레귤레이터는 공급되는 공기를 상기 기화장치(200)와 제1혼합기(520) 및 제2혼합기(540)로 구분하여 공급하며, 상기 기화장치(200)로 공급되는 공기는 약액탱크(300)로 부터 공급되는 약액(322)와 함께 약액포화증기로 형성된다. In this embodiment, the regulator connected to the air supply line 120 divides the supplied air into the vaporizer 200, the first mixer 520, and the second mixer 540, and the vaporizer ( The air supplied to 200 is formed into saturated chemical vapor together with the chemical liquid 322 supplied from the chemical liquid tank 300.
이를 위해 상기 기화장치(200)는 상기 약액(322) 및 공기의 수용 및 반응공간을 형성하기 위한 기화조(220)와 상기 기화조(220)가 형성하는 공간을 차폐하기 위한 기화조 커버(240)를 포함한다. For this purpose, the vaporization device 200 includes a vaporization tank 220 for receiving and forming a reaction space for the chemical liquid 322 and air, and a vaporization tank cover 240 for shielding the space formed by the vaporization tank 220. ) includes.
그리고, 상기 기화조(220) 일측에는 전술한 레귤레이터를 경유하여 공급되는 공기의 유입을 위한 공기유입관(242)과 상기 약액탱크(300)로부터 공급되는 약액(322)의 유입을 위한 약액투입관(244)이 마련된다. In addition, on one side of the vaporization tank 220, there is an air inlet pipe 242 for the introduction of air supplied via the above-mentioned regulator and a chemical solution inlet pipe for the introduction of the chemical solution 322 supplied from the chemical solution tank 300. (244) is provided.
또한, 상기 기화조(220) 내부에서 형성되는 약액포화증기는 상기 기화조 커버(240) 일측에 마련되는 약액포화증기 공급관(248)을 통해 배출된다. In addition, the saturated chemical vapor formed inside the vaporization tank 220 is discharged through the saturated chemical vapor supply pipe 248 provided on one side of the vaporization tank cover 240.
상기 약액투입관(244)에는 약액투입 제어밸브(244a)가 구비되어 투입되는 약액(322)의 투입량이 조절되며, 상기 약액포화증기 공급관(248)에도 약액포화증기 제어밸브(248a)가 구비되어 배출되는 약액포화증기의 배출량이 조절될 수 있도록 한다. The chemical liquid input pipe 244 is equipped with a chemical liquid input control valve 244a to control the amount of chemical liquid 322 injected, and the chemical liquid saturated steam supply pipe 248 is also equipped with a chemical liquid saturated steam control valve 248a. The amount of chemical liquid saturated vapor discharged can be controlled.
그리고, 상기 기화조(220) 일측에는 약액배출관(246)과 상기 약액배출관(246)에 구비되어 배출되는 약액(322)의 배출량을 조절하기 위한 약액배출 제어밸브(246a)가 더 구비된다. In addition, one side of the vaporization tank 220 is further provided with a chemical liquid discharge pipe 246 and a chemical liquid discharge control valve 246a for controlling the discharge amount of the chemical liquid 322 provided in the chemical liquid discharge pipe 246 and discharged.
즉, 상기 약액배출관(246)은 상기 기화조(220) 내부로 약액(322)이 과다 투입될 경우 이를 배출할 수 있도록 한다. That is, the chemical liquid discharge pipe 246 allows the chemical liquid 322 to be discharged when it is excessively injected into the vaporization tank 220.
한편, 상기 기화조(220) 일측에는 내부의 압력을 측정하기 위한 압력계(250)가 더 마련된다. Meanwhile, a pressure gauge 250 is further provided on one side of the vaporization tank 220 to measure internal pressure.
상기 압력계(250)는 상기 기화조(220) 내부의 압력 감지를 통해 상기 약액투입 제어밸브(244a)와 약액배출 제어밸브(246a) 및 약액포화증기 제어밸브(248a)의 정상작동 여부를 판단할 수 있다. The pressure gauge 250 determines whether the chemical liquid input control valve 244a, the chemical liquid discharge control valve 246a, and the chemical liquid saturated vapor control valve 248a are operating normally by detecting the pressure inside the vaporization tank 220. You can.
상세히, 상기 기화장치(200)가 작동하는 상태에서 상기 약액투입 제어밸브(244a)를 차폐한 이후 압력의 변화를 살펴보면, 압력이 현 상태를 유지할 경우에는 정상상태로 상기 약액포화증기 공급관(248)을 통해 약액포화증기의 배출이 이루어진다. In detail, looking at the change in pressure after the chemical injection control valve 244a is shielded while the vaporization device 200 is operating, if the pressure is maintained at the current state, the chemical liquid saturated vapor supply pipe 248 is maintained in a normal state. Through this, saturated chemical vapor is discharged.
반면, 상기 기화조(220)의 내부압력이 상승하게 될 경우에는 상기 약액포화증기 공급관(248)을 통한 약액포화증기의 배출이 이루어지지 않으며, 이는 상기 약액포화증기 제어밸브(248a)의 고장 상황으로 판단되어 교체가 이루어질 수 있다. On the other hand, when the internal pressure of the vaporization tank 220 increases, the saturated chemical vapor is not discharged through the chemical saturated vapor supply pipe 248, which is a failure of the chemical saturated vapor control valve 248a. It is determined that replacement can be made.
한편, 상기 기화장치(200)의 작동이 정지된 상태에서 상기 약액투입 제어밸브(244a)를 개방시킬 경우 약액(322)가 투입되면서 기화조(220) 내부의 압력 변화가 나타나지 않을 경우는 정상상태로 판단될 수 있다. On the other hand, when the chemical solution injection control valve 244a is opened while the operation of the vaporization device 200 is stopped, the chemical solution 322 is injected, and if no pressure change occurs inside the vaporization tank 220, it is in a normal state. It can be judged as
반면, 상기 기화조(220) 내부의 압력이 상승하게 될 경우에는 약액(322)의 투입이 이루어지지 않으며, 이는 상기 약액투입 제어밸브(244a) 또는 약액배출 제어밸브(246a)의 고장 상황으로 판단되어 교체가 이루어질 수 있다. On the other hand, when the pressure inside the vaporization tank 220 increases, the chemical liquid 322 is not introduced, which is judged to be a failure of the chemical liquid input control valve 244a or the chemical liquid discharge control valve 246a. replacement can be made.
즉, 상기 기화장치(200)의 작동 상황에 따른 기화조(220) 내부 압력을 상기 압력계(250)로 확인하여 약액(322)의 안정적인 공급상태 확인은 물론 전술한 각 제어밸브의 고장 상황이 파악될 수 있다. That is, the internal pressure of the vaporization tank 220 according to the operating status of the vaporization device 200 is checked with the pressure gauge 250 to confirm the stable supply state of the chemical solution 322 and to determine the failure status of each control valve described above. It can be.
또한, 상기 기화조(220)의 하측에는 드레인 배관(249)이 더 구비된다. In addition, a drain pipe 249 is further provided below the vaporization tank 220.
상기 드레인 배관(249)은 상기 기화조(220) 내부에서 포화증기로 형성되지 못하고 남은 약액(322)을 수거하기 위한 구성으로 별도의 수거용기를 통해 남은 약액(322)이 회수될 수 있도록 한다. The drain pipe 249 is configured to collect the remaining chemical liquid 322 that has not been formed into saturated vapor inside the vaporization tank 220, and allows the remaining chemical liquid 322 to be recovered through a separate collection container.
그리고, 상기 기화조(260)의 일측에는 내부에 수용되는 약액(322)의 공급 수준을 파악하기 위한 레벨감지수단(260)이 더 구비되며, 이에 관한 설명은 아래에서 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. In addition, one side of the vaporization tank 260 is further provided with a level detection means 260 for detecting the supply level of the chemical liquid 322 accommodated therein, and a description of this is provided in more detail with reference to FIG. 6 below. Let me explain.
한편, 상기 기화조(220)의 하측에는 기화조(220)를 가열하기 위한 제1가열수단(282)이 구비되며, 상기 기화조 커버(240)에는 복수개의 배플(241)이 일정간격 이격된 위치를 유지하면서 기화조(220) 내부 공간을 향해 돌출 형성된다. Meanwhile, a first heating means 282 for heating the vaporization tank 220 is provided at the lower side of the vaporization tank 220, and a plurality of baffles 241 are spaced at regular intervals on the vaporization tank cover 240. It is formed to protrude toward the internal space of the vaporization tank 220 while maintaining its position.
즉, 본 발명에 따른 기화장치(200)에서는 기화조(220) 내부에 수용되는 약액(322)과 상기 공기유입관(242)을 통해 공급되는 공기가 혼합되어 약액포화증기를 형성할 수 있도록 기화조(220)를 가열하며, 가열된 약액(322)과 공기의 반응성을 향상시킬 수 있도록 상기 배플(241)이 체류시간을 증가시킨다. That is, in the vaporization device 200 according to the present invention, the chemical liquid 322 accommodated inside the vaporization tank 220 and the air supplied through the air inlet pipe 242 are mixed to form chemical liquid saturated vapor. The flower tank 220 is heated, and the baffle 241 increases the residence time to improve the reactivity between the heated chemical solution 322 and air.
도 5 는 본 발명에 따른 기화장치의 내부에서 약액포화증기의 토출 경로를 보이기 위한 도면으로, 도 5a 에는 기화조(220) 내부에 배플(241)이 배치된 상태를 상측에서 바라본 모습이 도시된다. Figure 5 is a diagram showing the discharge path of saturated chemical vapor inside the vaporization device according to the present invention, and Figure 5a shows a state where the baffle 241 is disposed inside the vaporization tank 220 as viewed from the top. .
도 5a를 참조하면, 상기 기화조(220) 내부에는 복수개의 배플(241)이 공기유입관(242)으로부터 약액포화증기 공급관(248)을 향해 일정간격 이격되면서 상하 교호되도록 배치되어 약액포화증기가 사행상의 이동경로를 따라 이송되도록 안내한다. Referring to FIG. 5A, inside the vaporization tank 220, a plurality of baffles 241 are arranged to alternate up and down at regular intervals from the air inlet pipe 242 toward the chemical saturated vapor supply pipe 248 to allow chemical saturated vapor to flow. Guides transport along a meandering route.
즉, 상기 공기유입관(242)을 통해 유입된 공기(A)는 기화조(220) 내부의 약액(322)과 혼합된 공기(Mixed Air, MA)를 형성하게 되며, 배플(241)에 의해 차폐된 경로를 회피하여 이동하면서 기화조(220) 내부 체류시간이 증가하게 되어 균일 기화된 약액포화증기로 형성될 수 있다. That is, the air (A) introduced through the air inlet pipe 242 forms mixed air (MA) with the chemical liquid 322 inside the vaporization tank 220, and is formed by the baffle 241. While moving to avoid the shielded path, the residence time inside the vaporization tank 220 increases, so that uniformly vaporized chemical liquid saturated vapor can be formed.
한편, 상기 배플(241)은 도 5b에 도시된 바와 같이 소정 기울기(α)만큼 경사지게 배치될 수도 있다. Meanwhile, the baffle 241 may be arranged to be inclined by a predetermined inclination α, as shown in FIG. 5B.
즉, 상기 배플(241)을 공기유입관(242)에서 약액포화증기 공급관(248)을 향해 기울여 배치함으로써 혼합된 공기(MA)가 약액포화증기 공급관(248)에서 공기유이관(242)을 향해 역류하지 않고, 보다 안정적으로 이동경로가 안내될 수 있다.That is, by arranging the baffle 241 at an angle from the air inlet pipe 242 toward the chemical saturated vapor supply pipe 248, the mixed air (MA) flows from the chemical liquid saturated vapor supply pipe 248 toward the air inflow pipe 242. The movement path can be guided more stably without backflow.
한편, 전술한 바와 같이 상기 기화조(220)의 일측에는 약액(322)의 잔여량을 모니터링 하기 위한 레벨감지수단(260)이 구비된다. Meanwhile, as described above, a level detection means 260 is provided on one side of the vaporization tank 220 to monitor the remaining amount of the chemical solution 322.
도 6 은 본 발명에 따른 기화장치의 약액 잔여량 모니터링 구조를 보이기 위한 도면으로, 상기 레벨감지수단(260)은 복수의 수광센서(264)와 상기 수광센서(264)의 설치를 위해 상기 기화조(220) 일측면에 구비되는 센싱 플레이트(262) 및 감지된 센싱 정보를 표시하기 위한 레벨표시창(266)을 포함한다. Figure 6 is a diagram showing the structure of monitoring the remaining chemical liquid of the vaporization device according to the present invention, wherein the level detection means 260 includes a plurality of light receiving sensors 264 and the vaporization tank ( 220) It includes a sensing plate 262 provided on one side and a level display window 266 for displaying detected sensing information.
상기 수광센서(264)는 직접 반사형 광 화이버 센서가 적용되어 약액(322)으로부터 반사되는 반사광을 측정하며, 복수개를 수직으로 일정간격 이격 배치하여 약액(322) 레벨링이 이루어 질 수 있다 The light receiving sensor 264 is a direct reflection optical fiber sensor that measures the reflected light reflected from the chemical liquid 322. Leveling of the chemical liquid 322 can be achieved by placing a plurality of them vertically at regular intervals.
그리고, 상기와 같이 수광센서(264)를 통해 감지된 약액(322) 레벨정보는 상기 레벨표시창(266)을 통해 표시되어 기화조(220) 외부에서 약액(322)의 수용 레벨을 용이하게 파악할 수 있다.In addition, as described above, the level information of the chemical liquid 322 detected through the light receiving sensor 264 is displayed through the level display window 266, making it possible to easily determine the reception level of the chemical liquid 322 from outside the vaporization tank 220. there is.
한편, 상기 기화조(220) 내부에 수용되는 약액(322)은 기화조(220) 내부에 착탈 가능하게 설치되는 약액카트리지(320, 도 7 차마조)에 충진된 상태로 공급될 수 있다.Meanwhile, the chemical liquid 322 accommodated inside the vaporization tank 220 may be supplied in a filled state to the chemical liquid cartridge 320 (see Chamajo, Figure 7), which is removably installed inside the vaporization tank 220.
도 7 은 본 발명에 따른 기화장치의 다른 실시 예를 보인 도면으로, 본 실시 예에서 약액(322)은 카트리지 케이스(321)과 케이스 플렌지(323)로 이루어지는 약액카트리지(320)에 수용된 상태로 기화조(220) 내부에 장착될 수 있다.Figure 7 is a diagram showing another embodiment of the vaporization device according to the present invention. In this embodiment, the chemical liquid 322 is stored in a chemical cartridge 320 consisting of a cartridge case 321 and a case flange 323. It can be mounted inside the flower tank 220.
그리고, 상기 약액카트리지(320)의 저면에는 수용된 약액(322)의 겔화 방지를 위해 교반수단(324)이 더 구비될 수 있다. Additionally, a stirring means 324 may be further provided on the bottom of the chemical liquid cartridge 320 to prevent gelation of the chemical liquid 322 contained therein.
상기 교반수단(324)은 약액카트리지(320)의 내부에 위치되는 교반날개(324a)와, 상기 교반날개(324a)에 회전력을 전달하기 위한 교반축(324b)로 구성될 수 있으며, 상기 교반축(324b)은 약액카트리지(320) 외부로 적어도 일부분이 노출되어 기화조(220) 외부의 교반모터(미도시)와 연결될 수 있다.The stirring means 324 may be composed of a stirring wing 324a located inside the chemical cartridge 320, and a stirring shaft 324b for transmitting rotational force to the stirring wing 324a, and the stirring shaft 324b (324b) is at least partially exposed to the outside of the chemical cartridge 320 and may be connected to a stirring motor (not shown) outside the vaporization tank 220.
즉, 상기 기화조(220)에는 상기 교반축(324b)이 삽입될 수 있도록 장착홀(미도시)이 마련되며, 상기 장착홀에 교반축(324b)이 삽입되면서 약액카트리지(320)의 장착위치 고정은 물론, 상기 교반날개(324a)에 회전력을 전달할 수 있다.That is, the vaporization tank 220 is provided with a mounting hole (not shown) so that the stirring shaft 324b can be inserted, and the stirring shaft 324b is inserted into the mounting hole to determine the mounting position of the chemical cartridge 320. In addition to fixation, rotational force can be transmitted to the stirring blade (324a).
그리고, 상기와 같은 교반축(324b)은 상기 교반날개(324a)와 분리 가능하도록 구성되어 상기 약액카트리지(320)의 장착 이후 기화조(220) 외부에서 체결시킬 수 있다. In addition, the stirring shaft 324b as described above is configured to be separable from the stirring blade 324a and can be fastened from the outside of the vaporization tank 220 after the chemical cartridge 320 is installed.
한편, 본 실시 예에서는 상기 기화조(220)의 하측에 구비되는 제1가열수단(282) 이외에도 기화조 커버(240)에 제2가열수단(284)이 더 구비된다. Meanwhile, in this embodiment, in addition to the first heating means 282 provided on the lower side of the vaporization tank 220, a second heating means 284 is further provided on the vaporization tank cover 240.
보다 상세히, 상기 제2가열수단(284)은 기화조 커버(240)에 구비되는 배플(241) 내부에 구비될 수 있으며, 제1가열수단(282)과 함께 구동되어 기화조(220) 내부의 약액(322)과 공기가 혼합된 약액포화증기를 보다 빠르고 효과적으로 생성시킬 수 있다. In more detail, the second heating means 284 may be provided inside the baffle 241 provided on the vaporization tank cover 240, and is driven together with the first heating means 282 to heat the inside of the vaporization tank 220. Saturated chemical vapor mixed with the chemical liquid 322 and air can be generated more quickly and effectively.
즉, 상기 공기유입관(242)을 통해 유입된 공기의 온도를 상기 제2가열수단(284)을 통해 보상하고, 약액(322)이 기화하여 배플(241)을 경유하면서 공기와 혼합되어 이동하면서 약액포화증기는 보다 빠르게 생성될 수 있다. That is, the temperature of the air introduced through the air inlet pipe 242 is compensated through the second heating means 284, and the chemical liquid 322 is vaporized and mixed with air while moving through the baffle 241. Chemical liquid saturated vapor can be generated more quickly.
그리고, 상기와 같이 생성되는 약액포화증기는 전술한 제1혼합기(520)로 공급되어 상기 공기공급라인(120)을 통해 공급되는 추가 공기와 상기 가스공급라인(140)을 통해 공급되는 가스와 혼합되어 표면개질 가스로 화염버너(400)에 공급된다. In addition, the saturated chemical vapor generated as described above is supplied to the above-described first mixer 520 and mixed with the additional air supplied through the air supply line 120 and the gas supplied through the gas supply line 140. and is supplied to the flame burner 400 as a surface reforming gas.
그리고, 상기와 같이 공급되는 표면개질 가스는 공급과정에서 결로 발생이 방지될 수 있도록 가온수단(도 8 참조, 600)을 경유할 수 있다. In addition, the surface reforming gas supplied as described above may pass through a heating means (see FIG. 8, 600) to prevent condensation from occurring during the supply process.
도 8 은 본 발명에 따른 가온수단의 일실시 예를 보인 도면으로 도시된 바와 같이 상기 제1혼합기(520)와 화염버너(400) 사이에는 상기 가온수단(600)이 구비된다. 8 is a diagram showing an embodiment of the heating means according to the present invention. As shown, the heating means 600 is provided between the first mixer 520 and the flame burner 400.
상기 가온수단(600)은 상기 화염버너(400)로 공급되는 표면개질 가스가 경유하면서 가열되어 안정적인 표면개질 가스의 공급이 이루어질 수 있도록 하며, 이를 위해 가온챔버(620)와 가온배플(640) 및 가온히터(660)를 포함하여 구성된다. The heating means 600 heats the surface reforming gas supplied to the flame burner 400 as it passes through to ensure a stable supply of the surface reforming gas. To this end, a heating chamber 620, a warming baffle 640, and It is configured to include a warming heater (660).
상기 가온챔버(620)는 제1혼합기(520)와 화염버너(400)를 연결하는 이송배관에 설치되며, 상기 가온배플(640)은 상기 가온챔버(620)의 상면에 일정간격 이격되면서 전후로 교호되도록 배치되어 유입된 표면개질 가스가 충분히 가열되어 안정적으로 공급될 수 있도록 체류시간을 증가시킨다. The warming chamber 620 is installed in a transfer pipe connecting the first mixer 520 and the flame burner 400, and the warming baffle 640 alternates back and forth while being spaced at a certain distance on the upper surface of the warming chamber 620. It is arranged so that the incoming surface modification gas is sufficiently heated and the residence time is increased so that it can be stably supplied.
그리고, 상기 가온히터(660)는 상기와 같이 배치되는 가온배플(640)의 내부에 구비되어 체류중인 표면개질 가스를 가열함으로써 표면개질 가스의 공급이 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 한다. In addition, the warming heater 660 is provided inside the warming baffle 640 arranged as described above and heats the remaining surface modification gas to ensure a more stable supply of the surface modification gas.
한편, 도 9 에는 본 발명에 따른 화염버너의 일 실시 예를 보인 도면이 도시되고, 도 10 에는 도 9에 도시된 화염버너를 구성하는 버너플레이트 일 실시 예를 보인 도면이 도시된다.Meanwhile, FIG. 9 shows a diagram showing an embodiment of a flame burner according to the present invention, and FIG. 10 shows a diagram showing an embodiment of a burner plate constituting the flame burner shown in FIG. 9.
이들 도면을 참조하면, 상기 화염버너(400)는 상기 제1혼합기(520)로부터 공급되는 표면개질가스를 내측화염으로 연소시키고, 상기 제2혼합기(540)로부터 공급되는 연소가스를 외측화염으로 연소시켜 제품 표면에 화염 플라즈마에 의한 표면 개질이 이루어지도록 한다. Referring to these drawings, the flame burner 400 burns the surface reformed gas supplied from the first mixer 520 with an internal flame, and burns the combustion gas supplied from the second mixer 540 with an external flame. This allows surface modification by flame plasma to occur on the product surface.
그리고, 상기 화염버너(400)에는 내염온도감지센서(400)가 구비되어 실시간으로 출력되는 내염 온도 정보가 상기 표면개질 제어부(500)로 전달되며, 상기 내염온도감지센서(400)는 상기 내측화염을 따라 일정간격 복수개가 구비되어 영역별 온도감지 상태가 상기 디스플레이(560)를 통해 실시간 모니터링 될 수 있다.In addition, the flame burner 400 is equipped with a flame retardant temperature detection sensor 400, and flame retardant temperature information output in real time is transmitted to the surface modification control unit 500, and the flame retardant temperature detection sensor 400 detects the inner flame. A plurality of devices are provided at regular intervals along the line, so that the temperature detection status of each region can be monitored in real time through the display 560.
즉, 상기 내염온도감지센서(400)를 통해 제품의 종류에 따라 안정적인 표면 개질이 이루어지는 온도가 측정되고, 측정된 정보는 상기 표면개질 제어부(500)에 설정된다. That is, the temperature at which stable surface modification is achieved depending on the type of product is measured through the salt-resistance temperature sensor 400, and the measured information is set in the surface modification control unit 500.
그리고, 상기 복수의 센서 중 어느 하나라도 설정된 기준온도 범위를 벗어나게 될 경우 상기 표면개질 제어부(500)에서는 경고 알람과 함께 표면 개질 작업을 중단시킨다. Additionally, if any one of the plurality of sensors exceeds the set reference temperature range, the surface modification control unit 500 issues a warning alarm and stops the surface modification operation.
한편, 상기와 같이 표면 개질 작업이 중단될 경우에는 우선, 전술한 압력계(250) 및 레벨감지수단(260)을 확인하여 약액(322)의 안정적인 공급 및 각 제어밸브의 정상작동 여부를 확인할 수 있다. Meanwhile, when the surface modification work is stopped as described above, first, the pressure gauge 250 and the level detection means 260 described above can be checked to confirm the stable supply of the chemical solution 322 and the normal operation of each control valve. .
또한, 상기 화염버너(400)로 공급되는 표면개질 가스의 공급 경로 상에 결로발생 여부를 확인하고, 상기 가온수단(600)을 제어하여 표면개질 가스의 공급 경로의 온도를 조절할 수 있다. In addition, it is possible to check whether condensation occurs on the supply path of the surface reforming gas supplied to the flame burner 400 and to control the temperature of the supply path of the surface reforming gas by controlling the heating means 600.
상기와 같은 조치가 이루어진 이후에는 화염버너(400)를 재작동 시켜 출력되는 내염온도감지센서(400)의 온도를 확인하여 기준온도 범위 이상의 온도로 내측화염이 방출될 경우 다시 표면개질 작업을 재개시킬 수 있다. After the above measures are taken, the flame burner 400 is restarted to check the temperature of the output flame resistance temperature sensor 400. If the internal flame is emitted at a temperature above the standard temperature range, the surface modification work can be resumed again. You can.
한편, 상기 화염버너(400)는 방출되는 화염의 직진성 향상을 위하여 버너플레이트(420)에 형성되는 내염홀(422)과 외염홀(424)의 직경이 서로 다르게 형성된다. Meanwhile, in the flame burner 400, the inner flame hole 422 and the outer flame hole 424 formed in the burner plate 420 have different diameters to improve the straightness of the emitted flame.
즉, 상기 표면개질 가스가 방출되는 내염홀(422)은 보다 강한 압력으로 표면개질 가스가 방출되어 내측화염이 직진성을 유지할 수 있도록 상기 외염홀(424)의 직경보다 작은 직경으로 형성된다. That is, the inner flame hole 422 through which the surface modification gas is released is formed to have a smaller diameter than the diameter of the outer flame hole 424 so that the surface modification gas is released at a stronger pressure and the inner flame can maintain straight path.
따라서, 도 10에 도시된 실시 예와 같이 버너플레이트(420)의 중앙에 형성되는 내염홀(422) 어레이는 직경 1.2φ로 상대적으로 작은 직경을 가지도록 형성되며, 상기 내염홀(422)의 상하좌우에 배치되는 외염홀(424)은 직경 2φ로 상기 내염홀(422) 보다 큰 직경을 가진다. Therefore, as in the embodiment shown in FIG. 10, the array of flame-resistant holes 422 formed in the center of the burner plate 420 is formed to have a relatively small diameter of 1.2 ϕ, and the upper and lower sides of the flame-resistant holes 422 are formed. The outer flame holes 424 disposed on the left and right have a diameter of 2ϕ, which is larger than the flame inner hole 422.
또한, 상기 화염버너(400)에는 이동 시 화염의 흩날림이 줄이기 위하여 가이드 플레이트(460)가 더 구비된다. In addition, the flame burner 400 is further provided with a guide plate 460 to reduce the spread of flame when moving.
상기 가이드 플레이트(460)는 상기 내측화염의 분출길이와 대응되는 길이로 적어도 내측화염이 분출되는 영역의 일면을 차폐할 수 있도록 마련되며, 바람직하게는 상기 화염버너(400)의 이동 진행 방향을 기준으로 전측과 후측에 마련되어 이동 시 상기 가이드 플레이트(460) 내측 영역에서 내측화염의 분사가 안정적으로 이루어질 수 있도록 한다. The guide plate 460 has a length corresponding to the ejection length of the inner flame and is provided to shield at least one side of the area where the inner flame is ejected, preferably based on the direction of movement of the flame burner 400. It is provided on the front and rear sides to ensure that the inner flame is stably sprayed from the inner area of the guide plate 460 when moving.
100.......... 화염플라즈마 표면개질 시스템
120.......... 공기 공급라인
140.......... 가스 공급라인
200.......... 기화장치
220.......... 기화조
240.......... 기화조 커버
241.......... 배플
250.......... 압력계
260.......... 레벨감지수단
300.......... 약액탱크
320.......... 약액카트리지
322.......... 약액
324.......... 교반수단
400.......... 화염버너
420.......... 버너플레이트
422.......... 내염홀
424.......... 외염홀
440.......... 내염온도감지센서
460.......... 가이드 플레이트
500.......... 표면개질 제어부
520.......... 제1혼합기
540.......... 제2혼합기
560.......... 디스플레이100........ Flame plasma surface modification system
120.........Air supply line 140............Gas supply line
200............Vaporization device 220............Vaporization tank
240............. Evaporation tank cover 241............. Baffle
250.......... Pressure gauge 260............. Level detection means
300............ Chemical tank 320............ Chemical cartridge
322............. Chemical solution 324........ Stirring means
400.......... Flame burner 420............ Burner plate
422.......... Inner flame hole 424............. Outer flame hole
440.......... Flame resistant temperature sensor 460........ Guide plate
500............Surface modification control unit 520............First mixer
540.......... Second mixer 560........ Display
Claims (6)
가스 공급라인으로부터 공급되는 가스와 상기 약액 포화증기를 혼합하여 표면개질가스를 생성하는 제1혼합기;
상기 공기 공급라인으로부터 공급되는 공기와 상기 가스 공급라인으로부터 공급되는 가스를 혼합하여 연소가스를 생성하는 제2혼합기;
상기 제1혼합기로부터 공급되는 표면개질가스를 내측화염으로 연소시키고, 상기 제2혼합기로부터 공급되는 연소가스를 외측화염으로 연소시켜 제품 표면에 화염 플라즈마에 의한 표면 개질이 이루어지도록 하는 화염버너; 및
상기 기화장치와 제1,2 혼합기 및 화염버너의 구동 제어를 위한 표면개질 제어부;를 포함하며,
상기 화염버너에는,
적어도 2개 이상의 내염온도감지센서가 구비되어 내염 온도 정보가 실시간으로 출력되어 상기 표면개질 제어부로 전달되며,
상기 표면개질 제어부에서는,
상기 내염온도감지센서를 통해 감지된 내염 온도 정보를 모니터링하여 실시간 표면처리 균일성이 확인되고, 내염 온도가 설정된 온도범위를 벗어날 경우에는 표면 개질 작업을 중단시키는 것을 특징으로 하는 화염 플라즈마 표면 개질 시스템.
A vaporization device that reacts the air supplied through the air supply line with the chemical liquid contained therein to generate chemical saturated vapor;
a first mixer that mixes the gas supplied from the gas supply line with the saturated chemical vapor to produce a surface-modified gas;
a second mixer that generates combustion gas by mixing air supplied from the air supply line and gas supplied from the gas supply line;
a flame burner that combusts the surface modification gas supplied from the first mixer with an internal flame and combusts the combustion gas supplied from the second mixer with an external flame so that the surface of the product is modified by flame plasma; and
It includes a surface modification control unit for controlling the operation of the vaporizer, the first and second mixers, and the flame burner,
In the flame burner,
At least two or more flame retardant temperature detection sensors are provided, and flame retardant temperature information is output in real time and transmitted to the surface modification control unit,
In the surface modification control unit,
A flame plasma surface modification system, characterized in that real-time surface treatment uniformity is confirmed by monitoring the flame-resistant temperature information detected through the flame-resistant temperature detection sensor, and the surface modification operation is stopped when the flame-resistant temperature is outside the set temperature range.
약액이 수용되는 기화조와,
상기 기화조를 차폐하는 기화조 커버와,
상기 기화조 내부를 가열하기 위한 제1가열수단과,
상기 커버에서 기화조 내측으로 돌출 형성되어 상기 기화조 내부로 유입되는 공기의 온도를 보상하고, 상기 제1가열수단에 의해 가열된 약액이 공기와 반응하여 형성되는 약액포화증기의 체류시간을 증가시켜 반응성을 향상시키기 위한 복수개의 배플과,
상기 기화조 일측에 구비되어 상기 기화조 내부의 압력을 감지하기 위한 압력계 및
상기 기화조 일측면에 구비되어 내부에 수용되는 약액의 수용량을 감지하기 위한 레벨감지수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화염 플라즈마 표면 개질 시스템.
The method of claim 1, wherein the vaporization device:
A vaporization tank containing a chemical solution,
A vaporization tank cover that shields the vaporization tank,
A first heating means for heating the inside of the vaporization tank,
It is formed to protrude from the cover to the inside of the vaporization tank to compensate for the temperature of the air flowing into the vaporization tank, and increases the residence time of the saturated chemical vapor formed when the chemical liquid heated by the first heating means reacts with air. A plurality of baffles to improve responsiveness,
A pressure gauge provided on one side of the vaporization tank to detect the pressure inside the vaporization tank, and
A flame plasma surface modification system comprising: a level sensing means provided on one side of the vaporization tank to detect the amount of chemical liquid contained therein.
상기 기화조 내부에 수용되는 약액은 상기 기화조 내부에 착탈 가능하게 설치되는 약액카트리지에 충진되는 것을 특징으로 하는 화염 플라즈마 표면 개질 시스템.
According to clause 2,
A flame plasma surface modification system, characterized in that the chemical liquid contained inside the vaporization tank is filled in a chemical liquid cartridge removably installed inside the vaporization tank.
상기 배플에는 제2가열수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 화염 플라즈마 표면 개질 시스템.
According to clause 2,
A flame plasma surface modification system, characterized in that the baffle is further provided with a second heating means.
상기 기화장치와 화염버너 사이에는 온도 저하에 따른 결로 방지를 위해 가온수단이 더 구비되며,
상기 가온수단에는,
상기 화염버너로 공급되는 유체의 가열공간을 형성하기 위한 가온챔버와,
상기 가온챔버 내부에 구비되어 유체의 체류시간을 증가시키기 위한 배플 및
상기 배플 내부에 구비되는 가온히터가 포함되는 것을 특징으로 하는 화염 플라즈마 표면 개질 시스템.
According to claim 1,
A heating means is further provided between the vaporizer and the flame burner to prevent condensation due to temperature decrease,
In the heating means,
a heating chamber for forming a heating space for the fluid supplied to the flame burner;
A baffle provided inside the heating chamber to increase the residence time of the fluid, and
A flame plasma surface modification system comprising a heating heater provided inside the baffle.
상기 표면개질가스와 연소가스가 구분 방출될 수 있도록 복수의 화염홀이 구분 형성되는 버너플레이트를 포함하며,
상기 버너플레이트에 형성되는 화염홀은,
상기 표면개질가스가 방출되는 내염홀과, 상기 연소가스가 방출되는 외염홀로 구분되되, 상기 내염홀의 직경이 상기 외염홀의 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 화염 플라즈마 표면 개질 시스템.The method of claim 1, wherein the flame burner is:
It includes a burner plate in which a plurality of flame holes are separately formed so that the surface reforming gas and combustion gas can be separately discharged,
The flame hole formed in the burner plate is,
A flame plasma surface modification system characterized in that it is divided into an inner flame hole through which the surface reforming gas is released and an outer flame hole through which the combustion gas is released, wherein the diameter of the inner flame hole is formed to be smaller than the diameter of the outer flame hole.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220103501A KR20240025361A (en) | 2022-08-18 | 2022-08-18 | A surface modification system using of the flame plasma |
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ID=90058750
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101451184B1 (en) | 2007-08-31 | 2014-10-15 | 재팬 디스프레이 웨스트 인코포레이트 | Precharge controlling method and display device using the same |
| KR102346210B1 (en) | 2020-01-29 | 2022-01-03 | (주)선재하이테크 | Convenience type mulitple burner for surface treatment |
-
2022
- 2022-08-18 KR KR1020220103501A patent/KR20240025361A/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "대기압 유기화염 플라즈마를 이용한 고분자 표면개질 연구", 천세린, 부경대학교 산업대학원 응용화학공학과 공학석사 학위논문, 2022.02,25. |
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